CA6140车床拨叉(831003)零件的机械加工工艺规程及夹具设计

西安交通大学继续教育学院毕业设计（论文）继续教育学院毕业设计(论文)题目CA6140车床拨叉数控加工工艺及程序设计专业班级数控技术层级专科形式函授学生姓名张文瑞指导教师王波设计（论文）完成日期2011年3月10日西安交通大学继续教育学院毕业设计（论文）继续教育学院毕业设计︵论文︶学生姓名:张文瑞日期:2011年3月27日西安交通大学继续教育学院毕业设计（论文）摘要CA6140车床拨叉它位于车床变速机构中主要起换档，和其他零件配合，在改变转速的时候承受轻微的载荷，所以加工时应该保证本零件的重要工作表面符合技术要求。对于零件而言，尽可能选择不加工表面作为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。因此φ60孔端面与φ25H7孔垂直度公差为0.1mm，所以先把加工φ25孔的表面和孔精加工出来，再以它为精基准加工别的面，例如铣φ60孔和端面、铣槽等。同时，在设计夹具时候要考虑定位基准和加紧机构。在设计中长销限制4个自由度、支撑钉限制1个和侧板限制1个；螺母和心轴配合用来加紧零件，开口垫片可以实现大批量和中批量的生产。关键词：定位元件加紧机构定为基准自由度西安交通大学继续教育学院毕业设计（论文）CA6140车床拨叉数控加工工艺及程序设计目录1前言……………………………………………………………………………2.设计的目的……………………………………………………………3.零件的分析……………………………………………………………3.1零件的作用…………………………………………………………3.2零件的工艺分析……………………………………………………4.工艺规程设计…………………………………………………………4.1确定毛坯的制造形式…………………………………………4.1.1铸铁……………………………………………………………4.2基准的选择………………………………………………………4.3制造工艺路线……………………………………………………4.3.1切削力…………………………………………………………4.3.2刀具磨损与刀具的耐用度………………………………4.3.3切削用量……………………………………………………5.箱体的技术要求……………………………………………………6.夹具设计………………………………………………………………6.1夹具的作用…………………………………………………………西安交通大学继续教育学院毕业设计（论文）6.2问题的提出………………………………………………………6.3夹具的设计………………………………………………………7小结…………………………………………………………………………致谢………………………………………………………………………………参考文献………………………………………………………………………西安交通大学继续教育学院毕业设计（论文）1前言通过机床工艺及程序设计，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》、《机械制造基础》、《数控加工工艺》、《机械制图》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！我希望能够通过这次毕业设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力。在此次课程设计过程中,查阅了大量的书籍，并且得到了有关老师的指点。西安交通大学继续教育学院毕业设计（论文）2设计的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。西安交通大学继续教育学院毕业设计（论文）3零件的分析3.1零件的作用零件是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30+0.0120mm的面寸精度要求很高，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30+0.0120mm的面的槽和滑移齿轮的配合精度要求很高。3.2零件的工艺分析：CA6140拨叉共有两组加工表面。(1)以花键孔的中心线为基准的加工面这一组面包括Ø26+0.230mm的六齿方花键孔、Ø22+0.280花键底孔两端的2X150到角和距中心线为22mm的平面。(2)以工件右端面为基准的6+0.030mm的花键经上述分析可知，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。西安交通大学继续教育学院毕业设计（论文）4.工艺规程设计4.1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3±0.8mm。毛坯零件图如下图：4.1.1铸铁灰铸铁灰铸铁中的碳大部分以片状石墨的形式存在,断口呈暗灰色,常用来制造机器的底座、支架、工作台、减速箱箱体、阀体等。灰铸铁的牌号由“HT＋数字”组成。其中“HT”表示“灰铁”,数字表示其最低抗拉强度的值。如HT200表示最低抗拉强度为200MPa的灰铸铁。灰铸铁的牌号、铸件壁厚、力学性能及用途如表：牌号铸件厚壁/mm力学性能用途举例b／MP≥HBSHT1002.5∽10130110∽166适用于载荷小、对摩擦和磨损无特殊要求的不重要的零件。10∽2010093∽14020∽309087∽13130∽508082∽122HT1502.5∽10175137∽205承受中等载荷的零件,如机座、支架、箱体、床身、轴承座、工作台等。