機械制造技術基礎課程設計說明書--CA6140車床撥叉夾具設計.docx

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1、 機械制造技術基礎課程設計設計計算說明書設計題目：CA6140車床撥叉夾具設計姓 名： 趙 波學 號： 20132491班 級： 2013級02班指導教師： 鞠萍華重慶大學機械工程學院二一六年一月一、 零件的工藝分析和生產(chǎn)類型的確定1、零件的用途CA6140車床的撥叉位于車床變速機構(gòu)中，主要起換檔，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25孔與操縱機構(gòu)相連，而下方的55半圓孔則與其所控制齒輪所在的軸接觸。通過上方的力撥動下方的齒輪來實現(xiàn)變速。兩件零件鑄為一體，加工時分開。2、零件的技術要求該零件兩個面都沒有尺寸精度的要求，也無粗糙度的要求。25的孔的粗糙度值

2、要求1.6，需要精加工。因是大批量生產(chǎn)，所以需用鉆、擴、粗鉸和精鉸以保證其加工精度。下面的55孔內(nèi)表面有3.2的粗糙度的要求，所以采用先粗鏜再精鏜來滿足其精度要求，同時保證25的孔和叉口的垂直度。同時該零件上還需加工168的槽，其粗糙度值為3.2，所以必須先粗銑再精銑，且同時要滿足該槽與25的孔的垂直度。以25為中心的加工表面，這一組加工表面包括：25 的孔，槽端面與孔有位置要求，孔壁上有一個一定角度的斜加工面，操縱槽的三個表面，其中側(cè)面與25孔的中心線有垂直度要求為0.08mm。以55為中心的加工表面，這一組加工表面包括：55 的孔，以及其上下兩個端面。這兩組表面有一定的位置度要求,即55

3、的孔上下兩個端面與25 的孔有垂直度要求為0.1 mm。由上面分析可知，加工時應先加工一組表面，再以這組加工后表面為基準加工另外一組。并且保證位置精度要求。再根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟精度及機床所能達到的位置精度，并且此撥叉零件沒有復雜的加工曲面，所以根據(jù)上述技術要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。 3、確定撥叉的生產(chǎn)類型已知此撥叉零件的生產(chǎn)綱領為5000件/年，撥叉屬于輕型零件，查機械制造工藝及設備設計指導手冊，可確定該撥叉生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，所以初步確定工藝安排為：加工過程劃分階段；工序適當集中；加工設備以通用設備為主，大量采用專用工裝。二、確定毛坯根據(jù)機械制造工藝設計簡明手冊（機械工業(yè)出版出版社、

4、哈爾濱工業(yè)大學李益民主編） 零件材料為HT200，采用鑄造。根據(jù)機械加工工藝手冊（機械工業(yè)出版出版社、楊叔子主編），得知大批量生產(chǎn)的鑄造方法有兩種金屬模機械砂型鑄造和壓鑄，由于壓鑄的設備太昂貴，根據(jù)手冊數(shù)據(jù)采用鑄造精度較高的金屬型鑄造。三、工藝規(guī)程設計1、基面的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設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，是生產(chǎn)無法正常進行。2、基準的選擇對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準。而對有若干個不加工表面的工件，則應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。

5、因本零件毛坯是金屬模鑄造成型，鑄件精度較高，所以選擇40mm孔及其外圓面作為粗基準加工底面。再加一個鉤形壓板和一個V形塊限制自由度，達到完全定位。選擇精基準時主要應該考慮基準重合的問題。當設計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算，這在以后還要專門計算。3、制定工藝路線 制定工藝路線得出發(fā)點,應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證,在生產(chǎn)綱領已確定的情況下,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，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。4、工藝路線方案工序：以55孔和40外圓面為定位基準，選用X51銑床和專用夾具先粗銑再

