撥叉831005課設(shè)說明書

1、機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計說明書設(shè)計者： 西北工業(yè)大學(xué)班2013年 06 月 28 日西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計任務(wù)書題目： 設(shè)計 撥叉 的機(jī)械加工工藝規(guī)程及 銑削8+0.030mm槽工序的專用夾具內(nèi)容：（1）零件毛坯圖 一張（2）機(jī)械加工工藝規(guī)程卡片 一份（3）夾具裝配圖 一張（4）夾具零件圖 若干（5）課程設(shè)計任務(wù)書 一份原始材料：零件圖一張（大批量生產(chǎn)）班級：班學(xué)生： 2013年 6月28日 一 設(shè)計的目的：機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計,是在學(xué)完機(jī)械制造工藝學(xué)及夾具設(shè)計原理課程，經(jīng)過生產(chǎn)實(shí)習(xí)取得感性知識后進(jìn)行的一項(xiàng)教學(xué)環(huán)節(jié)；在老師的指導(dǎo)下，要求在設(shè)計中能初步學(xué)會綜合運(yùn)用以前所學(xué)過的全部課程

2、，并且獨(dú)立完成的一項(xiàng)工程基本訓(xùn)練。同時，也為以后搞好畢業(yè)設(shè)計打下良好基礎(chǔ)。通過課程設(shè)計達(dá)到以下目的：1、能熟練的運(yùn)用機(jī)械制造工藝學(xué)的基本理論和夾具設(shè)計原理的知識，正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及合理制訂工藝規(guī)程等問題的方法，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。2、通過對零件某道工序的夾具設(shè)計，學(xué)會工藝裝備設(shè)計的一般方法。通過學(xué)生親手設(shè)計夾具的訓(xùn)練，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計的能力。3、課程設(shè)計過程也是理論聯(lián)系實(shí)際的過程，并學(xué)會使用手冊、查詢相關(guān)資料等，增強(qiáng)學(xué)生解決工程實(shí)際問題的獨(dú)立工作能力二 零件的分析（一）、零件的作用：題目給定的零件是CA6140撥叉，它位于車床變速機(jī)構(gòu)中，主要起換檔作用，使主軸

3、回轉(zhuǎn)運(yùn)動按照工作者的要求進(jìn)行工作。寬度為18+0.0120mm的槽尺寸精度要求很高，因?yàn)樵趽懿姘蝿邮够讫X輪時如果槽的尺寸精度不高或間隙很大時，滑移齒輪就得不到很高的位置精度，會影響車床的工作。所以，寬度為18+0.0120mm的槽和滑移齒輪的配合精度要求很高，在車床傳動時也會承受一定的沖擊，這也是應(yīng)該考慮的因素。上端8mm槽和其他端面并無特殊說明，按照要求加工即可。（二）、零件的工藝分析：此種撥叉共有三組加工表面。1，工件右端面為設(shè)計基準(zhǔn)，在這之前應(yīng)首先進(jìn)行粗加工和半精加工以保證用作精基準(zhǔn)時的精度。2，以花鍵孔的中心線為基準(zhǔn)的加工面這一組面包括Ø25+0.230mm的六齒方花鍵孔、

4、Ø22+0.280花鍵底孔兩端的2X150到角和距中心線為27mm的平面?？椎谋砻娲植诙纫鬄镽a6.3，可以先鉆孔再擴(kuò)孔，因?yàn)榭字行妮S線有一定位置精度的要求，應(yīng)該在加工時使用鉆模來保證。3，以工件右端面為基準(zhǔn)的8+0.030 mm的槽和18+0.120mm的槽8mm粗糙度要求為Ra1.6,18mm槽要求為Ra3.2，加工方案為銑削，都需在粗銑后精銑以提升精度，18mm槽分兩次進(jìn)刀。 對于兩組加工表面，可先加工其中一組表面，然后借助于專用夾具加工另一組表面。二、工藝規(guī)程設(shè)計(一) 確定毛坯的制造形成。零件材料HT200、考慮到此零件的工作過程中并有變載荷和沖擊性載荷，因此選用鑄件，鑄

