机械制造技术课程设计CA6140车床拨叉[831002]的加工工艺及铣断面夹具设计【全套图纸】

1、设计说明书 题目： ca6140车床拨叉831002的加工工艺及铣断面夹具设计设 计 者：指导教师：摘 要本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。拨叉加工工艺规程及其铣断的夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它

2、部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。全套图纸，加153893706abstrctthis design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal-cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge

3、.the reduction gear box body components technological process and its the processing 140 hole jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. must first carry on the analysis in the technological de

4、sign to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; after that is carrying on the size computation to a components each labor step of working pro

5、cedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection

6、part as well as other parts; position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement.keywords: the craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the loc

7、alization, the error序 言机械制造技术基础课程设计是我们在学完了大学的全部基础课，专业基础课以及专业课后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学的各科课程一次深入的综合性总复习，也是一次理论联系实际的训练。因此，他在我们的大学四年生活中占有重要的地位。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一步适应性的训练，希望自己在设计中能锻炼自己的分析问题、解决问题、查资料的能力 ，为以后的工作打下良好的基础。由于能力有限，设计尚有很多不足之处，希望各位老师给予指导目录一. 绪论1二.零件分析22.1零件的作用和装配关系22.2 零件的材料、结构特点和主要工艺问题2

8、三.明确生产类型和工厂条件3四.工艺方案的拟定34.1 制造方法和毛坯余量的确定44.2 基准选择44.3工艺路线的制定5五.机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定8六.确立切削用量及基本工时9七.夹具设计267.1 问题的提出267.2定位基准选择267.3切削力及夹紧力计算267.4定位误差分析287.5 夹具设计及操作简要说明28总 结30致 谢31参 考 文 献3227一. 绪论毕业设计在我们学完大学的全部基础课、技术基础课之后进行的，这是我们在进行毕业设计对所学各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。另外在做完这次毕业设计之后

9、，我得到一次在毕业工作前的综合性训练，我在想我能在下面几方面得到锻炼： （1）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。（2）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，经济合理而能保证加工质量的夹具的能力。（3）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。 就我个人而言，我希望通过这次毕业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

10、祖国的“四化”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！二.零件分析2.1零件的作用和装配关系题目所给零件是车床主轴箱内摩擦离合器操纵机构的拨叉。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25孔与操纵机构相连，二下方的60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 零件的材料、结构特点和主要工艺问题 零件为ht200铸钢件，无热处理要求。 从结构上看，左部呈圆筒状，右部为厚12mm的半圆叉爪。两部分上下

11、都不在同一平面上，工件安装有一定困难。 零件的主要加工表面和主要的技术要求也分两个部分一个是以25h7孔为中心的加工表面，这一组加工表面包括：25h7mm的孔，以及42mm的圆柱两端面，其中主要加工表面为25h7mm通孔。一个是以半圆叉爪为中心的加工表面,即以60mm孔为中心的加工表面。这一组加工表面包括：60h12的孔，以及60h12的两个端面。主要是60h12的孔。铣16h11的槽这一组加工表面包括：此槽的端面，16h11mm的槽的底面，16h11mm的槽两侧面。以m22×1.5螺纹孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：m22×1.5的螺纹孔，长32mm的端面。主要加工

12、表面为m22×1.5螺纹孔。这两组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是：1、60孔端面与25h7孔垂直度公差为0.1mm.。2、16h11mm的槽与25h7的孔垂直度公差为0.08mm。 零件二维图（图2）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。这些加工表面和技术要求，用一般的工艺方法都能做到，唯有叉爪的内半圆面较难车和镗。 结论是，拟定本零件工艺必须解决好安装和叉爪内半圆面的加工两个主要问题。三.明确生产类型和工厂条件 所生产的车床为中型机械，年产800台属于大批生产的类型。该厂有各型通用设备，应充分利用，以减少投资、降低成本。故确定工艺的基

