CA6140車床撥叉[831002] 加工工藝和鉆φ60孔夾具設計-氣動夾具

喜歡這套資料就充值下載吧。資源目錄里展示的都可在線預覽哦。下載后都有，請放心下載，文件全都包含在內(nèi)，圖紙為CAD格式可編輯，【有疑問咨詢QQ:414951605 或 1304139763】 廣東海洋大學2005屆本科生課程設計目 錄序言2CA6140車床的型號831002撥叉工藝規(guī)程設計1. 撥叉的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定21.撥叉的用途32.撥叉的技術(shù)要求33.審查撥叉的工藝性44.確定撥叉的生產(chǎn)類型4二. 確定毛坯,繪制毛坯簡圖41.選擇毛坯42.確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量5三.擬定撥叉工藝路線51. 基面的選擇52.表面加工方法的確定表面加工方法的確定63.加工階段的劃分64.工序的集中與分散65.確定撥叉的生產(chǎn)類型66.工藝路線的確定7四機械加工余量、工序尺寸及公差的確定8五. 撥叉60孔切削用量、時間定額的計算91.切削用量計算102.時間定額的計算10六機床夾具設計12 1.設計應考慮的問題122.定位方案設計133. 工件誤差分析計算134. 導向元件設計145.夾緊裝置設計146夾緊力與切削力的計算167.夾具體的設計16參考文獻18序 言 機械制造工藝學課程設計是在我們學完了大學的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進行的.這是我們在進行畢業(yè)設計之前對所學的各種課程的一次深入而綜合的總復習,也是一次理論聯(lián)系實際的訓練.因此,它在我們四年的大學生活中占有重要的地位。 就我個人而言，我希望能通過這次課程設計,能夠綜合地系統(tǒng)化地掌握所學過的知識并加以應用,對自己未來將從事的工作進行一次適應性訓練，同時從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，以便于以后更好地投入工作，為未來做好打算。 一.撥叉的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定 1.撥叉的用途 該撥叉應用在CA6140型車床變速箱傳動軸上的換檔機構(gòu)中.該撥叉頭以25mm孔套在變速叉軸上,并用螺釘經(jīng)螺紋孔M22mm與變速叉軸聯(lián)結(jié),撥叉腳則夾在兩齒輪之間.當需要變速時,操縱變速手柄,變速操縱機構(gòu)就通過撥叉壁部的操縱槽帶動撥叉與變速叉軸一起在變速箱中滑移,撥叉腳撥動三聯(lián)滑移變速齒輪在花鍵軸上滑動以改變檔位,從而改變車床主軸的旋轉(zhuǎn)速度.該撥叉是在停車時用于換檔的,承受的彎曲應力和沖擊載荷較小,因此零件應具有的強度和韌性均不高.該零件的主要工作表面為撥叉腳兩端面、叉軸也(H7)、鎖銷螺紋孔M221.5mm、撥叉長槽,在設計工藝規(guī)程時應予以保證.2.撥叉的技術(shù)要求按表1-1形式將撥叉的全部技術(shù)要求列于表1中, 表1 撥叉零件技術(shù)要求 加工表面尺寸偏差(mm)公差及精度等級表面粗糙度Ra(m)形位公差(mm)長槽側(cè)面IT113.2長槽底面IT126.3撥叉腳兩端面IT113.2撥叉腳內(nèi)表面IT123.2M221.5mm螺紋孔到大槽外側(cè)IT1225mm孔IT71.6M221.5mm孔撥叉頭左端面80撥叉頭右端面80 該撥叉形狀特殊,結(jié)構(gòu)簡單,屬于典型的叉桿類零件.為了實現(xiàn)換檔變速的功能,其叉軸孔與變速叉軸有較高的配合要求,因此加工精度要求較高.