拨叉831005夹具设计说明书.docx

机械制造工艺课程设计说明书学 院机械工程学院专 业13机械设计制造及自动化5班学 号4113010508学生姓名王鹏指导教师管红艳提交日期2016年 6 月 3 日目 录前 言I第一章 设计目的11.1 零件的分析11.1.1 零件的作用11.1.2 零件的工艺分析2第二章 工艺规程设计42.1 确定毛坯的制造形成42.3 制定工艺路线42.4 机械加工余量52.4.1 A面的加工余量52.4.2 B面的加工余量5第三章 确定切削用量及基本工时63.1 工序一63.1.1 加工条件63.1.2 切削用量63.2工序二63.2.1 选择钻头73.2.2 选择切削用量73.2.3 计算工时83.3 工序三83.3.1 粗铣83.3.2 精铣93.4 工序四103.4.1 选择铣刀103.4.2 选择切削用量103.4.3 计算工时103.5 工序五113.5.1 选择铣刀113.5.2 选择切削用量113.5.3 计算工时123.6 工序六123.6.1 选择砂轮123.6.2 选择切削用量133.6.3 计算工时13第四章 夹具结构设计144.1定位机构144.2加紧机构144.3基础夹具的总体形式144.4确定夹具体154.5夹具体的装配图154.6 定位误差设计164.7 夹具设计及操作说明16小 结17参考文献18前 言通过机床工艺及夹具设计，汇总所学专业知识如一体(如公差于配合、机械零件设计、金属切削机床、机械制造工艺等)。让我们对所学的专业课得以巩固、复习及实用，在理论与实践上有机结合；使我们对各科的作用更加深刻的熟悉与理解，并为以后的实际工作奠定坚实的基础！在些次设计中我们主要是设计CA6140拨叉的铣床夹具。在此次课程设计过程中，我小组成员齐心协力、共同努力完成了此项设计。在此期间查阅了大量的书籍，并且得到了有关老师的指点，尤其是管红艳老师的大力帮助，在此表示感谢！ 13机械设计制造5班 2016年6月3日第一章 设计目的机械制造工艺学课程设计,是在学完机械制造工艺学及夹具设计原理课程，经过生产实习取得感性知识后进行的一项教学环节；在老师的指导下，要求在设计中能初步学会综合运用以前所学过的全部课程，并且独立完成的一项工程基本训练。同时，也为以后搞好毕业设计打下良好基础。通过课程设计达到以下目的：1、能熟练的运用机械制造工艺学的基本理论和夹具设计原理的知识，正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及合理制订工艺规程等问题的方法，培养学生分析问题和解决问题的能力。2、通过对零件某道工序的夹具设计，学会工艺装备设计的一般方法。通过学生亲手设计夹具（或量具）的训练，提高结构设计的能力。3、课程设计过程也是理论联系实际的过程，并学会使用手册、查询相关资料等，增强学生解决工程实际问题的独立工作能力。1.1 零件的分析1.1.1 零件的作用题目给定的零件是CA6140拨叉（见附图1）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进行工作。宽度为18+0.0120mm的槽尺寸精度要求很高，因为在拨叉拔动使滑移齿轮时如果槽的尺寸精度不高或间隙很大时，滑移齿轮得不到很高的位置精度。所以，宽度为mm的槽和滑移齿轮的配合精度要求很高。零件图如下：1.1.2 零件的工艺分析CA6140拨叉共有两组加工表面：以花键孔的中心线为基准的加工面这一组面包括25+0.230mm的六齿方花键孔、22+0.280花键底孔两端的2X150倒角和距中心线为27mm的平面（即B端面）。以工件右端面（A端面）为基准的8+0.030 mm的槽和18+0.120mm的槽经上述分析可知， 对于两组加工表面，可先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工另一组表面。第二章 工艺规程设计2.1 确定毛坯的制造形成零件材料HT200、考虑到此零件的工作过程中并有变载荷和冲击性载荷，因此选用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件的工作可靠。由于生产纲领为中批生产而且零件的尺寸并不很大，故可采取模锻成型。经查金属机械加工工艺人员手册表5-5取等级为2级精度底面及侧面浇注确定待加工表面的加工余量为30.8mm。毛坯零件图如下：2.2 基准的选择粗基准的选择：因为要保证花键的中心线垂直于右端面，所以以40的外圆表面的粗基准。精度基准的选择：为保证定位基准和工序基准重合，以零件的A面为精基准。2.3 制定工艺路线 方案一工序：1.粗、精车A端面。2.钻、扩花键底孔、倒两端15倒角。3.粗、精铣削B面。4.铣削8+0.030mm的槽。5.铣削18+0.0120mm的槽。 方案二工序：1.粗、精车端面A。2.钻、扩花键底孔、倒两端15倒角。 3.拉花键4.铣削槽B面。