CA6140拨叉831003夹具设计

-课程设计报告课程名称：机械制造工程学课程设计报告题目： CA6140拨叉831003夹具设计学生*：所在学院：机械工程学院专业班级：学生*：指导教师：2021 年 9 月 25 日机械制造工程学课程设计任务书报告题目CA6140拨叉831003夹具设计完成时间学生*专业班级指导教师职称教授总体设计要求和技术要点要求根据给定零件图和该零件的生产纲领及生产类型，完成零件工艺分析；拟定工艺方案不少于两个方案；对优选方案进展工艺设计画毛坯图，拟订工艺路线，选择机床和工艺装备，填写工艺过程卡片和工序设计确定加工余量、工序尺寸、切削用量、时间定额，填写加工工序卡片；对给定工序拟定夹具设计方案，设计并绘制夹具装配图和夹具件大件零件图；最终完成设计说明书一本，夹具设计图一套含装配图和至少2*零件图。工作内容及时间进度安排第2周周一任务布置，集中辅导资料借阅，熟悉任务要求第2周周二明确生产类型，分析零件及绘制零件工作图第2周周三拟订工艺路线至少两种方案,绘制毛坯图第2周周四方案评价，拟定机械加工工艺过程,填写过程卡第2周周五选择机床和工艺装备,确定工艺参数第3周周一编制工序卡片(每人编制一道工序)第3周周二制定夹具设计方案，绘制构造草图第3周周三定位设计,夹紧设计第3周周四夹具精度分析和夹紧力分析第3周周五绘制夹具装配图第4周周一绘制夹具装配图第4周周二完成夹具装配图，绘制夹具主要(大件)零件图第4周周三绘制完成夹具主要零件图第4周周四整理说明书第4周周五辩论并进展材料整改，上交材料归档课程设计成果产品零件图一*；产品毛坯图一*；机械加工工艺过程卡一套；机械加工工序卡一份一道工序；夹具装配图一*；夹具主要零件工程图至少二*；设计说明书一份。摘要本次设计是车床变速箱中拔叉零件的加工工艺规程及一些工序的专用夹具设计。此拔叉零件的构造较为复杂，其加工的地方主要是孔和平面。本设计先加工孔后加工面。将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证它们的加工精度。基准选择以拔叉右面的最大的平面作为粗基准，来加工中间的通孔，然后以此加工过的孔作为精基准。主要加工工序安排是先以中心孔定位加工出顶平面和右侧平面以及下面的大孔的两平面，再以中心孔定位加工出下端的大孔。最后以这两个孔为基准，分别加工右侧的槽和顶面的螺纹底孔。整个加工过程选用了钻床、铣床和拉床。工件在机床上定位夹紧选用专用夹具，夹紧方式为手动夹紧，夹紧可靠，操作方便。因此生产效率较高，适用于大批量、流水线上加工。能够满足设计要求。关键词：加工工艺，定位，夹紧，专用夹具ABSTRACTThis design is a lather to bee soon an appropriation for inside pulling out fork spare parts processing craft rules distance and some work prefaces tongs design.This pull out the construction of the fork spare parts than for plicacy, its the place that process is a peaceful in bore primarily.This design processes after processing first the bore.Process with flat surface the clear and definite dividing the line the bore the coarseness processes to process with the nicety the stage to guarantee their process the precise degree.The basis choice to pull out rough basis of conduct and actions of the biggest flat surface of the right in fork, process the in the center in general use bore, then be used as the precise