撥叉CA6140課程設(shè)計

1、機械制造技術(shù)項目綜合實踐 上海電機學院機械制造技術(shù)項目綜合實踐設(shè)計說明書設(shè)計題目 CA6140撥叉工藝裝備（年產(chǎn)量2000件）學生姓名: 翁杰 指導(dǎo)教師: 汪惠群 上 海 電 機 學 院 機械設(shè)計制造及自動化 2017年12月21日上海電機學院機械制造技術(shù)項目綜合實踐任務(wù)書題目 ：CA6140撥叉設(shè)計 內(nèi) 容 ：1.零件圖 1張 2.毛坯圖 1張3.機械加工工藝過程綜合卡片 1套4.專用夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計裝配圖 1張5.專用夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計零件圖 2張6.實訓設(shè)計說明書一份（包括工藝規(guī)程的制定、專用夾具的設(shè)計計算、機床的選擇等） 班 級 機制1411 學 生 翁杰 指導(dǎo)教師 汪惠群 系 主 任 2017

2、年12月目錄一、零件的分析4（一）零件的作用4（二）零件的工藝分析4二、工藝規(guī)程的設(shè)計5（一）確定毛坯的制造形式5（二）基面的選擇5（三）制訂工藝路線5（四）機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定8（五）確定切削用量及基本工時8三、夾具設(shè)計15（一）問題的提出16（二）夾具設(shè)計16附 錄19一、零件的分析（一）零件的作用題所給的是CA6140車床上的撥叉，它位于車床變速機構(gòu)中，主要起換擋作用，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。零件上方的20mm的孔與操作機構(gòu)相連，下方的50mm的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，兩零件鑄造為一體，加工

3、時分開。（二）零件的工藝分析CA6140撥叉的全部技術(shù)要求列如下表:項目公差等級偏差（mm）粗糙度Ra定位基準右端面3.2外圓表面Ø22的花鍵底孔IT13+0.2806.3右端面Ø25的六齒方花鍵孔IT7+0.02301.6右端面尺寸6的花鍵槽寬IT9+0.06+0.033.2花鍵孔中心線兩端的2*150倒角6.3花鍵孔中心線尺寸18的槽IT6+0.01203.2花鍵孔中心線尺寸8的槽IT9+0.0301.6花鍵孔中心線表1由上表分析可知，可以加工撥叉右端面；然后以此作為基準采用專用夾具進行加工，并且保證位置精度要求。再根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟精度及機床所能達到的位置精度，并且

4、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。二、工藝規(guī)程的設(shè)計（一）確定毛坯的制造形式確定毛坯種類：零件材料為HT200。考慮零件在機床運行過程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡單，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，故選擇鑄件毛坯。采用鑄造，撥叉屬于輕型機械產(chǎn)品類型，產(chǎn)量 2000 件，采用金屬模鑄造。（二）基面的選擇使生產(chǎn)無法正常進行。（1） 粗基準的選擇：因為要保證通孔中心線垂直于右端面，所以以零件右端面作為粗基準。精基準的選擇：考慮要保證零件的加工精度和裝夾準確方便，依據(jù)“基準重合”原則和“基準統(tǒng)一”原則，以后的加工以花鍵軸為主要的定位精基準。（2）（三）制訂工藝路線（

5、1）. 加工階段的劃分在選定撥叉各表面加工方法后，就需進一步確定這些加工方法在工藝路線中的順序及位置，這就涉及加工階段劃分方面的問題。對于精度要求較高的表面，總是先粗加工后精加工，但工藝過程劃分成幾個階段是對整個加工過程而言的，不能拘泥于某一表面的加工。該撥叉的加工質(zhì)量要求較高，可將加工階段劃分為粗加工、精加工階段。在粗加工階段，首先以40的外圓表面為粗基準將精基準右端面準備好，使后續(xù)都可采用精基準定位加工，保證其他加工表面的精度要求；然后銑削撥叉右端面。在精加工階段，完成撥叉Ø22孔的鉆、擴加工并進行花鍵槽的拉削加工；進行撥叉Ø18的磨削加工；進行B面的精銑；銑B面尺寸為

