CA6140车床拔叉84009说明书3解析

精品文档 1欢迎下载 机电学院机电学院 机械制造工艺与机床夹具课程设计机械制造工艺与机床夹具课程设计 题目 题目 CA6140CA6140 车床拔叉零件的工艺流程及夹具设计车床拔叉零件的工艺流程及夹具设计 班级 机制班级 机制 11041104 班班 学号 学号 20112003312011200331 姓名 苏干姓名 苏干 指导老师 孙红指导老师 孙红 设计说明书设计说明书 精品文档 2欢迎下载 目目 录录 一 前言 前言 二 零件的工艺分析二 零件的工艺分析 一 零件的作用 二 审查零件的技术要求 三 零件工艺分析 三 工艺规程的设计工艺规程的设计 一 定位基准选择 二 基面的选择 工艺路线分析 余量确定 三 确定工艺路线 四 机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定 五 确定切削用量及基本工时 四 夹具设计四 夹具设计 一 定位分析与基准的选择 二 定位基准的分析 五 小结五 小结 六 参考文献六 参考文献 精品文档 3欢迎下载 拔叉工艺及夹具设计拔叉工艺及夹具设计 摘 要 机械制造工艺学课程设计是在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 关键词 拔叉 工艺规格设计 定位夹紧 夹具设计 一 前言 机械制造工艺学是以机械制造中的工艺问题为研究对象 实践性较 强的一门学科 通过对此门学科的课程设计 使我在下述各方面得到了 锻炼 能熟练运用机械制造工艺学课程中的基本理论以及在生产实习中 学到的实践知识 正确的解决一个零件在加工中的定位 夹紧以及工艺 路线的安排 工艺尺寸的确定等问题 保证零件的加工质量 提高结构设计能力 通过设计夹具的训练 获得根据被加工零件 的加工要求 设计出高效 省力 既经济合理又能保证加工质量的夹具 的能力 学会使用手册及图表资料 培养了一定的创新能力 通过对 CA6140 拔叉的工艺及夹具设计 汇总所学专业知识如一体 如 互换性与测量技术基础 机械设计 金属切削机床概论 机 械制造工艺学 金属切削原理与刀具 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 在此次设计中主要是设计 CA6140 拨叉的铣床夹具 在此次课程设计 过程中 我查阅了大量的书籍 并且得到了有关老师的指点 尤其机制 教研室的 二 零件的工艺分析 一 零件的作用 精品文档 4欢迎下载 题目给定的零件是 CA6140 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进行工作 宽度为 18mm 的槽尺寸 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 宽度为 18mm 的槽 和滑移齿轮的配合精度要求很高 二 审查零件的技术要求 CA6140 拔叉 型号 84009 共有 3 组加工表面 1 零件两端面 可以后端面加工精度高 可以先以后端面为粗基准加工 右端面 再以前端面为精基准加工左端面 2 以花键中心线为基准的加工面 这一组面包括 25H7 的六齿方花键孔 22H12 的花键底孔 两端的 2X150倒角和距花键中心线为 22mm 的上 顶面 3 以工件右端面为基准的 18H11mm 的槽 上顶面的 2 M8 通孔和 5 锥孔 经上述分析可知 对于后两组加工表面 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 零件工艺分析 拔叉 84009 的毛坯为铸造件 在零件图上只有 2 处位置误差要求 即上顶面与花键中心线的平行度误差 0 10 18H11 槽的两侧面与花键 中心线的垂直度误差 0 08 零件外形上大体上与六面体相似 形状大体如下 精品文档 5欢迎下载 图 1 零件大致结构图 1生产纲领 生产类型的确定 根据指导老师要求 设计此零件为铸件 成批大量生产 工艺的安 排基本倾向于工序分散原则 设备的选用是通用设备和专用工装 工艺 手段以常规工艺为主 新工艺为辅的原则 2毛坯的确定 CA6140 车床拔叉 零件材料 HT20 40 硬度 190HB 210HB 生产类 型为大批量生产 毛坯为铸件 