CA拨叉零件的加工工艺,设计钻铰Φ孔的钻床夹具

1、哈尔滨理工大学课程设计机械制造技术课程设计说明书 设计题目：制定CA6140拨叉零件（图5-42）的加工工艺，设计钻铰22孔的钻床夹具 专 业： 机电一体化技术 班 级： 机电一体化技术11级2班 学 号： 1130320232 姓 名： 张 百 东 指导教师： 张 学 伟 机械工程系2013年11月15日目 录第1章 绪论 31.1 课题背景31.2 目的31.3 夹具设计中的特点 .31.4 夹具设计需保证的条件.31.5 夹具的发展趋势. .41.6 设计要求 41.7 设计内容 4第2章 零件分析52.1 零件的作用52.2 零件的工艺分析5第3章 工艺规程设计63.1确定毛坯制造形式

2、63.2基面的选择63.2.1粗基准的选择63.2.2精基准的选择63.3制定工艺路线6第4章 专用夹具设计144.1定位基准的选择144.2切削力及夹紧力的计算144.3定位误差分析144.4夹具设计及操作的简要说明.14课程设计心得体会16参考文献17第1章 绪论1.1课题背景 制定CA6140拨叉的加工工艺，设计钻孔的钻床夹具，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，正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，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，经济合理而能保证

3、加工质量的夹具的能力。学会使用手册以及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称，出处，能够做到熟练的运用。 1.2目的课程设计是我们对所学课程的深入综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们的大学生活中占有重要的地位。另外在做完这次课程设计之后，我得到一次综合性训练，我在想我能在多个方面得到锻炼。就我个人而言，我希望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，从中锻炼自己发现问题、分析问题和解决问题的能力，为今后参加祖国建设打一个良好的基础。由于个人能力有限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教，本人将表示真诚的感谢！1.3夹具设计中的特点1.夹具的设计周

4、期较短，一般不用进行强度和刚度的计算。 2.专用夹具的设计对产品零件有很强的针对性。 3.“确保产品加工质量，提高劳动生产率”是夹具设计工作的主要任务，加工质量包括被加工表面的本身精度和位置精度，后者主要用夹具来保证。夹紧装置的设计对整个夹具的结局有具定性的影响。设计一个好的夹具可以减少废品率。1.4夹具设计需保证的条件 1.夹具的结构应与其用途及生产规模相适应。 2.保证工件的精度。 3.保证使用方便与安全。 4.正确处理作用力的平衡问题。 5.注意结构的工艺性，便于制造和维修。注意夹具与机床、辅助工具、刀具、量具之间的联系。1.5夹具的发展趋势 1.发展通用夹具的新品种，由于机械产品的加工

5、精度日益提高，因此需要发展高精度通用夹具。广泛的采用高效率夹具，可以压缩辅助时间，提高生产效率。 2.发展调整式夹具。 3.推广和发展组合夹具及拼拆夹具。 4.加强专用夹具的标准化和规范化。 5.大力推广和使用机械化及自动化夹具。 6.采用新结构、新工艺、新材料来设计和制造夹具。1.6设计要求 1.制订零件机械加工工艺，填写机械零件加工工艺过程卡一张，设计钻铰孔工序的工序卡一张； 2.设计指定工序的专用夹具一套，绘制夹具装配图及零件图； 3.编写机械制造工艺课程设计说明书一份； 4.中批生产； 5.选用通用设备。1.7设计内容 1.绘制零件图； 2.编制零件的加工工艺过程，并填写加工工艺卡及工

6、序卡各一张； 3.设计指定的工序夹具,绘制卡具装配总图,要求用计算机绘图； 4.设计卡具的非标零件图，要求计算机绘图； 5.编写设计说明书一份,按毕业论文的格式打印文稿。 6.答辩时交全套夹具工程图纸、设计说明书、工程过程卡和工序卡；第2章 零件的分析2.1零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22孔与操纵机构相连，二下方的55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。2.2零件的工艺分析零件的材料为HT200，灰铸铁

7、生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此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： 2.2.1小头孔以及与此孔相通的的锥孔、螺纹孔 2.2.2大头半圆孔 2.2.3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，可以粗加工拨叉底面，然后以此作为粗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

