拨叉831005课设说明书.docx

拨叉831005课设说明书.docx

《拨叉831005课设说明书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《拨叉831005课设说明书.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

拨叉831005课设说明书

机械制造工艺学

课程设计说明书

设计者：

西北工业大学班

2013年06月28日

西北工业大学

机械制造工艺学课程设计任务书

题目：

设计拨叉的机械加工工艺规程

及铣削8+0.030mm槽工序的专用夹具

内容：

（1）零件毛坯图一张

（2）机械加工工艺规程卡片一份

（3）夹具装配图一张

（4）夹具零件图若干

（5）课程设计任务书一份

原始材料：

零件图一张（大批量生产）

班级：

班

学生：

2013年6月28日

一．设计的目的：

机械制造工艺学课程设计,是在学完机械制造工艺学及夹具设计原理课程，经过生产实习取得感性知识后进行的一项教学环节；在老师的指导下，要求在设计中能初步学会综合运用以前所学过的全部课程，并且独立完成的一项工程基本训练。

同时，也为以后搞好毕业设计打下良好基础。

通过课程设计达到以下目的：

1、能熟练的运用机械制造工艺学的基本理论和夹具设计原理的知识，正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及合理制订工艺规程等问题的方法，培养学生分析问题和解决问题的能力。

2、通过对零件某道工序的夹具设计，学会工艺装备设计的一般方法。

通过学生亲手设计夹具的训练，提高结构设计的能力。

3、课程设计过程也是理论联系实际的过程，并学会使用手册、查询相关资料等，增强学生解决工程实际问题的独立工作能力

二．零件的分析

（一）、零件的作用：

题目给定的零件是CA6140拨叉，它位于车床变速机构中，主要起换档作用，使主轴回转运动按照工作者的要求进行工作。

宽度为18+0.0120mm的槽尺寸精度要求很高，因为在拨叉拔动使滑移齿轮时如果槽的尺寸精度不高或间隙很大时，滑移齿轮就得不到很高的位置精度，会影响车床的工作。

所以，宽度为18+0.0120mm的槽和滑移齿轮的配合精度要求很高，在车床传动时也会承受一定的冲击，这也是应该考虑的因素。

上端8mm槽和其他端面并无特殊说明，按照要求加工即可。

（二）、零件的工艺分析：

此种拨叉共有三组加工表面。

1，工件右端面为设计基准，在这之前应首先进行粗加工和半精加工以保证用作精基准时的精度。

。

2，以花键孔的中心线为基准的加工面

这一组面包括Ø25+0.230mm的六齿方花键孔、Ø22+0.280花键底孔两端的2X150到角和距中心线为27mm的平面。

孔的表面粗糙度要求为Ra6.3，可以先钻孔再扩孔，因为孔中心轴线有一定位置精度的要求，应该在加工时使用钻模来保证。

3，以工件右端面为基准的8+0.030mm的槽和18+0.120mm的槽

8mm粗糙度要求为Ra1.6,18mm槽要求为Ra3.2，加工方案为铣削，都需在粗铣后精铣以提升精度，18mm槽分两次进刀。

对于两组加工表面，可先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工另一组表面。

二、工艺规程设计

（一）确定毛坯的制造形成。

零件材料HT200、考虑到此零件的工作过程中并有变载荷和冲击性载荷，因此选用铸件，铸件耐磨性好,且具有良好的加工工艺性，保证了零件的工作可靠。

由于生产纲领为中批生产而且零件的尺寸并不很大，故可采取金属模铸造法。

经查《金属机械加工工艺人员手册》表5-5取等级为2级精度底面及侧面浇注确定待加工表面的加工余量为3±0.8mm。

（二）基准的选择。

1.粗基准的选择：

因为要保证花键的中心线垂直于右端面，对于同时具有加工表面和不加工表面的零件，为了保证不加工表面与加工表面之间的位置精度，应选择不加工表面作为粗基准，所以以Φ40的外圆表面为粗基准。

