ca6140車床的撥叉課程設(shè)計說明書

1、<p><b>　　課程設(shè)計說明書</b></p><p>　　題 目： 撥叉 工藝（工裝）設(shè)計 </p><p>　　學(xué)院： 機械工程學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化班級：機設(shè)1002 學(xué)號：37 <

2、/p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　導(dǎo)師姓名： </p><p>　　完成日期： 2013.7.2 <

3、/p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　任務(wù)書……………………………………………..……….………..3</p><p>　　第1章. 零件分析………………………………………….....5 </p><p>　　1.1 零件的作用………………………….………………..…..5</p&

4、gt;<p>　　1.2 零件的工藝分析………………………………………5--6</p><p>　　1.3 零件的技術(shù)條件分析…………………………………….6</p><p>　　第2章. 選擇毛坯、確定毛坯尺寸、設(shè)計毛坯圖……….….6</p><p>　　2.1 選擇毛坯………………………………………..………..6</p>

5、<p>　　2.2 確定零件的加工余量…………………………………...6</p><p>　　2.3 設(shè)計毛坯圖…………………………………..…………..7</p><p>　　第3章. 機械加工工藝過程………………….…................7</p><p>　　3.1 基準(zhǔn)的選擇……………………………………………....7&

6、lt;/p><p>　　3.2 表面加工方法的選擇…………………………………....8</p><p>　　3.3 擬定機械加工工藝路線…............................................8--10</p><p>　　3.4 加工方案的比較與優(yōu)化……………………..………10--11</p><p&

7、gt;　　第4章. 工序設(shè)計…………………….................................11</p><p>　　4.1 選擇加工設(shè)備…………………………….........................11</p><p>　　4.2 選擇刀具、量具及夾具…………………………………..11</p><p>　　4.3 確定切削

8、用量及基本工時………………………… ..11--13</p><p>　　4.4 確定工序尺寸………………………………………..13--14</p><p>　　第5章 夾具設(shè)計…………………………………………..14</p><p>　　5.1 本工序的加工要求與應(yīng)限制的自由度……..……...14</p><p>　　5.2

9、 確定定位方案及定位誤差的分析與計算……….14--15</p><p>　　5.3 夾緊方案確定及夾緊裝置的選擇設(shè)計…………15--18</p><p>　　5.4 確定夾具的對刀（或?qū)颍┭b置………………18--19</p><p>　　5.5 夾具上其它裝置的設(shè)計…………….……………19--21</p><p>　　5.6

10、 夾具體的設(shè)計…………………………………………21</p><p>　　5.7 夾具技術(shù)條件的制定…………………………………21</p><p>　　5.8 夾具的操作說明………………………………………21</p><p>　　參考文獻……………………………………………………………….22</p><p>　　心得體會………………

11、………………………………………………..23</p><p><b>　　附錄：</b></p><p>　　1、機械加工工藝過程卡 一套</p><p>　　2、機械加工工序卡 一張</p><p>　　3、夾具總裝圖 一張</p><p>　　4、夾具

12、體工作圖 一張</p><p><b>　　零件的分析</b></p><p><b>　　1.1零件的作用</b></p><p>　　題目所給的零件是CA6140車床的撥叉。它位于車床變速機構(gòu)中，主要起換檔，使主軸回轉(zhuǎn)運動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φ25孔與操縱機構(gòu)相

13、連，二下方的φ60半孔則是用于與所控制齒輪所在的軸接觸。通過上方的力撥動下方的齒輪變速。兩件零件鑄為一體，加工時分開。</p><p>　　1.2零件的工藝分析</p><p>　　CA6140車床共有兩處加工表面，其間有一定位置要求。分述如下：</p><p>　　1. 以φ25mm孔為中心的加工表面</p><p>　　這一組加工表面

14、包括：φ25H7mm的孔，以及φ42mm的圓柱兩端面，其中主要加工表面為φ25H7mm通孔。</p><p>　　2. 以φ60mm孔為中心的加工表面</p><p>　　這一組加工表面包括：φ60H12的孔，以及φ60H12的兩個端面。主要是φ60H12的孔。</p><p>　　3. 銑16H11的槽</p><p>　　這一組加工

15、表面包括：此槽的端面，16H11mm的槽的底面，</p><p>　　16H11mm的槽兩側(cè)面。</p><p>　　4. 以M22×1.5螺紋孔為中心的加工表面。</p><p>　　這一組加工表面包括：M22×1.5的螺紋孔，長32mm的端面。</p><p>　　主要加工表面為M22×1.5螺紋孔。<

