CA6140车床拨叉型号831002的夹具设计说明书

-1-课程设计任务书题目：学院：专业班级：学生姓名：学号：指导老师：年月日一、参考资料-2-（1）、设计工作量：1、分析零件技术要求，绘制零件图；2、设计零件机械加工工艺过程，填写工艺文件（工艺过程卡和工序卡）；3、设计零件机械加工工艺装备（夹具），绘制夹具总图及一个主要零件的零件图；4、编写设计说明书。（2）、主要参考资料：1、段明扬主编，现代机械制造工艺设计实训教程，桂林：广西师范大学出版社，20072、李益明主编，机械制造工艺设计简明手册，北京：机械工业出版社，20073、艾兴等编，切削用量简明手册，北京：机械工业出版社，20024、东北重型机械学院等编，机床夹具设计手册，上海：上海科技出版社，19905、邹青主编，机械制造技术基础课程设计指导教程，北京：机械工业出版社，20046、段明扬主编，现代制造工艺设计方法，桂林：广西师范大学出版社，20077、崇凯主编，机械制造技术基础课程设计指南，北京：化学工业出版社，2007-3-目录一、参考资料……………………………………………………………（2）二、设计内容……………………………………………………………（4）三、零件分析……………………………………………………………（4）（一）零件的作用…………………………………………………（4）（二）零件的工艺分析……………………………………………（4）四、确定毛坯的制造方法，初步确定毛坯的形状…………………....（4）五、工艺规程的设计……………………………………………………（4）（一）定位基准的选择……………………………………………（4）（二）零件表面加工方法的选择…………………………………（5）（三）制订工艺路线………………………………………………（6）（四）确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸，设计、绘制毛坯图…………………………………………………........（8）（五）确定切削用量及基本工时（机动时间）…………………（11）六、夹具的设计…………………………………………………………（32）（一）问题的提出…………………………………………………（32）（二）夹具设计的有关设计………………………………………（33）（三）定位误差分析………………………………………………（33）七、设计感言……………………………………………………………（36）二、设计内容设计题目：设计CA6140车床拨叉（0402）零件的机械加工工艺规程及机床夹具。CA6140车床拨叉（0402）零件图见附件。本零件为中批量生产。三、零件分析-4-1.零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，主要起换挡，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φ25孔与操纵机构相连，下方的φ60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，铸造时铸出完整的圆加工后切开。2.零件的工艺分析零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此以下是拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：1、孔φ25H7（）0+0.021、控制槽侧面，拨叉脚圆孔φ60及其两端面-5-2、螺纹孔M22×1.5及其端面、拨叉底面、φ25孔端面、拨叉脚φ60圆孔端面，拨叉脚两端面与φ25孔中心线的垂直度误差为0.1mm，控制槽两侧面与小头孔φ25侧面的垂直度误差为0.08mm。由上面分析所知，对于两组加工表面而言可以加工其中一组表面，然后借助专用夹具加工另外一组表面，并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，并且此拨叉零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。四、确定毛坯的制造方法，初步确定毛坯的形状零件材料为HT200（最低抗拉强度为200MPa的灰铸铁）。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为中批量生产，故选择金属模机械砂型铸造毛坯。零件形状并不复杂，因此毛坯形状可以与零件的形状尽量接近。考虑铸造应力，φ25的通孔不必铸出。毛坯尺寸通过确定加工余量后决定，然后再设计、绘制毛坯图。五、工艺规程的设计1.定位基准的选择定位基准的选择是工艺规程设计中的最重要的工作之一。定位基准选择的正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程中就会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使工作无法正常进行。1).粗基准的选择合理地选择定位基准，对于保证加工精度和确定加工顺序都有决定性的影响。在最初的一道工序中，只能用毛坯尚未加工的表面作为定位基准，这种定位基准称为粗基准。选择不加工表面作为粗基准可以保证加工面与不加工面之间的相互位置精度，故一般对于零件而言，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。根据这个粗基准选择原则，现选取φ250+0.021孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一组共四块短V形块支承这两个φ42mm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，这样就达到了达到完全定位,然后进行铣削加工。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-6-“基准统一”原则，以粗加工后的底面为主要的定位精基准，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，在此处不再重复。2.零件表面加工方法的选择本零件的加工面包括有：端面、内孔、内螺纹、槽等。材料为HT200。