basis with the bore that processed.Processing primarily work preface arrangement is first to process a flat surface with the center bore fi*ed position with the right side flat surface and below big bore of two flat surface, again with center bore the fi*ed position processes the big bore that carry down.While processing is to use the boring machine boring bore.Regard these two bores as the basis finally, process the right-hand slot respectively with the thread bottom bore of the a.Whole processes the process chose to use to the drill machine, miller with the boring machine .The tongs chooses to use the appropriation tongs, clipping tight way as to move to clip tight, clip tight and dependable, operation convenience.Therefore produce the efficiency higher, be applicable to the large quantity measures, the flowing water is on-line to process.Can satisfy the design request.KeywordsProcess the craft，Fi*ed position，Clip tight，Appropriation tongs目录一、 零件的分析1、零件的作用.1 2、零件的工艺分析.1二、工艺规程设计 1、确定毛坯的制造形式2 2、基准面的选择2 3、制定工艺路线2 4、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸确实定.7 5、确定切削用量及根本工时三、夹具设计四、设计小结五参考文献一、零件的分析一零件的作用课程设计题目给定的零件是C6140拨叉1,它位于车床变速机构中，主要起换挡作用。通过拨叉的拨动使车床滑移齿轮与不同的齿轮啮合，从而到达要求的主轴转速。宽度为30mm的面的尺寸精度要求很高，在拨叉1工作工程中，如果拨叉和槽的配合尺寸精度不高或者它们之间的空隙很大时，滑移齿轮就达不到很高的定位精度，这样滑移齿轮就不能很好的与其他齿轮进展正确有效的啮合。从而影响整个传动系统的工作，所以拨叉宽度为30mm的面和槽之间要到达很高的配合精度。二零件的工艺分析CA6140拨叉共有两组加工外表： 1、这一组加工外表包括:A端面和轴线与A端面相垂直的花键底孔 2、这一组加工外表包括: 六个方齿花键孔,25mm花键顶孔两端的215倒角。对于两组加工外表可先加工一组外表，再用专用夹具加工另一组外表。二、工艺规程设计一确定毛坯的制造形式此次所设计的拨叉材料为HT200，根据材料成型工艺可知用金属型铸造。该零件能够承受较大载荷和冲击载荷，能够满足使用要求。因为生产纲领为中批量生产。因为零件形状简单故毛坯形状需与零件的形状尽量接近，可选为铸出二基准面的选择1、粗基准的选择：因为要保证花键的中心线垂直于拨动滑移齿轮的右端面。所以以40的外圆外表为粗基准。2、精基准的选择：为了保证定位基准和加工工艺基准重合，所以选择零件的左端面为精基准。三制定工艺路线工艺路线方案：工序一：铸造毛坯，粗铣左端面，精铣左端面。工序二：以外圆为基准钻20，再扩孔至22。工序三：车倒角15工序四：拉花键。工序五：以花键中心孔为基准粗铣沟槽，粗铣上平面。工序六：以花键中心孔为基准精铣沟槽，精铣上平面。工序七：钻孔28。工序八：攻螺纹2M8。