831002撥叉零件加工工藝及銑斷叉口夾具設(shè)計【含CAD圖紙、說明書】

831002撥叉零件加工工藝及銑斷叉口夾具設(shè)計【含CAD圖紙、說明書】,含CAD圖紙、說明書,零件,加工,工藝,銑斷叉口,夾具,設(shè)計,cad,圖紙,說明書,仿單 機械制造技術(shù) 課程設(shè)計說明書 設(shè)計題目 CA6140車床撥叉 零件的機械加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計 設(shè) 計 者 所在班級 指導(dǎo)教師 目 錄 一、設(shè)計任務(wù)和設(shè)計要求 2 1.1設(shè)計任務(wù) 2 1.2設(shè)計要求 2 二、撥叉831002的加工工藝規(guī)程設(shè)計 3 2.1零件的分析 3 2.1.1零件的作用 3 2.1.2零件的技術(shù)要求 3 2.1.3零件的工藝分析 4 2.3確定毛坯 5 2.3.1確定毛坯種類 5 2.3.2確定鑄件加工余量和形狀 5 2.4工藝規(guī)程設(shè)計 6 2.4.1基面的選擇 6 2.4.2制定工藝路線 7 2.4.3機械加工余量 7 2.5確定切削用量及基本工時 10 2.5.1選擇機床及刀具 10 2.5.2計算切削用量 11 三、夾具設(shè)計 14 3.1問題的提出 14 3.2夾具設(shè)計 14 3.2.1定位基準的選擇 14 3.2.2切削力和夾緊力計算 14 3.3 定位誤差分析 16 3.4 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 16 四、設(shè)計總結(jié) 18 五、鳴謝 19 六、參考文獻 20 一、設(shè)計任務(wù)和設(shè)計要求 1.1設(shè)計任務(wù) 1. 對零件進行工藝分析,畫零件圖； 2. 確定毛坯的制造方式,繪制毛坯簡圖； 3. 制定零件的機械加工工藝路線,填寫機械加工工藝過程卡； 4. 對指定工序,選擇機床及工、夾、量、刃具，確定加工余量及工序間尺寸與公差，確定切削用量，填寫工藝過程卡； 5. 對指定工序進行機床夾具設(shè)計計算和機構(gòu)設(shè)計，畫夾具裝配裝配圖； 6. 對夾具的一個零件設(shè)計零件圖； 7. 編寫設(shè)計計算說明書。 1.2設(shè)計要求 1．零件圖 1張（A4～A3） 2．毛坯圖 1張（A4～A3） 3．機械加工工藝過程卡 1張 4．機械加工工序卡 1張 5．夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計裝配圖 1張（A1～A0） 6．夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計零件圖 2張（A4～A1，夾具體+主要非標零件） 7．課程設(shè)計說明書 1份，參考廣東海洋大學畢業(yè)設(shè)計說明書撰寫格式 二、撥叉831002的加工工藝規(guī)程設(shè)計 2.1零件的分析 2.1.1零件的作用 如圖2-1所示，是CA6140車床的撥叉。它位于車床變速機構(gòu)中，主要起換檔，使主軸回轉(zhuǎn)運動按照工作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的φ25孔與操縱機構(gòu)相連，二下方的φ60半孔則是用于與所控制齒輪所在的軸接觸。通過上方的力撥動下方的齒輪變速。兩件零件鑄為一體，加工時分開。 該撥叉在改變檔位時要承受彎曲應(yīng)力和沖擊載荷的作用,因此該零件應(yīng)具有足夠的強度、剛度和韌性，以適應(yīng)撥叉的工作條件。該零件的主要工作表面為撥叉腳兩端面和叉軸孔Φ25H7，在設(shè)計工藝規(guī)程時應(yīng)重點予以保證。 圖2-1 零件正視左視圖 2.1.2零件的技術(shù)要求 由《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程》[1]（以下稱《指導(dǎo)教程》）表1-1形式將該撥叉的全部技術(shù)要求列于表2-1中。 