機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計-CA6140車床撥叉【831002】銑叉口側(cè)面夾具設(shè)計

零件的作用全套設(shè)計，加153893706所給的零件是CA6140車床的撥叉831002。它位于車床變速機構(gòu)中，主要起換擋，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，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，鑄造時鑄出完整的圓加工后切開。零件的材料為HT200，灰鑄鐵屬于脆性材料，故不能鍛造和沖壓，但灰鑄鐵的鑄造性能和切削加工性能優(yōu)良鑄造性能優(yōu)良，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25孔為中心的加工面：25H7的通孔，粗糙度Ra1.6；以及42mm的圓柱兩端面，其中主要加工表面為25H7通孔。2.，以60孔為中心的加工面：60H12的孔，粗糙度Ra3.2；以及60H12的兩個端面，兩端面相對于25H7孔的垂直度為。3，16H11的槽加工表面：槽的端面，粗糙度Ra6.3；16H11的槽的底面，粗糙度Ra6.3；16H11的槽兩側(cè)面，粗糙度Ra3.2，兩側(cè)面相對于25H7孔的垂直度為。4，:32×32的螺紋孔端面，粗糙度Ra3.2；M22×。這幾組加工表面之間有著一定的位置要求，主要是：（1）60mm孔端面與25H7孔垂直度公差為；（2）16H11的槽側(cè)面與25H7的孔垂直度公差為。由上面分析可知，加工時應(yīng)先加工一組表面，再以這組加工后表面為基準(zhǔn)加工另外幾組。可以先加工25H7通孔，然后以此作為基準(zhǔn)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)濟條件及機床所能達到的位置精度，此零件沒有復(fù)雜的加工表面，所以根據(jù)上述技術(shù)要求采用常規(guī)的加工工藝即可保證。三.確定毛坯的制造方法，初步確定毛坯的形狀毛坯材料為HT200，考慮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)類型采用中批量生產(chǎn)，可選擇金屬型鑄造毛坯。零件形狀并不復(fù)雜，因此毛坯形狀可以與零件的形狀盡量接近。毛坯尺寸計算、查表后確定。定位基準(zhǔn)的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的最重要的工作之一。定位基準(zhǔn)選擇的正確與合理可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得到提高。否則，加工工藝過程中就會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使工作無法正常進行。粗基準(zhǔn)的選擇對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。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(zhǔn)。根據(jù)這個基準(zhǔn)選擇原則，現(xiàn)選取42mm孔的不加工外輪廓表面作為粗基準(zhǔn)，利用一組共兩塊V形塊支承這兩個42mm與底面作主要定位面，限制5個自由度，再以壓板限制最后1個自由度，達到完全定位,然后進行銑削。精基準(zhǔn)的選擇考慮要保證零件的加工精度和裝夾準(zhǔn)確方便，依據(jù)“基準(zhǔn)重合”原則和“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則，以加工后的25H7孔為主要定位精基準(zhǔn)，以25H7通孔的端面為輔助基準(zhǔn)?！?7確定其加工方法如下：1)42mm圓柱的端面—6）。2)25H7通孔由于其公差等級為IT7，內(nèi)表面粗糙度為Ra1.6，故選擇進行鉆+擴+鉸。（查—7）3)60mm孔兩端面（撥叉腳圓兩端面）由于兩端面之間厚度的公差等級為IT11級，且表面粗糙度Ra3.2，考慮到同時還要保證與25H7孔的垂直度公差不超過，故選擇粗銑+精銑。4)60mm孔由于表面粗糙度為Ra3.2，擴孔達到。5)16H11槽端面兩側(cè)面之間的公差等級為IT11，槽端面表面粗糙度為Ra6.3，選擇粗銑控制槽端面即可。6)16H11控制槽（長90mm、寬16H11、深8mm)由于槽兩側(cè)面之間寬度16H11的公差等級為IT11，兩側(cè)面表面粗糙度為Ra3.2，槽底面表面粗糙度為Ra6.3。