工序九：检测，入库。*工学院机械设计制造极其自动化专业机械加工工序卡片生产类型中批生产工序号I零件名称拨叉零件号零件重量同时加工零件数1材料毛坯牌号硬度型式重量HT200HB170241铸件设备夹具和辅助工具名称型号工序工步工步说明刀具量具走刀长度mm走刀次数切削深度(mm)进给量(mm/n)主轴转速r/min切削速度(mm/min)根本工时I1铸造毛坯游标卡尺*工学院机械设计制造极其自动化专业机械加工工序卡片生产类型中批生产工序号II零件名称拨叉零件号零件重量同时加工零件数1材料毛坯牌号硬度型式重量HT200HB170241铸件设备夹具辅助工具名称型号专用夹具立式铣床*52K工序工步工步说明刀具量具走刀长度mm走刀次数切削深度(mm)进给量(mm/r)主轴转速r/min切削速度(mm/s)根本工时minII12粗铣外表7540精铣外表7540YG6YG6游标卡尺游标卡尺8787111.31.00.50.23003003003000.180.61*工学院机械设计制造极其自动化专业机械加工工序卡片生产类型中批生产工序号零件名称拨叉零件号零件重量同时加工零件数1材料毛坯牌号硬度型式重量HT200HB170241铸件设备夹具和辅助工具名称型号专用夹具立式钻床Z535工序工步工步说明刀具量具走刀长度mm走刀次数切削深度(mm)进给量(mm/r)主轴转速r/min切削速度(m/min)根本工时minIII123钻20孔扩22孔倒角麻花钻do=23mm高速钢钻do=24.8mm游标卡尺2021.750.6227514017.19.670.690.8*工学院机械设计制造极其自动化专业机械加工工序卡片生产类型中批生产工序号IV零件名称拨叉零件号零件重量同时加工零件数1材料毛坯牌号硬度型式重量HT200HB170241铸件设备夹具和辅助工具名称型号专用夹具卧式拉床L6110A工序工步工步说明刀具量具走刀长度mm走刀次数齿升量(mm)进给量(mm/z)主轴转速r/min切削速度(m/min)根本工时minIV1拉花键立铣刀游标卡尺1010.063003.00.14*工学院机械设计制造极其自动化专业机械加工工序卡片生产类型中批生产工序号V零件名称拨叉零件号零件重量同时加工零件数1材料毛坯牌号硬度型式重量HT200HB170241铸件设备夹具辅助工具名称型号专用夹具立式铣床*52K工序工步工步说明刀具量具走刀长度mm走刀次数切削深度(mm)进给量(mm/z)主轴转速r/min切削速度(mm/min)根本工时minV12粗铣8030外表精铣8030外表立铣刀游标卡尺919111210.1020.0646046012482.85.8611*工学院机械设计制造极其自动化专业机械加工工序卡片生产类型中批生产工序号VI零件名称拨叉零件号零件重量同时加工零件数1材料毛坯牌号硬度型式重量HT200HB170241铸件设备夹具辅助工具名称型号专用夹具立式铣床*52K工序工步工步说明刀具量具走刀长度mm走刀次数切削深度(mm)进给量(mm/z)主轴转速r/min切削速度(mm/min)根本工时minVI12粗铣18mm槽半精铣18mm槽立铣刀游标卡尺5151113050.090.06460460124.282.80.821.2*工学院机械设计制造极其自动化专业机械加工工序卡片生产类型中批生产工序号VII零件名称拨叉零件号零件重量同时加工零件数1材料毛坯牌号硬度型式重量HT200HB170241铸件设备夹具辅助工具名称型号专用夹具立式钻床Z525工序工步工步说明刀具量具走刀长度mm走刀次数切削深度(mm)进给量(mm/r)主轴转速r/min切削速度(mm/min)根本工时minVII12钻M8底孔攻M8螺纹高速钢麻花钻丝锥游标卡尺33.75129.59.50.331.2568039214.99.80.500.63四、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸确实定：1. 根据零件图计算轮廓尺寸，长40mm，宽为80mm，高为75mm，故零件最大轮廓尺寸为80mm。2. 选取精度等级CT由机械制造工程学课程设计指导教程中表2-3可查得毛坯件的精度等级CT为810级，取为10级。3. 求铸件尺寸公差根据加工面的根本尺寸和铸件公差等级CT，由机械制造工程学课程设计指导教程中表2-8可查得尺寸公差数值为3.2mm。