5.铣削8+0.030mm的槽。6.铣削18+0.0120mm的槽。方案分析：上述两方案中，工艺方案一把拉花键放在最后一道工序，3.4.5工序很难对工件进行定位和加紧；方案二中，把花键放在第一道工序的后边，这样，方案二中的4.5.6道工序很容易对工件进行定位与加紧即以花键中心线和A面作为4.5.6道工序的定位基准。此方案定位精度高，专用夹具结构简单、可靠，所以采用方案二比较合理。以上工艺过程详见附表1“机械加工工艺过程卡片”2.4 机械加工余量 CA6140的拨叉材料为HT200。毛坯重量为1.0 kgb =160MPa HBS 生产类型为由大、中批量生产，采用模锻锻模。根据上述的原始资料加工工艺，分别确定各个加工表面的机械加工余量，工序尺寸以毛坯尺寸如下：2.4.1 A面的加工余量A面有30.8mm的加工余量，足够把铸铁的硬质表面层切除。要求以矩形花键的外径定心，故采用拉削加工内孔尺寸为，见零件图，参照金属机械加工工艺人员手册表3-59确定孔加工余量的分配。钻孔20mm；扩孔21mm2.4.2 B面的加工余量此工序分2个工步粗铣B面； 精铣B面；精加工余量为0.2mm粗铣加工余量为2.8mm第三章 确定切削用量及基本工时3.1 工序一 铣圆柱右面3.1.1 加工条件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=190241,铸造。加工要求：粗铣铸件圆柱右面。机床：铣床，XA5032卧式铣床。刀具：硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度ae=40mm,深度apPcc。故校验合格。最终确定 ap=1.3mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。6）计算基本工时tmL/ Vf=(40+40)/475=0.168min。3.2工序二 以22孔右端面为精基准，钻、扩、铰、精铰22孔，保证垂直度误差不超过0.05mm,孔的精度达到IT7。选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=20mm，钻头采用双头刃磨法，后角，二重刃长度,横刀长b=1.5mm,宽l=3mm,棱带长度 3.2.1 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o12，二重刃长度,横刀长b=1.5mm,宽l=3mm,棱带长度 3.2.2 选择切削用量 （1）决定进给量查切 所以， 按钻头强度选择 按机床强度选择最终决定选择机床已有的进给量 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）为0.5.mm，寿命 （3）切削速度查切 修正系数 。查切机床实际转速为 故实际的切削速度（4）校验扭矩功率 所以 故满足条件，校验成立。3.2.3 计算工时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： 铰孔： 精铰： 3.3 工序三 粗铣，精铣B面。加工要求：粗铣B面，精铣B面，。用标准镶齿圆柱铣刀粗铣 加工余量3mm机床 ：62W加工工件尺寸：宽度：40mm 长度：28mm3.3.1 粗铣选择刀具 根据切削用量简明手册表3.1 铣削宽度5mm时。直径为do=50mm故齿数，由于采用标准镶齿圆柱铣刀铣刀几何参数（表3.2）=10=16 切削用量 留精铣的加工余量为0.2，所以本道工步切削宽度ac2.80.8，由于加工表面精度要求Ra=3.2 um.根据表3.5得每转进给量0.5mm/r就能满足要求，但考虑到62W功率为7.5kw，机床为中等系统刚度和62W铣床说明书 所以每转进给量0.6mm/r选择刀具磨钝标准及刀具寿命。根据切削用量简明手册表3.7、铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为0.6镶齿铣刀do=50mm， 刀具寿命 T=120min（表3.8）决定切削速度、可根据切削用量简明手册表3.9确定Z=8, =40-70mm, ac=2.80.8, =0.0750.1mm/z =20,=0.7,=0.3,=0.2,=0.5,=0.3,m=0.25,=1.12,=0.8,=0.82,=1.12x0.8x0.82=0.79 =23.7(m/min) n=1000V/d=(1000x23.7)/(3.14x50)=151r/min 根据X62W型铣床说明书选n=160r/min =(160x3.14x50)/1000 =25.1m/min =160x0.6=96mm/min 选=80mm/min 实际=0.0625mm/z 机床功率：根据切削用量简明手册表3.20 当 =71m/min =2.8mm =41mm =0.08 =1.4kw 切削功率的修正系数：故Pct0.8,根据X62W型铣床说明书，机床主轴允许的功率为=7.50.75=5.63kw 故 因此所决定的切削用量可以采用。 =2.8mm =80m/=160r/min =25.1m/min =0.0625mmm/z基本工时根据 切削用量简明手册表3.5Tm=(L+L1+)/=(28+14)/80=0.525（min） L1+=14mm3.3.2 精铣1）选择刀具 刀具与上道工步是同一把刀。 2）切削用量 精铣的加工余量为0.2，所以本道工步切削宽度 0.2mm，0.63）决定切削速度、可根据切削用量简明手册表3.9确定ac=0.2mm, =33.1m/min n=1000V/d=(1000x33.1)/(3.14x50)=211r/min根据X62W型铣床说明书选n=210r/min =210x0.6=126mm/min、VF=125mm/min =0.074mm/Z4）基本工时基本工时根据 切削用量简明手册表3.5Tm=(L+L1+)/ =(28+14)/125=0.336（min） L1+=14mm3.4 工序四 铣削8+0.030mm槽。 加工工件尺寸：8+0.030mm , 长度L=40mm 加工要求：高速钢错齿三面刃铣刀（精密级K8）加工余量8 用柴油液冷却机床：X62W3.4.1 选择铣刀 选择刀具：由加工尺寸公差0-0.3 。所以铣刀精度为精密级K8铣刀参数：L=8mm D=63 d=22 d1=34 ro=15ao=12an=6Z=16 3.4.2 选择切削用量 选择切削量 由于槽的深度为8mm, 故一次走完，ae=8mm ap=8mm 由切削用量简明手册表3.3 确定f=0.15-0.3mm/r 现取f=0.3mm/r fz=0.3/16=0.018mm/z 3.4.3 计算工时选择铣刀磨钝标准及刀具寿命：根据切削用量简明手册表3.7,得最大磨损量为0.5 由表3.8确定刀具寿命：T=100min其中决定切削速度Vc和每齿进给量Vf、由切削用量简明手册3.27的公式 Cv=25,qv=0.2,Xv=0.1,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.1,m=0.25,Km=1.12,Ksv=0.8,KTv=0.82,1.12x0.8x0.82=0.79 Vc=(Cvxdoxqv)/(T=82.86m/min=100082.86/3.1463=418.87r/min根据X62W型铣床说明书选nc=375r/min实际速度Vc=74.2m/min 选=375X0.3=112.5mm/min 根据X62W型铣床说明书选选Vf=110mm/minfzc=110/37516=0.018mm/z 机床功率：根据切削用量简明手册表3.28 公式 圆周力 fc=(CF KTV=0.90 KMFC=0.94 由表28 得 CF=30，XF=1.0，yF=0.65，UF=0.83，WF=0，qF=0.83，Fc=505.6N M=FCdo/2103=15.9NM Pc=FcVc/1000=1.18km 根据X62W型铣床说明书，功率足够。 Tm=0.49（min） L1+=14mm 3.5 工序五 铣宽为180+0.12mm槽 加工要求：用乳化液冷却，加工工件尺寸，宽180+0.12mm，长L=40mm工余量 23mm 由于此工步的设计尺寸精度要求很高，用铣削加工很难达到尺寸精度的要 求，所以为了留给下一道公序磨削的加工余量，所以分两步走，ae=23，ap=10mm， 3.5.1 选择铣刀 选择刀具 铣刀参数：L=10 D=100mm d=30mm ro=15 ao=12an=6Z=24 3.5.2 选择切削用量 选择铣削用量 由于槽的宽度为18mm, 故二次走完，=23mm =10mm 由切削用量简明手册表3.3 确定f=0.5mm/r 现取f=0.8mm/r fz=0.5/24=0.02mm/z 3.5.3 计算工时 选择铣刀磨钝标准及刀具寿命：根据切削用量简明手册表3.7,得最大磨损量为0.5 由表3.8确定刀具寿命：T=100min其中确定切削速度和每齿进给量：决定切削速度和每齿进给量、由切削用量简明手册3.27的公式 =9根据X62W型铣床说明书选=300r/min 实际速度选=300X0.5=150mm/min 根据X62W型铣床说明书选选=150mm/min=150/30024=0.020mm/z 基本工时基本工时根据 切削用量简明手册表3.5=(40+20)X2/150=0.8（min） L1+=20mm i=2(走两次)3.6 工序六 磨18mm槽， 保证尺寸18mm 3.6.1 选择砂轮 选择砂轮。见切削手册第三章中磨料选择各表，结果为GZ46KV6P35040127其含义为：磨轮磨料为棕刚玉，为了防止粒度过小而磨轮堵塞，所以选用为粒度为46#，硬度为软2级。 平型砂轮，其尺寸为16640（DdH）。 