CA6140拨叉831008工艺及夹具设计

目录一、零件分析1（一）零件的作用1（二）零件的工艺分析1二、工艺规程设计1（一）确定毛坯的制造形式1（二）基面的选择2（三）制定工艺路线2（四）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定4（五）确立切削用量及基本工时4三、夹具设计13四、设计总结16五、参考文献17附加：机械加工工艺卡片18毛坯图30零件图31机构设计夹具装配图32机构设计夹具零件图33一、零件分析(一)零件的作用零件是CA6140车床831008拨叉。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，获得所需要的速度和扭矩的作用。零件上方的20孔与操纵机构相连，下方的50半孔与所控制齿轮所在轴接触。通过上方的力拨动下方的齿轮变速。两者零件铸为一体，加工时分开。(二)零件的工艺分析CA6140车床831008零件共有两组加工表面，期间有一定位置要求。 以20孔为中心加工表面这一组加工表面包括：2000.02的孔，以及其上下端面。上端面与孔有位置要求，孔壁上有一个装配时钻铰的锥孔，一个M8的螺纹孔。下端有一个45的斜凸台。这三个没有高的位置的要求。 以50孔为中心加工表面这一组加工表面包括：5000.5205的孔，以及其上下两个端面。这组表面有一定的位置度要求，即5000.2505的孔上下两个端面与2000.02的孔有垂直度要求：(1) 50mm勺孔的上、下表面与20的孔的垂直度误差为0.07mm(2) 20mm勺孔的上、下表面与20的孔的垂直度误差为0.05mm50mm20mm的孔的上、下表面以及50mm的孔的内表面的粗糙度误差为3.2um。(3) 20mm勺孔的内表面的粗糙度误差为1.6um,精度为IT7。 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一组表面。二、工艺规程设计(一)确定毛坯的制造形式零件材料为HT20Q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，故选择铸件毛坯。（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。基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中回问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，是生产无法正常进行。 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。【6】根据这个基准选择原则，现选取20002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32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。 精基准的选择。主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。【6】（三）制定工艺路线制定工艺路线得出发点，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，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。工艺路线方案一工序一粗、精铣20孔上端面。工序二钻、扩、铰、精铰20、50孔。工序三粗、精铣50孔上端面工序四粗、精铣50、20孔下端面。工序五切断。工序六钻4孔（装配时钻铰锥孔）。工序七钻一个4孔，攻M6螺纹。工序八铣47凸台。工序九检查。上面工序加工效率较高，但同时钻三个孔，对设备有一定要求。且看另一个方案。 工艺路线方案二工序一粗、精铣20孔上端面。工序二粗、精铣20孔下端面。工序三钻、扩、铰、精铰20孔。工序四钻、扩、铰、精铰50孔。工序五粗、精铣50孔上端面工序六粗、精铣50孔下端面。工序七切断。工序八钻4孔（装配时钻铰锥孔）。工序九钻一个4孔，攻M6螺纹。工序十铣47凸台。工序十一检查。上面工序可以适合大多数生产，但效率较低。综合考虑以上步骤，得到我的工艺路线。 工艺路线方案三工序一以32mm外b圆为粗基准，粗铣20mm50mm孔上下端面。工序二以32mn#圆为粗基准，精铣20mm50mn孔上下端面。保证其粗糙度为3.2um。工序三以20孔下端面为精基准，钻、扩、铰、精铰20孔，保证垂直度误差不超过0.05mm孔的精度达到IT7。工序四以20孔为精基准，钻、扩、铰、精铰50孔，保证孔的精度达到IT7工序五切断。工序六以20孔为精基准，粗铣50孔上下端面。工序七以20孔为精基准，精铣50孔上下端面，保证端面相对孔的垂直度误差不超过0.07。工序八以20孔为精基准，钻4孔（装配时钻铰锥孔）。工序九以20孔为精基准，钻M6螺纹。工序十以20孔为精基准，铣47凸台。工序十一检查。