拨叉零件机械加工工艺及夹具设计说明书范本.doc

拨叉零件机械加工工艺及夹具设计说明书322020年4月19日文档仅供参考 目录1、零 件 的 分 析31.1 零件的作用31.2 零件的工艺分析31.3 位置要求：32、工 艺 规 程 设 计52.1确定毛坯的制造形式52.2 基面的选择52.2.1 粗基准的选择：52.2.2 精基准的选择：52.3 制定工艺路线62.3.1 工艺路线方案一：62.3.2 工艺路线方案二62.3.3 工艺方案的比较与分析72.4 机械加工余量、工序尺寸及公差的确定:83、 确定切削用量及基本工时103.1工序103.2工序113.3工序123.4工序133.5工序V143.6工序153.7工序153.8工序164、夹具设计174.1问题的提出174.2夹具设计184.2.1定位基准选择184.2.2切削力及夹紧力计算184.2.3定位误差分析18参考文献:191 零 件 的 分 析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22mm孔与操纵机构相连，二下方的55mm半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。经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。1.2 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。需要加工的表面：1.小孔的上端面、大孔的上下端面；2.小头孔mm以及与此孔相通的mm的锥销孔、螺纹孔；3.大头半圆孔mm；1.3 位置要求：小头孔上端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.05mm、大孔的上下端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.07mm。由上面分析可知，能够粗加工拨叉底面，然后以此作为粗基准采用专用夹具进行加工，而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，而且此拨叉零件没有复杂的加工曲面，因此根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证2 工 艺 规 程 设 计2.1确定毛坯的制造形式零件材料为HT200。考虑到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，生产类型为大批生产，故选择铸件毛坯。选用铸件尺寸公差等级CT9级，已知此拨叉零件的生产纲领为5000件/年，可确定该拨叉生产类型为大批生产，因此初步确定工艺安排为：加工过程工序划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。2.2 基面的选择基面的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，能够使加工质量得到保证，生产效率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成大批报废，使生产无法正常进行。2.2.1 粗基准的选择： 以零件的底面为主要的定位粗基准，以两个小头孔外圆表面为辅助粗基准。这样就能够达到限制五个自由度，再加上垂直的一个机械加紧，就能够达到完全定位。2.2.2 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“基准统一”原则，以粗加工后的底面为主要的定位精基准，以两个小头孔内圆柱表面为辅助的定位精基准。当设计基准和工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门的计算，此处不再重复。2.3 制定工艺路线制定工艺路线的出发点，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。再生产纲领已确定为大批生产的条件下，能够考虑采用万能性机床配以专用的夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。