撥叉課程設計--CA6140車床工藝規(guī)程及銑端面專用夾具設計

1、撥叉課程設計-CA6140車床工藝規(guī)程及銑端面專用夾具設計 目 錄 1拔叉的分析 2 2 2 3 2工藝規(guī)程設計 3 3 3 5 6 62.6拔叉的偏差，加工余量，工序尺確實定 11 2.7 確定切削用量及根本工時機動時間 12 13 2.9 粗、精銑18H11底槽13 3銑端面專用夾具設計 14 14 14 15 15 3.5 誤差分析與計算 17 4總結 17 5參考資料 18 1 撥叉的分析1.1 撥叉的功用題目給定的零件是CA6140撥叉831003。它位于車床變速機構中，主要其換擋作用。通過撥叉的撥動使車床滑移齒輪與不同的齒輪嚙合，使主軸回轉運動按照工作者的要求工作，從而使主軸獲得所

2、需的速度和扭矩。寬度為30+0.0120mm的面的尺寸精度要求很高，在撥叉工作工程中，和如果撥叉和槽的配合尺寸精度不高或者它們之間的空隙很大時?；讫X輪就達不到很高的定位精度，這樣滑移齒輪就不能很好的與其他齒輪進行正確有效的嚙合。從而影響整個傳動系統(tǒng)的工作。所以撥叉寬度為30+0.0120mm的面和槽之間要到達很高的配合精度。1.2 撥叉的機械加工工藝分析一個好的結構不但要應該到達設計要求，而且要有好的機械加工工藝性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能夠保證加工質量，同時使加工的勞動量最小。撥叉是一個很重要的零件，因為其零件尺寸比擬小，結構形狀較復雜，其加工內花鍵的精度要求較高，此外還有

3、上端面要求加工，所以對精度要求也很高。其底槽側面與花鍵孔中心軸有垂直度公差要求，上端面與花鍵孔軸線有平行度要求。因為其尺寸精度、幾何形狀精度和相互位置精度，以及各外表的外表質量均影響機器或部件的裝配質量，進而影響其性能與工作壽命，因此它們的加工是非常關鍵和重要的。圖1.1 撥叉零件圖大致的加工順序和過程：銑側面；拉內花鍵孔；銑上端面；銑18H11底槽；鉆、鉸2-M8通孔，并攻絲。1 側面的加工主要是為了后續(xù)工序中能有更好的定位面，確保后續(xù)加工所要求的精度，粗糙度在6.3即可。2 以為主要加工面，拉內花鍵槽，槽數為6個，其粗糙度要求是底邊，側邊，內孔粗糙度。3加工是銑上端面，外表粗糙度要求為。4

4、銑18H11底槽，該槽的外表粗糙度要求是兩槽邊，槽底的外表粗糙度要求是。5 鉆并攻絲2-M8，保證兩螺紋孔中心距為25mm。本次課程設計的撥叉材料為HT200，根據材料成型工藝可知用金屬型鑄造。該零件能夠承受較大載荷和沖擊載荷，并且撥叉不經常受交變載荷作用，受力也不是太大，所以能夠滿足使用要求。生產類型為大批量生產。因為零件形狀簡單故毛坯形狀需與零件的形狀盡量接近，又因內孔很小，不可以鑄出，18H11的底槽也不能鑄出。2工藝規(guī)程設計主要加工面的技術要求:后側面: ;內花鍵槽，內花鍵槽底邊，側邊;上端面：；底槽：18H11槽底邊，兩槽側邊；2-M8的孔，保證兩螺紋孔中心距為25mm。由加工工藝分

5、析和技術要求可知，該撥叉零件的主要加工外表是平面、內花鍵槽。一般來說，保證平面的加工精度要比保證內花鍵的加工精度容易。因此，對于撥叉來說，上端面與槽邊均與花鍵軸有位置度公差，加工過程中的主要問題是保證內花鍵的尺寸精度及位置精度，處理好內花鍵和平面之間的相互關系以及槽的各尺寸精度是撥叉夾具設計的重點、難點。一個好的結構不但應該到達設計要求，而且要有好的機械加工工藝性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能保證加工的質量，同時是加工的勞動量最小。設計和工藝是密切相關的，又是相輔相成的。對于設計撥叉的加工工藝來說，應選擇能夠滿足內花鍵加工精度要求的加工方法及設備。除了從加工精度和加工效率兩方面考慮