為保證撥叉換檔時叉腳受力均勻,要求叉腳兩端面對叉軸孔mm的垂直度要求為0.1mm.為保證撥叉在叉軸上有準確的位置,改換檔位準確,撥叉用螺釘定位.綜上所述,該撥叉件的各項技術(shù)要求制訂得較合理. 3.審查撥叉的工藝性 分析零件圖可知,撥叉腳兩端面要求切削加工,并在軸向方向上高于相鄰表面,這樣既減少了加工面積,又提高換檔時叉腳端面的接觸剛度.25mm孔和M22mm螺紋孔的端面均為平面,可以防止加工過程中鉆頭鉆偏,以保證孔的加工精度.長槽兩側(cè)面精度要求較高,而上表面及下表面精度要求不高,加工比較容易.該零件主要工作表面雖然加工精度相對較高,但也可以在正常的生產(chǎn)條件下,采用較經(jīng)濟的方法保質(zhì)保量地加工出來;除主要工作表面外,其余的加工精度均較低.綜上所述知,該零件不需要高精度機床加工,通過銑削鉆床的粗加工就可以達到加工要求.由此可見,該零件的工藝性較好.4.確定撥叉的生產(chǎn)類型依據(jù)設計要求可知,該零件的生產(chǎn)類型為大量生產(chǎn).撥叉的重量為1.45kg,查表1-3可知,該撥叉屬于輕型零件.2. 確定毛坯,繪制毛坯簡圖 1.選擇毛坯 由于該撥叉在工作過程中承受的沖擊載荷較小,受力小,故選擇材料為HT200.因為該撥叉的生產(chǎn)類型為大量生產(chǎn),為提高生產(chǎn)效率和鑄造件的表面質(zhì)量與機械性能,采用砂型鑄造金屬模機器造型.2. 確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量由表2-1表2-5知,要確定毛坯的尺寸公差及機械加工余量,應先確定以下各項因素:(1).公差等級由撥叉的鑄造方法和材料,并查表2-1得毛坯公差等級為CT10級.(2) .公差帶位置公差帶應相對于基本尺寸對稱分布,即一半在基本尺寸之上,一半在基本尺寸之下.(3) .要求的機械加工余量根據(jù)工件的鑄造方法和鑄件的材料,查表2-5得其精度等級為F級.根據(jù)上述條件,可查表2-3,表2-4確定鑄件的尺寸公差和機械加工余量. 表2 撥叉鑄件毛坯尺寸公差及機構(gòu)加工余量項目(mm)機械加工余量(mm)尺寸公差(mm)腳內(nèi)圓寬度6022.8長槽寬度1622.2腳端面寬度121.52.2中心距126.110.53.6孔徑2522.4端面4422.8長槽底面至上表面822頂面3622.63. 擬定撥叉工藝路線 1.定位基面的選擇 定位基準有粗基準和精基準之分,通常先確定精準,然后再確定粗基準. （1）精基準的選擇根據(jù)撥叉零件的技術(shù)要求同裝配要求，選擇撥叉右端面同軸孔25作為精基準。零件上很多表面都可以采用它們作為基準進行加工，即遵循“基準統(tǒng)一”原則，軸孔25的軸線是設計基準，選用其作為精基準加工撥叉的左右端面，螺紋孔M221.5同槽，實現(xiàn)了設計基準跟工藝基準的重合，保證了被加工表面的垂直度要求，另外，由于撥叉的剛性較差，受力容易產(chǎn)生變型，夾緊力應該垂直于主要定位面，選用撥叉25孔端面做精基準，夾緊可作用在端面上，夾緊可靠，不容易引起零件變型。 （2）粗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。而作為粗基準的表面應平整，沒有飛邊，毛刺或其他表面殘缺。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。根據(jù)這個基準選擇原則，現(xiàn)選取25孔的不加工外輪廓表面作為粗基準，利用一組共兩塊V形塊支承這兩個42孔作主要定位面，限制5個自由度，再以一個銷釘限制最后1個自由度，達到完全定位,然后進行銑削。