6、8的槽。（2）.工序的集中與分散工序的集中與分散是確定工序內(nèi)容多與少的依據(jù)，它直接影響整個工藝路線的工序數(shù)目及設(shè)備、工裝的選用等。由于本次加工的撥叉的生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，確定選用工序集中的原則組織工序內(nèi)容，一方面可以采用萬能、通用機床配以專用夾具加工，以提高生產(chǎn)效率；另一方面也可以減少工件的裝夾次數(shù)，有利于保證各加工表面之間的相互位置精度，并可以縮短輔助時間。（3）.制定工藝路線工藝路線方案一：工序名稱設(shè)備工藝設(shè)備車右端面，Ra=3.2m臥式車床硬質(zhì)合金車刀，游標卡尺鉆孔Ø20（以右端面為粗基準）臥式車床麻花鉆擴孔至Ø22+0.28 0，Ra=6.3m立式鉆床擴孔鉆，鉸刀

7、，塞規(guī)車兩端面圓孔倒角15°臥式車床硬質(zhì)合金車刀銑削寬為18mm的溝槽（以Ø22+0.28 0為精基準），Ra=3.2m臥式銑床三面刃銑刀，游標卡尺銑削上端面（以Ø22+0.28 0為精基準），Ra=3.2m臥式銑床立式銑刀，游標卡尺粗銑寬為8mm的溝槽（以Ø22+0.28 0為精基準），Ra=6.3m精銑寬為8mm的溝槽，Ra=1.6m臥式銑床三面刃銑刀，游標卡尺，塞塊去毛刺鉗工臺銼刀清洗清洗機清洗機終檢塞規(guī)，百分表，卡尺等表2工藝路線方案二：工序名稱設(shè)備工藝設(shè)備粗銑右端面(以左端面為基準)，Ra=3.2m臥式銑床端面銑刀，游標卡尺鉆孔Ø20

8、（V型塊定位）立式鉆床麻花鉆擴孔至Ø22+0.28 0，Ra=6.3m立式鉆床擴孔鉆，鉸刀，塞規(guī)車兩端面圓孔倒角15°，Ra=6.3m臥式車床硬質(zhì)合金車刀拉花鍵，Ra=1.6m臥式拉床拉刀，卡規(guī)銑削寬為18mm的溝槽（以Ø22+0.28 0為精基準），Ra=3.2m臥式銑床三面刃銑刀，游標卡尺，塞塊銑削上端面（以Ø22+0.28 0為精基準），Ra=3.2m臥式銑床立式銑刀，游標卡尺粗銑寬為8mm的溝槽（以Ø22+0.28 0為精基準），Ra=6.3m精銑寬為8mm的溝槽，Ra=1.6m臥式銑床三面刃銑刀，游標卡尺，塞塊去毛刺鉗工臺銼刀清洗清洗

9、機清洗機終檢塞規(guī)，百分表，卡尺等表3（4）.工藝方案的比較與分析上述兩個工藝方案的特點在于：先加工花鍵孔再以花鍵孔定位加工兩槽，這樣位置精度較易保證，并且定位及裝夾都比較方便。但是方案一右端面的切削和鉆通孔通過車床來實現(xiàn)，集中了工序節(jié)約了時間，但是在車削右端面時，極易產(chǎn)生斷續(xù)切削，應(yīng)在生產(chǎn)加工中避免。而方案二右端面則是通過銑削來實現(xiàn)，避免了斷續(xù)切削，所以應(yīng)該采取方案二。（四）機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定加工表面工序名稱工序余量加工前尺寸加工后尺寸粗糙度右端面（兩端面距離）粗銑282803.2Ø22+0.28 0通孔（直徑·）鉆2002012.5擴孔22022+0.