处此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。2.3.1 工艺路线方案一：工序1 粗铣40mm孔的两头的端面，73mm孔的上下端面。工序2 精铣40mm孔的两头的端面，73mm孔的上下端面。工序3 粗镗、半精镗、精镗55mm孔至图样尺寸。工序4 钻、扩、铰两端22mm孔至图样尺寸。工序5 钻M8的螺纹孔，钻8mm的锥销孔钻到一半，攻M8的螺纹。工序6 倒角，4R5mm。工序7 铣断保证图样尺寸。工序8 去毛刺，检验。2.3.2 工艺路线方案二工序1 以毛坯底边为基准， 钻20mm孔, 扩孔至21.8mm, 铰孔至 22+0.021 0mm，保证孔的粗糙度。工序2 以底端面为基准，铣40mm上端面，保证其尺寸要求及粗糙度，与22的垂直度为0.05。工序3 以40为精基准，镗55+0.5 0，镗73+0.5 0保证其尺寸和粗糙度，与22孔的垂直度为0.07。工序4 以孔40为精基准，钻孔至7mm, 铰孔至8mm确保孔内粗糙度为1.6。工序5 以22孔为精基准，钻7mm孔。工序6 以40上端面为精基准，攻M8mm螺纹。工序7 倒角，4R5mm。工序8 以22孔为精基准，将两件两件铣断，铣断量为4mm，使其粗糙度为6.3。工序9 去毛刺，检验。2.3.3 工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先加工完与22mm的孔有垂直度要求的面再加工孔。而方案二悄悄相反，先是加工完22mm的孔，再以孔的中心轴线来定位加工完与之有垂直度要求的三个面。方案一的装夹次数少，但在加工22mm的时候最多只能保证一个面定位面与之的垂直度要求。其它两个面很难保证。因此，此方案有很大的弊端。方案二在加工三个面时都是用22mm孔的中心轴线来定位这样很容易就能够保证其与三个面的位置度要求。这样也体现了基准重合的原则。这样一比较最终的工艺方案为：工序1 以毛坯底边为基准， 钻20mm孔, 扩孔至21.8mm, 铰孔至 22+0.021 0mm，保证孔的粗糙度。工序2 以底端面为基准，铣40mm上端面，保证其尺寸要求及粗糙度，与22的垂直度为0.05。工序3 以40mm为精基准，镗55+0.5 0mm，镗73+0.5 0mm保证其尺寸和粗糙度，与22mm孔的垂直度为0.07。工序4 以孔40为精基准，钻孔至7mm, 铰孔至8确保孔内粗糙度为1.6。工序5 以22mm孔为精基准，钻7mm孔。工序6 以40mm上端面为精基准，攻M8mm螺纹。工序7 倒角，4R5mm。工序8 以22mm孔为精基准，将两件两件铣断，铣断量为4mm，使其粗糙度为6.3。工序9 去毛刺。工序10 检验。2.4 机械加工余量、工序尺寸及公差的确定: “CA6140车床拨叉”零件材料为HT200，毛坯重量约为1.6,生产类型为大批生产，采用砂型铸造毛坯。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1.外圆表面（40mm及73mm外表面）考虑到此表面为非加工表面，其精度为铸造精度CT9即可。又因它们是对称的两个零件最后还需铣断，故对40mm的中心轴线的尺寸偏差为1201.25mm的范围内。2. 两小孔mm。毛坯为实心，两内孔精度要求界于IT7IT8之间，参照切屑加工简明实用手册表8-21确定工序尺寸及余量：钻孔21.8mm 2Z=21.8mm铰孔 mm 2Z=0.2mm3.中间孔（55mm及73mm）中间孔尺寸相对较大能够铸造，根据机械制造工艺设计手册表1-13得：孔的铸造毛坯为49mm、 73mm的孔是在55mm孔的基础之上铣削加工得到，其轴向尺寸上下表面距离为35mm，由于其对轴向的尺寸要求不高，直接铸造得到。参照切屑加工简明实用手册表8-95确定73mm工序尺寸及余量：粗铣71mm Z=4mm精铣73mm Z=1mm参照切屑加工简明实用手册表8-95确定55mm工序尺寸及余量粗镗53mm2Z=4mm半精镗：54mm精 镗：55mm 4.螺纹孔及销孔无可非议此销尺寸铸造为实体。参照切屑加工简明实用手册表8-70确定钻8mm螺纹孔和8mm圆柱销孔及螺纹孔的攻丝。5.铣断3 确定切削用量及基本工时3.1工序1 以毛坯底边为基准，钻20mm孔, 扩孔至21.8mm, 铰孔至22+0.021 0mm，保证孔的粗糙度。