CA6140拨叉831003夹具设计.docx

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CA6140拨叉831003夹具设计

课程设计报告

课程名称：

机械制造工程学课程设计

报告题目：

CA6140拨叉831003夹具设计

学生姓名：

所在学院：

机械工程学院

专业班级：

学生学号：

指导教师：

2014年9月25日

机械制造工程学课程设计任务书

报告

题目

CA6140拨叉831003夹具设计

完成时间

2014.9.25

学生

姓名

专业

班级

指导

教师

职称

教授

总体设计要求和技术要点

要求根据给定零件图和该零件的生产纲领及生产类型，完成零件工艺分析；拟定工艺方案（不少于两个方案）；对优选方案进行工艺设计（画毛坯图，拟订工艺路线，选择机床和工艺装备，填写工艺过程卡片）和工序设计（确定加工余量、工序尺寸、切削用量、时间定额，填写加工工序卡片）；对给定工序拟定夹具设计方案，设计并绘制夹具装配图和夹具件大件零件图；最终完成设计说明书一本，夹具设计图一套（含装配图和至少2张零件图）。

工作内容及时间进度安排

第2周周一任务布置，集中辅导资料借阅，熟悉任务要求

第2周周二明确生产类型，分析零件及绘制零件工作图

第2周周三拟订工艺路线（至少两种方案）,绘制毛坯图

第2周周四方案评价，拟定机械加工工艺过程,填写过程卡

第2周周五选择机床和工艺装备,确定工艺参数

第3周周一编制工序卡片（每人编制一道工序）

第3周周二制定夹具设计方案，绘制结构草图

第3周周三定位设计,夹紧设计

第3周周四夹具精度分析和夹紧力分析

第3周周五绘制夹具装配图

第4周周一绘制夹具装配图

第4周周二完成夹具装配图，绘制夹具主要（大件）零件图

第4周周三绘制完成夹具主要零件图

第4周周四整理说明书

第4周周五答辩并进行材料整改，上交材料归档

课程设计成果

产品零件图一张；

产品毛坯图一张；

机械加工工艺过程卡一套；

机械加工工序卡一份（一道工序）；

夹具装配图一张；

夹具主要零件工程图（至少二张）；

设计说明书一份。

摘要

本次设计是车床变速箱中拔叉零件的加工工艺规程及一些工序的专用夹具设计。

此拔叉零件的结构较为复杂，其加工的地方主要是孔和平面。

本设计先加工孔后加工面。

将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证它们的加工精度。

基准选择以拔叉右面的最大的平面作为粗基准，来加工中间的通孔，然后以此加工过的孔作为精基准。

主要加工工序安排是先以中心孔定位加工出顶平面和右侧平面以及下面的大孔的两平面，再以中心孔定位加工出下端的大孔。

最后以这两个孔为基准，分别加工右侧的槽和顶面的螺纹底孔。

整个加工过程选用了钻床、铣床和拉床。

工件在机床上定位夹紧选用专用夹具，夹紧方式为手动夹紧，夹紧可靠，操作方便。

因此生产效率较高，适用于大批量、流水线上加工。

能够满足设计要求。

关键词：

加工工艺，定位，夹紧，专用夹具

ABSTRACT

Thisdesignisalathertobecomesoonanappropriationforinsidepullingoutforksparepartsprocessingcraftrulesdistanceandsomeworkprefacestongsdesign.Thispullouttheconstructionoftheforksparepartsthanforcomplicacy,itstheplacethatprocessisapeacefulinboreprimarily.Thisdesignprocessesafterprocessingfirstthebore.Processwithflatsurfacetheclearanddefinitedividingthelinetheborethecoarsenessprocessestoprocesswiththenicetythestagetoguaranteetheirprocesstheprecisedegree.Thebasischoicetopulloutroughbasisofconductandactionsofthebiggestflatsurfaceoftherightinfork,processtheinthecenteringeneralusebore,thenbeusedastheprecisebasiswiththeborethatprocessed.Processingprimarilyworkprefacearrangementisfirsttoprocessaflatsurfacewiththecenterborefixedpositionwiththerightsideflatsurfaceandbelowbigboreoftwoflatsurface,againwithcenterborethefixedpositionprocessesthebigborethatcarrydown.Whileprocessingistousetheboringmachineboringbore.Regardthesetwoboresasthebasisfinally,processtheright-handslotrespectivelywiththethreadbottomboreofthea.Wholeprocessestheprocesschosetousetothedrillmachine,millerwiththeboringmachine.Thetongschoosestousetheappropriationtongs,clippingtightwayastomovetocliptight,cliptightanddependable,operationconvenience.Thereforeproducetheefficiencyhigher,beapplicabletothelargequantitymeasures,theflowingwaterison-linetoprocess.Cansatisfythedesignrequest.

KeywordsProcessthecraft，Fixedposition，Cliptight，Appropriationtongs

一、零件的分析

1、零件的作用…………………………………………………………………………………..1

2、零件的工艺分析……………………………………………………………………………..1

二、工艺规程设计

1、确定毛坯的制造形式………………………………………………………………………………2

2、基准面的选择………………………………………………………………………………………2

3、制定工艺路线………………………………………………………………………………………2

4、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定........................................7

5、确定切削用量及基本工时

三、夹具设计

四、设计小结

五参考文献

一、零件的分析

（一）零件的作用

课程设计题目给定的零件是C6140拨叉1,它位于车床变速机构中，主要起换挡作用。

通过拨叉的拨动使车床滑移齿轮与不同的齿轮啮合，从而达到要求的主轴转速。

宽度为30mm的面的尺寸精度要求很高，在拨叉1工作工程中，如果拨叉和槽的配合尺寸精度不高或者它们之间的空隙很大时，滑移齿轮就达不到很高的定位精度，这样滑移齿轮就不能很好的与其他齿轮进行正确有效的啮合。

从而影响整个传动系统的工作，所以拨叉宽度为30mm的面和槽之间要达到很高的配合精度。

（二）零件的工艺分析

CA6140拨叉共有两组加工表面：

1、这一组加工表面包括:

A端面和轴线与A端面相垂直的花键底孔

2、这一组加工表面包括:

