CA6140拔叉零件机械加工工艺规程及钻床夹具设计.docx
《CA6140拔叉零件机械加工工艺规程及钻床夹具设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《CA6140拔叉零件机械加工工艺规程及钻床夹具设计.docx（12页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
CA6140拔叉零件机械加工工艺规程及钻床夹具设计
摘要
拨叉的加工质量将直接影响机器的性能和使用寿命。
本次设计旨在提高CA6140车床拨叉的加工效率，由此我们首先对拨叉的结构特征和工艺进行了仔细的分析，然后确定了一套合理的加工方案，加工方案要求简单，操作方便，并能保证零件的加工质量。
在制定加工工艺规程的顺序如下：
1分析零件；
2选择毛坯；
3设计工艺规程：
包括制定工艺路线，选择基准面等；
4工序设计：
包括选择机床，确定加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸，确定切削用量及计算基本工时等；
5编制工艺文件。
此外，为了提高劳动生产率，降低劳动强度，保证加工质量，需设计专用夹具，本次设计选择了第六道工序铣断双体的专用夹具设计，以满足加工过程的需要。
关键词：
拨叉; 工艺规程; 夹具设计
前言
“机械制造技术基础课程设计”是机械类专业重要的实践教学环节，旨在培养学生设计“机械加工工艺规程”和“机床卡具”的工程实践能力。
机械制造工艺规程课程设计是在我们完成了全部基础课、技术基础课、一部分专业课进行的。
大学两年半年来对机械相关知识学习的一次总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。
通过本次课程设计，我们应该得到下述几方面的锻炼：
1、能熟练运用机械制造工艺设计中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识，正确地解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线安排、工艺尺寸的确定等问题，保证零件的加工质量。
2、提高机械结构设计的能力。
通过设计夹具的训练，应当获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、经济合理而且能保证加工质量的夹具的能力。
3、学会使用手册及图表资料。
掌握与本设计有关的各种资料的名称、出处、能够做到熟练运用。
由于能力有限，本课程设计尚有很多不足之处，希望老师给予指导。
1.零件的工艺分析
1.1零件的用途
参阅车CA6140831008零件图
题目所给的零件是CA6140车床的拨叉，它位于车床变速机构中，主要起换挡作用，使按照工作者的要求工作主轴回转运动，获得所需的速度和扭矩。
零件上方的φ20孔与操纵机构相连，下方的φ50半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。
通过上方的力拨动下方的齿轮变速。
两件零件铸为一体，加工时分开。
该拨叉在改变档位时要承受弯曲应力和冲击载荷的作用,因此该零件应具有足够的强度、刚度和韧性，以适应拨叉的工作条件。
1.2审查零件的工艺性
CA6140831008零件共有两处加工表面，其间有一定位置要求。
分述如下：
1.以φ20为中心的加工表面。
这一组加工表面包括：
φ20
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M6的螺纹孔。
下端有一个47°的缺口。
这三个都没有高的位置度要求。
2.以φ50为中心的加工表面。
这一组加工表面包括：
φ50
的孔，以及其上下两个端面。
这两组表面有一定的位置度要求,即φ50
的孔上下两个端面与φ20
的孔有垂直度要求，主要是：
Ф50mm的孔的上、下表面与Ф20的孔的垂直度误差为0.07mm。
Ф50mm、Ф20mm的孔的上、下表面以及Ф50mm的孔的内表面的粗糙度误差为3.2um。
Ф20mm的孔的内表面的粗糙度误差为1.6um，精度为IT7。
Ф20mm的孔的上、下表面与Ф20的孔的垂直度误差为0.05mm。
由上面分析可知，加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为基准采用专用夹具加工另外一组表面，并且保证它们之间的位置精度要求。
1.3零件的生产类型
该零件生产为中批量生产。
2、确定毛坯、绘制毛皮的简图
2.1选择毛坯
由于考件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，零件材料为HT200，且生产类型为中批生产，综合考虑选选择铸件毛坯。
采用砂型铸造方法制造毛坯。
2.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量
查《机械制造工艺设计简明手册》第41页表2.2-5，选用加工余量为MA-H级，并查表2.2-4确定各个加工面的铸件机械加工余量，铸件的分型面的选用及加工余量，如下表所示：