3.6.2 选择切削用量 切削用量的选择。砂轮转速n砂=3000r/min(见机床说明书)， v砂=2.5m/s进给量f=50mm/min 双单行程 =0.015mm3.6.3 计算工时 切削工时。当加工1个表面时 Tm=3.1min 最后，将以上各个工序切削用、工时定额的计算结果，连同其它加工数据，一起填入机械加工工艺卡片中，见表。第四章 夹具结构设计4.1定位机构在夹具设计中，定位方案不合理，工件的加工精度就无法保证。定位方案的 确定是夹具设计中首先要解决的问题。设计夹具在原则上应该选择该工艺基准为定位基准。无论是定位基准还是工艺基准，都应该符合六点定位原理。由于该零件的加工是铣40X28mm的端面，并且以右端面为定位面，属于面定位类型，所以本次设计是采用平面定位、键槽定位以及短轴定位，定位的方式很多，平面限制X.Y方向以及Z方向的转动，键槽限制轴的转动以及螺栓的装卸，这样实现完全定位。装夹工件时，通过螺栓的来加紧工件。本次设计的定位平面与平面相结合。4.2加紧机构1加紧的目的：使工件在加工过程中保持已经获得的定位不遭到破坏，同时保证加工的精度。2选择加紧机构：设置加紧机构一般应该遵循以下原则：1） 加紧必须保证定位准确可靠，而不能破坏定位2） 工件与夹具的变形必须在允许的范围内3） 加紧机构必须可靠4） 必须保证自锁，加紧行程必须足够5） 加紧机构操作必须安全、省力、方便、迅速，符合工人操作习惯选择短轴与螺母进行对工件加紧。4.3基础夹具的总体形式机床夹具的总体形式一般应该根据工件的形状、大小、加工内容以及选用的机床来确定。夹具的组成归纳为：1） 定位元件以及定位装置 用于确定工件正确的元件或装置2） 加紧元件以及加紧装置 用于固定元件已经获得的正确位置的元件或装置3） 导向及对刀元件 用于确定工件与刀具相互位置的元件4） 夹具体用于将各种元件装置链接为一体。并通过他将整个夹具安装在机床上4.4确定夹具体夹具体一般设计为平板式，保证其足够的刚性，用来固定定位元件、加紧机构与连接体，并与机床可靠连接。4.5夹具体的装配图1. 装配图按照1:1的比例绘制，用局部剖视图完整清楚的表示出夹具的主要结构及夹具的工作原理。2. 视工件为透明体，用双点划线画出主要部分（如轮廓、定位面、加紧面以及加工表面）。画出定位元件。3. 按照加紧状态画出加紧元件和加紧机构。4. 画出夹具体以及其他链接的元件（如螺钉）。将夹具各组成元件联为一体。5. 标注必要的尺寸、配合、公差等1） 夹具的外形轮廓尺寸，所设计夹具的最大长宽高2） 夹具与机床的联系尺寸，即夹具在机床上的定位尺寸3） 夹具与刀具的联系尺寸4） 夹具中所有有配合关系的元件应标注尺寸和配合种类5） 各定位元件之间的位置尺寸和形位公差6） 6.夹具装配图上应标注的技术要求7） 对于不同的机床夹具，对于夹具的具体要求应该具体分析，定出具体的技术要求。4.6 定位误差设计由于加工端面的轴向尺寸的设计基准与定位基准重合，故轴向尺寸无基准不重合度误差。径向尺寸无极限偏差、形状和位置公差，故径向尺寸无基准不重合度误差。即不必考虑定位误差，只需保证夹具的定位轴的制造精度和安装精度。4.7 夹具设计及操作说明如前所述,在设计夹具时,应该注意提高劳动率.为此,在螺母夹紧时采用开口垫圈,以便装卸,结果，本夹具总体的感觉还比较紧凑。夹具上装有对刀块装置，可使夹具在一批零件的加工之前很好的对刀（与塞尺配合使用）；同时，夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有一正确的安装位置，以有利于铣削加工。小 结为期两周的夹具课程设计已经接近尾声，回顾整个过程，我组五名同学在老师的指导下，取得了可喜的成绩，课程设计作为机械制造工艺、机床夹具设计课程的重要环节，使理论与实践更加接近，加深了理论知识的理解，强化了生产实习中的感性认识。本次课程设计主要经历了两个阶段：第一阶段是机械加工工艺规程设计，第二阶段是专用夹具设计。第一阶段我们运用了基准选择、切削用量选择计算、机床选用、时间定额计算等方面的知识；夹具设计的阶段运用了工件定位、夹紧机构及零件结构设计等方面的知识。通过此次设计，使我们基本掌握了零件的加工过程分析、工艺文件的编制、专用夹具设计的方法和步骤等。学会了查相关手册、选择使用工艺装备等等。总的来说，这次设计，使我们在基本理论的综合运用及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练。提高了我们的思考、解决问题创新设计的能力，为以后的设计工作打下了较好的基础。由于能力所限，设计中还有许多不足之处，恳请各位老师、同学们批评指正！参考文献1 孙巳德，机床夹具图册，机械工业出版社；2 赵家齐，机械制造工艺学课程设计指导书，哈尔滨工业大学；3 艾兴，肖诗纲，切削用量简明手册，机械工业出版社；4 李益民，机械制造工艺设计简明手册，哈尔滨工业大学；5 王先逵，机械制造工艺学，清华大学；