CA撥叉零件的加工工藝,設(shè)計(jì)鉆鉸Φ孔的鉆床夾具

1、哈爾濱理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)說明書 設(shè)計(jì)題目：制定CA6140撥叉零件（圖5-42）的加工工藝，設(shè)計(jì)鉆鉸22孔的鉆床夾具 專 業(yè)： 機(jī)電一體化技術(shù) 班 級(jí)： 機(jī)電一體化技術(shù)11級(jí)2班 學(xué) 號(hào)： 1130320232 姓 名： 張 百 東 指導(dǎo)教師： 張 學(xué) 偉 機(jī)械工程系2013年11月15日目 錄第1章 緒論 31.1 課題背景31.2 目的31.3 夾具設(shè)計(jì)中的特點(diǎn) .31.4 夾具設(shè)計(jì)需保證的條件.31.5 夾具的發(fā)展趨勢(shì). .41.6 設(shè)計(jì)要求 41.7 設(shè)計(jì)內(nèi)容 4第2章 零件分析52.1 零件的作用52.2 零件的工藝分析5第3章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)63.1確定毛坯制造形式

2、63.2基面的選擇63.2.1粗基準(zhǔn)的選擇63.2.2精基準(zhǔn)的選擇63.3制定工藝路線6第4章 專用夾具設(shè)計(jì)144.1定位基準(zhǔn)的選擇144.2切削力及夾緊力的計(jì)算144.3定位誤差分析144.4夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說明.14課程設(shè)計(jì)心得體會(huì)16參考文獻(xiàn)17第1章 緒論1.1課題背景 制定CA6140撥叉的加工工藝，設(shè)計(jì)鉆孔的鉆床夾具，運(yùn)用機(jī)械制造工藝學(xué)課程中的基本理論以及在生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識(shí)，正確地解決一個(gè)零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，保證零件的加工質(zhì)量。提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力。通過設(shè)計(jì)夾具的訓(xùn)練，獲得根據(jù)被加工零件的加工要求，設(shè)計(jì)出高效，省力，經(jīng)濟(jì)合理而能保證

3、加工質(zhì)量的夾具的能力。學(xué)會(huì)使用手冊(cè)以及圖表資料。掌握與本設(shè)計(jì)有關(guān)的各種資料的名稱，出處，能夠做到熟練的運(yùn)用。 1.2目的課程設(shè)計(jì)是我們對(duì)所學(xué)課程的深入綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練，因此，它在我們的大學(xué)生活中占有重要的地位。另外在做完這次課程設(shè)計(jì)之后，我得到一次綜合性訓(xùn)練，我在想我能在多個(gè)方面得到鍛煉。就我個(gè)人而言，我希望通過這次課程設(shè)計(jì)對(duì)自己未來將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，為今后參加祖國建設(shè)打一個(gè)良好的基礎(chǔ)。由于個(gè)人能力有限，設(shè)計(jì)尚有許多不足之處，懇請(qǐng)各位老師給予指教，本人將表示真誠的感謝！1.3夾具設(shè)計(jì)中的特點(diǎn)1.夾具的設(shè)計(jì)周

4、期較短，一般不用進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的計(jì)算。 2.專用夾具的設(shè)計(jì)對(duì)產(chǎn)品零件有很強(qiáng)的針對(duì)性。 3.“確保產(chǎn)品加工質(zhì)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率”是夾具設(shè)計(jì)工作的主要任務(wù)，加工質(zhì)量包括被加工表面的本身精度和位置精度，后者主要用夾具來保證。夾緊裝置的設(shè)計(jì)對(duì)整個(gè)夾具的結(jié)局有具定性的影響。設(shè)計(jì)一個(gè)好的夾具可以減少廢品率。1.4夾具設(shè)計(jì)需保證的條件 1.夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)與其用途及生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng)。 2.保證工件的精度。 3.保證使用方便與安全。 4.正確處理作用力的平衡問題。 5.注意結(jié)構(gòu)的工藝性，便于制造和維修。注意夾具與機(jī)床、輔助工具、刀具、量具之間的聯(lián)系。1.5夾具的發(fā)展趨勢(shì) 1.發(fā)展通用夾具的新品種，由于機(jī)械產(chǎn)品的加工

