K008-3】拨叉[831008]工艺及同时钻直径20和50孔夹具设计.rar

机 械 加 工 工 序 卡 零件名称 拨叉 零件编号 831008 工序号 010 工序 名称 铣削 设备 型号 X6140 铣床 夹具 名称 通用夹具 定位 原件 V形块 材料 HT200 班级 姓名 日期 刀具及辅具 切削用量 机动时间 辅 助 时 间 序 号 工 步 内 容 名称 规格 paf cvn min 1 以φ32外圆为粗基准，粗铣φ20孔上端面，使其长度至39mm 端铣刀 W18Cr4V硬质合金钢YG6 1.5mm 0.16mm/z 119.3m/min 475r/min 0.09 2 以φ32外圆为粗基准，粗铣φ20孔下端面，使其长度至37mm，以及φ54的下端面 端铣刀 W18Cr4V硬质合金钢YG6 1.5mm 0.16mm/z 119.3m/min 475r/min 0.09 机 械 加 工 工 序 卡 零件名称 拨叉 零件编号 831008 工序号 020 工序 名称 铣削 设备 型号 X6140 铣床 夹具 名称 通用 夹具 定位 元件 V形块 材料 HT200 班级 姓名 日期 刀具及辅具 切削用量 机动时间 辅 助 时 间 序 号 工 步 内 容 名称 规格 paf cvn min 2 精铣φ20上表面，使其长度至36mm 端铣刀 W18Cr4V硬质合金钢YG6 1.0mm 0.16mm/z 119.3m/min 475r/min 0.09 3 精铣φ20下表面，使其长度至35mm 端铣刀 W18Cr4V硬质合金钢YG6 1.0mm 0.16mm/z 119.3m/min 475r/min 0.09 机 械 加 工 工 序 卡 零件名称 拨叉 零件编号 831008 工序号 030 工序 名称 铣削 设备 型号 钻床 夹具 名称 通用夹具 定位 元件 V形块 材料 HT200 班级 姓名 日期 刀具及辅具 切削用量 机动时间 辅 助 时 间 序 号 工 步 内 容 名称 规格 0df cvn min 1 以φ20孔的下端面为精基准，钻,扩,铰,精铰φ20孔，保证垂直精度达到IT7（扩钻） 麻花钻头 高速钢 =190d2mm 0.48mm/r 15.4mm/r 272r/min 0.10 2 铰孔 铰刀 高速钢 =20 0.5mm 0.48mm/r 15.4mm/r 272r/min 0.10 3 精铰 铰刀 高速钢d0=20 IT7 0.48mm/z 15.4mm/r 272r/min 0.10 机 械 加 工 工 序 卡 零件名称 拨叉 零件编号 831008 工序号 040 工序 名称 铣削 设备 型号 钻床 夹具 名称 通用 夹具 定位 元件 一面两销 、 压板 材料 HT200 班级 姓名 日期 刀具及辅具 切削用量 机动时间 辅 助 时 间 序 号 工 步 内 容 名称 规格 0df cvn min 1 以φ20内孔为精基准，钻，扩,铰，精铰，φ54 的 孔，保证孔的精度达到IT13。(扩钻) 麻花钻头 高速钢φ=53mm 2mm 0.40mm/r 19.5m/min 125r/min 2 铰孔 铰刀 高速钢φ=54 mm 0.5mm 0.40mm/r 19.6m/min 125r/min 3 精铰 铰刀 高速钢φ=54mm IT7 0.40mm/r 19.6m/min 125r/min 机 械 加 工 工 序 卡 零件名称 拨叉 零件编号 831008 工序号 050 工序 名称 铣削 设备 型号 组合 机床 夹具 名称 通用 夹具 定位 元件 V形 压板 材料 HT200 班级 姓名 日期 刀具及辅具 切削用量 机 动 时 间 辅 助 时 间序号 工 步 内 容 名称 规格 0df cvn min 1 铣断 圆盘铣刀 φ40mm、宽4mm 18mm 0.4mm/r 211m/min 475r/min 机 械 加 工 工 序 卡 零件名称 拨叉 零件编号 831008 工序号 060 工序 名称 铣削 设备 型号 XA5032卧 式铣床 夹具 名称 通用 夹具 定位 元件 一销一面 一挡块 材料 HT200 班级 姓名 日期 刀具及辅具 切削用量 机动时间 辅 助 时 间 序 号 工 步 内 容 名称 规格 0df cvn min 1 以φ20孔的下端面为精基准，粗铣φ54孔的 上表面 W18Cr4V硬质合金 钢YG6 φ=40mm 2.5mm 0.10mm/r 117.8m/m in 300r/min 0.216 机 械 加 工 工 序 卡 零件名称 拨叉 零件编号 831008 工序号 070 工序 名称 铣削 设备 型号 XA5032卧 式铣床 夹具 名称 通用 夹具 定位 元件 一销一面 一挡块 材料 HT200 班级 姓名 日期 刀具及辅具 切削用量 机动时间 辅 助 时 间 序 号 工 步 内 容 名称 规格 0df cvn min 1 以φ20孔的下端面为精基准，精铣φ54孔的 上下表面，保证端面相对孔的垂直度误差不 超过0.07 W18Cr4V硬质合金 钢YG6 φ=40mm 1.5mm 0.21mm/r 600.4mm/ r 235r/min 0.216 机 械 加 工 工 序 卡 零件名称 拨叉 零件编 号 831008 工序号 080 工序 名称 铣削 设备 型号 钻床 夹具 名称 通用 夹具 定位 元件 一销一挡板 钻套 材料 HT200 班级 姓名 日期 刀具及辅具 切削用量 机动时间 辅助时间序 号 工 步 内 容 名称 规格 f cvn min 1 以φ20 孔的上端面为精基准，钻一个φ8 的孔 麻花钻头 