CA6140撥叉831003說明書蚌埠學院課程設計

1、撥叉零件機械加工工藝規(guī)程學院 ：蚌埠學院專業(yè)（班級）：15級機械設計制造及其自動化專業(yè)作者（學號）：（515011110）指導教師：業(yè)紅玲完成日期：2016年12月16日蚌埠學院教務處制目 錄引言11 零件的分析21.1 零件的分析21.1.1 零件的作用21.1.2 零件的工藝分析22 工藝規(guī)程設計22.1 確定毛坯的制造形式22.2 基準的選擇32.2.1 選擇定位基準32.3 制定工藝路線42.3.1工藝方案的比較與分析52.4 機械加工余量、工序及毛坯尺寸的確定62.5確定切削用量及基本工時8總結20參考文獻21引 言此次設計任務是對撥叉 C 零件的加工工藝、夾具以及拉刀設計，該工件由

2、于上端面和底槽均與花鍵孔中心有位置關系，因此在工序安排上，先加工花鍵孔，再通過花鍵孔定位加工底槽和上端面，最后攻螺紋孔，其中各種夾具均采用專用夾具，由于該零件的尺寸小，所需的夾緊力不大，因此都采用手動夾緊，它的機構設計簡單、方便，且滿足夾緊要求。夾具設計作為高等工科院校教學的基本訓練科目，在畢業(yè)設計中占極其重要的位置。夾具結構設計在加深對課程基本理論的理解和加強對解決工程實際問題能力的培養(yǎng)方面發(fā)揮著極其重要的作用。因此，選擇撥叉的夾具設計能很好的綜合考查我們大學幾年來所學知識。本次所選撥叉的工藝分析及夾具設計內容主要包括：撥叉工藝路線的確定，夾具方案的優(yōu)選，裝配圖、零件圖的繪制以及拉刀設計，設

3、計說明書的編寫等。夾具是工藝裝備的主要組合部分，在機械制造中占有重要地位，夾具對保證產品質量，提高生產率，減輕勞動強度，縮短產品生產周期等都具有重要意義。隨著先進制造技術的發(fā)展和市場競爭的加劇，傳統(tǒng)的夾具設計方式已成為企業(yè)中產品快速上市的瓶頸，各企業(yè)迫切需要提高夾具設計的效率。1 零件的分析1.1 零件的分析1.1.1 零件的作用題目給定的零件是C6140撥叉,它位于車床變速機構中，主要其換擋作用。通過撥叉的撥動使車床滑移齒輪與不同的齒輪嚙合從而達到要求的主軸轉速。寬度為30mm的面的尺寸精度要求很高，在撥叉工作工程中，和如果撥叉和槽的配合尺寸精度不高或者它們之間的空隙很大時?；讫X輪就達不到

4、很高的定位精度，這樣滑移齒輪就不能很好的與其他齒輪進行正確有效的嚙合。從而影響整個傳動系統(tǒng)的工作。所以撥叉寬度為30mm的面和槽之間要達到很高的配合精度。1.1.2 零件的工藝分析撥叉831003共有兩組加工表面，而這二組加工表面之間有一定的位置要求，分述如下：1.以Ø25mm孔為中心加工表面，加工的有：Ø25H7mm的l六齒花鍵孔及倒角，尺寸為80與花鍵孔垂直的兩端面，尺寸為18H11與花鍵孔垂直的通槽。2.與花鍵孔平行的表面。加工表面有：與花鍵孔中心軸線相距22的上表面，與上表面垂直的二個M8通孔和一個Ø 5錐孔。 這兩組加工表面之間有著一定的位置要求，主要是

