CA6140.車(chē)床撥叉夾具設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1

1、 開(kāi)封大學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 設(shè)計(jì)題目：CA6140車(chē)床后托架夾具設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師：陳德林 姓 名： 班 級(jí)：09機(jī)械(2) 院 部：機(jī)電工程學(xué)院序言工機(jī)械的加工工藝及夾具設(shè)計(jì)是在完成了大學(xué)的全部課程之后，進(jìn)行的一次理論聯(lián)系實(shí)際的綜合運(yùn)用，使我對(duì)專業(yè)知識(shí)、技能有了進(jìn)一步的提高，為以后從事專業(yè)技術(shù)的工作打下根底。機(jī)械加工工藝是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源、降低本錢(qián)的重要手段，是企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)準(zhǔn)備，方案調(diào)度、加工操作、生產(chǎn)平安、技術(shù)檢測(cè)和健全勞動(dòng)組織的重要依據(jù)，也是企業(yè)上品種、上質(zhì)量、上水平，加速產(chǎn)品更新，提高經(jīng)濟(jì)效益的技術(shù)保證。然而夾具又是制造系統(tǒng)的重要組成局部，不管是傳統(tǒng)制造，還是現(xiàn)代制造系

2、統(tǒng)，夾具都是十分重要的。因此，好的夾具設(shè)計(jì)可以提高產(chǎn)品勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證和提高加工精度，降低生產(chǎn)本錢(qián)等，還可以擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍，從而使產(chǎn)品在保證精度的前提下提高效率、降低本錢(qián)。當(dāng)今劇烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和企業(yè)信息化的要求,企業(yè)對(duì)夾具的設(shè)計(jì)及制造提出了更高的要求。所以對(duì)機(jī)械的加工工藝及夾具設(shè)計(jì)具有十分重要的意義。目錄一零件的分析一、零件的作用-5二、零件的工藝分析-5二工藝規(guī)程設(shè)計(jì)一確定毛坯的制造形成-6二基準(zhǔn)的選擇-6三制定工藝路線-6四機(jī)械加工余量-7 (五)確定切削用量及根本工時(shí)-8三夾具設(shè)計(jì)一問(wèn)題的提出-14二夾具設(shè)計(jì)-14 三確定結(jié)構(gòu)方案-14 四設(shè)計(jì)制定夾具主要技術(shù)條件-15 參考文獻(xiàn)-16

3、題目：“CA6140車(chē)床撥叉加工工藝及加工槽18+0.012 0 工裝設(shè)計(jì)要求：生產(chǎn)綱領(lǐng)6000件/年，工藝裝備采用通用機(jī)床與通用刀具及專用夾具。具體任務(wù)：繪制零件圖確定加工工藝路線并進(jìn)行工序設(shè)計(jì)，填寫(xiě)工藝文件1套繪制加工槽18+0.0120夾具裝配圖A0并進(jìn)行誤差分析繪制夾具零件圖13張編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 一、零件的分析零件的作用題目所給的零件是CA6140車(chē)床的撥叉。它位于車(chē)床變速機(jī)構(gòu)中，主要起換檔，使主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)按照工作者的要求工作，工作過(guò)程：撥叉零件是在傳動(dòng)系統(tǒng)中撥動(dòng)滑移齒輪，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)速，轉(zhuǎn)向。其花鍵孔25mm通過(guò)與軸的配合來(lái)傳遞凸輪曲線槽傳來(lái)的運(yùn)動(dòng)，零件的兩個(gè)叉頭部位與滑移齒輪相配合

4、。零件的工藝分析CA6140車(chē)床共有兩處加工外表，其間有一定位置要求。分述如下：零件孔22mm的上下加工外表及花鍵孔25mm這一組加工外表包括：孔22mm的上下加工外表，孔22mm的內(nèi)外表，有粗糙度要求為Ra小于等于6.3um，25mm的六齒花鍵孔，有粗糙度要求Ra小于等于3.2um，擴(kuò)兩端面孔，有粗糙度要求Ra=6.3um;加工時(shí)以上下端面和外圓40mm為基準(zhǔn)面，有由于上下端面須加工，根據(jù)“基準(zhǔn)先行的原那么，故應(yīng)先加工上下端面采用互為基準(zhǔn)的原那么，再加工孔22mm, 六齒花鍵孔25mm和擴(kuò)孔；孔22mm兩側(cè)的撥叉端面這一組加工外表包括：右側(cè)距離18mm的上下平面，Ra=3.2um，有精銑平面

