課程設計831002撥叉

1、本科課程設計（論文）題目 機械制造工藝規(guī)程CA6140車床撥叉設計，型號831002 學 院 機械工程學院 年 級 09 專 業(yè) 機電工程 班 級 學 號 學生姓名 指導教師 論文提交日期 目錄任務書序言第1章 零件的分析 .11.1 零件的作用 .11.2 撥叉的技術要求 .11.3 零件的工藝分析.2第2章 工藝規(guī)程的設計.32.1 確定毛坯的制造形式.32.2 基面的選擇 .32.3 制定工藝路線 .32.4 機械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的確定 .62.5 確立切削用量及基本工時. .9第3章 夾具設計.183.1 問題的提出.183.2 夾具設計.183.3 切削力及夾緊力的計算

2、183.4 定位誤差分析 .193.5 夾具設計及簡要操作說明 .19第4章 結論.20參考文獻 .21第1章 零件的分析1.1 零件的作用題目所給的零件是CA6140車床的撥叉。該撥叉應用在CA6140型車床變速箱傳動軸上的換檔機構中.該撥叉頭以25mm孔套在變速叉軸上,并用螺釘經(jīng)螺紋孔M22mm與變速叉軸聯(lián)結,撥叉腳則夾在兩齒輪之間.當需要變速時,操縱變速手柄,變速操縱機構就通過撥叉壁部的操縱槽帶動撥叉與變速叉軸一起在變速箱中滑移,撥叉腳撥動三聯(lián)滑移變速齒輪在花鍵軸上滑動以改變檔位,從而改變車床主軸的旋轉速度.該撥叉是在停車時用于換檔的,承受的彎曲應力和沖擊載荷較小,因此零件應具有的強度和

3、韌性均不高.該零件的主要工作表面為撥叉腳兩端面、叉軸25H7、鎖銷螺紋孔M22×1.5mm、撥叉長槽,在設計工藝規(guī)程時應予以保證.1.2 撥叉的技術要求 表1 撥叉零件技術要求 加工表面尺寸偏差(mm)公差及精度等級表面粗糙度Ra(µm)形位公差(mm)長槽側面IT113.2長槽底面IT126.3撥叉腳兩端面IT113.2撥叉腳內表面IT123.2M22×1.5mm螺紋孔到大槽外側IT1225mm孔IT71.6M22×1.5mm孔撥叉頭上下端面80該撥叉形狀特殊,結構簡單,屬于典型的叉桿類零件.為了實現(xiàn)換檔變速的功能,其叉軸孔與變速叉軸有較高的配合要求,

4、因此加工精度要求較高.為保證撥叉換檔時叉腳受力均勻,要求叉腳兩端面對叉軸孔mm的垂直度要求為0.1mm.為保證撥叉在叉軸上有準確的位置,改換檔位準確,撥叉用螺釘定位.綜上所述,該撥叉件的各項技術要求制訂得較合理.1.3 零件的工藝分析CA6140車床共有兩處加工表面，其間有一定位置要求。分述如下：1. 以25mm孔為中心的加工表面這一組加工表面包括：25H7mm的孔，以及42mm的圓柱兩端面，其中主要加工表面為25H7mm通孔。2. 以60mm孔為中心的加工表面這一組加工表面包括：60H12的孔，以及60H12的兩個端面。主要是60H12的孔。3. 銑16H11的槽這一組加工表面包括：此槽的端

5、面，16H11mm的槽的底面，16H11mm的槽兩側面。4. 以M22×1.5螺紋孔為中心的加工表面這一組加工表面包括：M22×1.5的螺紋孔，長32mm的端面。主要加工表面為M22×1.5螺紋孔。這兩組加工表面之間有著一定的位置要求，主要是：（1） 60孔端面與25H7孔垂直度公差為0.1mm.。（2） 16H11mm的槽與25H7的孔垂直度公差為0.08mm。由上面分析可知，加工時應先加工一組表面，再以這組加工后表面為基準加工另外一組。第2章 工藝規(guī)程設計2.1 確定毛坯的制造形式 零件材料為HT200?？紤]零件在機床運行過程中所受沖擊不大，零件結構又比較簡單

