機械制造工藝與夾具設計_CA6140車床撥叉_修復的青島泰威機床COM機械制造工藝與夾具設計課程設計說明書設計課題機械制造工藝與夾具設計專業班級機械制造與自動化學生姓名指導教師設計時間機械制造工藝與夾具設計課程設計任務書機械制造與自姓名專業班級動化指導教師職稱課程設計題目CA6140車床零件撥叉的機械加工工藝規程及工藝裝配設計已知技術參數和設計要求1年生產5000件21小頭孔以及與此孔相通的的錐孔螺紋孔2大頭半圓孔553小頭孔端面大頭半圓孔上下73端面大頭半圓孔兩端面與小頭孔中心線的垂直度誤差為007MM小頭孔上端面與其中心線的垂直度誤差為005MM3鑄造圓角R354兩件鑄在一起表面應無夾渣氣孔所需儀器設備制圖板丁字尺計算機成果驗收形式1設計說明書一份2零件圖一張手工3夾具裝配圖一張4機械加工工藝過程卡片參考文獻1李益明主編機械制造工藝設計簡明手冊機械工業出版社1993年2機械制造工藝學陳明主編北京機械工業出版社200583機械制造工藝學課程設計機床專用夾具圖冊李旦王杰等著2版哈爾濱哈爾濱工業大學出版社20052時間安排指導教師教研室主任2010年11月12日2工程技術學院課程設計成績評定表專業機械制造與自動化班級學號姓名課題名稱CA6140車床撥叉工藝規程及及其夾具設計1零件圖1張設2毛坯圖1張計任3機械加工工藝過程綜合卡片1張務與4結構設計裝配圖1張要求5結構設計零件圖1張6課程設計說明書1張指導教師評語建議成績指導教師課程小組評定評定成績課程負責人2011年月日3目錄目錄目目錄錄序言2一零件分析3一零件的作用圖3二零件的工藝分析3二工藝規程設計4一確定毛坯的制造形式4二基面的選擇4三精基準的選擇6四制定工藝路線8五機械加工余量工序尺寸及毛坯的確定11三夾具設計14一機床夾具的功用14二問題的提出14三夾具設計14四夾具各零件尺寸圖174序言畢業設計是學生在學校完成了大學三年的全部課程并在進行了生產實習的基礎上進行的一個教學環節也是學生在校學習階段的最后一個重要的教學環節是完成工程師基本訓練的一個必不可少的過程通過畢業設計培養學生綜合運用所學知識獨立解決本專業一般工程技術問題的能力樹立正確的設計思想和工作作風畢業設計是在畢業實習的基礎上進行的根據自己的設計課題在畢業實習期間認真調查研究搜索資料本次設計是提高CA6140車床上撥叉的加工效率設計正確的加工工藝路線以及某道工序的夾具這次設計涉及到機床機械加工工藝工裝夾具等機制專業的幾乎所有的專業基礎知識是一次全面地系統地檢查自己在大學期間對專業知識學習的情況在整個設計過程中做到嚴謹認真一絲不茍的精神盡量使自己的設計達到理想的水平通過獨立的查找資料分析計算完成方案設計圖紙設計和編寫技術文件等設計了這套比較完整的加工工藝路線使自己對機制專業有了更深刻的認識由于時間短促經驗不足以及水平有限本次設計難免許多不妥和錯誤之處敬請批評指正以便及時改正5一零件分析一零件的作用圖題目所給的零件是車床CA6140拔叉型號為831007它位于車床變速機構中主要起換擋使主軸回轉運動按照工作者要求工作獲得所需的速度和扭矩的作用零件上方的22孔與操縱機構相連55半孔則是用于與所控制齒輪所在的軸相接觸通過上方的力撥動下方的齒輪變速倆件零件鑄為一體加工時分開二零件的工藝分析零件的材料為HT200灰鑄鐵生產工藝簡單鑄造性能優良但塑性較差不適合磨削以下則是撥叉零件需要加工的表面以及表面之間