灰铸铁的机械加工余量按 JZ67 62 规定 了灰铸铁铸件的三种精度等级和相应的铸件机械加工余量 尺寸偏差和 重量偏差 在大批量生产的铸件 采用 2 级精度铸件 毛坯重量由 金 属机械加工工艺人员手册 表 5 2 有零件 80kg 偏差为 7 故毛坯估 算约为 1 0kg 采用 2 级精度铸件 顶面的加工余量和底面的加工余量忽 略不计 两侧面的加工余量也忽略不计 由表 5 4 左右端面的加工余量 为 3 0 8 其余部分均为实心部分 故毛坯图如下 图 2 毛坯图 三 工艺规程的设计工艺规程的设计 精品文档 6欢迎下载 一 定位基准的选择 定位基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一 定位基准的 选择得正确合理 可以使加工质量得到保证 生产率得以提高 1 粗基准的选择 在选择粗基准时 一般遵循下列原则 保证相互位置要求原则 保证加工表面加工余量合理分配的原则 便于工件装夹原则 粗 基准一般不得重复使用的原则 为了保证所有加工表面有足够的加工 余量 选用加工余量小的表面作粗基准 不要用同一尺寸方向上 两端面 后端面为精加工面 故在铣两端面时 先以后端面为粗基准 粗铣前端面 加工花键底孔时 利用两边侧面找正对称面和以底面为粗基准加工花 键底孔 2 精基准的选择 在选择精基准时要考虑的主要问题是如何保证设计技术要求的实现 以及装夹准确 可靠 方面 提高工件的加工精度 一般遵循下列原则 基准重合原则 统一基准原则 互为基准原则 自为基准原则 便于装夹原则 为保证定位基准和工序基准重合 加工 2 M8 螺纹孔 5 锥孔 18H11 槽以零件的坐端面和花键中心线为精基准 铣上顶面以花键中心线 为精基准 二 基面的选择 工艺路线分析 余量确定 CA6140 拔叉零件的重要加工面有花键底孔 两端面 花键 槽 顶 面 材料为 HT200 参考 机械制造工艺设计简明手册 其加工方法选 择如下 1 加工前后两端面 根据 GB1800 79 规定毛坯的公差等级为 IT13 表面粗糙度为 Ra12 5 m 要达到后端面 Ra3 2 m 的技术要求 需要经过粗铣 精铣 2 加工 22 花键底孔 此工序重点在于找正毛坯对称面 故采用螺旋定心夹紧机构 找正 对称面 进行加工 零件技术要求底孔的表面粗糙度达到 Ra6 3 m 毛 精品文档 7欢迎下载 坯为实心 故采用钻孔 扩孔 可以达到要求 3 加工外径为 25 的花键内孔 零件要求花键底面粗糙度 Ra1 6 m 侧面 Ra3 2 m 由于此工序在 钻底孔工序之后 故采用拉花键孔的方法 一次拉削可以达到要求 4 加工上顶面 零件上顶面为精加工 粗糙度要求为 Ra3 2 m 与花键中心线的平 行度误差 0 10mm 故以花键中心线为精基准 对上顶面进行粗铣 精 铣 5 加工 18H11 槽 零件技术要求槽底面要达到表面粗糙度为 Ra6 3 m 侧面粗糙度为 Ra3 2 m 而且两侧面和花键中心线的垂直度 0 08 本身有精度要求 18H11 故以花键中心线和左端面为精基准 用花键心轴定位 采用铣 磨 顶面的钻 2 M8 通孔和 5 锥孔工序不是很重要 在此不做详细说明 2 M8 通孔先钻孔 再攻丝 5 锥孔采用锥刀进行加工 三 确定工艺路线 制定工艺路线的出发点 应当是使零件的加工精度和表面质量等技 术要求能得到合理的保证 在此零件为大批量生产的条件下 可以考虑 采用通用机床配以专用夹具并尽量使工序分散来提高生产率 此外 还 应考虑经济效果 使生产成本尽量降低 工艺路线方案的制订 工序 1 精铸 工序 2 退火 工序 3 铣右端面 工序 4 粗铣右端面 工序 5 镗 22 的花键底孔 并倒 15 角 工序 6 拉花键 工序 7 粗铣上凹面 工序 8 钻 M8 的底孔 6 8mm 工序 9 攻螺纹 M8Rc1 8 工序 10 钻 5 锥形孔 精品文档 8欢迎下载 工序 11 精铣上凹面 工序 12 粗铣 18H11 槽 工序 13 精铣左端面 工序 14 精铣 18H11 槽 工序 15 终检 四 机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定 确定工序 或工步 尺寸的一般方法是 由加工表面的最后工序 或工步 向前推算 前面已经根据有关资料查出了零件各加工表面的 加工总余量 