2. 表面加工方法的確定根據(jù)撥叉零件圖上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度,確定加工件各表面的加工方法,如表所示.表3 撥叉零件各表面加工方案加工表面尺寸精度等級表面粗糙度Ra(m)加工方案備注25mm孔IT71.6擴-粗鉸-精鉸表1-7長槽內(nèi)側(cè)面IT93.2粗銑-精銑表1-8長槽底面IT126.3粗銑表1-8長槽上表面IT126.3粗銑表1-8螺紋孔端面IT126.3粗銑表1-8螺紋孔IT73.2擴孔-絲錐攻螺紋表1-7表1-10撥叉腳兩端面IT113.2粗銑-半精銑表1-860mm孔IT123.2粗鏜-半精鏜表1-7撥叉腳底面IT126.3粗銑表1-83. 加工階段的劃分 該撥叉加工質(zhì)量比較高,可將加工階段劃分成粗加工、半精加工和精加工階段.在粗加工階段,首先將精基準25mm孔準備好,使后續(xù)工序可以采用精基準定位加工,保證其它表面加工的精度要求;然后粗銑長槽上表面、長槽底面、長槽內(nèi)側(cè)面、撥叉腳內(nèi)表面,切撥叉腳底面及加工螺紋孔;在精加工階段,進行長槽內(nèi)側(cè)面的精銑.4. 工序的集中與分散該零件選用工序分散原則安排撥叉的加工工序.采用分散原則安排生產(chǎn),可以使所用機床和工藝準備簡單,并易于調(diào)整.5. 工序順序的安排（1）機械加工工序1) .遵循先基準,后其它原則,首先加工精基準撥叉頭叉軸孔mm.2) .遵循先粗后精原則,先安排粗加工工序,后安排精加工工序.3) .遵循先主后次原則,先加工主要表面叉軸孔mm和長槽及撥叉腳兩端面,后加工次要表面螺紋孔端面及螺紋孔、撥叉孔內(nèi)表面及底面.4) .遵循先面后孔原則,先加工螺紋孔上表面再加工螺紋孔.（2）輔助工序精加工完成后,安排去毛刺、清洗等終檢工序.綜上所述,該該撥叉工序的安排順序為:基準加工主要表面的粗加工及長槽內(nèi)側(cè)面的精加工主要表面半精加工和次要表面加工.6. 確定工藝路線在綜合上述工序順序安排原則的基準上,列出撥叉的工藝路線如表4所示. 表4 撥叉工藝路線及設備、工裝的選用工序號工序名稱機床設備刀具量具1擴-粗鉸-精鉸25孔Z525型鉆床擴孔鉆、鉸刀游標卡尺、塞規(guī)2粗銑、半精銑60孔上下端面X5032臥式銑床端銑刀游標卡尺3鏜、半精鏜60孔臥式鏜床高速鋼鏜刀游標卡尺、塞規(guī)4銑螺紋孔端面臥式銑床端銑刀游標卡尺5鉆20孔立式鉆床鉆刀游標卡尺、塞規(guī)6攻M22x1.5螺紋立式鉆床絲錐游標卡尺7銑槽端面臥式銑床端銑刀游標卡尺8銑16H11的槽萬能銑床三面刃銑刀游標卡尺9兩件銑斷萬能銑床鋸片銑刀游標卡尺10檢查游標卡尺，塞規(guī)四機械加工余量、工序尺寸及公差的確定工序一 撥叉叉軸孔加工余量和公差的確定 由表228可查得,擴孔余量Z擴孔=2mm,粗鉸余量Z粗鉸=0.14mm,精鉸余量Z精鉸=0.06mm,查表120可依次確定各工序的加工精度等級為擴孔:IT12;精鉸:IT10;精鉸IT7.根據(jù)上述結(jié)果,再查標準公差數(shù)值表240可確定工步的公差值為擴孔:0.2mm粗鉸:0.084mm,精鉸0.021mm.綜上所述,該工序各工步的工序尺寸及公差分別為擴孔:mm,粗鉸mm,精鉸mm.工序二 60孔上下端面加工余量和公差的確定該工序的加工過程是雙邊加工，參考表24，取該端面的加工余量為2mm，銑削加工余量為：粗銑1.3mm，精銑0.7mm。 查表1-20知，粗銑工序的經(jīng)濟加工精度可達IT11，其公差值為0.11mm。工序三 撥叉腳60孔加工余量和公差的確定 因為60孔的精度等級為H12，且粗糙度要求為3.2，查表1-7得，粗鏜，半精鏜就能滿足要求，所以確定其加工方案為粗鏜半精鏜。