撥叉課程設(shè)計---撥叉零件的機械加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計

1、<p><b>　　機械制造技術(shù)基礎(chǔ)</b></p><p><b>　　課程設(shè)計說明書</b></p><p>　　設(shè)計題目：撥叉零件的機械加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計</p><p>　　設(shè) 計 者： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p&

2、gt;<p>　　2012年9月10日</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　前 言2</b></p><p><b>　　一．零件的分析3</b></p><p>　　1.1零件的作用3</p><

3、p>　　1.2 撥叉的工藝分析3</p><p><b>　　二．毛坯的選擇4</b></p><p>　　三．工藝路線設(shè)計5</p><p>　　3.1基準面的選擇5</p><p>　　3.2工藝路線的擬定及比較5</p><p>　　四．機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定

4、6</p><p>　　4.1頂面，端面毛坯尺寸余量6</p><p>　　4.2孔，花鍵的加工余量7</p><p>　　1.預(yù)制孔Ø227</p><p>　　2.鉆，攻絲螺紋孔7</p><p><b>　　3.拉花鍵7</b></p><p>

5、　　五.確定切削用量及基本工時8</p><p>　　5.1粗銑，半精銑左端面8</p><p>　　5.2鉆，括預(yù)制孔Ø228</p><p>　　5.3拉Ø25H7的花鍵10</p><p>　　5.4粗銑，半精銑上端面10</p><p>　　5.5粗銑，精銑18H11底槽11&l

6、t;/p><p>　　5.6鉆2-M8通孔，攻絲12</p><p><b>　　六．夾具設(shè)計13</b></p><p>　　6.1夾具設(shè)計任務(wù)13</p><p>　　6.2確定夾具的結(jié)構(gòu)方案13</p><p>　　6.3誤差分析與計算15</p><p>　　

7、七． 參考文獻16</p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　我們已經(jīng)學(xué)過了與本次課程設(shè)計有關(guān)的許多專業(yè)課，包括《機械精度與檢測技術(shù)》、《機械工程材料》、《機械原理》、《機械設(shè)計》、《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》等，這使我們對機械設(shè)計和制造有關(guān)的原理有了一定的感性和理性認識，但是我們并不是很了解這些原理與實際加工工藝過程之間的聯(lián)系。課程設(shè)計作為理論

8、和實踐相結(jié)合的有效手段。通過這次車床CA6140撥叉加工工藝規(guī)程及夾具的設(shè)計讓我們對所學(xué)的專業(yè)課的一些知識得以復(fù)習(xí)、鞏固和應(yīng)用，并對零件的制造過程有了一定的了解。除此之外，本次課程設(shè)計也不僅為我們了解大四的畢業(yè)設(shè)計做了一定的準備，而且為以后的工作打下一定的基礎(chǔ)。</p><p>　　夾具結(jié)構(gòu)設(shè)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。夾具是工藝裝備的主要組合部分，在機

9、械制造中占有重要地位，夾具對保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)率，減輕勞動強度，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期等都具有重要意義。</p><p>　　此次課程設(shè)計任務(wù)是對拔叉零件的機械加工工藝規(guī)程的設(shè)計和所選的某道工序所用夾具的設(shè)計。本次所選拔叉的工藝分析及夾具設(shè)計內(nèi)容主要包括：撥叉毛坯的選擇，機械加工工藝路線的確定，夾具方案的確定，夾具的裝配圖、零件圖的繪制，設(shè)計說明書的編寫等。</p><p><b>

10、;　　一．零件的分析</b></p><p><b>　　1.1零件的作用</b></p><p>　　該零件是CA6140車床的撥叉（圖1），它在車床變速機構(gòu)中位于廂體內(nèi)部。主要作用是換檔，通過運動改變齒輪嚙合，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。</p><p>　　1.2 撥叉的工藝分析</p

11、><p>　　撥叉是一個很重要的零件，但其零件尺寸比較小，其中加工內(nèi)花鍵的精度要求很高要達到鍵底1.6，鍵側(cè)3.2；此外對上端面的加工精度要求也很高為3.2，同時上端面與花鍵孔軸線有平行度要求為0.1；撥叉的撥口槽的底槽側(cè)邊加工精度要求為3.3且與花鍵孔中心軸有垂直度公差要求為0.08。因為撥叉的變速傳動處于一個關(guān)鍵位置，所以它的尺寸精度、位置精度，以及各表面的表面質(zhì)量均影響機器或部件的裝配質(zhì)量，進而影響機器性能與工