16、;/p><p>　　這兩組加工表面之間有著一定的位置要求，主要是：</p><p>　　φ60孔端面與φ25H7孔垂直度公差為0.1mm.。</p><p>　　16H11mm的槽與φ25H7的孔垂直度公差為0.08mm。</p><p>　　由上面分析可知，加工時應(yīng)先加工一組表面，再以這組加工后表面為基準(zhǔn)加工另外一組。</p>&

17、lt;p>　　1.3 零件的技術(shù)條件分析</p><p>　　一個好的結(jié)構(gòu)不但要應(yīng)該達到設(shè)計要求，而且要有好的機箱加工工藝性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能夠保證加工質(zhì)量，同時使加工的勞動量最小，而設(shè)計和工藝是密切相關(guān)的，又是相輔相成的。設(shè)計者要考慮加工工藝問題。工藝師要考慮如何從工藝上保證設(shè)計的要求。</p><p>　　第2章. 選擇毛坯、確定毛坯尺寸、設(shè)計毛坯圖&l

18、t;/p><p><b>　　2.1 選擇毛坯</b></p><p>　　零件材料為HT200?？紤]零件在機床運行過程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)不是太復(fù)雜，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，故選擇金屬型鑄造毛坯。</p><p>　　2.2 確定毛坯尺寸</p><p>　　查《機械零件切削加工工藝與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)實用手冊》125 頁表1-4-

19、7，選用各個加工面的鑄件機械加工余量均為3mm。</p><p><b>　　設(shè)計毛坯圖</b></p><p><b>　　機械加工工藝過程</b></p><p>　　3.1 基準(zhǔn)的選擇</p><p>　　（1）粗基準(zhǔn)的選擇。</p><p>　　對于零件而言，盡可

20、能選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。而對有若干個不加工表面的工件，則應(yīng)以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗基準(zhǔn)。根據(jù)這個基準(zhǔn)選擇原則，現(xiàn)選取φ25孔的不加工外輪廓表面作為粗基準(zhǔn)，利用已加工的面和以φ42的孔的短圓柱銷作主要定位面，限制5個自由度，再以一個銷邊銷限制最后1個自由度，達到完全定位,然后進行銑削。</p><p>　?。?）精基準(zhǔn)的選擇。</p><p>　　主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重

21、合的問題。當(dāng)設(shè)計基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時，應(yīng)該進行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不再重復(fù)。</p><p>　　3.2 表面加工方法的選擇</p><p>　　1. 以φ25mm孔為中心的加工</p><p>　　這一組加工表面包括：φ25H7mm的孔，以及φ42mm的圓柱兩端面，其中主要加工表面為φ25H7mm通孔。采用立式銑床粗銑。</p>

22、;<p>　　2. 以φ60mm孔為中心的加工</p><p>　　這一組加工表面包括：φ60H12的孔，以及φ60H12的兩個端面。主要是φ60H12的孔。采用立式銑床</p><p>　　3. 銑16H11的槽</p><p>　　這一組加工表面包括：此槽的端面，16H11mm的槽的底面，采用立式銑床</p><p>

23、　　16H11mm的槽兩側(cè)面。</p><p>　　4. 以M22×1.5螺紋孔為中心的加工</p><p>　　這一組加工表面包括：M22×1.5的螺紋孔，長32mm的端面。</p><p>　　主要加工表面為M22×1.5螺紋孔機床的選擇</p><p><b>　　采用Z35搖臂鉆床</b

24、></p><p>　　3.3 擬定機械加工工藝路線</p><p>　　制定工藝路線的出發(fā)點,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,在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具,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)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 </p><p>　　表2.1工藝路線方案一

25、</p><p>　　表2.2工藝路線方案二</p><p>　　3.4 加工方案的比較與優(yōu)化</p><p>　　上述兩個工藝方案的特點在于：方案二是加工工序分散，適合流水線生產(chǎn)，縮短裝換刀具的時間。加工完前次的又可成為下次加工的基準(zhǔn)，這樣使工序非常清晰易提高加工精度，是對大批量生產(chǎn)是很合適的。方案一把工件加工工序分得很紊亂并且很集中，基準(zhǔn)得不到保證，加工出來

26、的精度低，不符合現(xiàn)代化的生產(chǎn)要求。兩種方案的裝夾比較多，但是考慮到加工零件的方便性，及加工精度，且還是大批生產(chǎn)，所以采用方案二比較合適。</p><p>　　第4章. 工序設(shè)計</p><p>　　4.1 選擇加工設(shè)備</p><p><b>　　機床的選擇</b></p><p>　　工序1、2、7、10、12、