5、：(1) 上表面與Ø25mm花鍵孔中心線平行度為0.10；(2) 18H11通槽兩側面與與Ø25mm花鍵孔中心線的垂直度為0.08。由以上分析可知，對于這二組加工表面而言，可以先加工其中一組表面，然后借助于專用夾具進行另一組表面的加工，并且保證它們之間的位置精度要求。2 工藝規(guī)程設計2.1 確定毛坯的制造形式此次所設計的撥叉材料為HT200，根據(jù)材料成型工藝可知用金屬型鑄造。該零件能夠承受較大載荷和沖擊載荷，能夠滿足使用要求。由于零件年產量為500件，小批生產的水平。而且零件形狀簡單故毛坯形狀需與零件的形狀盡量接近，可選為鑄出。2.2 基準的選擇2.2.1 選擇定位基準粗基

6、準的選擇選擇粗基準時，考慮的重點是如何保證各加工表面有足夠的余量，使不加工表面與加工表面間的尺寸、位子符合圖紙要求。1.粗基準選擇應當滿足以下要求：（1）粗基準的選擇應以加工表面為粗基準。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關系精度。如果工件上表面上有好幾個不需加工的表面，則應選擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準。以求壁厚均勻、外形對稱、少裝夾等。（2） 選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準。例如：機床床身導軌面是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時選擇導軌面作為粗基準，加工床身的底面，再以底面作為精基準加工導軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量，使表層保留而細

7、致的組織，以增加耐磨性。（3）應選擇加工余量最小的表面作為粗基準。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。（4）應盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準，以保證定位準確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準，必要時需經初加工。粗基準應避免重復使用，因為粗基準的表面大多數(shù)是粗糙不規(guī)則的。多次使用難以保證表面間的位置精度。要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置，能保證撥叉C 在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。從撥叉零件圖分析可知，選擇作為撥叉加工粗基準。2.精基準選擇應當滿足以下要求：（1）基準重合原則。即盡可能選擇設計基準作為定位基準。這樣可以避免定位基準與

8、設計基準不重合而引起的基準不重合誤差。（2）基準統(tǒng)一原則，應盡可能選用統(tǒng)一的定位基準。基準的統(tǒng)一有利于保證各表面間的位置精度，避免基準轉換所帶來的誤差，并且各工序所采用的夾具比較統(tǒng)一，從而可減少夾具設計和制造工作。例如：軸類零件常用頂針孔作為定位基準。車削、磨削都以頂針孔定位，這樣不但在一次裝夾中能加工大多書表面，而且保證了各外圓表面的同軸度及端面與軸心線的垂直度。（3）互為基準的原則。選擇精基準時，有時兩個被加工面，可以互為基準反復加工。例如：對淬火后的齒輪磨齒，是以齒面為基準磨內孔，再以孔為基準磨齒面，這樣能保證齒面余量均勻。自為基準原則。有些精加工或光整加工工序要求余量小而均勻，可以選擇

9、加工表面本身為基準。例如：磨削機床導軌面時，是以導軌面找正定位的。此外，像拉孔在無心磨床上磨外圓等，都是自為基準的例子。此外，還應選擇工件上精度高。尺寸較大的表面為精基準，以保證定位穩(wěn)固可靠。并考慮工件裝夾和加工方便、夾具設計簡單等。要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置，能保證撥叉在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。選擇精基準的原則時，考慮的重點是有利于保證工件的加工精度并使裝夾準。3.基準面的選擇：基準面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；孢x擇的正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產效率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產無

10、法正常進行。（1）粗基準的選擇：選擇粗基準時，主要保證各加工面有足夠的余量，使加工表面與不加工表面的尺寸符合圖紙的要求。所以以上下表面和兩 側面作為粗基準，以消除，三個自由度，用以消除，三個自由度，達到完全定位。（2） 精基準的選擇：選擇精基準時，是從保證工件加工精度要求出發(fā)的，其次是安裝方便可靠。所以根據(jù)精基準選擇原則中的基準重合原則，選用設計基準作為精基準，以避免定位基準與設計基準不重合引起的誤差。2.3 制定工藝路線在保證零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技術條件下，成批量生產可以考慮采用專用機床，以便提高生產率。但同時考慮到經濟效果，降低生產成本，擬訂兩個加工工藝路線方案。工藝路線方