12、作壽命，因此撥叉的加工非常重要。</p><p>　　了解撥叉的作用分析零件圖可知，它有六組加工（即表面精度要求高的，有行位公差要求的）：</p><p>　?。?）以Ø22H12為主要加工面，拉內(nèi)花鍵槽Ø25H7，槽數(shù)為6個，其粗糙度要求是底邊Ra=1.6，側(cè)邊Ra=3.2，Ø22H12內(nèi)孔粗糙度Ra=6.3。</p><p>　?。?/p>

13、2）粗精銑上端面，表面粗糙度要求為Ra=3.2。根據(jù)表面粗糙度要求我們采取粗銑、半精銑的加工方式。</p><p>　　（3）鉆并攻絲2-M8?？紤]到工藝要求我們采取鉆、攻絲兩步工序。</p><p>　?。?）第三組為粗精銑18H11底槽，該槽的表面粗糙度要求是兩槽邊Ra=3.2，槽底的表面粗糙度要求是Ra=6.3。根據(jù)表面粗糙度要求我們采取粗銑、半精銑的加工方式。</p>

14、<p>　　（5）撥叉左端面，此面將作為粗基準，表面粗糙度為3.2。根據(jù)表面粗糙度要求我們采取粗銑、半精銑的加工方式。</p><p>　?。?）注意：大端為Ø5的錐形銷孔，基與此孔要在裝配時與配合軸一起打，暫不加工。</p><p><b>　　二．毛坯的選擇</b></p><p>　　零件的生產(chǎn)規(guī)模為大量生產(chǎn)，因此為

15、了保證較高的生產(chǎn)效率同時節(jié)省毛坯材料損耗，撥叉毛坯選擇金屬澆鑄,這樣可以免去每次造型所損失的時間，可以提高效率。選用毛坯材料為HT200（灰鑄鐵），毛坯單邊余量一般在1-3mm，結(jié)構(gòu)細密，能承受較大的壓力，占用生產(chǎn)的面積較小。因其生產(chǎn)規(guī)模為大量生產(chǎn)，且質(zhì)量約為1kg小于15kg，在機床類零件中屬于輕型零件，因此年產(chǎn)量應(yīng)在50000件以上才符合大量生產(chǎn)（查《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》表1—2，1—3）。鑒于為大量生產(chǎn)且鑄件不大應(yīng)采用一般機器造型中

16、的壓實式，噪聲小，生產(chǎn)效率高，結(jié)構(gòu)簡單。（查《機械加工工藝手冊1》表3.1-17）。</p><p><b>　　三．工藝路線設(shè)計</b></p><p><b>　　3.1基準面的選擇</b></p><p>　　粗基準的選擇：根據(jù)粗基準的選擇原則1保證零件加工表面相對于不加工面有一定的位置關(guān)系；2合理分配加工余量；3便

17、于裝夾；4同一尺寸方向上粗基準不重復(fù)使用。綜合考慮零件左端面是毛坯鑄造出來之后等待加工的第一個面，此面將作為粗基準較為符合要求。</p><p>　　對于精基準而言，應(yīng)考慮到基準重合的問題，自為基準，互為基準，統(tǒng)一基準的原則。當(dāng)設(shè)計基準與工藝基準不重合時，應(yīng)該進行尺寸換算，在此設(shè)計中我們以Ø25H7的孔為精基準，基本滿足要求.</p><p>　　3.2工藝路線的擬定及比較<

18、;/p><p><b>　　方案一：</b></p><p><b>　　粗銑，半精銑左端面</b></p><p><b>　　粗銑，半精銑頂面</b></p><p><b>　　鉆，括預(yù)制孔Ø22</b></p><p>

19、;　　拉Ø25H7的花鍵粗</p><p><b>　　精銑18mm槽</b></p><p>　　鉆M8底孔φ6.7，攻絲M8</p><p><b>　　去刺</b></p><p><b>　　檢驗</b></p><p><b&g

20、t;　　方案二： </b></p><p><b>　　粗銑，半精銑左端面</b></p><p><b>　　鉆，括預(yù)制孔Ø22</b></p><p><b>　　拉Ø25H7的花鍵</b></p><p><b>　　粗銑，半

21、精銑上端面</b></p><p>　　粗銑，精銑18H11底槽</p><p>　　鉆2-M8通孔，攻絲</p><p><b>　　去毛刺</b></p><p><b>　　檢查</b></p><p>　　方案一中加工是以左端面，頂面為基準展開的加工；方案