27、14采用X53K立式銑床</p><p>　　工序13采用X6022型臥式銑床</p><p>　　工序3、4、5、8、11 采用Z35搖臂鉆床</p><p>　　選擇刀具、量具及夾具</p><p><b>　　①選擇刀具</b></p><p>　　在銑床上加工的各工序，采用硬質(zhì)合金銑刀即可

28、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。</p><p><b>　　②選擇夾具</b></p><p>　　該撥叉的生產(chǎn)綱領(lǐng)為大批生產(chǎn)，所以采用專用夾具。</p><p><b>　　③選擇量具</b></p><p>　　加工的孔均采用極限量規(guī)</p><p

29、>　　對垂直度誤差采用千分表進行檢測，對角度尺寸利用專用夾具保證，其他尺寸采用通用量具即可。</p><p>　　4.3 確定切削用量及基本工時</p><p>　　4.3.1工序十三（1）：銑16H11的上表面</p><p>　　機床：X6022型臥式銑床 </p><p>　　刀具：錯齒三面刃銑刀</p><

30、;p><b>　　切削深度：</b></p><p>　　根據(jù)參考文獻查[1]表4.4-8有：</p><p>　　刀具的直徑D=80mm，刀具的齒數(shù) Z=14，刀具的寬度L=14mm。</p><p>　　查[2]表2.4-76得：</p><p>　　進給量,根據(jù)參考文獻[3]表查得切削速度，</p>

31、;<p><b>　　機床主軸轉(zhuǎn)速：</b></p><p><b>　　，</b></p><p>　　按照參考文獻[2]表3.1-74取</p><p><b>　　實際切削速度：</b></p><p><b>　　進給量：</b>&l

32、t;/p><p>　　機床工作臺每分進給量：</p><p>　　被切削層長度：由毛坯尺寸可知 </p><p><b>　　刀具切入長度：</b></p><p><b>　　=42mm</b></p><p><b>　　刀具切出長度：取</b><

33、/p><p><b>　　走刀次數(shù)為1</b></p><p><b>　　機動時間： </b></p><p>　　查參考文獻[1]，表2.5-45工步輔助時間為：1.92min </p><p>　　4.3.12工序十三（2）：銑槽保證其垂直度誤差是0.08</p><p&

34、gt;　　機床：X6022型臥式銑床 </p><p>　　刀具：錯齒三面刃銑刀</p><p>　　刀具直徑D=80，齒數(shù)Z=14，寬度L=16。</p><p><b>　　切削深度：</b></p><p>　　根據(jù)參考文獻[2]表查得：進給量,根據(jù)參考文獻[3]表查得切削速度，</p><p&

35、gt;<b>　　機床主軸轉(zhuǎn)速：</b></p><p><b>　　，</b></p><p>　　按照參考文獻[3]表3.1-74取</p><p><b>　　實際切削速度：</b></p><p><b>　　進給量：</b></p>

36、<p>　　工作臺每分進給量： </p><p>　　被切削層長度：由毛坯尺寸可知， </p><p><b>　　刀具切入長度：</b></p><p><b>　　=42mm</b></p><p><b>　　刀具切出長度：取</b></p>&

37、lt;p><b>　　走刀次數(shù)為1</b></p><p>　　機動時間： </p><p>　　查參考文獻[1]，表2.5-45工步輔助時間為：1.41min </p><p><b>　　本工序機動時間</b></p><p>　　4.4 確定工序尺寸</p&

38、gt;<p>　　根據(jù)前面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加工工序的加工余量如下：</p><p>　　各加工工序的加工余量及達到的尺寸、經(jīng)濟度、粗糙度</p><p>　　第5章 夾具設(shè)計</p><p>　　5.1 本工序的加工要求與應(yīng)限制的自由度</p><p>　　本夾具要用于精銑槽16H

39、11，對槽16H11的要求有：槽寬16H11 精度等級為IT12級，槽深8H12 精度等級為IT12級，槽兩側(cè)面粗糙度為3.2，槽底面粗糙度為6.3。應(yīng)限制6個自由度。</p><p>　　5.2 確定定位方案及定位誤差的分析與計算</p><p>　　在進行銑槽加工工序時，由于f25H7和f60H12的孔已經(jīng)加工。因此工件選擇f25H7的孔一面與兩孔作為定位基準(zhǔn)。由一個長銷穿在f25