13、本特征是：拟订成套的工艺过程卡片和机械加工工序卡片。四.工艺方案的拟定 图纸规定零件材料是ht200，显然毛坯只能是铸钢件。 零件加工毛坯图（图3）针对零件的两个主要问题，采取将毛坯两件合一铸出的办法，见图(3)。两件合铸后的毛坯，左右等高，便于安装。同时叉爪合成了整圆，内半圆及其两端面就容易加工了。待完成各面加工后，再分切成两件。具体事项考虑如下：4.1 制造方法和毛坯余量的确定 本零件形状不复杂，可大批生产。若选砂型手工造型，生产效率低、铸件质量差。也不宜采用费用高、生产周期长的铸造复杂形状毛坯的熔模铸造。最后确定采用砂型机器造型，它有较高的生产效率，也能满足毛坯质量要求。 查机械设计手册

14、，按二级精度铸钢件查得毛坯余量如下：顶面7mm；侧面、底面5mm；孔取顶面余量7mm。由此得到图？所示的毛坯尺寸。4.2 基准选择 精基准选择：按照一般规则，定位精基准应是精度较高、粗糙度较小的表面。即应选择25h7孔及其一端面为基准。但用25h7孔作精基准，两零件分切开后可能不对称，而且225h7孔的端面横向尺寸小，定位稳定性也差。若选叉爪的及其一端面为精基准，又因60h12孔精度太低，用一般圆柱心轴作定位元件，定位误差太大。最后考虑仍选60h12孔为纵向定位基准，目的是希望工件分切开后左右两件较为对称。但所设计的夹具，必须采用弹簧心轴或轴向可移式锥心轴作定位元件，以消除精基准尺寸公差大造成

15、的定位误差。垂直方向则选叉爪上端面为精基准，从尺寸关系看，以它作定位精基准便于加工其余各平面。 粗基准选择：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25h7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42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。既能加工出已选各精基准面，又能保证加工面对不加工毛面的位置和尺寸。4.3工艺路线的制定制定艺路线的出发点,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

16、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夹具,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。经考虑选择了三个可行的工艺方案。 方案一 工序i 铸造（砂型机器造型） 工序ii 清砂 工序iii 退火 工序iv 粗、精铣25孔上端面 工序v 粗、精铣25孔下端面 工序vi 粗、钻、扩、铰、精铰25孔 工序vii 粗、精铣60孔上端面 工序viii 粗、精铣60孔下端面 工序ix 粗、钻、扩、铰、精铰60孔 工序x 切断 工序xi 铣螺纹孔端面 工序xii 钻22孔（装配时钻铰锥孔） 工序xiii 攻m22×1.5螺纹 工序xi

17、v 粗铣 半精铣 精铣槽所在的端面 工序xv 粗铣 半精铣 精铣16h11的槽 工序xvi 检查 上面工序可以适合大多数生产，但是在全部工序中间的工序七把两件铣断，对以后的各工序的加工定位夹紧不方便，从而导致效率较低。方案二工序i 铸造（砂型机器造型） 工序ii 清砂 工序iii 退火工序iv 粗、钻、扩、铰、精铰25、60孔 工序v 粗、精铣25孔下端面 工序vi 粗、精铣60孔下端面 工序vii 粗、精铣25孔上端面 工序viii 粗、精铣60孔上端面 工序ix 切断 工序x 铣螺纹孔端面 工序xi 钻22孔（装配时钻铰锥孔） 工序xii 攻m22×1.5螺纹 工序xiii 粗铣

18、 半精铣 精铣槽所在的端面 工序xiv 粗铣 半精铣 精铣16h11的槽 工序xv 检查 上面的工序加工不太合理，因为由经验告诉我们大多数都应该先铣平面再加工孔，那样会更能容易满足零件的加工要求，效率不高，但同时钻两个孔，对设备有一定要求。方案三工序i 铸造（砂型机器造型） 工序ii 清砂 工序iii 退火 工序iv 粗、精铣25孔上端面 工序v 粗、精铣25孔下端面 工序vi 粗、钻、扩、铰、精铰25孔 工序vii 粗、钻、扩、铰、精铰60孔 工序viii 粗、精铣60孔上端面 工序ix 粗、精铣60孔下端面 工序x 铣螺纹孔端面 工序xi 钻22孔（装配时钻铰锥孔） 工序xii 攻m22&