由表229可查得,粗鏜余量Z粗鏜=1.5mm,半精鏜余量Z半精鏜=0.5mm,查表120可依次確定各工序的加工精度等級為粗鏜:IT11;半精鏜:IT10.根據(jù)上述結(jié)果,再查標準公差數(shù)值表240可確定工步的公差值粗鏜:0.220mm半精鏜:0.140mm. 高速鋼鏜刀，臥式車床T68綜上所述,該工序各工步的工序尺寸及公差分別為粗鏜mm,精鉸mm工序八 粗銑、精銑16H11槽側(cè)面和底面的加工余量、工序尺寸和公差的確定。 由表2-36可知，精銑余量Z=1mm;公差值為+0.3。精加工15它們的相互關(guān)系如下圖：加工方向16H11151五.撥叉叉軸孔切削用量、時間定額的計算工序四 以25孔為精基準，粗鏜，半精鏜60孔，保證孔的精度達到IT12。1切削用量的計算(1)粗鏜孔工步1）背吃刀量 取p=0.75mm(背吃刀量為加工余量的一半) 2）進給量的確定 由表5-29可取工序的每轉(zhuǎn)進給量f=0.3-1.0 mm/r。這里選擇f=0.8mm/r3）切削速度的計算 工 件的材料為HT200，刀具為高速鋼鏜刀，由表5-29，切削速度可取為v=20-35 m/min，由公由公式(51)得,可求得該工序鉆頭的轉(zhuǎn)速,由此可選擇臥式鏜床T68?？扇∞D(zhuǎn)速n=960r/min, 由此轉(zhuǎn)速代入公式(51),可求得該工序的實際鏜削速度=179.4m/min（2)半精鏜工步1）背吃刀量 取p=0.25mm2）進給量的確定 由表5-29可取工序的每轉(zhuǎn)進給量f=0.2-0.8mm/r.這里選擇0.6 mm/r3）切削速度的計算 由表5-29，切削速度可取為v=25-40m/min，由公由公式(51)得,可求得該工序鉆頭的轉(zhuǎn)速,由此可選擇臥式鏜床T68。可取轉(zhuǎn)速n=960r/min, 由此轉(zhuǎn)速代入公式(51),可求得該工序的實際鏜削速度.2.時間定額的計算(1)基本時間tm的計算 1）鏜撥叉60孔 根據(jù)表5-39中的鏜孔基本時間計算公式可求出該工序的基本要求，式中L=12mm,= ,一般當=90度時，=23，這里取=2，=35, 這里取=4，=單件小批生產(chǎn)時的試切附加長度。i 為進給次數(shù)，在本題中為一次。=f X n=960r/min X 0.8mm/r=,將上述的結(jié)果代入公式，則該工序的基本時間是=0.025min=1.5s2)半精鏜鏜撥叉60孔根據(jù)題意，半精鏜與粗鏜的分別是進給量f不同，f=0.6mm/r，因此=f X n=960r/min X 0.6mm/r=576, 將上述的結(jié)果代入公式，則該工序的基本時間是=0.033min=2s.所以總基本時間=+=3.5s(2)輔助時間tf 的計算輔助時間tf 與基本時間的關(guān)系為tf =（0.15-0.2），這里取tf =0.2，則各工序的輔助時間分別為：粗鏜的輔助時間：tf =0.2=1.5X0.2=0.3s半精鏜的輔助時間：tf =0.2=2X0.2=0.4s所以總輔助時間tf=tf1+tf2=0.3+0.4=0.7s(3)其他時間計算除了作業(yè)時間以外，每道工序的單件時間還包括布置工作地時間、休息與生理需要和準備與結(jié)束時間，但是撥叉為大批量生產(chǎn)，準備和結(jié)束的時間甚微，可以忽略不算，布置工作地時間tb是作業(yè)時間的2%-7%，這里取5%，休息與生理需要時間tx 是作業(yè)時間的2%-4%，這里取3%，則可知道：粗鏜的輔助時間: 5%(tj+tf)= 5%(3.5+0.7)=0.21s半精鏜的輔助時間: 3%(tj+tf)= 3%(3.5+0.7)=0.126s 綜合上述知,單件時間定額： tdj=tj+tf+tb+tx+tz= 3.5+0.7+0.21+0.126=4.536s六機床夾具設計在機床上加工工件時,為了使工件在該工序所加工的表面能達到規(guī)定的尺寸和位置公差要求,在開動機床進行加工之前,必須使工件占有一正確的位置,并保證在加工過程中能夠保持定位位置不變.