CA6140车床拨叉零件的机械加工工艺规程及夹具设计

毕业设计任务书 一、 题目 机械 二、 本环节自 三、 进行地点 四、 内容要求 1、拨叉零件的作用和工艺分析 2、工艺规程设计 3、确定毛坯的制造形式 4、基准的选择、制造工艺路线 5、夹具的设计 指导教师： 批准日期： 目 录 机械 叉零件的加工工艺及夹具的设计 . 1 . 2 前 言 . 3 一、设计的目的 . 4 二、零件的分析 . 4 件的作用： . 4 件的工艺分析： . 4 三、工艺规程设计 . 错误 !未定义书签。 定毛坯的制造形成 . 5 准的选择 . 5 定工艺路线 . 5 械加工余量 . 6 定切削用量及基本工时 . 7 四、夹具设计 . 15 . 16 . 16 具设计 . 16 位分析 . 17 削力、夹紧力、切屑用量和切屑速度的计算 . 17 具操作说明 . 19 结 论 . 20 致 谢 . 21 参考文献 . 22 械加工工序卡片 . 23 附录 . 29 机械 摘 要 其他零件配合，在改变转速的时候承受轻微的载荷， 所以加工时应该保证本零件的重要工作表面符合技术要求。对于零件而言，尽可能选择不加工表面作为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。因此 60孔端面与 25以先把加工 25 孔的表面和孔精加工出来，再以它为精基准加工别的面，例如铣 60 孔和端面、铣槽等。同时，在设计夹具时候要考虑定位基准和加紧机构。在设计中长销限制 4 个自由支撑钉限制 1个和 侧板限制 1个；螺母和心轴配合用来加紧零件，开口垫片可实现大批量和中批量的生产。 关键词 ： 定位元件 ,加紧机构 ,定为基准 ,自由度 is on so be an to of as as to as a be on So 0 25H7 so 5 as 60 At in of to In of of ; to as of As a 前 言 通过机床工艺及夹具设计，汇总所学专业知识如一体 (如公差于配合、机械零件设计、金属切削机床、机械制造工艺等 )。让我们对所学的专业课得以巩固、复习及实用，在理论与实践上有机结合；使我们对各科的作用更加深刻的熟悉与理解，并为以后的 实际工作奠定坚实的基础！ 在些次设计中我们主要是设计 此次课程设计过程中，我小组成员齐心协力、共同努力完成了此项设计。在此期间查阅了大量的书籍，并且得到了有关老师的指点，在此表示感谢！ 2013年 9月 一、设计的目的 机械制造工艺学课程设计 ,是在学完机械制造工艺学及夹具设计原理课程，经过生产实习取得感性知识后进行的一项教学环节；在老师的指导下，要求在设计中能初步学会综合运用以前所学过的全部课程，并且独立完成的一项工程基本训练。同时，也为以后搞好毕业设 计打下良好基础。通过课程设计达到以下目的： 1、能熟练的运用机械制造工艺学的基本理论和夹具设计原理的知识，正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及合理制订工艺规程等问题的方法，培养学生分析问题和解决问题的能力。 2、通过对零件某道工序的夹具设计，学会工艺装备设计的一般方法。通过学生亲手设计夹具（或量具）的训练，提高结构设计的能力。 3、课程设计过程也是理论联系实际的过程，并学会使用手册、查询相关资料等，增强学生解决工程实际问题的独立工作能力。 二、零件的分析 件的作用： 题目给定的零件是 叉（见右图 1）它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进行工作。槽尺 寸精度要求很高，因为在拨叉拔动使滑 移齿轮时如果槽的尺寸精度不高或间隙 很大时，滑移齿轮得不到很高的位置精 度。所以，移齿轮的配合精度要求很高。 件的工艺分析： 1. 以花键孔的中心线为基准的加工面 这一组面包括 键底孔两端的 2 150到角和距中心线为 27 2. 槽经上述分析可知， 对于两组加工表面，可先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工另一组表面。 三、 工艺规程设计 定毛坯的制造形成 零件材料 虑到此零件的工作过程中并有变载荷和冲击性载荷，因此选用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件的工作可靠。