設(shè)計(jì)“CA6140撥叉”零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及典型夾具(大批量生產(chǎn))機(jī)械制造課程設(shè)計(jì)

1、機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)院 系 機(jī)械與材料工程學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 姓 名 年 級(jí) 08級(jí)（A0811） 指導(dǎo)教師 胡世華 二零一一年六月目 錄 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書零件圖毛坯圖機(jī)械加工工藝過程卡機(jī)械加工工序卡夾具總裝圖課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表8課程設(shè)計(jì)說明書機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書題目：設(shè)計(jì)“CA6140撥叉”零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及典型夾具(大批量生產(chǎn))主要內(nèi)容：1繪制零件的毛坯圖或零件毛坯綜合圖(A3) 2設(shè)計(jì)零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程，并填寫：（1）整個(gè)零件的機(jī)械加工工藝過程卡（A4）；（2）所設(shè)計(jì)夾具對(duì)應(yīng)工序的機(jī)械加工工序卡（A4）。3設(shè)計(jì)某工序的夾具一套，繪出總裝圖（A2）。4編寫設(shè)

2、計(jì)說明書。指導(dǎo)教師：班 級(jí)：A0811班24號(hào)學(xué) 生： 2011年6月 20 日零件圖毛坯圖機(jī) 械 制 造 技 術(shù)課程設(shè)計(jì)說明書計(jì)題目: CA6140撥叉 設(shè) 計(jì) 者 羅志文 學(xué) 號(hào) 24 指導(dǎo)教師 胡世華 機(jī)械與材料工程學(xué)院2011 年 6月 20 日摘 要初步學(xué)會(huì)綜合運(yùn)用所學(xué)過的全部課程，并且獨(dú)立完成了一項(xiàng)工程基本訓(xùn)練。運(yùn)用機(jī)械制造工藝學(xué)的基本理論和夾具設(shè)計(jì)原理的知識(shí)，正確地解決撥叉類零件在加工中的定位、夾緊以及合理制訂工藝規(guī)程等問題的方法。對(duì)拔叉類零件十一道工序進(jìn)行了夾具設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)了工藝裝備設(shè)計(jì)的一般方法，提高了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力。前 言機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)是我們學(xué)習(xí)完大學(xué)階段的機(jī)械類基礎(chǔ)和

3、技術(shù)基礎(chǔ)課以及專業(yè)課程之后的一個(gè)綜合課程，它是將設(shè)計(jì)和制造知識(shí)有機(jī)的結(jié)合，并融合現(xiàn)階段機(jī)械制造業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)情況和較先進(jìn)成熟的制造技術(shù)的應(yīng)用，而進(jìn)行的一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練，通過本課程的訓(xùn)練，將有助于我們對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，并為后續(xù)的課程學(xué)習(xí)以及今后的工作打下一定的基礎(chǔ)。對(duì)于我本人來說，希望能通過本次課程設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，學(xué)會(huì)將所學(xué)理論知識(shí)和工藝課程實(shí)習(xí)所得的實(shí)踐知識(shí)結(jié)合起來，并應(yīng)用于解決實(shí)際問題之中，從而鍛煉自己分析問題和解決問題的能力；同時(shí)，又希望能超越目前工廠的實(shí)際生產(chǎn)工藝，而將有利于加工質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率提高的新技術(shù)和新工藝應(yīng)用到機(jī)器零件的制造中，為改善我國(guó)的機(jī)器制造業(yè)相對(duì)落后的局面探索可能的途徑

4、。由于所學(xué)知識(shí)和實(shí)踐的時(shí)間以及深度有限，本設(shè)計(jì)中會(huì)有許多不足，希望各位老師能給予指正。目 錄第1章 機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)11.1零件的分析21.2確定毛坯 31.3工藝路線的擬定 61.4 加工設(shè)備和工藝裝備的選擇 71.5 機(jī)械加工工藝過程卡片的填寫 9 第2章 機(jī)械加工工序設(shè)計(jì)102.1 加工余量、工序尺寸和公差確定. 122.2工序簡(jiǎn)圖的繪制13第3章 夾具設(shè)計(jì)14 3.1 概述16 3.2提出問題17 3.3夾具設(shè)計(jì)18 3.4. 位誤差分析19 3.5 夾具設(shè)計(jì)中的特點(diǎn)20設(shè)計(jì)小結(jié)21參考文獻(xiàn)22第1章 機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)1.1零件的分析：（一）、零件的作用：題目給定的零件是CA6