六个方齿花键孔,Φ25mm花键顶孔两端的2×15°倒角。

对于两组加工表面可先加工一组表面，再用专用夹具加工另一组表面。

二、工艺规程设计

（一）确定毛坯的制造形式

此次所设计的拨叉材料为HT200，根据材料成型工艺可知用金属型铸造。

该零件能够承受较大载荷和冲击载荷，能够满足使用要求。

因为生产纲领为中批量生产。

因为零件形状简单故毛坯形状需与零件的形状尽量接近，可选为铸出

（二）基准面的选择

1、粗基准的选择：

因为要保证花键的中心线垂直于拨动滑移齿轮的右端面。

所以以Φ40的外圆表面为粗基准。

2、精基准的选择：

为了保证定位基准和加工工艺基准重合，所以选择零件的左端面为精基准。

（三）制定工艺路线

工艺路线方案：

工序一：

铸造毛坯，粗铣左端面，精铣左端面。

工序二：

以外圆为基准钻Φ20，再扩孔至φ22。

工序三：

车倒角15°

工序四：

拉花键。

工序五：

以花键中心孔为基准粗铣沟槽，粗铣上平面。

工序六：

以花键中心孔为基准精铣沟槽，精铣上平面。

工序七：

钻孔2×φ8。

工序八：

攻螺纹2×M8。

工序九：

检测，入库。

湖南工学院

机械设计制造极其自动化专业

机械加工工序卡片

生产类型

中批生产

工序号

I

零件名称

拨叉

零件号

零件重量

同时加工零件数

1

材料

毛坯

牌号

硬度

型式

重量

HT200

HB170~241

铸件

设备

夹具和辅助工具

名称

型号

工

序

工

步

工步说明

刀

具

量

具

走刀

长度

（mm）

走刀

次数

切削

深度（mm）

进给量（mm/n）

主轴转速

（r/min）

切削

速度（mm/min）

基本工时

I

1

铸造毛坯

游标卡尺

湖南工学院

机械设计制造极其自动化专业

机械加工工序卡片

生产类型

中批生产

工序号

II

零件名称

拨叉

零件号

零件重量

同时加工零件数

1

材料

毛坯

牌号

硬度

型式

重量

HT200

HB170~241

铸件

设备

夹具辅助工具

名称

型号

专用

夹具

立式铣床

X52K

工

序

工

步

工步说明

刀

具

量

具

走刀

长度

（mm）

走刀

次数

切削

深度（mm）

进给量（mm/r）

主轴转速

（r/min）

切削

速度（mm/s）

基本工时min

II

1

2

粗铣表面75×40

精铣表面75×40

YG6

YG6

游标卡尺

游标卡尺

87

87

1

1

1.3

1.0

0.5

0.2

300

300

300

300

0.18

0.61

湖南工学院

机械设计制造极其自动化专业

机械加工工序卡片

生产类型

中批生产

工序号

Ⅲ

零件名称

拨叉

零件号

零件重量

同时加工零件数

1

材料

毛坯

牌号

硬度

型式

重量

HT200

HB170~241

铸件

设备

夹具和辅助工具

名称

型号

专用

夹具

立式钻床

Z535

工

序

工

步

工步说明

刀

具

量

具

走刀

长度

（mm）

走刀

次数

切削

深度（mm）

进给量（mm/r）

主轴转速

（r/min）

切削

速度（m/min）

基本工时min

III

1

2

3

钻φ20孔

扩φ22孔

倒角

麻花钻do=23mm

高速钢钻do=24.8mm

游标卡尺

20

2

1.75

0.62

275

140

17.1

9.67

0.69

0.8

湖南工学院

机械设计制造极其自动化专业

机械加工工序卡片

生产类型

中批生产

工序号

IV

零件名称

拨叉

零件号

零件重量

同时加工零件数

1

材料

毛坯

牌号

硬度

型式

重量

HT200

HB170~241

铸件

设备

夹具和辅助工具

名称

型号

专用

夹具

卧式拉床

L6110A

工

序

工

步

工步说明

刀

具

量

具

走刀

长度

（mm）

走刀

次数

齿升量（mm）

进给量（mm/z）

主轴转速

（r/min）

切削

速度（m/min）

基本工时min

IV

1

拉花键

立

铣

刀

游

标

卡

尺

10

1

0.06

300

3.0

0.14

湖南工学院

机械设计制造极其自动化专业

机械加工工序卡片

生产类型

中批生产

工序号

V

零件名称

拨叉

零件号

零件重量

同时加工零件数

1

材料