6、，故選擇鑄件毛坯。2.2 定位基面的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理可以使加工質量得到保證，生產率得以提高。否則，加工工藝過程中回問題百出，更有甚者，還會造成零件的大批報廢，是生產無法正常進行。定位基準有粗基準和精基準之分,通常先確定精準,然后再確定粗基準. （1）精基準的選擇根據(jù)撥叉零件的技術要求同裝配要求，選擇撥叉右端面同軸孔25作為精基準。零件上很多表面都可以采用它們作為基準進行加工，即遵循“基準統(tǒng)一”原則，軸孔25的軸線是設計基準，選用其作為精基準加工撥叉的左右端面，螺紋孔M22×1.5同槽，實現(xiàn)了設計基準跟工藝基準的重合，保證了被加工表面的

7、垂直度要求，另外，由于撥叉的剛性較差，受力容易產生變型，夾緊力應該垂直于主要定位面，選用撥叉25孔端面做精基準，夾緊可作用在端面上，夾緊可靠，不容易引起零件變型。 （2）粗基準的選擇對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準。而作為粗基準的表面應平整，沒有飛邊，毛刺或其他表面殘缺。對有若干個不加工表面的工件，則應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗基準。根據(jù)這個基準選擇原則，現(xiàn)選取25孔的不加工外輪廓表面作為粗基準，利用一組共兩塊V形塊支承這兩個42孔作主要定位面，限制5個自由度，再以一個銷釘限制最后1個自由度，達到完全定位,然后進行銑削。2.3 制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點

8、,應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證,在生產綱領已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具,并盡量使工序集中來提高生產率。除此之外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產成本盡量下降。1. 工藝路線方案一工序一 鑄造。工序二 時效。工序三 鉆、擴、鉸、精鉸25、60孔。工序四 粗、精銑60、25孔下端面。工序五 粗、精銑25孔上端面。工序六 粗、精銑60孔上端面。工序七 兩件銑斷。工序八 銑螺紋孔端面。工序九 鉆20孔（裝配時鉆鉸錐孔）。工序十 攻M22×1.5螺紋。工序十一 粗銑 半精銑槽所在的端面。工序十二 粗銑 半精銑 精銑16H11的槽。工序

9、十三 去毛刺，修銳邊。工序十四 檢查上面的工序加工不太合理，因為由經(jīng)驗告訴我們大多數(shù)都應該先銑平面再加工孔，那樣會更能容易滿足零件的加工要求，效率不高，但同時鉆兩個孔，對設備有一定要求。且看另一個方案。2. 工藝路線方案二工序一 鑄造工序二 時效工序三 粗、精銑25孔上端面。工序四 粗、精銑25孔下端面。工序五 鉆、擴、鉸、精鉸25孔。工序六 鉆、擴、鉸、半精鉸60孔。工序七 粗、精銑60孔上端面。工序八 粗、精銑60孔下端面。工序九 兩件銑斷。工序十 銑螺紋孔端面。工序十一 鉆22孔（裝配時鉆鉸錐孔）。工序十二 攻M22×1.5螺紋。工序十三 粗銑 半精銑 精銑槽所在的端面。工序

10、十四 粗、半精銑 精銑16H11的槽。工序 十五 去毛刺，修銳邊。工序 十六 檢查。上面工序可以適合大多數(shù)生產，但是在全部工序中間的工序九把兩件銑斷，對以后的各工序的加工定位夾緊不方便，從而導致效率較低。 綜合考慮以上各方案的各不足因素，得到以下的工藝路線。3. 工藝路線方案三工序一 鑄造。工序二 時效。工序三 以42外圓為粗基準，粗銑25孔上下端面。工序四 精銑25孔上下端面。工序五 以25孔上端面為精基準，鉆、擴、鉸、精鉸25孔,孔的精度達到IT7。工序六 以25孔為精基準，粗銑60孔上下端面。工序七 以25孔為精基準，精銑60孔上下端面，保證端面相對孔的垂直度誤差不超過0.1。工序八 以