4. 求机械加工余量(RAM) 由机械制造课程设计指导教程表2-6表5-5查得机械加工余量等级范围为AJ，取为G级。结合最大轮廓尺寸80mm，可以得出要求的加工余量为2.5mm。 5. 求毛坯尺寸( R ) 2-M8通孔和5锥孔较小铸成实心；C、面单侧加工，求出，C面：R=F+RAM+CT/2=80+2.5+3.2/2=84.1mm取整为85mm 同理可知D面： R=F+RAM+CT/2=72+2.5+3.2/2=76.1mm 取整得R77mm。铸件毛坯尺寸公差与加工余量见下表1-1工程C面D面公差等级CT1010加工面根本尺寸8072铸件尺寸公差3.23.2机械加工余量等级GGRAM2.52.5毛坯根本尺寸8577 1、C面(7540)的单边总加工余量为Z5mm。查机械制造工程学课程设计指导教程表3-23平面加工余量可知：精加工余量为1mm，则粗加工余量为4D面的单边总加工余量为Z=5mm。同理可知：D面精加工余量为1mm，粗加工余量为4mm。2、花键孔：以花键外径定心，采用拉削加工。由机械制造工程学课程设计指导教程表3-29孔加工余量可知：孔加工扩余量为1.52.0 ，取2.0mm。3、铣18H11槽由机械制造技术根底课程设计指南表5-41查得粗铣后半精铣宽度余量Z3mm粗铣后公差为+0.18+0.27半精铣后公差为+0.11IT11五确定切削用量及根本工时工序一：铸造毛坯，粗、半精铣左端面7540面即C面。一、粗铣面7540面1、背吃刀量确实定根据表1-1可知ap=4mm。2、进给量确实定。选用硬质合金端铣刀，刀具材料为YG6，铣刀直径为8mm齿数为10。选用*52K，立式升降台铣床，功率为7.5KW。由机械制造工程学课程设计指导教程表4-8可查得每齿进给量af0.140.24mm取af0.2mm/z。3、铣削速度确实定由机械加工工艺手册表11-94可查得灰铸铁的硬度为150225HBS，查得Vc=6010m/min。则主轴转速为n1000Vc/D238.8437.9r/min 。Vfaf*Z*n477.6875.6r/mm。故取n300r/min ，Vf480mm/mi4、切削工时：由切削用量简明手册表3.26可查得入切量及超切量Y+=12mm。可以得出切削工时：t=L+Y+/Vf=(75+12)/480=0.18min。二、精铣7540面1、背吃刀量确实定由机械加工工艺手册表6-30查得半精铣的铣削用量为1mm ，即ap1mm。2、进给量确实定选用与粗铣刀同样的刀具与机床，由实用机械加工工艺手册表11-92要求外表粗糙度为3.2查得每转进给量为0.51.0故取0.5mm/r。3、铣削速度确实定由机械加工工艺手册查得铣削速度为60110m/min则机床主轴转速n1000Vc/pD=238.8437.9r/mim取n300r/min，则Vf150mm/min4、计算切削工时：由切削用量简明手册表3.26可查得入切量及超切量Y+=12mm。可以得出切削工时：t=L+Y+/Vf=(80+12)/150=0.61min工序二：钻22花键底孔，扩花键底孔22；工序三：倒角1、 钻20的孔。2、进给量确实定：由切削用量简明手册表2.7选择高速钢麻花钻头其直径do20mm。铸铁的硬度大于200HBS查得进给量f=0.430.53mm/r由于Yd80/204查得修正系数Ktf0.95则f0.410.50mm/r。由切削用量简明手册表2.8可查得钻头强度允许的进给量为f1.75mm/r。由切削用量简明手册表2.9可知机床进给机构强度所允许的钻削进给量。选用Z525钻床由表2.35查得进给机构允许的最大抗力Fma*8830N，do20.5，查f0.93mm/s，故取f0.48由切削用量简明手册表2.19查得高速钢钻头钻孔的轴向力F5510N小于Fma*，故可用。3、 确定钻头的磨钝标准及寿命：由切削用量简明手册表2.12查的钻头后刀面最大磨损量取0.6mm，寿命为T=15mim。4、确定切削速度：n=1000v/(* do)=1000*18/(3.14* do)=286.6r/min 由切削用量简明手册表2.35取n272r/min则实际切削速度：V=* do*n/1000=17.1m/min。5、检验机床扭矩及功率：由切削用量简明手册表2.20可查得f0.5 mm/r时，Mc76.81Nm。