2.精度基准的选择：

为保证定位基准和设计基准重合，以零件的右端面和加工孔的中心轴线为精基准，这样可以有效保证其他被加工面的尺寸精度，符合基准重合和基准统一原则。

（二）制定工艺路线。

方案一

工序：

1.粗、精铣右端面，钻、扩花键底孔、倒两端15°倒角。

2.粗、精铣削上端面。

3.粗铣，精铣8+0.030mm的槽。

4.粗铣，精铣削18+0.0120mm的槽。

5.拉削花键。

方案二

工序：

1.粗、精铣端面，钻、扩花键底孔、倒两端15°倒角。

以Ф40mm圆柱面为粗基准。

拉花键。

以A面为基准，

2.铣削槽B面。

以花键的中心线及A面为基准。

选用X6132卧式铣床加专用夹具

3.铣削8+0.030mm的槽。

以花键的中心线及A面为基准。

选用X6132卧式铣床加专用夹具。

4.铣削18+0.0120mm的槽。

以花键的中心线及A面为基准。

选用X6132卧式铣床加专用夹具。

方案分析：

上述两方案中，工艺方案一把拉花键放在最后一道工序。

但此方案中2.3.4工序很难对工件进行定位和加紧、方案二中，把花键放在第一道工序的后边，这样，方案二中的3.4.5道工序很容易对工件进行定位与加紧即以花键中心线和A面作为3.4.5道工序的定位基准。

此方案定位精度高，专用夹具结构简单、可靠，在大批生产中可以所以采用方案二比较合理。

（三）机械加工余量。

CA6140的拨叉材料为HT200。

毛坯重量为1.0kgσb=160MPaHBS生产类型为由大批量生产，采用金属模铸造。

根据上述的原始资料加工工艺，分别确定各个加工表面的机械加工余量，工序尺寸以毛坯尺寸如下：

1.右端面面的加工余量

右端面有3±0.8mm的加工余量，足够把铸铁的硬质表面层切除

2.矩形花键底孔。

要求以矩形花键的外径定心，故采用拉削加工内孔尺寸为Φ220+0.28，见零件图，参照《金属机械加工工艺人员手册》表3-59确定孔加工余量的分配。

钻孔Φ20mm，扩孔Φ22mm，拉花键

花键孔要求以外径定心：

拉削时加工余量参照《金属机械加工工艺人员手册》取2Ζ=1mm

3.上端面面的加工余量。

此工序分2个工步1、粗铣上端面2、精铣上端面。

精加工余量为0.2mm，粗铣加工余量为2.8mm

（四）确定机床，刀具和切削用量。

工序Ⅰ：

铣右端面，钻扩孔

1）加工条件。

工件材料：

灰口铸铁HT200。

σb=145　MPa，铸造。

加工要求：

粗铣精铣右端面并保证28mm的工序尺寸，Ra=3.2µm

根据《铣削加工速查手册》选用X6132卧式万能升降台铣床，刀具选择直齿三面刃高速钢铣刀,aP=46mm,ae=2.8±0.8ｍｍ,Ra=6.3µm,d=63mm,Z=16，每转进给量ｆ＝1.6mm,就能满足要求，

2）选择刀具磨钝标准及刀具寿命。

根据《铣削加工速查手册》表3-50，铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为1.5mm，刀具寿命T=180min。

2.精铣

1）选择刀具

刀具与上道工步是同一把刀。

2）切削用量

精铣的加工余量为0.2mm，所以本道工步切削宽度

ae＝0.2mm，ｆ＝1.28mm,

3、钻孔、扩孔、倒角。

（1）、钻孔

钻头选择：

见《机械加工工艺手册》表3.3-8

钻头选择为直柄长麻花钻，钻头参数：

ｄ＝Ф20（h8）ｍｍL=205mm,L1=140mm,β=30°，2Φ=118°，ao=12°,Ψ=55°。

A,根据《机械加工工艺手册》表3.4-1确定f=0.70mm/r

ｂ、决定钻头磨钝标准及寿命表2.21，当do=20mm、钻头最大磨损量取0.6mm寿命T=60min.

