CA6140车床拨叉铣床夹具设计.docx

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CA6140车床拨叉铣床夹具设计

目录

一、设计题目...................................................................................1

二、拨叉的工艺分析.......................................................................2

三、工艺设计与计算.......................................................................4

四、工艺路线的拟定.......................................................................6

五、工序顺序的安排.......................................................................8

六、确定工艺路线...........................................................................9

七、工艺装配选用...........................................................................10

八、工序计算...................................................................................10

九、切削用量、时间定额的计算...................................................11

十、时间定额的计算.......................................................................12

十一、夹具设计……………………………………………………14

十二、设计感想...............................................................................18

十三、参考资料…….......................................................................18

十四、附录…………………………………………………………19

一、设计题目

图1-1为CA6140车床拨叉的零件图和三维图样。

已知：

Q=8500台/年，m=1件/台，

，工件工作过程中不会受到冲击载荷，毛坯选用铸件。

试为该拨叉零件编制工艺规程。

图1-1拨叉零件图和三维图样

二、拨叉的工艺分析

1.零件的作用

题目给定的零件是CA6140车床拨叉，该拨叉主要位于机床的变速机构中，主要起换挡作用，使主轴回转运动按照要求工作。

拨叉头以孔套在变速叉轴上，并用销钉经

孔与变速叉轴联结，拨叉脚则夹在双联变换齿轮的槽中。

当需要改变主轴回转速度的时候，扳动变速杆，变速操纵机构就通过拨叉头部的操纵槽带动拨叉与变速叉轴一起在变速箱中滑动，拨叉脚拨动双联变换齿轮在花键轴上滑动与其他齿轮啮合，从而改变主轴的回转速度。

2.零件的技术要求

该拨叉全部技术要求全部列于表3-1中。

表2-1CA6140车床拨叉技术要求表

加工表面

尺寸及偏差

mm

公差及精度等级

表面粗糙度Ra

形位公差/mm

孔

（H7）

IT7

1.6

拨叉头顶面

50

IT12

3.2

拨叉脚两端面

（d11）

IT11

3.2

拨叉脚内表面

（H12）

IT12

3.2

拨叉脚两端侧面

（H12）

IT12

6.3

M8螺纹孔

M8

锥销孔

IT7

1.6

拨叉脚切断端面

2

IT14

6.3

3.零件的分析

1.由表2-1可知,该拨叉共有两组加工表面,一组是

的孔及其上端面、孔壁上

的锥销通孔和M8的螺纹孔；一组是

的两圆弧面和

内弧面。

其中，拨叉脚两侧

圆弧面和拨叉头上端面有一定的位置精度：

（1）拨叉头上端面与

的拨叉头孔的垂直度误差为0.05；

（2）拨叉脚两侧

圆弧面与

的拨叉头孔的垂直度误差为0.07

2.为实现换档、变速的功能，其叉轴孔与变速叉轴有配合要求，因此加工精度要求较高。

叉脚两端面在工作中需承受冲击载荷，为增强其耐磨性，该表面要求高频淬火处理，硬度为48~58HRC。

4.生产类型确定

零件的年产纲领可按下式计算：

式中N——零件的生产纲领（件/年）

Q——产品的年产量（台、辆/年）

M——每台（辆）产品中该零件的数量（件/台、辆）

a%——备品率，一般取2%~4%

b%——废品率，一般取0.3%~0.7%

表2-2不同机械产品的零件质量型别表

表2-3机械加工零件生产类型的划分

表2-3机械加工零件生产类型的划分

由设计题目可知，Q=8500台，m=1件/台，

，则其生产纲领

N=8500

1

（1+（2%~4%））

（1+（0.3%~0.7%））=8931~9459件/年

质量为1.0kg，查表2-2可知属于轻型零件，再查表2-3得该类拨叉的生产类型为大量生产。

三、工艺设计与计算

1.选择毛坯

零件材料为HT200，因为零件在工作运行过程中不受任何冲击，且零件结构又比较简单，故选择铸件毛坯。

2.毛坯尺寸公差与加工余量确定

1求最大的轮廓尺寸

由设计题目要求可知其轮廓尺寸，长160mm，宽73mm，高50mm，故最大轮廓尺寸为140mm。

2选取公差等级CT

由铸造方法按机器造型、铸件材料按灰铸铁，查表得公差等级CT范围8~12级，取10级。

3求铸件尺寸公差

拨叉头端面公差为2.8mm；拨叉头

孔的公差为2.4mm；拨叉脚

孔公差为2.8mm。

4求加工余量等级

由铸造方法按机器造型、铸件材料按灰铸铁，查表得机械加工余量等级范围为E~G级，取为F级。

5求RMA（要求的机械加工余量）

由最大轮廓尺寸160mm、机械加工余量等级为F级，查表得RMA数值为1.5mm。

6求毛坯基本尺寸

拨叉头孔壁上的锥销通孔和螺纹孔较小，铸成实心；

（1）拨叉头顶面单侧加工由式求出，即

（2）拨叉脚两端面双侧加工由式求出，即

（3）拨叉脚内表面内腔加工由式求出，即

（4）拨叉脚两端面侧面单侧加工由式求出，即

拨叉头铸件毛坯尺寸公差与加工余量见表2-4.