6、以外，也要適當考慮經濟因素。在滿足精度要求及生產率的條件下，應選擇價格較底的機床。法確實定1 要考慮加工外表的精度和外表質量要求，根據各加工外表的技術要求，選擇加工方法及分幾次加工。2 根據生產類型選擇，在大批量生產中可專用的高效率的設備。在單件小批量生產中那么常用通用設備和一般的加工方法。3 考慮被加工材料的性質。4 考慮工廠或車間的實際情況，同時也應考慮不斷改良現有加工方法和設備，推廣新技術，提高工藝水平。5 此外，還要考慮一些其它因素，如加工外表物理機械性能的特殊要求，工件形狀和重量等。選擇加工方法一般先按這個零件主要外表的技術要求選定最終加工方法。再選擇前面各工序的加工方法。 面的加工

7、銑床：參考文獻資料1P130表5-8可以確定:根據以上原那么并結合題目可得主要加工面的加工方案如下：后側面的加工主要是為后續(xù)加工做準備，因此，在選擇加工方法上可以選用一次性銑面，外表粗糙度為3.2。上端面的加工方案為：粗銑半精銑，粗糙度到達3.2。 孔的加工1 加工內花鍵前的的孔加工查參考文獻2P129表5.8，鉆孔250.8，并由于的孔的精度為H12，所以確定的孔的加工方案為：一次鉆孔，由于在拉削過程中才能保證的孔外表精度，所以，在加工內花鍵前的孔的精度可適當降低。2 內花鍵的加工通過拉刀實現花鍵的加工，由于拉削的精度高，所以能滿足花鍵外表精度，同時也能保證的孔外表精度,內花鍵的進度要求25

8、H7。3 2-M8螺紋孔的加工設計要求：兩孔中心距50mm。加工方案定為：鉆通孔，攻絲，鉸錐孔。 槽的加工底槽設計要求：18H11槽底邊，兩槽側邊。可以確定，槽的加工方案為：粗銑半精銑，粗糙度為6.30.8。2.3 確定定位基準 粗基準的選擇選擇粗基準時，考慮的重點是如何保證各加工外表有足夠的余量，使不加工外表與加工外表間的尺寸、位子符合圖紙要求。粗基準選擇應當滿足以下要求：1選擇加工余量小而均勻的重要外表作為粗基準，以保證該外表有足夠余量。2粗基準的選擇應以加工外表為粗基準。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關系精度。如果工件上外表上有好幾個不需加工的外表，那么應選擇其中與加工外表的相

9、互位置精度要求較高的外表作為粗基準。以求壁厚均勻、外形對稱、少裝夾等。3 應選擇加工余量最小的外表作為粗基準。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。4 應盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的外表作為粗基準，以保證定位準確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的外表不宜選作粗基準，必要時需經初加工。5 粗基準應防止重復使用，因為粗基準的外表大多數是粗糙不規(guī)那么的。屢次使用難以保證外表間的位置精度。結合整個工藝路線全面考慮，要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置，能保證拔叉在整個加工過程中根本上都能用統(tǒng)一的基準定位。從拔叉零件圖分析可知，選擇后側面作為拔叉加工粗基準。 精基準選擇的原那么1 基準重合

10、原那么。即盡可能選擇設計基準作為定位基準。這樣可以防止定位基準與設計基準不重合而引起的基準不重合誤差。2 基準不變原那么，應盡可能選用統(tǒng)一的定位基準。3 互為基準的原那么。選擇精基準時，有時兩個被加工面，可以互為基準反復加工。4自為基準原那么。有些精加工或光整加工工序要求余量小而均勻，可以選擇加工外表本身為基準。5應使工件裝夾穩(wěn)定可靠，夾具簡單等。選擇精基準的原那么時，考慮的重點是有利于保證工件的加工精度并使裝夾準。綜合分析要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置，能保證拔叉在整個加工過程中根本上都能用統(tǒng)一的基準定位。從拔叉零件圖分析可知，它的內花鍵槽，適于作精基準使用。2.4 毛坯的結

11、構工藝要求1 拔叉為鑄造件，對毛坯的結構工藝有一定要求： 鑄件的壁厚應適宜、均勻，不得有突然變化。 鑄造圓角要適當，的得有尖棱、尖角。 鑄件的結構要盡量簡化。 加強肋的厚度和分布要合理，以免冷卻時鑄件變形或產生裂紋。 鑄件的選材要合理，應有較好的可鑄性。2 設計毛坯形狀、尺寸還應考慮到： 各加工面的幾何形狀應盡量簡單。 工藝基準以設計基準相一致。 便于裝夾、加工和檢查。 結構要統(tǒng)一，盡量使用普通設備和標準刀具進行加工。在確定毛坯時，要考慮經濟性。雖然毛坯的形狀尺寸與零件接近，可以減少加工余量，提高材料的利用率，降低加工本錢，但這樣可能導致毛坯制造困難，需要采用昂貴的毛坯制造設備，增加毛坯的制造