6、精銑底面，保證表面粗糙度為Ra3.2。工序：鉆、擴、粗鉸、精鉸25孔，以40外圓和底面為基準，選用Z535立式鉆床和專用夾具。工序：銑75的上端面。利用25的孔定位，以底面和75下端面作為基準，選用X51立式銑床和專用夾具。工序：粗、精鏜的的內(nèi)圓面。利用25的孔定位，以底面和75上端面作為基準，選用坐標鏜床TS4163和專用夾具。工序：銑75的下端面。利用25的孔定位，以底面和75上端面作為基準，選用X51立式銑床和專用夾具。工序：切斷55，用寬為4mm的高速鋼鋸片銑刀，選用X51立式銑床和專用夾具。工序：粗銑、精銑168的槽，以25的孔及40外圓面定位，選用X51立式銑床、高速鋼三面刃銑刀和

7、專用夾具，。工序：粗銑3521的面。以25的孔和55的內(nèi)圓面定位，選用X51立式銑床和專用夾具。工序IX:去毛刺及檢驗5、各加工表面的機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定1）底面的加工余量底面的單邊總加工余量為Z=4.1mm查文獻15表5-49 平面精加工余量得精加工余量故粗加工余量為Z=3.1mm。2）鉆25的孔加工余量及公差由于孔徑為25mm，因此毛坯鑄成實心。該孔的精度要求在IT6IT7之間，參照工藝手冊表2.3-9表2.3-12確定工序尺寸及余量，查工藝手冊表2.2-5，成批和大量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級，查得鑄件尺寸公等級CT分為7-9級，選用8級。MA為F。公差值T=0.12 mm

8、，鉆孔23mm擴孔24.8 mm 2Z=1.8 mm粗鉸孔24.94mm 2Z=0.14 mm精鉸孔25mm 2Z=0.06 mm由于本設計規(guī)定的零件為大批量生產(chǎn)，應該采用調(diào)整法加工，因此在計算最大、最小加工余量時，應按調(diào)整法加工方式予以確定。由此可知：毛坯名義尺寸：42（mm） 鉆孔時的最大尺寸：23（mm）鉆孔時的最小尺寸：22.5（mm）擴孔時的最大尺寸：23 +1.8=24.8（mm）擴孔時的最小尺寸：24.8-0.35=24.45（mm）粗鉸孔時的最大尺寸： 24.8+0.14=24.94（mm）粗鉸孔時的最小尺寸： 24.94-0.15=24.79（mm）精鉸孔時的最大尺寸： 24

9、.94+0.06=25（mm）精鉸孔時的最小尺寸： 25-0.05=24.95（mm）3）銑75上端面兩75圓柱端面加工余量及公差為自由尺寸公差,表面粗糙度值要求為Ra3.2,要求粗銑,精銑。75精銑的加工余量(單邊)Z=0.4粗銑加工余量(單邊)Z=1.34）粗、精鏜55毛坯為鑄孔,內(nèi)孔精度要求IT13表面粗糙度為Ra3.2,參照工藝手冊表2.3-10確定工序尺寸及余量為:粗鏜54，2Z=4 精鏜55，2Z=15）銑75下端面兩75圓柱端面加工余量及公差為自由尺寸公差,表面粗糙度值要求為Ra3.2,要求粗銑,精銑。55精銑的加工余量(單邊)Z=0.4 粗銑加工余量(單邊)Z=1.36）切斷5

10、5 ，后粗銑斷面選用寬度為2 的高速鋼鋸片銑刀從55孔處切斷并粗銑斷面，切削余量Z=1.07）銑168的槽此面的粗糙度要求為3.2，所以先粗銑再精銑。參照工藝手冊表2.3-9表2.3-12確定工序尺寸及余量為：查工藝手冊表2.2-5，成批和大量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級，查得鑄件尺寸公等級CT分為79級，選用8級。MA為F。公差值T= 1.6mm 。粗銑168的槽 Z=2.0 精銑168的槽 Z=0.48）粗銑3521面因為該面的粗糙度為6.3，所以粗銑一次即可。參照工藝手冊表2.3-9表2.3-12確定工序尺寸及余量為：查工藝手冊表2.2-5，成批和大量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級，查得鑄件尺寸公等級