毛坯

牌号

硬度

型式

重量

HT200

HB170~241

铸件

设备

夹具

辅助工具

名称

型号

专用

夹具

立式铣床

X52K

工

序

工

步

工步说明

刀

具

量

具

走刀

长度

（mm）

走刀

次数

切削

深度（mm）

进给量（mm/z）

主轴转速

（r/min）

切削

速度（mm/min）

基本工时min

V

1

2

粗铣80×30表面

精铣80×30表面

立

铣

刀

游

标

卡

尺

91

91

1

1

2

1

0.102

0.06

460

460

124

82.8

5.86

11

湖南工学院

机械设计制造极其自动化专业

机械加工工序卡片

生产类型

中批生产

工序号

VI

零件名称

拨叉

零件号

零件重量

同时加工零件数

1

材料

毛坯

牌号

硬度

型式

重量

HT200

HB170~241

铸件

设备

夹具

辅助工具

名称

型号

专用

夹具

立式铣床

X52K

工

序

工

步

工步说明

刀

具

量

具

走刀

长度

（mm）

走刀

次数

切削

深度（mm）

进给量（mm/z）

主轴转速

（r/min）

切削

速度（mm/min）

基本工时min

VI

1

2

粗铣18mm槽

半精铣18mm槽

立

铣

刀

游

标

卡

尺

51

51

1

1

30

5

0.09

0.06

460

460

124.2

82.8

0.82

1.2

湖南工学院

机械设计制造极其自动化专业

机械加工工序卡片

生产类型

中批生产

工序号

VII

零件名称

拨叉

零件号

零件重量

同时加工零件数

1

材料

毛坯

牌号

硬度

型式

重量

HT200

HB170~241

铸件

设备

夹具

辅助工具

名称

型号

专用

夹具

立式钻床

Z525

工

序

工

步

工步说明

刀

具

量

具

走刀

长度

（mm）

走刀

次数

切削

深度（mm）

进给量（mm/r）

主轴转速

（r/min）

切削

速度（mm/min）

基本工时min

VII

1

2

钻M8底孔

攻M8螺纹

高速钢麻花钻

丝锥

游

标

卡

尺

3

3.75

1

2

9.5

9.5

0.33

1.25

680

392

14.9

9.8

0.50

0.63

（四）、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定：

1.根据零件图计算轮廓尺寸，长40mm，宽为80mm，高为75mm，故零件最大轮廓尺寸为80mm。

2.选取精度等级CT由《机械制造工程学课程设计指导教程》中表2-3可查得毛坯件的精度等级CT为8~10级，，取为10级。

3.求铸件尺寸公差根据加工面的基本尺寸和铸件公差等级CT，由《机械制造工程学课程设计指导教程》中表2-8可查得尺寸公差数值为3.2mm。

4.求机械加工余量（RAM）由《机械制造课程设计指导教程表2-6》表5-5查得机械加工余量等级范围为A~J，取为G级。

结合最大轮廓尺寸80mm，可以得出要求的加工余量为2.5mm。

5.求毛坯尺寸（R）2-M8通孔和Φ5锥孔较小铸成实心；C、Ｄ面单侧加工，求出，C面：

R=F+RAM+CT/2=80+2.5+3.2/2=84.1mm取整为85mm同理可知D面：

R=F+RAM+CT/2=72+2.5+3.2/2=76.1mm取整得R＝77mm。

铸件毛坯尺寸公差与加工余量见下表1-1

项目

C面

D面

公差等级CT

10

10

加工面基本尺寸

80

72

铸件尺寸公差

3.2

3.2

机械加工余量等级

G

G

RAM

2.5

2.5

毛坯基本尺寸

85

77

1、C面（75ⅹ40）的单边总加工余量为Z＝5mm。

查《机械制造工程学课程设计指导教程》表3-23平面加工余量可知：

精加工余量为1mm，则粗加工余量为4D面的单边总加工余量为Z=5mm。

同理可知：

D面精加工余量为1mm，粗加工余量为4mm。

2、花键孔：

（以花键外径定心），采用拉削加工。

由《机械制造工程学课程设计指导教程》表3-29孔加工余量可知：

孔加工（扩）余量为1.5~2.0，取2.0mm。

3、铣18H11槽由《机械制造技术基础课程设计指南》表5-41查得粗铣后半精铣宽度余量Z＝3mm粗铣后公差为+0.18～+0.27半精铣后公差为+0.11（IT11）

