工艺夹具毕业设计100专业课课程设计.C6410车床拨叉.卡具设计

机 械 制 造 技 术 基 础 课程设计 是说明书 设计题目 ： CA6140 车床拨叉零件的机械加工 工艺规 程制订及“钻 M6 螺纹孔”工序专用夹具的设计 姓 名： 王 奎 专业年级： 04 级机制三班 院 系： 机械与电子工程学院 指导教师： 邓涛 王宏斌 完成日期： 2007-9-11. 机械制造 技术基础 课程设计任务书 题目 : 设计 ”CA6140 车床拨叉 ”零件的机械加工工艺规则及工艺装备 内容 ： 1. 零件图 1 张 2. 机械加工工艺过程卡片 1 张 3. 机械加工工序卡片 1 张 4. 结构设计装配图 1 张 5. 课程设计说明书 1 张 姓 名： 王 奎 专业年级： 04 级机制三班 院 系： 机械与电子工程学院 指导教师： 邓涛 王宏斌 完成日期： 2007-9-11. 序言 机械制造 技术基础 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 、 零件的分析 （一） 零件的作用 题目所给的零件是 CA6140 车床 的 拨叉 。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，二下方的 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。两件零件铸为一体，加工时分开。 （二） 技术要求 CA6140 车床 拨叉，主要加工表面为叉爪不完整的圆柱表、内孔、 端面以及侧面孔、侧面螺纹孔和侧面凸台面等。技术要求： 1、 孔径的尺寸精度与形状精度 2、 孔的轴线与端面的垂直度 3、 平面间的尺寸精度 4、 平面间的 垂直度 5、 各表面的粗糙度要求 （三） 拨叉 材料与毛坯 材料可采用 灰铸铁 、可锻铸铁、球墨铸铁、铸钢或碳钢。 用球墨铸铁制造拨叉件，可降低材料的消耗和毛坯制造成本。 拨叉多属于只有一个基本孔的杆件，为了便于叉爪加工，且装夹中保持良好的刚性，而不易变形，故其毛坯铸造时，用成对的模型浇铸，二件毛坯合铸在一起，在未切开前就象有三个 相关的杆件，叉爪处形成整圆，提高了工件的刚性，改善了叉爪处的切削条件，有利于提高孔的轴线与端面间的垂直度要求，并能提高生产效率。 （四） 注意问题 1、 拨叉件外形结构复杂，且刚性差，在外力作用下容易变形，因 此必须正确确定夹紧力的方向，着 力点及其大小。夹紧力应尽量作用于基本孔的端面 。 2、 拨叉件的形状不规则，要保证各表面的相互位置精度、尺寸精度、几何精度都很困难。因此正确的选择加工方法及定位基准。 3、对结构复杂、刚性差、易变形而且精度要求较高的拨叉件，加工过程应本着工序分散的原则。 4、具有半圆孔的拨叉件，若孔所占圆周为 180时，可以将其毛坯两件联在一起铸造。这样半圆孔变为圆孔，有利于加工。当加工完毕后，再用铣刀铣开。 采用专用夹具。 （五） 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： 1. 以 20 为中心的加工表面 这一组加工表面包括： 20 021.00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 M8 的螺纹孔。下端有一个 47 的斜凸台。这三个都没有高的位置度要求。 2. 以 50 为中心的加工表面 这一组加工表面包括： 50 50.025.0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 50.025.0的孔上下两个端面与 20021.00 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 (一 )确定毛坯的制造形式 零件材料为 HT200。考虑零件在机床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。 （二）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。 （ 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 20 021.00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。 （ 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，此处不再重复。 （三）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。 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。且看另一个方案。 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。 