故選擇粗銑+半精銑+精銑。7)32mm×32mm螺紋孔端面由于該端面粗糙度為Ra6.3，可選擇粗銑。8)M22×1.5螺紋孔由于該螺紋孔為未注公差尺寸，根據(jù)GB1800-79規(guī)定其公差等級按IT13，同時沒有表面粗糙的要求，選擇直接鉆孔+攻螺紋。9)銑斷撥叉腳Φ60圓孔由于撥叉腳端面表面粗糙度為Ra6.3，故可選擇直接銑斷來保證。制訂工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當(dāng)是零件的加工精度（尺寸精度、形狀精度、位置精度）和表面等技術(shù)要求能得到合理的保證。根據(jù)零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求，以及加工方法所能達到的經(jīng)濟精度，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工卡具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。綜合各種條件考慮，選擇零件的加工方法及工藝路線方案如下：工序10以42mm外圓以及一端面為粗基準(zhǔn)，銑25H7通孔兩端面；工序20以25H7通孔一個端面為精基準(zhǔn)，鉆、擴、鉸25H7孔；工序30以25H7通孔為精基準(zhǔn)，擴60mm孔工序40以25H7通孔為精基準(zhǔn)，粗銑60mm孔上下端面工序50以25H7通、60mm工序60以25H7通孔為精基準(zhǔn)，精銑60mm孔上下端面，保證12d11以及兩端面對25H7通孔垂直度為工序70以25H7通孔為精基準(zhǔn)，粗銑槽16H11端面、側(cè)面、底面；工序80以25H7通孔為精基準(zhǔn)，半精銑槽16H11側(cè)面；工序90以25H7通孔為精基準(zhǔn)，精銑槽16H11側(cè)面；工序100以25H7通孔為精基準(zhǔn)，銑M22×；工序110以25H7通孔、60孔為精基準(zhǔn)，鉆20.5的孔，攻M22×。4.4確定機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸確定毛坯種類：零件材料為HT200,金屬型鑄件毛坯。查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》第41頁表2.2-5,選用鑄件尺寸公差等級為CT7-9。確定毛坯余量1）25mm孔外端面的毛坯余量材料為HT200，采用金屬型鑄造，查《工藝設(shè)計手冊》表2.2-5得尺寸公差等級7～9，取8級，加工余量等級為F，查表2.2-4得加工余量數(shù)值為1.5～，取單邊余量Z=。2）mm孔的毛坯為實心，未鑄出孔。3）60mm孔外端面的毛坯余量材料為HT200，采用金屬型鑄造，查《工藝設(shè)計手冊》表2.2-5得尺寸公差等級7～9，取8級，加工余量等級為F，查表2.2-4得加工余量數(shù)值為1.5～，取單邊余量Z=。4）mm孔的毛坯余量材料為HT200，采用金屬型鑄造，查《工藝設(shè)計手冊》表2.2-5得尺寸公差等級7～9，取8級，加工余量等級為F，查表2.2-4得加工余量數(shù)值為1.5～，取單邊余量Z=。5）16H11槽端面材料為HT200，采用金屬型鑄造，查《工藝設(shè)計手冊》表2.2-5得尺寸公差等級7～9，取8級，加工余量等級為F，查表2.2-4得加工余量數(shù)值為1.5～，取單邊余量Z=。6）32mm×32mm螺紋孔端面的毛坯余量材料為HT200采用金屬型，查《工藝設(shè)計手冊》表2.2-5得尺寸公差等級7～9，取9級，加工余量等級為F，查表2.2-4得加工余量數(shù)值為2.0～，取單邊余量Z=2mm。7）M22×1.5螺紋孔毛坯為實心，未鑄造出孔。確定工序余量，工序尺寸及其公差確定工序(或工步)尺寸的一般方法是，由加工表面的最后工序（或工步）往前推算，最后工序（工步）的工序（工步）尺寸按零件圖樣的要求標(biāo)注。當(dāng)無基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換時，同一表面多次加工的工序（或工步）尺寸只與工序（或工步）的加工余量有關(guān)。當(dāng)基準(zhǔn)不重合時，工序（或工步）尺寸應(yīng)用工藝尺寸鏈計算。零件的各加工表面的各工序（或工步）的加工余量除粗加工工序（或工步）加工余量之外，其余工序（或工步）加工余量可以根據(jù)《現(xiàn)代制造工藝設(shè)計方法》中的精、半精加工余量建議值來確定，粗加工工序（或工步）加工余量不是從表中查出確定，而為加工余量（毛坯余量）減去其余（后續(xù)）工序（或工步）各加工余量之和。