12、本錢。因此，毛坯的種類形狀及尺寸確實定一定要考慮零件本錢的問題但要保證零件的使用性能。撥叉材料為HT200，年常量為600件，根據材料成型工藝可知用金屬型鑄造，生產類型為大批量生產。經過查資料：為減小鑄造困難，22的孔，2M8的通孔，5的錐孔，18H11的底槽均不鑄出。2.5 工藝路線的擬訂對于大批量生產的零件，一般總是首先加工出統(tǒng)一的基準。撥叉的加工的第一個工序也就是加工統(tǒng)一的基準。具體安排是：先加工后側面，再加工的孔，再加工花鍵槽，最后以花鍵槽定位粗、精加工撥叉上端面和底槽及M8螺紋孔。后續(xù)工序安排應當遵循粗精分開和先面后孔的原那么。 工序的合理組合確定加工方法以后，就按生產類型、零件的結

13、構特點、技術要求和機床設備等具體生產條件確定工藝過程的工序數。確定工序數的根本原那么：1 工序分散原那么工序分散的特點工序內容簡單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設備。簡單的機床工藝裝備。生產準備工作量少，產品更換容易。對工人的技術要求水平不高。但需要設備和工人數量多，生產面積大，工藝路線長，生產管理復雜。2 工序集中原那么工序數目少，工件裝，夾次數少，縮短了工藝路線，相應減少了操作工人數和生產面積，也簡化了生產管理，在一次裝夾中同時加工數個外表易于保證這些外表間的相互位置精度。使用設備少，大量生產可采用高效率的專用機床，以提高生產率。但采用復雜的專用設備和工藝裝備，使本錢增高，調整維

14、修費事，生產準備工作量大。工序集中與工序分散各有特點，必須根據生產類型。加工要求和工廠的具體情況進行綜合分析決定采用那一種原那么。一般情況下，單件小批生產中，為簡化生產管理，多將工序適當集中。但由于不采用專用設備，工序集中程序受到限制。結構簡單的專用機床和工夾具組織流水線生產。由于近代計算機控制機床及加工中心的出現，使得工序集中的優(yōu)點更為突出，即使在單件小批生產中仍可將工序集中而不致花費過多的生產準備工作量，從而可取的良好的經濟效果。工階段的劃分零件的加工質量要求較高時，常把整個加工過程劃分為幾個階段：1 粗加工階段粗加工的目的是切去絕大局部多余的金屬，為以后的精加工創(chuàng)造較好的條件，并為半精加

15、工，精加工提供定位基準，粗加工時能及早發(fā)現毛坯的缺陷，予以報廢或修補，以免浪費工時。粗加工可采用功率大，剛性好，精度低的機床，選用大的切前用量，以提高生產率、粗加工時，切削力大，切削熱量多，所需夾緊力大，使得工件產生的內應力和變形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的加工公差等級為IT11IT12。粗糙度為Fri 80100m。2 半精加工階段m。3 精加工階段精加工階段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保證零件的形狀位置幾精度,尺寸精度及外表粗糙度,使各主要外表到達圖紙要求.另外精加工工序安排在最后,可防止或減少工件精加工外表損傷。m。4 光整加工階段m。此外，加工階段劃分后，還便于合

16、理的安排熱處理工序。由于熱處理性質的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之間。但須指出加工階段的劃分并不是絕對的。在實際生活中，對于剛性好，精度要求不高或批量小的工件，以及運輸裝夾費事的重型零件往往不嚴格劃分階段，在滿足加工質量要求的前提下，通常只分為粗、精加工兩個階段，甚至不把粗精加工分開。必須明確劃分階段是指整個加工過程而言的，不能以某一外表的加工或某一工序的性質區(qū)分。例如工序的定位精基準面，在粗加工階段就要加工的很準確，而在精加工階段可以安排鉆小空之類的粗加工。工藝加工階段的劃分也能做到更好的安排的熱處理等工序。25.3 機械加工工藝路線方案確實定依據工序集中分散原那么，工序