加工表面

铸件公差等级CT

加工面基本尺寸mm

铸件尺寸公差/mm

机械加工余量等级

/mm

毛坯基本尺寸mm

拨叉头顶面

10

50

2.6

1.5

52.9

拨叉脚两端面

10

20

2.2

1.5

24.2

拨叉脚内表面

10

55

2.8

1.5

50.6

拨叉脚两端面侧面

10

73

2.8

1.5

68.4

3.毛坯图的绘制

根据以上所得参数，用UG软件制图。

四、工艺路线的拟定

1.定位基准的选择

①精基准选择

根据该拨叉零件的技术要求，选择拨叉头叉轴孔

作为精基准，零件上的加工表面都可以采用它作基准进行加工，即遵循了“基准统一”原则。

拨叉轴孔

的中心线是设计基准，选用其作精基准定位加工拨叉脚两侧

圆弧面和锁销孔

，实现了设计基准和工艺基准的重合，保证了被加工表面的垂直度要求。

而选用拨叉头上端面作

为精基准是遵循了“基准重合”的原则，从设计图纸上可知拨叉头上端面与拨叉头叉轴孔的中心线之间的位置精度较高，且该端面是拨叉脚两侧

圆弧面的设计基准。

②粗基准选择

该拨叉不加工表面只有底面和叉轴孔的外轮廓表面，为保证零件加工相对于不加工表面具有一定位置精度的原则，选叉轴孔外轮廓表面作为粗基准。

采用叉轴孔外轮廓表面作粗基准加工叉轴孔面，可以为后续工序准备好精基准；再采用加工过的叉轴孔作为精基准加工上端面，这样遵循了粗基准不重复使用的原则，同时能保证拨叉头上端面与

叉轴孔的垂直度。

2.零件表面加工方法选择

根据拨叉零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工件各表面的加工方法，如表3-1所示。

表3-1拨叉零件各表面加工方案

加工表面

加工经济精度IT

加工情况

表面粗糙度

备注

拨叉头上端面

IT10

粗铣→精铣

3.2

轴孔

IT8

钻→粗铰→精铰

1.6

铣拨叉脚

圆弧

IT12

粗铣→半精铣→精铣

3.2

铣拨叉脚另一侧

圆弧

IT12

粗铣→半精铣→精铣

3.2

孔

IT10

粗镗→精镗

3.2

M8螺纹孔

IT10

钻→铰→攻螺纹

3.2

锥销孔

IT10

钻→铰

3.2

拨叉切断面

IT14

粗铣端面

6.3

3.加工阶段划分

该拨叉加工质量要求较高，可将加工阶段划分成粗加工、半精加工和精加工几个阶段。

在粗加工阶段，首先将精基准（拨叉头上端面和叉轴孔）准备好，使后续工序都可采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求；然后完成拨叉头上端面、拨叉脚两侧

圆弧面和

孔的粗铣，

孔的粗镗以及叉轴孔、M8螺纹孔和

锥销孔的钻孔；半精加工阶段，完成拨叉脚上端面和拨叉脚两侧

圆弧面的半精铣，叉轴孔、M8螺纹孔和

锥销孔的铰孔工艺以及

孔的半精镗；在精加工阶段，进行拨叉脚两侧

圆弧面的精铣、叉轴孔的精铰、M8螺纹孔的攻螺纹，以及最后铸件的切断。

4.工序的集中与分散

本例选用工序集中原则安排拨叉的加工工序。

该拨叉的生产类型为大量生产，可以采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表面之间的相对位置精度要求

五、工序顺序的安排

1.机械加工工序

（1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准—拨叉头上端面和叉轴孔

。

（2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。

（3）遵循“先主后次”原则，先加工主要表面：

拨叉头上端面和叉轴孔

，后加工次要表面：

孔。

（4）遵循“先面后孔”原则，先加工拨叉头上端面，再加工叉轴孔

孔；先铣拨叉脚两侧

圆弧面，再钻或铰叉轴孔、M8螺纹孔和

锥销孔。

2热处理工序

铸件成型后，进行酸洗、喷丸处理。

喷丸可以提高表面硬度，增加耐磨性，消除毛坯表面因脱碳而对机械加工带来的不利影响。

拨叉脚内孔两凹端面在精加工之前进行局部高频淬火，提高其耐磨性。

3辅助工序

在半精加工后，安排去毛刺和中间检验工序；精加工后，安排去毛刺、清洗和终检工序。

综上所述，该拨叉工序的安排顺序为：

基准加工——主要表面粗加工及一些余量大的表面粗加工——主要表面半精加工和次要表面加工——热处理——主要表面精加工。

六、确定工艺路线

在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，表2－11列出了拨叉的工艺路线。

表3-2拨叉工艺路线及设备、工装的选用

工序号

工序名称

机床设备

刀具

量具

1

初检

2

退火

3

粗精铣拨叉头上端面

立式铣床

端铣刀

游标卡尺

4

钻孔，粗扩、精扩、倒角、铰直径22叉轴孔

钻床

麻花钻，扩孔钻，铰刀

游标卡尺，赛规

5