22、二中是以左端面為基準加工出孔Ø25，又以中心線為基準加工其他，因此方案二可以達到零件中平行度垂直度的要求，也符合先面后孔的加工準則，方案一則達不到，所以選方案二。</p><p>　　四．機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定</p><p>　　CA6140撥叉材料為灰鑄鐵，毛坯質(zhì)量約為1kg，大量生產(chǎn)，采用壓實式金屬型鑄造公差等級為CT10</p><p&

23、gt;　　逐漸機械加工余量的估算：A=CBmax0.2B0.15</p><p>　　A-余量（mm） B-加工表面基本尺寸（mm） </p><p>　　Bmax-鑄件最大尺寸（mm） C-系數(shù)</p><p>　　查自《機械加工工藝手冊》</p><p>　　4.1頂面，端面毛坯尺寸余量</p><p>　　查

24、《機械加工工藝手冊1》表3.1-28可知頂面，端面，側(cè)面系數(shù)為0.65</p><p>　　A=0.65×=3mm</p><p>　　故毛坯側(cè)面，端面，側(cè)面尺寸余量為3mm，毛坯上無孔，為實心件</p><p>　　4.2孔，花鍵的加工余量</p><p><b>　　1.預(yù)制孔Ø22</b><

25、;/p><p>　　毛坯為實心，不沖出孔，孔精度為IT9—IT11之間，根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》表5-2。</p><p><b>　　鉆孔：φ20</b></p><p>　　擴孔：φ22 </p><p>　　對內(nèi)圓面2Z=D1-D2 《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》5-4</p>

26、<p><b>　　Z=1mm</b></p><p><b>　　2.鉆，攻絲螺紋孔</b></p><p>　　已知公稱直徑為8mm，普通粗牙螺紋為6.7mm </p><p>　　《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程》表2-39</p><p>　　故加工余量為2Z=D1-D2

27、 Z=0.65mm</p><p><b>　　3.拉花鍵</b></p><p>　　2Z=D1-D2 Z=1.5mm</p><p>　　五.確定切削用量及基本工時</p><p>　　5.1粗銑，半精銑左端面</p><p>　　工件材料：灰鑄鐵，σ=200MPa，金屬型鑄造&

28、lt;/p><p>　　加工要求：粗銑左端面到81mm，精銑到80mm</p><p>　　機床X6025 臥式升降臺銑床 《機械加工工藝手冊2》表2.1-1</p><p>　　刀具：硬質(zhì)合金圓柱形銑刀YG6 GB/T1115.1-2002 D=50mm d=22mm L=40mm γ=+5 α=17 λ=25 《機械加工工藝手冊2》表2.1-

29、30 表2.1-41</p><p>　　粗銑切削用量ap=2mm 精銑切削用量ap=1mm </p><p>　　由《機械加工工藝手冊2》表2.1-71可知：</p><p>　　f=af×Z=0.2×6=1.2mm/r</p><p>　　由《實用機械加工工藝手冊》表11-94可知：切削速度V=60-110m/mi

30、n n==382-700r/min</p><p>　　取轉(zhuǎn)速n=500r/min V==79m/min</p><p>　　l1+l2=17mm l=75mm</p><p>　　切削工時：tm=2×(l1+l2)/nf=2×（17+75）/(500×1.2)=0.3min</p><p>　

31、　5.2鉆，括預(yù)制孔Ø22</p><p>　　加工條件：工序Ⅵ 鉆，擴φ22孔</p><p><b>　?。?）鉆φ20孔 </b></p><p>　　加工條件：機床：Z525立時鉆床</p><p>　　刀具：硬質(zhì)合金錐柄麻花鉆，其中d=20mm</p><p>　　計算切削用量

32、：ap=20mm </p><p>　　進給量f=0.7mm/r V=20-30m/min </p><p>　　查自《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程》表5-23</p><p>　　n==318-478r/min 取n=392r/min </p><p>　　實際V=πdn/1000=24m/min</p&g

33、t;<p>　　切削工時：被切削層長度： l=80mm</p><p>　　刀具切入長度： l1=5mm </p><p>　　刀具切出長度： l2=3mm </p><p>　　tm=(l+l1+l2)/nf=0.32min</p><p><b>　?。?）擴φ22孔</b></p&