10、28 03.2拉花鍵（兩對稱花鍵相距）拉1.522+0.28 025+0.023 01.6拉花鍵（鍵槽寬）拉606+0.06 +0.033.218mm的溝槽上端面（至圓柱中心）粗銑252503.28mm的溝槽左右兩端面（距離）粗銑3036.3精銑168+0.03 01.68mm的溝槽下端面（至圓柱中心）粗銑827196.3表4（五）確定切削用量及基本工時（1）工序 ：銑削寬為18mm的溝槽（以Ø22+0.28 0為精基準），Ra=3.2m。1.加工條件工件材料： HT200，163255HB，金屬型鑄件加工要求： 銑削寬為18mm的溝槽機床：臥式機床X6025A，8級，轉(zhuǎn)速范圍501

11、250 刀具：高速鋼鑲齒三面刃 d0=125mm，L=18mm，Z=142.計算切削用量及工時 毛坯長度方向的加工余量為40mm，深度方向的加工余量為2mm，一次加工。 ap=18mm，aw=23mm，取每齒進給量af=0.05(mm/z)，根據(jù) 機械加工工藝師手冊 表30-33，f=af*Z=0.05×14=0.7mm/r。v=22m/min。確定機床主軸轉(zhuǎn)速 n= =(r/min)。經(jīng)過計算，與56r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為50r/min及80r/min。為能達到表面粗糙度Ra3.2m，現(xiàn)選取80r/min。所以實際切削速度v =m/min。 切削工時按機械加工工藝師手冊表30-

12、7，lw=40mm，l1=0.5d0+(0.51)，l2=12，取l1=63mm，l2=2mm?；竟rtm=1.88(min)輔助時間0.15 x1.88=0.28（min）其他時間0.06 x（0.282+1.88）=0.013（min）（2）工序 ：粗銑削寬為8mm的溝槽（以Ø22+0.28 0為精基準）1.加工條件工件材料： HT200，163255HB，金屬型鑄件加工要求： 銑削寬為8mm的溝槽機床：臥式機床X6025A，8級，轉(zhuǎn)速范圍501250 刀具：高速鋼直齒三面刃 d0=63mm，L=6mm，Z=162.計算切削用量及工時毛坯長度方向的加工余量為8mm，深度方向的加

13、工余量為8mm，二次加工。（1）粗銑ap=7mm，aw=8mm，取每齒進給量af=0.08(mm/z)，根據(jù) 機械加工工藝師手冊 表30-33，f=af*Z=0.08×16=1.28mm/r。v=29m/min。確定機床主軸轉(zhuǎn)速 n= =(r/min)。 經(jīng)過計算，與147r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為125r/min及200r/min?，F(xiàn)選取n=125r/min。如果選n=200r/min，則速度損失太大。所以實際切削速度v =m/min。切削工時按機械加工工藝師手冊表30-7，lw=40mm，l1=0.5d0+(0.51)，l2=12，取l1=32mm，l2=2mm?；竟rtm=0

14、.47(min)輔助時間0.15 x0.47=0.07（min）其他時間0.06 x（0.07+0.47）=0.03（min）（2）精銑ap=8mm，aw=8mm，取每齒進給量af=0.03(mm/z)，根據(jù) 機械加工工藝師手冊 表30-33，f=af*Z=0.03×16=0.48mm/r。v=40m/min。確定機床主軸轉(zhuǎn)速 n= =(r/min) 經(jīng)過計算，與202r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為200r/min及315r/min?，F(xiàn)選取n=200r/min。如果選n=315r/min，則速度損失太大。所以實際切削速度v =m/min。切削工時按機械加工工藝師手冊表30-7，lw=40

15、mm，l1=0.5d0+(0.51)，l2=12，取l1=32mm，l2=2mm?；竟rtm=0.77(min)輔助時間0.15 x0.77=0.11（min）其他時間0.06 x（0.11+0.77）=0.05（min）（3）工序 ：銑削右端面，Ra=3.2m1.加工條件工件材料： HT200，163255HB，金屬型鑄件加工要求： 銑削右端面機床：臥式機床X6025A，8級，轉(zhuǎn)速范圍501250 刀具：硬質(zhì)合金端銑刀 d0=100mm，Z=52.計算切削用量及工時 毛坯長度方向的加工余量為49mm，深度方向的加工余量為2mm，一次加工。 ap=2mm，aw=40mm，取每齒進給量af=0