5、的要求，左側(cè)距離為8mm的上下平面，Ra=1.6um，同樣要求精銑；加工時(shí)以孔22mm，花鍵孔25 mm和上下平面為基準(zhǔn)定位加工；根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟(jì)精度及一般機(jī)床所能到達(dá)的位置精度，該零件沒(méi)有很難加工的外表尺寸，上述外表的技術(shù)要求采用常規(guī)加工工藝均可以保證，對(duì)于這兩組加工外表而言，可以先加工其中一組外表，然后借助于專用夾具加工另一組外表，并且保證它們的位置精度要求 二、 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)(一)確定毛坯的制造形式1：零件材料為HT200?？紤]零件在機(jī)床運(yùn)行過(guò)程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比擬簡(jiǎn)單，應(yīng)選擇鑄件毛坯。2：零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)是6000件每年,故查表15-2，可確定其為大批生產(chǎn)，初步確定工藝安排

6、的根本傾向?yàn)椋杭庸み^(guò)程劃分階段，工序適當(dāng)集中，加工設(shè)備主要以通用設(shè)備為主，采用專用夾具，這樣投資較少，投產(chǎn)快生產(chǎn)率較高，轉(zhuǎn)產(chǎn)較容易。3：根據(jù)零件的材料確定毛坯為鑄件，材料為HT200，毛坯的鑄造方法為金屬模機(jī)械造型表15-4，鑄件尺寸公差等級(jí)為CT9級(jí)表15-5二基面的選擇基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一。基面選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。CA6140撥叉這個(gè)零件從零件圖上可以看出，共有兩組加工外表，而這二組加工外表之間有一定的位置要求，現(xiàn)將這二組加工外表分述如下：1.以花鍵孔的中心線為基準(zhǔn)的加工面這一組面包括25+0.25 0 mm的六齒方花鍵孔、22+0.2

7、8 0花鍵底孔兩端的2X150倒角和距中心線為27mm的平面。2.以工件右端面為基準(zhǔn)的8+0.05 0 mm的槽和以28X40mm平面為基準(zhǔn)加工的18+0.012 0 mm的槽經(jīng)上述分析可知， 對(duì)于兩組加工外表，可先加工其中一組外表，然后借助于專用夾具加工另一組外表。三制定工藝路線制定工藝路線，在生產(chǎn)綱領(lǐng)確定的情況下, 根據(jù)零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求來(lái)制定工藝路線?？梢钥紤]采用萬(wàn)能性機(jī)床配以專用工卡具,并盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)本錢(qián)盡量下降。1.工藝路線方案 工序一 鑄件工序二 粗、精車(chē)端面。以40圓柱面為粗基準(zhǔn)。選用C3163-1

8、轉(zhuǎn)塔式六角車(chē)床及專用夾具。工序三 鉆、擴(kuò)花鍵底孔。以40圓柱面為粗基準(zhǔn)。選用Z525型立式鉆床。工序四 倒兩端15度倒角。以40圓柱面為粗基準(zhǔn)。選用Z525型立式鉆床。150度锪鉆。工序五 拉花鍵。以A面為基準(zhǔn)。工序六 銑削槽B面。以花鍵的中心線及A面為基準(zhǔn)。選用X62W臥式銑床專用夾具。工序八 銑削8+0.05 0 mm的槽。以花鍵的中心線及A面為基準(zhǔn)。選用X62W臥式銑床專用夾具。工序八 銑削18+0.012 0 mm的槽。以花鍵的中心線及28X40MM面為基準(zhǔn)。選用X62W臥式銑床專用夾具。工序九 去毛刺。工序十 終檢。工序號(hào)工序內(nèi)容定位基準(zhǔn)01鑄件02粗銑下端面孔的外圓，上端面03鉆孔

