CA6140车床拨叉831006零件夹具设计

1、CA6140车床拨叉831006零件夹具设计说明书序言机械制造工艺学是一门以机械产品的制造工艺为研究对象的专业主干课程。它包括和涉及的范围很广，需要多门学科知识的支持，同时又和生产实际联系十分紧密。掌握课程的内容要有习题、课程设计、实验、实习等各环节的相互配合才能解决。因此，课程设计是本课程教学的一个重要环节，是学习过程中的一个不可缺少的部分。通过课程设计使学生能获得综合运用过去所学过的全部课程进行工艺及结构设计的能力，同时，为以后的毕业设计进行一次综合训练和准备。机械制造工艺学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

2、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。   对我个人来说，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，为今后实际工作打下一个良好的基础。   由于知识水平和生产实践经验的限制，设计有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。希望在这次课程设计中学到一些经验，以后少走弯路。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

3、需的速度和扭矩的作用。零件的25孔与操纵机构相连，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。（二）零件的工艺分析   零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，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：1 钻25孔保证25 公差及其表面粗糙度值1.6，需分粗、精加工。2 车50孔，保证50公差及孔中心线与25孔中心线的位置精度及其表面粗糙度值3.2，需分粗、半精车、精加工。3 铣断50孔，保证表面粗糙度值6.3，一次铣削完成。4铣50孔端面，保证两端面

4、的尺寸12的公差要求和端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.1mm，保证端面粗糙度值都为3.2，分粗精铣完成。5 铣与25孔中心线平行的侧面。保证其粗糙度值为6.3一次铣削完成。6 铣40*16槽，保证16尺寸公差，上下平面粗糙度值3.2分粗精铣，并保证它们与25孔中心线垂直度误差为0.08。保证槽侧面的粗糙度值为6.3，槽端面的粗糙度值3.2，分两次铣削。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证。二、艺规程

5、设计（一）确定毛坯生产类型已知此拨叉零件的生产类型为中批量生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。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，生产类型为中批生产，故选择铸件毛坯。采用铸造，拨叉属于轻型机械产品类型，产量5000件，按理应部分采用金属模铸造，但多适合于有色金属材料，因而在此选择机械砂型铸造。（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。基面选择的正确与合理，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

6、造成大批报废，使生产无法正常进行。   粗基准的选择：按有关基准的选择原则，即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作粗基准；若零件有若干不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度高的不加工表面作粗基准。现以零件的底面为主要的定位粗基准。    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，大头半圆孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.1mm；槽端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.08m，故以25小头孔为精基准。（三）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

7、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。1 工艺路线方案一工序  车55半圆，卧式车床CA6140及专用夹具工序 铣断，使之为两个零件，用宽为4的切断刀，选用X5020A立式铣床加专用夹具工序  加工25小头孔，以40外圆和其端面为基准，选用Z5120A立式钻床加专用夹具，工序铣两端面，利用25的孔定位，以两个面作为基准，选用X6143A卧式铣床和专用夹具。工序 铣40外圆斜面，以25的孔和55的叉口定位，选用X5020A立式铣床加专用夹具。工序

8、  铣16×8槽及其端面，以25的孔定位，选用X5020A立式铣床加专用夹具。工艺路线方案二工序 加工25小头孔，以40外圆和其端面为基准，选用Z5120A立式钻床加专用夹具，工序  车55半圆 ，卧式车床CA6140及专用夹具工序 铣断，使之为两个零件，用宽为4的切断刀，选用X5020A立式铣床加专用夹具工序 铣两端面，利用25的孔定位，以两个面作为基准，选用X6143A卧式铣床和专用夹具。工序 铣40外圆斜面，以25的孔和55的叉口定位，选用X5020A立式铣床加专用夹具。工序  铣16×8槽及其端面，以25的孔定位，选用X5020A立式铣

9、床加专用夹具3工艺方案的比较与分析   上述两个方案的特点在于：方案一先加工55圆，利用了两件合铸的优势，提高了工作效率，然后铣断加工孔然后在铣床上把所有铣的工序全部弄完，省去了在各机床间切换的麻烦；方案二在方案一基础上优化，利用了两件合铸的优势，提高了工作效率，集中铣削工序在铣削车间完成，大大省去了在各机床间切换的麻烦。又有利于各加工位置的保证25的孔及其16的槽和55的端面加工要求上,以上三者之间具有位置精度要求。图样规定：先钻25mm的孔。由此可以看出：先钻25的孔，再由它定位加工55的内圆面及端面，保证25的孔与55的叉口的端面相垂直。因此，加工以钻25的孔为准可以

10、将工序定为：工序 加工25小头孔，以40外圆和其端面为基准，选用Z5120A立式钻床加专用夹具，工序  车55半圆 ，卧式车床CA6140及专用夹具工序 铣断，使之为两个零件，用宽为4的切断刀，选用X5020A立式铣床加专用夹具工序 铣两端面，利用25的孔定位，以两个面作为基准，选用X5020A立式铣床和专用夹具。工序 铣40外圆斜面，以25的孔和55的叉口定位，选用X6143A卧式铣床加专用夹具。工序  铣16×8槽及其端面，以25的孔定位，选用X5020A立式铣床加专用夹具。这样，看起来工序简洁且保证了垂直度的要求，还能充分利用两件合铸的优势，而且更换车间的次

