CA6140拨叉831004_加工工艺及夹具设计

拨叉装配图

目录
一．序言…………………………………………………………5
二．夹具的概述…………………………………………………6
2.1夹具的现状几生产对其提出新的要求
2.2现代夹具的发展发向
2.3机床夹具及其功用
2.4机床夹具在机械加工中的作用
2.5机床夹具组成和分类
2.6机床夹具的分类
2.7机床夹具设计特点
2.8机床夹具的设计要求
三．零件的分析…………………………………………………14
3.1零件的工艺分析
四．工艺规程设计……………………………………………14
4.1确定毛坯的制造形式
4.2基面的选择
4.3制定工艺路线
4.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
4.5确定切削用量及基本工时
五．夹具设计………………………………………………27
5.1定位基准的选择
5.2定位误差分析
5.3切削力及夹紧力计算
小结……………………………………………………33
参考文献……………………………………………………33

序言

设计在我们学完大学的全部基础课、技术基础课之后进行的，这是我们在进行设计对所学各课程的深入综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们的大学生活中占有重要的地位。另外在做完这次设计之后，我得到一次在工作前的综合性训练，我在想我能在下面几方面得到锻炼：
（1）运用机械制造工艺学课程中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识，正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。
（2）提高结构设计能力。通过设计夹具的训练，获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效，省力，经济合理而能保证加工质量的夹具的能力。
（3）学会使用手册以及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称，出处，能够做到熟练的运用。
就我个人而言，我希望通过这次设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己发现问题、分析问题和解决问题的能力，为今后参加祖国的“四化”建设打一个良好的基矗

零件的分析

（一）零件的作用
题目所给的零件是CA6140车床的拨叉。它位于车床变速机构中，主要起换档，使主轴回转运动按照工作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的φ20孔与操纵机构相连，二下方的φ50半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。通过上方的力拨动下方的齿轮变速。两件零件铸为一体，加工时分开。
（二）零件的工艺分析
CA6140车床共有两处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下：
1.以φ20为中心的加工表面
这一组加工表面包括：φ20的孔，以及其上下端面，上端面与孔有位置要求，孔壁上有一个装配时钻铰的锥孔，一个M8的螺纹孔。下端有一个47°的斜凸台。这三个都没有高的位置度要求。
2.以φ50为中心的加工表面
这一组加工表面包括：φ50的孔，以及其上下两个端面。
这两组表面有一定的位置度要求,即φ50的孔上下两个端面与φ20的孔有垂直度要求。
由上面分析可知，加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为基准加工另外一组。

二、工艺规程设计

(一)确定毛坯的制造形式
零件材料为HT200。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，故选择铸件毛坯。
（二）基面的选择
基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中回问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，是生产无法正常进行。
（1）粗基准的选择。对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。根据这个基准选择原则，现选取φ20孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一组共两块V形块支承这两个φ32作主要定位面，限制5个自由度，再以一个销钉限制最后1个自由度，达到完全定位,然后进行铣削。
（2）精基准的选择。主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。
（三）制定工艺路线
制定工艺路线得出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。
1.工艺路线方案一
工序一粗、精铣φ20孔上端面。
工序二钻、扩、铰、精铰φ20、φ50孔。
工序三粗、精铣φ50孔上端面
工序四粗、精铣φ50、φ20孔下端面。
工序五切断。
工序六钻φ4孔（装配时钻铰锥孔）。
工序七钻一个φ4孔，攻M6螺纹。
工序八铣47°凸台。
工序九检查。
上面工序加工效率较高，但同时钻三个孔，对设备有一定要求。且看另一个方案。
2.工艺路线方案二
工序一粗、精铣φ20孔上端面。
工序二粗、精铣φ20孔下端面。
工序三钻、扩、铰、精铰φ20孔。
工序四钻、扩、铰、精铰φ50孔。
工序五粗、精铣φ50孔上端面
工序六粗、精铣φ50孔下端面。
工序七切断。
工序八钻φ4孔（装配时钻铰锥孔）。
工序九钻一个φ4孔，攻M6螺纹。
工序十铣47°凸台。
工序十一检查。
上面工序可以适合大多数生产，但效率较低。
综合考虑以上步骤，得到我的工艺路线。
3.工艺路线方案三
工序一以φ32外圆为粗基准，粗铣φ20孔下端面。
工序二精铣φ20孔上下端面。
工序三以φ20孔上端面为精基准，钻、扩、铰、精铰φ20孔，保证垂直度误差不超过0.05mm,孔的精度达到IT7。
工序四以φ20孔为精基准，钻、扩、铰、精铰φ50孔，保证空的精度达到IT7。
工序五切断。
工序六以φ20孔为精基准，粗铣φ50孔上下端面。
工序七以φ20孔为精基准，精铣φ50孔上下端面，保证端面相对孔的垂直度误差不超过0.07。
工序八以φ20孔为精基准，钻φ4孔（装配时钻铰锥孔）。
工序九以φ20孔为精基准，钻一个φ4孔，攻M6螺纹。
工序十以φ20孔为精基准，铣47°凸台。
工序十一检查。
虽然工序仍然是十一步，但是效率大大提高了。工序一和工序二比起工艺路线方案二快了一倍（实际铣削只有两次，而且刀具不用调整）。多次加工φ50、φ20孔是精度要求所致。
以上工艺过程详见图3。