11、25孔為精基準，粗鏜、半精鏜60孔，保證孔的精度達到IT12。工序九 以25孔為精基準，銑螺紋孔端面。工序十 以25孔為精基準，鉆20孔（裝配時鉆鉸錐孔）。攻M22×1.5螺紋。工序十一 以25孔為精基準，銑槽端面以及側面。工序十二 以25孔為精基準，銑16H11的槽保證槽的側面相對孔的垂直度誤差是0.08。工序十三 兩件銑斷。工序十四 去毛刺，修銳邊。工序十五 檢查。雖然工序有十五步，但是效率大大提高了。工序一和工序二比起工藝路線方案二快了一倍（實際銑削只有兩次，而且刀具不用調整）,多次加工60、25孔是精度要求所致。此方案可以適合批量生產，在全部孔及面加工完之后把兩件銑斷，不影響

12、前面各工序的加工定位夾緊，并且提高了加工效率。2.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定”CA6140車床撥叉”；零件材料為HT200，硬度190210HB，毛坯重量1.45kg，生產類型為中批量，鑄造毛坯。由機械加工工藝手冊表3.1-21表3.1-27知,要確定毛坯的尺寸公差及機械加工余量,應先確定以下各項因素:(1).公差等級由撥叉的鑄造方法和材料,并查表3.1-24得毛坯公差等級為CT10級.(2) .公差帶位置公差帶應相對于基本尺寸對稱分布,即一半在基本尺寸之上,一半在基本尺寸之下.(3) .要求的機械加工余量根據(jù)工件的鑄造方法和鑄件的材料,查表3.1-26得其精度等級為F級.根據(jù)

13、上述條件,可查表3.1-21,表3.1-27確定鑄件的尺寸公差和機械加工余量. 表2 撥叉鑄件毛坯尺寸公差及機構加工余量項目(mm)機械加工余量(mm)尺寸公差(mm)腳內圓直徑605.62.8長槽寬度1622.2腳端面寬度1222.2中心距126.1123.6孔徑2552.4端面4422.8長槽底面至上表面822頂面3642.6據(jù)以上原始資料及加工路線，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1. 外圓表面（42）考慮其零件外圓表面為非加工表面，所以外圓表面為鑄造毛坯，沒有粗糙度要求，因此直接鑄造而成。2. 外圓表面沿軸線方向長度方向的加工余量及公差（25，60端面）。查實

14、用機械制造工藝設計手冊表7-23、7-24，取25，60端面長度余量均為2.0（均為雙邊加工）銑削加工余量為：工步 加工余量 粗銑 1.4mm 精銑 0.6mm 3. 內孔60 查機械加工余量手冊 孔60經(jīng)過粗鏜、半粗鏜得到，查指導教程表2-1和2-5取公差等級為IT10，加工余量等級為F級，砂型鑄造孔的加工余量等級需要降低一級選用，其加工余量等級為CT10、MA-G級，再由表2-4查的加工余量為2.8mm，直徑總加工余量為5.6mm，毛坯尺寸為54.4mm，CT10,2.8mm。工步 加工余量 工序尺寸 公差粗鏜 2mm 60-2*0.8=58.4mm IT12,0.3mm半精鏜 0.8mm

15、 60mm IT9,0.074mm 同上， 查機械加工余量手冊得，零件25的孔也已鑄出20的孔。工步 加工余量 工序尺寸 公差鉆孔 1.5mm 24.8-0.9*2=23mm IT12，0.21mm擴孔 0.9mm 24.94- 0.07*2=24.8mm IT11，0.13mm粗鉸 0.07mm 25-0.03*2=24.94mm IT9，0.052m精鉸 0.03mm 25mm IT7，0.021mm4. 槽端面至中心線垂直中心線方向長度加工余量 鑄出槽端面至中心線46mm的距離，余量為2 mm。 工序尺寸加工余量： 粗銑端面 至44mm 5. 螺紋孔頂面加工余量毛坯尺寸40mm，加工余量