综合考虑以上步骤，得到我的工艺路线。 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 ，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， 钻 、 扩 、 铰 、 精铰 50 孔 ，保证空的精度达到 IT7。 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 8 孔（装配时钻铰锥孔）。 工序九 以 20 孔为精基准， 钻一个 4 孔，攻 M6 螺纹。 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。工序一和工序二比起工艺路线方案二快了一倍（实际铣削只有两次，而且刀具不用调整）。多次加工 50、 20 孔是精度要求所致。 以上工艺过程详见图 3。 （四）机械加工余量 、 工序尺寸及毛皮尺寸的确定 ”CA6140 车床拨叉 ”；零件材料为 HT200，硬度 190 210HB，毛皮重量 2.2kg，生产类型大批量，铸造毛坯。 据以上原始资料及加工路线，分别确定各家工表面的机械加工余量 、 工序尺寸及毛坯尺寸如下： 1. 外圆表面延轴线方向长度方向的加工余量及公差（ 20， 50 端面）。 查机械制造工艺设计简明手册（以下称手册），取 20， 50端面长度余量均为 1.5（均为双边加工） 铣削加工余量为： 粗铣 1 精铣 0 2. 内孔（ 50已铸成孔） 查手册，取 50已铸成孔长度余量为 3，即铸成孔半径为 45mm。 工序尺寸加工余 量： 钻孔 48.0 扩孔 49.75 铰孔 49.93 精铰 50H 3. 其他尺寸直接铸造得到 由于本设计规定的零件为大批量生产，应该采用调整加工。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认。 （ 五）确立切削用量及基本工时 工序一 以 32 外圆为粗基准，粗铣 20 孔 上下 端面。 1、 加工条件 工件材料： HT200, b =0.16GPa HB=190241,铸造。 加工要求：粗铣 20 孔 上下 端面。 机床： X6140 卧式铣床 。 刀具： W18Cr4V 硬质合金钢端铣刀 ,牌号 YG6。铣削宽度 aePcc。故校验合格。 最终确定 ap=1.5mm， nc=475r/min,Vfc=475mm/s， V c=98m/min， f z=0.14mm/z。 工序二 精 铣 20 孔上下端面。 1、 加工条件 工件材料： HT200, b =0.16GPa HB=190241,铸造。 加工要求： 精 铣 20 上下 端面。 机床： X6140 卧式铣床。 刀具： W18Cr4V 硬质合金钢端铣刀 ,牌号 YG6。铣削宽度 aePcc。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。 工序三 以 20 孔上端面为精基准，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。 1、 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 o 12 ，二重刃长度 b =2.5mm,横刀长 b=1.5mm,宽 l=3mm,棱带长度 mml 5.11 1202 100 30 2、 选择切削用量 （ 1）决定进给量 查切 rmmf /86.070.0 35.12030 dl 所以， rmmf /70.0 按钻头强度选择 rmmf /75.1 按机床强度选择 rmmf /53.0 最 终 决 定 选 择 机 床 已 有 的 进 给 量 rmmf /48.0 经校验m ax6090 FFf 校验成功。 （ 2）钻头磨钝标准及寿命 后刀面最大磨损限度（查 手册 ）为 0.5 . mm，寿命 min60T （ 3） 切削速度 查切 rmmvc /18m in/3.31810000rd vn s 查切机床实际转速为 min/272 rnc 故实际的切削速度 rmmndv sc /4.151000 0 （ 4） 校验扭矩功率 NmM c 60 NmM m 2.144 所以 mc MM Ec PkwP 0.27.1故满足条件，校 验成立。 扩铰和精铰的切削用量如下： 扩钻： min/272 rn rmmf /48.0 min/4.15 mvc mmd 8.190 铰孔： min/272 rn rmmf /48.0 min/4.15 mvc mmd 94.190 精铰： min/272 rn rmmf /48.0 min/4.15 mvc 7200 ITd 工序四 以 20 孔为精基准，钻 、 扩 、 铰 、 精铰 50 孔，保证空的精度达到 IT7。 