8、证。第3章 工艺规程设计3.1确定毛坯的制造形式零件材料为HT200。考虑到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，生产类型为大批生产，故选择铸件毛坯。选用铸件尺寸公差等级CT9级，已知此拨叉零件的生产纲领中批生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程工序划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。  3.2基面的选择基面的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，生产效率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成大批报废，使生产无法正常进行。 3.2.1粗基准的选择以零件的

9、底面为主要的定位粗基准，以两个小头孔外圆表面为辅助粗基准。这样就可以达到限制五个自由度，再加上垂直的一个机械加紧，就可以达到完全定位。3.2.2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，以两个小头孔内圆柱表面为辅助的定位精基准。当设计基准和工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门的计算，此处不再重复。3.3制订工艺路线制定工艺路线的出发点，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。再生产纲领已确定为中批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用的夹具，并尽量使工序集中

10、来提高生产率。处此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。 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。查机械制造工艺及设备设计指导手册346页表15-32、15-33、15-34，选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：工序工序内容定位基准工序工序内容定位基准010粗铣两端小头孔上端面T1及小头孔外圆100半精镗中间孔T1及小头孔外圆020粗铣中间孔上端面T1及小头孔外圆110钻2-锥销孔、

11、螺纹孔、功螺纹T1及小头孔030粗铣中间孔下端面T3及小头孔外圆120铣断T1、D1040精铣两端小头孔上端面T1及小头孔外圆130去毛刺050精铣中间孔上端面T1及小头孔外圆140检查060精铣中间孔下端面T3及小头孔外圆150若某道工序有误返工070扩两端小头孔T1及小头孔外圆080精铰两端小头孔T1及小头孔外圆090扩中间孔T1及小头孔外圆1 机床的选择： 工序010060均为铣平面，可采用X6140卧式铣床。 工序070080采用钻床。 工序090100采用镗床。 工序110采用钻床。多刀具组合机床。 工序120采用铣断机床。 2 选择夹具：该拨叉的生产纲领为大批生产，所以采用专用夹具

12、。3 选择刀具：在铣床上加工的各工序，采用硬质合金铣刀即可保证加工质量。在铰孔，由于精度不高，可采用硬质合金铰刀。4选择量具：两小头孔、中间孔均采用极限量规。5其他：对垂直度误差采用千分表进行检测，对角度尺寸利用专用夹具保证，其他尺寸采用通用量具即可。1圆柱表面工序尺寸： 前面根据资料已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如下：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（D2）铸件6CT9扩孔5.8IT126.32.06.25半精镗0.2IT103.20.050.25扩孔5.84IT126.32.06.25精铰孔0.06IT71.60.0

13、50.252 平面工序尺寸：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2.5CT9010粗铣两端小头孔上端面258.5121.603.60020粗铣中间孔上端面627121.656.5030粗铣中间孔下端面621121.756.5040精铣两端小头孔上端面0.558110. 351.16050精铣中间孔上端面0.520.5100.471.12060精铣中间孔下端面0.520100.471.123确定切削用量及时间定额： 工序010 以T1为粗基准，粗铣22孔上端面。1. 加工条件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=190241,铸造。加工要求：粗铣22

14、孔上端面。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ae<=60,深度ap<=4,齿数z=10,故据机械制造工艺设计简明手册（后简称简明手册）取刀具直径do=80mm。选择刀具前角o5°后角o8°，副后角o=8°，刀齿斜角s=10°,主刃Kr=60°,过渡刃Kr=30°,副刃Kr=5°过渡刃宽b=1mm。2. 切削用量1）铣削深度 因为切削量较小，故可以选择ap=1.5mm，一次走刀即可完成所需长度。2）计算切削速度 按简明手册，V c=算得 Vc98mm/s，n=439

15、r/min,Vf=490mm/s据XA6140铣床参数，选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。5)校验机床功率 查简明手册Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为Pcm>Pcc。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。6）计算基本工时tmL/ Vf=(32+80)/475=0.09min。工序020和工序030

16、以T1及小头孔外圆为基准55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55上端面。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ae<=60,深度ap<=4,齿数z=10,故据简明手册取刀具直径do=80mm。选择刀具前角o5°后角o8°，副后角o=8°，刀齿斜角s=10°,主刃Kr=60°,过渡刃Kr=30°,副刃Kr=5°过渡刃宽b=1mm。2. 切削用量1） 铣削深度 因为切削量较小，故可以选择ap=1