5、140撥叉，它位于車床變速機(jī)構(gòu)中，主要起換檔，使主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)按照工作者的要求進(jìn)行工作。當(dāng)需要變速時(shí)，操縱變速桿變速操縱機(jī)構(gòu)就通過撥叉著頭部的操縱槽帶動(dòng)撥叉與變速叉軸一起在變速箱中滑移，撥叉腳撥動(dòng)雙聯(lián)變換齒輪在花鍵軸上滑動(dòng)以改換擋位。（二）、撥叉的工藝分析：由零件圖可知，其材料為HT200。該材料具有比較好的鑄造性能和減震性能，能承受壓力及振動(dòng)部件。該撥叉形狀和特殊、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，屬于典型的叉桿類零件。為實(shí)現(xiàn)換擋、變速的功能，其叉軸孔有較高的配合要求，因此加工精度要求較高。1以Ø25mm孔為中心的加工表面。這一組加工表面包括：Ø25H7mm的l六齒花鍵孔及倒角，尺寸為80與花鍵孔

6、垂直的兩端面，尺寸為18H11mm與花鍵孔垂直的通槽。2. 與Ø25mm花鍵孔平行的表面。這一組加工表面包括：與花鍵孔中心軸線相距22的上表面，與上表面垂直的二個(gè)M8通孔和一個(gè)Ø 5錐孔。這兩組加工表面之間有著一定的位置要求，主要是：1）. 上表面與Ø25mm花鍵孔中心線平行度為0.10；2）. 18H11mm通槽兩側(cè)面與與Ø25mm花鍵孔中心線的垂直度為0.10。3. 花鍵孔與18H11mm通槽面均有表面粗糙度要求。由以上分析可知，對(duì)于這二組加工表面而言，我們可以先加工其中一組表面，然后借助于專用夾具進(jìn)行另一組表面的加工，并且保證它們之間的位置精度要求

7、。1.2確定毛坯1、（1）依設(shè)計(jì)題目可知：該撥叉零件為大批量生產(chǎn)。（2）零件材料為HT200，考慮到該零件在車床中的受力并保證零件的工作可靠性，零件為中批生產(chǎn)，而且零件的尺寸不大，因此，毛坯可采用金屬模砂型鑄造。2、確定毛坯的尺寸公差和機(jī)械加工余量：（1）鑄件的公差等級(jí)：由撥叉的功用和技術(shù)要求，確定該零件的公差等級(jí)為一般精度?！皳懿妗绷慵牧蠟镠T200，毛坯重量約為1.00Kg，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。采用金屬砂型鑄造。根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量、 工序尺寸及毛坯尺寸如下：銑端面考慮左端面的粗糙度Ra為3.2，尺寸為80mm,查表機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)書（下

8、面全部簡(jiǎn)稱表），表2.8：砂型機(jī)器造型HT200加工余量等級(jí)為810/G，選取10/G。 查表2.10可知加工余量是：3.5mm,尺寸公差帶是：2.2mm。根據(jù)實(shí)際情況加以做必要的修改，確定工序尺寸為 Z=3.0mm，其中粗加工的加工余量Z=2.0mm，精加工的加工余量Z=1.0mm。右端面沒有粗糙度要求，只要求粗加工，所以余量定位3.0。花鍵孔（6-Ø25H7×Ø22H12×6H9）。要求花鍵孔為外徑定心，故采用拉削加工。內(nèi)孔Ø22H12：鉆孔：Ø20擴(kuò)鉆：Ø22 拉花鍵孔（6-Ø25H7×Ø