（2）、扩孔

刀具直径do=22mm；刀具几何参数同上。

（3）、倒角

刀具：

专用刀具。

此工步使用到专用刀具与手动进给。

工序Ⅱ拉花键孔

根据《机械加工工艺手册》选用矩形花键拉刀，单面齿升：

根据有关手册，确定拉花键孔时花键拉刀的单面齿为0.06mm,

拉削速度v=3.6m/min

∴拉刀同时工作齿数z=l/p=80/12≈7

工序Ⅲ,粗铣，精铣上端面

加工要求：

粗铣上端面，精铣上端面，Ra=3.2ｕｍ。

用标准镶齿圆柱铣刀粗铣加工余量3mm

机床：

Ｘ6132，加工工件尺寸：

宽度：

40mm长度：

28mm

1.粗铣

1）选择刀具

根据《切削用量简明手册》表3.1铣削宽度ae≤5mm时。

直径为do=50mm　故齿数Ｚ＝８，由于采用标准镶齿圆柱铣刀

铣刀几何参数（表3.2）rn=10°ao=16°

2）切削用量

留精铣的加工余量为0.2mm，所以本道工步切削宽度ac＝2.8±0.8ｍｍ，由于加工表面精度要求Ra=3.2um.根据表3.5得每转进给量ｆ＝0.5～１mm/r就能满足要求,所以每转进给量ｆ＝0.6mm/r

3）选择刀具磨钝标准及刀具寿命。

根据《切削用量简明手册》表3.7、铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为0.6镶齿铣刀do=50mm，刀具寿命T=120min。

2.精铣

1）选择刀具

刀具与上道工步是同一把刀。

2）切削用量

精铣的加工余量为0.2mm，所以本道工步切削宽度

ae＝0.2mm，ｆ＝0.6mm/z

工序Ⅳ铣削8+0.030mm槽。

加工工件尺寸：

8+0.030mm,长度L=40mm

加工要求：

高速钢错齿三面刃铣刀（精密级K8）加工余量8mm,用乳化液冷却

机床：

X6132

1）选择刀具：

由加工尺寸公差0-0.3。

所以铣刀精度为精密级K8

铣刀参数：

L=8mmd=63mmD=22mm极限偏差+0.090，Z=14

2）选择切削量

由于槽的深度为8mm,故一次走完，ae=8mmap=8mm

由《切削用量简明手册》表3.3确定f=0.15-0.3mm/r现取f=0.3mm/r，fz=0.3/16=0.018mm/z

3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命：

根据《切削用量简明手册》表3.7,得最大磨损量为0.5由表3.8确定刀具寿命：

T=100min

工序Ⅴ铣宽为18+0.0120mm槽

加工要求：

用乳化液冷却，加工工件尺寸，宽18+0.12mm，长L=40mm，加工余量23mm,选用错齿三面刃铣刀。

由于此工步的设计尺寸精度要求很高，用一次铣削加工很难达到尺寸精度的要求，所以为了留给下一道公序精铣的加工余量，所以分两步走，ae=23mm。

1）选择刀具

铣刀参数：

L=10mm,D=22mmd=63mm,Z=14.