当nc272r/min时由切削用量简明手册表2.35可查得Mm144.2Nm。由切削用量简明手册表2.23查得Pc1.1 kw。Pe2.60.817.76 kw。因为McMm，PcPe，故所选切削用量可用。 f0.48mm/r ，nnc272r/min。Vc17m/min。6、 计算根本工时：t=L/nf 由切削用量简明手册表2.29查得入切量与超切量分别为10mm和10mm。t=L/nf =(80+10)/(272*0.48)=0.69min二、扩20孔。1、背吃刀量确实定：由切削用量简明手册查得背吃刀量为2mm。2、进给量确实定：由切削用量简明手册查的f0.60.7mm/r。根据机床说明书取f0.62mm/r3、计算切削速度：V=1/31/2*17.1=5.78.5m/min。由此可知主轴的的转速为：n82.5r/min 根据机床说明书取n140r/min，则实际切削速度：v=140v/1000=9.67m/min4、计算切削工时：由切削用量简明手册表2.5可查得Kv3060，取Kv45。由机械加工工艺手册表可以得知：t=(L+L1+L2)/fn=0.8m/min三、倒角。工序四：拉花键孔。由机械加工工艺手册表4.1-42拉刀的齿开量查得矩形花键拉刀，工件材料铸铁的齿开量为0.040.1mm，取齿开量为0.06mm。拉削速度由机械加工工艺手册表4.165查得外表粗糙度要切Ra1.252.5，拉削速度为级的花键拉削速度为：Vc4.53.5 m/min 取Vc3 m/min，拉削级别由机械加工工艺手册表4.166查得。拉削工时t=(Zb*L*k)/(1000*v*fz*z) (其中Zb为单面余量，Zb=25-22/2=1.5mm ；L为拉削说明长度 L80 mm ；为拉削系数，取1.2 ；K 考虑机床返回行程系数取 k1.4 ； v为拉削速度； fz为拉刀单面齿开量；P为拉刀齿距，P=1.251.5*80=1.35*80=12mm 所以拉刀同时工作齿数为:zL/P=80/127 ；所以t=(1.5*80*1.2*1.4)/(1000*3*0.06*7)=0.16mm工序五、六粗、精铣8030面及槽。一、 粗铣8030面1、加工余量确实定：由前面可知粗加工加工余量为4mm，加工余量较小故采用一次切削故ap4 mm。2、 切削用量确实定：由机械加工工艺手册表2.120选择高速钢立铣刀，铣刀直径为16 mm齿数为3 。由机械加工工艺手册表2.196查得加工材料为灰铸铁，铣削宽度为awdo/4，铣刀的铣削速度为v18.29m/min，每齿进给量为0.0630.102 mm/z 则主轴转速为n=1000v/(nD)=358.3577.2r/min ，取n460r/min，由此可得Vfznfz0.093460=124.2mm/min3、铣削加工工时的计算由机械加工工艺手册表2.194可查得t=(L+L1+L2)*i/Vf (i=30/(d0/4) 8, ，L1=0.5d0+(0.51.0)=9mm , L2=12mm ，取L2=2mm 则t=(80+9+2)/124.2=5.86min二、 精铣 8030面1、 加工背吃刀量ap确实定由前面可知道精铣的加工余量为1 mm，故ap1 mm。2、 进给量确实定由精铣加工工艺手册表2.172查得高速钢立铣刀直径为16 mm，选用与粗铣时同一铣刀和机床。铣削宽度为aw3 mm是的每齿进给量为0.080.05 mm/z，因为表精度要求较高故fz0.06 mm/z3、 切削用量确实定由机械加工工艺手册表2.175查得铣刀磨钝标准查得后刀面最大磨损限度为0.20.25 mm。由机械加工工艺手册表2.176限度寿命查得限度寿命T=60min。由机械加工工艺手册表2.1-92查得Vc22 m/min，则铣床的主轴转速：n=1000v/d0=437.9r/min ,取n=460r/min ,Vf=fz*z*n=0.06*3*460=82.8mm/min4、计算铣削加工工时 t=(L+L1+L2)*i/Vf (L,L1,L2与上述表示一样) 可以得知：80+9+2*10/82.8=11min三、 粗铣18H11槽1、选择与加工8030平面同一规格的铣刀，同一铣床。因为槽深为35 mm 故铣18H11槽时底边留有5 mm的加工余量，精铣以到达图纸所规定的外表粗糙度的要求故ap30 mm2、切削用量确实定由机械加工工艺手册表2.1-96查得切削速度为V1829 m/min 每齿进给量为fz0.0630.102 mm/z取fz0.09 mm/z。