机械制造技术课程设计-CA6140拨叉加工工艺及钻φ20孔夹具设计.doc

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1、各专业全套优秀毕业设计图纸 机械制造工艺学课程设计说明书设计题目： CA6140车床拨叉 班 级： 机械114班 姓 名： 学 号： 11550411 指导教师： 2014年10月2目录目录1序言2一、零件的分析31.零件的作用32.零件的工艺分析3二、工艺规程设计31.确定毛坯的制造形式32.基面的选择33.制定工艺路线44.机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定55.确立切削用量及基本工时7 三、夹具设计过程161.问题的提出162.夹具设计16四、小结19五、参考文献20序言机械制造工艺学课程设计使我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.这是我们在进行毕业设计之

2、前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的“四化”建设打下一个良好的基础。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。一、零件分析1.零件的作用CA6140车床的拨叉位于车床变速机构中，主要起换档，使主轴回转运动按照工作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的20孔与操纵机构相连，下方的50半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。通过上方的力拨动下方的齿轮变速。两件

3、零件铸为一体，加工时分开。2.零件的工艺分析CA6140车床共有两处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下：2.1. 以20为中心的加工表面这一组加工表面包括：20 的孔，以及其上下端面，上端面与孔有位置要求，孔壁上有一个装配时钻铰的锥孔，一个M6的螺纹孔。这三个都没有高的位置度要求。2.2 以50为中心的加工表面这一组加工表面包括：50 的孔，以及其上下两个端面。这两组表面有一定的位置度要求,即50 的孔上下两个端面与20 的孔有垂直度要求。由上面分析可知，加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为基准加工另外一组。二、工艺规程设计1.确定毛坯的制造形式零件材料为HT200。考虑零件在机床

4、运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，故选择铸件毛坯。2.基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中回问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，是生产无法正常进行。2.1粗基准的选择对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。根据这个基准选择原则，现选取20 孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一组共两块V形块支承这两个32作主要定位面，限制5个自由度，再以一个销钉限制最后1个自由度，达到完全定位,然后进行铣削。

5、2.2精基准的选择主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算。3.制定工艺路线制定工艺路线得出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。3.1工艺路线方案一工序一 粗、精铣20孔上端面。工序二 钻、扩、铰、精铰20、50孔。工序三 粗、精铣50孔上端面工序四 粗、精铣50、20孔下端面。工序五 切断。工序六 钻8孔（装配时钻铰锥孔）。工序七 钻一个4孔，攻M6螺

6、纹。工序八 铣47凸台。工序九 检查。上面工序加工效率较高，但同时钻三个孔，对设备有一定要求。3.2工艺路线方案二工序一 粗、精铣20孔上端面。工序二 粗、精铣20孔下端面。工序三 钻、扩、铰、精铰20孔。工序四 钻、扩、铰、精铰50孔。工序五 粗、精铣50孔上端面工序六 粗、精铣50孔下端面。工序七 切断。工序八 钻8孔（装配时钻铰锥孔）。工序九 钻一个4孔，攻M6螺纹。工序十 铣47凸台。工序十一 检查。上面工序可以适合大多数生产，但效率较低。3.3工艺路线方案三工序一 以32外圆为粗基准，粗铣20孔下端面。工序二 精铣20孔上下端面。工序三 以20孔上端面为精基准，钻、扩、铰、精铰20孔

7、，保证垂直度误差不超过0.05mm,孔的精度达到IT7。工序四 以20孔为精基准，粗镗、半精镗50孔，保证孔的精度达到IT12，表面粗糙度达到3.2。工序五 切断。工序六 以20孔为精基准，粗铣50孔上下端面。工序七 以20孔为精基准，精铣50孔上下端面，保证端面相对孔的垂直度误差不超过0.07。工序八 以20孔为精基准，钻一个4孔，攻M6螺纹。工序九 以20孔为精基准，钻4孔（装配时钻铰锥孔）。工序十 以20孔为精基准，铣47凸台。工序十一 检查。虽然工序仍然是十一步，但是效率大大提高了。综合考虑，此工艺路线比较好。 4.机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定拨叉零件材料为HT200 HB1