11、CT分為79級，選用8級。MA為F。公差值T=1.3mm粗銑3521的上端面 2z=3.0 三、確立切削用量及基本工時工序：粗銑所在168的底面此面的粗糙度要求為3.2，所以分粗精加工即可。參照工藝手冊表2.3-9表2.3-12確定工序尺寸及余量為：查工藝手冊表2.2-5，成批和大量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級，查得鑄件尺寸公等級CT分為79級，選用8級。MA為F。公差值T=1.6mm，其偏差0.7粗銑168所在表面 Z=1.0工序：鉆、擴、粗鉸、精鉸25孔1）加工條件工件材料：灰鑄鐵HT200加工要求：鉆25的孔，其表面粗糙度值為Rz=1.6 m；先鉆23的孔在擴24.8的孔，再粗鉸24.94孔，

12、再精鉸25孔。機床：Z5125A立式鉆床。刀具：23麻花鉆，24.8的擴刀，鉸刀。2）計算切削用量鉆23的孔。1、進給量查機械制造工藝與機床夾具課程設計指導P47表2-23鉆孔進給量f為0.390.47 mm/r，由于零件在加工23mm孔時屬于低剛度零件，故進給量應乘系數(shù)0.75，則f=(0.390.47)0.75=0.290.35mm/r，查表得出，現(xiàn)取f=0.25mm/r。此工序采用23的麻花鉆。所以進給量f= 0.25mm/r2、鉆削速度切削速度：根據(jù)手冊表2.13及表2.14，查得切削速度V=18m/min。根據(jù)手冊nw=300r/min,故切削速度為3、切削工時l=23mm，l1=1

13、3.2mm.查工藝手冊P9-143表9.4-31，切削工時計算公式： 1、擴孔的進給量查切削用量手冊表2.10規(guī)定,查得擴孔鉆擴24.8的孔時的進給量,并根據(jù)機床規(guī)格選取 F=0.3 mm/r2、切削速度擴孔鉆擴孔的切削速度,根據(jù)工藝手冊表28-2確定為V=0.4V 鉆其中V 鉆為用鉆頭鉆同樣尺寸的實心孔時的切削速度.故V=0.421.67=8.668m/min按機床選取nw=195r/min.3、切削工時切削工時時切入L1=1.8mm,切出L2=1.5mm 1、粗鉸孔時的進給量根據(jù)有關資料介紹,鉸孔時的進給量和切削速度約為鉆孔時的1/21/3,故F=1/3f鉆=1/30.3=0.1mm/rV

14、=1/3V鉆=1/321.67=7.22m/min2、切削速度按機床選取nw=195r/min,所以實際切削速度3、切削工時切削工時,切入l2=0.14mm,切出l1=1.5mm.1、精鉸孔時的進給量根據(jù)有關資料介紹,鉸孔時的進給量和切削速度約為鉆孔時的1/21/3,故F=1/3f鉆=1/30.3=0.1mm/rV=1/3V鉆=1/321.67=7.22m/min2、切削速度按機床選取nw=195r/min,所以實際切削速度3、切削工時切削工時,切入l2=0.06mm,切出l1=0mm.工序：粗、精銑73上端面 1.選擇工具 切削手冊根據(jù)表1. 選擇YG6硬質(zhì)合金刀具根據(jù)表3.1 銑前深度ap

15、5銑削寬度ae9 端銑刀直徑d0=22mm由于采用標準硬質(zhì)合金端銑刀,故齒數(shù)Z=62 銑刀幾何形狀查表機械加工工藝師手冊21-10，21-18。由于 HBS=200, r0=00=17 a0=6, =30 (2240)Kr=4 (34) Kre=45b=1 mm( 0.81.3)2選擇切削用量1決定銑削寬度ae (由于加工余量不大,鑄體為金屬型,鑄造表面粗糙度要求為3.2 所以可以在一次走刀內(nèi)切完)ae=9mm2決定每齒進給量fz 當使用YG6銑床功率為7.5KW查表3.5時 fz=0.140.24mm/z 要達到表面粗糙度為3.2，每轉(zhuǎn)進給量為0.51.0mm/r。Z=6，根據(jù)af=f/Z,