11、案一:工序I 鑄造毛坯工序II 粗銑左右兩端面工序III 鉆孔Ø20mm、擴花鍵底孔Ø22mm工序IV 內花鍵孔倒角2×15°工序V 拉花鍵孔工序VI 精銑左端面工序VII 粗、精銑80x30面工序VIII 鉆2M8孔工序IX 銑通槽18H11工序X 攻螺紋2M8工序XI 去毛刺工序XII 檢查工藝路線方案二:工序I 鑄造毛坯工序II 先粗銑右端面工序III 粗銑左端面在精銑左端面工序IV 鉆孔Ø20mm工序V 擴花鍵底孔Ø22mm、內花鍵孔倒角2×15°工序VI 粗、精銑80x30面工序VII 鉆2M8孔，

12、16;5mm錐孔，攻螺紋2M8工序VIII 銑通槽18H11工序IX 拉花鍵孔工序X 去毛刺工序XI 檢查2.3.1工藝方案的比較與分析上述兩個工藝方案的特點在于：方案一是先拉Ø25H7mm的l六齒花鍵孔，再以該花鍵孔為基準加工尺寸為80與花鍵孔垂直的兩端面，尺寸為18H11與花鍵孔垂直的通槽，方案二是先銑上面，再拉花鍵孔。兩相比較可以看出，方案一可以避免加工上表面和槽的設計基準和加工基準不重合的問題，但方案一中鉆花鍵孔和倒角分了兩道工序，鉆螺紋孔和攻螺紋也分了兩道工序，這樣增加了兩道工序浪費了裝夾的時間，因此決定綜合兩套方案。具體工藝過程如下：工序I 鑄造毛坯工序II 先粗銑右端面

13、工序III 粗銑左端面在精銑左端面工序IV 鉆孔Ø20mm工序V 擴花鍵底孔Ø22mm、內花鍵孔倒角2×15°工序VI 拉花鍵孔工序VII 粗、精銑80x30面工序VIII 鉆2M8孔，Ø5mm錐孔，攻螺紋2M8工序IX 銑通槽18H11工序X 去毛刺工序XI 檢查以上工藝過程詳見附表“機械加工工藝過程綜合卡片”2.4 機械加工余量、工序及毛坯尺寸的確定CA6140的撥叉材料為HT200。毛坯重量為1.0 kgb =160MPa HBS 生產類型為由小批量生產，采用鑄造。根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、 工序尺寸及

14、毛坯尺寸如下：(1)銑端面：根據(jù)零件圖計算輪廓尺寸，長40mm，寬為80mm，高為75mm，故零件最大輪廓尺寸為80mm。選取公差等級CT由機械制造技術基礎課程設計指南中表5-2可查得毛坯件的公差等級為1113級，取為11級。求鑄件尺寸公差 根據(jù)加工面的基本尺寸和鑄件公差等級CT，由機械制造技術基礎課程設計指南中表5-3可查得尺寸公差為CT=4.4mm求機械加工余量由機械制造技術基礎課程設計指南表5-5查得機械加工余量等級范圍為FH，取為F級。求RAM（要求的機械加工余量）對所有的加工表面取同一數(shù)值，由機械制造技術基礎課程設計指南表5-4查得最大輪廓尺寸為80mm、機械加工余量為F級，得RAM

15、數(shù)值為1mm。求毛坯尺寸 2-M8通孔和5錐孔較小鑄成實心；左、上端面面單側加工，應由機械制造技術基礎課程設計指南式5-1求出，即： R=F+RAM+CT/2=80+1+4.4/2=83.2mm左右端面粗加工，右端面精加工所以取R=85mm上面為單側加工，毛坯尺寸由機械制造技術基礎課程設計指南式5-1求出，即： R=F+RAM+CT/2=72+1+4.4/2=75.2mm 為了簡化鑄件的形狀取R75mm為方便裝夾，所以在前端面(2)花鍵孔要求花鍵孔為外徑定心，故采用拉削加工。內孔Ø22H12：鉆孔：Ø20擴鉆：Ø22 2Z=2.0拉花鍵孔（6-Ø25H7