五）确定切削用量及基本工时

工序一：

铸造毛坯，粗、半精铣左端面75×40面即C面。

一、粗铣面75×40面

1、背吃刀量的确定根据表1-1可知ap=4mm。

2、进给量的确定。

选用硬质合金端铣刀，刀具材料为YG6，铣刀直径为8mm齿数为10。

选用X52K，立式升降台铣床，功率为7.5KW。

由《机械制造工程学课程设计指导教程》表4-8可查得每齿进给量af＝0.14～0.24mm取af＝0.2mm/z。

3、铣削速度的确定由《机械加工工艺手册》表11-94可查得灰铸铁的硬度为150～225HBS，查得Vc=60~10m/min。

则主轴转速为n＝1000Vc/πD＝238.8～437.9r/min。

Vf＝af*Z*n＝477.6～875.6r/mm。

故取n＝300r/min，Vf＝480mm/mi

4、切削工时：

由《切削用量简明手册》表3.26可查得入切量及超切量Y+Δ=12mm。

可以得出切削工时：

t=（L+Y+Δ）/Vf

=（75+12）/480=0.18min。

二、精铣75×40面

1、背吃刀量的确定由《机械加工工艺手册》表6-30查得半精铣的铣削用量为1mm，即ap＝1mm。

2、进给量的确定选用与粗铣刀同样的刀具与机床，由《实用机械加工工艺手册》表11-92要求表面粗糙度为3.2查得每转进给量为0.5～1.0故取0.5mm/r。

3、铣削速度的确定由《机械加工工艺手册》查得铣削速度为60～110m/min则机床主轴转速n＝1000Vc/πD=238.8~437.9r/mim取n＝300r/min，则Vf＝150mm/min

4、计算切削工时：

由《切削用量简明手册》表3.26可查得入切量及超切量Y+Δ=12mm。

可以得出切削工时：

t=（L+Y+Δ）/Vf

=（80+12）/150=0.61min

工序二：

钻Φ22花键底孔，扩花键底孔Φ22；

工序三：

倒角

1、钻Φ20的孔。

2、进给量的确定：

由《切削用量简明手册》表2.7选择高速钢麻花钻头其直径do＝20mm。

铸铁的硬度大于200HBS查得进给量f=0.43~0.53mm/r由于Yd＝80/20＝4查得修正系数Ktf＝0.95则f＝0.41～0.50mm/r。

由《切削用量简明手册》表2.8可查得钻头强度允许的进给量为f＝1.75mm/r。

由《切削用量简明手册》表2.9可知机床进给机构强度所允许的钻削进给量。

选用Z525钻床由表2.35查得进给机构允许的最大抗力Fmax＝8830N，do≤20.5，查f＝0.93mm/s，故取f＝0.48由《切削用量简明手册》表2.19查得高速钢钻头钻孔的轴向力F＝5510N小于Fmax，故可用。

3、确定钻头的磨钝标准及寿命：

由《切削用量简明手册》表2.12查的钻头后刀面最大磨损量取0.6mm，寿命为T=15mim。

4、确定切削速度：

n=1000v/（π*do）=1000*18/（3.14*do）=286.6r/min由《切削用量简明手册》表2.35取n＝272r/min则实际切削速度：

V=（π*do*n）/1000=17.1m/min。

5、检验机床扭矩及功率：

由《切削用量简明手册》表2.20可查得f0.5mm/r时，Mc＝76.81Nm。

当nc＝272r/min时由《切削用量简明手册》表2.35可查得Mm＝144.2Nm。

由《切削用量简明手册》表2.23查得Pc＝1.1kw。

Pe＝2.6×0.81＝7.76kw。

因为Mc≤Mm，Pc≤Pe，故所选切削用量可用。

f＝0.48mm/r，n＝nc＝272r/min。

Vc＝17m/min。

6、计算基本工时：

t=L/nf由《切削用量简明手册》表2.29查得入切量与超切量分别为10mm和10mm。

t=L/nf=（80+10）/（272*0.48）=0.69min

二、扩Φ20孔。

1、背吃刀量的确定：

由《切削用量简明手册》查得背吃刀量为2mm。

2、进给量的确定：

由《切削用量简明手册》查的f＝0.6～0.7mm/r。

根据机