的位置要求1小孔以及與之相通的錐孔螺紋孔2大頭半圓孔5563撥叉底面小頭孔端面大頭半圓孔端面大頭半圓孔端面與小頭孔中心線的垂直度誤差為007MM小頭孔上端面與之中心線的垂直度誤差為005由上面分析可知可以粗加工撥叉底面然后以此為粗基準采用專用夾具進行加工并且保證位置精度再根據加工方法的經濟精度以及機床所能達到的位置精度并且此撥叉零件沒有復雜的加工曲面所以根據上述要求采用常規的加工工藝均可保證二工藝規程設計一確定毛坯的制造形式零件的材料為HT200考慮零件在機床運行過程中所受的沖擊力不大零件制造又比較簡單故選擇鑄件毛坯選用鑄件公差等級為CT9級已知該撥叉零件的生產綱領為5000件年零件的質量為10KG個可確定該撥叉零件為大批生產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集中加工設備以通用設備為主二基面的選擇基面的選擇是工藝規程中的重要工作之一基面選擇正確與合理可以使加工質量得到保證生產效率提高1粗基準的選擇在選擇粗基準時考慮的重點是如何保證各加工表面有足夠多的余7量及保證不加工表面與加工表面間的尺寸位置符合零件圖樣設計要求粗基準的選擇原則1重要表面余量均勻原則必須首先保證工件重要表面具有較小的加工余量應選擇該表面為粗基準2表面間的相互位置要求原則必須保工件上加工表面與不加工表面之間的相互位置要求應以不加工表面作為粗基準如果在工件上有很多不加工表面應以其中與不加工表面相互位置要求較高的不加工表面作為粗基準以求壁厚均勻外形對稱等3余量足夠原則如果零件上各個表面均需加工則以加工余量較小的表面作為粗基準4定位可靠性原則作為粗基準的表面應選用比較可靠平整光潔的的表面以便定位準確夾緊可靠在鑄件上不應該選擇有澆冒口的表面分型面有毛刺或夾砂的表面作為粗基準在鍛件上不應該伴有飛邊的表面作為粗基準若工件上沒有合適的表面作為粗基準可以先鑄出或焊上幾個凸臺以后再去掉5不重復使用原則粗基準的定位精度低在同一尺寸方向上只允許使用一次不能重復使用對于一般類的叉桿類零件而言以孔和端面作為粗基準是完全合理的對于本零件而言盡可能選擇不加工便面為粗基準而對于有若干個不加工表面的工件則應以與不加工表面要求要求相對位置精度較高的不加工表面為粗基準以求壁厚均勻外形對稱等根據這個基8準選擇原則現選取22孔的不加工外輪廓作為粗基準利用倆個V型塊支撐22倆個外輪廓表面作為粗基準的定位面限制5個自由度在利用一個銷釘限制一個自由度達到完全定位然后進行銑削對于撥叉零件而言盡可能選擇不加工表面為粗基準而對于有若干個不加工表面的工件則應以與不加工表面為粗基準根據這個基準選擇原則現選取撥叉倆個22孔德下端面為粗基準利用倆個22的外輪廓作為主要定位面再以一個銷釘限制最后一個自由度達到完全定位三精基準的選擇精基準的選擇原則主要考慮如何減少誤差保證加工精度和安裝方便以及以及設計基準和工序基準重合問題當二者不重合時應該進行換算1基準重合原則應盡可能選擇零件的設計基準作為定位基準以避免產生基準不重合原則2基準統一原則應盡可能選用精基準定位加工各表面以保證各表面之間的位置精度采用統一基準的好處在于可以在一次安裝中加工幾個表面減少安裝次數和安裝誤差有利于保證各加工表面之間的相互位置精度有關工序所采用的夾具結構比較統一簡化夾具的設計與制造縮短生產準備時間便于采用高效率的專用設備大幅度的提高生產率3自為基準原則有些精加工