机械制造工艺学课程设计-CA6140车床拨叉【831002】铣叉口侧面夹具设计

零件的作用全套设计，加153893706所给的零件是CA6140车床的拨叉831002。它位于车床变速机构中，主要起换挡，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φ25孔与操纵机构相连，下方的φ60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，铸造时铸出完整的圆加工后切开。零件的材料为HT200，灰铸铁属于脆性材料，故不能锻造和冲压，但灰铸铁的铸造性能和切削加工性能优良铸造性能优良，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，以25孔为中心的加工面：25H7的通孔，粗糙度Ra1.6；以及42mm的圆柱两端面，其中主要加工表面为25H7通孔。2.，以60孔为中心的加工面：60H12的孔，粗糙度Ra3.2；以及60H12的两个端面，两端面相对于25H7孔的垂直度为。3，16H11的槽加工表面：槽的端面，粗糙度Ra6.3；16H11的槽的底面，粗糙度Ra6.3；16H11的槽两侧面，粗糙度Ra3.2，两侧面相对于25H7孔的垂直度为。4，:32×32的螺纹孔端面，粗糙度Ra3.2；M22×。这几组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是：（1）60mm孔端面与25H7孔垂直度公差为；（2）16H11的槽侧面与25H7的孔垂直度公差为。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几组。可以先加工25H7通孔，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条件及机床所能达到的位置精度，此零件没有复杂的加工表面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺即可保证。三.确定毛坯的制造方法，初步确定毛坯的形状毛坯材料为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，生产类型采用中批量生产，可选择金属型铸造毛坯。零件形状并不复杂，因此毛坯形状可以与零件的形状尽量接近。毛坯尺寸计算、查表后确定。定位基准的选择是工艺规程设计中的最重要的工作之一。定位基准选择的正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程中就会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使工作无法正常进行。粗基准的选择对于零件而言，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42mm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42mm与底面作主要定位面，限制5个自由度，再以压板限制最后1个自由度，达到完全定位,然后进行铣削。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，以加工后的25H7孔为主要定位精基准，以25H7通孔的端面为辅助基准。————17确定其加工方法如下：1)42mm圆柱的端面—6）。2)25H7通孔由于其公差等级为IT7，内表面粗糙度为Ra1.6，故选择进行钻+扩+铰。（查—7）3)60mm孔两端面（拨叉脚圆两端面）由于两端面之间厚度的公差等级为IT11级，且表面粗糙度Ra3.2，考虑到同时还要保证与25H7孔的垂直度公差不超过，故选择粗铣+精铣。4)60mm孔由于表面粗糙度为Ra3.2，扩孔达到。5)16H11槽端面两侧面之间的公差等级为IT11，槽端面表面粗糙度为Ra6.3，选择粗铣控制槽端面即可。6)16H11控制槽（长90mm、宽16H11、深8mm)由于槽两侧面之间宽度16H11的公差等级为IT11，两侧面表面粗糙度为Ra3.2，槽底面表面粗糙度为Ra6.3。故选择粗铣+半精铣+精铣。7)32mm×32mm螺纹孔端面由于该端面粗糙度为Ra6.3，可选择粗铣。8)M22×1.5螺纹孔由于该螺纹孔为未注公差尺寸，根据GB1800-79规定其公差等级按IT13，同时没有表面粗糙的要求，选择直接钻孔+攻螺纹。9)铣断拨叉脚Φ60圆孔由于拨叉脚端面表面粗糙度为Ra6.3，故可选择直接铣断来保证。制订工艺路线的出发点，应当是零件的加工精度（尺寸精度、形状精度、位置精度）和表面等技术要求能得到合理的保证。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。综合各种条件考虑，选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：工序10以42mm外圆以及一端面为粗基准，铣25H7通孔两端面；工序20以25H7通孔一个端面为精基准，钻、扩、铰25H7孔；工序30以25H7通孔为精基准，扩60mm孔工序40以25H7通孔为精基准，粗铣60mm孔上下端面工序50以25H7通、60mm工序60以25H7通孔为精基准，精铣60mm孔上下端面，保证12d11以及两端面对25H7通孔垂直度为工序70以25H7通孔为精基准，粗铣槽16H11端面、侧面、底面；工序80以25H7通孔为精基准，半精铣槽16H11侧面；工序90以25H7通孔为精基准，精铣槽16H11侧面；工序100以25H7通孔为精基准，铣M22×；工序110以25H7通孔、60孔为精基准，钻20.5的孔，攻M22×。