16、所以取f=0.15mm/z 。3 選擇銑刀磨純標準及刀具壽命根據(jù)表3.7 銑刀刀齒刀面最大磨損量為粗加工時1.01.2由于銑刀直徑d0=22mm 故刀具壽命T=60min (查表3.8)4根據(jù)(表3.16)當d0=22mm Z=6 ap=5 ac=9 fz=0.15 Vc= 60 m/min （5595） nt =868r/min Vft=781mm/min各修正系數(shù)為: kmv=kmn=kmvf=0.89Ksv=ksn=ksvf=0.8故:Vc=Vt kv=600.890.8=41.28m/minn=nt kn=8680.890.8=618r/minVf=Vft kvt=7810.890.8

17、=554mm/min根據(jù)X5032立式升降臺銑說明書(設計手冊)選擇n =710r/min Vfc=500mm/min因此 實際切削速度和每齒進給量為VC=d0n /1000 =3.1422710 / 1000 = 49m/minFzc=vfc / (ncZ) =500/ 7106=0.11mm/z5根據(jù)機床功率:根據(jù)表3.24 當HBS= 170240 ae9mm ap5 d=22 Z=6 Vf=500mm/min近似Pcc=4.8KW根據(jù)X52K型立銑說明機床主軸允許功率為Pcm=7.50.75=5.63KW故Pcc計算基本工時tm = L / vf式中 L=128.74mm 根據(jù)表3.2

18、6,對稱安裝銑刀,入切量及超切量Y+=35 則工時為 tm =L / nf=(128.74+35)/710*0.66=0.35min工序： 鏜55的內(nèi)圓面1選擇刀具:查表機械加工工藝手冊表 11.2-10選擇莫式錐柄3 刀桿直徑D=30 高速鋼刀頭2選擇切削用量有工藝手冊表2.3-10得粗鏜53.5，2Z=3.5精鏜55+0.4 2Z=1.5粗鏜孔至53.5單邊余量Z=1.75/mm一次鏜去全部余量ap=4.5 mm （58）進給量f=0.52 mm/r （0.31.0）根據(jù)機械加工工藝手冊確定坐標鏜床TS4163的切削速度 為v=36m/min （2036m/min）nw =1000v /

19、d=100035 / 3.1450 =223r/min查表4.2-20 T4132立式鏜床主軸轉(zhuǎn)速n=250r/min 切削工時 L=30,L2=3,L3=4t1=L / nf =(30+3+4)/2500.52=0.28min半精鏜孔50+0.50 切削用量 ap=1.5 （1.53）單邊余量Z=0.1mm 一次公差去全部余量ap0.2mm進給量 f =0.2mm/r （0.20.8）根據(jù)有關手冊,確定立式鏜床切割進度v=42m/min (2540)查表4.2-20 T4132立式鏜床（主電動機=1.1kw，總?cè)萘?.16kw）主軸轉(zhuǎn)速n =355 r/min切削工時 L=30,L2=3,L

20、3=4t 2=L/ nf=(30 +3+4)/ 3550.2=0.52min工序：粗、精銑73下端面 1.選擇工具 切削手冊根據(jù)表1. 選擇YG6硬質(zhì)合金刀具根據(jù)表3.1 銑前深度ap5銑削寬度ae9 端銑刀直徑d0=22mm由于采用標準硬質(zhì)合金端銑刀,故齒數(shù)Z=62 銑刀幾何形狀查表機械加工工藝師手冊21-10，21-18。由于 HBS=200, r0=00=17 a0=6, =30 (2240)Kr=4 (34) Kre=45b=1 mm( 0.81.3)2選擇切削用量1)決定銑削寬度ae (由于加工余量不大,鑄體為金屬型,鑄造表面粗糙度要求為3.2 所以可以在一次走刀內(nèi)切完)ae=9mm

