定位小轴课程设计论文

1、27课 程 设 计题 目：定位小轴零件的机械加工工艺规程及加工8孔的工艺装备设计一、设计题目定位小轴零件的机械加工工艺规程及加工8孔的工艺装备设计二、原始资料(1) 被加工零件的零件图 1张(2) 生产类型:中批或大批大量生产三、上交材料(1) 被加工工件的零件图 1张(2) 毛坯图 1张(3) 机械加工工艺过程综合卡片(参附表1) 1张(4) 与所设计夹具对应那道工序的工序卡片 1张(4) 夹具装配图 1张(5) 夹具体零件图 1张(6) 课程设计说明书(50008000字) 1份四、指导教师评语成 绩： 指导教师日期摘要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

2、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22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。在此设计中，考虑到了拨叉形状的不规则，这就使得通用夹具在这里不能用。为此，只有设计符合此拨叉夹紧要求的专用夹具。由于该拨叉的材料是ht200的铸件，因此在刀具选择方面，要求就比较低了。因为该拨叉为中批量生产，因此在加工过程中，可以采用加工工序分散的工艺路线，从而提高生产效率。由于50半孔两个端面的磨损比较严重，因此对这两个表面，采用表面淬火的热处理工序来改善断端面的力学性能。abstractthe ca6140 lather stir

3、 fork to be located on lather to become soon in the organization, main shift gear, make the principal axis turn round sport according to the worker of request work, acquire the speed need and twist the function of ju.spare parts above of 22 bores with manipulate organization connect with each other,

4、 two under of 50 half bores then used for with the stalk of the wheel gear place control contact.pass above of the dint turn under of the wheel gear become soon.in this design, in consideration of stir the anomaly of fork shape, this cant make the in general use tongs use here.is this, only the desi

5、gn match this stir fork to clip important beg of appropriation tongs.because should stir the material of fork is the zhu piece of ht200, therefore at knife choice aspect, request lower.should stir fork for medium the batch quantity produce, so in the process of process in, can adoption craft route t

6、hat process work prefaces dispersion, thus exaltation produce efficiency.because 50 half bore two carry noodles of wear away more serious, so two to this surface, the adoption surface cui fire of hot processing work preface to improvement break mechanics function of carry the noodles.目录序言11零件工艺性分析 2

7、1.1零件的作用21.2零件的工艺分析21.3确定生产类型22确定毛坯 32.1确定毛坯种类32.2确定铸件加工余量及形状33工艺规程设计 43.1选择定位基准43.1.1粗基准的选择43.1.2精基准的选择43.2制定工艺路线43.3机械加工余量、工序尺寸及公差的确定53.3.1圆柱表面工序尺寸53.3.2平面工序尺寸63.3.3确定切削用量及时间定额74专用钻床夹具设计184.1夹具设计任务 184.2确定夹具的结构方案 184.2.1确定定位元件 184.2.2确定导向位置 194.2.3确定夹紧机构 195方案综合评价与结论206体会与展望217参考文献22序言通过对ca6140拔叉的

8、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！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。由于所学知识有限，因此设计中可能有很多地方不是很完美，希望老师能给予指导。1零件工艺性分析1.1零件的作用题目所给的零件是定位小轴。它位于车床变速机构中，主要起换档，使主

9、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。1.2零件的工艺分析零件的材料为45钢，45钢锻造性能优良，塑性较高，适合磨削加工。以下是拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：1、小头孔20以及与此孔相通的8的锥孔、m6螺纹孔。2、大头半圆孔50。3、拨叉底面、小头孔端面、大头半圆孔端面，大头半圆孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.07mm，小头孔上端面与其中心线的垂直度误差为0.05mm。由上面分析可知，可以粗加工拨叉下端面，

10、然后以此作为基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，并且此拨叉零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。1.3确定生产类型已知此拨叉零件的生产纲领为5000件/年，零件的质量是1.3kg/个，查机械制造技术基础课程设计指导书第3页表1-4，可确定该拨叉生产类型为中批生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序适当分散；加工设备以通用设备为主，形状复杂的量采用专用夹具。2确定毛坯2.1确定毛坯种类零件材料为45钢。考虑零件材料属碳素结构钢，在定位过程中承受重载荷和交变载荷所受冲击较大；零件结构又比较