高速钢 φ=4 0.22mm/r 17.1mm/r 1360r/min 0.02 机 械 加 工 工 序 卡 零件名称 拨叉 零件编号 831008 工序号 090 工序 名称 铣削 设备 型号 X6140 铣床 夹具 名称 通用 夹具 定位 元件 一销一挡板 钻套 材料 HT200 班级 姓名 日期 刀具及辅具 切削用量 机动时间 辅 助 时 间 序 号 工 步 内 容 名称 规格 f cvn min 1 以φ20孔的上端面为精基准，钻一个φ4的孔 麻花钻头 高速钢φ=4 0.22mm/r 17.1mm/r 1360r/min 2 以φ20孔的上端面为精基准，攻M6的螺纹 丝锥 高速钢φ=4 1.5mm/r / 100 r/min 机 械 加 工 工 序 卡 零件名称 拨叉 零件编号 831008 工序号 100 工序 名称 铣削 设备 型号 X6140 铣床 夹具 名称 通用 夹具 定位 元件 螺钉 压板 材料 HT200 班级 姓名 日期 刀具及辅具 切削用量 机 动 时 间 辅 助 时 间序号 工 步 内 容 名称 规格 f cvn min pa 1 以φ20孔的上端面为精基准，铣 端铣刀 W18Cr4V硬质合金钢YG6 0.16mm/z 119.3m/min 475r/min 0.09 1.5mm 的凸台47  1 序言 机械制造工艺学课程设计使我们学完了大学的全部基础课、技术基 础课以及大部分专业课之后进行的.这是我们在进行毕业设计之前对所 学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练, 因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。 就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工 作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力， 为今后参加祖国的“四化 ”建设打下一个良好的基础。 由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。 一、零件的分析 1 零件的作用 题目所给的零件是CA6140车床的拨叉。它位于车床变速机构中， 主要起换档，使主轴回转运动按照工作者的要求工作，获得所需的 速度和扭矩的作用。零件上方的φ20孔与操纵机构相连，二下方的 φ50半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。通过上方的力拨动 下方的齿轮变速。两件零件铸为一体，加工时分开。 2 零件的工艺分析 CA6140车床共有两处加工表面，其间有一定位置要求。分述如 下： 1. 以φ20为中心的加工表面 这一组加工表面包括：φ20 的孔，以及其上下端面，上端面与孔021. 有位置要求，孔壁上有一个装配时钻铰的锥孔，一个M8的螺纹孔。下 端有一个47的斜凸台。这三个都没有高的位置度要求。 2. 以φ50为中心的加工表面 这一组加工表面包括：φ50 的孔，以及其上下两个端面。50.2 这两组表面有一定的位置度要求,即φ50 的孔上下两个端面与φ2050.2 的孔有垂直度要求。021. 2 由上面分析可知，加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为 基准加工另外一组。 二、 工艺规程设计 (一) 确定毛坯的制造形式 零件材料为HT200。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零 件结构又比较简单，故选择铸件毛坯。 （二）基面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合 理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程 中回问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，是生产无法正 常进行。 （1）粗基准的选择。对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗 基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对 位置精度较高的不加工表面作粗基准。根据这个基准选择原则，现选 取φ20 mm孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一组共两块V 形021. 块支承这两个φ32mm作主要定位面，限制5个自由度，再以一个销钉限 制最后1个自由度，达到完全定位,然后进行铣削。 （2）精基准的选择。主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准 与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算， 此处不再重复。 （三）制定工艺路线 制定工艺路线得出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及 位置精度等技术要求能得到合理的保证,在生产纲领已确定的情况下,可 以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产 率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。 