21、2)決定每齒進給量fz 當使用YG6銑床功率為7.5KW查表3.5時 fz=0.140.24mm/z 要達到表面粗糙度為3.2，每轉(zhuǎn)進給量為0.51.0mm/r。Z=6，根據(jù)af=f/Z,所以取f=0.15mm/z 。3)選擇銑刀磨純標準及刀具壽命根據(jù)表3.7 銑刀刀齒刀面最大磨損量為粗加工時1.01.2由于銑刀直徑d0=22mm 故刀具壽命T=60min (查表3.8)4根據(jù)(表3.16)當d0=22mm Z=6 ap=5 ac=9 fz=0.15 Vc= 60 m/min （5595） nt =868r/min Vft=781mm/min各修正系數(shù)為: kmv=kmn=kmvf=0.89K

22、sv=ksn=ksvf=0.8故:Vc=Vt kv=600.890.8=41.28m/minn=nt kn=8680.890.8=618r/minVf=Vft kvt=7810.890.8=554mm/min根據(jù)X5032立式升降臺銑說明書(設計手冊)選擇n =710r/min Vfc=500mm/min因此 實際切削速度和每齒進給量為VC=d0n /1000 =3.1422710 / 1000 = 49m/minFzc=vfc / (ncZ) =500/ 7106=0.11mm/z5根據(jù)機床功率:根據(jù)表3.24 當HBS= 170240 ae9mm ap5 d=22 Z=6 Vf=500mm

23、/min近似Pcc=4.8KW根據(jù)X52K型立銑說明機床主軸允許功率為Pcm=7.50.75=5.63KW故Pcc計算基本工時tm = L / vf式中 L=128.74mm 根據(jù)表3.26,對稱安裝銑刀,入切量及超切量Y+=35 則 工時為 tm =L / nf=(128.74+35)/710*0.66=0.35min工序VI：切斷55 1、進給量采用切斷刀，齒數(shù)4，每齒進給量=0.15mm/z（機械制造工藝與機床夾具課程設計指導（吳拓、方瓊珊主編）。故進給量f=0.6mm/r2、銑削速度：（m/min） （表9.4-8）由數(shù)控加工工藝（田春霞主編）中第五章表5-6得切削速度為918m/mi

24、n根據(jù)實際情況查表得V=15 m/min3、切削工時切出l=2mm，切出l1=2mm,行程量=75mm。查工藝手冊P9-143表9.4-31，切削工時計算公式：工序銑168的槽進給量的槽可用高速鋼三面刃銑刀加工，銑刀規(guī)格為16，齒數(shù)為10。由機械加工工藝師手冊表21-5，取每齒進給量為0.15mm/z, ap=2mm，故總的進給量為f=0.1510=1.5 mm/r。 切削速度由工藝手冊表3.1-74,取主軸轉(zhuǎn)速為190r/min。則相應的切削速度為：切削工時切入l=2mm，切出l1=2mm行程量l2=40mm。查工藝手冊P9-143表9.4-31，切削工時計算公式：工序：粗銑35x21平面（

25、1）整個加工余量為8mm,粗銑加工余量1.5，行程數(shù)為2 (2) 確定進給量選用硬質(zhì)合金端銑刀，材料為YG6，由文獻15表598 銑刀直徑選擇得銑刀直徑應小于80mm，取直徑為40mm。齒數(shù)為6。可選用X52K立式升降臺銑床功率為7.5kw，由文獻15表5-146 硬質(zhì)合金面銑刀、圓柱銑刀和圓盤銑刀加工平面和凸臺時的進給量得每齒進給量(3) 確定切削速度由文獻15表2-17 銑削時切削速度的計算公式及表5-98銑刀直徑選擇和表5-7 立式銑床主軸轉(zhuǎn)速得:式中 =24；=0.；=0.1；0.3；=0.2；=0；m=0.32。取立式銑床主軸轉(zhuǎn)速n=150r/min，則切削速度 (4) 切削工時由文