表2-1 撥叉零件技術(shù)要求表 加工表面 尺寸及偏差（mm） 公差/mm及精度等級 表面粗糙度Ra/um 形位公差/mm Φ25孔兩端面 80 0.300，IT12 Φ25孔 25H7 0.021，IT7 1.6 Φ60孔 60H12 0.300，IT12 3.2 Φ60孔兩端面 12d11 0.190，IT11 3.2 螺紋孔頂面 距φ25孔中心線36 0.210，IT12 6.3 M22x1.5螺紋 M22x1.5 銑槽端面 距槽底面8H12 0.150，IT12 6.3 銑16H11槽 16H11 0.110，IT11 3.2 叉口銑斷 距φ60孔中心線2 0.100，IT12 6.3 2.1.3零件的工藝分析 零件的材料為HT200,灰鑄鐵生產(chǎn)工藝簡單,鑄造性能良好,但塑性較差、脆性高，不適合磨削，為此，以下是撥叉需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求： 1. 以φ25mm孔為中心的加工表面 這一組加工表面包括：φ25H7的孔，以及φ42mm的圓柱兩端面，其中主要加工表面為φ25H7mm通孔 2. 以φ60mm孔為中心的加工表面 這一組加工表面包括：φ60H12的孔，以及φ60H12的兩個端面，二者都是重要加工面。 3. 以M22×1.5螺紋孔為中心的加工表面。 這一組加工表面包括：M22×1.5的螺紋孔，長32mm的端面，主要加工表面為M22×1.5螺紋孔。 4. 銑16H11的槽 這一組加工表面包括：8H12的槽端面，16H11的槽兩側(cè)面，二者都是重要加工面。 5. 叉口銑斷 這一組加工表面包括：銑斷φ60的孔。 由上面分析可知，可以粗加工撥叉底面，然后以此作為粗基準采用專用夾具進行加工，并且保證位置精度要求。再根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟精度及機床所能達到的位置精度，并且此撥叉零件沒有復(fù)雜的加工曲面，所以根據(jù)上述技術(shù)要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。 2.2確定零件的生產(chǎn)類型 依要求知:Q=5000臺/年,m=1件/臺；結(jié)合生產(chǎn)實際,備品率a%和廢品率b%分別取4%和0.7%.查《指導(dǎo)教程》得公式(1-1) N=Qm (1+a%)(1+b%) N=5000臺/年×1件/臺×(1+4%)×(1+0.7%)=5236.4件/年=5237件/年 撥叉重量為1.45千克,按《指導(dǎo)教程》P3表2-2可知撥叉屬于輕型零件；由表2-3知該撥叉的生產(chǎn)類型為成批生產(chǎn)中的大批量生產(chǎn).所以初步確定工藝安排為：工序適當集中，加工設(shè)備以通用設(shè)備為主，大量采用專用夾具安裝。 表2-2 不同機械產(chǎn)品的零件質(zhì)量型別表 表2-3 機械加工零件生產(chǎn)類型的劃分 2.3確定毛坯 2.3.1確定毛坯種類 零件材料為HT200?？紤]零件在機床運行過程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡單，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，故選擇鑄件毛坯。 2.3.2確定鑄件加工余量和形狀 由《指導(dǎo)教程》表3-4得，選用各個加工面的機械加工余量為2mm。 2.3.3繪制鑄件零件圖 鑄件毛坯圖如2-2所示 圖2-2 零件毛坯圖 2.4工藝規(guī)程設(shè)計 2.4.1基面的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中回問題百出，更有甚者，還會造成零件的大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。 （1） 粗基準的選擇 對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準。而對有若干個不加工表面的工件，則應(yīng)以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗基準。根據(jù)這個基準選擇原則，現(xiàn)選取φ25孔的不加工外輪廓表面作為粗基準，利用一組V形塊（兩塊）支承這兩個φ42作主要定位面，限制4個自由度，達到定位要求,通過夾緊裝置后進行加工。 （2） 精基準的選擇 主要應(yīng)該考慮基準重合的問題。當設(shè)計基準與工序基準不重合時，應(yīng)該進行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不再重復(fù)。 