40、H7的孔加上此孔的一面就限制了五個自由度，再在f60H12的孔中間加上個削邊銷，就把自由度限制完了。即是一面兩孔定位。</p><p>　　圖 3.7 轉(zhuǎn)角定位誤差示意圖</p><p>　　由圖可知這時的一面兩銷定位的轉(zhuǎn)角定位誤差為：</p><p>　　夾緊方案的確定及夾緊裝置的選擇與設(shè)計</p><p>　　5.3.1定位基準(zhǔn)的選擇&l

41、t;/p><p>　　擬定加工路線的第一步是選擇定位基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)的選擇必須合理，否則將直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出的零件質(zhì)量。基準(zhǔn)選擇不當(dāng)往往會增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設(shè)計更加困難甚至達不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求。因此我們應(yīng)該根據(jù)零件圖的技術(shù)要求，從保證零件的加工精度要求出發(fā)，合理選擇定位基準(zhǔn)。此零件圖沒有較高的技術(shù)要求，也沒有較高的平行度和對稱度要求，所以我們應(yīng)考慮如何

42、提高勞動效率，降低勞動強度，提高加工精度。Φ25的孔和其兩端面都已加工好，為了使定位誤差減小，選擇已加工好的φ25孔和其端面作為定位精基準(zhǔn)，來設(shè)計本道工序的夾具，以兩銷和兩已加工好的φ25孔的端面作為定位夾具。</p><p>　　為了提高加工效率，縮短輔助時間，決定用簡單的螺母作為夾緊機構(gòu)。</p><p><b>　　切削力和夾緊力計算</b></p>

43、<p>　　（1）刀具： 高速鋼錯齒三面刃銑刀 φ160mm z=24</p><p>　　機床： x61W型萬能銑床</p><p>　　由[3] 所列公式 得</p><p>　　查表 9.4—8 得其中： 修正系數(shù)</p><p><b>　　z=24 </b></p>

44、<p>　　代入上式，可得 F=889.4N </p><p>　　因在計算切削力時，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。</p><p><b>　　安全系數(shù) K=</b></p><p>　　其中：為基本安全系數(shù)1.5</p><p>　　為加工性質(zhì)系數(shù)1.1</p><

45、p>　　為刀具鈍化系數(shù)1.1</p><p>　　為斷續(xù)切削系數(shù)1.1</p><p><b>　　所以 </b></p><p>　　2 夾緊力的計算</p><p>　　選用夾緊螺釘夾緊機 由</p><p>　　其中f為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取</p><p&

46、gt;　　F=+G G為工件自重</p><p>　　夾緊螺釘： 公稱直徑d=20mm，材料45鋼 性能級數(shù)為6.8級</p><p><b>　　螺釘疲勞極限： </b></p><p><b>　　極限應(yīng)力幅：</b></p><p><b>　　許用應(yīng)力幅：</b&g

47、t;</p><p>　　螺釘?shù)膹姸刃：耍郝葆數(shù)脑S用切應(yīng)力為 </p><p>　　[s]=3.5~4 取[s]=4</p><p>　　得 </p><p><b>　　滿足要求</b></p><p>　　經(jīng)校核： 滿足強度要求，夾具安全可靠，</p>&

48、lt;p>　　使用快速螺旋定位機構(gòu)快速人工夾緊，調(diào)節(jié)夾緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的夾緊力</p><p>　　3. 定位誤差分析</p><p>　　定位元件尺寸及公差確定。</p><p>　　夾具的主要定位元件為一平面和兩定位銷，孔與銷間隙配合。</p><p>　　（2） 工件的工序基準(zhǔn)為孔心，當(dāng)工件孔徑為最大，定位銷的孔徑為

49、最小時，孔心在任意方向上的最大變動量等于孔與銷配合的最大間隙量。本夾具是用來在臥式鏜床上加工，所以工件上孔與夾具上的定位銷保持固定接觸。此時可求出孔心在接觸點與銷中心連線方向上的最大變動量為孔徑公差多一半。工件的定位基準(zhǔn)為孔心。工序尺寸方向與固定接觸點和銷中心連線方向相同，則其定位誤差為： Td=Dmax-Dmin </p><p>　　本工序采用一定位銷，一擋銷定位，工件始終靠近定位銷的一面，而擋銷的偏角會

50、使工件自重帶來一定的平行于夾具體底版的水平力，因此，工件不在在定位銷正上方，進而使加工位置有一定轉(zhuǎn)角誤差。但是，由于加工是自由公差，故應(yīng)當(dāng)能滿足定位要求。</p><p>　　5.4 確定夾具的對刀（或?qū)颍┭b置</p><p>　　對刀裝置由對刀塊和塞尺組成，用來確定刀具與夾具的相對位置。</p><p>　　由于本工序是完成此撥叉的槽粗、精銑加工，所以選用直