8、70240，毛坯重量约1.0Kg生产中批采用金属型铸造毛坯。依据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工面的机械加工余量。4.1毛坯尺寸确定 1）由于工件较小，为方便加工节省材料将两件铸在一起，同时加工。 2）铸件的圆角半径 按表2.2.1 选则金属型铸造 R=3-5mm，拔模斜度外表面=0O30。毛坯热处理方式为自然失效处理以消除铸造应力。 3）两内孔20 +0.0210,考虑其孔径较小铸造困难，为简化铸造毛坯外型，现直接将32圆柱铸成实心的。4.2工序尺寸1）两内孔精度要求IT7参照机械制造工艺设计简明手册（以下简称工艺手册）表2.3-8确定工序尺寸及余量为： 钻孔： 18 扩孔： 19.8

9、 2Z=1.8mm 半精绞： 19.94 2Z=0.14mm 精绞： 20+0.0210 2）内孔50+0.05+0.25毛坯为铸孔,内孔精度要求IT12表面粗糙度为Ra3.6,参照工艺手册表2.22.5,取50已铸成余量为3mm，确定工序尺寸及余量为:粗镗：2mm 半精镗：1mm 既毛坯铸孔为44mm 毛坯尺寸及公差：粗镗 48 半精镗 50 3）内孔50端面加工余量(计算长度为12-0.06-0.18)： 按照工艺手册表(2.2-3) (2.2-4)得孔外端面单边加工余量为1.5,基准为2.0，公差CT=1.1 表(2.2-1) 铣削余量(2.3-2.1)，精铣削的公称余量(单边)为 Z=

10、10 铣削公差：现规定本工序（粗削）的加工精度为IT11级,因此可知本工序的加工尺寸偏差-0.22mm(入体方向),由于毛坯及以后各道工序的加工都有加工公差,因此规定的加工余量其实只是名义上的加工余量,实际上,加工余量有最大及最小之分,由于本设计规定的零件为中批生产应该采用调整法加工,因此在计算最大最小加工余量时应按调整法加工方式予以确定. 50基准端面毛坯尺寸加工余量 Zmax=2.0+1.1=3.1 Zmin=2.0-1.1=0.9 50半精铣的加工余量(单边)Z=0.8 粗铣加工余量(单边)Z=1.2 毛坯名义尺寸:12+22=16 毛坯最大尺寸:16+1.12=18.2 毛坯最小尺寸:

11、16-0=16 粗铣后最大尺寸:12+0.8=12.8 粗铣后最小尺寸:12.8-0.22=12.58 半精铣后与零件图尺寸相同即12-0.06-0.184）两32圆柱端面加工余量及公差圆柱32圆柱端面为自由尺寸公差,表面粗糙度值要求为Ra3.2,要求粗铣、半精铣比对单边余量Z=1.5mm，公差CT=1.3。32半精铣的加工余量(单边)Z=0.8 粗铣加工余量(单边)Z=1.2 毛坯名义尺寸:30+22=34 毛坯最大尺寸:34+1.12=36.4 毛坯最小尺寸:34-0=34 粗镗后最大尺寸:30+0.8=30.8 粗镗后最小尺寸:30.8-0.22=30.58 半精镗后与零件图尺寸相同即3

12、0-0.06-0.185.加工基本工时 5.1 工序一 1）加工条件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=190241,铸造。加工要求：以32外圆为粗基准，粗铣20孔上下端面。机床：X6140卧式铣床。2）刀具W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度ae=60,深度apPcc。故校验合格。最终确定 ap=1.5mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。计算基本工时tmL/ Vf=(32+80)/475=0.09min。5.2工序二 1）加工条件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=19024

13、1,铸造。加工要求：精铣20上下端面。机床：X6140卧式铣床。2）刀具W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度ae=60,深度apPcc。故校验合格。最终确定 ap=1.0mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。计算基本工时tmL/ Vf=(32+80)/475=0.09min。5.3工序三1）加工条件以20孔下端面为精基准，钻、扩、铰、精铰20孔，保证垂直度误差不超过0.05mm,孔的精度达到IT7。2）选择钻头 选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=18mm，钻头采用双头刃磨法，后角o12，二重刃长度b=2.5