16、×Ø22H12×6H11）花鍵孔要求外徑定心，花鍵內徑拉削時的加工余量為孔的公差0.17。銑通槽18H11粗銑16 2Z=4.0半精銑18 2Z=2.0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械加工余量，工序尺寸以毛坯尺寸如下：左端面的加工余量，左端面有3±0.8mm的加工余量，足夠把鑄鐵的硬質表面層切除矩形花鍵底孔，要求以矩形花鍵的外徑定心，故采用拉削加工內孔尺寸為23 0+0.28，見零件圖。鉆孔20mm擴孔21mm(3)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械加工工藝人員手冊取 2=1mm臺階面的加工余量，此工序分2個工步

17、1、粗銑臺階面2、精銑臺階面。精加工余量為0.2mm粗銑加工余量為2.8mm2.5確定切削用量及基本工時工序：鑄造毛坯工序II:銑右端面粗銑右端面至尺寸至83mm1）加工余量的確定 由前面可知左右兩端面粗加工加工余量都為2mm，加工余量較小故采用一次切削故ap2mm。2）切削用量的確定 由機械加工工藝手冊表2.120選擇高速鋼立銑刀，銑刀直徑為32 mm齒數(shù)為4。 由機械加工工藝手冊表2.196查得加工材料為灰鑄鐵，銑削寬度為awdo/2，銑刀的銑削速度為v18.29m/min，每齒進給量為0.1020.13mm/z則主軸轉速為n=358.3577.2 r/min取n460r/min，由此可得

18、Vf0.11×4×460 202.4mm/min3）銑削加工工時的計算由機械加工工藝手冊表2.199可查得t式中i為次給次數(shù)i 20.5do+（0.51.0）17mm12 mm取1 mm則輔助時間與基本時間之間的關系，這里取，則：其他時間除了工作休息時間（基本時間與輔助時間之和）以外，每道工序的單件時間還包括布置場地時間、休息與生理需要時間和準備與終結時間。由于該工件的生產類型為中小批量生產，分攤到每個工件上的準備與終結時間甚微，可忽略不計;布置場地時間是工作時間的2%-7%(取為5%),休息與生理需要時間是工作時間的2%-4%(取為3%),故各工序的其他時間：可按關系式

19、計算，則：這本工序基本時間工序III:銑左端面1）粗銑左端面至尺寸81mm,設計步驟如同上一工序，故2）半精銑左端面至尺寸80mm(1)加工背吃刀量ap的確定 由前面可知道精銑的加工余量為1 mm，故ap1 mm(2)進給量的確定由機械加工工藝手冊表2.172查得高速鋼立銑刀直徑為32 mm，選用與粗銑時同一銑刀和機床。銑削寬度為awdo/2是的每齒進給量為0.160.10 mm/z，因為表精度要求較高故fz0.12mm/z(3)切削用量的確定由機械加工工藝手冊表2.175查得銑刀磨鈍標準查得后刀面最大磨損限度為0.20.25 mm。由機械加工工藝手冊表2.176限度壽命查得限度壽命T=60m

20、in。由機械加工工藝手冊表2.1-92查得Vc22 m/min，則銑床的主軸轉速：n278.7r/min取n280 r/min。 則Vffz*z*n0.12*4*280=134.4 mm/min(4)計算銑削加工工時由上面可知t式中 、與上述所相同。 I 2將各參數(shù)代入上式可得： 工序IV：鉆孔20mm以外圓為基準鉆20決定進給量,由切削用量簡明手冊表2.7選擇高速鋼麻花鉆頭其直徑do20mm。鑄鐵的硬度大于200HBS查得進給量f=0.430.53mm/r由于Yd80/204查得修正系數(shù)Ktf0.95則f0.410.50mm/r。由切削用量簡明手冊表2.8可查得鉆頭強度允許的進給量為f1.7