由于生产纲领为中批生产而且零件的尺寸并不很大，故可采取模锻成型。经查金属机械加工工艺人员手册取等级为 2 级精度底面及侧面浇注确定待加工表面的加工余量为 3 准的选择 1. 粗基准的选择：因为要保证花键 的中心线垂直于右端面，所以以 40 的外圆表面的粗基准。 2. 精度基准的选择：为保证定位基准和工序基准重合，以零件的 定工艺路线 方案一 工序： 1. 粗、精车端面，钻、扩花键底孔、倒两端 15倒角。 2. 粗、精铣削 3. 4. 5. 拉花键。 方案二 工序： 1. 粗、精车端面，钻、扩花键底孔、倒两端 15倒角。以 40用 2. 拉花键。以 3. 铣削槽 花键的中心线及 用 式铣床加专用夹具 4. 槽。以花键的中心线及 A 面为基准。选用 式铣床加专用夹具。 5. 花键的中心线及 用 方案分析： 上述两方案中，工艺方案一把拉花键放在最后一道工序。但此方案中 案二中，把花键放在第一道工序的后边，这样，方案二中的 工序很容易对工件进行定位与加紧即以花键中心线和 A 面作为 工序的定位基准。此方案定位精度高，专用夹具结构简单、可靠，所以采用方案二比较合理。 以上工艺过程详见附表 1“机械加工工艺过程综合卡片” 械加工余量 拨叉材料为 坯重量为 1.0 b =160生产类型为由大、中批 量生产，采用模锻锻模。 根据上述的原始资料加工工艺，分别确定各个加工表面的机械加工余量，工序尺寸以毛坯尺寸如下： 1. 够把铸铁的硬质表面层切除 2. 矩形花键底孔。 要求以矩形花键的外径定心，见零件图，参照金属机械加工工艺人员手册确定孔加工余量的分配。 钻孔 20孔 21花键 花键孔要求以外径定心：拉削 时加工余量参照金属机械加工工艺人员手册取 2 =1. 此工序分 2个工步 1、粗铣 2、精铣 精加工余量为 铣加工余量为 定切削用量及基本工时 工序 ：车削 A 面 (1)加工条件 工件材料：灰口铸铁 b=145 造。 加工要求：粗、半精车 8床 塔式六角卧式车床。 刀具 ： 刀片材料。 r =12. b= o= 0 n=15 (2)、计算切削用量 （ 1）已知长度方向的加工余量为 3 实际端面的最大加工余量为 故分二次加工（粗车和半精车）。长度加工公差 级 取 （入 体方向） （ 2）进给量、根据切削简明手册（第 3版）表 刀杆尺寸为 1625 及工件直径为 60于凸台 0 = . 按 床说明书 取 = mm/n。 由于存 在间歇加工所以进给量乘以 k=所以：实际进给量 f= 按 床说明书 （ 3）计算切削速度 按切削简明手册 ，切削速度的计算公式为（寿命选 T=60 刀具材料 V=ap f 中： 58 M=正系数 削手册表 158/( 46.9(m/（ 4）确定机床主轴转速 000 r/ 按 床说明书 200 r 以实际切削速度 V=（ 5）切削工时 由于铸造毛坯表面粗糙不平以及存在硬皮，为了切除硬皮表层以及为下一道工步做好准备 L+2+nw x f= L=(652= 、 、 2、精车 1) 已知粗加工余量为 2) 进给量 f. 根据切削用量简明手册， f=r 按 mm/r 计算切削速度 按切削用量简明手册，切削速度的计算公式为（寿命选 T=60 V=ap f 158/( =m/3) 确定机床主轴转速 . 000 r/ 车床说明书 取 00（ r/ 实际切削速度 V=) 切削工时，查工艺手册 L+2+ 由于下一道工序是钻孔，所以留下 20台阶，所以 L=(652=22.5 . 3、钻孔、扩孔、倒角。 （ 1）、钻孔 钻头选择：见切削用量简明手册 钻头几何形状为：双锥修磨具刃，钻头参数： 20 =30， 2 =118， 2 =70， 2 , =55 ,b=2=4 根据切削用量简明手册确定 f=、按机床进给强度决定进给量：根据表 当 b 210 0 可确定 f= 按 床说明书 取 f=n. 、 决定 钻头磨钝标准及寿命 表 0头最大磨损量取 命 T=45、切削速度 由切削用量简明手册，得 =21m/n=1000V/ D=由机床技术资料得和 近的有 280n/m 和 400n/取 280n/ n=280m/实际 =17 m/、 基本工时， (80+10)/ 入切量及超切量由表 查出 + =10 所以 (80+10)/ （ 2）、扩孔 刀具直径 1具几何参数同上。 