34、gt;<p>　　加工條件：機床：Z525立時鉆床 </p><p>　　刀具：硬質(zhì)合金擴孔鉆，其中d=22mm </p><p>　　計算切削用量：ap=2mm</p><p>　　進給量f=0.75mm/r V=20-30m/min </p><p>　　查自《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程》表5-23 4-9

35、</p><p>　　n==318-478r/min 取n=392r/min </p><p>　　實際V==27m/min</p><p>　　切削工時：被切削層長度： l=80mm</p><p>　　刀具切入長度： l1=5mm </p><p>　　刀具切出長度： l2=3mm <

36、;/p><p>　　tm=(l+l1+l2)/nf=0.3min</p><p>　　總t=0.62min</p><p>　　5.3拉Ø25H7的花鍵</p><p>　　機床：臥式內(nèi)拉床L6120。 《機械加工工藝手冊2》表4.1-6</p><p>　　刀具：矩形花鍵拉刀第一型，花鍵鍵數(shù)6。材料：W18C

37、r4V做拉刀材料，柄部采用40Cr材料?！稒C械加工工藝手冊2》表4.1-35</p><p>　　Ra=1.6 灰鑄鐵選速度2組《實用機械加工工藝手冊》表11-349</p><p>　　拉削速度V=4.5-3.5m/min 《實用機械加工工藝手冊》表11-350 </p><p><b>　　取V=4m/min</b></p>

38、<p>　　拉削工件長度l：l=80mm；</p><p>　　拉刀長度l1:l1=753mm 《機械加工工藝手冊2》表4.1-39 40 42</p><p>　　拉刀切出長度l2=10mm</p><p><b>　　一次走刀</b></p><p>　　切削工時： tm=(l1+l2+l)/1000

39、V=0.2min</p><p>　　5.4粗銑，半精銑上端面</p><p>　　工件材料：灰鑄鐵，σ=200MPa，金屬型鑄造</p><p>　　加工要求：粗銑頂面到73mm，精銑到72mm</p><p>　　機床： X6025 臥式升降臺銑床 《機械加工工藝手冊2》表2.1-1</p><p>　　刀具：

40、硬質(zhì)合金圓柱形銑刀YG6 GB/T1115.1-2002 D=50mm d=22mm L=40mm γ=+5 α=17 λ=25 《機械加工工藝手冊2》表2.1-30 表2.1-41</p><p>　　粗銑切削用量ap=2mm 精銑切削用量ap=1mm </p><p>　　由《機械加工工藝手冊2》表2.1-71可知：</p><p>　　

41、f=af×Z=0.2×6=1.2mm/r</p><p>　　由《實用機械加工工藝手冊》表11-94可知：切削速度V=60-110m/min n==382-700r/min</p><p>　　取轉(zhuǎn)速n=500r/min V==79m/min</p><p>　　l1+l2=17mm l=75mm</p><

42、p>　　切削工時：tm=2×(l1+l2+l)/nf=2×（75+17）/(500×1.2)=0.3min</p><p>　　5.5粗銑，精銑18H11底槽</p><p>　　工件材料：灰鑄鐵，σ=200MPa，金屬型鑄造</p><p>　　加工要求：粗銑，精銑從12mm到18mm的底槽</p><p&g

43、t;　　機床X6025 臥式升降臺銑床 《機械加工工藝手冊2》表2.1-1</p><p>　　刀具：高速鋼切槽銑刀 d=50mm ac=8mm </p><p>　　《實用機械加工工藝手冊》表11-91 af=0.012-0.008mm/z</p><p>　　粗銑切削用量ap=2mm 精銑切削用量ap=1mm </p><

44、p>　　由《機械加工工藝手冊2》表2.1-71可知：</p><p>　　f=af×Z=0.01×6=0.06mm/r</p><p>　　由《實用機械加工工藝手冊》表11-94可知：切削速度V=60-110m/min n==382-700r/min</p><p>　　取轉(zhuǎn)速n=600r/min V==95m/min</

45、p><p>　　兩側(cè)面每側(cè)粗精共2次</p><p>　　切削工時：tm=4×(l1+l2+l)/nf=4×（35+5）/(600×0.06)=4min</p><p>　　5.6鉆2-M8通孔，攻絲</p><p>　?。?）鉆M8螺紋底孔φ6.7孔.</p><p>　　加工條件：機床：Z

46、525立時鉆床</p><p>　　刀具：高速鋼麻花鉆 其中d=6.7mm</p><p>　　計算切削用量：ap=6.7mm</p><p>　　由《實用機械加工工藝手冊》表11-266</p><p>　　f=0.2mm/r </p><p>　　v=24-34mm/min</p><p&g