虽然工序是十一步，但是效率大大提高了。工序一和工序二比起工艺路线方案二快了一倍而且刀具不用调整，加工50、20孔是也能达到精度要求。（四）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定“CA6140车床813008”拨叉零件材料为HT20Q硬度190210HB毛皮重量2.2kg，生产类型大批量，铸造毛坯。外圆表面延轴线方向长度方向的加工余量及公差。查工艺手册表2.24取20mm50mm端面长度余量为2.5mm均为双边加工）。铣削加工余量为：a）粗铣：1.5mmb）精铣：1mm毛坯尺寸及公差为：（35土0.3）mm（17土0.25）mm2、内孔（50mm已铸成孔）查工艺手册表2.22.5，取50mm已铸成长度余量为3mm即已铸成孔44mm镗削加工余量为：a）粗镗：2mmb）半精镗：1mm500.50毛坯尺寸及公差为：（48土0.3）mm（500.25）mm3、其他尺寸直接铸造得到。由于本设计规定的零件为大批量生产，应该采用调整加工。（五）确立切削用量及基本工时工序一以32mn#圆为粗基准，粗铣20mm50mm孔下端面。1. 加工条件工件材料：HT200,cb=0.16GPaHB=190241铸造。加工要求：粗铣20孔上下端面。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apPcc故校验合格。最终确定ap=1.5mmnc=475r/min,Vfc=475mm/sVc=119.3m/min，fz=0.16mm/z。6)计算基本工时tm=L/Vf=(32+80)/475=0.09min。工序二以32mn#圆为粗基准，精铣20mm50mm孔下端面。保证其粗糙度为3.2um。a）切削深度因切削用量较小，故可以选择ap=1.0mm,一次走刀即可完成所需尺寸b）每齿进给量：由切削手册表3.30可知机床的功为7.5KW查切削手册表3.5，由于是精铣，可得f=0.51.0mm/r，由于是对称铣，选较小量f=0.5mm/r，齿数，则fz=0.05mm/z。c）查后刀面最大磨损及寿命查切削手册表查切削手册表3.7，后刀面最大磨损为（0.30.5）mm3.8,寿命T=180mind）计算切削速度按切削手册表3.27中的公式：GdoqvkvcTm3pXvfzyvUv3ezPrkv也可以由表3.16查得vc=124mm/s,n=494r/min,vf=395mm/min根据XA5032铣床参数,选n=475r/min,vf=375mm/min,则实际的切削速度为dricvc1000所以vc=3.1480475=119.3m/min,实际进给量1000zv所以fzv=375=0.08mm/z47510e）校验机床功率查切削手册表3.24,Pcc=1.1KW,而机床所提供的功率Pen为1.7KW所以PcmPee,故校验合格。最终确定ap=1.0mmrc=475r/minvfc=375mm/minVc=119.3mm/minf）计算基本工时tmLVf公式中：L=l+y+;根据切削手册表3.26,精铣时y+取与铣刀直径相等，可得y+=80mm,所以L=l+y+=32+80=112mm故tm=112/375=0.3min工序三以20mm的下表面为精基准，精铣20mm50mm的上表面，保证其粗糙度为3.2um。1. 加工条件工件材料：HT200,cb=0.16GPaHB=190241铸造。加工要求：精铣20上下端面。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apPcc故校验合格。最终确定ap=1.0mmnc=475r/min,Vfc=475mm/sVc=119.3m/min，fz=0.16mm/z。6) 计算基本工时tL/Vf=(32+80)/475=0.09min。工序四以20孔上端面为精基准，钻、扩、铰、精铰20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a。=12，二重刃长度b=2.5mm横刀长b=1.5mm宽l=3mm,棱带长度l11.5mm2120010302. 选择切削用量(1) 决定进给量查切削手册f0.700.86mm/r%仁53所以，f0.70mm/r按钻头强度选择f1.75mm/r按机床强度选择f0.53mm/r最终决定选择机床已有的进给量f0.48mm/r经校验Ff6090Fmax校验成功。(2) 钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度(查切削手册)为0.50.8mm寿命T60min.(3) 切削速度查切削手册vc18mm/r修正系数KTV1.0KMV1.0Ktv1.0Kxv1.0K1v1.0Kapv10故vc18mm/r。ns318.3r/mindo查切削手册机床实际转速为nc272r/min故实际的切削速度vc15.4mm/r1000(4) 校验扭矩功率Mc60NmMm144.2Nm所以McMPc1.72.0kwPe故满足条件，校验成立。3.