前面根據(jù)有關(guān)資料已查出本零件個加工表面的加工余量（即毛坯余量），應(yīng)將加工總余量分配給各工序（或工步）的加工余量，然后由后往前計算工序（或工步）尺寸?！?4得出公差值，然后按“入體”原則標(biāo)注上下偏差。本零件的各加工表面的工藝路線，工序（或工步）余量，工序（或工步）尺寸及其公差、表面粗糙度如下表所示。加工表面工序（或工步）(mm)工序（或工步）余量（mm）工序（或工步）基本尺寸(mm)工序（或工步）經(jīng)濟精度工序（或工步）尺寸及其偏差（mm）表面粗糙度公差等級公差（mm）42外圓端面粗銑2Z=280IT12毛坯\82\\82\25H7孔鉸孔25IT7擴孔IT13鉆孔2Z=2323IT13毛坯實心\\\\\撥叉腳圓60孔外端面精銑2Z=112IT110.11（）粗銑2Z=313IT12毛坯\16\\16\撥叉腳孔60H12擴孔2Z=1φ60IT12毛坯\φ58\\Φ58\16H11槽端面粗銑槽端面Z=244IT12毛坯\46\\46\16H11槽兩側(cè)面精銑16H11槽兩側(cè)面16IT11半精銑16H11槽兩側(cè)面IT11粗銑16H11槽Z=88IT12毛坯實心\\\\\螺紋孔端面粗銑Z=136IT12毛坯\37\\37\M22×攻螺紋\M22\\M22\鉆孔\\毛坯實心\\\\\撥叉腳底面銑斷Z=2124.11IT12毛坯\\\\確定切削用量及基本工時工序10粗銑Φ25H7兩端面機床：X62型臥式銑床刀具：YG6硬質(zhì)合金端銑刀，，齒數(shù)，為粗齒銑刀。查表3.16f=/z，實際銑削速度：進給量：查?機械制造工藝設(shè)計簡明手冊?被切削層長度：由毛坯尺寸可知，刀具切出長度：取走刀次數(shù)為1機動時間：工序20鉆、擴、鉸H7通孔以H7孔的一個端面為精基準(zhǔn)，鉆φ23mm的孔，選用Z535立式鉆床。使用專用鉆床夾具。1鉆mm孔查?切削用量簡明手冊?f=0.47~/r,由于孔深和孔徑之比l/d=80/25=3.2。，故mm/r.查Z535型立式鉆床說明書，取。由于實際加工條件與上表所給條件不完全相同，故應(yīng)對結(jié)果進行修正。由表3.4-9知，切削速度的修正系數(shù)，故查Z535型機床說明書，取。實際切削速度為。2擴孔選用高速鋼擴孔鉆根據(jù)表2.10，取。根據(jù)機床Z535型說明書，取由上面計算可取。由于切削速度與上表不同，切削速度需乘以修正系數(shù)故根據(jù)Z535機床說明書，取n=275r/min。實際擴孔速度3鉸孔鉸刀選用標(biāo)準(zhǔn)高速鋼鉸刀。根據(jù)表2.11查出，;按Z535機床說明書取。由以上計算可取切削速度修正系數(shù)查出故根據(jù)Z535機床說明書，取n=100r/min,實際鉸孔速度4各工序?qū)嶋H切削用量根據(jù)以上計算，實際切削用量如下：鉆孔：擴孔：鉸孔：5基本工時計算鉆孔：擴孔：鉸孔：工序30擴機床：Z235立式鉆床刀具：，查表2.15f查表2.15v=19m/min機床主軸轉(zhuǎn)速：，取工作臺每分鐘進給量：被切削層長度：刀具切入長度：刀具切出長度：取行程次數(shù)1機動時間：工序40粗銑兩端面機床：X62型臥式銑床刀具：兩塊鑲齒套式面銑刀材料：，，齒數(shù)，為粗齒銑刀。因其單邊余量：Z=2mm所以銑削深度=查《切削手冊》表3.16取銑削速度取機床主軸轉(zhuǎn)速：，按表3.1-74實際銑削速度：被切削層長度：由毛坯尺寸，刀具切入長度：刀具切出長度：取走刀次數(shù)為1基本工時：工序50銑斷撥叉腳端面機床：X62型臥式銑床刀具：中齒鋸片銑刀刀具直徑D=80mm，齒數(shù)Z=32，寬度L=4mm。切削深度：查《切削用量簡明手冊》表3.4，進給量可取，切削速度，機床主軸轉(zhuǎn)速：，按表3.1-74取實際切削速度：被切削層長度：由毛坯尺寸可知，刀具切入長度：=42mm刀具切出長度：取走刀次數(shù)為1機動時間：工60精銑孔兩端面機床：X62型臥式銑床刀具：兩塊鑲齒套式面銑刀(間距為)，材料：，，齒數(shù)Z=25，為細齒銑刀。精銑該平面的單邊余量：Z=銑削深度：取銑削速度取機床主軸轉(zhuǎn)速：，取實際銑削速度：被切削層長度：由毛坯尺寸可知刀具切入長度：精銑時刀具切出長度：取走刀次數(shù)為1機動時間：工序70粗銑16H11槽端面、側(cè)面、底面采用X62臥式銑床刀具：高速鋼三面刃銑刀=8mm刀具的直徑d=80mm，刀具的齒數(shù)Z=10，刀具的寬度L=14mm。查?切削用量簡明手冊?