為此,必須對工件進行定位和夾緊. 1.夾具設計應考慮的問題本夾具是用來鏜60孔，加工本道工序時，應注意該工藝孔應與25孔由一定的同軸度要求，為保證形位公差，需要在加工時用應用25孔為精基準；該零件的尺寸精度也有一定的要求，應保證該夾具與零件之間由良好的接觸關(guān)系。在設計夾具時，主要應考慮如何定位才能加工出合格的零件，如何才能減低勞動強度和提高勞動生產(chǎn)率。2.定位方案設計按照加工要求,工件上應該被限制的自由度均要被限制.根據(jù)所加工的撥叉零件的尺寸及工作要求,加工撥叉叉軸孔時,工件以25H7及60H12孔端面和側(cè)板為定位基準，在長圓柱銷，浮動支承塊和擋銷尚實現(xiàn)完全定位，采用DQG型汽缸通過對稱布置的兩套鉸鏈機構(gòu)和壓板加緊工作，綜上所述知,工件的的六個自由度被完全限制,工件已實現(xiàn)完全定位.3.工件誤差分析計算定位誤差由基準不重合誤差jb和定位副制造不準確誤差db兩部分組成,定位誤差的大小是兩項誤差在工序尺寸方向上的代數(shù)和,即dw=jb+db.基準不重合誤差jb:由于工序基準與定位基準不重合,查標準公差值表得工件擋銷的標準公差為0.62mm,即極限偏差為0.3.由于夾緊力的作用,工件總是靠近擋銷,所以jb=0.50.31=0.15mm.查機械制造技術(shù)基準課程設計指導教程表85-10得定位副制造不準確誤差db=0.015mm. 所以,dw=jb+db=0.15+0.015=0.165mm.4.導向元件設計鉆床夾具的導向元件為可換鉆套,它的作用是確定刀具相對夾具定位元件的位置,并在加工中對鏜刀等加工刀具進行引導,防止刀具在加工中發(fā)生偏斜.(1)鉆套高度:鉆套高度與所鉆孔的孔距精度、工件材料、孔加工深度、刀具剛度、工件表面形狀等因素有關(guān).鉆套高度H越大,刀具的導向性越好,但刀具與鉆套的摩擦越大,一般取H=(12.5)d,所以H=159.52.560mm=59.5150mm.查機械制造技術(shù)基準課程設計指導教程表9-10可取快換鉆套的高度H=45mm.(2)排屑間隙h值應適當選取,上值太小時,切屑難以自由排出,使加工表面被損壞;h值太大時,會降低鉆套的導向作用,影響加工精度.加工鑄鐵時,h=(0.30.7)d=0.359.50.760mm=17.8542mm.查機械制造技術(shù)基準課程設計指導教程表9-10可取排屑間隙h=16mm. (3)確定鉆套位置尺寸和公差鉆套位置尺寸以工件相應尺寸的平均尺寸為基本尺寸,其公差取為工件相應尺寸公差的1/51/2,偏差對稱標注.由夾具可知：工序尺寸（鉆套中心線與外壁的距離）L=70，而尺寸公差取：0.07（1/51/2）mm，取+0.035mm，則鉆套的位置尺寸為L=（70+0.035）mm5.夾緊裝置設計在加工過程中,工件會受到切削力、離心力等外力的作用,為了保證在這些外力作用下,工件仍能在夾具中保持定位的正確位置而不致發(fā)生位移或產(chǎn)生振動,在夾具結(jié)1.構(gòu)中都必須設置一定的夾裝置,把工件壓緊在定位元件上.(1)夾緊裝置的組成DQG型汽缸（動力裝置），夾緊元件，鉸鏈杠桿機構(gòu)（中間傳動機構(gòu)）(2)對夾緊裝置的基本要求:1)夾緊時不破壞工件在夾具中占有的正確位置;2）夾緊力要適當,既要保證工件在加工過程中定位的穩(wěn)定性,又要防止因夾緊力大損傷工件表面及產(chǎn)生夾緊變形;3)夾緊機構(gòu)操作安全、省力、夾緊迅速;4)夾緊機構(gòu)的復雜程度、工作效率與生產(chǎn)類型相適應.