9、擴(kuò)孔22孔的外圓，下端面04車(chē)倒角，角度為15度孔的上下端面05拉花鍵A面為基準(zhǔn)06銑削槽B面花鍵的中心線及A面07銑削8+0.05 0 mm的槽以花鍵的中心線及A面08銑削18+0.012 0 mm的槽花鍵的中心線及28X40MM面09去毛刺10終檢2，選擇機(jī)床工序二，工序六，工序七，工序八均為銑外表，可用XA5032銑床。工序三為鉆孔，擴(kuò)孔工藝，可采用搖臂鉆床Z305B。工序五為拉花鍵，采用普通拉床。 ( 4 ) 工序四用車(chē)床。3，選擇夾具:每個(gè)工序都可以采用專用的夾具,夾具后面再設(shè)計(jì)。4，選擇刀具:在銑床上用高速鋼立銑刀，銑上下兩槽用三面刃銑刀，在車(chē)床上選普通車(chē)刀，內(nèi)拉床選矩形齒花鍵拉刀

10、，鉆床用150度锪鉆。5，選擇量具:精度要求較高的可用內(nèi)徑千分尺量程50125，其余用游標(biāo)卡尺分度值為0.02四機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸確實(shí)定CA6140車(chē)床撥叉；零件材料為HT200，硬度190210HB，生產(chǎn)類型大批量，鑄造毛坯。據(jù)以上原始資料及加工路線，分別確定各加工外表的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1. 查?機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)?以下稱?工藝手冊(cè)?銑削加工余量為：粗銑 2-4mm半精銑 1-2mm精銑 0-1mm2. 圓柱40用鑄成內(nèi)孔22用鉆和擴(kuò)成，加工余量：擴(kuò)孔 1.2mm3粗車(chē)加工余量： 粗 車(chē) 1.2mm 半精車(chē) 0.8mm4右凹槽:對(duì)于右凹槽的加工，由于

11、事先未被鑄出，要滿足其槽的深度先需要粗銑，現(xiàn)確定其加工余量取8mm。為了保證槽兩邊的外表粗糙度和槽的水平尺寸的精度要求，需要進(jìn)行精銑槽的兩側(cè)面,加工余量取0.5mm。5.左凹槽:由于此平面沒(méi)有加工，只加工平面的凹槽，其根本尺寸為槽寬 (精度較高，IT6級(jí))，槽的深度為15，可事先鑄出該凹槽，該槽的三個(gè)外表的粗糙度都為，在粗銑后精銑能到達(dá)粗糙度要求。6.孔：鉆孔其尺寸為20mm，加工余量取2mm,擴(kuò)孔鉆，保存0.5mm的拉刀加工余量?？桌锏幕ㄦI槽用組合裝配式拉刀成型式的加工方式一次拉出。7，其他尺寸直接鑄造得到由于本設(shè)計(jì)規(guī)定的零件為大批量生產(chǎn)，應(yīng)該采用調(diào)整加工。因此在計(jì)算最大、最小加工余量時(shí)應(yīng)按

12、調(diào)整法加工方式予以確認(rèn)。五確立切削用量及根本工時(shí)工序一 毛坯工序 用鑄造尺寸如毛坯圖CAD毛坯圖工序二 銑圓柱下面1. 加工條件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=190241,鑄造。加工要求：粗銑鑄件圓柱下面。機(jī)床：銑床，XA5032臥式銑床。刀具：硬質(zhì)合金鋼端銑刀,牌號(hào)YG6。銑削寬度ae=40mm,深度apPcc。故校驗(yàn)合格。最終確定 ap=1.3mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。6計(jì)算根本工時(shí)tmL/ Vf=(40+40)/475=0.168min。工序三 以22孔底面為精基準(zhǔn)，鉆、擴(kuò)22孔。 1

13、. 選擇鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時(shí)do=20mm，鉆頭采用雙頭刃磨法，后角o12，二重刃長(zhǎng)度b=2.5mm,橫刀長(zhǎng)b=1.5mm,寬l=3mm,棱帶長(zhǎng)度 2.選擇切削用量 1決定進(jìn)給量查?切? ，所以， 按鉆頭強(qiáng)度選擇 按機(jī)床強(qiáng)度選擇最終決定選擇機(jī)床已有的進(jìn)給量 經(jīng)校驗(yàn) 校驗(yàn)成功。 2鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命后刀面最大磨損限度查?切?為0.50.8mm，壽命3切削速度查?切? 修正系數(shù) 故。查?切?機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速為故實(shí)際的切削速度4校驗(yàn)扭矩功率 所以 故滿足條件，校驗(yàn)成立。3.計(jì)算工時(shí)T=L/nf=65/272*1.45=0.163min 4 .擴(kuò)孔的切削用量如下：擴(kuò)鉆： 工序四 以22孔底面

