CA6140车床拨叉831003-夹具设计说明书

课程设计说明书设计题目:设计“CA6140车床拔叉”零件的机械加工工艺规程及工艺装备（大批生产）设计者XXX指导教师XXX前言通过所学的专业课知识（《公差与配合》、《工程材料》、《机械原理》、《机械设计制造》、《机械制造技术基础》等）和金工实习使我们对机械设计制造有了一定的感性和理性认识。这次机床工艺及夹具设计让我们对所学的专业课得以复习、巩固和应用。是理论和实践相结合的有效手段。不仅为大四的毕业设计做准备，而且为以后的工作打下一定的基础。在这次设计中，我们主要设计C6140拨叉的夹具。在设计中阅读大量的参考资料并且得到老师的指导由于能力有限在设计中难免有不足之处，恳请各位老师、同学批评指正。一、零件的分析（一）零件的作用题目给定的零件是C6140拨叉（见附图1）它位于车床变速机构中，主要其换挡作用。通过拨叉的拨动使车床滑移齿轮与不同的齿轮啮合从而达到要求的主轴转速。宽度为30mm的面的尺寸精度要求很高，在拨叉工作工程中，和如果拨叉和槽的配合尺寸精度不高或者它们之间的空隙很大时。滑移齿轮就达不到很高的定位精度，这样滑移齿轮就不能很好的与其他齿轮进行正确有效的啮合。从而影响整个传动系统的工作。所以拨叉宽度为30mm的面和槽之间要达到很高的配合精度。（二）零件的工艺分析CA6140拨叉共有两组加工表面：1、这一组加工表面包括:A端面和轴线与A端面相垂直的花键底孔2、这一组加工表面包括:六个方齿花键孔，及Φ25mm花键底孔两端的2×75°倒角。对于两组加工表面可先加工一组表面，再用专用夹具加工另一组表面。二、工艺规程设计（一）确定毛坯的制造形式此次所设计的拨叉材料为HT200，根据材料成型工艺可知用金属型铸造。该零件能够承受较大载荷和冲击载荷，能够满足使用要求。因为生产纲领为大批量生产。因为零件形状简单故毛坯形状需与零件的形状尽量接近，又因内孔很小，可不铸出。毛坯零件图见附图2。（二）基准面的选择1、粗基准的选择：因为要保证花键的中心线垂直于拨动滑移齿轮的右端面。所以以Φ40的外圆表面为粗基准。2、精基准的选择：为了保证定位基准和加工工艺基准重合，所以选择零件的左端面为精基准。（三）制定工艺路线工艺路线方案一：工序一：铸造毛坯；工序二：粗、半精铣左端面C面，工序三：钻孔并扩花键底孔Φ22并锪2×75°倒角；工序四：拉花键Φ25H7工序五：粗、半精铣底面D面；工序六：钻配作孔、螺纹孔；工序七：粗、半精铣槽；工序八：去毛刺；工序九：终检，入库。工艺路线方案二：工序一：铸造毛坯；工序二：粗、半精铣左端面C面，工序三：终检，入库。工序四：拉花键Φ25H7工序五：粗铣底面D面及18H11槽；工序六：半精铣底面D面及18H11槽；工序七：钻配作孔、螺纹孔；工序八：去毛刺；工序九：钻孔并扩花键底孔Φ22并锪2×75°倒角；比较两种工序加工方案，考虑到加工过程中粗精铣同一面可用同一夹具和刀具，为了减少换夹具及刀具的时间，缩短加工工时提高加工效率，故采用第一种加工方案。（四）、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定：C6140拨叉材料为HT200毛坯质量为0.84kg，δb=220MPa，HBS=157。根据上述原始资料和加工工艺，分别确定各个加工表面的机械加工余量，工序尺寸以及毛坯尺寸。根据零件图计算轮廓尺寸，长40mm，宽为80mm，高为75mm，故零件最大轮廓尺寸为80mm。选取公差等级CT由《机械制造技术基础课程设计指南》中表5-1可查得毛坯件的公差等级为8~10级，，取为10级。求铸件尺寸公差根据加工面的基本尺寸和铸件公差等级CT，由《机械制造技术基础课程设计指南》中表5-3可查得尺寸公差为CT=3.2mm求机械加工余量由《机械制造技术基础课程设计指南》表5-5查得机械加工余量等级范围为D~F，取为E级求RAM（要求的机械加工余量）对所有的加工表面取同一数值，由《机械制造技术基础课程设计指南》表5-4查得最大轮廓尺寸为80mm、机械加工余量为E级，得RAM数值为0.7mm。