14、mm,横刀长b=1.5mm,宽l=3mm,棱带长度， ， 3）选择切削用量及工时决定进给量查切削手册 所以， 按钻头强度选择 按机床强度选择最终决定选择机床已有的进给量 经校验 校验成功。钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查切削手册）为0.5.mm，寿命切削速度查切 修正系数 故。查切削手册机床实际转速为故实际的切削速度校验扭矩功率 所以 故满足条件，校验成立。计算工时由于所有工步所用工时很短，所以使得切削用量一致，以减少辅助时间。扩铰和精铰的切削用量如下：扩钻： 铰孔： 精铰： 5.4工序四粗镗50孔1）加工条件以20孔为精基准粗镗44孔，加工至48。选择T616镗床。2）选择刀具 YG

15、6的硬质合金刀，且直径为20mm的圆形镗刀3）选择切削用量及工时取定切削深度ap进给量根据切削手册表1.5当粗镗铸铁，镗刀直径为20mm,ap=2mm,孔径d=50mm,镗刀伸长长度l=100mm时f=0.400.60mm/r按T616机床进给量（工艺设计手册表4.2-21）选 f=0.58mm/r 切削速度按切削手册表1.27和表1.28其中： 所以又按T616机床上的转速选n=370r/min计算工时选镗刀的主偏角xr=45o，则又f=0.58mm/r，n=370r/min，i=1所以半精镗50孔1）加工条件以20孔为精基准半精镗48孔，加工至50。选择T616镗床。2）选择刀具 YG6的

16、硬质合金刀，且直径为20mm的圆形镗刀3）选择切削用量及工时取定切削深度ap进给量根据切削手册表1.5当粗镗铸铁，镗刀直径为20mm,ap=2mm,孔径d=50mm,镗刀伸长长度l60,深度apPcc=2.7kw。故校验合格。计算基本工时tmL/ Vf=(72+9)/375=0.216min.5.7工序七 1）加工条件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=190241,铸造。加工要求:以20孔为精基准，精铣50孔上下端面，保证端面相对孔的垂直度误差不超过0.07。机床：XA5032卧式铣床。2）刀具W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度ae60,深度apPcc=2.7

17、kw。故校验合格。）计算基本工时tmL/ Vf=(72+9)/375=0.216min.结果ap=1.0mm, f=0.21 mm/z, nc=235r/min,Vfc=600.4mm/s.5.8工序八 1）加工条件以20孔为精基准，钻一个4孔，攻M6螺纹。2）选择钻头 选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=4mm，后角o16，二重刃长度 ， 3）选择切削用量及工时决定进给量查切削手册 ，按钻头强度选择 按机床强度选择，最终决定选择机床已有的进给量 经校验校验成功。钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查切削手册）为0.50.8mm，寿命切削速度查切削手册 修正系数 ， 故。查切削手册机床实际转速

18、为故实际的切削速度校验扭矩功率 故满足条件，校验成立。计算工时螺纹钻削由于没有手册可查，故以钻削切削用量及其他钻螺纹工序估算。祥见工艺卡片。5.9工序九 1）加工条件以20孔为精基准，钻8锥孔的一半（装配时钻铰锥孔）。2）选择钻头 选择高速钢麻花钻钻头， do=4mm，后角o16，二重刃长度 ， 3）选择切削用量及工时决定进给量查切削手册 ，按钻头强度选择 按机床强度选择，最终决定选择机床已有的进给量 经校验校验成功。钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查切削手册）为0.50.8mm，寿命切削速度查切 修正系数 ，故。查切削手册机床实际转速为故实际的切削速度验扭矩功率 故满足条件，校验成立。

19、计算工时5.10工序十 1）加工条件加工要求：以20孔为精基准，铣47凸台。机床：选择X62万能铣床。2）刀具选择选择高速钢双面刃铣刀，查切屑表3.2，周齿，端齿，查工艺表3.1-28，选择铣刀直径60mm。3）切削用量及工时走刀次数因为削切量较大，可选择，两次走刀完成所需长度。进给量机床功率为7.5kw，查切削表3.4得，由于非对称铣削，取较大量=0.09mm/z。.刀面最大磨损及寿命查切削表3.7，后刀面最大磨损为0.500.80mm。查切削3.8寿命T=100min。铣削速度按切削手册表3.27中的公式修正系数查表3.28，。主轴转速：。根据X62说明书，选择。则实际切削速度为。查切屑表