加工条件工件材料：HT200，硬度190260HBS，b =0.16Gpa，铸造。加工要求：钻孔至21.8mm，精铰至22mm，保证孔壁粗糙度Ra=1.6m。机床：Z512台式钻床。刀具：YG8硬质合金麻花钻21.8mm，钻头采用双头刃磨法，后角12、二重刃长度=2.5mm、横刀长b=1.5mm、宽l=3mm、棱带长度 、 、。YG8硬质合金铰刀22mm。计算切削用量查切削用量简明手册 。 按钻头强度选择 按机床强度选择，最终决定选择机床已有的进给量 。钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查简明手册）为0.5.mm，寿命切削速度查切削用量简明手册 修正系数 故。，查简明手册机床实际转速为。故实际的切削速度。计算基本工时 3.2工序2 以底端面为基准，铣40mm上端面，保证其尺寸要求及粗糙度，与22mm的垂直度为0.05。加工条件工件材料：HT200，硬度190260HBS，b =0.16Gpa，铸造。加工要求：粗铣两头端面至51mm、粗铣大孔端面至30mm。机床：X52K立式铣床参数。刀具：涂层硬质合金盘铣刀45mm，选择刀具前角o5后角o8，副后角o=8，刀齿斜角s=10,主刃Kr=60,过渡刃Kr=30,副刃Kr=5过渡刃宽b=1mm。计算切削用量（1）铣削深度 因为切削量较小，故能够选择ap=2mm，一次走刀即可完成所需长度。（2）计算切削速度 按简明手册V c=算得 Vc98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s据X52K立式铣床参数，选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度 V c=3.1480475/1000=1.06m/s,实际进给量为f zc=V fc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。（3）校验机床功率 查简明手册Pcc=1.5kw,而机床所能提供功率为PcmPcc。故校验合格。最终确定 ap=2mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，Vc=1.06m/s，fz=0.15mm/z。3.3工序3 以40为精基准，镗55+0.5 0mm，镗73+0.5 0mm保证其尺寸和粗糙度，与22mm孔的垂直度为0.07。加工条件工件材料：HT200，硬度190260HBS，b =0.16Gpa，铸造。加工要求：粗铣中间孔上端面至22mm，周径至71mm；粗铣中间孔下端面至24mm，周径至71mm；精铣两头孔的端面至50mm；保证粗糙度Ra=3.2m；精铣中间孔上端面至20mm，周径至73mm；精铣中间孔下端面至保证20mm,周径至73mm，保证端面粗糙度Ra=3.2m，保证孔壁粗糙度Ra=6.3m。机床：X63卧式铣床。刀具：涂层硬质合金盘铣刀45mm，选择刀具前角o5后角o8，副后角o=8，刀齿斜角s=10,主刃Kr=60,过渡刃Kr=30,副刃Kr=5过渡刃宽b=1mm。计算切削用量（1）铣削深度 因为切削量较小，故能够选择ap=4mm，一次走刀即可完成所需长度。（2）计算切削速度 按简明手册V c=算得 Vc98mm/s，n=780r/min,Vf=490mm/s据X52K立式铣床参数，选择nc=750r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度 V c=3.1480750/1000=1.78m/s,实际进给量为f zc=V fc/ncz=750/(30010)=0.25mm/z。（3)校验机床功率 查简明手册Pcc=2kw,而机床所能提供功率为PcmPcc。故校验合格。最终确定 ap=1mm，nc=750r/min,Vfc=475mm/s，V c=1.78m/s， f z=0.15mm/z。计算基本工时粗铣中间孔上端面至25 mm，周径至71mm；tm1=L/Vf=13s粗铣中间孔下端面至22mm，周径至71mm；tm2=L/Vf=13s精铣小孔上端面至50mm，tm3=L/Vf=8s；精铣中间孔上端面至周径至73mm，tm4= L/Vf=10s；精铣中间孔下端面至周径至73mm，tm5= L/Vf=10s。