1、 选择钻头 选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时 do=48 ，钻头采用双头刃磨法，后角 o 11 ，二重刃长度 b =11 ,横刀长 b=5 ,弧面长l=9 ,棱带长度 mml 31 1202 100 30 2、 选择切削用量 （ 1）决定进给量 查 手册 rmmf /2.10.1 按钻头强度选择 rmmf /2 按机床强度选择 rmmf /53.0 最终决定选择 Z550 机床已有的进给量 rmmf /40.0 经校验m a x2452012260 FF f 校验成功。 （ 2）钻头磨钝标准及寿命 后刀面最大磨损限度（查 手册 ）为 0.8 1.2mm，寿命 min140T 扩孔后刀面最大磨损限度（查 手册 ）为 0.9 . mm，寿命 min60T 铰和精铰孔后刀面最大磨损限度（查 手册 ）为 . . mm，寿命min120T （ 3） 切削速度 查 手册 rmmvc /20m in/6.13210000rd vn s 查 手册 机床实际转速为 min/125 rnc 故实际的切 削速度 rmmndv sc /8.181000 0 （ 4）校验扭矩功率 NmM c 362 NmM m 2.814 所以 mc MM kwPkwP Ec 95.54 故满足条件，校验成立。 扩铰和精铰的切削用量同理如下： 扩 钻 ： min/125 rn rmmf /40.0 min/5.19 mvc mmd 75.490 铰 孔 ： min/125 rn rmmf /40.0 min/6.19 mvc mmd 93.490 精 铰 ： min/125 rn rmmf /40.0 min/6.19 mvc 7500 ITd 工序五 切断。 工序六 以 20 孔为精基准，粗铣 50 孔上下端面。 1、 加工条件 工件材料： HT200, b =0.16GPa HB=190241,铸造。 机床： XA5032 卧式铣床。 刀具： W18Cr4V 硬质合金钢端铣刀 ,牌号 YG6。铣削宽度 ae60,深度 apPcc=2.7kw。故校验合格。 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。 1. 加工条件 工件材料： HT200, b =0.16GPa HB=190241,铸造。 机床： XA5032 卧式铣床。 刀具： W18Cr4V 硬质合金钢端铣刀 ,牌号 YG6。铣削宽度 ae60,深度 apPcc=2.7kw。故校验合格。 结果 ap=1.0mm， f=0.21 mm/z， nc=235r/min。 工序八 以 20 孔为精基准，钻 8 孔（装配时钻铰锥孔）。 1、 选择钻头 选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时 do=8mm，后角 o 16 ，二重刃长度 1202 450 30 2、 选择切削用量 （ 1）决定进给量 查 手册 rmmf /0 2 218.0 按钻头强度选择 rmmf /50.0 按机床强度选择 rmmf /53.0 最终决定选择机床已有的进给量 rmmf /22.0 经校验校验成功。 （ 2）钻头磨钝标准及寿命 后刀面最大磨损限度（查 手册 ）为 0.5 0.8mm，寿命 min20T （ 3）切削速度 查切 rmmvc /18修正系数 0.1TVK0.1MVK0.1tvK0.1Kxv 0.11 vK 10apvK 故 rmmvc /18 。 m in/143210000rd vn s 查 手册 机床实际转速为 min/1360 rnc 故实际的切削速度 rmmndv sc /1.1710000 （ 4）校验扭矩功率 mc MM Ec PP 故满足条件，校验成立。 工序九 以 20 孔为精基准，钻一个 4 孔，攻 M6 螺纹。 1. 选择钻头 选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时 do=4mm，后角 o 16 ，二重刃长度 1202 450 30 2.选择切削用量 （ 1）决定进给量 查 手册 rmmf /0 2 218.0 按钻头强度选择 rmmf /50.0 按机床强度选择 rmmf /53.0 最终决定选择机床已有的进给量 rmmf /22.0 经校验校验成功。 （ 2）钻头磨钝标准及寿命 后刀面最大磨损限度（查 手册 ）为 0.5 0.8mm，寿命 min20T （ 3）切削速度 查 手册 rmmvc /18修正系数 0.1TVK0.1MVK0.1tvK0.1Kxv 0.11 vK 10apvK 故 rmmvc /18 。 m in/143210000rd vn s 查 手册 机床实际转速为 min/1360 rnc 故实际的切削速度 rmmndv sc /1.1710000 （ 4）校验扭矩功率 mc MM Ec PP 故满足条件，校验成立。 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。 工序十 以 20 孔为精基