4.4确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸确定毛坯种类：零件材料为HT200,金属型铸件毛坯。查《机械制造工艺设计简明手册》第41页表2.2-5,选用铸件尺寸公差等级为CT7-9。确定毛坯余量1）25mm孔外端面的毛坯余量材料为HT200，采用金属型铸造，查《工艺设计手册》表2.2-5得尺寸公差等级7～9，取8级，加工余量等级为F，查表2.2-4得加工余量数值为1.5～，取单边余量Z=。2）mm孔的毛坯为实心，未铸出孔。3）60mm孔外端面的毛坯余量材料为HT200，采用金属型铸造，查《工艺设计手册》表2.2-5得尺寸公差等级7～9，取8级，加工余量等级为F，查表2.2-4得加工余量数值为1.5～，取单边余量Z=。4）mm孔的毛坯余量材料为HT200，采用金属型铸造，查《工艺设计手册》表2.2-5得尺寸公差等级7～9，取8级，加工余量等级为F，查表2.2-4得加工余量数值为1.5～，取单边余量Z=。5）16H11槽端面材料为HT200，采用金属型铸造，查《工艺设计手册》表2.2-5得尺寸公差等级7～9，取8级，加工余量等级为F，查表2.2-4得加工余量数值为1.5～，取单边余量Z=。6）32mm×32mm螺纹孔端面的毛坯余量材料为HT200采用金属型，查《工艺设计手册》表2.2-5得尺寸公差等级7～9，取9级，加工余量等级为F，查表2.2-4得加工余量数值为2.0～，取单边余量Z=2mm。7）M22×1.5螺纹孔毛坯为实心，未铸造出孔。确定工序余量，工序尺寸及其公差确定工序(或工步)尺寸的一般方法是，由加工表面的最后工序（或工步）往前推算，最后工序（工步）的工序（工步）尺寸按零件图样的要求标注。当无基准转换时，同一表面多次加工的工序（或工步）尺寸只与工序（或工步）的加工余量有关。当基准不重合时，工序（或工步）尺寸应用工艺尺寸链计算。零件的各加工表面的各工序（或工步）的加工余量除粗加工工序（或工步）加工余量之外，其余工序（或工步）加工余量可以根据《现代制造工艺设计方法》中的精、半精加工余量建议值来确定，粗加工工序（或工步）加工余量不是从表中查出确定，而为加工余量（毛坯余量）减去其余（后续）工序（或工步）各加工余量之和。前面根据有关资料已查出本零件个加工表面的加工余量（即毛坯余量），应将加工总余量分配给各工序（或工步）的加工余量，然后由后往前计算工序（或工步）尺寸。————24得出公差值，然后按“入体”原则标注上下偏差。本零件的各加工表面的工艺路线，工序（或工步）余量，工序（或工步）尺寸及其公差、表面粗糙度如下表所示。加工表面工序（或工步）(mm)工序（或工步）余量（mm）工序（或工步）基本尺寸(mm)工序（或工步）经济精度工序（或工步）尺寸及其偏差（mm）表面粗糙度公差等级公差（mm）42外圆端面粗铣2Z=280IT12毛坯\82\\82\25H7孔铰孔25IT7扩孔IT13钻孔2Z=2323IT13毛坯实心\\\\\拨叉脚圆60孔外端面精铣2Z=112IT110.11（）粗铣2Z=313IT12毛坯\16\\16\拨叉脚孔60H12扩孔2Z=1φ60IT12毛坯\φ58\\Φ58\16H11槽端面粗铣槽端面Z=244IT12毛坯\46\\46\16H11槽两侧面精铣16H11槽两侧面16IT11半精铣16H11槽两侧面IT11粗铣16H11槽Z=88IT12毛坯实心\\\\\螺纹孔端面粗铣Z=136IT12毛坯\37\\37\M22×攻螺纹\M22\\M22\钻孔\\毛坯实心\\\\\拨叉脚底面铣断Z=2124.11IT12毛坯\\\\确定切削用量及基本工时工序10粗铣Φ25H7两端面机床：X62型卧式铣床刀具：YG6硬质合金端铣刀，，齿数，为粗齿铣刀。查表3.16f=/z，实际铣削速度：进给量：查≪机械制造工艺设计简明手册≫被切削层长度：由毛坯尺寸可知，刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：工序20钻、扩、铰H7通孔以H7孔的一个端面为精基准，钻φ23mm的孔，选用Z535立式钻床。使用专用钻床夹具。1钻mm孔查≪切削用量简明手册≫f=0.47~/r,由于孔深和孔径之比l/d=80/25=3.2。，故mm/r.查Z535型立式钻床说明书，取。由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对结果进行修正。由表3.4-9知，切削速度的修正系数，故查Z535型机床说明书，取。实际切削速度为。2扩孔选用高速钢扩孔钻根据表2.10，取。根据机床Z535型说明书，取由上面计算可取。由于切削速度与上表不同，切削速度需乘以修正系数故根据Z535机床说明书，取n=275r/min。实际扩孔速度3铰孔铰刀选用标准高速钢铰刀。根据表2.11查出，;按Z535机床说明书取。由以上计算可取切削速度修正系数查出故根据Z535机床说明书，取n=100r/min,实际铰孔速度4各工序实际切削用量根据以上计算，实际切削用量如下：钻孔：扩孔：铰孔：5基本工时计算钻孔：扩孔：铰孔：工序30扩机床：Z235立式钻床刀具：，查表2.15f查表2.15v=19m/min机床主轴转速：，取工作台每分钟进给量：被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：取行程次数1机动时间：工序40粗铣两端面机床：X62型卧式铣床刀具：两块镶齿套式面铣刀材料：，，齿数，为粗齿铣刀。