21、5mm/r。由切削用量簡明手冊表2.9可知機床進給機構強度所允許的鉆削進給量。選用Z525鉆床由表2.35查得進給機構允許的最大抗力Fmax8830N，do20.5，查f0.93mm/s，故取f0.48由切削用量簡明手冊表2.19查得高速鋼鉆頭鉆孔的軸向力F5510N小于Fmax，故可用。1）確定鉆頭的磨鈍標準及壽命。由切削用量簡明手冊表2.12查的鉆頭后刀面最大磨損量取0.6mm，壽命為T=15mim。 2）確定切削速度286.6r/min由切削用量簡明手冊表2.35取n272r/min則實際切削速度Vc17.1 m/min4）檢驗機床扭矩及功率 由切削用量簡明手冊表2.20可查得f0.5

22、mm/r時，Mc76.81Nm。當nc272r/min時由切削用量簡明手冊表2.35可查得Mm144.2Nm。由切削用量簡明手冊表2.23查得Pc1.1 kw。Pe2.6×0.817.76 kw。因為McMm，PcPe，故所選切削用量可用。f0.48mm/r ，nnc272r/min。Vc17m/min。計算基本工時：tm由切削用量簡明手冊表2.29查得入切量與超切量分別為10mm和10mm。故：0.69 min。工序V：擴底孔倒角1.以外圓為基準擴孔22H121）確定背吃刀量由切削用量簡明手冊查得背吃刀量為2mm。2）確定進給量由切削用量簡明手冊查的f0.60.7mm/r。根據(jù)機床

23、說明書取f0.62mm/r3）計算切削速度 5.78.5 m/min由此可知主軸的的轉速為：n82.5r/min根據(jù)機床說明書取n140r/min，則實際切削速度v9.67 m/min4）計算切削工時由切削用量簡明手冊表2.5可查得Kv3060，取Kv45。 由機械加工工藝手冊表3.5.1查得tm， 式中各參數(shù)：L=80mm，L11.7072.107，取L12mm。故:0.8min2.倒角f=0.05/r =0.516m/sn=6.3r/s (378r/min) 按機床選取 n=380r/min=6.33r/s 切削工時 L=2.0mm，L= 2.5mm，t= =14s （0.23min）工序

24、VI：拉花鍵由機械加工工藝手冊表4.1-42拉刀的齒開量查得矩形花鍵拉刀，工件材料鑄鐵的齒開量為0.040.1mm，取齒開量為0.06mm。拉削速度由機械加工工藝手冊表4.165查得表面粗糙度要切Ra1.252.5，拉削速度為級的花鍵拉削速度為 Vc4.53.5 m/min 取Vc3 m/min拉削級別由機械加工工藝手冊表4.166查得。拉削加工工時t式中Zb為單面余量Zb 1.5 mmL為拉削表明長度 L80 mm為拉削系數(shù)，取1.2K 考慮機床返回行程系數(shù)取 k1.4v為拉削速度fz為拉刀單面齒開量z為拉刀同時工作齒數(shù)zL/PP為拉刀齒距 P（1.251.5）1.3512 mm所以拉刀同時

25、工作齒數(shù)為zL/P=80/127所以 t0.16 min工序VII：粗、半精銑臺階面1.粗銑上表面的臺階面1）背吃刀量的確定因為切削余量較小故一次切削就可切除所有余量故a10=z=2mm。2）進給量的確定。選用硬質合金端銑刀刀具材料為YG6銑刀直徑為8mm齒數(shù)為10，選用X5032，臥式升降臺銑床，功率為7.5KW。由實用機械加工工藝手冊表1192可查得每齒進給量fz0.140.24mm取fz0.2mm/z3）銑削速度的確定由實用機械加工工藝手冊表11-94可查得灰鑄鐵的硬度為150225HBS，查得Vc=6010m/min。則主軸轉速為n1000Vc/D238.8437.9r/min 。Vf