5、精度日益提高，因此需要發(fā)展高精度通用夾具。廣泛的采用高效率夾具，可以壓縮輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。 2.發(fā)展調(diào)整式夾具。 3.推廣和發(fā)展組合夾具及拼拆夾具。 4.加強(qiáng)專用夾具的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化。 5.大力推廣和使用機(jī)械化及自動(dòng)化夾具。 6.采用新結(jié)構(gòu)、新工藝、新材料來設(shè)計(jì)和制造夾具。1.6設(shè)計(jì)要求 1.制訂零件機(jī)械加工工藝，填寫機(jī)械零件加工工藝過程卡一張，設(shè)計(jì)鉆鉸孔工序的工序卡一張； 2.設(shè)計(jì)指定工序的專用夾具一套，繪制夾具裝配圖及零件圖； 3.編寫機(jī)械制造工藝課程設(shè)計(jì)說明書一份； 4.中批生產(chǎn)； 5.選用通用設(shè)備。1.7設(shè)計(jì)內(nèi)容 1.繪制零件圖； 2.編制零件的加工工藝過程，并填寫加工工藝卡及工

6、序卡各一張； 3.設(shè)計(jì)指定的工序夾具,繪制卡具裝配總圖,要求用計(jì)算機(jī)繪圖； 4.設(shè)計(jì)卡具的非標(biāo)零件圖，要求計(jì)算機(jī)繪圖； 5.編寫設(shè)計(jì)說明書一份,按畢業(yè)論文的格式打印文稿。 6.答辯時(shí)交全套夾具工程圖紙、設(shè)計(jì)說明書、工程過程卡和工序卡；第2章 零件的分析2.1零件的作用題目所給的零件是CA6140車床的撥叉。它位于車床變速機(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，獲得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的22孔與操縱機(jī)構(gòu)相連，二下方的55半孔則是用于與所控制齒輪所在的軸接觸。通過上方的力撥動(dòng)下方的齒輪變速。兩件零件鑄為一體，加工時(shí)分開。2.2零件的工藝分析零件的材料為HT200，灰鑄鐵

7、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，鑄造性能優(yōu)良，但塑性較差、脆性高，不適合磨削，為此以下是撥叉需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求： 2.2.1小頭孔以及與此孔相通的的錐孔、螺紋孔 2.2.2大頭半圓孔 2.2.3撥叉底面、小頭孔端面、大頭半圓孔端面，大頭半圓孔兩端面與小頭孔中心線的垂直度誤差為0.07mm，小頭孔上端面與其中心線的垂直度誤差為0.05mm。    由上面分析可知，可以粗加工撥叉底面，然后以此作為粗基準(zhǔn)采用專用夾具進(jìn)行加工，并且保證位置精度要求。再根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟(jì)精度及機(jī)床所能達(dá)到的位置精度，并且此撥叉零件沒有復(fù)雜的加工曲面，所以根據(jù)上述技術(shù)要求采用常規(guī)的加工工藝均可保

8、證。第3章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)3.1確定毛坯的制造形式零件材料為HT200?？紤]到零件在機(jī)床運(yùn)行過程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡(jiǎn)單，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，故選擇鑄件毛坯。選用鑄件尺寸公差等級(jí)CT9級(jí)，已知此撥叉零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)中批生產(chǎn)，所以初步確定工藝安排為：加工過程工序劃分階段；工序適當(dāng)集中；加工設(shè)備以通用設(shè)備為主，大量采用專用工裝。  3.2基面的選擇基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)效率得以提高。否則，加工工藝過程中會(huì)問題百出，更有甚者，還會(huì)造成大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。 3.2.1粗基準(zhǔn)的選擇以零件的