19、#215;1.5螺纹 工序xiii 粗铣 半精铣 精铣槽所在的端面 工序xiv 粗铣 半精铣 精铣16h11的槽 工序xv 切断 工序xvi 检查 上面的工序虽然将切断放到后面，不影响零件加工时的装夹。但是此方案仍有先钻孔再铣平面的不足，所以这个方案仍不是最好的工艺路线。方案四工序i 铸造（砂型机器造型） 工序ii 清砂 工序iii 退火 工序iv 以42外圆为粗基准，粗铣25孔上、下端面 工序v 精铣25孔上、下端面 工序vi 以25孔上端面为精基准，粗、钻、扩、铰、精铰25孔，孔的精度达到it7 工序vii 以25孔为精基准，粗铣60孔上、下端面工序viii 以25孔为精基准，精铣60孔上

20、、下端面，保证端面相对孔的垂直度误差不超过0.1。工序ix 以25孔为精基准，钻、镗、铰60孔，保证空的精度达到it8。 工序x 以25孔为精基准，铣螺纹孔端面 工序xi 以25孔为精基准，钻22孔（装配时钻铰锥孔） 工序xii 以25孔为精基准，攻m22×1.5螺纹 工序xiii 以25孔为精基准，粗铣 半精铣 精铣槽所在的端面 工序xiv 以25孔为精基准，粗铣 半精铣 精铣16h11的槽 工序xv 切断 工序xvi 铣断面工序xv 检查方案四各工序使加工效率大大提高，多次加工25、60孔，更能保证孔的加工精度。五.机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定 ”ca6140车床拨叉”

21、；零件材料为ht200，硬度190210hb，毛坯重量1.45kg，生产类型为中批量，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（42）考虑其零件外圆表面为非加工表面，所以外圆表面为铸造毛坯， 没有粗糙度要求，因此直接铸造而成。2. 外圆表面沿轴线方向长度方向的加工余量及公差（25，60端面）。查机械制造工艺设计简明手册（以下称工艺手册）表3.126，取25，60端面长度余量均为2.5（均为双边加工）：粗铣 2mm半精铣 0.7mm3. 内孔（60已铸成50的孔） 查工艺手册表2.22.5，为了节省材料，取60孔已铸成孔长度余量

22、为3，即铸成孔直径为54mm。 工序尺寸加工余量：钻孔 4mm 扩孔 1.5mm铰孔 0.4mm 精铰 0.1mm 同上，零件25的孔也已铸出15的孔。 工序尺寸加工余量： 钻孔至23 余量为8mm 扩孔钻 1.8 mm 粗铰孔 0.14 mm 精铰孔 0.06 mm4. 槽端面至中心线垂直中心线方向长度加工余量 铸出槽端面至中心线47mm的距离，余量为3mm。 工序尺寸加工余量： 粗铣端面 2.1 mm 半精铣 0.7 mm 精铣 0.2 mm5. 螺纹孔顶面加工余量铸出螺纹孔顶面至25孔轴线且垂直轴线方向40mm的距离，余量为4 mm工序尺寸加工余量： 粗铣顶面 3.1 mm 半精铣 0.