求毛坯尺寸2-M8通孔和Φ5锥孔较小铸成实心；C、Ｄ面单侧加工，应由《机械制造技术基础课程设计指南》式5-2求出，即：R=F+RAM+CT/2=80+0.7+3.2/2=82.3mmD面为单侧加工，毛坯尺寸由机械制造技术基础课程设计指南》式5-1求出，即：R=F+RAM+CT/2=72+0.7+3.2/2=74.3mm为了简化铸件的形状取R＝75mm铸件毛坯尺寸公差与加工余量见下表：项目C面D面公差等级CT1010加工面基本尺寸8072铸件尺寸公差3.23.2机械加工余量等级EERAM0.70.7毛坯基本尺寸82.3751、C面的单边总加工余量为Z＝2.3mm。查《机械制造技术基础课程设计指南》表5-49精加工余量故粗加工余量为Z＝1.3m2、D面精加工余量同C面Z＝1mm故D面粗加工余量Z＝2mm3、花键孔要求以花键外径定心，故采用拉削加工内空尺寸为1222H。由《机械制造技术基础课程设计指南》表5-42却定孔的加工余量分配：钻孔：20mm扩孔：22mm拉花键孔(6-25H7*1222H*6H9)4、铣18H11槽由《机械制造技术基础课程设计指南》表5-41查得粗铣后半精铣宽度余量Z＝3mm粗铣后公差为+0.18～+0.27半精铣后公差为+0.11（IT11）（五）确定切削用量及基本工时工序一：铸造毛坯工序二：粗、半精铣左端面75×40面即C面。一、粗铣面75×40面1、背吃刀量的确定因为切削余量较小故一次切削就可切除所有余量故a10=z=1.3mm。2、进给量的确定。选用硬质合金端铣刀刀具材料为YG6铣刀直径为8mm齿数为10，选用X5032，立式升降台铣床，功率为7.5KW。由《实用机械加工工艺手册》表11－92可查得每齿进给量fz＝0.14～0.24mm取fz＝0.2mm/z3、铣削速度的确定。由《实用机械加工工艺手册》表11-94可查得灰铸铁的硬度为150～225HBS，查得Vc=60~10m/min。则主轴转速为n＝1000Vc/D＝238.8～437.9r/min。Vf＝fzZn＝477.6～875.6r/mm。故取n＝300r/min，Vf＝480mm/min。切削工时：由《切削用量简明手册》表3.26可查得入切量及超切量Y+=12mm。故t＝fVYL＝4801275＝0.18mim。二、精铣75×40面1、背吃刀量的确定由《实用机械加工工艺手册》表6-30查得半精铣的铣削用量为1mm，即ap＝1mm。2、进给量的确定选用与粗铣刀同样的刀具与机床，由《实用机械加工工艺手册》表11-92要求表面粗糙度为3.2查得每转进给量为0.5～1.0故取0.5mm/r3、铣削速度的确定由《实用机械加工工艺手册》查得铣削速度为60～110m/min则机床主轴转速n＝1000Vc/D=238.8~437.9r/mim取n＝300r/min，则Vf＝150mm/min。4、计算切削工时由《切削用量简明手册》表3.26查得入切量和超切量Y+＝12mm。则t＝fVYL＝1501280＝0.61mim工序三钻Φ22花键底孔，扩花键底孔Φ22倒2×75o倒角1、钻Φ20的孔。1）决定进给量由《切削用量简明手册》表2.7选择高速钢麻花钻头其直径do＝20mm。铸铁的硬度大于200HBS查得进给量f=0.43~0.53mm/r由于Yd＝80/20＝4查得修正系数Ktf＝0.95则f＝0.41～0.50mm/r。由《切削用量简明手册》表2.8可查得钻头强度允许的进给量为f＝1.75mm/r。由《切削用量简明手册》表2.9可知机床进给机构强度所允许的钻削进给量。选用Z525钻床由表2.35查得进给机构允许的最大抗力Fmax＝8830N，do20.5，查f＝0.93mm/s，故取f＝0.48由《切削用量简明手册》表2.19查得高速钢钻头钻孔的轴向力F＝5510N小于Fmax，故可用。