机械制造工艺学课程设计-拨叉831008机加工工艺与铣夹具

目录（3号黑体居中）第1章课程设计………………………………………………………………11.1零件分析………………………………………………………………………11.1.1零件的作用…………………………………………………………………11.1.2零件的工艺分析……………………………………………………………11.2零件工艺规程设计……………………………………………………………21.2.1毛坯的制造形式……………………………………………………………21.2.2基准面的选择…………………………………………………………21.2.3制定工艺路线……………………………………………………………31.2.4机械加工余量、工序尺寸以毛坯尺寸的确定……………………………………………………………………………………61.2.5确定切削用量及基本工时……………………………………………71.3绘制零件图和编制工序卡………………………………………………………311.3.1绘制零件图………………………………………………………………………311.3.2编制工艺文件……………………………………………………………………31第2章综合训练…………………………………………………………………332.1专用夹具设计………………………………………………………………………332.1.1定位基准的选择………………………………………………………………332.1.2切削力及加紧李的计算………………………………………………………332.1.3夹具设计及操作的简要说明…………………………………………………35参考文献………………………………………………………………43总结………………………………………………………………………44拨叉机加工工艺与铣夹具设计及其三维造型第1章课程设计1.1零件分析1.1.1零件的作用题目所给的零件是CA6140车床的拨叉。它位于车床变速机构中，主要起换档，使主轴回转运动按照工作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的φ20mm孔与操纵机构相连，二下方的φ50mm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。1.1.2零件的工艺分析CA6140车床上的拨叉831008共有两处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下：1.以φ20mm为中心的加工表面这一组加工表面包括：φ20021.00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M8的螺纹孔。下端有一个47°的斜凸台。这三个都没有高的位置度要求。2.以φ50mm为中心的加工表面这两组表面有一定的位置度要求,即φ5050.025.0的孔上下两个端面与φ20021.00的孔有垂直度要求。（1）φ50mm的孔的上、下表面与φ20mm的孔的垂直度误差为0.07mm。（2）φ20mm的孔的上、下表面与φ20mm的孔的垂直度误差为0.05mm。（3）φ50mm、φ20mm的孔的上、下表面以及φ50mm的孔的内表面的粗糙度误差为3.2um。（4）φ20mm的孔内表面的粗糙度误差为1.6um，精度为IT7。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加工另外一组。1.2零件工艺规程设计1.2.1毛坯的制造形式图1-1拨叉毛坯图1.2.2基准面的选择一个好的机构不但应该达到设计要求，而且要有好的机械加工工艺性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能保证加工的质量，同时是加工的劳动量最小。设计和工艺是密切相关的，又是相辅相成的。对于设计拨叉的加工工艺来说，应选择能够满足内花键加工精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外，也要适当考虑经济因素。在满足精度要求及生产率的条件下，应选择价格低的机床。在选择各表面、内花键及槽的加工方法时，要综合考虑以下因素：（1）要考虑加工表面的精度和表面质量要求，根据各加工表面的技术要求，选择加工方法及分几次加工。（2）根据生产类型选择，在大批量生产中可专用的高效率的设备。在单件小批量生产中则常用通用设备和一般的加工方法。（3）考虑被加工材料的性质。（4）考虑工厂或车间的实际情况，同时也应考虑不断改进现有加工方法和设备，推广新技术，提高工艺水平。（5）此外，还要考虑一些其它因素，如加工表面物理机械性能的特殊要求，工件形状和重量等。基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中回问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，是生产无法正常进行。（1）粗基准的选择。对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。根据这个基准选择原则，现选取φ20021.00mm孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一组共两块V形块支承这两个φ32mm作主要定位面，限制5个自由度，再以一个销钉限制最后1个自由度，达到完全定位,然后进行铣削。（2）精基准的选择。主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。1.2.3制定工艺路线制定工艺路线得出发点,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,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。1、定位基准的选择①本工序以两个φ20mm内孔上表面做粗基准定位，粗、精加工φ20mm和φ50mm孔下底面。②用下底面做精基准定位，粗、精加工内孔。③用下底面做基准定位钻孔及攻螺纹。④用φ20mm孔上表面做基准定位铣下底面处的小斜面。2、零件表面加工方法的选择①φ20mm和φ50mm孔的下底面的表面粗糙度为3.2，没有公差要求，故采用铣削能达到要求。