20、3.16，取每齿进给量。校验机床功率根据切削表3.24，当，而，校验成功。计算工时5.11工序十一 检查。三、夹具设计过程设计工序三以精铣过的下端面为精基准，钻20孔。本夹具将用钻床。1.问题的提出在给定的零件中，对本步加工的定位并未提出具体的要求，是自由公差，定位要求较低。因此，本步的重点应在夹紧的方便与快速性上。2.夹具设计2.1定位基准的选择出于定位简单和快速的考虑，以20孔以及其端面为基准，加两个支撑钉，配合一挡销，构成一面两销定位。以20孔端面为基准是为了保证螺纹孔在拨叉体上的位置。再使用螺旋压紧机构进行压紧。此外，还应以为了提高加工效率，方便装配时钻铰，现决定采用手动夹紧工件快换装

21、置，并采用快换钻套。2.2切削力和夹紧力计算刀具：硬质合金麻花钻，。由实际加工的经验可知,钻削时的主要切削力为钻头的切削方向,即垂直于工作台,查切削手册表2.3，切削力计算公式为： 其中：，与加工材料有关,取0.94；与刀具刃磨形状有关,取1.33；与刀具磨钝标准有关,取1.0，则： 压板处采用垫圈和六角螺母适当夹紧后本夹具即可安全工作. 2.3定位误差分析1）定位元件尺寸及公差的确定。夹具的主要定位元件为支承钉，支承钉的公差规定为与本零件在工作时与其相匹配轴的公差相同，即。2）钻套的中心线与工作台的垂直度误差。钻套的外径与衬套孔的最大间隙为：本工序采用一支承钉，两固定V型块定位。 2.4夹具

22、设计及操作的简要说明如前所述，在实际使用时不需要更换钻套。为此，设计采用了固定钻套。2.5钻床夹具的装配图见附图四、小结为期进三周的毕课程设计已经接近尾声，回顾整个过程，我在老师的指导下，取得了一些成果，使理论与实践更加接近，加深了理论知识的理解，强化了生产实习中的感性认识。在企业工厂进行实习的时候，对加工工艺过程进行实地的了解，对应我们在课程设计时加上课堂上学习的知识，在课程设计中进行应用，有了很大的收获。本次课程设计主要经历了两个阶段：第一阶段是机械加工工艺规程设计，第二阶段是专用夹具设计。第一阶段我们运用了基准选择、切削用量选择计算、机床选用、时间定额计算等方面的知识；夹具设计的阶段运用

23、了工件定位、夹紧机构及零件结构设计等方面的知识。这个过程中也经过了多次改正，定下相对较好的方案。通过此次设计，使我们基本掌握了零件的加工过程分析、工艺文件的编制、专用夹具设计的方法和步骤等。更重要的是学会了查相关手册、选择使用工艺装备等等。总的来说，这次课程设计，使我们在基本理论的综合运用及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练，看到了自身存在的不足，知道如何去补正。提高了我们的思考、解决问题创新设计的能力，为以后的设计工作打下了较好的基础。五、参考文献1. 机械设计基础 陈立德 主编 高等教育出版社 2000年2. 机械设计与制造工艺简明手册 许毓潮 主编 中国电力出版社3. 互换性与测量技术基础 陈于萍 主编 机械工业出版社4. 金属工艺学 顶德全 主编 机械工业出版社5. 公差与配合手册 任嘉卉 主编 上海工业出版社 2000年6. 机械加工工艺手册 李 洪 主编 北京出版社 1990年7. 机械零部件手册 余梦生 主编 机械工业出版社 1996年8. 机械制造工艺学 李云 主编 机械工业出版社 1995年9. 机床夹具设计 徐发仁 主编 重庆大学出版社 1996年- 22 -