3.4工序4粗镗、半精镗、精镗55mm孔至图样尺寸。加工条件工件材料：HT200，硬度190260HBS，b =0.16Gpa，铸造。加工要求：粗镗中间孔至53mm、半精镗中间孔至54mm、精镗中间孔至55mm。机床：T616卧式镗床。刀具：YG8硬质合金镗刀。计算切削用量单边余量 分三次切除，则 第一次。根据简明手册4.2-20查得，取 。根据简明手册4.2-21查得，取：。3.计算切削基本工时：同理，当第二次，第三次时，进给量和，机床主轴转速都取64r/min，切削基本工时分别为100s和80s。3.5工序5以孔40为精基准，钻孔至7, 铰孔至8确保孔内粗糙度为1.6。加工条件工件材料：HT200，硬度190260HBS，b =0.16Gpa，铸造。机床：组合机床。刀具：8mm麻花钻、7mm麻花钻计算切削用量根据切削手册查得，进给量为0.180.33mm/z,现取f=0.3mm/z，v=5m/min，则：查简明手册表4.2-15，取。因此实际切削速度为：计算切削基本工时：3.6工序6 以22孔为精基准，钻7孔。加工条件工件材料：HT200，硬度190260HBS，b =0.16Gpa，铸造。机床：组合机床。刀具：7mm麻花钻、8mm的丝锥。计算切削用量刀具：7mm麻花钻。根据切削手册查得，进给量为0.180.33mm/z,现取f=0.3mm/z，v=5m/min，则：查简明手册表4.2-15，取。因此实际切削速度为：计算切削基本工时：3.7工序7 以40上端面为精基准，攻M8螺纹。加工条件工件材料：HT200，硬度190260HBS，b =0.16Gpa，铸造。机床：组合机床。刀具：8mm的丝锥。切削用量刀具：丝锥M6，P=1mm切削用量选为：，机床主轴转速为：，按机床使用说明书选取：，则 ；机动时，计算切削基本工时：3.8工序8 倒角，4R5mm。以22mm孔为精基准，将两件两件铣断，铣断量为4，使其粗糙度为6.3加工条件工件材料：HT200，硬度190260HBS，b =0.16Gpa，铸造。加工要求：铣断后保证两边对称相等。刀具：YG硬质合金圆盘铣刀，厚度为4mm。 机床：组合机床。计算切削用量查切削手册，选择进给量为：,切削速度为：，则：根据简明手册表4.2-39，取，故实际切削速度为：查切削手册表4.2-40，刚好有。计算切削基本工时：4 夹具设计4.1问题的提出本夹具是用来铣73的面,零件图中大小孔的中心距有公差要求,因此这两个小头孔的中心距也有一定的公差要求.另外,此中心线为三个侧平面的设计基准,有一定的垂直公差要求.但此工序只是粗加工,因此本工序加工时主要考虑如何提高劳动生产率,降低劳动强度,而精度则不是主要问题.4.2夹具设计4.2.1定位基准选择 底面对孔的中心线有一定的垂直度公差要求,因此应以地面为主要定位基准.由于铸件的公差要求较大,利用小头孔的外圆表面作为辅助定位基准时,只有采用自动对中夹具才能同时保证对称的两个零件的大小孔的中心距的公差要求.为了提高加工效率,现决定采用两把麻花钻同时加工出两个8mm的通孔. 4.2.2切削力及夹紧力计算 由于实际加工的经验可知,钻削时的主要切削力为钻头的切削方向,即垂直于第一定位基准面,在两侧只需要采用两个V型块适当夹紧后本夹具即可安全工作.因此,无须再对切削力进行计算.4.2.3定位误差分析零件图规定大孔与小孔的中心距为65mm.采用自动对中夹具后,定位误差取决于对中块螺杆以及滑块的制造误差.同时,对对中块利用调整螺钉进行调整并的误差只有0.08mm.在后续的铣断工序中,利用中间大孔定位,孔壁与定位销的配合间隙为0.05mm.因此加工完成后大孔与小孔的中心距的最大误差为 0.08+0.05=0.130.2mm因此能满足精度要求.参考文献:1柯建宏，机械制造技术基础课程设计（第二版）M，武汉：华中科技大学出版社， 2王先逵，机械制造工艺学（第三版）M，北京：机械工业出版社， 3杨叔子，机械加工工艺师手册M，北京:机械工业业出版， 4吴拓，方琼珊，机械制造工艺与机床夹具课程设计指导书M，北京:机械工业出版 5孙木绪，熊万武，机械加工余量手册M，19996李云，机械制造工艺及设备指导手册M，北京:机械工业出版社，19987土光斗，上春福，机床夹具设汁手册M，上海科学技术出版社，