11、数大大减少了。（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190210HB，毛皮重量1.12kg，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（25，55端面）。查机械制造工艺设计简明手册（以下称工艺手册）表3.223，3.225取，55端面长度余量为2.5（为单边加工）25端面由铸造及钳工获得。铣削加工余量为：粗铣 2.7-1=1.7mm精铣 1.0mm   2. 内孔（55已铸成孔

12、）   查工艺手册表3.2-35，取55已铸成孔长度余量为4.4mm双边，即铸成孔直径为50.6mm。   工序尺寸加工余量：工艺手册）表3.223，3.225）粗车50.6，2Z=2.4半精车53，2Z=1精车55 2Z=1   3. 铸造内孔20.8mm工艺手册3.2-9钻孔23mm 2Z=2.2扩孔24.8 mm 2Z=1.8mm铰孔 粗铰孔24.94 mm 2Z=1.4 mm精铰孔25 mm 2Z=0.06 mm4槽断面工艺手册）表3.223，3.225）余量2.7粗铣 1.7mm精铣 1.0mm5其他尺寸直接铸造得到由于本设

13、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。6毛坯尺寸确定:1 ）求最大尺寸 根据最大轮廓尺寸，长140mm 宽75mm，高40mm，故最大轮廓尺寸为140mm。2 ）选取公差等级CT 制造方法为机器造型，铸件材料为灰铁，得公差等级CT范围812级，取10级3）求铸件尺寸公差 根据加工表面的基本尺寸和铸件公差等级CT，由表得，公差带相对基本尺寸对称分布。4）加工余量等级 由表按机器造型，铸件材料灰铁得机械加工余量等级范围为EG级 取为F级。5）求RMA（要求的机械加工余量） 对所有加工表面取同一个值，由表查最大尺寸为140mm 机械加工

14、余量等级为F级 的RMA数值为1.5mm6 ）求毛坯基本尺寸55大端面R=F+2RMA+CT/2=12+2*1.5+2.4/2=16.2mm槽端面R=F+RMA+CT/2=23+1.5+2.4/2=25.7mm55孔R=F-2RMA-CT/2=55-1.5*2-2.8/2=50.6mm25孔R=F-2RMA-CT/2=25-1.5*2-2.4/2=20.8mm槽R=F-2RMA-CT/2=16-1.5*2-2.2/2=11.9mmR=F-2RMA-CT/2=8-3-1=4mm（五）确立切削用量及基本工时工序一 ： 钻、扩、粗铰、精铰25孔。1.加工条件工件材料：灰铸铁HT200加工要

15、求：钻25的孔，其表面粗糙度值为Rz=1.6 m；先钻23的孔在扩24.8的孔，再粗铰24.94孔，再精铰25孔。机床：Z5125A立式钻床。刀具：23麻花钻，24.8的扩刀，铰刀。2.计算切削用量（1）钻23的孔。进给量查机械制造工艺与机床夹具课程设计指导P47表2-23钻孔进给量f为0.390.47 mm/r，由于零件在加工23mm孔时属于低刚度零件，故进给量应乘系数0.75，则f=(0.390.47)×0.75=0.290.35mm/r，查表得出，现取f=0.25mm/r。此工序采用23的麻花钻。所以进给量f= 0.25mm/z钻削速度切削速度：根据手册表2.13及表2.14，

16、查得切削速度V=18m/min。根据手册nw=300r/min,故切削速度为切削工时l=23mm，l1=13.2mm.查工艺手册P9-143表9.4-31，切削工时计算公式： 扩孔的进给量查切削用量手册表2.10规定,查得扩孔钻扩24.8的孔时的进给量,并根据机床规格选取 F=0.3 mm/z切削速度扩孔钻扩孔的切削速度,根据工艺手册表28-2确定为 V=0.4V 钻其中V 钻为用钻头钻同样尺寸的实心孔时的切削速度.故 V=0.4×21.67=8.668m/min按机床选取nw=195r/min.切削工时切削工时时切入L1=1.8mm,切出L2=1.5mm 粗铰孔时的进给量根据有关资

17、料介绍,铰孔时的进给量和切削速度约为钻孔时的1/21/3,故F=1/3f钻=1/3×0.3=0.1mm/rV=1/3V钻=1/3×21.67=7.22m/min切削速度按机床选取nw=195r/min,所以实际切削速度切削工时切削工时,切入l2=0.14mm,切出l1=1.5mm.精铰孔时的进给量根据有关资料介绍,铰孔时的进给量和切削速度约为钻孔时的1/21/3,故F=1/3f钻=1/3×0.3=0.1mm/rV=1/3V钻=1/3×21.67=7.22m/min切削速度按机床选取nw=195r/min,所以实际切削速度切削工时切削工时,切入l2=0.0