简图
加工面代号
基
本
尺
寸
加工余量等级
加工
余量
说
明
D1
20
H
10
2
孔降一级双侧加工
D2
50
H
2×2
孔降一级双侧加工
T2
30
H
3
单侧加工
T3
12
H
3
单侧加工
T4
12
H
3
单侧加工
3.拟定拨叉工艺路线
3.1定位基准的选择
1粗基准的选择：
以零件的小头上端面为主要的定位粗基准，以两个小头孔外圆表面为辅助粗基准。
2精基准的选择：
考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以粗加工后的底面为主要的定位精基准，以两个小头孔外圆柱表面为辅助的定位精基准。
3.2确定工艺路线
制定工艺路线的出发点，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。
在生产纲领已确定为中批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。
除此以外，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：
工序1铣：
以尺寸30上端面为基准，用V形块定位，粗精铣尺寸30下端面。
工序2铣:
以尺寸30下端面为基准，用V形块定位，粗精铣尺寸30上端面。
工序3钻：
以尺寸30下端面为基准，钻Φ18mm孔，扩至Φ19.8mm，铰至要求。
工序4钻：
以Φ20-2为精基准，钻M6底孔Φ5。
工序5钻：
以Φ20-2为精基准，钻锥孔Φ8。
工序6车：
以Φ20-2为精基准，粗车Φ50孔至48mm，精车至要求，车Φ72上端面至要求。
工序7铣：
以Φ20-2为精基准，粗铣斜肩至要求。
工序8铣：
以Φ20-2为精基准，将工件双体铣开。
工序9钳：
攻M6螺孔，去毛刺。
工序10检：
终检
4.机械加工余量、工序尺寸及公差的确定:
1.圆柱表面工序尺寸：
前面根据资料已初步确定工件各面的总加工余量，现在确定各表面的各个加工工序的加工余量如下：
加工
表面
加工
内容
加工余量
精度等级
工序
尺寸
表面粗
糙度
工序余量
最小
最大
φ50IT12
（D2）
铸件
7.0
CT12
粗镗
4.0
IT12
6.3
0.95
6.8
半精镗
3.0
IT10
3.2
2.9
3.25
φ20IT7
（D1）
钻
18
IT11
17.89
18
扩
1.8
IT10
6.3
1.716
1.910
粗铰
0.14
IT8
3.2
0.107
0.224
精铰
0.06
IT7
1.6
0.039
0.093
2.平面工序尺寸：
工序号
工序
内容
加工
余量
基本
尺寸
经济
精度
工序尺寸偏差
工序余量
最小
最大
铸件
5.0
CT12
01
粗铣φ20孔下端面
4.0
36.0
12
1.5
7.75
02
粗铣φ20孔上端面
4.0
32.0
12
1.5
7.75
03
粗铣φ50孔上端面
4.0
14.0
12
1.8
6.38
07
精铣φ20孔下端面
1.0
31.0
8
0.75
1.283
08
精铣φ20孔上端面
1.0
30.0
8
0.75
1.283
10
精铣φ50孔端面
1.0×2
12.0
8
0.951
1.016
5.确定切削用量及基本工时
工序4钻M6底孔，攻螺纹，以T1和零件中线为基准
（1）钻螺纹底孔Φ5mm
机床：
Z525立式钻床
刀具：
高速钢麻花钻
根据《切削手册》查得，进给量为
0.18～0.22mm/z,现取f=0.22mm/z，v=17m/min，则：
查《简明手册》表4.2-15，取
。
所以实际切削速度为：
计算切削基本工时：
工序5钻、铰Φ8锥孔，以T1和零件中线为基准。
刀具：
专用刀具
机床：
Z525立式钻床
确定进给量
：
根据《切削手册》表2.7查得，
，查Z525机床使用说明书，现取
。
查《切削手册》表2.15，
，计算机床主轴转速：
按机床选取
，所以实际切削速度为：
计算切削基本工时：
6.专用夹具设计
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5——钻Φ8孔的夹具。
本夹具将用于Z525立式钻床，刀具为高速钢麻花钻。
（一）问题的提出
本夹具主要用来钻Φ8孔，该孔为斜孔，跟拨叉的中线有一定的角度要求，在加工时应保证孔的角度要求。
此外，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。
（二）夹具设计
1、定位基准选择
由零件图可知，Φ8为斜孔，相对于拨叉中线有30的要求，为使定位误差为零，应该选择拨叉中线为定位基准保证该角度。
此外，还应以Φ20孔端面为基准，从而保证Φ8孔在拨叉体上的位置。
2、切削力及夹紧力计算
刀具：
硬质合金麻花钻，d=8mm。
由实际加工的经验可知,钻削时的主要切削力为钻头的切削方向,即垂直于工作台,查《切削手册》表2.3，切削力计算公式为：
其中：
，
，
，
，
，
，
与加工材料有关,取0.94；
与刀具刃磨形状有关,取1.33；
与刀具磨钝标准有关,取1.0，则：
在Φ20孔两个端面只需要采用开口垫圈和六角螺母适当夹紧后本夹具即可安全工作.