计算工时tmLnf30102721.450.10min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：n272r/min0.48mm/rvc15.4m/mind19.8mm铰孔：n272r/min0.48mm/rvc15.4m/mind019.94mm精铰：n272r/min0.48mm/rvc15.4m/mind020IT7工序五以20孔为精基准，钻、扩、铰、精铰50孔，保证空的精度达到IT7。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a=11，二重刃长度b=11mm横刀长b=5mm弧面长l=9mm,棱带长度l13mm212010301. 选择切削用量（1）决定进给量查切削手册f1.01.2mm/r按钻头强度选择f2mm/r按机床强度选择f0.53mm/r最终决定选择Z550机床已有的进给量f0.40mm/r经校验Ff1226024520Fmax校验成功（2）钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查切削手册）为0.81.2mm寿命T140min扩孔后刀面最大磨损限度（查切削手册）为0.91.4mm寿命T60min铰和精铰孔后刀面最大磨损限度（查切削手册）为0.60.9mm寿命T120min（3）切削速度20mm/r。查切削手册vc20mm/r修正系数KTV1.0KMV1.0Ktv1.0Kxv1.0K1v1.0Kapv10故Vcns132.6r/mind查切削手册机床实际转速为nc125r/min故实际的切削速度vc18.8mm/r1000(4) 校验扭矩功率Mc362NmMm814.2Nm所以McMPc4kwPe5.95kw故满足条件，校验成立。扩铰和精铰的切削用量同理如下：扩钻：n125r/minf0.40mm/rvc19.5m/mind。49.75mm铰孔：n125r/minf0.40mm/rvc19.6m/mind49.93mm精铰：n125r/minf0.40mm/rvc19.6m/mind050IT73.计算工时tmLnf17181250.530.52min所有工步工时相同工序六切断。工序七以20孔为精基准，粗铣50孔上下端面。1. 加工条件工件材料：HT200,cb=0.16GPaHB=190241铸造。机床：XA5032卧式铣床。刀具：W18Cr4V硬质合金钢端铣刀，牌号YG6铣削宽度ae60,深度apPcc=2.7kw故校验合格。6）计算基本工时tm=L/Vf=（72+9）/375=0.216min.工序八以20孔为精基准，精铣50孔上下端面，保证端面相对孔的垂直度误差不超过0.071. 加工条件工件材料：HT200,cb=0.16GPaHB=190241铸造。机床：XA5032卧式铣床。刀具：W18Cr4V硬质合金钢端铣刀，牌号YG6铣削宽度ae60,深度apPcc=2.7kw故校验合格。6）计算基本工时tm=L/Vf=（72+9）/375=0.216min.结果ap=1.0mm,f=0.21mm/z,nc=235r/min,Vfc=600.4mm/s.工序九以20孔为精基准，钻4孔（装配时钻铰锥孔）。1. 选择钻头选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=4mm后角a。=16，二重刃长度2120045302. 选择切削用量（1）决定进给量查切削手册f0.18022mm/r按钻头强度选择f0.50mm/r按机床强度选择f0.53mm/r最终决定选择机床已有的进给量f0.22mm/r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(查切削手册)为0.50.8mm寿命T20min.(3) 切削速度查切削手册vc18mm/r修正系数KTV1.0KMV1.0Ktv1.0Kxv1.0K1v1.0Kapv10故vc18mm/r。ns1000vd1432r/min查切削手册机床实际转速为nc1360r/minc故实际的切削速度vc17.1mm/r1000(4) 校验扭矩功率McMmPcPe故满足条件，校验成立。3.计算工时L42tm0.02minnf13600.22工序十以20孔为精基准，钻一个4孔，攻M6螺纹。1. 选择钻头选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=4mm后角a。=16，二重刃长度212045302. 选择切削用量(1) 决定进给量查切削手册f0.18022mm/r按钻头强度选择f0.50mm/r按机床强度选择f0.53mm/r最终决定选择机床已有的进给量f0.22mm/r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(查切削手册)为0.50.8mm寿命T20min.(3) 切削速度查切削手册vc18mm/r修正系数KTV1.0KMV1.0Ktv1.0Kxv1.0K1v1.0Kapv10故vc18mm/r。