18、6mm,切出l1=0mm.工序二  粗，精车55圆与两端面1. 加工条件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=190241,铸造。加工要求：粗，精铣55圆以及上下端面。机床：卧式车床CA6140刀具：YW2内圆车刀 YW3端面车刀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）每齿进给量 机床功率为7.5kw。查切削手册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 查切削手册表3.7，后刀面最大磨损为1.01.5mm。查切削手册表3.8，寿命T=180min4）

19、计算切削速度 按切削手册，V c=算得 Vc98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s据卧式车床CA6140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 查切削手册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tm

20、L/ Vf=(32+80)/475=0.09min。工序三  铣断切断55叉口，使之为两个零件1. 加工条件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=190241,铸造。加工要求：铣断，使之为两个零件机床：X60铣床。刀具：高速钢镶齿三面刃铣刀进给量，采用切断刀，齿数4，每齿进给量=0.15mm/z（机械制造工艺与机床夹具课程设计指导（吴拓、方琼珊主编）。故进给量f=0.6mm铣削速度：（m/min） （表9.4-8）由数控加工工艺（田春霞主编）中第五章表5-6得切削速度为918m/min根据实际情况查表得V=15 m/min切削工时切出l=2mm，切出l1=2mm,行程量=

21、75mm。查工艺手册P9-143表9.4-31，切削工时计算公式：工序四：铣55的叉口的上、下端面。进给量采用端铣刀，齿数4，每齿进给量=0.15mm/z（机械制造工艺与机床夹具课程设计指导（吴拓、方琼珊主编）。故进给量f=0.6mm铣削速度：（m/min） （表9.4-8）由数控加工工艺（田春霞主编）中第五章表5-6得切削速度为918m/min根据实际情况查表得V=15 m/min切削工时引入l=2mm，引出l1=2mm，l3=75mm。查工艺手册P9-143表9.4-31，切削工时计算公式：工序五：铣35×3的侧面。1. 加工条件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=

22、190241,铸造。加工要求：铣16×8槽机床：X60铣床选择钻头：高速钢镶齿三面刃铣刀进给量采用端铣刀，齿数4，每齿进给量=0.15mm/z（机械制造工艺与机床夹具课程设计指导，吴拓、方琼珊主编）。故进给量f=0.6mm铣削速度：（m/min） （表9.4-8）由数控加工工艺（田春霞主编）中第五章表5-6得切削速度为918m/min根据实际情况查表得V=15 m/min切削工时切入l=3mm,行程l1=35。查工艺手册P9-143表9.4-31，切削工时计算公式：工序铣40×16的槽。1. 加工条件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=190241,铸造。加工

23、要求：铣16×8槽机床：X60铣床选择钻头：高速钢镶齿三面刃铣刀进给量的槽可用高速钢三面刃铣刀加工，铣刀规格为16，齿数为10。由机械加工工艺师手册表21-5，取每齿进给量为0.15mm/z,ap=2mm，故总的进给量为f=0.15×10=1.5 mm/z。 切削速度由工艺手册表3.1-74,取主轴转速为190r/min。则相应的切削速度为：切削工时切入l=2mm，切出l1=2mm行程量l2=40mm。查工艺手册P9-143表9.4-31，切削工时计算公式：工序：铣40×16槽的表面。进给量该槽面可用变速钢三面刃铣刀加工，由前定余量为2mm故可一次铣出，铣刀规格为

24、32，齿数为8。由工艺手册表2.4-73，取每齿进给量为0.15mm/z,ap=2mm故总的进给量为f=0.15×8=1.2 mm/z。 切削速度由工艺手册表3.1-74,取主轴转速为190r/min。则相应的切削速度为：切削工时切入l=2mm切出l1=2mm,行程量l3=40mm。查工艺手册P9-143表9.4-31，切削工时计算公式：三、夹具设计夹具设计结构部分铣床夹具类型为立式铣床直线式进给的单工件多工位加工类型。定位方案间隙配合心轴，装卸工件方便，可同时实现轴向定位，但定心精度较差。过盈配合心轴，结构简单，轴向不定位，容易制造且定心精度高，但装卸不便，易损伤定位孔，多用于定心

25、精度高的场合。定位原理：圆孔心轴和端面组合定位，直径部分与定位孔配合，按基孔制g或f配合制造。 工件采用一面两孔组合定位，工件以25mm孔为定位基准，与定位套的一端面组合限制5个自由度，通过螺母夹紧，55mm孔与削边定位盘圆柱面组合限制2个自由度，其中2个重复定位，两圆柱面组合限制一个自由度。用C型定位支承作辅助支承起加强支承作用（切削时有较大摩擦力）。连接部分（铣床对定）铣床夹具除地面定位外，还用两个定位键与机床工作台的T型槽相连接，以保证夹具在工作台上的正确位置。定为键由加工机床的工作台T型槽决定。T型槽与定位键配合实现水平定位，耳座螺栓压紧夹具在工作台上。A型定位键，对夹具导向精度要求不高，配合尺寸为 12mm 极限偏差 h6 或h8，B型定位键用于精度高场合。对刀装置采用直角对刀块及平面塞尺对刀。选用JB/T 8931.3-1999直角对刀块。通过对刀座固定在夹具体上。保证对刀块工作面始终