9、22H12×6H9）花鍵孔要求外徑定心，花鍵內(nèi)徑拉削時(shí)的加工余量為孔的公差0.21。3銑表面根據(jù)手冊(cè)可以查出：（上表面要求比下表面要高。上表面加工余量取4.0mm.下表面的加工余量取3.0mm)。粗銑上表面 Z=3.0精銑上表面的臺(tái)階面 Z=1.0粗銑下表面 Z=3.04. 銑通槽18H11粗銑16 2Z=4.0半精銑18 2Z=2.0毛坯制造尺寸及技術(shù)要求見毛坯圖。1.3工藝路線的擬定：（1）定位基準(zhǔn)的選擇 基準(zhǔn)面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一。基面選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)效率得以提高。否則，加工工藝過程中會(huì)問題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件大批報(bào)廢，使生產(chǎn)

10、無法正常進(jìn)行。 粗基準(zhǔn)的選擇：以上下表面和兩 側(cè)面作為粗基準(zhǔn)，以消除，三個(gè)自由度，用以消除，三個(gè)自由度，達(dá)到完全定位。 對(duì)于精基準(zhǔn)而言，根據(jù)基準(zhǔn)重合原則，選用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為精基準(zhǔn)。（2）零件表面加工方法的確定上下表面和左右端面采用銑，而花鍵則使用：鉆擴(kuò)拉。（3）熱處理工序的安排：因該撥叉零件沒有什么特別的強(qiáng)度或硬度之類的要求，所以該零件在加工過程中就沒有必要使用比較復(fù)雜的熱處理方法，只需在精加工前使用人工實(shí)效去除內(nèi)應(yīng)力即可。（4）工序的集中與分散：選用工序的集中原則安排撥叉的加工工序。該撥叉的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，可以采用萬能型機(jī)床配以專用工、夾具，以提高生產(chǎn)率；而且運(yùn)用工序集中原則使工件的裝夾次

11、數(shù)少，不但可縮短輔助時(shí)間，而且由于在一次裝夾中加工了許多表面，有利于保證各加工表面之間的相對(duì)位置精度要求。（5）工藝路線的擬訂：1.工藝路線方案一 工序1 銑端面。 工序2 鉆、擴(kuò)花鍵底孔Ø22mm。 工序3 內(nèi)花鍵孔倒角。 工序4 人工實(shí)效去除內(nèi)應(yīng)力。工序5 拉花鍵孔。工序6 銑上、下表面。工序7 鉆2M8孔，Ø5mm錐孔。工序8 銑通槽18H11mm。工序9 攻螺紋2M8。工序10 去毛刺。工序11 檢查。2.工藝路線方案二工序1 銑端面。 工序2 鉆、擴(kuò)花鍵底孔Ø22mm。 工序3 內(nèi)花鍵孔倒角。工序4 銑上、下表面。工序5 鉆2M8孔，Ø5mm錐

12、孔。工序6 銑通槽18H11mm。工序7 人工實(shí)效去除內(nèi)應(yīng)該力。工序8 拉花鍵孔。工序9 攻螺紋2M8。工序10 去毛刺。工序11 檢查。工藝方案的比較與分析：上述兩個(gè)工藝方案的特點(diǎn)在于：方案一是先拉花鍵孔，再以該花鍵孔為基準(zhǔn)加工其余平面；方案二是先加工上下面，再加工花鍵孔。兩相比較可以看出，方案一可以避免加工上表面和槽的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和加工基準(zhǔn)不重合的問題，而方案二不能，所以選用方案一作為零件的加工工序。1.4 加工設(shè)備和工藝裝備的選擇：機(jī)床和工藝裝備的選擇應(yīng)在滿足零件加工工藝的需要和可靠地保證零件加工質(zhì)量的前提下，與生產(chǎn)批量和生產(chǎn)節(jié)拍相適應(yīng)，并應(yīng)優(yōu)先考慮采用標(biāo)準(zhǔn)化的工藝裝備和充分利用現(xiàn)有條件，以

13、降低生產(chǎn)準(zhǔn)備費(fèi)用。撥叉的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，可以先用高效的專用設(shè)備和組全機(jī)床，也可選用通用設(shè)備，所選用的夾具均為專用夾具。機(jī)床的選擇以及刀具的選擇：工序號(hào)工序內(nèi)容機(jī)床設(shè)備刀具1銑端面立式銑床X51高速三面銑刀2鉆、擴(kuò)花鍵底孔立式鉆床Z525麻花鉆、擴(kuò)孔鉆3內(nèi)花鍵孔倒角立式銑床X5012立銑刀4人工實(shí)效去內(nèi)應(yīng)力回火等5拉花鍵孔L6110拉床高速鋼花鍵拉刀6銑上、下表面立式銑床X51高速三面銑刀7鉆孔和錐孔立式鉆床Z525麻花鉆、錐面锪鉆8銑通槽18H11mm立式銑床X51鍵槽銑刀9攻螺紋2M8立式鉆床Z525絲錐10挫圓角MM7112卡板11去毛刺鉗工臺(tái)平銼12檢查塞規(guī)、百分表、卡尺等1.5 機(jī)