47、t;　　確定主軸轉(zhuǎn)速： n== 1140-1616r/min </p><p>　　. 按機床選?。?n=1360r/min</p><p>　　實際機床選取： V==29m/min</p><p>　　被切削層長度： l=11mm</p><p>　　刀具切入切出：

48、l+l2=4mm</p><p>　　切削工時： tm=(l1+l2+l)/nf=0.055min</p><p>　?。?）加工條件：機床：Z525立時鉆床</p><p>　　刀具：高速鋼機動絲錐，其中d=8mm</p><p>　　切削用量：ap=1.3mm</p><p>　　由《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指

49、導(dǎo)教程》表5-38可知：</p><p><b>　　f=1mm/r </b></p><p>　　v=9.8m/min</p><p>　　確定主軸轉(zhuǎn)速： n==390r/min </p><p>　　按機床選?。?n=392r/min </p>

50、<p>　　實際機床選取： V==9.9m/min</p><p>　　刀具切入切出長度：l1+l2=4mm </p><p>　　被切削層長度： l=11mm</p><p>　　切削工時： tm=0.04min </p><p>　　加工兩次： t=2×0.095=0.18min </p&

51、gt;<p><b>　　六．夾具設(shè)計</b></p><p><b>　　6.1夾具設(shè)計任務(wù)</b></p><p>　　銑18H11的槽。已知：工件材料為灰鑄鐵，毛坯為金屬型澆鑄的鑄件，所用機床為X6025臥式升降臺銑床，生產(chǎn)規(guī)模為大量生產(chǎn) 。設(shè)計該工序的銑床夾具。</p><p>　　6.2確定夾具的結(jié)

52、構(gòu)方案</p><p>　?。?）確定定位元件 根據(jù)工序簡圖提供的定位基準，采用心軸，支撐板，側(cè)面銷定位。</p><p>　　上述定位方案是否可行，需核算其定位誤差。</p><p>　　由于銑槽時槽底并沒有公差要求，因此只需保證其基本尺寸，不再進行核算。</p><p>　　兩側(cè)槽距有基本尺寸及公差要求。 </p>&

53、lt;p>　　由表可得銑削切削力的計算公式：</p><p><b>　　查表得：</b></p><p>　　對于灰鑄鐵： </p><p><b>　　取 ， 即</b></p><p><b>　　所以 &l

54、t;/b></p><p><b>　　由表可得：</b></p><p>　　垂直切削力 ：（對稱銑削） </p><p><b>　　背向力：</b></p><p>　　根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出

55、理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值。即：</p><p>　　安全系數(shù)K可按下式計算：</p><p>　　式中：為各種因素的安全系數(shù)，見參考文獻[13]表可得： </p><p>　　所以 </p><p>　　由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡

56、單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構(gòu)。</p><p>　　單個螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算：</p><p>　　式中參數(shù)由《機床夾具設(shè)計手冊》可查得：</p><p><b>　　其中： </b></p><p><b>　　螺旋夾緊力：</b></p><p&g

57、t;<b>　　易得：</b></p><p>　　經(jīng)過比較實際夾緊力遠遠大于要求的夾緊力，因此采用該夾緊機構(gòu)工作是可靠的。</p><p>　　6.3誤差分析與計算</p><p>　　該夾具以平面定位心軸定心，心軸定心元件中心線與底槽側(cè)面規(guī)定的垂直度偏差0.08mm，槽的公差為mm。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工

58、序所規(guī)定的工序公差。</p><p>　　與機床夾具有關(guān)的加工誤差，一般可用下式表示：</p><p><b>　　可得：</b></p><p>　?、?平面定位心軸定心的定位誤差 ：</p><p>　?、?夾緊誤差 ： </p><p>　　其中接觸變

59、形位移值：</p><p>　　⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過</p><p>　　⑷ 夾具相對刀具位置誤差：取</p><p><b>　　誤差總和：</b></p><p>　　從以上的分析可見，所設(shè)計的夾具能滿足零件的加工精度要求。</p><p><b>　　參考文獻<

60、/b></p><p>　　《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》························于駿一 鄒青</p><p>　　《機械加工工藝

61、手冊1》·······················孫鳳池 于駿一 </p><p>　　《機械加工工藝手冊2》······

62、;·················孫鳳池 于駿一 </p><p>　　《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程》··········于駿一 鄒青