9、底面為主要的定位粗基準(zhǔn)，以兩個(gè)小頭孔外圓表面為輔助粗基準(zhǔn)。這樣就可以達(dá)到限制五個(gè)自由度，再加上垂直的一個(gè)機(jī)械加緊，就可以達(dá)到完全定位。3.2.2精基準(zhǔn)的選擇考慮要保證零件的加工精度和裝夾準(zhǔn)確方便，依據(jù)“基準(zhǔn)重合”原則和“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則，以粗加工后的底面為主要的定位精基準(zhǔn)，以兩個(gè)小頭孔內(nèi)圓柱表面為輔助的定位精基準(zhǔn)。當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工序基準(zhǔn)不重合時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算，這在以后還要專門的計(jì)算，此處不再重復(fù)。3.3制訂工藝路線制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。再生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為中批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機(jī)床配以專用的夾具，并盡量使工序集中

10、來提高生產(chǎn)率。處此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 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，以及加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機(jī)床配以專用工卡具,并盡量使工序集中來提高生產(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)成本盡量下降。查機(jī)械制造工藝及設(shè)備設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè)346頁表15-32、15-33、15-34，選擇零件的加工方法及工藝路線方案如下：工序工序內(nèi)容定位基準(zhǔn)工序工序內(nèi)容定位基準(zhǔn)010粗銑兩端小頭孔上端面T1及小頭孔外圓100半精鏜中間孔T1及小頭孔外圓020粗銑中間孔上端面T1及小頭孔外圓110鉆2-錐銷孔、

11、螺紋孔、功螺紋T1及小頭孔030粗銑中間孔下端面T3及小頭孔外圓120銑斷T1、D1040精銑兩端小頭孔上端面T1及小頭孔外圓130去毛刺050精銑中間孔上端面T1及小頭孔外圓140檢查060精銑中間孔下端面T3及小頭孔外圓150若某道工序有誤返工070擴(kuò)兩端小頭孔T1及小頭孔外圓080精鉸兩端小頭孔T1及小頭孔外圓090擴(kuò)中間孔T1及小頭孔外圓1 機(jī)床的選擇： 工序010060均為銑平面，可采用X6140臥式銑床。 工序070080采用鉆床。 工序090100采用鏜床。 工序110采用鉆床。多刀具組合機(jī)床。 工序120采用銑斷機(jī)床。 2 選擇夾具：該撥叉的生產(chǎn)綱領(lǐng)為大批生產(chǎn)，所以采用專用夾具

12、。3 選擇刀具：在銑床上加工的各工序，采用硬質(zhì)合金銑刀即可保證加工質(zhì)量。在鉸孔，由于精度不高，可采用硬質(zhì)合金鉸刀。4選擇量具：兩小頭孔、中間孔均采用極限量規(guī)。5其他：對(duì)垂直度誤差采用千分表進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)角度尺寸利用專用夾具保證，其他尺寸采用通用量具即可。1圓柱表面工序尺寸： 前面根據(jù)資料已初步確定工件各面的總加工余量，現(xiàn)在確定各表面的各個(gè)加工工序的加工余量如下：加工表面加工內(nèi)容加工余量精度等級(jí)工序尺寸表面粗糙度工序余量最小最大（D2）鑄件6CT9擴(kuò)孔5.8IT126.32.06.25半精鏜0.2IT103.20.050.25擴(kuò)孔5.84IT126.32.06.25精鉸孔0.06IT71.60.0

13、50.252 平面工序尺寸：工序號(hào)工序內(nèi)容加工余量基本尺寸經(jīng)濟(jì)精度工序尺寸偏差工序余量最小最大鑄件2.5CT9010粗銑兩端小頭孔上端面258.5121.603.60020粗銑中間孔上端面627121.656.5030粗銑中間孔下端面621121.756.5040精銑兩端小頭孔上端面0.558110. 351.16050精銑中間孔上端面0.520.5100.471.12060精銑中間孔下端面0.520100.471.123確定切削用量及時(shí)間定額： 工序010 以T1為粗基準(zhǔn)，粗銑22孔上端面。1. 加工條件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=190241,鑄造。加工要求：粗銑22