14、械加工工藝過程卡片的填寫詳見附表一“機(jī)械加工工藝過程卡片”。第2章 機(jī)械加工工序設(shè)計(jì)2.1 加工余量、工序尺寸和公差的確定：工序1：銑端面：1）粗銑左端面=0.25mm/Z =0.35m/s（21m/min） 采用高速三面刃銑刀，d=175mm,齒數(shù)Z=16。 n=0.637r/s (38.2r/min)按機(jī)床選取n=31.5r/min=0.522r/s 故實(shí)際切削速度=0.29m/s切削工時(shí) l=75mm，l=175mm，l=3mm t= =121.2s=2.02min 2）粗銑右端面 粗銑右端面的進(jìn)給量、切削速度和背吃刀量與粗銑左端面的切削用量相同。 切削工時(shí)l=45mm，l=175mm，

15、l=3mm t= =106.8s=1.78min 3）精銑左端面 =0.10mm/Z =0.30m/s（18m/min） 采用高速三面刃銑刀，d=175mm,齒數(shù)Z=16。 n=0.546r/s (32.76r/min)按機(jī)床選取n=31.5r/min=0.522r/s 故實(shí)際切削速度=0.29m/s切削工時(shí) l=75mm，l=175mm，l=3mm t= =302.92s=5.05min工序2：鉆、擴(kuò)花鍵底孔1）鉆孔Ø 20f=0.75mm/r·K=0.75×0.95=0.71/s =0.35m/s （21m/min） n=5.57r/s 按機(jī)床選取 n=338

16、r/min=5.63r/s 故實(shí)際切削速度 =0.35m/s 切削工時(shí) l=80mm，l= 10mm，l=2mm t= =23s （0.4min）2）擴(kuò)孔Ø 22f=1.07 =0.175m/s （10.5m/min） n=2.53r/s (151.8r/min) 按機(jī)床選取 n=136r/min=2.27r/s 故實(shí)際切削速度 =0.16m/s 切削工時(shí) l=80mm，l= 3mm，l=1.5mm t= =35s （0.6min） 工序3：倒角1.07×15 f=0.05/r =0.516m/s n=6.3r/s (378r/min) 按機(jī)床選取 n=380r/min=6

17、.33r/s 切削工時(shí) l=2.0mm，l= 2.5mm， t= =14s （0.23min） 工序5：拉花鍵孔 單面齒升 0.05 v=0.06m/s （3.6m/min） 切削工時(shí) （表721） t=式中：h單面余量1.5（由Ø 22Ø 25）； l拉削表面長(zhǎng)度80； 考慮標(biāo)準(zhǔn)部分的長(zhǎng)度系數(shù)，取1.20； K考慮機(jī)床返回行程的系數(shù)，取1.40； V切削速度3.6m/min； S拉刀同時(shí)工作齒數(shù) Z=L/t。 t拉刀齒距， t=(1.251.5)=1.35=12 Z=L/t=80/126齒 t=0.15min (9s)工序6：銑上、下表面 1）粗銑上表面的臺(tái)階面 =0.1

18、5mm/Z =0.30m/s（18m/min） 采用高速三面刃銑刀，d=175mm,齒數(shù)Z=16。 n=0.546r/s (33r/min)按機(jī)床選取n=30r/min=0.5r/s 故實(shí)際切削速度=0.27m/s切削工時(shí) l=80mm，l=175mm，l=3mm t= =215s=3.58min 2）精銑臺(tái)階面 =0.07mm/Z =0.25m/s（18m/min） 采用高速三面刃銑刀，d=175mm,齒數(shù)Z=16。 n=0.455r/s (33r/min)按機(jī)床選取n=30r/min=0.5r/s 故實(shí)際切削速度=0.27m/s切削工時(shí) l=80mm，l=175mm，l=3mm t= =4