17、加工階段劃分原那么，在保證零件尺寸公差、形位公差及外表粗糙度等技術條件下，大批量生產可以考慮采用專用機床，以便提高生產率。但同時考慮到經濟效果，降低生產本錢，擬訂兩個加工工藝路線方案，見表2.1，表2.2。工序號工序內容定位基準10銑后側面前側面和上端面20鉆22的孔，倒角底面和側面30粗、精銑上端面已鉆的孔和側面40粗、精銑18H11底槽已鉆的孔和側面50鉆2-M8通孔，攻絲已鉆的孔和側面60拉內花鍵 25H7已鉆的孔和側面70去毛刺，清洗鉗工臺80工序號工序內容定位基準10銑后側面前側面和上端面20鉆22的孔,倒角底面和后側面30拉內花鍵槽 25H7已鉆的22孔和后側面40粗銑18H11底

18、槽內花鍵槽和側面50粗銑上端面內花鍵槽和側面60精銑上端面內花鍵槽和側面70精銑18H11底槽內花鍵槽和側面80鉆2-M8通孔，5的錐孔，攻絲鉸錐孔內花鍵槽和側面90去毛刺，清洗，鉗工臺100檢驗，入庫加工工藝路線方案的比照論證：方案一、二主要區(qū)別在于在加工上端面及以下工序時，所選定位基準不同，粗精基準是否分開等。方案一選用的孔為主要定位基準，方案選用花鍵作主要定位基準，很顯然選用內花鍵做定位基準更符合設計要求，因為其外表精度更高，且和某些需加工面有位置精度要求；方案一沒有將粗精加工分開，放在一道工序進行，這樣雖然減少了裝夾工件的次數，縮短了加工路線，但是由于是大批量生產，并沒有合理利用工時，

19、根據工序分散原那么，粗精加工分開進行，更有利于提高生產率，降低本錢。由以上分析，方案二為合理經濟的加工工藝路線方案。具體的工藝過程見表2.3。表2.3 加工工藝過程表工序號工 種工序內容備注10鑄造金屬型鑄造鑄件毛坯尺寸：長： 寬： 高：，孔和底槽不鑄出20熱處理退火熱處理車間30銑銑后側面專用銑夾具裝夾；立式銑床40擴锪鉆孔，倒角專用夾具裝夾；輕型圓柱立式鉆床50拉拉內花鍵專用夾具裝夾；拉床60銑粗銑底槽18H11，深35mm專用夾具裝夾；立式銑床X52K70銑粗銑上端面專用夾具裝夾；立式銑床80銑半精銑上端面專用夾具裝夾；立式銑床90銑半精銑底槽18H11，深35mm專用夾具裝夾；立式銑床

20、100鉆，攻絲鉸鉆通孔6.7，攻絲M8鉸錐孔專用夾具裝夾；搖臂鉆床110去毛刺清洗鉗工臺120檢驗入庫26 拔叉的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸確實定X52K銑床技術參數：主要技術參數：?X5032主軸端面至工作臺距離 mm ：?45415主軸中心線到床身垂直導軌的距離 mm ：350工作臺工作面 寬度×長度 mm ：320×1325工作臺行程縱向/橫向/垂向手動/機動 ： mm 700/880、255/240、370/350工作臺進給范圍縱向/橫向/垂向 mm/min ： 23.51180/15786/8394工作臺快速移動速度縱向/橫向/垂向： mm/min 230

21、0/1540/770T型槽槽數/槽寬/槽距 mm/： 3/18/70主軸轉速 18級：301500外形尺寸 mm ： 2530×1890×2380選定計算18H11槽偏差及加工余量：鑄造時槽沒鑄出，參照參考文獻8表21-5，得粗銑其槽邊雙邊機加工余量2Z 2.0mm，槽深機加工余量為2.0mm，再由參照參考文獻3表21-5的刀具選擇可得其極限偏差：粗加工為，精加工為。粗銑兩邊工序尺寸為：；粗銑后毛坯最大尺寸為：；粗銑后毛坯最小尺寸為：16+0 16mm；粗銑槽底工序尺寸為：33mm；半精銑兩邊工序尺寸為：，已到達其加工要求：。2.7 確定切削用量及根本工時機動時間工序60：

22、粗銑18H11底槽機床：立式升降臺銑床刀具：根據參考文獻4表21-5選用高速鋼鑲齒三面刃銑刀。外徑160mm，內徑40mm，刀寬粗銑16mm，精銑18mm，齒數為24齒。1 粗銑16槽銑削深度：每齒進給量：查參考文獻5表2.4-75，得，取。銑削速度：查參考文獻8表30-33，得機床主軸轉速：實際切削速度：進給量：工作臺每分進給量： 被切削層長度：由毛坯尺寸可知 刀具切入長度： 81mm刀具切出長度：取，走刀次數1次機動時間：2.8 時間定額計算及生產安排 根據設計任務要求，該拔叉的年產量為6000件。一年以260個工作日計算，每天的產量應不低于24件。設每天的產量為24件。再以每天8小時工作