（四）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定
”CA6140车床拨叉”；零件材料为HT200，硬度190～210HB，毛皮重量2.2kg，生产类型大批量，铸造毛坯。
据以上原始资料及加工路线，分别确定各家工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：
1.外圆表面延轴线方向长度方向的加工余量及公差（φ20，φ50端面）。
查《机械制造工艺设计简明手册》（以下称《工艺手册》）表2.2～2.5，取φ20，φ50端面长度余量均为2.5（均为双边加工）
铣削加工余量为：
粗铣1mm
精铣0mm
2.内孔（φ50已铸成孔）
查《工艺手册》表2.2～2.5，取φ50已铸成孔长度余量为3，即铸成孔半径为44mm。
工序尺寸加工余量：
钻孔2mm
扩孔0.125mm
铰孔0.035mm
精铰0mm
3.其他尺寸直接铸造得到
由于本设计规定的零件为大批量生产，应该采用调整加工。因此在计算最大、最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认。

（五）确立切削用量及基本工时
工序一以φ32外圆为粗基准，粗铣φ20孔上下端面。
1.加工条件
工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,铸造。
加工要求：粗铣φ20孔上下端面。
机床：X6140卧式铣床。
刀具：W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度ae<=60,深度ap<=4,齿数z=10,故据《切削用量简明手册》（后简称《切削手册》）取刀具直径do=80mm。选择刀具前角γo＝＋5°后角αo＝8°，副后角αo’=8°，刀齿斜角λs=－10°,主刃Kr=60°,过渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°过渡刃宽bε=1mm。
2.切削用量
1）铣削深度因为切削量较小，故可以选择ap=1.5mm，一次走刀即可完成所需长度。
2）每齿进给量机床功率为7.5kw。查《切削手册》f=0.14~0.24mm/z。由于是对称铣，选较小量f=0.14 mm/z。
3）查后刀面最大磨损及寿命
查《切削手册》表3.7，后刀面最大磨损为1.0~1.5mm。
查《切削手册》表3.8，寿命T=180min
4）计算切削速度按《切削手册》，V c=
算得Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s
据XA6132铣床参数，选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。
5)校验机床功率查《切削手册》Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为Pcm>Pcc。故校验合格。
最终确定ap=1.5mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。
6）计算基本工时
tm＝L/ Vf=(32+80)/475=0.09min。

工序二精铣φ20孔上下端面。
1.加工条件
工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,铸造。
加工要求：精铣φ20上下端面。
机床：X6140卧式铣床。
刀具：W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度ae<=60,深度ap<=4,齿数z=10,故据《切削用量简明手册》（后简称《切削手册》）取刀具直径do=80mm。选择刀具前角γo＝＋5°后角αo＝8°，副后角αo’=8°，刀齿斜角λs=－10°,主刃Kr=60°,过渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°过渡刃宽bε=1mm。
2.切削用量
1）铣削深度因为切削量较小，故可以选择ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需长度。
2）每齿进给量机床功率为7.5kw。查《切削手册》f=0.14~0.24mm/z。由于是对称铣，选较小量f=0.14 mm/z。
3）查后刀面最大磨损及寿命
查《切削手册》表3.7，后刀面最大磨损为1.0~1.5mm。
查《切削手册》表3.8，寿命T=180min
4）计算切削速度按《切削手册》，查得Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s
据XA6132铣床参数，选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。
5)校验机床功率查《切削手册》Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为Pcm>Pcc。故校验合格。
最终确定ap=1.0mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。
6）计算基本工时
tm＝L/ Vf=(32+80)/475=0.09min。

钻床夹具

拨叉