2）选择铣削用量

由于槽的宽度为18mm,故二次走完，ae=23mmap=10mm

由《切削用量简明手册》表3.3确定f=0.5mm/r，fz=0.5/14=0.035mm/z

3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命：

根据《切削用量简明手册》表3.7,得最大磨损量为0.5由表3.8确定刀具寿命：

T=100min其中

2.精铣

1）选择刀具，刀具与上道工步是同一把刀。

2）切削用量，ｆ＝0.5mm。

夹具设计

（一）问题的提出

工件加工过程中未来提高生产的效率和保证良好的加工效果，需要设计部分专用夹具。

经过与指导老师协商，决定设计铣宽为80+0。

03mm槽和铣宽为180+0。

012的铣床夹具。

本夹具将用于在X6132卧式铣床上的加工。

刀具为高速钢错齿三面刃铣刀，主要用来来对工件进行切槽加工。

本夹具主要用来铣削凹槽，由于采用精密级高速钢直齿三面刃铣刀，所以主要应该考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，并保证尺寸精度。

（二）夹具设计

1．定位基准的选择

由零件图可知，宽为80+0。

03mm的槽，其设计基准为花键孔中心线和工件的右加工表面即右端面。

要使定位基准与设计基准重合才能有效保证各加工面的尺寸精度，因此选用工件已加工右端面和花键心轴的中心线为主定位基准。

2，定位方案的确定，根据该工件加工要求可知该工序需要限制5个自由度，即x移动、x转动、y转动、z移动，z转动，但为了方便的控制刀具的走刀位置，还应限制y移动一个自由度，因而工件的六个自由度都被限制。

具体的定位方案为：

轴两端使用M16X1.5细牙三角螺纹加紧，在螺母夹紧时采用开口垫圈,以便装卸,夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有正确的安装位置,以利于铣削加工。

结果，本夹具总体的感觉效果良好。

夹具上装有对刀块装置，可使夹具在一批零件的加工之前很好的对刀（与塞尺配合使用）；同时，夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有一正确的安装位置，轴和工件之间通过键联接以限制活动，以有利于铣削加工的进行。

3，夹具的使用

在使用之前，先将轴和螺母拧上，由于螺母直径小于工件内孔直径，所以工件可以透过螺母直接安装，之后加上开口垫片，拧紧螺母。

再调整对刀块的位置，拆卸时顺序相反，先松开螺母一圈左右（松开即可不需要拧下来），之后取下开口垫片，直接将工件通过轴取出即可。

螺母的使用有效的减少了工件安装拆卸时的时间，提高了生产的效率。

4.定位误差分析

由于槽的轴向尺寸的设计基准与定位基准重合，故轴向尺寸无基准不重合度误差。

径向尺寸无极限偏差、形状和位置公差，故径向尺寸无基准不重合度误差。

即不必考虑定位误差，只需保证夹具的花键心轴的制造精度和安装精度。

4．夹紧力的计算

夹具夹紧力主要有轴两端的螺母螺纹来提供。

螺母选用M16X1.5细牙三角螺纹，通过查阅相关资料，可知

夹紧力

解得：

W=1O405（N）

其中：

M=19000N.M为所施加在螺母上的力矩

D2=14.8mma=2029,螺纹升角，D=23mmd=16mm

=6’55为螺纹配合面的摩擦角

课程设计小结

本次课程设计主要经历了两个阶段：

第一阶段是机械加工工艺规程设计，第二阶段是专用夹具设计。

第一阶段我们运用了基准选择、切削用量选择计算、机床选用、时间定额计算等方面的知识；夹具设计的阶段运用了工件定位、夹紧机构及零件结构设计等方面的知识。

通过此次设计，我们基本掌握了零件的加工过程分析、工艺文件的编制、专用夹具设计的方法和步骤等。

学会了查相关手册、选择使用工艺装备等等。

使我们在基本理论的综合运用及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练，为以后的设计工作打下了良好的基础。

参考文献

书名

出处

作者

《铣削加工速查手册》

机械工业出版社

李志乔

《机械加工工艺手册》

机械工业出版社

王先奎

《切削用量简明手册》

机械工业出版社

艾兴肖诗纲

《机械制造工艺设计简明手册》

哈尔滨工业大学

李益民

《机械加工常用计算》

机械工业出版社

郑文虎