2）确定钻头的磨钝标准及寿命。由《切削用量简明手册》表2.12查的钻头后刀面最大磨损量取0.6mm，寿命为T=15mim。3）确定切削速度odvn100020*14.318*1000＝286.6r/min由《切削用量简明手册》表2.35取n＝272r/min则实际切削速度Vc＝1000Dn＝100014.3*20*272＝17.1m/min。4）检验机床扭矩及功率由《切削用量简明手册》表2.20可查得f0.5mm/r时，Mc＝76.81Nm。当nc＝272r/min时由《切削用量简明手册》表2.35可查得Mm＝144.2Nm。由《切削用量简明手册》表2.23查得Pc＝1.1kw。Pe＝2.6×0.81＝7.76kw。因为McMm，PcPe，故所选切削用量可用。f＝0.48mm/r，n＝nc＝272r/min。Vc＝17m/min。计算基本工时：tm＝nfL由《切削用量简明手册》表2.29查得入切量与超切量分别为10mm和10mm。故：tm＝nfL＝48.0*2721080＝0.69mim。二、扩20孔。1、确定背吃刀量由《切削用量简明手册》查得背吃刀量为2mm。2、确定进给量由《切削用量简明手册》查的f＝0.6～0.7mm/r。根据机床说明书取f＝0.62mm/r3、计算切削速度1.17*31~2131~21VnV＝5.7～8.5m/min由此可知主轴的的转速为：n＝82.5r/min根据机床说明书取n＝140r/min，则实际切削速度v＝1000140V＝9.67m/min4、计算切削工时由《切削用量简明手册》表2.5可查得Kv＝30～60，取Kv＝45。由《机械加工工艺手册》表3.5.1查得tm＝fnLLL21，式中各参数：L=80mm，L1＝1.707～2.107，取L1＝2mm。故tm＝0.8min工序四拉花键孔由《机械加工工艺手册》表4.1-42拉刀的齿开量查得矩形花键拉刀，工件材料铸铁的齿开量为0.04～0.1mm，取齿开量为0.06mm。拉削速度由《机械加工工艺手册》表4.1－65查得表面粗糙度要切Ra＝1.25～2.5，拉削速度为级的花键拉削速度为Vc＝4.5～3.5m/min取Vc＝3m/min拉削级别由《机械加工工艺手册》表4.1－66查得。拉削加工工时t＝zvfkLZzb1000式中Zb为单面余量Zb＝22225＝1.5mmL为拉削表明长度L＝80mm为拉削系数，取＝1.2K考虑机床返回行程系数取k＝1.4v为拉削速度fz为拉刀单面齿开量z为拉刀同时工作齿数z＝L/PP为拉刀齿距P＝（1.25~1.5）80＝1.3580＝12mm所以拉刀同时工作齿数为z＝L/P=80/127所以t＝7*06.0*3*10004.1*2.1*80*5.1＝0.16min工序五粗、精铣80×30面一、粗铣80×30面1、加工余量的确定由前面可知粗加工加工余量为2mm，加工余量较小故采用一次切削故ap＝2mm。2、切削用量的确定由《机械加工工艺手册》表2.1－20选择高速钢立铣刀，铣刀直径为16mm齿数为3。由《机械加工工艺手册》表2.1－96查得加工材料为灰铸铁，铣削宽度为aw＝do/4，铣刀的铣削速度为v＝18.29m/min，每齿进给量为0.063～0.102mm/z则主轴转速为n＝nDv1000=358.3~577.2r/min取n＝460r/min，由此可得Vf＝znfz＝0.09×3×460＝124.2mm/min3、铣削加工工时的计算由《机械加工工艺手册》表2.1－94可查得t＝ivllLwf21式中i为次给次数i＝430od81l＝0.5do+（0.5～1.0）＝9mm2l＝1～2mm取2l＝2mm则t＝2.1242980＝5.86min精铣80×30面1、加工背吃刀量ap的确定由前面可知道精铣的加工余量为1mm，故ap＝1mm2、进给量的确定由《精铣加工工艺手册》表2.1－72查得高速钢立铣刀直径为16mm，选用与粗铣时同一铣刀和机床。铣削宽度为aw＝3mm是的每齿进给