26、獻15表5-73立式銑床工作臺進給量取=126mm/min，；同理四、 夾具設計夾具是一種能夠使工件按一定的技術要求準確定位和牢固夾緊的工藝裝備，它廣泛地運用于機械加工，檢測和裝配等整個工藝過程中。在現(xiàn)代化的機械和儀器的制造業(yè)中，提高加工精度和生產(chǎn)率，降低制造成本，一直都是生產(chǎn)廠家所追求的目標。正確地設計并合理的使用夾具，是保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，從而降低生產(chǎn)成本的重要技術環(huán)節(jié)之一。同時也擴大各種機床使用范圍必不可少重要手段。1、提出問題（1）怎樣限制零件的自由度；V形塊限制4個自由度，定位塊限制1個自由度，限位銷限制1個自由度。（2）怎樣夾緊；設計夾具由螺旋夾緊配合V形塊夾緊工件，定位塊起

27、支撐工件的作用。（3）設計的夾具怎樣排削；此次加工利用麻花鉆和擴刀、鉸刀，排削通過鉆模板與工件之間的間隙排削。（4）怎樣使夾具使用合理，便于裝卸。2、設計思想設計必須保證零件的加工精度，保證夾具的操作方便，夾緊可靠，使用安全，有合理的裝卸空間，還要注意機構(gòu)密封和防塵作用，使設計的夾具完全符合要求。本夾具主要用來對25H7孔進行加工，這個孔尺寸精度要求為H7，表面粗糙度Ra1.6，鉆、擴、粗鉸、精鉸以可滿足其精度。所以設計時要在滿足精度的前提下提高勞動生產(chǎn)效率，降低勞動強度。3、夾具設計1）定位分析（1）定位基準的選擇據(jù)夾具手冊知定位基準應盡可能與工序基準重合，在同一工件的各道工序中，應盡量采用

28、同一定位基準進行加工。故加工25H7孔時，采用40的外圓面和其的下端面作為定位基準。（2）定位誤差的分析定位元件尺寸及公差的確定。夾具的主要定位元件為V形塊與定位塊，因為該定位元件的定位基準為孔的軸線，所以基準重合B=0，由于存在間隙，定位基準會發(fā)生相對位置的變化即存在基準位移誤差。Y=0.707d=0.7070.025mm=0.0177mm2）切削力及夾緊力的計算刀具：23的麻花鉆，24.8的擴孔鉆，鉸刀。鉆孔切削力：查機床夾具設計手冊P70表3-6，得鉆削力計算公式： 式中 P鉆削力t鉆削深度, 80mmS每轉(zhuǎn)進給量, 0.25mmD麻花鉆直徑, 23mmHB布氏硬度，140HBS 所以

29、=800（N）鉆孔的扭矩： 式中 S每轉(zhuǎn)進給量, 0.25mmD麻花鉆直徑, 23mmHB布氏硬度，140HBS=0.014=1580(NM)擴孔時的切削力：查機床夾具設計手冊P70表3-6，得鉆削力計算公式：式中 P切削力t鉆削深度, 80mmS每轉(zhuǎn)進給量, 0.3mmD擴孔鉆直徑, 24.8mmHB布氏硬度，140HBS 所以 = 873（N）擴孔的扭矩： 式中 t鉆削深度, 80mmS每轉(zhuǎn)進給量, 0.3mmD麻花鉆直徑, 24.8mmHB布氏硬度，140HBS =1263（NM）鉆孔夾緊力：查機床夾具設計手冊P70表3-6，查得工件以V形塊和定位塊定位時所需夾緊力計算公式：式中 螺紋摩擦角平頭螺桿端的直徑工件與夾緊元件之間的摩擦系數(shù),0.16螺桿直徑 螺紋升角Q 手柄作用力L 手柄長度則所需夾緊力 =399（N）根據(jù)手冊查得該夾緊力滿足要求，故此夾具可以安全工作。4、夾具操作說明此次設計的夾具夾緊原理為：通過40外圓、平面和側(cè)面為定位基準，在V形塊、支承板和擋銷上實現(xiàn)完全定位，以鉆模板引導刀具進行加工。采用手動螺旋快速夾緊機構(gòu)夾緊工件。