或光整加工工序要求加工余量小而9均勻應選擇加工表面為精基準4互為基準反復加工原則有些相互位置精度要求較高的表面可以采用互為基準反復加工的原則來保證5定位可靠性原則精基準應憑整光潔具有相應的精度確保定位簡單準確便于安裝夾緊可靠6如果工件上沒有能作為精基準選用的恰當表面可以在工件專門加工出定位基面這種精基準成為輔助基準輔助基準在零件的的工作中不起任何作用它僅僅是為加工的需要而設計的7777加工階段的劃分該撥叉加工質量要求較高可將加工階段劃分成粗加工半精加工和精加工幾個階段8工序的集中和分散本撥叉選用工序集中原則安排撥叉的加工工序該撥叉的生產類型為成批生產可以采用萬能型機床配以專用工夾具以提高生產率而且運用工序集中原則使工件的裝夾次數少不但可縮短輔助時間而且由于在一次裝夾中加工了許多表面有利于保證加工表面之間的相對位置精度要求9加工原則1遵循先基準后其他原則首先加工基準撥叉下端面2遵循先粗后精原則先安排粗加工工序后安排加工工序3遵循先主后次原則104遵循先面后孔原則考慮保證零件的加工精度和裝夾準確方便依據基準統一和基準重合原則以粗加工底面為定位粗基準四制定工藝路線制定工藝路線的出發點應當是使零件的幾乎形狀尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理保證再生產綱領已確實為大批量生產的條件下可以考慮使用萬能機床配以專用的夾具并盡量使工序集中來提高生產率除此之外還應當考慮經濟效果以便使生產成本盡量降低1工藝路線方案一工序粗銑40孔的兩頭的端面73MM孔的上下端面工序精銑40孔的上下端面工序粗車半精車精車55至圖樣尺寸工序鉆擴鉸兩端22孔至圖樣尺寸工序鉆M8的螺紋孔鉆8的錐孔鉆到一半攻M8的螺紋工序銑斷保證圖樣尺寸工序去剌檢查2工藝路線方案二工序一退火工序二粗精銑22MM55MM的下表面保證其粗糙11度為32UM工序三以22MM的下表面為精基準粗精銑22MM的孔的上表面保證其粗糙度為32UM其上下表面尺寸為50MM工序四以22MM的下表面為精基準鉆擴鉸精鉸22MM的孔保證其內表面粗糙度為16UM垂直度誤差不超過005MM工序五以22MM的下表面為精基準粗半精鏜55MM的孔保證其內表面粗糙度為32UM工序六以22MM的下表面為精基準粗精銑55MM的上表面保證其與孔的垂直度誤差不超過007MM其上下表面尺寸為30MM工序七銑斷工序八以22MM的孔為精基準鉆8MM的錐孔的一半裝配時鉆鉸工序九以22MM的孔為精基準鉆6MM的孔攻M8的螺紋工序十以22MM的孔為精基準銑缺口保證其粗糙度為63UM工序十一檢查3工藝路線方案三工序一退火12工序二粗精銑22MM55MM的下表面保證其粗糙度為32UM工序三以22MM的下表面為精基準粗精銑22MM55MM的孔的上表面保證其粗糙度為32UM22MM的上下表面尺寸為50MM55MM的上下表面尺寸為30MM工序四以22MM的下表面為精基準鉆擴鉸精鉸22MM的孔保證其內表面粗糙度為16UM垂直度誤差不超過005MM工序五以22MM的下表面為精基準粗半精鏜55MM的孔保證其內表面粗糙度為32UM工序六以22MM的孔為精基準鉆8MM的錐孔的一半裝配時鉆鉸工序七以22MM的孔為精基準鉆6MM的孔攻M8的螺紋工序八銑斷工序九以22MM的孔為精基準銑缺口保證其粗糙度為63UM工序十檢查3工藝方案的分析與比較上述工藝方案的特點在于方案一是