10∽20145119∽17920∽30130110∽16630∽50120105∽157HT2002.5∽10220157∽236承受较大载荷并要求一定气密性或10∽20195148∽222西安交通大学继续教育学院毕业设计（论文）20∽30170134∽200耐腐蚀性等较重要的零件,如汽缸、机座、飞轮、床身、汽缸体、活塞、齿轮箱、刹车轮、联轴气座、泵体、液压、阀体等。30∽50160129∽192HT2504.0∽10270175∽26210∽20240164∽24720∽30220157∽23630∽50200150∽225HT30010∽20290182∽272承受高载荷、耐磨和高气密性的重要零件,如重型机床、压力机、自动机床的床身、机座、机架、高液压压件、活塞环、车床卡盘、大型发动机的汽缸体、汽缸盖等。20∽30250168∽25130∽50230161∽241HT35010∽20340199∽29820∽30290182∽27230∽50260171∽257球墨铸铁如表显示为我国球墨铸铁的牌号、组织、力学性能和用途举例。牌号中的“QT”是“球铁”两字汉语拼英的第一个字母,后面数字分别是单铸试块时的抗拉强度和伸长率。球墨铸铁的牌号、组织、力学性能和用途举例牌号组织力学性能用途举例b／MPa2.0／MPa硬度／HBSQT400-18铁素体400250130～186承受冲击、振动的零件,如汽车、拖拉机的齿轮、驱动桥壳等。QT400-15铁素体400250130～180QT450-10铁素体450310160～210QT500-7铁素体＋珠光体500320170～222QT600-3铁素体＋珠光体600370190～270机器座架、转动轴等QT700-2珠光体700420225～305载荷大、受力复杂的零西安交通大学继续教育学院毕业设计（论文）QT800-2珠光体或回火组织800480245～335件,如汽车、连杆等。QT900-2贝氏体或马氏体600600280～360高强度齿轮,如汽车后桥螺旋锥齿轮、大减速器等。球墨铸铁因其力学性能接近于钢,铸造和其他一些性能优于钢,因此在机械行业中已得到广泛的应用,在部分场合已成功地取代了铸钢件或锻钢件,用来制造一些受力较大、受冲击和耐磨损的铸件。可锻铸件可锻铸铁是一种历史悠久的铸铁材料。它是有一定化学成分的铁水浇注成白口坏件,经高温退火而获得的具有团絮状石墨的铸铁。与灰铸铁相比,可锻铸铁具有较高的力学性能,尤其是塑性和性较好。但必须指出,可锻铸铁实际上是不能锻造的。可锻铸铁主要用于薄壁、复杂小型零件的生产,铸造时容易获得全白口的坏件。由于它生产周期长,需要连续退火设备,因此在使用上受到一定限制,有些可锻铸铁零件被球墨铸铁代替。4.2基准的选择。(1)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Φ40的外圆表面的粗基准。(2)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。4.3制定工艺路线。工序：粗、精车端面，钻、扩花键底孔、倒两端15°倒角。以Ф40mm圆柱面为粗基准。选用C3163-1转塔式六角车床及三爪卡盘夹具。(1)拉花键。以A面为基准，1)以花键的中心线及A面为基准。选用X62W卧式铣床加专用夹具2)开档，以花键的中心线为基准。3)钻配作孔、螺纹孔4)机械加工余量。西安交通大学继续教育学院毕业设计（论文）CA6140的拨叉材料为HT200。毛坯重量为1.0kgσb=160MPaHBS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：1.A面的加工余量A面有3±0.8mm的加工余量，足够把铸铁的硬质表面层切除2.矩形花键底孔。要求以矩形花键的外径定心，故采用拉削加工内孔尺寸为Φ230+0.28，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Φ20mm扩孔Φ22mm拉花键花键孔要求以外径定心：拉削时加工余量参照《金属机械加工工艺人员手册》取2Ζ=1mm(2)、计算切削用量。1）已知长度方向的加工余量为3±0.8mm。实际端面的最大加工余量为3.8mm。故分二次加工（粗车和半精车）。长度加工公差IT１２级取-0.46mm（入体方向）2）进给量、根据《切削简明手册》（第3版）表1.4当刀杆尺寸为16mm×25mm,ａｅ≤３mm时，以及工件直径为Φ60mm时（由于凸台B面的存在所以直径取Φ60mm）ƒ=0.6-0.8mm/ｒ.按C３１６３－１车床说明书取ƒ=0.6mm/n。由于存在间歇加工所以进给量乘以k=0.75—0.85所以：实际进给量f=0.6×0.8=0.48mm/ｒ按C３１６３－１车床说明书ƒ＝0.53ｍｍ／ｒ3）计算切削速度。按《切削简明手册》表1.27，切削速度的计算公式为（寿命选T=60min）刀具材料YG6V=Cv/(Tm·apxv·fyv)·kv其中：Cv=158xv=0.15yv=0.4M=0.2修正系数Ko见《切削手册》表1.28kmv=1.15kkv=0.8kkrv=0.8ksv=1.04kBV=0.81西安交通大学继续教育学院毕业设计（论文）∴Vc=158/(600.2·20.15·0.530.4)·1.15·0.8·0.8·0.81·0.97=46.9(m/min)4）确定机床主轴转速ns=1000vc/dw=229.8（r/min）按C３１