14、孔上端面。機(jī)床：X6140臥式銑床。刀具：W18Cr4V硬質(zhì)合金鋼端銑刀,牌號(hào)YG6。銑削寬度ae<=60,深度ap<=4,齒數(shù)z=10,故據(jù)機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)（后簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)明手冊(cè)）取刀具直徑do=80mm。選擇刀具前角o5°后角o8°，副后角o=8°，刀齒斜角s=10°,主刃Kr=60°,過渡刃Kr=30°,副刃Kr=5°過渡刃寬b=1mm。2. 切削用量1）銑削深度 因?yàn)榍邢髁枯^小，故可以選擇ap=1.5mm，一次走刀即可完成所需長(zhǎng)度。2）計(jì)算切削速度 按簡(jiǎn)明手冊(cè)，V c=算得 Vc98mm/s，n=439

15、r/min,Vf=490mm/s據(jù)XA6140銑床參數(shù)，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,則實(shí)際切削速度V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,實(shí)際進(jìn)給量為f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。5)校驗(yàn)機(jī)床功率 查簡(jiǎn)明手冊(cè)Pcc=1.1kw,而機(jī)床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗(yàn)合格。最終確定 ap=1.5mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。6）計(jì)算基本工時(shí)tmL/ Vf=(32+80)/475=0.09min。工序020和工序030

16、以T1及小頭孔外圓為基準(zhǔn)55孔上下端面。1. 加工條件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=190241,鑄造。加工要求：精銑55上端面。機(jī)床：X6140臥式銑床。刀具：W18Cr4V硬質(zhì)合金鋼端銑刀,牌號(hào)YG6。銑削寬度ae<=60,深度ap<=4,齒數(shù)z=10,故據(jù)簡(jiǎn)明手冊(cè)取刀具直徑do=80mm。選擇刀具前角o5°后角o8°，副后角o=8°，刀齒斜角s=10°,主刃Kr=60°,過渡刃Kr=30°,副刃Kr=5°過渡刃寬b=1mm。2. 切削用量1） 銑削深度 因?yàn)榍邢髁枯^小，故可以選擇ap=1

17、.0mm，一次走刀即可完成所需長(zhǎng)度。2） 每齒進(jìn)給量 機(jī)床功率為7.5kw。查簡(jiǎn)明手冊(cè)f=0.140.24mm/z。由于是對(duì)稱銑，選較小量f=0.14 mm/z。3） 查后刀面最大磨損及壽命 查簡(jiǎn)明手冊(cè)表3.7，后刀面最大磨損為1.01.5mm。查簡(jiǎn)明手冊(cè)表3.8，壽命T=180min4） 計(jì)算切削速度 按簡(jiǎn)明手冊(cè)，查得 Vc98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s據(jù)XA6132銑床參數(shù)，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,則實(shí)際切削速度V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,實(shí)際進(jìn)給量為f zc=V fc/ncz=475/(300*10

18、)=0.16mm/z。5)校驗(yàn)機(jī)床功率 查簡(jiǎn)明手冊(cè)Pcc=1.1kw,而機(jī)床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗(yàn)合格。最終確定 ap=1.0mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。6）計(jì)算基本工時(shí)tmL/ Vf=(32+80)/475=0.09min。工序070和080以T1及小頭孔外圓為基準(zhǔn)，擴(kuò)、精鉸22孔，保證垂直度誤差不超過0.05mm,孔的精度達(dá)到IT7。1. 選擇鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時(shí)do=18mm，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=

19、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（查簡(jiǎn)明手冊(cè)）為0.5.mm，壽命（3）切削速度查切 修正系數(shù) 故。查簡(jiǎn)明手冊(cè)機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速為故實(shí)際的切削速度.計(jì)算工時(shí)由于所有工步所用工時(shí)很短，所以使得切削用量一致，以減少輔助時(shí)間。擴(kuò)鉸和精鉸的切削用量如下：擴(kuò)鉆： 精鉸： 工序090和100 T1及小頭孔外圓為基準(zhǔn)，擴(kuò)、半精鏜55孔。1. 選擇鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時(shí)do=48mm，鉆頭采用雙頭刃磨法，后角