光加工與22MM的孔有垂直度要求面再加工孔而方案二恰恰相反先是加工完22MM的孔在13以孔的中心軸線來定位加工與之有垂直度要求的三個孔面方案一裝夾次數少但在加工22MM的時候最多只能保證一個面定位面與之與之有垂直度要求其他兩個面很難保證因此此方案有很大弊端方案二在加工三個面時都是用22孔的中心軸線來定位這樣很容易就可以保證其余三個面的為制度要求所以綜上最終方案為工序粗銑40孔的兩頭的端面工序鉆擴鉸兩端22MM孔至圖樣尺寸工序粗銑中間孔上端面工藝方案的分析與比較上述工藝方案的特點在于方案一是光以拔叉底面為精基準加工22兩小孔然后再加工55孔而方案二則與此相反光以22外圓為基準加工55孔在通過定位加工22兩小孔兩相比較可以看出先加工22小孔再加工55孔這時的位置精度較易保證并且定位及裝夾都比較方便而且兩方案中的工序嗾使相等的只需將方案一與方案二中的某些工序相接合取長補短做出更好的工藝路線具體工藝過程如下工序一退火工序二粗精銑22MM55MM的下表面保證其粗糙度為32UM可采用X6140臥式銑床專用夾具工序三以22MM的下表面為精基準粗精銑22MM55MM的孔的上表面保證其粗糙度為32UM1422MM的上下表面尺寸為50MM55MM的上下表面尺寸為30MM工序四以22MM的下表面為精基準鉆擴鉸精鉸22MM的孔保證其內表面粗糙度為16UM垂直度誤差不超過005MM可采用多刀具組合機床工序五以22MM的下表面為精基準粗半精車55MM的孔保證其內表面粗糙度為32UM采用T616臥式鏜床專用夾具工序六以22MM的孔為精基準鉆8MM的錐孔的一半裝配時鉆鉸采用Z525立式鉆床加專用夾具工序七以22MM的孔為精基準鉆6MM的孔攻M8的螺紋采用Z525立式鉆床專用夾具工序八銑斷去毛刺采用X60臥式銑床加專用夾具工序九以22MM的孔為精基準銑缺口保證其粗糙度為63UM采用X60臥式銑床加專用夾具工序十檢查入庫五機械加工余量工序尺寸及毛坯的確定CA6140撥叉零件材料為HT200硬度為190210HB重量為10KG生產類型為重中批生產采用在金屬模機器造型查機械制造工藝簡明手冊以下簡稱簡明手冊表225知毛坯的加工余量的等級為4尺寸公差CT為8查表224單側加工時其加工余量為20MM15雙側加工時每冊加工余量為15MM1根據上述原始資料及加工工藝分別確定各加工表面的機械加工余量工序尺寸及毛坯尺寸如下122孔的加工余量的確定查機械制造工藝設計簡明手冊表238得各加工余量分別為精絞006MM粗絞014MM擴孔18MM鉆孔20MM總余量為22MM由于該處孔徑較小未先預鑄孔故用20的鉆頭鉆出20的孔255孔的加工余量的確定查機械制造工藝設計簡明手冊表239得各加工余量分別為粗鏜4MM半精鏜05MM總余量為5MM該處先已預鑄出50的孔322的兩個上端面的加工余量的確定查機械制造工藝設計簡明手冊表2321得各加工余量分別為精銑1MM粗銑2MM總余量為3MM4撥叉底面的加工余量的確定查機械制造工藝設計簡明手冊表2321得其粗銑的加工余量為2MM2為了更直觀一些做表如下16加工孔加工孔加加工工孔孔加工表面加工內容加工余量精度等級工序尺寸55孔鑄件5CT125028粗車3IT1252015半精車05IT11532500122孔鉆20IT11200013擴18IT921800052粗鉸014IT8219400033精鉸006IT72200021加工平面