由于两孔直径相差不大，为了节省停车和调换走刀量等辅助时间， n 和 所以 倒角刀具 15锪钻由于两孔直径相差不大，以表面粗度要求不高手动进给。 （ 3）、倒角 刀具：专用刀具。此工步使用到专用刀具与手动进给。 检验机床功率 按切削用量简明手册表 可以查出 当 160 245 41 床说明书 主电机功率 11 可见比小得多所以机床功率足够所用切削用量符合要求 钻削功率检验按切削用量简明手册表 21 查得转矩 切削用量简明手册表由表 功率公式 C 00 床说明书 主电机功率 11 可见 以机床功率足够，所用切削用量符合要 工序 拉花键孔 单面齿升：根据有关手册，确定拉花键孔时花键拉刀的单面齿为 拉削速度 v=s(切削工时 t=k/1000中 ： 单面余量 215 L 拉削表面长度， 80 考虑校准部分的长度系数，取 k 考虑机床返回行程系数，取 v 拉削速度（ m/ 拉刀单面齿升； Z 拉刀同时工作齿数， Z=l/p； P 拉刀齿距。 P=()2拉刀同时工作齿数 z=l/p=80/12 7 其本工时 80 000 7=工序 粗铣，精铣 B 面 加工要求：粗铣 铣 用标准镶齿圆柱铣刀粗铣 加工余量 3床 ： 工工件尺寸：宽度： 40度： 28. 粗铣 1) 选择刀具 根据切削用量简明手册表 削宽度 5径为 0齿数，由于采用标准镶齿圆柱铣刀 铣刀几何参数（表 0 6 2) 切削用量 留精铣的加工余量为 以本道工步切削宽度 于加工表面精度要求 .2 每转进给量 mm/r 就能满足要求，但考虑到 62W 功率为 床为中等系统刚度和 62W 铣床说明书 所以每转进给量 r 3) 选择刀具磨钝标准及刀具寿命。 根据切削用量简明手册、铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为 0具寿命 T=120) 决定切削速度 根据切削用量简明手册确定 Z=8, 0 fz=f/z=z ( 0,v=0.3,.2,.5,.3,m=m=v=c=(23.7(m/ n=1000V/ d=(151r/ 根据 n=160r/000=(1000=Vf=6mm/选 0mm/际 f/(z 5) 机床功率：根据切削用量简明手册当 1m/ 1 切削功率的修正系数： 故 根据 床主轴允许的功率为 故 因此所决定的切削用量可以采用。 f=80m/60r/c=z 6) 基本工时根据 切削用量简明手册 L+ )/28+14)/80= =14. 精铣 1）选择刀具 刀具与上道工步是同一把刀。 2）切削用量 精铣的加工余 量为 以本道工步切削宽度 ） 决定切削速度 可根据切削用量简明手册确定 (n=1000V/ d=(211r/据 铣床说明书选n=210r/f=26mm/25mm/f/( 4） 基本工时基本工时 根据切削用量简明手册 L+ )/28+14)/125= =14序 。 加工工件尺寸： 长度 L=40加工要求：高速钢错齿三面刃铣刀（精密级 工余量 8 用乳化液冷却 机床： ) 选择刀具： 由加工尺寸公差 所以铣刀精度为精密级 刀参数： L=8D=63 d=22 4 5 2 Z=16 2) 选择切削量 由于槽的深度为 8故一次走完， mm 切削用量简明手册表 确定 f=r 现取 f=r 6=z 3) 选择铣刀磨钝标准及刀具寿命： 根据切削用量简明手册 ,得最大磨损量为 表 T=100) 决定切削速度 给量 由切削用量简明手册的公式 ( 5,v=0.1,.2,.5,.1,m=m= ( n=1000 000 63=据 75r/际速度 000=选 根据 f=110mm/10/375 16=z 5) 机床功率： 根据切削用量简明手册公式 圆周力 由表 28 得 0， ， c=(0 X 8 X 8/ 63 X 375 = M= 103= 000=据 说明书，功率足够。 