結(jié)構(gòu)應盡量簡單,便于制造與維護;5)具有良好的自鎖性能.(3)夾緊力的作用點的設計原則:1)應落在支承元件上或幾個支承元件所形成的支承平面內(nèi);2)應落在工件剛性較好的部位上;3)應盡可能靠近加工面.(4)夾緊力的方向:1)作用方向應垂直于工件的主要定位基準,以保證加工精度;2)作用方向應有利于減少所需的夾緊力的大小.綜合上述,選擇夾緊力的作用點在60H12孔的上下端面。6. 夾緊力與切削力的計算由于撥60孔在同一夾具上完成粗鏜-半精鏜加工,加工過程中不拆工件，且粗鏜所需的力大于半精鏜的力,所以確定夾緊力只需確定粗鏜時所需的夾緊力.因為考慮到零件的夾緊需要軸向和徑向定位，所以選用鉸鏈杠桿夾緊機構(gòu)，查表10-1，夾緊力由于工件擴孔時所需的周向切削力遠大于軸向力,故確定夾緊力時只需要計算粗鏜刀作用在工件上的轉(zhuǎn)距,軸向力可憑經(jīng)驗予以保證.（1）切削力的計算，由金屬加工機械手冊查出，切削力P=204ts0.75kp ,其中t=0.75,s=0.8,kp=k1k2k3k4k5而且對于鏜刀k1=1.24,k2=1.0,k3=1.15,k4=1.0,k5=1.0,代入得kp=1.43.再把結(jié)果代入切削力公式P=204ts0.75kp =2040.750.850.751.43=185N （2）夾緊力的計算 由機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設計指導教程表10-1可查出，夾緊力公式，其中k=3,L=10,H=12,f=0.2,代入公式得=462.5N7.夾具體的設計夾具休是夾具的基礎(chǔ)件,夾具上所有的組成部分都必須最終通過這一基礎(chǔ)件聯(lián)接成一個有機整體.夾具體必須有足夠的剛度和強度、安裝穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)工藝性良好、便于清除切屑.(1)夾具材料及制造方法根據(jù)使用要求,夾具體用鑄造方法制造,材料為HT200.(2)夾具體外形尺寸由機械制造技術(shù)基準課程設計指導教程表11-1可得夾具體的基本尺寸如下表: 表1 夾具體結(jié)構(gòu)基本尺寸的經(jīng)驗數(shù)據(jù)夾具體結(jié)構(gòu)部分經(jīng)驗數(shù)據(jù)夾具體壁厚h25mm夾具體加強肋厚度16mm夾具體加強肋高度60mm夾具體壁與壁連接的鑄造圓角5mm（3）鑄造夾具體的技術(shù)要求 1）鑄件不許有裂紋、氣孔、砂眼、疏松、夾渣等鑄造缺陷。澆口、冒口、結(jié)疤、粘砂應清楚干凈。2）鑄件在機械加工前應經(jīng)時效處理。3）未注明的鑄造圓角R（3-5）mm。4）鑄造拔模斜度（鑄件在垂直分型面的表面需有拔模斜度）。5）由機械制造技術(shù)基準課程設計指導教程表11-2可得夾具體座耳結(jié)構(gòu)尺寸如下表:螺栓直徑DD1RR1 LHb12143071520364參考文獻1.機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設計指導教程 機械工業(yè)出版社 鄒青 主編2.機械制造技術(shù)基礎(chǔ) 機械工業(yè)出版社 于駿一 鄒青 主編3.互換性與測試技術(shù)基礎(chǔ) 機械工業(yè)出版社 王伯平 主編4.切削手冊 機械工業(yè)出版社 艾興 肖詩綱 主編 5. 機械制造裝備設計 機械工業(yè)出版社 馮辛安 主編 19