因其单边余量：Z=2mm所以铣削深度=查《切削手册》表3.16取铣削速度取机床主轴转速：，按表3.1-74实际铣削速度：被切削层长度：由毛坯尺寸，刀具切入长度：刀具切出长度：取走刀次数为1基本工时：工序50铣断拨叉脚端面机床：X62型卧式铣床刀具：中齿锯片铣刀刀具直径D=80mm，齿数Z=32，宽度L=4mm。切削深度：查《切削用量简明手册》表3.4，进给量可取，切削速度，机床主轴转速：，按表3.1-74取实际切削速度：被切削层长度：由毛坯尺寸可知，刀具切入长度：=42mm刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：工60精铣孔两端面机床：X62型卧式铣床刀具：两块镶齿套式面铣刀(间距为)，材料：，，齿数Z=25，为细齿铣刀。精铣该平面的单边余量：Z=铣削深度：取铣削速度取机床主轴转速：，取实际铣削速度：被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：精铣时刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：工序70粗铣16H11槽端面、侧面、底面采用X62卧式铣床刀具：高速钢三面刃铣刀=8mm刀具的直径d=80mm，刀具的齿数Z=10，刀具的宽度L=14mm。查≪切削用量简明手册≫进给量,切削速度，机床主轴转速：，取实际切削速度：毛坯尺寸可知刀具切入长度：=42mm刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：工序80半精铣16H11槽侧面机床：X62型卧式铣床刀具：高速钢三面刃铣刀刀具直径D=100，齿数Z=10，宽度L=15.5。根据表查得：进给量,查得切削速度，机床主轴转速：，取实际切削速度：被切削层长度：由毛坯尺寸可知，刀具切入长度：=42mm刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：工步辅助时间为：1.6min工序90精铣16H11槽两侧面机床：X62型卧式铣床刀具：高速钢三面刃铣刀刀具直径D=100，齿数Z=10，宽度L=16。进给量,查得切削速度，机床主轴转速：，取实际切削速度：被切削层长度：由毛坯尺寸可知，刀具切入长度：=42mm刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：工步辅助时间为：1.4min工序100铣螺纹孔端面以φ25孔为精基准，铣螺纹孔端面，选用X62卧式铣床，YG6硬质合金端铣刀加工余量Z=1mm，加工量不大，一次走刀可以铣去所有余量根据《切削用量简明手册》表3.16，查得f=/z。由《切削用量简明手册》表3.30，X62选取主轴转速n=118r/min×10×118=/min根据《切削用量简明手册》表3.30，X62铣床工作台进给量，取fm=190mm/minL=32mm，根据《切削用量简明手册》表3.26，入切量及超切量为：y+△=7mm，则基本工时工序110钻一个mm的孔，攻M22×螺纹1钻mm的孔采用Z535立式钻床选择刀具，选择查≪切削用量简明手册≫表2.7,f=0.47~/r,由于孔深和孔径之比l/d=36/20.5=1.76<3。.查Z535型立式钻床说明书，取。由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对结果进行修正。查表切削速度的修正系数，故查Z535型机床说明书，取。实际切削速度为。钻孔：钻孔基本工时：2攻M螺纹采用Z535立式钻床刀具:细柄机用丝锥（）进给量：由于其螺距,因此进给量机床主轴转速：，取丝锥回转转速：取实际切削速度：被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：走刀次数为1基本时间：五、夹具设计5.1问题的提出为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动成本，需要设计此专用夹具。5.2夹具设计.定位基准的选择由零件图可知，叉口两侧面有12d11的尺寸精度以及Φ25孔中心线的垂直度要求，故选Φ25孔及右端面以及侧板为定位基准，为了使定位误差为零，应该选用Φ25mm长销、浮动支承、一支承钉实现完全定位，以Φ25孔为主要定位基面。为了提高加工效率，现决定采用两把镶齿三面刃铣刀对叉口两侧面同时进行加工，同时，由于夹紧力不会很大，准备采用联动手动夹紧。.切削力及夹紧力计算刀具:高速钢镶齿三面刃铣刀，刀具直径Φ225mm，Z=20。（见《切削手册》表3.28）其中：，，，，，，，，，，Z=20。故当用两把铣刀时，水平分力：垂直分力：在计算切削力时，必须把安全系数考虑在内，安全系数K=K1K2K3K4其中：K1K2K3K4则为克服水平切削力，实际夹紧力N应为，其中为夹具定位面及夹紧面上的摩擦系数，。则实际所需夹紧力：由于此夹紧力相对不大，在此联动机构中手动夹紧，调节螺母即可保证，且一般不会使螺杆、轴等零件出现强度方面的问题，故本夹具利用此种夹紧方式可以安全工作。.定位误差分析（1）定位元件尺寸及公差的确定。本夹具的主要定位元件为一长销和支承钉，其中支承钉公差为,长销公差规定为h6(),公差为。尺寸精度。零件图中规定叉口两侧面距离为，公差,精度要求较低，误差可以被允许。位置精度。零件图中叉口两侧面有对Φ25孔中心线的垂直度要求，Φ25孔的偏差为（）。叉口两侧面加工后与孔中心线的最大垂