6) 基本工时基本工时 根据切削用量简明手册 L+ )/40+14)/110= =14序铣宽为 180+加工要求：用乳化液冷却，加工工件尺寸，宽 180+ L=40工余量 23于此工步的设计尺寸精度要求很高，用铣削加工很难达到尺寸精度的要求，所以为了留给下一道公序磨削的加工余量，所以分两步走， 3， 0 1) 选择刀具 铣刀参数： L=10 D=100mm d=30mm 5 2 Z=24 2) 选择铣削用量 由于槽的宽度为 18故二次走完， 3mm 0 切 削 用 量 简 明 手 册 表 确定 f=r 现取 f=r 4=z 3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命： 根据切削用量简明手册 ,得最大磨损量为 表 T=100） 确定切削速度 定切削速度 f、 由切削用量简明手册的公式 ( 5,v=0.1,.2,.5,.1,m=m= ( n=1000 000 100=314r/据 00r/际速度 000=选 50mm/ 根据 f=150mm/50/300 24=z 5） 基本工时基本工时 根据切削用量简明手册 L+ )i/40+20)50= =20mm i=2(走两次 ) 工序 磨 18证尺寸 181) 选择砂轮 见切削手册第三章中磨料选择各表，结果为 40 127 其含义为：磨轮磨料为棕刚玉，为了防止粒度过小而磨轮堵塞，所以选用为粒度为 46#，硬度为软 2 级。 平型砂轮，其尺寸为 16 6 40（ D d H）。 2) 切削用量的选择 砂轮转速 n 砂 =3000r/机床说明书 )， v 砂 =s 进给量 f=50mm/单行程 ) 切削工时。当加工 1个表面时 L+y+ ) i K/50= 最后，将以上各个工序切削用、工时定额的计算结果，连同其它加工数据，一起填入机械加工工艺卡片中，见附后表。 四、夹具设计 夹具是一种能够使工件按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装备，它广泛地运用于机械加工，检测和装配等整个工艺过程中。在现代化的机械和仪器的制造业中，提高加工精度和生产率，降低制造成本，一直都是生产厂家所追求的目标。正确地设计并合理的使用夹具，是保证加工质量和提高生产率，从而降低生产成本的重要技术环节之一。同时也扩大各种机床使用范围必不可少重 要手段。 （ 1）怎样限制零件的自由度； 个自由度，定位销限制 1个自由度。 （ 2）怎样夹紧；设计夹具由螺旋夹紧配合 V 形块夹紧工件。 （ 3）设计的夹具怎样排削；此次加工利用拉刀拉削，通过下底面排削。 （ 4）怎样使夹具使用合理，便于装卸。 设计必须保证零件的加工精度，保证夹具的操作方便，夹紧可靠，使用安全，有合理的装卸空间，还要注意机构密封和防尘作用，使设计的夹具完全符合要求。 本夹具主要用来对 6孔进行加工，这个孔尺寸精度要求为 面粗糙度 具为高速钢直齿三面刃铣刀，来对工件进行加工，考虑到提高劳动生产率，降低劳动强度，采用一次拉削完成。 具设计 零件的上半部分为圆柱型，根据这个特点采用 平面的夹具来定位。 位分析 （ 1）定位基准的选择 据夹具手册知定位基准应尽可能与工序基准重合，在同一工件的各道工序中，应尽量采用同一定位基准进行加工。设计基准为花键孔中心线和工件的右加工表面为定位基准。因此选用工 件以加工右端面和花键心轴的中心线为主定位基准。 （ 2）定位误差的分析 定位元件尺寸及公差的确定。夹具的主要定位元件为 为该定位元件的定位基准为孔的轴线，所以基准重合 B=0，由于存在间隙，定位基准会发生相对位置的变化即存在基准位移误差。 Y=d=、切削力、夹紧力、切屑用量和切屑速度的计算 工序就是通过一次走刀，完成花键槽的拉削加工。由于加工方法的特殊性，刀具选择的特殊性，被吃刀量暂不用选择。只要选择合适的切削 速度和进给量就可以。根据机床刚度和刀具尺寸，此工序需要一次走刀，完成要求的机械加工要求。加工总深度为 Z=76走刀次数为 1次。 根据有关手册，确定拉花键孔时花键拉刀的单面齿为 削速度 v=s(切削工时 t=k/1000中： 单面余量 215 L 拉削表面长度， 80 考虑校准部分的长度系数，取 k 考虑机床返回行程系数，取 v 拉削速度（ m/ 拉刀单面齿升； Z 拉刀同时工作齿数， Z=l/p； P 拉刀齿距。 P=()2拉刀同时工作齿数 z=l/p=80/12 7 其本工时 80 000 7=。 3. 切削力及夹紧力的计算 刀具：花键拉刀。 切削力：由于本工序拉刀由上至下垂直向下拉，切削力方向也是由上向下，只要 底面三个支承钉能够保证强度，刚度。就能精确加工。保证加工精度。而支承钉 能够保证。所以此处不用算切削力。 由于切削力和夹紧力的方向垂直。平面定位。 H+L)=250 24/46+24=214N 夹紧力的计算：由于切削力和夹紧 力的方向一致。所以夹紧力定位较小夹紧力来防止工件在加工过程中产生振动和转动。 