機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計-撥叉831002工藝及銑斷叉口夾具設(shè)計

機(jī)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(jī)械加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計全套設(shè)計圖紙加V信153893706或扣3346389411設(shè)計者所在班級指導(dǎo)教師廣東海洋大學(xué)工程學(xué)院20XX年7月8日目錄TOC\o"1-3"\h\u15585一、設(shè)計任務(wù)和設(shè)計要求 2318881.1設(shè)計任務(wù) 2190531.2設(shè)計要求 231114二、撥叉831002的加工工藝規(guī)程設(shè)計 391582.1零件的分析 3146662.1.1零件的作用 3192652.1.2零件的技術(shù)要求 3123582.1.3零件的工藝分析 4146312.3確定毛坯 573312.3.1確定毛坯種類 5179252.3.2確定鑄件加工余量和形狀 591652.4工藝規(guī)程設(shè)計 6154562.4.1基面的選擇 6240202.4.2制定工藝路線 7299822.4.3機(jī)械加工余量 7175962.5確定切削用量及基本工時 10153962.5.1選擇機(jī)床及刀具 10284352.5.2計算切削用量 1126363三、夾具設(shè)計 14308733.1問題的提出 1454903.2夾具設(shè)計 14206643.2.1定位基準(zhǔn)的選擇 1452853.2.2切削力和夾緊力計算 1497503.3定位誤差分析 16242613.4夾具設(shè)計及操作的簡要說明 168093四、設(shè)計總結(jié) 1818071五、鳴謝 1922164六、參考文獻(xiàn) 20一、設(shè)計任務(wù)和設(shè)計要求1.1設(shè)計任務(wù)對零件進(jìn)行工藝分析,畫零件圖；確定毛坯的制造方式,繪制毛坯簡圖；制定零件的機(jī)械加工工藝路線,填寫機(jī)械加工工藝過程卡；對指定工序,選擇機(jī)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；對指定工序進(jìn)行機(jī)床夾具設(shè)計計算和機(jī)構(gòu)設(shè)計，畫夾具裝配裝配圖；對夾具的一個零件設(shè)計零件圖；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(jī)械加工工藝過程卡1張4．機(jī)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(biāo)零件）7．課程設(shè)計說明書1份，參考廣東海洋大學(xué)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(jī)構(gòu)中，主要起換檔，使主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)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(jī)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(qiáng)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(diǎn)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(jī)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/mmΦ25孔兩端面800.300，IT12Φ25孔25H70.021，IT71.6Φ60孔60H120.300，IT123.2Φ60孔兩端面12d110.190，IT113.2螺紋孔頂面距φ25孔中心線360.210，IT126.3M22x1.5螺紋M22x1.5銑槽端面距槽底面8H120.150，IT126.3銑16H11槽16H110.110，IT113.2叉口銑斷距φ60孔中心線20.100，IT126.32.1.3零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(zhǔn)采用專用夾具進(jìn)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(jì)精度及機(jī)床所能達(dá)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(dāng)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(jī)械產(chǎn)品的零件質(zhì)量型別表表2-3機(jī)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(jī)床運(yùn)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(jī)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(jìn)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φ25EQ孔的不加工外輪廓表面作為粗基準(zhǔn)，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(dá)到定位要求,通過夾緊裝置后進(jìn)行加工。精基準(zhǔn)的選擇主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問題。當(dāng)設(shè)計基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時，應(yīng)該進(jìn)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(diǎn),應(yīng)當(dāng)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(jī)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(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)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(zhǔn)，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(zhǔn)，鉆、擴(kuò)、鉸φ25孔,孔的精度達(dá)到IT7；工序四以φ25孔為精基準(zhǔn)，粗銑φ60孔上下端面；工序五以φ25孔為精基準(zhǔn)，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(zhǔn)，鉆、鏜、鉸φ60孔，保證空的精度達(dá)到IT12；工序七以φ25孔為精基準(zhǔn)，銑螺紋孔端面；工序八以φ25孔為精基準(zhǔn)，鉆φ20孔（裝配時鉆鉸錐孔）；工序九以φ25孔為精基準(zhǔn)，鉆一個φ20孔，攻M22×1.5螺紋；工序十以φ25孔為精基準(zhǔn)，銑槽端面；工序十一以φ25孔為精基準(zhǔn)，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(zhǔn)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(jī)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(jī)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(jī)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(biāo)卡尺2精銑φ25孔端面立式銑床X53K端銑刀游標(biāo)卡尺3鉆、擴(kuò)、鉸φ25孔立式鉆床Z5125A麻花鉆、擴(kuò)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(biāo)卡尺5精銑φ60孔上下端面立式銑床X53K端銑刀游標(biāo)卡尺6鉆、擴(kuò)、鉸φ60孔搖臂鉆床Z37麻花鉆、擴(kuò)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(biāo)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(biāo)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1mm3.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(kuò)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(kuò)孔鉆1.8mm粗鉸孔0.14mm精鉸孔0.06mm4.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2.1mm半精銑0.7mm精銑0.2mm5.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4mm（單邊余量）。工序尺寸加工余量：粗銑頂面3.1mm半精銑0.7mm精銑0.2mm6.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(rèn)。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(jī)械加工余量等級（摘自GB/T6414-1999）表2-8要求鑄件的機(jī)械加工余量單位：mm2.5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(jī)床及刀具機(jī)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80×4×22GB/T6120-1996，即d=80mmD=22mmL=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(jìn)給量mm/z.銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)和耐用度：由《指導(dǎo)教程》表2-12查得磨鈍標(biāo)準(zhǔn)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(jī)床主軸速度由《指導(dǎo)教程》表2-14按機(jī)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mmmm表2-10高速鋼面銑刀、圓柱形銑刀和圓盤銑刀銑削時的進(jìn)給量表2-11銑刀壽命T單位：min銑刀直徑d/mm=<80100125160高速鋼銑刀鑲齒圓柱銑刀180圓盤銑刀120150面銑刀180表2-12銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)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1.2~1.80.3~0.50.700.50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）X61W65、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(zhǔn)的選擇工件以φ60H12孔及其端面和φ25H7孔為定位基準(zhǔn)，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(jī)構(gòu)。3.2.2切削力和夾緊力計算切削力的計算刀具：鋸片銑刀，中齒鋸片銑刀80×4GB/T6120-1996，齒數(shù)32，高速鋼。機(jī)床：x61W型萬能銑床由《機(jī)械制造工藝學(xué)》[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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(zhǔn)，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(zhǔn)與工序基準(zhǔn)均為其中一短銷，故只存在基準(zhǔn)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(jī)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(zhǔn)，采用一面兩銷實現(xiàn)完全定位。本夾具的最大優(yōu)點(diǎn)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(dá)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(jī)構(gòu)動作，使兩塊壓板夾緊工件。本夾具還有