11、简单，生产类型为中批生产，故选择锤上模锻。查机械制造技术基础课程设计指导书第23页表2-1,选用铸件尺寸公差等级为ct-12。2.2确定铸件加工余量及形状查机械制造技术基础课程设计指导书第25页表2-5，选用加工余量为ma-h级，并查表2-4确定各个加工面的铸件机械加工余量，铸件的分型面的选用及加工余量，如下表所示：表3-1简 图加工面代号基本尺寸加工余量等级加工余量说明d120h102孔降一级双侧加工d250h3.52孔降一级双侧加工t230h5单侧加工t312h5单侧加工t412h5单侧加工3工艺规程设计3.1选择定位基准3.1.1粗基准的选择以零件的小头上端面为主要的定位粗基准，以小头孔

12、内圆表面和大头半圆孔内表面为辅助粗基准。3.1.2精基准的选择考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以粗加工后的底面为主要的定位精基准，以小头孔内圆表面和大头半圆孔内表面为辅助精基准。3.2制定工艺路线根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，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。查机械制造技术基础课程设计指导书，选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：工序01 粗铣20、50下端面，以t2为粗基准，采用x

13、51立式铣床加专用夹具；工序02 粗铣20上端面，以t1为定位基准，采用x51立式铣床加专用夹具；工序03 粗铣50上端面，以t4为定位基准，采用x51立式铣床加专用夹具；工序04 钻、扩20孔，以32外圆和t2为基准，采用z525立式钻床加专用夹具；工序05 粗镗50孔，以d1为定位基准，采用t616卧式镗床加专用夹具；工序06 铣斜肩，以d1和t2为定位基准，采用x51立式铣床加专用夹具；工序07 精铣20下端面，以t2为基准，采用x51立式铣床加专用夹具；工序08 精铣20上端面，以t1为基准，采用x51立式铣床加专用夹具；工序09 粗铰、精铰20孔，以t2和32外圆为基准，采用z525

14、立式钻床加专用夹具；工序10 精铣50端面，以d1为基准，采用x51立式铣床加专用夹具；工序11 半精镗50孔，以d1做定位基准，采用t616卧式镗床加专用夹具；工序12 钻、铰8锥孔，以t1和零件中线为基准，采用z525立式钻床加专用夹具；工序13 钻m6底孔，攻螺纹，以t1和零件中线为基准，采用z525立式钻床并采用专用夹具；工序14 铣断，以d1为基准，采用x60卧式铣床加专用夹具；工序15 去毛刺；工序16 中检；工序17 热处理；工序18 校正拨叉脚；工序19 磨削拨叉脚两端面；工序20 清洗；工序21 终检。3.3机械加工余量、工序尺寸及公差的确定3.3.1圆柱表面工序尺寸 前面已

15、初步确定工件各面的总加工余量，现在确定各表面的各个加工工序的加工余量：表4-1加工表面加工内容加工余量精度等级工序尺寸表面粗糙度工序余量最小最大50it12（d2）铸件7.0ct12粗镗4.0it126.30.956.8半精镗3.0it103.22.93.2520it7（d1）钻18it1117.8918扩1.8it106.31.7161.910粗铰0.14it83.20.1070.224精铰0.06it71.60.0390.0933.3.2平面工序尺寸 表4-2工序号工序内容加工余量基本尺寸经济精度工序尺寸偏差工序余量最小最大铸件5.0ct1201粗铣20孔下端面4.036.0121.57.

16、7502粗铣20孔上端面4.032.0121.57.7503粗铣50孔上端面4.014.0121.86.3807精铣20孔下端面1.031.080.751.28308精铣20孔上端面1.030.080.751.28310精铣50孔端面1.0212.080.9511.0163.3.3确定切削用量及时间定额工序01 粗铣20、50下端面，以t2为粗基准。1. 加工条件工件材料：ht200,b =170240mpa，铸造;工件尺寸：aemax=72mm，l=176mm;加工要求：粗铣20孔下端面，加工余量4mm;机床：x51立式铣床；刀具：yg6硬质合金端铣刀。铣削宽度ae90,深度ap6,齿数z=

17、12,故根据机械制造技术基础课程设计指导书（后简称指导书）表3-14，取刀具直径d0=125mm。根据指导书表5-2，选择刀具前角00后角08，副后角0=10，刃倾角：s=10,主偏角kr=60,过渡刃kr=30,副偏角kr=5。2. 切削用量1）确定切削深度ap 因为余量较小，故选择ap=4mm，一次走刀即可完成。2）确定每齿进给量fz 由于本工序为粗加工，尺寸精度和表面质量可不考虑，从而可采用不对称端铣，以提高进给量提高加工效率。根据指导书表5-2，使用yg6硬质合金端铣刀加工，机床功率为4.5kw（据指导书表4-14，x51立式铣床）时： fz=0.090.18mm/z故选择：fz=0.