即毛坯余量 将加工余量分配给各工序加工余量 然后往 前推算工序尺寸 CA6140 的拨叉材料为 HT200 毛坯重量约为 1 0 kg 生产类型为 由大批量生产 毛坯为铸件 精度为 2 级铸件 大体尺寸确定 外表面 加工面少 根据以上原始资料加工工艺 分别确定各个加工表面的机械 加工余量 工序尺寸及加工余量如下 1 前后端面的加工余量 前后端面有 3 0 8mm 的加工余量 足以把铸铁的硬质表面层切除 前端面粗铣一次即可 加工余量 3mm 工序基本尺寸为 83mm 工序 经济精度等级为 IT11 公差值 0 22mm 表面粗糙度 Ra5 m 上下偏差按 入体原则 确定 以后按照此原则确定 后端面粗铣一次 精铣一次 粗铣加工余量 2 8mm 工序经济精度等 级为 IT11 公差值 0 22mm 精铣加工余量 0 2mm 工序经济精度等级为 IT7 公差值 0 035mm 表面粗糙度 Ra3 2 m 工序基本尺寸为 80mm 2 矩形花键底孔 要求以矩形花键的外径定心 故先钻中心孔 再扩 最后拉削 内 孔尺寸为 22H12 见零件图 参照 金属机械加工工艺人员手册 表 3 59 确定孔加工余量的分配 钻孔 20mm 工序经济精度等级为 IT11 公差值 0 13mm 扩孔 21mm 工序经济精度等级为 IT10 公差值 0 084mm 粗糙度 Ra6 3 m 拉花键 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 1mm 精品文档 9欢迎下载 2 顶面的加工余量 此工序分为两个工步 粗铣顶面 精铣顶面 粗铣加工余量为 2 8mm 工序经济精度等级为 IT11 公差值 0 22mm 精铣加工余量为 0 2mm 工序经济精度等级为 IT7 公差值 0 035mm 表面粗糙度 Ra3 2 m 4 18H11 槽的加工余量 铣削的加工余量 槽底面的铣削余量为 50mm 槽侧面的铣削余量为 17 9mm 工序经济精度等级为 IT12 公差值 0 25mm 槽底面表面粗糙度 Ra6 3 m 磨削的加工余量 槽侧面的磨削余量为 0 5mm 工序经济精度等级为 IT9 公差值为 0 043mm 侧面粗糙度为 Ra3 2 m 五 确定切削用量及基本工时 根据课程设计指导书以及老师指定 需要计算几道工序的工作时间 以及此工序的切削用量的选择 现选工序 4 拉花键孔 工序 8 铣削 18H11 槽这两道工序进行计算 1 工序 6 拉花键孔切削用量和基本工时的计算 加工条件 工件材料 HT200 铸件 加工要求 花键底孔粗糙度 Ra6 3 m 键槽侧面粗糙度 Ra3 2 m 键 槽底面粗糙度 Ra1 6 m 键槽尺寸 6mm 偏差代号 H9 刀具 高速钢拉刀 切削液 乳化液 加工设备 拉床 1 确定齿升量 根据有关手册 确定拉花键孔时花键拉刀的单 面齿升量为 0 06mm 2 切削速度 查有 切削简明手册 有切削速度为 0 06m s 3 6m min 3 切削工时 t Zbl k 1000vfzZ 式中 Zb 单面余量 1 5mm 由 22mm 拉削到 25mm L 拉削表面长度 80mm 考虑校准部分的长度系数 取 1 2 精品文档 10欢迎下载 k 考虑机床返回行程系数 取 1 4 v 拉削速度 m min fz 拉刀单面齿升 Z 拉刀同时工作齿数 Z l p P 拉刀齿距 P 1 25 1 9 sqrtL 所以 P 1 25 1 9 sqrt80 1 35sqrt80 12mm 因为拉刀同时工作齿数 z l p 80 12 7 所以其本工时 Tm 1 5 80 1 2 1 4 1000 3 6 0 06 7 0 13 min 2 工序 12 铣削 18H11 槽的切削用量和基本工时的计算 加工要求 用乳化液冷却 加工工件 槽宽 18mm 公差代号 H11 长 40mm 槽的侧面与花键孔中心线的垂直度误差 0 08mm 底面粗糙度 为 Ra6 3 m 加工余量 25mm 由于零件此处的设计精度比较高 用铣削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 分两步走 ae 25 ap 10mm 1 选择刀具 铣刀参数 L 10 D 100mm d 30mm ro 15 ao 12 an 6 Z 24 2 选择铣削用量 