2.4.2制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點,應(yīng)當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證,在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 工藝路線方案： 工序一 以φ42外圓為粗基準，粗銑φ25孔下端面； 工序二 精銑φ25孔上下端面； 工序三 以φ25孔上端面為精基準，鉆、擴、鉸φ25孔,孔的精度達到IT7； 工序四 以φ25孔為精基準，粗銑φ60孔上下端面； 工序五 以φ25孔為精基準，精銑φ60孔上下端面，保證端面相對孔的垂直度誤差不超過0.1； 工序六 以φ25孔為精基準，鉆、鏜、鉸φ60孔，保證空的精度達到IT12； 工序七 以φ25孔為精基準，銑螺紋孔端面； 工序八 以φ25孔為精基準，鉆φ20孔（裝配時鉆鉸錐孔）； 工序九 以φ25孔為精基準，鉆一個φ20孔，攻M22×1.5螺紋； 工序十 以φ25孔為精基準，銑槽端面； 工序十一 以φ25孔為精基準，銑16H11的槽保證槽的側(cè)面相對孔的垂直度誤差是0.08； 工序十二 叉口銑斷； 工序十三 去毛刺。 工序十四 檢查 選擇此工藝路線的理由有： 1、經(jīng)驗告訴我們，應(yīng)該先銑平面再加工孔，那樣會更容易滿足零件的加工要求。故鉆φ25、φ60孔時應(yīng)先銑這兩個孔的端面。 2、φ60孔端面與φ25H7孔垂直度公差為0.1mm.，16H11mm的槽與φ25H7的孔垂直度公差為0.08mm。加工時應(yīng)先加工一組表面，再以這組加工后表面為基準加工另外一組。 3、若把撥叉叉口銑斷放在中間，則對前面的各工序的加工定位夾緊不方便，從而導(dǎo)致效率較低。故把撥叉叉口銑斷放在后面。 把上面工序路線方案以及選用的設(shè)備整理成表2-4，便于查看。 2.4.3機械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的確定 CA6140車床撥叉：零件材料為HT200，硬度190～210HB，零件重量1.45kg，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，毛坯鑄造。 據(jù)以上原始資料及加工路線，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下： 1.φ42的外圓表面 考慮其零件外圓表面為非加工表面，所以外圓表面為鑄造毛坯， 沒有粗糙度要求，因此直接鑄造而成。 表2-4 撥叉工藝路線及設(shè)備、工裝的選用 工序號 工序名稱 機床設(shè)備 刀具 量具 1 粗銑φ25孔端面 立式銑床X53K 端銑刀 游標卡尺 2 精銑φ25孔端面 立式銑床X53K 端銑刀 游標卡尺 3 鉆、擴、鉸φ25孔 立式鉆床Z5125A 麻花鉆、擴孔鉆、鉸刀 卡尺、塞規(guī) 4 粗銑φ60孔上下端面 立式銑床X53K 端銑刀 游標卡尺 5 精銑φ60孔上下端面 立式銑床X53K 端銑刀 游標卡尺 6 鉆、擴、鉸φ60孔 搖臂鉆床Z37 麻花鉆、擴孔鉆、鉸刀 卡尺、塞規(guī) 7 銑螺紋孔端面 立式銑床X53K 端銑刀 游標卡尺 8 鉆φ20孔 立式鉆床Z525 麻花鉆 卡尺、塞規(guī) 9 攻M22×1.5螺紋 絲錐 螺紋塞規(guī) 10 銑16H11槽端面 立式銑床X53K 端銑刀 游標卡尺 11 銑16H11的槽 萬能銑床X61W 三面刃銑刀 卡尺、塞規(guī) 12 撥叉叉口銑斷 萬能銑床X61W 鋸片銑刀 13 去毛刺 14 檢查 2. φ25、φ60端面沿軸線方向長度方向的加工余量及公差。 查《指導(dǎo)教程》表2-5～9，取φ25，φ60端面長度余量均為2.5（雙邊余量） 銑削加工余量為： 粗銑 1.5mm 半精銑 1mm 3. 內(nèi)孔（φ60已鑄成φ50的孔） 查《指導(dǎo)教程》表2-5～9，為了節(jié)省材料，取φ60孔已鑄成孔長度余量為5（雙邊余量），即鑄成孔半徑為50mm。 工序尺寸加工余量： 鉆孔 5mm 擴孔 4.5mm 鉸孔 0.4mm 精鉸 0.1mm 同上，零件φ25的孔也已鑄出φ15的孔，取φ25孔已鑄成孔長度余量為5（雙邊余量），即鑄成孔半徑為15mm。 工序尺寸加工余量： 鉆孔至φ23 余量為8mm 擴孔鉆 1.8 mm 粗鉸孔 0.14 mm 精鉸孔 0.06 mm 4. 槽端面至中心線垂直中心線方向長度加工余量 鑄出槽端面至中心線47mm的距離，余量為3mm（單邊余量）。 工序尺寸加工余量： 粗銑端面 2.1 mm 半精銑 0.7 mm 精銑 0.2 mm 5. 