5、件耐磨性好,且具有良好的加工工藝性，保證了零件的工作可靠。由于生產(chǎn)綱領(lǐng)為中批生產(chǎn)而且零件的尺寸并不很大，故可采取金屬模鑄造法。經(jīng)查金屬機(jī)械加工工藝人員手冊表5-5取等級為2級精度底面及側(cè)面澆注確定待加工表面的加工余量為3±0.8mm。（二）基準(zhǔn)的選擇。1. 粗基準(zhǔn)的選擇：因?yàn)橐ＷC花鍵的中心線垂直于右端面，對于同時具有加工表面和不加工表面的零件，為了保證不加工表面與加工表面之間的位置精度，應(yīng)選擇不加工表面作為粗基準(zhǔn)，所以以40的外圓表面為粗基準(zhǔn)。2. 精度基準(zhǔn)的選擇：為保證定位基準(zhǔn)和設(shè)計基準(zhǔn)重合，以零件的右端面和加工孔的中心軸線為精基準(zhǔn)，這樣可以有效保證其他被加工面的尺寸精度，符合基

6、準(zhǔn)重合和基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。(二) 制定工藝路線。 方案一工序：1. 粗、精銑右端面，鉆、擴(kuò)花鍵底孔、倒兩端15°倒角。2. 粗、精銑削上端面。3. 粗銑，精銑8+0.030mm的槽。4. 粗銑，精銑削18+0.0120mm的槽。5. 拉削花鍵。 方案二工序：1. 粗、精銑端面，鉆、擴(kuò)花鍵底孔、倒兩端15°倒角。以40mm圓柱面為粗基準(zhǔn)。拉花鍵。以A面為基準(zhǔn)，2. 銑削槽B面。以花鍵的中心線及A面為基準(zhǔn)。選用X6132臥式銑床加專用夾具3. 銑削8+0.030mm的槽。以花鍵的中心線及A面為基準(zhǔn)。選用X6132臥式銑床加專用夾具。4. 銑削18+0.0120mm的槽。以花鍵的中心

7、線及A面為基準(zhǔn)。選用X6132臥式銑床加專用夾具。方案分析：上述兩方案中，工藝方案一把拉花鍵放在最后一道工序。但此方案中2.3.4工序很難對工件進(jìn)行定位和加緊、方案二中，把花鍵放在第一道工序的后邊，這樣，方案二中的3.4.5道工序很容易對工件進(jìn)行定位與加緊即以花鍵中心線和A面作為3.4.5道工序的定位基準(zhǔn)。此方案定位精度高，專用夾具結(jié)構(gòu)簡單、可靠，在大批生產(chǎn)中可以所以采用方案二比較合理。(三) 機(jī)械加工余量。 CA6140的撥叉材料為HT200。毛坯重量為1.0 kgb =160MPa HBS 生產(chǎn)類型為由大批量生產(chǎn)，采用金屬模鑄造。根據(jù)上述的原始資料加工工藝，分別確定各個加工表面的機(jī)械加工余

8、量，工序尺寸以毛坯尺寸如下：1. 右端面面的加工余量 右端面有3±0.8mm的加工余量，足夠把鑄鐵的硬質(zhì)表面層切除2. 矩形花鍵底孔。要求以矩形花鍵的外徑定心，故采用拉削加工內(nèi)孔尺寸為22 0+0.28，見零件圖，參照金屬機(jī)械加工工藝人員手冊 表3-59確定孔加工余量的分配。鉆孔20mm，擴(kuò)孔22mm，拉花鍵 花鍵孔要求以外徑定心：拉削時加工余量參照金屬機(jī)械加工工藝人員手冊取 2=1mm3. 上端面面的加工余量。此工序分2個工步1、粗銑上端面 2、精銑上端面。精加工余量為0.2mm，粗銑加工余量為2.8mm(四)確定機(jī)床，刀具和切削用量。工序 ：銑右端面，鉆擴(kuò)孔 1）加工條件。工件材

9、料：灰口鑄鐵HT200。 b=145MPa，鑄造。加工要求：粗銑精銑右端面并保證28mm的工序尺寸，Ra=3.2µm根據(jù)銑削加工速查手冊選用X6132臥式萬能升降臺銑床，刀具選擇直齒三面刃高速鋼銑刀, aP=46mm, ae=2.8±0.8, Ra=6.3µm,d=63mm,Z=16，每轉(zhuǎn)進(jìn)給量1.6mm,就能滿足要求，2）選擇刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具壽命。根據(jù)銑削加工速查手冊表3-50，銑刀刀齒后刀面的最大磨損量為1.5mm，刀具壽命 T=180min。2. 精銑1）選擇刀具 刀具與上道工步是同一把刀。 2）切削用量 精銑的加工余量為0.2mm，所以本道工步切削寬度