由于槽的宽度为 18mm 故二次走完 ae 25mm ap 10mm 由 切削用量简明手册 表 3 3 确定 f 0 5mm r 现取 f 0 8mm r fz 0 5 24 0 02mm 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 表 3 7 得最大磨损量为 0 5 由表 3 8 确 定刀具寿命 T 120 4 确定切削速度 Vc 和每齿进给量 决定切削速度 Vc 和每齿进给量 Vf 由 切削用量简明手册 的公式 60Zaf Tdo CVc m 1p u e y z x p mq v v vvv v a Cv 25 qv 0 2 Xv 0 1 yv 0 2 uv 0 5 pv 0 1 m 0 25 Km 1 12 精品文档 11欢迎下载 min 6 98 60Zaf Tdo CVc m 1p u e y z x p mq v v vvv v ma n 1000 Vc do 1000 98 6 3 14 100 314r min 根据 金属机械加工工艺人员手册 X62W 型铣床说明选 nc 300r min 实际速度 Vc donc 1000 94 2m min 选 Vfc ncf 300 0 5 150mm min 根据 X62W 型铣床说明书选 Vf 150mm min fzc 150 300 24 0 020mm z 5 基本工时基本工时根据 切削用量简明手册 表 3 5 Tm L L1 i Vf 40 20 2 150 0 8 min L1 20mm i 2 走两次 四 夹具设计四 夹具设计 一 定位分析与基准的选择 为了提高劳动生产率 保证加工质量 降低劳动强度 需要设计专 用夹具 经过与指导老师协商 决定设计第 8 道工序 铣宽为 18H11mm 槽的铣床夹具 本夹具将用与 X62W 卧式铣床 刀具为高速钢直齿三面刃 铣刀 来对工件进行加工 本夹具主要用来铣宽为 18H11mm 的槽 采用宽为 15mm 的精密级高速 钢直齿三面刃铣刀 二次铣削 所以主要应该考虑如何提高劳动生产率 降低劳动强度 二 定位基准的分析 1 定位基准的分析 由零件图可知 18H11 槽设计基准为花键孔中心线和工件的右端面为 定位基准 因此选用工件以加工了的右端面和花键心轴的中心线为主定 位基准 2 切削力及夹紧力的计算 精品文档 12欢迎下载 刀具 高速钢直齿三面刃铣刀 铣刀参数 L 10 D 100mm d 30mm ro 15 ao 12 an 6 Z 24 cc FeZpF ZKdafaCFc 83 0 0 83 065 0 由 金属切削原理与 刀具 表 15 7 查得 CFc 282 ap 10mm fZ 0 02mm s ae 25mm do 100 Z 24 kFc HB 198 0 55 解得 Fc 200N 在计算切削力时 必须考虑安全系数 安全系数 K k1 k2 k3 k4 查资料 有 k1为基本安全系数 1 5 k1为加工性质系数 1 1 k1为刀具钝化系数 1 1 k1为断续切削系数 1 1 切削力为 F K Fc 1 5 1 1 1 1 1 1 200 400N 实际夹紧力为 Fj FK U1U2 400 0 5 800N 其中 U1 和 U2 为夹具定 位面及加紧面上的磨擦系数 U1U2 0 5 螺母选用 M16X1 5 细牙三角螺纹 由 机械设计 螺纹联接的预紧 力公式 产生的加紧力为 3 2 tan 2F 2 0 2 0 3 0 3 0 20 dD dD fdT cv 其中 T 19000 N M d2 14 8mm 2029 fc 1 5 dD5 1 0 f 为摩擦系数 无润滑时 f 0 1 0 2 f v 155 1 arctan 解得 F0 10405N 此时螺母的夹紧力 F0 已大于所需的 800 N 的加紧力 故本夹具可安全工 作 3 定位误差分析 由于槽的轴向尺寸的设计基准与定位基准重合 故轴向尺寸无基准 精品文档 13欢迎下载 不重合度误差 径向尺寸无极限偏差 形状和位置公差 故径向尺寸无 基准不重合度误差 即不必考虑定位误差 只需保证夹具的花键心轴的 制造精度和安装精度 4 夹具设计及操作说明 如前所述 在设计夹具时 应该注意提高劳动率 为此 在螺母夹紧时 采用开口垫块 以便装卸 夹具体底面上的一对定位键可使整个夹