螺紋孔頂面加工余量 鑄出螺紋孔頂面至φ25孔軸線且垂直軸線方向40mm的距離，余量為4 mm（單邊余量）。 工序尺寸加工余量： 粗銑頂面 3.1 mm 半精銑 0.7 mm 精銑 0.2 mm 6. 其他尺寸直接鑄造得到 由于本設(shè)計規(guī)定的零件為中批量生產(chǎn)，應(yīng)該采用調(diào)整加工。因此在計算最大、最小加工余量時應(yīng)按調(diào)整法加工方式予以確認。 表2-5 大批量生產(chǎn)的毛坯鑄件的公差等級 表2-6 鑄件尺寸公差 單位：mm 表2-7 毛坯鑄件典型的機械加工余量等級（摘自GB/T6414-1999） 表2-8 要求鑄件的機械加工余量 單位：mm 2.5確定切削用量及基本工時 工序十二 銑口銑斷（銑開φ60孔） 本道工序粗銑即可保證技術(shù)要求，各技術(shù)要求包括：銑去φ60孔4mm的材料，粗銑過后加工表面粗糙度為Ra6.3。 2.5.1選擇機床及刀具 機床 根據(jù)表2-4選用X61W型萬能銑床 刀具 查《指導(dǎo)教程》表2-9選用中齒鋸片銑刀 80×4×22 GB/T 6120-1996，即d=80mm D=22mm L=4mm 齒數(shù)z=32 。 表2-9 中齒鋸片銑刀的的尺寸 （單位：mm） 2.5.2計算切削用量 粗銑的切削用量 由《指導(dǎo)教程》表2-10查得 每齒進給量 mm/z. 銑刀磨鈍標準和耐用度： 由《指導(dǎo)教程》表2-12查得 磨鈍標準為 由《指導(dǎo)教程》表2-11耐用度為 切削速度：由《指導(dǎo)教程》表2-14得 m/min 確定機床主軸速度 由《指導(dǎo)教程》表2-14 按機床選取主軸轉(zhuǎn)速為 所以 實際切削速度為 計算切削工時：由《指導(dǎo)教程》表2-15得 被切削層長度，由毛坯尺寸可知=82mm 刀具切入長度，選用mm 刀具切出長度mm, 選用mm mm 表2-10 高速鋼面銑刀、圓柱形銑刀和圓盤銑刀銑削時的進給量 表2-11 銑刀壽命T 單位：min 銑刀直徑d/mm=< 80 100 125 160 高速鋼銑刀 鑲齒圓柱銑刀 180 圓盤銑刀 120 150 面銑刀 180 表2-12 銑刀磨鈍標準 銑刀類型 后刀面最大磨損限度/mm 鋼和鑄鐵 耐熱鋼 粗銑 精銑 粗銑 精銑 切槽銑刀和切斷銑刀 0.15~0.20 — — — 面銑刀 1.2~1.8 0.3~0.5 0.70 0.50 表2-13 高速鋼切斷銑刀的切斷速度 單位：m/min 表2-14 萬能銑床主軸轉(zhuǎn)速 型號 轉(zhuǎn)速/（r/min） X61W 65、80、100、125、160、210、255、300、380、490、590、725、945 表2-15銑削基本時間計算 三、夾具設(shè)計 設(shè)計工序——叉口銑斷的夾具 3.1問題的提出 本夾具用于銑斷CA6140上撥叉831002叉口的工序。 3.2夾具設(shè)計 3.2.1定位基準的選擇 工件以φ60H12孔及其端面和φ25H7孔為定位基準，采用一面兩銷實現(xiàn)完全定位。所選用的定位孔與定位面都已經(jīng)過精加工。 此過程選用的定位原件是短圓柱銷和菱形銷。 為了提高加工效率，縮短輔助時間，決定用帶螺栓螺母的杠桿夾緊機構(gòu)。 3.2.2切削力和夾緊力計算 （1） 切削力的計算 刀具： 鋸片銑刀，中齒鋸片銑刀80×4GB/T6120-1996，齒數(shù)32，高速鋼。 機床： x61W型萬能銑床 由《機械制造工藝學》[2]所列公式得: （3-1） 其中修正系數(shù) z=32 代入上式，可得F=153.72N 因在計算切削力時，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。 查《機床夾具設(shè)計手冊》 安全系數(shù): K= 其中：為基本安全系數(shù)1.5 為加工性質(zhì)系數(shù)1.1 為刀具鈍化系數(shù)1.1 為斷續(xù)切削系數(shù)1.1 所以 （2）夾緊力的計算 本夾具是采用杠桿夾緊機構(gòu)。查《指導(dǎo)教程》表3-1得 （3-2） 其中，為支承螺栓承受的壓應(yīng)力； 為支承螺栓中心軸線到鎖緊螺栓中心軸線的距離，mm； 為支承螺柱的半徑，mm; 為鎖緊螺栓中心軸線到壓板壓頭的的距離，mm; 為夾具支承面與工件之間的摩擦系數(shù)，查《指導(dǎo)教程》表3-2??