1000vns1432r/mind。查切削手册机床实际转速为nc1360r/min故实际的切削速度vc虫主17.1mm/r1000(4) 校验扭矩功率McMmPcPe故满足条件，校验成立。3.计算工时tmLnf4213600.220.02min螺纹钻削由于没有手册可查，故以钻削切削用量及其他钻螺纹工序估算工序一以20孔为精基准，铣47凸台工序十二检查。三、夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。并设计工序V铣50孔端面的夹具。本夹具将用于X51立式铣床，刀具为高速钢端铣刀。3.1问题的提出本夹具主要用来铣50端面，该端面与其他面没有任何关系。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。3.2夹具设计定位基准选择由零件图可知，铣50端面，因为是粗加工，用32的端面和外圆用一个固定V型块和一个活动V型块夹紧定位。3.3切削力及夹紧力计算(1) 刀具：采用端铣刀50mmz=24用1把锯片铣刀保证同时安装在主轴上面中间用隔套把两把铣刀隔开，保证两把铣刀之间距离为7mm这样就可以一次铣出两个面，并且尺寸易保证。机床：x51W立式铣床由公式得fyzufzaeZ【2】qvwFdon查表得其中：修正系数kv1.0CF30qF0.83XF1.0yf0.65uf0.83ap8z=24Wf0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=心心心心其中:K1为基本安全系数1.5K2为加工性质系数K3为刀具钝化系数K4为断续切削系数1.1所以FKF1775.7N夹紧力的计算选用夹紧螺钉夹紧机由Nflf2KF其中f为夹紧面上的摩擦系数，取flf20.25F=Pz+GG为工件自重3551.4Nflf2夹紧螺钉：公称直径d=15mm材料45钢性能级数为6.8级s=3.544Fh2d/2.81.34N取s=4120MPa满足要求15MPaB6100MPas8B480MPa10螺钉疲劳极限：10.32b0.32600192MPakmk151.76MPaalim极限应力幅：ka许用应力幅：alimSa17.3MPa螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为经校核：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。3.4定位误差分析工件的工序基准为孔心，当工件孔径为最大，定位销的孔径为最小时，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本工序采用一活动V型块，一挡快定位，工件始终靠近挡块的一面。但是，由于此道工序后还有精加工，因此本道工序要求不高，故应当能满足定位要求。3.5夹具设计及操作简要说明如前所述，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。本道工序为铣床夹具选择了压紧螺钉夹紧方式。本工序为铣切削余量小，切削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。本夹具的最大优点就是结构简单紧凑。夹具的夹紧力不大，故使用手动夹紧。为了提高生产力，使用快速螺旋夹紧机构。四、设计总结CA6140拨叉的加工工艺及夹具设计，主要是对拨叉的加工工艺和夹具进行设计。拨叉的加工工艺设计主要是确定加工工艺路线，机械加工余量和切削余量、基本工时的确定，家具的设计主要是要设计出正确的定位夹紧机构。在本设计中弓箭的加工工艺路线正确合理，家具的定位机构也能达到定位夹紧的目的，能保证加工工件的精度。在设计中需要考虑到很多问题，如工艺路线的选择，必须保证加工所要求达到的精度。在进行夹具的设计时，要合理选择定位基准，同时考虑定位以及由定位造成的对加工的零件的精度的影响。在选择夹紧机构是由于机构的大小、尺寸等不合理，而达不到夹紧的目的，也可能因夹紧力作用点或作用面的位置不合理而使工件产生翻转。在这个过程中，对机械加工工艺和夹具设计有关知识有了更深的理解，增强了对本专业综合知识运用的能力，使我对专业知识、技能有了进一步的提高，为以后从事专业技术的工作打下基础。3 五、参考文献1崇凯.机械制造技术基础课程设计指南.北京.化学工业出版社，2006.122张龙勋.机械制造工艺学课程设计指导书及习题.北京:机械工业出版社，孟少农，机械加工工艺手册.北京:机械工业出版社，1991.9艾兴，肖诗纲.切削用量简明手册.北京:机械工业出版社李益明.机械制造工艺设计简明手册.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版赵家奇，机械制造工艺学课程设计指导书2版.北京:机械工业出版社，李云，机械制造及设备指导手册.北京:机械工业出版社，1997.82006.12000.10焦建民，切削手册.北京:电子工业出版社，2007