②φ20mm和φ50mm孔的上表面的表面粗糙度为3.2，公差等级为IT7-IT8，采用铣削同样能达到要求。③φ20mm和φ50mm孔内孔表面粗糙度为3.2，公差等级为IT7，采用扩孔和铰孔能达到要求。④φ8mm锥孔在装配时采用钻铰，故只需先钻孔就行了。⑤φ4mm的螺纹孔先采用钻孔，再攻螺纹。⑥φ20mm外表面下面的两个小斜底面的表面粗糙度为12.5，采用铣削能达到要求。⑦切断，采用φ4mm的铣刀直接切断。3、制定工艺路线1）工艺路线方案一工序一粗、精铣φ20mm孔上端面。工序二钻、扩、铰、精铰φ20mm、φ50mm孔。工序三粗、精铣φ50mm孔上端面工序四粗、精铣φ50mm、φ20mm孔下端面。工序五切断。工序六钻φ4mm孔（装配时钻铰锥孔）。工序七钻一个φ4mm孔，攻M6螺纹。工序八铣47°凸台。工序九检查。上面工序加工效率较高，但同时钻三个孔，对设备有一定要求。且看另一个方案。2）工艺路线方案二工序一粗、精铣φ20mm孔上端面。工序二粗、精铣φ20mm孔下端面。工序三钻、扩、铰、精铰φ20mm孔。工序四钻、扩、铰、精铰φ50mm孔。工序五粗、精铣φ50mm孔上端面工序六粗、精铣φ50mm孔下端面。工序七切断。工序八钻φ4mm孔（装配时钻铰锥孔）。工序九钻一个φ4mm孔，攻M6螺纹。工序十铣47°凸台。工序十一检查。上面工序可以适合大多数生产，但效率较低。综合考虑以上步骤，得到我的工艺路线。3)工艺路线方案三工序一以φ32mm外圆为粗基准，粗铣φ20mm孔下端面。工序二精铣φ20mm孔上下端面。工序三以φ20mm孔上端面为精基准，钻、扩、铰、精铰φ20mm孔，保证垂直度误差不超过0.05mm,孔的精度达到IT7。工序四以φ20mm孔为精基准，钻、扩、铰、精铰φ50mm孔，保证空的精度达到IT7。工序五以φ20mm孔为精基准，粗铣φ50mm孔上下端面。工序六以φ20mm孔为精基准，精铣φ50mm孔上下端面，保证端面相对孔的垂直度误差不超过0.07mm。工序七切断。工序八以φ20mm孔为精基准，钻φ4mm孔（装配时钻铰锥孔）。工序九以φ20mm孔为精基准，钻一个φ4mm孔，攻M6螺纹。工序十以φ20mm孔为精基准，铣47°凸台。工序十一检查。虽然工序仍然是十一步，但是效率大大提高了。工序一和工序二比起工艺路线方案二快了一倍（实际铣削只有两次，而且刀具不用调整）。多次加工φ50mm、φ20mm孔是精度要求所致。工序设计选择加工设备与工艺装备1）选择机床根据不同东西工序选择机床①工序1和工序2，因为要求不大，所以采用铣床能直接加工出来。②工序3和工序4，采用钻、铰能达到要求，可以在数控铣床、加工中心、镗床中加工。③工序5和工序6采用钻床。④工序7和工序8采用铣床，精度要求不高。2）选择夹具全部采用装用夹具3）选择刀具①工序1和工序2可以采用大直径立铣刀。②工序3和工序4内孔加工先用扩孔钻扩孔，其次用铰刀铰内孔。③工序5用钻头钻孔。④工序6先用钻头钻孔，在用丝锥攻螺纹。⑤工序7用铣刀铣小斜面。⑥工序8用φ4的铣刀铣断。4）选用量具①工序1和工序2采用游标卡尺和螺旋千分尺测量。②工序3和工序4采用游标卡尺测量。1.2.4机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定“CA6140车床拨叉”零件的材料为HT200，硬度190～210HB，毛坯重量2.2kg，生产类型为大批量，铸造毛坯。又由《机械制造工艺设计简明手册》（以下简称为《工艺手册》表1.3-1查得毛坯的制造方法采用壳模铸造级，查表2.2-4得，加工余量等级为G级，选取尺寸公差等级为IT10。根据以上资料及路线，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯如下：（1）沿轴线方向长度方向的加工余量及公差（φ20mm、φ50mm端面），查《工艺手册》表2.2-4取φ20mm、φ50mm端面长度最小余量为2.5（均为双边加工）。铣削加工余量为：a)粗铣：1.5mmb）精铣：1mm毛坯尺寸及公差为：（35±0.3）mm（17±0.25）mm（2）内孔（φ50mm已铸成孔），查《工艺手册》表2.2-2.5，取φ50mm已铸成长度余量为3mm，即已铸成孔φ44mm。镗削加工余量为：a)粗镗：2mmb）半精镗：1mm毛坯尺寸及公差为：（48±0.3）mm（φ5050.025.0）mm(3)其他尺寸直接铸造得到由于本设计规定的零件为大批量生产，应该采用调整加工。因此在计算最大、最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认。1.2.5确定切削用量及基本工时工序一以φ32mm外圆为粗基准，粗铣φ20mm孔上下端面。（1）加工条件工件材料：HT200,σb=0.16GPaHB=190~241,铸造。加工要求：粗铣φ20mm孔上下端面。机床：X6140卧式铣床。刀具：W18Cr4V硬质合金钢端铣刀。W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。由《切削用量简明手册》（后简称《切削用量》）表3.1查得铣削宽度ae=60,深度ap=4,齿数z=10时,取刀具直径do=80mm。又由《切削手册》表3.2，选择刀具前角γo＝＋5°后角αo＝8°，副后角αo’=8°，刀齿斜角λs=－10°,主刃Kr=60°,过渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°过渡刃宽bε=1mm。（2）切削用量1）铣削深度：因为切削量较小，故可以选择ap=1.5mm，一次走刀即可完成所需长度。2）每齿进给量：查《切削手册》得机床功率为7.5kw。查《切削手册》表3.5可得f=0.14~0.24mm/z。由于是对称铣，选较小量f=0.14mm/z。（3）查后刀面最大磨损及寿命查《切削手册》表3.7，后刀面最大磨损为1.0~1.5mm。查《切削手册》表3.8，寿命T=180min。（4）计算切削速度查《切削手册》表3.27中的公式，查得下面所示公式1-1。公式1-1查《切削手册》，由表3.16查得Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s。又根据XA6132铣床参数，选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s,1000cocndv公式1-