16、等級為CT10，2.8mm。工步 加工余量 工序尺寸 公差粗銑 3.3mm 40-3.3=36.7mm T13,0.39mm半精銑 0.7mm 40mm IT8,0.039mm6.長槽寬度（16H11）和長槽深度即底面至上表面8的加工余量鑄出長槽寬度為14mm,深度為6，余量都為2mm工序尺寸加工余量： 粗銑 余量1.4mm 精銑 余量0.6mm7. 中心距126.11加工余量兩件銑斷時中心距為128mm，余量為1.89mm。 粗銑腳底面至126.11mm8. 其他尺寸直接鑄造得到由于本設計規(guī)定的零件為中批量生產，應該采用調整加工。因此在計算最大、最小加工余量時應按調整法加工方式予以確認。2.

17、5 確立切削用量及基本工時工序三 以42外圓為粗基準，粗銑25孔上下端面。1. 加工條件工件材料：HT200,b =0.16GPa ，HB=200241,鑄造。加工要求：粗銑25孔上下端面。機床： X53K立式銑床。刀具：硬質合金鋼端銑刀,牌號YG6。銑削寬度ae<=60,深度ap<=4,齒數(shù)z=10,故據(jù)切削用量簡明手冊取刀具直徑do=80mm。選擇刀具前角o+5°后角o15°，副后角o=10°，刃傾角s=15°,主偏角Kr=60°,過渡刃Kr=30°,副偏角Kr=5°過渡刃寬b=1.5mm。2. 切削用量1）

18、銑削深度 因為有精度要求，要使用到精銑，切削量較小，故可以選擇ap=1.4mm，不在一次走刀內完成所需長度。2）每齒進給量 機床功率為10kw。查切削用量簡明手冊表3.5 得f=0.140.24mm/z。由于是對稱銑，選較小量f=0.14 mm/z。3）查后刀面最大磨損及壽命 查切削用量簡明手冊表3.8，壽命T=180min4）計算切削速度 按切削用量簡明手冊表3.16 V=110m/min，n=439r/min，=492mm/min5）計算基本工時,查切削用量簡明手冊表3.26得 入超量及超切量y+=12mmtm2*(L+ y+)/ Vf=(42+12)/492=0.22min。工序四 精銑

19、25孔上下端面。1. 加工條件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=200241,鑄造。加工要求：精銑25上下端面。機床： X53k立式銑床。刀具： 硬質合金鋼端銑刀,牌號YG6。銑削寬度ae<=60,深度ap<=4,齒數(shù)z=10,故據(jù)切削用量簡明手冊取刀具直徑do=80mm。選擇刀具前角o5°后角o8°，副后角o=8°，刃傾角s=10°,主偏角Kr=60°,過渡刃Kr=30°,副偏角Kr=5°過渡刃寬b=1mm。2. 切削用量1） 銑削深度 因為切削量較小，故可以選擇ap=0.6mm，一次走刀即可完

20、成所需長度。2） 每齒進給量 機床功率為7.5kw。查切削手冊表5 f=0.140.24mm/z。由于是對稱銑，選較小量f=0.14 mm/z。3） 查后刀面最大磨損及壽命 查切削用量簡明手冊表3.8，壽命T=180min4） 計算切削速度，按切削用量簡明手冊表3.16，查得 Vf6.44mm/s， 5）計算基本工時,查切削用量簡明手冊表3.26得 入超量及超切量y+=12mmtm2*(L+ y+)/ Vf=(42+12)/6.44=0.28min。工序五 以25孔上端面為精基準，鉆、擴、鉸、精鉸25孔，孔的精度達到IT7。 1. 選擇鉆床及鉆頭 選擇Z5125A鉆床，選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗

21、鉆時do=23mm，鉆頭采用雙頭刃磨法， 2.選擇切削用量 （1）決定進給量由do=23mm,查實用機械制造工藝設計手冊表8-10按鉆頭 按機床強度查實用機械制造工藝設計手冊表10-15選擇最終決定選擇機床已有的進給量 （2）耐用度查切削用量手冊表9T=4500s=75min （3）切削速度查機械制造工藝設計簡明手冊表10.1-2n=50-2000r/min 取n=1000r/min. .計算工時，查切削用量簡明手冊表3.26入超量及超切量y+=12mm由于所有工步所用工時很短，所以使得切削用量一致，以減少輔助時間。擴鉸和精鉸的切削用量如下：擴鉆：選高速鋼擴孔鉆 鉸孔：選高速鋼鉸刀 精鉸：選高

22、速鋼鉸刀 工序六 粗銑60孔上下端面粗銑60孔左右端面 （1）背吃刀量的確定，取ap=2mm （2）進給量的確定，查指導教程表5-7得f=0.3mm/z （3）切削速度的計算，由表5-9，由d/z=80/10,取V=40m/min，n=1000v/d=159.15r/min,參照表4-15，取n=150r/min,實際銑削速度V=nd/1000=37.7m/min工序七 精銑60孔上下端面精銑60孔左右端面 （1）背吃刀量的確定，取ap=0.6mm （2）進給量的確定，查指導教程表5-8得f=0.9mm/r （3）切削速度的計算，由表5-9，由d/z=80/10,取V=57.6m/min，n=

23、1000v/d=229.18r/min,參照表4-15，取n=235r/min,實際銑削速度V=nd/1000=59.06m/min工序九 以25孔上端面為精基準，粗鏜、半精鏜60孔粗鏜60孔 （1）背吃刀量的確定，取ap=2mm （2）進給量的確定，查指導教程表5-29得f=0.5mm/r （3）切削速度的計算，由表5-29，取V=22m/min，由機械制造工藝設計簡明手冊表4.2-21取d=60，n=1000v/d=116.71r/min,參照表機械制造工藝設計簡明手冊表4.2-20，取n=125r/min,實際銑削速度V=nd/1000=23.56m/min半精鏜60孔 （1）背吃刀量的

24、確定，取ap=0.8mm （2）進給量的確定，查指導教程表5-29得f=0.4mm/r （3）切削速度的計算，由表5-29，取V=30m/min，d=60，n=1000v/d=159.15r/min,參照表機械制造工藝設計簡明手冊表4.2-20，取n=160r/min,實際銑削速度V=nd/1000=30.16m/min工序十 銑螺紋孔頂面 工件材料； HT200，鑄造。 機床：X53K。查參考文獻工藝師手冊表3034，刀具：硬質合金三面刃圓盤銑刀（面銑刀），材料：， ，齒數(shù)，此為粗齒銑刀。因其單邊余量：Z=2mm所以銑削深度：每齒進給量：根據(jù)參考文獻工藝手冊表2.475，取銑削速度：參照參考

25、文獻工藝師手冊表3034，取機床主軸轉速： 式（4.1）式中 V銑削速度； d刀具直徑。代入式（4.1）得，按照參考文獻工藝手冊表3.174 實際銑削速度：進給量：工作臺每分進給量： ：根據(jù)參考文獻工藝手冊表281,切削工時被切削層長度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入長度： 式（7-23）刀具切出長度：取走刀次數(shù)為1機動時間： 工序十一： 以25孔為精基準，鉆20.5孔，攻M22*1.5螺紋（裝配時鉆鉸錐孔）。1.鉆20.5孔 （1）. 選擇鉆床及鉆頭 選擇z535型立式鉆床，選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時do=20mm，鉆頭采用雙頭刃磨法， （2）.選擇切削用量 1）決定進給量f 根據(jù)表3.4-1

26、可以查出f=0.430.53mm/r由于孔深和孔徑之比/=1.8，所以=1.0，故=（0.430.53）*1=0.53mm/r查z535型立式鉆床說明書，取=0.43mm/r2）確定切削速度v,用不同的刀具材料進行鉆、擴、鉸孔的v、F、T、均可以按照表3.4-8以及表3.4-10進行計算。根據(jù)所給條件，可以直接在表3.4-15中用插入法計算得：V=17.6m/min,F=4340N,T=42.53N.m, =1.184kw由于實際條件與上表所給條件不完全相同，故應該對結果進行修正。由表3.4-9可知，切削速度的修正系數(shù)=0.88，=0.75，故：=17.6m/min*0.88*0.75=11.