23、時間計算，那么每個工件的生產時間應不大于22.8min。參照參考文獻5表2.5-2，機械加工單件生產類型：中批以上時間定額的計算公式為： 大量生產時 因此在大批量生產時單件時間定額計算公式為：其中： 單件時間定額 根本時間機動時間 輔助時間。用于某工序加工每個工件時都要進行的各種輔助動作所消耗的時間，包括裝卸工件時間和有關工步輔助時間 布置工作地、休息和生理需要時間占操作時間的百分比值2.9 粗、精銑18H11底槽1 粗銑18槽機動時間：輔助時間：參照參考文獻5表2.5-45，取工步輔助時間為。查參考文獻5表2.5-46取裝卸工件時間為，單件加工時已包括布置、休息時間，由于此次工序中裝夾了兩個

24、加工件，應乘以多件裝夾系數，查該表注釋得兩件裝夾系數為0.6，因此裝卸工件時間min，那么。：根據參考文獻5表2.5-48，單間時間定額有：因此，到達生產要求。3銑端面專用夾具設計為了在考慮零件的技術要求的前提下降低勞動強度提高勞動生產率。根據任務要求中的設計內容，需要設計專用夾具來銑上端面底槽。由零件圖可知：槽兩側面面對花鍵孔的中心線有尺寸要求及垂直度要求，其設計基準為花鍵孔的中心線。為了使定位誤差到達要求的范圍之內，在此選擇以花鍵孔中心線為主要定位基準，那么由定位其準不重合引起的誤差較小，這種定位在結構上也簡單易操作。采用花鍵軸定心定位的方式，保證底槽加工的技術要求。同時，應加一圓柱銷固定

25、好花鍵軸，防止花鍵軸帶開工件在X方向上的旋轉自由度。其中花鍵軸限制五個自由度，包括3個轉動自由度和兩個移動自由度;平面限制軸向方向的移動自由度。 由于上端面的軸向尺寸的設計基準與定位基準重合，故軸向尺寸無基準不重合度誤差。徑向尺寸無極限偏差、形狀和位置公差，故徑向尺寸無基準不重合度誤差。即不必考慮定位誤差，只需保證夾具的花鍵心軸的制造精度和安裝精度。33夾具設計方案確定根據任務書要求，銑時要保證寬20-10mm上端面，此面粗糙度3.2，且要保證底面與花鍵中心尺寸22mm，以及側面與花鍵孔中心的垂直度誤差不大于0.08mm，現設計夾具方案有：方案一：采用壓板用螺栓聯接，利用汽缸夾緊，這種夾緊方式

26、夾緊力可靠，輔助時間短，工人勞動強度小，但是本錢高。方案二：采用壓板，用螺栓、螺母聯接，利用手動夾緊，這種夾緊方式夾緊力小，但本錢低。本次設計零件為大批量生產，要求本錢低，且在加工過程中夾緊力要求不高，因此夾具夾緊方案選用方案二，利用螺栓、螺母手動夾緊。如前所述,在設計夾具時,應該注意提高勞動率.為此,在螺母夾緊時采用開口墊圈,以便裝卸,夾具體底面上的一對定位鍵可使整個夾具在機床工作臺上有正確的安裝位置,以利于銑削加工。結果，本夾具總體的感覺還比擬緊湊。夾具上裝有對刀塊裝置，可使夾具在一批零件的加工之前很好的對刀與塞尺配合使用；同時，夾具體底面上的一對定位鍵可使整個夾具在機床工作臺上有一個正確的安裝位置，以便有利于銑削加工。安裝工件時，先將工件花鍵孔裝入定位心軸，安裝開口墊圈，用夾緊螺母擰緊，夾緊工件。 34 切削力及夾緊分析計算刀具材料：高速鋼鑲齒三面刃銑刀刀具有關幾何參數： 由參考文獻13表1-2-9 可得銑削切削力的計算公式：查參考文獻13表得：對于灰鑄鐵： 取 ， 即所以 由參考文獻3表1-2可得：垂直切削力 ：對稱銑削 背向力：根據工件受力切削力、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理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以平安系數作為實際所需夾緊力的數值。即：平安系數K可按下式計算：式中：為各種因素的平