3、定位误差分析
（1）定位元件尺寸及公差的确定。
夹具的主要定位元件为两个定位销，这两个定位销的尺寸与公差规定为与本零件在工作时与其相匹配轴的尺寸与公差相同。
此外，这两定位销共同保证加工孔偏斜的角度，其中心连线与工作台面成10°角。
（2）计算钻套中心线与工作台的垂直度误差。
钻套外径
与钻模板孔的最大间隙为：
则钻套中心与工作台平面的垂直度误差为：
0.026
（3）计算定位销轴与工作台的平行度误差。
定位销轴与夹具体孔的最大间隙为：
夹具体孔的长度为22mm，则上述间隙引起的最大平行度误差为：
0.034/22，即0.155/100。
4、夹具设计及操作的简要说明
如前所述，在设计夹具时，应该考虑提高劳动生产率。
为此，设计采用了快换装置。
拆卸时，松开夹紧螺母1~2扣，拔下开口垫圈，实现工件的快换。
总结
说实话，课程设计真的有点累．然而，当我一着手清理自己的设计成果，漫漫回味这四周的心路历程，一种少有的成功喜悦即刻使倦意顿消．虽然这是我刚学会走完的第一步，也是人生的一点小小的胜利，然而它令我感到自己成熟的许多，另我有了一中”春眠不知晓”的感悟． 通过课程设计，使我深深体会到，干任何事都必须耐心，细致．课程设计过程中，许多计算有时不免令我感到有些心烦意乱：
有2次因为不小心我计算出错，只能毫不情意地重来．但一想起老师平时对我们耐心的教导，想到今后自己应当承担的社会责任，想到世界上因为某些细小失误而出现的令世人无比震惊的事故，我不禁时刻提示自己，一定呀养成一种高度负责，认真对待的良好习惯．这次课程设计使我在工作作风上得到了一次难得的磨练． 短短四周的课程设计，使我发现了自己所掌握的知识是真正如此的缺乏，自己综合应用所学的专业知识能力是如此的不足，几年来的学习了那么多的课程，今天才知道自己并不会用．想到这里，我真的心急了，老师却对我说，这说明课程设计确实使我你有收获了。
师的亲切鼓励了我的信心，使我更加自信。
由于时间短暂，课程设计中还有一些地方值得改进。
例如，压紧螺钉所选类型是否最合适，夹具各零件是否便于加工、装配的布局安排是否最为合理等还有待探讨，我会利用其它时间进一步思考
致谢
这次的课程设计，我们算是真正的做了一次工艺人员，由方案的出台、查表、计算到夹具的设计，都由我们自己独立思考亲自操作完成的。
在这次课程设计当中，我们重温了《机械制造技术基础》、制图的课本知识，第一次感受到了运用所学的知识来指导实践所带来的快乐，同时也提高了我们查图、查表的能力，也算是为以后的工作提前进行了适应。
更重要的是，在此过程当中，我们明确了做为一个工程技术人员应该具有的认真、仔细的素养，也是机械人员最基本的素养，在以后的学习、工作当中，必须重视这种这素养的培养；同时，我们也认识到团队合作的可贵，1加1大于2，我们一次次的对方案进行讨论、修改，使我们的方案逐渐走上成熟，各种疑团都得到了解决，团结合作是我们完成工作的保证。
四周的课程设计是如此短暂，但在此过程中所学到的东西将指引我们以后的学习工作。
感谢老师的指导，也感谢我们这个团队。
再次感谢姜老师！
给您拜个早年！
祝您身体健康，阖家欢乐！
参考文献
[1]周哲波，姜志明.机械制造工艺学.北京：
北京大学出版社，2012.
[2]孙已德.机床夹具图册[M].北京：
机械工业出版社，1984.
[3]贵州工学院机械制造工艺教研室.机床夹具结构图册[M].贵阳：
贵州人民出版社，1983.
[4]刘友才.机床夹具设计[Ｍ].北京：
机械工业出版社，1992.
[5]孟少龙.机械加工工艺手册第1卷[M].北京：
机械工业出版社，1991.
[6]《金属机械加工工艺人员手册》修订组.金属机械加工工艺人员手册[M].上海：
上海科学技术出版社，1979.
[7]李洪.机械加工工艺师手册[M].北京：
机械工业出版社，1990.
[8]艾兴，肖诗纲.切削用量简明手册.北京：
机械工业出版社，2002.
[9]陆剑中，孙家宁.金属切削原理与刀具.北京：
机械工业出版社，2011.
[10]董怀武，刘传慧.画法几何及机械制图.武汉：
武汉理工大学出版社，2009.
[11]关慧贞，冯辛安.机械制造装备设计.北京：
机械工业出版社,2009.
[12]周哲波.互换性与技术测量.北京：
北京大学出版社，2012.
升级会员 