加工平面加加工工平平面面加工內容加工余量基本尺寸鑄件60粗銑22孔下端面40560粗銑55孔下端面40310粗銑22孔上端面40520精銑22孔下端面10510精銑22孔上端面10500精銑55孔上端面102300工件如圖所示17三夾具設計一機床夾具的功用1穩定保證工件的加工精度用夾具裝夾工件時工件相對于刀具及機床的位置精度由夾具保證不受工人技術水平的影響是一批工件的加工精度趨于一致2減少輔助工時提高生產率使用夾具裝夾工件無需劃線找證可顯著地減少輔助工時方便快捷可提高工件剛性使用較大的切削用量可實現多件多工位同時裝夾可采用高效夾緊機構提高勞動生產率3擴大機床使用范圍實現一機多能根據加工機床的成形運動附以不通類型的夾具可擴大機床的工藝18范圍為了提高勞動生產率保證加工質量降低勞動強度需要設計專用夾具二問題的提出本夾具主要用來鉆M8兩個小孔這兩個小孔對40上端面有個的位置度要求三夾具設計1定位基準的選擇由零件圖可知M8兩小孔相對于兩個40孔上端面有位置度要求其設計基準就是40孔上端面為了使定位誤差為零應選擇以22孔為定位基準采用一面兩孔進行定位即用一個平面限制3個自由度和一個短圓柱銷一個銷邊銷共限制了3個自由度達到完全定位2定位誤差分析1定位元件尺寸及公差的確定夾具的主要定位元件為一個平面以短圓柱銷一個銷邊銷短圓柱銷和銷邊銷的尺寸與公差現規定與本零件22孔的尺寸與公差相同即2200210所謂定位誤差是指由于定位造成的加工面相對于工序基準的位置誤差因為對于一批工件而言刀具經調整后位置是不動的即被加工表面的位置相對于定位基準是不變的所以定位誤差就是工序基準在加工尺寸方向上的最大變動量192造成定位誤差的原因由于定位基準與工序基準不一定引起的定位誤差稱基準不重合誤差即工序基準對定位基準在加工方向上的最大變動量用B表示由于定位副制造誤差及其配合間隙所引起的定位誤差稱為基準定位誤差即定位誤差的相對位置在加工尺寸方向上的最大變動量3夾緊裝置的設計要求夾緊裝置是夾具的重要組成部分合理設計夾緊裝置有利于保證工件的加工質量提高生產率和減輕工人的勞動強度因此對夾緊裝置提出以下要求1工件在夾緊過程中不能破壞工件在定位時所獲得的正確位置2夾緊力的方向應可靠適當也就是即要保證工件在加工過程中不產生移動或震動同時又必須使工件不產生不適當的變形和表面損傷3夾緊動作要準確迅速以便提高生產效率4操作簡便省力安全以改善工人的勞動條件減輕勞動強度5結構簡單易于制造4夾緊力的方向1夾緊力的作用方向應不破壞工件的準確性和可靠性一般要求夾緊力的方向應指向主要定位基面把工件壓向定位元件的主要定位20表面上2夾緊力方向應使工件變形盡可能變小使工件的夾緊部分屬于套筒零件顯然軸向夾緊要比要比徑向夾緊使工件變形要小3夾緊力方向應使所需夾緊力可能小在保證夾緊可靠的前提下減小夾緊力可以減輕工人的勞動強度提高生產效率同時可以使機構輕便緊湊以及減少工件變形為此應使加緊力Q的方向最好與切削力下工件重力G的方向這時所需夾緊力為最小5夾緊力的作用點1夾緊力作用點應靠近支撐元件的幾何中心或幾個支撐元件所形成的支撐面內2夾緊力的作用點應落在工件剛度較好的部位上3夾緊力的作用點應盡可能靠近被加工表面這樣可以減小切削力對工件造成的翻轉力矩必要時應在工件剛性差的部位增加輔助支撐并施加附加夾緊力21四夾具各零件尺寸圖整體結構圖整體結構圖整整體體結結構構圖圖中間螺柱設計圖中間螺柱設計圖中