19、67s=7.7min 3）粗銑下表面保證尺寸75 本工步的切削用量與工步1）的切削用量相同 切削工時(shí) l=40mm，l=175mm，l=3mm t= =181.7s=3.03min 工序7：鉆2-M8底孔（Ø 6.80） f=0.36/r =0.35m/s n=16.39r/s (983.4r/min) 按機(jī)床選取 n=960r/min=16r/s 故實(shí)際切削速度=0.34m/s切削工時(shí)： l=9.5mm，l= 4mm，l=3 t= =2.86 （0.048min）工序8：銑槽18H11mm 1）粗銑 =0.10/s=0.30m/s（21m/min） 采用粗齒直柄立銑刀，d=16mm

20、,齒數(shù)Z=3。 n=5.97/s (358.2/min)按機(jī)床選取n=380r/min=6.33r/s 故實(shí)際切削速度=0.32r/s切削工時(shí) l=34mm，l=2mm，l=0mm t= =19s 因?yàn)橐叩秲纱?，所以切削工時(shí)為38s。 2）精銑通槽=0.07/s=0. 25m/s（15m/min） 采用細(xì)齒直柄立銑刀，d=12mm,齒數(shù)Z=5。 n=6.63s (397.8min)按機(jī)床選取n=380r/min=6.33r/s 故實(shí)際切削速度=0.24r/s切削工時(shí) l=35mm，l=2mm，l=0mm t= =16s因?yàn)樽叩秲纱?，所以切削工時(shí)為64s。 9：攻螺紋2M8 v=0.35m/s

21、 n=13.9r/s 按機(jī)床選取n=850r/min=14.2s 故實(shí)際切削速度=0.357m/s。第3章 夾具設(shè)計(jì)3.1 概述為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。3.2提出問題利用本夾具主要用來鉆Ø 22花鍵底孔。在加工本工序是，其他重要表面都還未加工，因此，在本道工序加工時(shí)，主要考慮如何保證底面的定位，如何降低勞動(dòng)強(qiáng)度、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，而精度則不是主要問題。3.3夾具設(shè)計(jì)1. 定位基準(zhǔn)的選擇由零件圖可知，為了定位誤差為零，選擇零件的上下表面為主要定位基準(zhǔn)面。2切削力及夾緊力計(jì)算 刀具：高速鋼鉆頭，直徑d=20mm，f=0.71mm/r 鉆頭轉(zhuǎn)速 n=

22、5.63r/s工件材料：灰鑄鐵 HB=210則： 切屑扭矩 M=10 （表336） =225.63×20×0.71×1.059×10 =53.86（N·m）軸向力 F=588.60×20×0.71×1.059 =9478.8（N） 其中 K=K=()=()=1.059切削功率 P=2Mn×10 =2×3.14×53.86×5.63×10 =1.90 KW由零件定位、裝夾方式可知，只有鉆削時(shí)產(chǎn)生的軸向力能引起零件的松動(dòng)。由夾緊機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的實(shí)際夾緊力應(yīng)滿足下式： P=K·F式中，安全系數(shù)為基本安全系數(shù)1.5；為加工性質(zhì)系數(shù)1.1；為刀具鈍化系數(shù)1.2；為斷續(xù)切削系數(shù)1.2。所以 （N）所需的實(shí)際夾緊力為22521.6N是比較大的，為了使得整個(gè)夾具結(jié)構(gòu)緊湊，決定選用鉸鏈夾緊機(jī)構(gòu)。結(jié)構(gòu)形式：型單臂鉸鏈夾緊機(jī)構(gòu)夾緊時(shí)，臂的最小允許傾斜角：=15擴(kuò)力比：i=3.14 活塞桿的最大拉力為： F=22521.6/3.14=7172.5N計(jì)算驅(qū)動(dòng)氣缸直徑： F=·p=7172.5式中：p壓縮空氣單位壓力，取p=0.4MPa。 D=151按標(biāo)準(zhǔn)，取氣缸直徑D=150.此時(shí)，當(dāng)壓縮空氣壓力p=0.4