23、7 mm 精铣 0.2 mm 6. 其他尺寸直接铸造得到由于本设计规定的零件为中批量生产，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。六.确立切削用量及基本工时工序1：以42外圆为粗基准，粗铣25孔上、下端面1. 选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金端铣刀，刀片采用yg8,，。2. 决定铣削用量1） 决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成2） 决定每次进给量及切削速度 根据x51型铣床说明书，其功率为5.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取1000当1000r/min时按机床标准选取3） 计算工时切削工时：，则机动工时为.工序2：精铣25孔上、

24、下端面1) 切削深度 查机械加工工艺师手册表10-119,取=0.5mm2) 进给量 查机械加工工艺师手册表10-118与表10-119按机床行选取f=0.2mm/齿3) 切削速度根据机械加工工艺手册表10-70,及10-66,查得v=190min/s. 即v=11.4m/min4) 确定机床主轴转速ns= 86.44r/min按机床说明书(见工艺手册表6-39),与86.44r/min相近的机床转速为100r/min。现选取=100r/min。所以实际切削速度=当=100r/min时，工作台的每分钟进给量应为=fz=0.210100=200(mm/min) 查机床说明书有=200(mm/mi

25、n)5)切削工时，按工艺手册表6.2-1。 t=（）=（）=0.27min工序3：以25孔上端面为精基准，钻、扩、铰、精铰25孔,孔的精度达到it7工步一钻孔至24确定进给量：根据参考文献表2-7，当钢的，时，。由于本零件在加工24属于低刚度零件，故进给量应乘以系数0.75，则根据z535机床说明书，现取切削速度：根据参考文献表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根据机床说明书，取，故实际切削速度为切削工时：，则机动工时为工步二：扩孔利用钻头将孔扩大至，根据有关手册规定，扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取根据机床说明书，选取则主轴转速为，并按车床说明书取，实际切削速度为切削工时：，则机

26、动工时为工步3：铰，精铰孔根据参考文献表2-25，得查参考文献表4.2-2，按机床实际进给量和实际转速，取，实际切削速度。切削工时：，则机动工时为工序4：以25孔为精基准，粗铣60孔上下端面1. 选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金端铣刀，刀片采用yg8,，。2. 决定铣削用量4） 决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成5） 决定每次进给量及切削速度 根据x51型铣床说明书，其功率为为5.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取500当500r/min时按机床标准选取6） 计算工时切削工时：，则机动工时为.工序5：以25孔为精基准，精铣60孔上下端面，保证端面相对孔的垂直度误差不

27、超过0.11) 切削深度 查机械加工工艺师手册表10-119,取=0.5mm2) 进给量 查机械加工工艺师手册表10-118与表10-119按机床行选取f=0.2mm/齿3) 切削速度根据机械加工工艺手册表10-70,及10-66,查得v=190min/s. 即v=11.4m/min4) 确定机床主轴转速ns= 44.27r/min按机床说明书(见工艺手册表6-39),与44.27r/min相近的机床转速为50r/min。现选取=50r/min。所以实际切削速度=当=50r/min时，工作台的每分钟进给量应为=fz=0.21050=100(mm/min) 查机床说明书有=100(mm/min)

28、5)切削工时，按工艺手册表6.2-1。 t=（）=（）=0.94(min)工序6：钻以25孔为精基准，钻、扩、铰60孔，保证孔的精度达到it8工步一钻孔至58确定进给量：根据参考文献表2-7，当钢的，时，。由于本零件在加工11孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数0.75，则根据z535机床说明书，现取切削速度：根据参考文献表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根据机床说明书，取，故实际切削速度为切削工时：，则机动工时为工步二：扩孔利用钻头将孔扩大至，根据有关手册规定，扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取根据机床说明书，选取则主轴转速为，并按说明书取，实际切削速度为切削工时：，则机动工时

29、为工步3：铰孔根据参考文献表2-25，得查参考文献表4.2-2，按机床实际进给量和实际转速，取，实际切削速度。切削工时：，则机动工时为工序7：以25孔为精基准，铣螺纹孔端面 1. 选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金端铣刀，刀片采用yg8,，。2. 决定铣削用量7） 决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成8） 决定每次进给量及切削速度 根据x51型铣床说明书，其功率为为5.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取1275当1275r/min时按机床标准选取9） 计算工时切削工时：，则机动工时为 工序8：以25孔为精基准，钻20孔（装配时钻铰锥孔）确定进给量：根据参考文献表2-7，