26、fzZn477.6875.6r/mm。故取n300r/min ，Vf480mm/min。切削工時：由切削用量簡明手冊表3.26可查得入切量及超切量Y+=12mm。故 0.18min2.半精銑上頂面 1）背吃刀量的確定由實用機械加工工藝手冊表6-30查得半精銑的銑削用量為1mm ，即ap1mm。2）進給量的確定選用與粗銑刀同樣的刀具與機床，由實用機械加工工藝手冊表11-92要求表面粗糙度為3.2查得每轉進給量為0.51.0故取0.5mm/r3）銑削速度的確定由實用機械加工工藝手冊查得銑削速度為60110m/min則機床主軸轉速n1000Vc/D=238.8437.9r/mim取n300r/min

27、，則Vf150mm/min。4）計算切削工時由切削用量簡明手冊表3.26查得入切量和超切量Y+12mm。則0.61min工序VIII：鉆2-M8底孔、攻絲、5錐孔1.鉆螺紋通孔2X71）選擇切削用量 選擇高速鋼直柄麻花鉆直徑為7，鉆頭形狀為雙錐修磨橫刃。由切削用量簡明手冊表2.7查得進給量f0.360.44mm/r，由切削用量簡明手冊表2.83和鉆頭允許的進給量確定進給量f0.86mm/r。由切削用量簡明手冊表2.9機床進給機構所允許的鉆削進給量查得f1.6mm/r。故由Z525型立式鉆創(chuàng)說明書取f0.36mm/r。2）確定鉆頭磨鈍標準及壽命由切削用量簡明手冊表2.12查得磨鈍標準為0.50.

28、8壽命為T35min。3）確定切削速度由切削用量簡明手冊表2.15查得切削速度為V18m/min。則主軸轉速為 n818.9 r/min。由Z525鉆床說明書由就近原則取n680 r/min。故實際切削速度為v14.9 m/min4）校核機床扭矩及功率由切削用量簡明手冊表2.20查得=420, =1 0.8，=0.206, 2.0, =0.8420×72×0.360.8×1 1298.3 NMc0.206×72×0.360.8×14.5 NmPc0.32 KW根據(jù)Z525機床說明書可知Mm=42.2 Nm, Pe=2.8*0.81=2

29、.26 KW, Fmax=8830 N 由于上面所算出的的數(shù)據(jù)都小于機床的各個相應的參數(shù)，故機床符合要求。 5）計算鉆削加工工時由切削用量簡明手冊表2.29查得入切量和超切量y的值為6 mm。故 因為表面存在倆加工孔故加工工時為Tj8.1=2t0.14 min2.攻絲 由機械加工工藝手冊表7.2-4選用M8細柄機用絲錐，在普通鉆床上攻絲。由機械加工工藝手冊表7.2-13在普通鉆床上攻絲切削速度表查得Vc1112 m/min。故鉆床主軸的轉速為： n437.9 477.7 r/min由Z525的說明書的參數(shù)可取n392 r/min。故實際切削速度為 Vc9.8 mm/min攻螺紋機動實際的計算

30、tm其中：工件螺紋的長度10 mm。 ：絲錐切削長度22 mm。 ：攻螺紋是的超切量（23）P取3。 ：攻螺紋是的轉速392 r/min。 ：絲錐退出時的轉速680 r/min。 P：螺距p=0.5mm 3 鉆5錐孔同鉆螺紋通孔工序IX：銑槽18H111.粗銑 1）選擇與加工左右端面同一銑床。選擇高速鋼立銑刀，銑刀直徑為16mm齒數(shù)為3。因為槽深為35 mm 故銑18H11槽時底邊留有5 mm的加工余量，精銑以達到圖紙所規(guī)定的表面粗糙度的要求故ap30 mm2）切削用量的確定由機械加工工藝手冊表2.1-96查得切削速度為 V1829 m/min 每齒進給量為fz0.0630.102 mm/z取fz0.09 mm