16、.14(mm/z)，根據(jù) 機械加工工藝師手冊 表30-25，f=af*Z=0.14×5=0.7mm/r。v=72m/min。確定機床主軸轉(zhuǎn)速 n= =(r/min)。經(jīng)過計算，與229r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為200r/min及315r/min?，F(xiàn)選取n=200r/min。如果選n=315r/min，則速度損失太大。所以實際切削速度v =m/min。 切削工時按機械加工工藝師手冊表30-9，lw=49mm，l1+l2=7mm。基本工時tm=0.4(min)輔助時間0.15 x0.4=0.06（min）其他時間0.06 x（0.6+0.4）=0.03（min）（4）工序 ：銑削上端面，

17、Ra=3.2m1.加工條件工件材料： HT200，163255HB，金屬型鑄件加工要求： 銑削上端面機床：臥式機床X6025A，8級，轉(zhuǎn)速范圍501250 刀具：高速鋼圓柱形銑刀 d0=50mm，L=50，Z=8（細齒）2.計算切削用量及工時 毛坯長度方向的加工余量為40mm，深度方向的加工余量為2mm，一次加工。 ap=28mm，aw=2mm，取每齒進給量af=0.05(mm/z)，根據(jù) 機械加工工藝師手冊 表30-29，f=af*Z=0.05×8=0.4mm/r。v=21m/min。確定機床主軸轉(zhuǎn)速 n= =(r/min)。經(jīng)過計算，與134r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為125r/m

18、in及200r/min?，F(xiàn)選取n=125r/min。如果選n=200r/min，則速度損失太大。所以實際切削速度v =m/min。 切削工時按機械加工工藝師手冊表30-8，lw=49mm，l1+l2=12mm?；竟rtm=1.04(min)輔助時間0.15 x1.04=0.16（min）其他時間0.06 x（0.16+1.04）=0.07（min）（5）工序 ：鉆孔Ø20mm1.加工條件工件材料： HT200，163255HB，金屬型鑄件加工要求： 鉆孔直徑d0=20mm，孔深l=80mm，通孔。機床：圓柱立式鉆床Z5025，8級，轉(zhuǎn)速范圍1002900 刀具：高速鋼麻花鉆（直柄長

19、麻花鉆） d0=20mm2.計算切削用量及工時ap=10mm，進給量根據(jù)切削加工簡明實用手冊表8-69查得，f=0.430.53mm/r，由于=4，故允許進給量需乘以修正系數(shù)k=0.95，故f=0.410.50mm/r按機床說明書，取f=0.45mm/r。切削速度，由切削加工簡明實用手冊表8-71查得v=0.25m/s=15m/min。按公式計算主軸轉(zhuǎn)速n= =(r/min)。根據(jù)機床說明書，取n=261r/min。所以實際切削速度v =m/min。切削工時按機械加工工藝師手冊表28-42，lw=80mm，lf=cotkr，l1=23mm.基本工時tm=0.747(min)輔助時間0.15 x

20、0.747=0.11（min）其他時間0.06 x（0.747+0.11）=0.05（min）（6）工序 ：擴孔至Ø20+0.28 0mm，Ra=6.3m1.加工條件工件材料： HT200，163255HB，金屬型鑄件加工要求： 擴孔至Ø20+0.28 0mm，Ra=6.3m，孔深l=80mm，通孔。機床：圓柱立式鉆床Z5025，8級，轉(zhuǎn)速范圍1002900 刀具：整體高速鋼直柄擴孔鉆 d0=22mm，L=248mm，l=150mm，d114.3mm2.計算切削用量及工時ap=0.05D=1mm，進給量根據(jù) 機械加工工藝師手冊 表28-30查得，f=0.60.7mm/r，取

21、f=0.6mm/r。切削速度，由切削加工簡明實用手冊表8-71查得v=0.44m/s=26.4m/min。按公式計算主軸轉(zhuǎn)速n= =(r/min)。根據(jù)機床說明書，取n=423r/min。所以實際切削速度v =m/min。切削工時按機械加工工藝師手冊表28-42，lw=80mm，l1=23mm，lf=cotkr. 基本工時tm= (min) 輔助時間0.15 x0.325=0.05（min）其他時間 0.06 x（0.05+0.325）=0.02（min）（7）工序 ：拉花鍵1.加工條件工件材料： HT200，163255HB，金屬型鑄件加工要求： 拉花鍵至Ø25+0.023 0mm