参考《机械制造工艺设计简明手册》查表1.4—6、表1.4—7、表1.4—8、表1.4—17确定其加工方法如下：1).φ42mm圆柱的端面由于该端面为未注公差尺寸，根据GB1800-79规定其公差等级按IT13，尽管表面粗糙的没有要求，但后续加工φ25mm的内孔要求很高，故选择进行粗加工+精加工。（查表1.4—6）。2).Φ25H7通孔由于其公差等级为IT7，内表面粗糙度为𝑅𝛼=1.6，故选择进行钻+粗镗+精镗。（查表1.4—7）3).Φ60mm孔两端面（拨叉脚圆两端面）由于两端面之间厚度的公差等级为IT11级，且表面粗糙度𝑅𝛼=3.2，故选择粗铣、半精铣即可，但考虑到同时还要保证与Φ25H7孔的中心线的垂直度误差不超过0.1mm。故选择粗铣+精铣。4).Φ60mm孔由于表面粗糙度为𝑅𝛼=3.2，选用粗镗+精镗。5).控制槽端面两侧面之间的公差等级为IT11，槽端面表面粗糙度为𝑅𝛼=6.3。故选择粗铣控制槽端面。6).控制槽（长90mm、宽16H11、深8mm)由于槽两侧面之间宽度16H11的公差等级为IT11，两侧面表面粗糙度为𝑅𝛼=3.2，槽底面表面粗糙度为𝑅𝛼=6.3。故选择粗铣+精铣。7).32mm×32mm螺纹孔端面由于该端面为未注公差尺寸，根据GB1800-79规定其公差等级按IT13且表面粗糙度为𝑅𝛼=6.3，故只需粗铣。-7-8).M22×1.5螺纹孔由于该螺纹孔为未注公差尺寸，根据GB1800-79规定其公差等级按IT13，同时表面粗糙的没有要求，选择直接钻孔+攻螺纹。9).铣断拨叉脚Φ60圆孔由于拨叉脚端面表面粗糙度为𝑅𝛼=6.3，故可选择直接铣断即可。3.制订工艺路线制订工艺路线的出发点，应当是零件的加工精度（尺寸精度、形状精度、位置精度）和表面等技术要求能得到合理的保证。根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，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。查《机械制造工艺设计简明手册》第20页表1.4-6、1.4-7、1.4-8，选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：（1）工艺路线方案一（加工单件）工序一以φ42mm外圆，φ42mm外圆一个端面为粗基准，粗铣φ25mm孔两端面。工序二精铣φ25mm孔两端面。工序三以φ25mm孔一个端面为精基准，钻φ25mm孔，粗镗、精镗φ25mm孔。工序四以φ25mm孔为精基准，粗铣φ60mm孔上下端面。工序五以φ25mm孔为精基准，精铣φ60mm孔上下端面，保证端面相对孔的垂直度误差不超过0.1mm。工序六以φ25mm孔为精基准，铣螺纹孔端面。工序七以φ25mm孔为精基准，钻一个φ20mm孔。工序八攻M22×1.5螺纹。工序九以φ25mm孔为精基准，粗镗、精镗φ60mm孔。工序十以φ25mm孔为精基准，铣槽端面。工序十一以φ25mm孔为精基准，铣16H11的槽保证槽的侧面相对孔的垂直度误差是0.08mm。工序十二铣断工序十三检查-8-（2）工艺路线方案二（加工两件）工序一以φ42mm外圆，φ42mm外圆一个端面为粗基准，粗铣φ25mm孔两端面。工序二精铣φ25mm孔两端面。工序三以φ25mm孔一个端面为精基准，钻φ25mm孔，粗镗、精镗φ25mm孔。工序四以φ25mm孔为精基准，粗铣φ60mm孔上下端面。工序五以φ25mm孔为精基准，精铣φ60mm孔上下端面，保证端面相对孔的垂直度误差不超过0.1mm。工序六以φ25mm孔为精基准，铣螺纹孔端面。工序七以φ25mm孔为精基准，钻一个φ20mm孔。工序八攻M22×1.5螺纹。工序九以φ25mm孔为精基准，粗镗、精镗φ60mm孔。工序十以φ25mm孔为精基准，铣槽端面。工序十一以φ25mm孔为精基准，铣16H11的槽保证槽的侧面相对孔的垂直度误差是0.08mm。工序十二两件铣断工序十三检查（3）工艺路线的比较与分析以上两个方案分别是加工单件与双件的，加工工艺过程基本一致。但加工单件时不好装夹，效率较低；而加工双件的工件对称便于装夹且加工效率比单件加工大大提高，而且减少了零件装夹次数，避免多次装夹带来的加工误差。因此应该选择双件加工。按照切削加工顺序的安排原则：先加工平面，再加工孔。所以方案二先加工M22×1.5螺纹孔后加工控制槽端面及槽不合适。工序三中加工φ25mm孔时钻基孔与镗孔应该分成两道工序。因此，最后确定的加工工艺路线如下：工序一以φ42mm外圆，φ42mm外圆一个端面为粗基准，粗铣φ25mm孔两端面。工序二精铣φ25mm孔两端面。工序三以φ25mm孔一个端面为精基准，钻φ25mm孔。工序四粗镗、精镗φ25mm孔。工序五以φ25mm孔为精基准，粗铣φ60mm孔上下端面。-9-工序六以φ25mm孔为精基准，精铣φ60mm孔上下端面，保证端面相对孔的垂直度误差不超过0.1mm。工序七以φ25mm孔为精基准，粗镗、精镗φ60mm孔。工序八中检。工序九以φ25mm孔为精基准，铣槽端面。工序十以φ25mm孔为精基准，粗、精铣16H11的槽的侧面保证相对φ25mm孔的垂直度误差不超过0.08mm。工序十一以φ25mm孔为精基准，铣螺纹孔端面。工序十二以φ25mm孔为精基准，钻一个φ20.5mm孔。工序十三攻M22×1.5螺纹。工序十四两件铣断。工序十五检查。4.确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸，设计、绘制毛坯图1）、确定毛坯种类：零件材料为HT200。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为中批生产，故选择金属型铸件毛坯。查《机械制造工艺设计简明手册》第41页表2.2-5,选用铸件尺寸公差等级为CT7-9。2）、确定毛坯余量（1）φ25mm孔外端面的毛坯余量材料为HT200，采用金属型铸造，查《工艺设计手册》表2.2-5得尺寸公差等级7～9，取8级，加工余量等级为F，查表2.2-4得加工余量数值为1.5～2.0mm，取单边余量Z=2.0mm。（2）021.0025mm孔的毛坯为实心，未铸出孔。（3）φ60mm孔外端面的毛坯余量材料为HT200，采用金属型铸造，查《工艺设计手册》表2.2-5得尺寸公差等级7～9，取8级，加工余量等级为F，查表2.2-4得加工余量数值为1.5～2.0mm，取单边余量Z=2.0mm。（4