18、18mm/z。3）计算切削速度vc和每分钟进给量vf当d0=125mm，z=12，ap7.5，fz0.18mm/z时，vt=98m/min,nt=250r/min,vft=471mm/min。各修正系数为：kmv= 1.0，ksv= 0.8。切削速度计算公式为：其中 ，将以上数据代入公式：确定机床主轴转速： 。根据指导书，选择nc=300r/min,vfc=390mm/min,因此，实际进给量和每分钟进给量为：vc=m/min=118m/minf zc=v fc/ncz=390/30012 mm/z=0.1mm/z4)校验机床功率 取近似为pcc=3.3kw,根据机床使用说明书，主轴允许功率p

19、cm=4.50.75kw=3.375kwpcc。故校验合格。最终确定:ap=4.0mm，nc=300r/min，vf=390mm/s，vc=118m/min，fz=0.1mm/z。5）计算基本工时 tml/ vf，l=l+ y+，l=176mm.查得，入切量及超切量为：y+=40mm，则：tml/ vf=(176+40)/390=0.81min=48.6s。工序02 粗铣20上端面，以t1为定位基准。 l=32mm+5mm, vf=390mm/s,则：tml/ vf=37/390=5.7s 工序03 粗铣50上端面，以t4为定位基准刀具：yg6硬质合金端铣刀，机床：x51立式铣床根据指导书查得

20、，。取：，故实际切削速度： 当时，工作台每分钟进给量应为：取，计算切削基本工时：因此，=12.3s工序04 钻、扩20孔，以32外圆和t2为基准，保证垂直度误差不超过0.05mm,孔的精度达到it10。1. 选择钻头 根据指导书，选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=18mm，钻头采用双锥后磨横刀，后角o12，二重刃长度b=3.5mm,横刀长b=2mm,宽l=4mm,棱带长度， ， 2.选择切削用量（1）确定进给量按加工要求确定进给量：查指导书，取系数为0.5,则： 按钻头强度选择: 取钻头允许进给量为：；按机床进给机构强度选择：查得，机床进给机构允许轴向力为8829n时，进给量为。以上三个进给量

21、比较得出，受限制的进给量是工艺要求，其值为：0.2150.265mm/r。取最终选择进给量。由于是通孔加工，为避免即将钻穿时钻头折断，故应在即将钻穿时停止自动进给而改为手动进给。由表查出,钻孔时轴向力ff=2500n，轴向力修正系数为1.0，故ff=2500n。根据z525立式钻床使用说明书，机床进给机构允许的最大轴向力为8829nff，故所选进给量可用。（2）确定钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度为0.6mm，寿命（3）切削速度查表，切削速度计算公式为： （m/min）其中，查得修正系数：，故实际的切削速度： （4）检验机床扭矩及功率查表，当f0.26, do19mm时，mt=31.78n

22、m，修正系数均为1.0，故mc=31.78 nm。查机床使用说明书：mm =144.2 nm。查表得,钻头消耗功率：pc=1.3kw。查机床使用说明书，。由于，故切削用量可用，即：，3、计算工时 =38.4s4、扩孔至19.8查表得，扩孔进给量为：，并由机床使用说明书最终选定进给量为：。根据资料，切削速度 ，其中为用钻头钻同样尺寸实心孔时的切削速度，故：，根据机床使用说明书选取： 。基本工时： =28.8s5、总工时： t=38.4s+28.8s=67.2s工序05 粗镗50孔，以d1为定位基准。机床：t60卧式镗床单边余量 可一次切除，则 。根据简明手册4.2-20查得，取 。取：。计算切削

23、基本工时：=7.8s工序06 铣斜肩，以d1和t2为定位基准。刀具：硬质合金三面刃铣刀机床：x51立式铣床由表查得：。取：因此：现采用x51立式铣床，取：，故实际切削速度为：当时，工作台每分钟进给量应为：取：。计算切削基本工时：因此：=13.6s工序07 精铣20下端面，以t2为基准。刀具：yg6硬质合金端铣刀；机床：x51立式铣床；取进给量为：，取为0.5mm/r参考有关手册，确定，采用yg6硬质合金端铣刀，则：现采用x51立式铣床，取，故实际切削速度： 当时，工作台每分钟进给量：，取为980mm/min本工序切削时间为：min=37.2s工序08 精铣20上端面，以t1为基准。切削用量同工