具操作说明 如前所述 ,在设计夹具时 ,应该注意提高劳动率 在螺母夹紧时采用开口垫圈 ,以便装卸。 结 论 为期四个月的论文设计已经接近尾声，回顾整个过程，在老师的指导下，取得了可喜的成绩，论文设计作为机械制造工艺学、机床夹具设计课程的重要环节，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。主要是钻模板与钻套的选择与设计。本设计采用了快换钻套和手动螺旋快速加紧机构，从而大大提高了由于钻、扩、绞孔而频繁换钻套的生产效率，夹具的加工精度都采用普通级，充分考虑了制造成本。缺点是本设计的操作需要人力，所以在生产自动化方面有待改进。 通过本次论文设计，使我将所学理论与生产实践相结合，得到了解决问题和分析问题的能力的初步培养，另外也为以后搞好毕业设计、走上工作岗位进行一次综合训练。 本次论文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了工件定位、夹紧机构及零件结构设计等方面的知识。 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。学会了查相关手册、选择使用工艺装备等等。 总的来说，这次设计，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。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。 由于能力所限，设计中还有许多不足之处，恳请各位老师、同学们批评指正！ 致 谢 本文是在尊敬的指导老任慧师娟老师的精心指导下完成的，老师高尚的品德，渊博的学识，严谨的学风和高度的责任心深深地影响着我。老师们二年的教诲是我宝贵的精神财富，并将使我受益终生。在此，谨向尊敬的老师们表示真诚的感谢和崇高的敬意！ 在校学习生活的二年中，任慧娟老师给予了我很大的帮助，使我学习和掌握了很多机械加工方面的理论知识和实际动手操作能力。对此，我表示深深的感谢！ 机械系的各位领导和老师对论文的完成给予了支持和帮助，在此表示由衷的感谢！ 最后，我还要深深地感谢默默支持本人完成学业的父母及亲友，感 谢他们为我所做出的无私奉献和巨大支持！ 谨向所有在本文的完成中给予我关怀和帮助而在此无法一一提及的老师、同学和朋友致以诚挚的谢意！ 参考文献 1、朱淑萍主编 . 机械加工工艺及装备 械工业出版社， 1999 2、李益民主编 .机械制造工艺设计简明手册 械工业出版社， 1994 3、孙本绪、熊万武编 机械加工余量手册 防工业出版社， 1999 4、机杨峻峰主编 床夹具设计手册 国科学技术出版社 5、赵家齐主编 . 机械制造工艺学课程设计指导书 机 械工业出版社，2000 6、田春霞主编 .数控加工工艺 械工业出版社， 2006 7、吴拓、方琼珊主编 . 机械制造工艺与机床夹具课程设计指导书 械工业出版社， 2005 8、黄云清主编 .， 公差配合与测量技术 械工业出版社， 2001 9、梁炳文主编，机械加工工艺与窍门精选，北京：机械工业出版社， 2001 械加工工序卡片 械 加 工 工 序 卡 片 生产类型 中批生产 工序号 1 15 15 拨 叉 零件号 零件重量 时加工零件数 1 材 料 毛 坯 牌 号 硬 度 型 式 重 量 40 铸 件 设 备 夹具和辅助工具 名 称 型 号 通用 夹具 转塔式六角 车床 序 工 步 工步说明 刀 具 量 具 走刀 长度 （ 走刀 次数 切削 深度(进给量(mm/n) 主轴转速 （ r/ 切削 速度(m/基本工时 1 2 3 4 5 粗车端面 A 精车端面 A 钻花键底孔 扩花键底孔 倒角 2 90度车刀 90度车刀 20中心钻 21扩孔钻 45度偏刀 游标卡尺 游标卡尺 游标卡尺 游标卡尺 30 30 80 80 15 1 1 1 1 2 0 1 2 0 53 00 400 280 280 7 17 械 加 工 工 序 卡 片 生产类型 中批生产 工序号 2 拨 叉 零件号 零件重量 时加工零件数 1 材 料 毛 坯 牌 号 硬 度 型 式 重 量 40 铸 件 设 备 夹具辅助工具 名 称 型 号 专用 夹具 拉床 工 序 工 步 工步说明 刀 具 量 具 走刀 长度 （ 走刀 次数 切削 深度(进给量(mm/r)