10、ae0.2mm，1.28mm,3、鉆孔、擴(kuò)孔、倒角。 （1）、鉆孔鉆頭選擇：見機(jī)械加工工藝手冊表3.3-8鉆頭選擇為直柄長麻花鉆，鉆頭參數(shù)：20(h8) L=205mm,L1=140mm,=30°，2=118°，ao=12°,=55°。A,根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊表3.4-1確定f=0.70mm/r、 決定鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命 表2.21，當(dāng)do=20mm、鉆頭最大磨損量取0.6mm 壽命T=60min.（2）、擴(kuò)孔刀具直徑do=22mm；刀具幾何參數(shù)同上。（3）、倒角 刀具：專用刀具。此工步使用到專用刀具與手動進(jìn)給。工序 拉花鍵孔根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊選用矩形

11、花鍵拉刀，單面齒升：根據(jù)有關(guān)手冊，確定拉花鍵孔時花鍵拉刀的單面齒為0.06mm,拉削速度 v=3.6m/min拉刀同時工作齒數(shù)z=l/p=80/127工序, 粗銑，精銑上端面加工要求：粗銑上端面，精銑上端面，Ra=3.2。用標(biāo)準(zhǔn)鑲齒圓柱銑刀粗銑 加工余量3mm機(jī)床 ：6132，加工工件尺寸：寬度：40mm 長度：28mm1. 粗銑1)選擇刀具 根據(jù)切削用量簡明手冊表3.1 銑削寬度ae5mm時。直徑為do=50mm故齒數(shù)，由于采用標(biāo)準(zhǔn)鑲齒圓柱銑刀銑刀幾何參數(shù)（表3.2）rn=10°ao=16° 2) 切削用量 留精銑的加工余量為0.2mm，所以本道工步切削寬度ac2.8&#

12、177;0.8，由于加工表面精度要求Ra=3.2 um.根據(jù)表3.5得每轉(zhuǎn)進(jìn)給量0.5mm/r就能滿足要求,所以每轉(zhuǎn)進(jìn)給量0.6mm/r3)選擇刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具壽命。根據(jù)切削用量簡明手冊表3.7、銑刀刀齒后刀面的最大磨損量為0.6鑲齒銑刀do=50mm， 刀具壽命 T=120min。2. 精銑1）選擇刀具 刀具與上道工步是同一把刀。 2）切削用量 精銑的加工余量為0.2mm，所以本道工步切削寬度 ae0.2mm，0.6mm/z工序 銑削8+0.030mm槽。 加工工件尺寸：8+0.030mm , 長度L=40mm 加工要求：高速鋼錯齒三面刃銑刀（精密級K8）加工余量8mm, 用乳化液冷卻機(jī)床

13、：X61321)選擇刀具：由加工尺寸公差0-0.3 。所以銑刀精度為精密級K8銑刀參數(shù)：L=8mm d=63mm D=22mm 極限偏差+0.090，Z=142)選擇切削量由于槽的深度為8mm, 故一次走完，ae=8mm ap=8mm由切削用量簡明手冊表3.3 確定f=0.15-0.3mm/r 現(xiàn)取f=0.3mm/r， fz=0.3/16=0.018mm/z3)選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具壽命：根據(jù)切削用量簡明手冊表3.7,得最大磨損量為0.5 由表3.8確定刀具壽命：T=100min工序 銑寬為18+0.0120mm槽加工要求：用乳化液冷卻，加工工件尺寸，寬18+0.12mm，長L=40mm，加工