22、，Ra=1.6m。機床：臥式內(nèi)拉床L6106/1 刀具：矩形齒花鍵拉刀2.計算切削用量及工時根據(jù)切削加工簡明實用手冊表8-160，確定拉花鍵拉刀的單面齒升量為0.040.1mm，取單面齒升為0.06mm，拉削速度為32m/min，根據(jù)表8-161及表8-162，取v=2.5m/min。切削工時 t=Zb(單面余量)=1mml=80mm=1.2k=1.4p=(1.251.5) =13.5mmZ=6基本工時tm=0.15(min)輔助時間0.15 x0.15=0.02（min）其他時間0.06 x（0.02+0.15）=0.01（min）三、夾具設(shè)計經(jīng)過仔細分析決定設(shè)計銑削8mm槽銑床夾具。在確定

23、夾具設(shè)計方案時應(yīng)當遵循的原則是： 確保工件的加工質(zhì)量； 工藝性好，結(jié)構(gòu)盡量簡單； 使用性好，操作省力高效； 定位、夾緊快速、準確，能提高生產(chǎn)率； 經(jīng)濟性好，制造成本低廉。 確定最合理的設(shè)計方案。 確定定位方案，設(shè)計定位裝置。定位應(yīng)符合“六點定位原則”。定位元件盡可能 選用標準件。 確定夾緊方案，設(shè)計夾緊機構(gòu)。夾緊可以用手動、氣動、液壓或其它動力源。重點應(yīng)考慮夾緊力的大小、方向、作用點，以及作用力的傳遞方式，保證不破壞定位，不造成工件過量變形，不會有活動度為零的“機構(gòu)”，并且應(yīng)滿足生產(chǎn)率的要求。 確定夾具整體結(jié)構(gòu)方案。定位、夾緊確定之后，還要確定其它機構(gòu)，如對刀裝置、導(dǎo)引元件、分度機構(gòu)、頂出裝置

24、等。最后設(shè)計夾具體，將各種元件、機構(gòu)有機地連接在一起。 夾具精度分析。在繪制的夾具結(jié)構(gòu)草圖上，標注出初步確定的定位元件的公差配合關(guān)系及相互位置精度，然后計算定位誤差，根據(jù)誤差不等式關(guān)系檢驗所規(guī)定的精度是否滿足本工序加工技術(shù)要求，是否合理。否則應(yīng)采取措施（如重新確定公差、更換定位元件、改變定位基準，必要時甚至改變原設(shè)計方案），然后重新分析計算。 夾具夾緊力分析。首先應(yīng)計算切削力大小，它是計算夾緊力的主要依據(jù)。通常確定切削力有以下三種方法： 由經(jīng)驗公式算出； 由單位切削力算出；根據(jù)切削力、夾緊力的方向、大小，按靜力平衡條件求得理論夾緊力。為了保證工件裝夾的安全可靠，夾緊機構(gòu)（或元件）產(chǎn)生的實際夾緊

25、力，一般應(yīng)大于理論夾緊力。（一）問題的提出為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具過與指導(dǎo)老師協(xié)商，決定設(shè)計銑寬為8mm槽的銑床夾具。本夾具將用臥式機床X6025A。刀具為高速鋼直齒三面刃銑刀，來對工件進行加工。（二）夾具設(shè)計1 定位基準的選擇由零件圖可知，寬為80+0。03mm的槽，其設(shè)計基準為花鍵孔中心線和工件的右端面為定位基準。因此選用工件以加工右端面和花鍵心軸的中心線為主定位基準。2 切削力及夾緊力的計算根據(jù)機床夾具設(shè)計手冊表3-5可知，粗銑 Fc=CP·ap0.83·fz0.65·d-0.83·B·z·kp =510×80.83×0.080.65×63-0.83×6×16×0.55 =1758.78N精銑 Fc=CP·ap0.83·fz0.65·d-0.83·B·z·kp =510×20.86×0.030.65×63-0.83×8×16×0.55 =392N圖1 受力分析圖F切×19=FN·f·（8+）+F輔×49根據(jù)切削加工簡明使用手冊表可知假設(shè)只