30、当钢的，时，。由于本零件在加工孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数0.75，则根据z525机床说明书，现取切削速度：根据参考文献表2-13及表2-14，查得切削速度所以根据机床说明书，取，故实际切削速度为切削工时：，则机动工时为工序9：以25孔为精基准，攻m22×1.5螺纹 按机床选取，则机动时，攻m22x1.5螺纹工序10：以25孔为精基准，铣槽端面选择刀具刀具选取高速钢端铣刀，刀片采用yg8,，。2. 决定铣削用量10） 决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则11） 决定每次进给量及切削速度 根据x51型铣床说明书，其功率为为5.5kw，中等系统刚度。根据表查

31、出 ，则按机床标准选取1500当1500r/min时按机床标准选取12） 计算工时切削工时：， ，则机动工时为工序11：以25孔为精基准，铣16h11的槽保证槽的侧面相对孔的垂直度误差是0.08选择刀具刀具选取高速钢三面刃铣刀，。2. 决定铣削用量13） 决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则14） 决定每次进给量及切削速度 根据x51型铣床说明书，其功率为为5.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取1500当1500r/min时按机床标准选取15） 计算工时切削工时：， ，则机动工时为工序12：两件铣断1. 选择刀具刀具选取立铣刀，。2. 决定铣削用量1） 决

32、定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成2） 决定每次进给量及切削速度 根据x62型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取800当800r/min时按机床标准选取3） 计算工时切削工时：，则机动工时为工序13：铣断面1. 选择刀具刀具选取三面刃铣刀，。2. 决定铣削用量4） 决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成5） 决定每次进给量及切削速度 根据x51型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取275当275r/min时按机床标准选取6） 计算工时切削工时：，则机动工时为七.夹具设计为了提高劳动生产率，保证加

33、工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。并设计工序铣断面的夹具。本夹具将用于x62卧式铣床，刀具为三面刃铣刀。7.1 问题的提出本夹具主要用来铣断面，该工序与其他面孔没有任何关系。由于拨叉铣断后不能达到精度要求，所以需要这个工序铣断面，方能达到精度要求，在本工序加工时还应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，而其位置尺寸为自由公差，精度不是主要问题。7.2定位基准选择 由零件图可知，本次夹具设计的是铣断面，采用两个已加工好的25孔及端面定位，采用一个心轴（半轴）和支承钉定位夹紧，下端面限制3个自由度，心轴（半轴）限制2个自由度，支承钉限制1个自由度，这样空间的六个自由度就限制完全了，采用开口压

34、板压紧工件即可满足要求，由于下端受力大，因此采用可调节辅助支撑，工件防止工件变形，。7.3切削力及夹紧力计算 （1）刀具： 采用三面刃铣刀机床： x62卧式铣床 由3 所列公式 得 查表 9.48 得其中： 修正系数 z=24 代入上式，可得 f=889.4n 因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。安全系数 k=其中：为基本安全系数1.5 为加工性质系数1.1 为刀具钝化系数1.1 为断续切削系数1.1 所以 （2）夹紧力的计算 选用夹紧螺钉夹紧机 由 其中f为夹紧面上的摩擦系数，取 f=+g g为工件自重 夹紧螺钉： 公称直径d=15mm，材料45钢 性能级数为6.8级 螺钉疲劳极限： 极

35、限应力幅：许用应力幅：螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 s=3.54 取s=4 得 满足要求 经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠， 使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧，调节夹紧力调节装置，即可指定可靠的夹紧力7.4 定位误差分析工件的工序基准为孔心，当工件孔径为最大，心轴的孔径为最小时，孔心在任意方向上的最大变动量等于孔与销配合的最大间隙量。本夹具是用来在铣床上加工，所以工件上孔与夹具上的定位销保持固定接触。此时可求出孔心在接触点与销中心连线方向上的最大变动量为孔径公差多一半。工件的定位基准为孔心。工序尺寸方向与固定接触点和销中心连线方向相同，则其定位误差为： td=dmax-dmin 本工序采用用两个25孔及端面