進給量,切削速度，機床主軸轉(zhuǎn)速：，取實際切削速度：毛坯尺寸可知刀具切入長度：=42mm刀具切出長度：取走刀次數(shù)為1機動時間：工序80半精銑16H11槽側(cè)面機床：X62型臥式銑床刀具：高速鋼三面刃銑刀刀具直徑D=100，齒數(shù)Z=10，寬度L=15.5。根據(jù)表查得：進給量,查得切削速度，機床主軸轉(zhuǎn)速：，取實際切削速度：被切削層長度：由毛坯尺寸可知，刀具切入長度：=42mm刀具切出長度：取走刀次數(shù)為1機動時間：工步輔助時間為：1.6min工序90精銑16H11槽兩側(cè)面機床：X62型臥式銑床刀具：高速鋼三面刃銑刀刀具直徑D=100，齒數(shù)Z=10，寬度L=16。進給量,查得切削速度，機床主軸轉(zhuǎn)速：，取實際切削速度：被切削層長度：由毛坯尺寸可知，刀具切入長度：=42mm刀具切出長度：取走刀次數(shù)為1機動時間：工步輔助時間為：1.4min工序100銑螺紋孔端面以φ25孔為精基準(zhǔn)，銑螺紋孔端面，選用X62臥式銑床，YG6硬質(zhì)合金端銑刀加工余量Z=1mm，加工量不大，一次走刀可以銑去所有余量根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.16，查得f=/z。由《切削用量簡明手冊》表3.30，X62選取主軸轉(zhuǎn)速n=118r/min×10×118=/min根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.30，X62銑床工作臺進給量，取fm=190mm/minL=32mm，根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.26，入切量及超切量為：y+△=7mm，則基本工時工序110鉆一個mm的孔，攻M22×螺紋1鉆mm的孔采用Z535立式鉆床選擇刀具，選擇查?切削用量簡明手冊?表2.7,f=0.47~/r,由于孔深和孔徑之比l/d=36/20.5=1.76<3。.查Z535型立式鉆床說明書，取。由于實際加工條件與上表所給條件不完全相同，故應(yīng)對結(jié)果進行修正。查表切削速度的修正系數(shù)，故查Z535型機床說明書，取。實際切削速度為。鉆孔：鉆孔基本工時：2攻M螺紋采用Z535立式鉆床刀具:細柄機用絲錐（）進給量：由于其螺距,因此進給量機床主軸轉(zhuǎn)速：，取絲錐回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速：取實際切削速度：被切削層長度：刀具切入長度：刀具切出長度：走刀次數(shù)為1基本時間：五、夾具設(shè)計5.1問題的提出為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動成本，需要設(shè)計此專用夾具。5.2夾具設(shè)計.定位基準(zhǔn)的選擇由零件圖可知，叉口兩側(cè)面有12d11的尺寸精度以及Φ25孔中心線的垂直度要求，故選Φ25孔及右端面以及側(cè)板為定位基準(zhǔn)，為了使定位誤差為零，應(yīng)該選用Φ25mm長銷、浮動支承、一支承釘實現(xiàn)完全定位，以Φ25孔為主要定位基面。為了提高加工效率，現(xiàn)決定采用兩把鑲齒三面刃銑刀對叉口兩側(cè)面同時進行加工，同時，由于夾緊力不會很大，準(zhǔn)備采用聯(lián)動手動夾緊。.切削力及夾緊力計算刀具:高速鋼鑲齒三面刃銑刀，刀具直徑Φ225mm，Z=20。（見《切削手冊》表3.28）其中：，，，，，，，，，，Z=20。故當(dāng)用兩把銑刀時，水平分力：垂直分力：在計算切削力時，必須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)，安全系數(shù)K=K1K2K3K4其中：K1K2K3K4則為克服水平切削力，實際夾緊力N應(yīng)為，其中為夾具定位面及夾緊面上的摩擦系數(shù)，。則實際所需夾緊力：由于此夾緊力相對不大，在此聯(lián)動機構(gòu)中手動夾緊，調(diào)節(jié)螺母即可保證，且一般不會使螺桿、軸等零件出現(xiàn)強度方面的問題，故本夾具利用此種夾緊方式可以安全工作。.定位誤差分析（1）定位元件尺寸及公差的確定。本夾具的主要定位元件為一長銷和支承釘，其中支承釘公差為,長銷公差規(guī)定為h6(),公差為。尺寸精度。零件圖中規(guī)定叉口兩側(cè)面距離為，公差,精度要求較低，誤差可以被允許。位置精度。零件圖中叉口兩側(cè)面有對Φ25孔中心線的垂直度要求，Φ25孔的偏差為（）。叉口兩側(cè)面加工后與孔中心線的最大垂