； 支承螺栓只受到壓應(yīng)力作用，每個螺栓受到的壓應(yīng)力約為N; 代入（式3-2）中，得N; 實際所需的夾緊力N,為安全系數(shù)，本道工序為粗銑取，按照經(jīng)驗選取; 壓緊用螺母壓緊，查《機床夾具設(shè)計手冊》，查得對應(yīng)所需擰緊力N,大于所需夾緊力，夾具工作安全可靠。 表3-1 常見的夾緊形式及夾緊機構(gòu)的夾緊力計算公式 表3-2 各種不同接觸表面之間的摩擦系數(shù) 3.3 定位誤差分析 本夾具用于在臥式銑床上切斷撥叉叉口，工件以Φ60H12孔及其端面和Φ25H7孔為定位基準，采用一面兩銷實現(xiàn)完全定位，孔銷間為間隙配合。本道工序的定位誤差發(fā)生在工件的徑向方向，徑向方向定位基準與工序基準均為其中一短銷，故只存在基準位置誤差，定位誤差為（和分別為短銷孔的最大極限尺寸和短銷的最小極限尺寸） 3.4 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 在設(shè)計夾具時，應(yīng)該注意提高勞動生產(chǎn)率避免干涉。應(yīng)使夾具結(jié)構(gòu)簡單，便于操作，降低成本。提高夾具性價比。本道工序為銑床夾具選擇了杠桿壓緊機構(gòu)。 本夾具是用于在臥式銑床上切斷撥叉叉口的專用夾具。工件以φ60H12孔駐其端面和φ25H7孔為定位基準，采用一面兩銷實現(xiàn)完全定位。 本夾具的最大優(yōu)點就是結(jié)構(gòu)簡單緊湊，優(yōu)化了生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，提高了生產(chǎn)率。本工序為銑斷切削力小，所以一般手動夾緊就能達到本工序的要求。夾緊時，如夾具裝配圖所示，轉(zhuǎn)動手柄2，由齒輪20帶動齒條21使壓桿4下壓，帶動聯(lián)動機構(gòu)動作，使兩塊壓板夾緊工件。本夾具還有快撤裝置，稍微擰松螺栓9，在彈簧力的作用下，壓板向上稍微移動，使兩壓板朝遠離工件的方向移動（壓板上開有兩個導(dǎo)向槽），即可快速取出工件。 四、設(shè)計總結(jié) 本文是CA6410車床撥叉831002的加工工藝和夾具設(shè)計，設(shè)計的總體過程可以概括為，首先對撥叉零件的結(jié)構(gòu)、形狀及材料作整體分析，然后初選加工工藝方案，并對工藝方案進行確定合理的工藝路線，然后計算分析尺寸，并制定出工藝卡片，最后是夾具的設(shè)計。 通過課程設(shè)計，我對課本理論知識有了更深刻了理解，同時，我的看圖，繪圖能力也有了較大的提高。這對我以后的工作打下了良好的基礎(chǔ)。這是我們在進行畢業(yè)設(shè)計之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習,也是一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練,因此,它在我們四年的大學生活中占有重要的地位。 五、鳴謝 本次課程設(shè)計綜合了大學三年里所學的專業(yè)知識，是理論與實際相結(jié)合的一次考驗。通過這次設(shè)計，我的綜合運用知識的能力有了很大的提高，尤其是看圖、繪圖、設(shè)計能力，為我今后的工作打下了良好的基礎(chǔ)。在此過程中，我進一步加深了對課本知識的理解，進一步了解了零件的工藝以及夾具設(shè)計過程，收獲頗豐。 本次設(shè)計是在老師的悉心指導(dǎo)和幫助下完成的。我的機械工藝知識有限，在設(shè)計中常常碰到問題，老師和同學不厭其煩的指導(dǎo)，不斷地點拔迷津，提供相關(guān)資料，才使其順利完成。在此，我向老師表示最真誠的感謝。同時，感謝同組同學的支持和幫助，使我更好的完成課程設(shè)計。 六、參考文獻 [1]呼永，鄒青.機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程[M].北京：機械工業(yè)出版社，2016 [2]王先逵.機械制造工藝學課程設(shè)計指導(dǎo)書[M].北京：機械工業(yè)出版社，2013 [3]鄒青.機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程[M].北京：機械工業(yè)出版社，2013 [4]李必文.機械精度設(shè)計與檢測[M].長沙：中南大學出版社，2012 [5]李育錫.機械設(shè)計課程設(shè)計[M].北京：高等教育出版社,2008 [6]王光斗，王春福.機床夾具設(shè)計手冊[M].上海：上海科學技術(shù)出版社，2000 22