51、角對刀塊。根據(jù)參考文獻[6]選用直角對刀塊，其結(jié)構(gòu)和尺寸如圖所示： </p><p>　　直角對刀塊(GB2241—80 A型)</p><p>　　塞尺選用平塞尺，其結(jié)構(gòu)如圖所示： </p><p>　　圖3.10 平塞尺(GB2244-80)</p><p>　　5.5 夾具上其它裝置的設(shè)計</p><p>

52、　　此過程定位元件主要是長圓柱銷和削邊銷，所以對他們進行選取。查參考文獻[1]，選用的元件如下圖：</p><p>　　圖3.4 長圓柱銷（GB2203-80 A型）</p><p>　　圖3.5 削邊銷（GB2203-80 B型）</p><p>　　夾緊元件選用壓板，考慮到工件裝夾的方便，此選用轉(zhuǎn)動壓板</p><p>　　圖3.

53、6 轉(zhuǎn)動壓板（GB2176-80）</p><p>　　③銑削力與夾緊力計算</p><p>　　根據(jù)參考文獻[1]，表2.4—97可查得：</p><p><b>　　銑削力計算公式為</b></p><p><b>　　圓周分力 </b></p><p>　　查表

54、可得： </p><p><b>　　代入得 </b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　查表可得銑削水平分力、垂直分力、軸向分力與圓周分力的比值為： </p><p><b>　　∴</b></p>

55、<p>　　查參考文獻[1]，表5.1-4可知，所需的夾緊力為：</p><p>　　式中： L=62.53mm f=1.22 </p><p><b>　　l=34mm </b></p><p><b>　　∴ </b></p><p>　　5.6 夾具體的設(shè)計</p

56、><p>　　夾具體的設(shè)計參考鉆孔夾具體零件圖。</p><p>　　5.7 夾具技術(shù)條件的制定</p><p>　　技術(shù)條件參考文獻【5】</p><p>　　5.8 夾具的操作說明</p><p>　　如前所述，在設(shè)計夾具時，應(yīng)該注意提高勞動生產(chǎn)率避免干涉。應(yīng)使夾具結(jié)構(gòu)簡單，便于操作，降低成本。提高夾具性價比。

57、本道工序為鏜床夾具選擇了壓緊螺釘夾緊方式。本工序為精鏜切削余量小，切削力小，所以一般的手動夾緊就能達到本工序的要求。</p><p>　　本夾具的最大優(yōu)點就是結(jié)構(gòu)簡單緊湊。夾具的夾緊力不大，故使用手動夾緊。為了提高生產(chǎn)力，使用快速螺旋夾緊機構(gòu)。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 李洪《機械加工工藝手冊》

58、北京：機械工業(yè)出版社</p><p>　　[2] 王紹俊主編《機械制造工藝設(shè)計手冊》機械工業(yè)出版社</p><p>　　[3] 上海市金屬切削技術(shù)協(xié)會．金屬切削手冊[M]．上海科學(xué)技術(shù)出版社，2002．</p><p>　　[3] 王益民《機械制造工藝課程設(shè)計指導(dǎo)書》</p><p>　　[4] 王永康《機械制造技術(shù)課程設(shè)計輔導(dǎo)書》

59、</p><p>　　[5] 楊黎明《機械夾具設(shè)計手冊》上海：上海科學(xué)文化技術(shù)出版社 </p><p>　　[6] 倪小丹主編《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》</p><p>　　[7] 王益民《機械制造工藝課程設(shè)計指導(dǎo)書》</p><p><b>　　心得體會</b></p><p>　　通過近3周的

60、課程設(shè)計，收獲頗多。由于理論知識的不足，開始時有些手忙腳亂，不知從何入手。幸好有老師悉心指導(dǎo)，才使得我在短短幾天里有了質(zhì)的飛躍。于是我領(lǐng)悟：總結(jié)才是最好的學(xué)習(xí)。</p><p>　　課程設(shè)計，設(shè)計的是機械，要有一種負(fù)責(zé)任的態(tài)度對待。心中對機械沒有全局的把握，又怎能設(shè)計出好的機器。機械需要規(guī)劃，我們需要計劃，有方向的前進才是有意義的前進。所以從開始課程設(shè)計按照指導(dǎo)老師給的任務(wù)書一步一步的進行。中間難免有問題會困住，