则铣床主轴转速为n1000v/D=358.3577.2 r/min 根据机床说明书可取n460 r/min 则实际转速为 Vffz*n*z0.093460=124.2mm/min4、 切削加工工时：t=(L+L1+L2)*i/ Vf=(40+9+2)/124.2=0.82min四、 精铣18H11槽1、 选取与粗铣18H11槽同一规格的铣刀，背吃刀量ap5 mm。2、 确定进给量由机械加工工艺手册表2.1-72查得每齿进给量为fz0.050.08 mm/z取fz0.06 mm/z。由机械加工工艺手册表2.1-75查得后刀面最大磨损限度为0.220.25 mm。由表2.1-76查得铣刀寿命为T60 min3、 切削用量确实定由机械加工工艺手册表2.1-92查得V22 m/min，则主轴转速n=1000v/D=437.9r/min 根据机床的说明书确定主轴转速为n460 r/min。则Vffz*n*z82.8 mm/min4、 计算切削工时由机械加工工艺手册表2.1-99可知：t=(L+L1+L2)*i/ Vf=(40+9+2)*2/82.8=1.2min工序七：钻两M8底孔1、选择切削用量选择高速钢直柄麻花钻直径为7，钻头形状为双锥修磨横刃。由切削用量简明手册表2.7查得进给量f0.360.44mm/r，由切削用量简明手册表2.83和钻头允许的进给量确定进给量f0.86mm/r。由切削用量简明手册表2.9机床进给机构所允许的钻削进给量查得f1.6mm/r。故由Z525型立式钻创说明书取f0.36mm/r。2、确定钻头磨钝标准及寿命由切削用量简明手册表2.12查得磨钝标准为0.50.8寿命为T35min。3、 确定切削速度由切削用量简明手册表2.15查得切削速度为V18m/min。则主轴转速为n=1000v/D=818.9r/min 由Z525钻床说明书由就近原则取n680 r/min。故实际切削速度为v14.9 m/min4、 校核机床扭矩及功率由切削用量简明手册表2.20查得Ff=1298.3N，Mc=4.5N*m，Pc=0.32kw. 根据Z525机床说明书可知Mm=42.2 Nm, Pe=2.8*0.81=2.26 KW, Fma*=8830 N 由于上面所算出的的数据都小于机床的各个相应的参数，故机床符合要求。5、 计算钻削加工工时由切削用量简明手册表2.29查得入切量和超切量y的值为6 mm。所以t=(L+y+)/nf=(10+6)/(0.36*680)=0.07min 因为外表存在俩加工孔，故加工工时为T=2t0.14 min。八、攻M8螺纹1、由机械加工工艺手册表7.2-4选用M8细柄机用丝锥，在普通钻床上攻丝。2、由机械加工工艺手册表7.2-13在普通钻床上攻丝切削速度表查得Vc1112 m/min。故钻床主轴的转速为：n=1000*Vc/D=437.9 477.7 r/min 由Z525的说明书就近原则可取n392r/min。故实际切削速度为Vc9.8 mm/min。3、计算工时：t=L+L1+*(1/n+1/n1)/P (L: 工件螺纹的长度l10 mm ；L1：丝锥切削长度1l22 mm ；D：攻螺纹是的超切量D23P取3；n：攻螺纹是的转速n392 r/min；P：螺距可以得知t=0.68min三、夹具设计加工18mm槽时，工艺要求铣削。精铣18mm槽夹具构造装配图如下列图：一） 、夹具的定位：以花键孔和端面为定位基准，花键轴限制5个自由度，自位支承限制工件的1个自由度。二） 、夹具的夹紧：这个夹具气缸在夹具体一侧，其他都在另一侧，气缸通过长螺栓和活塞，作伸缩运动，因为压板有螺栓向里拉，还有弹簧向外顶，所以活塞伸缩时压板也能跟着作轴向移动，用于夹紧和松开工件。三） 、夹紧和松开的工作原理：在气缸活塞向外运动时，松开压板，只需把压板旋转90，由于压板的宽度小于两工件之间的缝隙，压板处于两工件之间，直接取出工件，完成装卸工作。压板和螺栓之间还有一对球面垫圈。当工件总长度有差异时，通过这对球面垫圈能让压板作适量摆动，使两工件夹紧力一致，从而提高夹紧效果。四） 、夹具特点：该夹具主要特点就是构造简单、外形小，长、宽、高、尺寸分别为223mm,190mm,125mm,零件紧凑，可实现自动夹紧。. z.