24、序07精铣时基本工时：min=18.6s工序09 粗铰、精铰20孔，以t2和32外圆为基准。（1）粗铰至刀具：专用铰刀机床：z525立式钻床根据有关手册的规定，铰刀的进给量为0.81.2mm/z,进给量取0.81mm/r，机床主轴转速取为=140r/min，则其切削速度为：。机动时切削工时，=38mm，(2) 精铰至刀具：机床：z525立式钻床根据有关手册的规定，铰刀的进给量取0.48mm/r，机床主轴转速取为：=140r/min，则其切削速度为：机动时切削工时，=38mm=34.2s工序10 精铣50端面，以d1为基准。机床：x51立式铣床刀具：硬质合金立铣刀（镶齿螺旋形刀片），由表查得：，

25、,即27m/min，因此，。现采用x51立式铣床，取 ，工作台每分钟进给量应为：，查机床使用说明书，取 。铣削基本工时：=100.8s工序11 半精镗50孔，以d1做定位基准。单边余量,可一次切除，则 。由指导书查得，进给量取为0.27mm/r。由指导书查得，则：取为630r/min。加工基本工时：=2.3s工序12 钻、铰8锥孔，以t1和零件中线为基准。刀具：专用刀具机床：z525立式钻床确定进给量：根据指导书查得，查z525机床使用说明书，现取。查指导书得，计算机床主轴转速：按机床选取，所以实际切削速度为：计算切削基本工时：=4.0s工序13 钻m6底孔，攻螺纹，以t1和零件中线为基准（1

26、）钻螺纹底孔mm机床：z525立式钻床刀具：高速钢麻花钻取进给量为0.180.22mm/z,现取f=0.22mm/z，v=17m/min，则：取。所以实际切削速度为：计算切削基本工时：=2.8s（2）攻螺纹m6机床：z525立式钻床刀具：丝锥m6，p=1mm切削用量选为：，机床主轴转速为：，按机床使用说明书选取：，则 ；机动时，计算切削基本工时：=2.4s 总工时：t=2.4s+2.8s=5.2s工序14 铣断，以d1为基准。选择锯片铣刀，d=160mm，l=4mm，中齿，z=40采用x61卧式铣床查指导书，选择进给量为：,切削速度为：，则：取，故实际切削速度为：此时工作台每分钟进给量应为：查

27、指导书，刚好有。计算切削基本工时：=15.3s4专用钻床夹具设计4.1夹具设计任务如图所示为钻定位小轴斜孔的工序简图。已知：工件材料为45钢，所用机床为z525型立式钻床，大批大量生产规模。图为该工序设计一钻床夹具。 图5-14.2确定夹具的结构方案4.2.1确定定位元件 根据工序简图规定的工序基准，根据基准重合原则选用双面单销定位方案，长定位销与工件定位孔配合，限制四个自由度，定位销轴肩小环面与工件定位端面接触，限制一个自由度，削边销与工件叉口接触限制一个自由度，实现工件正确定位。定位孔与定位销的配合尺寸取为20h7/f6。对于工序尺寸12mm而言，定位基准与工序基准重合，定位误差=0；对于

28、加工孔的位置度公差要求，基准重合=0；加工孔径尺寸8mm由刀具直接保证，=0。由上述分析可知，该定位方案合理、可行。4.2.2确定导向位置 本工序要求对被加工孔依次进行钻、扩、铰等3个工步的加工，最终达到工序简图上规定的加工要求，故选用快换钻套作为刀具的导向元件。4.2.3确定夹紧机构 针对成批生产的工艺特征，此夹具选用偏心螺旋压板夹紧机构（可参照指导书表10-3）。5方案综合评价与结论由于该拨叉零件形状不规则，加工面分散，要适应大批生产，就必须采用自动机床或专用机床配以专用夹具。所以我设计了这个ca6140拨叉专用夹具来实现对拨叉的夹紧。由于该专用夹具的定位精度高，因此在使用夹具后,可以不必在加工前划线,而能正确、快速地将工件安装(定位和夹紧)到相对于刀具所需要加工位置,因而既可简化加工手续,又可大大缩