14、為精基準(zhǔn)，倒15度角，用普通車(chē)床。 f=0.05/r (表317) =0.516m/s 參照表321 n=6.3r/s (378r/min) 按機(jī)床選取 n=380r/min=6.33r/s 切削工時(shí) l=2.0mm，l= 2.5mm， t= =14s 0.23min工序五 拉花鍵 用拉刀拉銷(xiāo)花鍵單面齒升：根據(jù)有關(guān)手冊(cè)，確定拉花鍵時(shí)花鍵拉刀的單面齒升為0.06mm，拉削速度拉刀同時(shí)工作齒數(shù)切削工時(shí)花鍵孔的工序尺寸：加工外表加工內(nèi)容加工余量精度等級(jí)外表粗糙度工序尺寸25mm拉花鍵1.8mmCT86.4um24.8mm鉸孔0.2mm3.2um25mm工序六 銑削槽B面粗銑上外表B面 =0.15mm

15、/Z (表3-28)=0.30m/s18m/min (表3-30)采用高速三面刃銑刀，d=175mm,齒數(shù)Z=16。 n=0.546r/s (33r/min)按機(jī)床選取n=30r/min=0.5r/s 表417 故實(shí)際切削速度=0.27m/s切削工件時(shí) l=28mm，l=175mm，l=3mm t= =171.66s=2.86min 2精銑上外表B面 =0.07mm/Z (表3-28)=0.25m/s15m/min (表3-30)采用高速三面刃 銑刀，d=175mm,齒數(shù)Z=16。 n=0.455r/s (33r/min)按機(jī)床選取n=30r/min=0.5r/s 表417 故實(shí)際切削速度=0

16、.27m/s切削工時(shí) l=28mm，l=175mm，l=3mm t= =367.86s=6.13min以20孔為精基準(zhǔn)，粗銑兩槽的三個(gè)端面，保證槽1，槽2上下面粗早粗糙度小于3.2。工序八 銑削8+0.05 0 mm的槽加工條件 粗銑上平面的槽，精銑上平面的槽兩側(cè)(1)粗銑上平面的槽： 由機(jī)械手冊(cè)可以直接查出銑削速度： 采用錯(cuò)齒三面刃銑刀，。那么計(jì)算工時(shí)(2)精銑上平面的槽兩側(cè)： 由于是精加工銑削速度放大30，其值： 采用錯(cuò)齒三面刃銑刀，那么：計(jì)算工時(shí)工序八 銑削18+0.05 0 mm的槽 粗銑下平面的槽，精銑下平面的槽的三個(gè)面(1)粗銑下平面的槽： 由機(jī)械手冊(cè)可以直接查出銑削速度：采用鑲齒

17、三面刃銑刀，。那么計(jì)算工時(shí)(2)精銑下平面的槽的三個(gè)面： 由于是精加工銑削速度放大30，其值： 采用鑲齒三面刃銑刀，。那么計(jì)算工時(shí)工序九 去毛刺工序十 終檢。其余幾步數(shù)據(jù)見(jiàn)工藝卡片。 三、 夾具設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)仔細(xì)分析決定設(shè)計(jì)銑槽1，槽2銑床床卡具。在確定夾具設(shè)計(jì)方案時(shí)應(yīng)當(dāng)遵循的原那么是： 確保工件的加工質(zhì)量； 工藝性好，結(jié)構(gòu)盡量簡(jiǎn)單； 使用性好，操作省力高效； 定位、夾緊快速、準(zhǔn)確，能提高生產(chǎn)率； 經(jīng)濟(jì)性好，制造本錢(qián)低廉。確定最合理的設(shè)計(jì)方案。 確定定位方案，設(shè)計(jì)定位裝置。定位應(yīng)符合“六點(diǎn)定位原那么。定位元件盡可能選用標(biāo)準(zhǔn)件。 確定夾緊方案，設(shè)計(jì)夾緊機(jī)構(gòu)。夾緊可以用手動(dòng)、氣動(dòng)、液壓或其它動(dòng)力源。重點(diǎn)