14、余量23mm,選用錯齒三面刃銑刀。 由于此工步的設(shè)計尺寸精度要求很高，用一次銑削加工很難達(dá)到尺寸精度的要求，所以為了留給下一道公序精銑的加工余量，所以分兩步走，ae=23mm。1)選擇刀具銑刀參數(shù)：L=10mm, D=22mm d=63mm ,Z=14.2)選擇銑削用量由于槽的寬度為18mm, 故二次走完，ae=23mm ap=10mm由切削用量簡明手冊表3.3 確定f=0.5mm/r ，fz=0.5/14=0.035mm/z3）選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具壽命：根據(jù)切削用量簡明手冊表3.7,得最大磨損量為0.5 由表3.8確定刀具壽命：T=100min其中2. 精銑1）選擇刀具 ，刀具與上道工步是

15、同一把刀。 2）切削用量 ，0.5mm。夾具設(shè)計（一）問題的提出工件加工過程中未來提高生產(chǎn)的效率和保證良好的加工效果，需要設(shè)計部分專用夾具。經(jīng)過與指導(dǎo)老師協(xié)商，決定設(shè)計銑寬為80+0。03mm槽和銑寬為180+0。012的銑床夾具。本夾具將用于在X6132臥式銑床上的加工。刀具為高速鋼錯齒三面刃銑刀，主要用來來對工件進(jìn)行切槽加工。 本夾具主要用來銑削凹槽，由于采用精密級高速鋼直齒三面刃銑刀，所以主要應(yīng)該考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強(qiáng)度，并保證尺寸精度。（二）夾具設(shè)計 1定位基準(zhǔn)的選擇由零件圖可知，寬為80+0。03mm的槽，其設(shè)計基準(zhǔn)為花鍵孔中心線和工件的右加工表面即右端面。要使定位基準(zhǔn)與

16、設(shè)計基準(zhǔn)重合才能有效保證各加工面的尺寸精度，因此選用工件已加工右端面和花鍵心軸的中心線為主定位基準(zhǔn)。 2，定位方案的確定，根據(jù)該工件加工要求可知該工序需要限制5個自由度，即x 移動、x 轉(zhuǎn)動、y 轉(zhuǎn)動、z移動，z 轉(zhuǎn)動，但為了方便的控制刀具的走刀位置，還應(yīng)限制y移動一個自由度，因而工件的六個自由度都被限制。具體的定位方案為：軸兩端使用M16X1.5細(xì)牙三角螺紋加緊，在螺母夾緊時采用開口墊圈,以便裝卸,夾具體底面上的一對定位鍵可使整個夾具在機(jī)床工作臺上有正確的安裝位置,以利于銑削加工。結(jié)果，本夾具總體的感覺效果良好。夾具上裝有對刀塊裝置，可使夾具在一批零件的加工之前很好的對刀（與塞尺配合使用）；

17、同時，夾具體底面上的一對定位鍵可使整個夾具在機(jī)床工作臺上有一正確的安裝位置，軸和工件之間通過鍵聯(lián)接以限制活動，以有利于銑削加工的進(jìn)行。3，夾具的使用在使用之前，先將軸和螺母擰上，由于螺母直徑小于工件內(nèi)孔直徑，所以工件可以透過螺母直接安裝，之后加上開口墊片，擰緊螺母。再調(diào)整對刀塊的位置，拆卸時順序相反，先松開螺母一圈左右（松開即可不需要擰下來），之后取下開口墊片，直接將工件通過軸取出即可。螺母的使用有效的減少了工件安裝拆卸時的時間，提高了生產(chǎn)的效率。4.定位誤差分析由于槽的軸向尺寸的設(shè)計基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合，故軸向尺寸無基準(zhǔn)不重合度誤差。徑向尺寸無極限偏差、形狀和位置公差，故徑向尺寸無基準(zhǔn)不重合度誤差。即不必考慮定位誤差，只需保證夾具的花鍵心軸的制造精度和安裝精度。4夾緊力的計算夾具夾緊力主要有軸兩端的螺母螺紋來提供。螺母選用M16X1.5細(xì)牙三角螺紋，通過查閱相關(guān)資料，可知夾緊力解得： W=1O405 (N)其中： M=19000 N.M 為所施加在螺母上的力矩 D2=14.8mm a=2029, 螺紋升角，D=23mm d=16mm=655為螺紋配合面的摩擦角課程設(shè)計小結(jié)本次課程設(shè)計主要經(jīng)歷了兩個階段：第一階段是機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計，第二階段是專用夾具設(shè)計。第一階段我們運(yùn)用了基準(zhǔn)選擇、切削用量選擇計