20、o11°，二重刃長(zhǎng)度b=11mm,橫刀長(zhǎng)b=5mm,弧面長(zhǎng)l=9mm,棱帶長(zhǎng)度 ° ° ° 2.選擇切削用量（1）決定進(jìn)給量沒查簡(jiǎn)明手冊(cè) 按鉆頭強(qiáng)度選擇 按機(jī)床強(qiáng)度選擇最終決定選擇Z550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（查簡(jiǎn)明手冊(cè)）為0.81.2mm，壽命擴(kuò)孔后刀面最大磨損限度（查簡(jiǎn)明手冊(cè)）為0.9.mm，壽命鉸和精鉸孔后刀面最大磨損限度（查簡(jiǎn)明手冊(cè)）為.mm，壽命（3）切削速度查切 修正系數(shù) 故。查簡(jiǎn)明手冊(cè)機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速為故實(shí)際的切削速度擴(kuò)鉸和半精鉸的切削用量同理如下：擴(kuò)鉆： 半精鉸： .計(jì)算工時(shí)所有工步工

21、時(shí)相同。 第4章 專用夾具設(shè)計(jì)4.1定位基準(zhǔn)的選擇底面對(duì)孔的中心線有一定的垂直度公差要求,因此應(yīng)以地面為主要定位基準(zhǔn).由于鑄件的公差要求較大,利用小頭孔的外圓表面作為輔助定位基準(zhǔn)時(shí),只有采用自動(dòng)對(duì)中夾具才能同時(shí)保證對(duì)稱的兩個(gè)零件的大小孔的中心距的公差要求.為了提高加工效率,現(xiàn)決定采用兩把麻花鉆同時(shí)加工出兩個(gè)8mm的通孔.該夾具用于加工位置在同一中心線上的非回轉(zhuǎn)零件上半徑R=520的孔，被加工孔中心距可達(dá)123。   使用時(shí)，只需按被加工零件的要求，配置專門的鉆模板，通過手柄，使絲桿帶動(dòng)V型塊做自定心式移動(dòng)，以便夾緊或松開零件。6.3鉆床夾具的裝配圖（見附圖）4.2切削力及夾

22、緊力的計(jì)算由于實(shí)際加工的經(jīng)驗(yàn)可知,鉆削時(shí)的主要切削力為鉆頭的切削方向,即垂直于第一定位基準(zhǔn)面,在兩側(cè)只需要采用兩個(gè)V型塊適當(dāng)夾緊后本夾具即可安全工作.因此,無須再對(duì)切削力進(jìn)行計(jì)算.4.3定位誤差分析  零件圖規(guī)定大孔與小孔的中心距為65mm.采用自動(dòng)對(duì)中夾具后,定位誤差取決于對(duì)中塊螺桿以及滑塊的制造誤差.同時(shí),對(duì)對(duì)中塊利用調(diào)整螺釘進(jìn)行調(diào)整并加裝鉆套后,鉆孔后的誤差只有0.08mm.在后續(xù)的銑斷工序中,利用中間大孔定位,孔壁與定位銷的配合間隙為0.05mm.因此加工完成后大孔與小孔的中心距的最大誤差為          0.08+0.0

23、5=0.130.2mm由此可知，所以能滿足精度要求。4.4 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說明如前所述，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，應(yīng)該注意提高勞動(dòng)生產(chǎn)率避免干涉。應(yīng)使夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于操作，降低成本。提高夾具性價(jià)比。該夾具用于加工位置在同一中心線上的非回轉(zhuǎn)零件上半徑R=520的孔，被加工孔中心距可達(dá)123。使用時(shí)，只需按被加工零件的要求，配置專門的鉆模板，通過手柄，使絲桿帶動(dòng)V型塊做自定心式移動(dòng)，以便夾緊或松開零件。鉆床夾具的裝配圖課程設(shè)計(jì)心得體會(huì)在老師的指導(dǎo)下順利地完成了夾具座的夾具設(shè)計(jì)，并且認(rèn)真地、有計(jì)劃地按時(shí)完成設(shè)計(jì)任務(wù)。盡管整個(gè)設(shè)計(jì)在技術(shù)上不夠先進(jìn)，但是在經(jīng)濟(jì)上合理、在生產(chǎn)上可行。此次設(shè)計(jì)，以機(jī)械加工工藝路線為主線，通過對(duì)零件圖紙分析，初步擬訂加工表面方法，進(jìn)一步擬訂加工方法并選擇機(jī)