18、應(yīng)考慮夾緊力的大小、方向、作用點(diǎn)，以及作用力的傳遞方式，保證不破壞定位，不造成工件過(guò)量變形，不會(huì)有活動(dòng)度為零的“機(jī)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(jī)構(gòu)，如對(duì)刀裝置、導(dǎo)引元件、分度機(jī)構(gòu)、頂出裝置等。最后設(shè)計(jì)夾具體，將各種元件、機(jī)構(gòu)有機(jī)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(biāo)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(jì)算定位誤差，根據(jù)誤差不等式關(guān)系檢驗(yàn)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。否那么應(yīng)采取措施如重新確定公差、更換定位元件、改變定位基準(zhǔn)，必要時(shí)甚至改變?cè)O(shè)計(jì)方案，然后重新分析計(jì)算。 夾具夾緊力分

19、析。首先應(yīng)計(jì)算切削力大小，它是計(jì)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(yàn)公式算出； 由單位切削力算出； 由手冊(cè)上提供的諾模圖如M-P-N圖查出。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平安可靠，夾緊機(jī)構(gòu)或元件產(chǎn)生的實(shí)際夾緊力，一般應(yīng)為理論夾緊力的1.52.5倍。 一問(wèn)題的提出在給定的零件中，對(duì)本步加工的定位提出具體的要求是一定的公差，定位要求較高。因此，本步的重點(diǎn)應(yīng)在保證工件的定位，來(lái)保證兩槽的尺寸。具體要求：1、保證槽1，槽2的尺寸。 2、保證圖中其它的標(biāo)尺寸。二分析資料 1：本到工序?yàn)橹衅诩庸?，?2尺寸公差比擬大，所以可以得到保證

20、，工件有適宜的定位， 2：本工序加工的要求主要保證位置尺寸，對(duì)槽的要求很高。 3：大批生產(chǎn)，工藝并不很復(fù)雜，所以?shī)A具應(yīng)當(dāng)簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，降低夾具設(shè)計(jì)本錢(qián)與制造本錢(qián)，提高經(jīng)濟(jì)效益4：切削力和卡緊力計(jì)算本步加工可按鉆削估算卡緊力。實(shí)際效果可以保證可靠的卡緊。三確定結(jié)構(gòu)方案 1、定位方式：為保證加工時(shí)將零件的位置固定，必須限制6個(gè)方向的自由度。為了方便裝夾，故采用一孔兩鉤完成完全定位。 2、 選擇定位元件，設(shè)計(jì)定位裝置A：類型：帶螺紋的心軸、墊板、支承釘。B：確定定位元件尺寸及配合公差： 1.長(zhǎng)圓柱銷(xiāo)的尺寸為22。 2.支承釘B 6X6 H1=6 SR=8 四設(shè)計(jì)制定夾具主要技術(shù)條件 1：首先保證槽1，槽

21、2的尺寸和外表粗糙度不大于3.2。 2：其次要保證花鍵的尺寸。 3：同時(shí)保證花鍵粗糙度。1定位基準(zhǔn)的選擇由零件圖可知，寬為18+0.012 0 的槽，其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為花鍵孔中心線和工件的右加工外表A為定位基準(zhǔn)。因此選用工件已加工28X40面和花鍵心軸的中心線為主定位基準(zhǔn)。切削力及夾緊力的計(jì)算刀具：高速鋼直齒三面刃銑刀，63mm, Z=14Fz=CPt0.83Sz0.65D-O.83BZkP (見(jiàn)?切削手冊(cè)?3-56表)解得 Fz =200 (N)其中CP=52， t=8mm, Sz=0.08mm/s, B=8mm, D=63mm, Z=14, kP=(HB/198)0.55在計(jì)算切削力時(shí)，必須考慮平安系數(shù)。平安系數(shù)K= k1 k2 k3 k4水平切削分力FH=1.1 Fz =220 (N)垂直切削分力Fv=0.3 Fz=60 (N)其中： k1為根本平安系數(shù)1.5 K2為加工性質(zhì)系數(shù)1.1 K3為刀具鈍化系數(shù)1.1 K4為斷續(xù)切削系數(shù)1.1F,=KFH =1.5 X 1.1 X 1.1 X 1.1 X 200=400 (N)實(shí)際加緊力為WK= KFH/U1+U2=400/0.5=800 (N)其中U1和U2為夾具定位面及加緊面上的磨擦系數(shù)，U1=U2=0.025螺母選用M16X1.5細(xì)牙三角螺紋，產(chǎn)生的加緊力為W=2M/D2