17、.0mm，一次走刀即可完成所需长度。2） 每齿进给量 机床功率为7.5kw。查简明手册f=0.140.24mm/z。由于是对称铣，选较小量f=0.14 mm/z。3） 查后刀面最大磨损及寿命 查简明手册表3.7，后刀面最大磨损为1.01.5mm。查简明手册表3.8，寿命T=180min4） 计算切削速度 按简明手册，查得 Vc98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s据XA6132铣床参数，选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为f zc=V fc/ncz=475/(300*10

18、)=0.16mm/z。5)校验机床功率 查简明手册Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为Pcm>Pcc。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。6）计算基本工时tmL/ Vf=(32+80)/475=0.09min。工序070和080以T1及小头孔外圆为基准，扩、精铰22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o12°，二重刃长度b=2.5mm,横刀长b=1.5mm,宽l=

19、3mm,棱带长度 ° ° ° 2.选择切削用量 （1）决定进给量查切 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。 （2）钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查简明手册）为0.5.mm，寿命（3）切削速度查切 修正系数 故。查简明手册机床实际转速为故实际的切削速度.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： 精铰： 工序090和100 T1及小头孔外圆为基准，扩、半精镗55孔。1. 选择钻头 选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=48mm，钻头采用双头刃磨法，后角

20、o11°，二重刃长度b=11mm,横刀长b=5mm,弧面长l=9mm,棱带长度 ° ° ° 2.选择切削用量（1）决定进给量没查简明手册 按钻头强度选择 按机床强度选择最终决定选择Z550机床已有的进给量 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（查简明手册）为0.81.2mm，寿命扩孔后刀面最大磨损限度（查简明手册）为0.9.mm，寿命铰和精铰孔后刀面最大磨损限度（查简明手册）为.mm，寿命（3）切削速度查切 修正系数 故。查简明手册机床实际转速为故实际的切削速度扩铰和半精铰的切削用量同理如下：扩钻： 半精铰： .计算工时所有工步工

21、时相同。 第4章 专用夹具设计4.1定位基准的选择底面对孔的中心线有一定的垂直度公差要求,因此应以地面为主要定位基准.由于铸件的公差要求较大,利用小头孔的外圆表面作为辅助定位基准时,只有采用自动对中夹具才能同时保证对称的两个零件的大小孔的中心距的公差要求.为了提高加工效率,现决定采用两把麻花钻同时加工出两个8mm的通孔.该夹具用于加工位置在同一中心线上的非回转零件上半径R=520的孔，被加工孔中心距可达123。   使用时，只需按被加工零件的要求，配置专门的钻模板，通过手柄，使丝杆带动V型块做自定心式移动，以便夹紧或松开零件。6.3钻床夹具的装配图（见附图）4.2切削力及夹

22、紧力的计算由于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,即垂直于第一定位基准面,在两侧只需要采用两个V型块适当夹紧后本夹具即可安全工作.因此,无须再对切削力进行计算.4.3定位误差分析  零件图规定大孔与小孔的中心距为65mm.采用自动对中夹具后,定位误差取决于对中块螺杆以及滑块的制造误差.同时,对对中块利用调整螺钉进行调整并加装钻套后,钻孔后的误差只有0.08mm.在后续的铣断工序中,利用中间大孔定位,孔壁与定位销的配合间隙为0.05mm.因此加工完成后大孔与小孔的中心距的最大误差为          0.08+0.0

23、5=0.130.2mm由此可知，所以能满足精度要求。4.4 夹具设计及操作的简要说明如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。该夹具用于加工位置在同一中心线上的非回转零件上半径R=520的孔，被加工孔中心距可达123。使用时，只需按被加工零件的要求，配置专门的钻模板，通过手柄，使丝杆带动V型块做自定心式移动，以便夹紧或松开零件。钻床夹具的装配图课程设计心得体会在老师的指导下顺利地完成了夹具座的夹具设计，并且认真地、有计划地按时完成设计任务。尽管整个设计在技术上不够先进，但是在经济上合理、在生产上可行。此次设计，以机械加工工艺路线为主线，通过对零件图纸分析，初步拟订加工表面方法，进一步拟订加工方法并选择机