27、62m/min=185r/min查z535型機床說明書，取n=180r/min，實際切削速度為：4）計算工時： （7-25）2.車床攻M22×1.5螺紋。1）切削速度的計算：見切削用量手冊表21，刀具壽命T=60min，采用高速鋼螺紋車刀，規(guī)定粗車螺紋時=1.05，走到次數(shù)i=3，半精車螺紋時=0.2，走刀次數(shù)i=3精車螺紋時=0.1，走刀次數(shù)i=2其中，螺距=1所以，粗車螺紋時：半精車螺紋時精車螺紋時：3）切削工時 取切入長度為 粗車螺紋時半精車螺紋時精車螺紋時所以車螺紋的總工時為工序十二 粗銑 半精銑槽16H11的端面1. 選擇機床刀具 選擇立式銑床X53K硬質合金鋼Yab端銑刀

28、2. 切削用量查切削用量手冊表5 f=0.140.24mm/rT=180min 取f=0.15mm/r v=1.84m/min n=7.32r/min 3. 計算工時 半精銑工序十三 精銑槽16H11 本道工序精銑槽之前已進行了粗銑和半精銑工步，此工序精銑槽須滿足各技術要求包括：槽寬16H11，槽深8H12，槽兩側面粗糙度為3.2，槽底面粗糙度為6.3。1. 選擇機床及刀具機床 x61w萬能銑床刀具 高速鋼錯齒三面刃銑刀銑槽do=16mm查1表8 國家標準 GB1118 D=160mm d=40mm L=16mm 齒數(shù)z=242. 計算切削用量（1） 由機械制造工藝設計簡明手冊表9.41和切削

29、用量手冊查得 走刀量 f=0.67 mm/r（2） 銑刀磨鈍標準和耐用度由機械制造工藝設計簡明手冊表9.46查得 磨鈍標準為 0.20.3 表9.47查得 耐用度為 T=150min （3） 切削速度 由機械制造工藝設計簡明手冊 式3.2 查表 9.48 得其中： 修正系數(shù) m=0.5 代入上式，可得 v=49.5m/min=0.82m/s 3. 計算切削工時 工序十四 兩件銑斷加工機動時間：輔助時間：參照參考文獻工藝手冊表2.545，取工步輔助時間為。由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則：根據(jù)參考文獻工藝手冊表2.548，單間時間定額，有： （7-28）因此，達到生產要求

30、。第3章 夾具設計設計工序鉆25H7夾具。 3.1 問題的提出本夾具要用于鉆25孔，鉆25孔之前我們其他孔系都還沒有加工，所以定位比較困難，又因為我們的孔和其他面沒有位置度要求，因此我們采用已經(jīng)加工好的底面和側面定位即可滿足要求，在本道工序加工時，我們應首先考慮保證各面的各加工精度，提高生產效率，降低勞動強度。 3.2 夾具設計定位基準的選擇擬定加工路線的第一步是選擇定位基準。定位基準的選擇必須合理，否則將直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出的零件質量?；鶞蔬x擇不當往往會增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設計更加困難甚至達不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求。因此我們應該根據(jù)零件圖的技術要求，從保證零件的加工精度要求出發(fā)，合理選擇定位基準。此零件圖沒有較高的技術要求，也沒有較高的平行度和對稱度要求，所以我們應考慮如何提高勞動效率，降低勞動強度，提高加工精度。由零件圖可知，用圓弧一端面定位并用壓板夾緊，再用兩可調螺釘組成的v形上定位限制六個自由度。為了提高加工效率，縮短輔助時間，決定用簡單的鉤型壓板作為夾緊機構。3.3 切削力及夾緊力的計算切削刀具：高速鋼麻花鉆頭，則 式中：1.5mm，50m/min，f0.5mm/r，（）計算結果 F= 1459.699N選用壓