1. 工艺路线方案一 工序一 铸造毛坯。 工序二 粗、精铣φ20mm孔上端面。 工序三 钻、扩、铰、精铰φ20mm、φ50mm孔。 工序四 粗、精铣φ50mm孔上端面 工序五 粗、精铣φ50mm、φ20mm 孔下端面。 工序六 切断。 3 工序七 钻φ4mm孔（装配时钻铰锥孔） 。 工序八 钻一个φ4mm孔，攻M6mm 螺纹。 工序九 铣47凸台。 工序十 去毛刺。 上面工序加工效率较高，但同时钻三个孔，对设备有一定要求。且看 另一个方案。 2.工艺路线方案二 工序一 铸造毛坯。 工序二 粗、精铣φ20mm孔上端面。 工序三 粗、精铣φ20mm孔下端面。 工序四 钻、扩、铰、精铰φ20mm孔。 工序五 钻、扩、铰、精铰φ50mm孔。 工序六 粗、精铣φ50mm孔上端面 工序七 粗、精铣φ50mm孔下端面。 工序八 切断。 工序九 钻φ4mm孔（装配时钻铰锥孔） 。 工序十 钻一个φ4mm孔，攻M6mm 螺纹。 工序十一 铣47凸台。 工序十二 去毛刺。 上面工序可以适合大多数生产，但效率较低。 综合考虑以上步骤，得到我的工艺路线。 3.工艺路线方案三 工序一 工序二 以φ32mm外圆为粗基准，粗铣φ20mm孔下端面。 工序三 精铣φ20mm孔上下端面。 工序四 以 φ20mm孔上端面为精基准，钻、扩、铰、精铰φ20mm孔， 保证垂直度误差不超过0.05mm, 孔的精度达到IT7 。 工序五 以 φ20mm孔为精基准，钻、扩、铰、精铰φ50mm孔，保证孔 的精度达到IT7 。 工序六 切断。 工序七 以φ20mm孔为精基准，粗铣φ50mm孔上下端面。 工序八 以 φ20mm孔为精基准，精铣φ 50mm孔上下端面，保证端面相 对孔的垂直度误差不超过0.07。 工序九 以φ20mm孔为精基准，钻φ4mm 孔（装配时钻铰锥孔） 。 工序十 以φ20孔为精基准，钻一个φ4孔，攻M6螺纹。 4 工序十一 以φ20孔为精基准，铣47凸台。 工序十二 去毛刺。 虽然工序仍然是十二步，但是效率大大提高了。工序三和工序一比起 工艺路线方案二快了一倍（实际铣削只有两次，而且刀具不用调整） 。 多次加工φ50、φ 20孔是精度要求所致。 以上工艺过程详见工艺过程卡。 （四）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定 ”CA6140车床拨叉”；零件材料为HT200，硬度190～210HB，毛皮 重量2.2kg，生产类型中批量，铸造毛坯。 据以上原始资料及加工路线，分别确定各家工表面的机械加工余量、 工序尺寸及毛坯尺寸如下： 1. 外圆表面延轴线方向长度方向的加工余量及公差（φ20，φ50端 面） 。 查《机械制造加工工艺设计简明手册》 （以下称《工艺手册》 ）表 2.2～2.5，取φ20，φ50端面长度余量均为2.5mm（均为双边加工） 铣削加工余量为： 粗铣 1.8mm 精铣 0.7mm 2. 内孔（φ50已铸成孔） 查《工艺手册》表2.2～2.5，取φ50已铸成孔长度余量为0.2mm，即 铸成孔直径为49.8mm。 工序尺寸加工余量： 铰孔 0.075mm 精铰孔 0.025mm 3. 其他尺寸直接铸造得到 由于本设计规定的零件为大批量生产，应该采用调整加工。因此在计 算最大、最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认。 （五）确立切削用量及基本工时 在设计夹具时以工艺方案三中的第四道工序计算。 工序四 以φ 20孔上端面为精基准，钻、扩、铰、精铰φ20孔，保证垂直 度误差不超过0.05mm, 孔的精度达到IT7 。工件材料为 HT200，硬度 190~210HB,表面粗糙度为 3.2 ，选用Z525立式钻床。aRm 1. 选择钻头 5 选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时d o=18mm，钻头采用双头刃磨法，后 角α o＝12，二重刃长度bε =2.5mm,横刀长b=1.5mm,宽l=3mm,棱带长度 ml5.112030 2.选择切削用量 （1）决定进给量 按加工要求选择进给量： 根据《手册》 ，由表10.4.1可查出： rmf/86.0~7. 由孔深与孔径比 ，修正系数取 =1.035.1203dl lfK 所以， 。rmf/86.~70. 按钻头强度选择： 。f7. 按机床强度选择： 。/ 最终决定选择机床已有的进给量 经校验 校rmf/48.0max609Ff 验成功。 （2）钻头磨钝标准及寿命 查《手册》表10.4-8后刀面最大磨损限度（查《切》 ）为 0.5～０.８mm，耐用度 ．in60T （3）切削速度  查《加工工艺手册》表10.4-9，钻、扩、铰孔时切屑速度计算公式为： K m/min vy xpmZfaTdC0V 查《手册》得：C =8.1，Z =0.25，X =0，y =0.5，m=0.2VVv 所以， =14.97m/min(0.25m/s)in/2180rdvns 查《手册》机床说明书取实际转速为 min/27rn 故实际的切削速度 r dvc/150 （4）计算轴向力F及校验扭矩P 及功率Mm 查《手册》轴向力，扭矩及功率的计算公式分别为： F=C d f K （N） ，P = （kw）,M=C d f K (N.M)F0ZFym03d VM0ZmyM 查表得: C =420、Z =1.0、y =0.8、C 0.206、Z =2.0、y =0.8F 由表10.4-12,钻孔条件改变时轴向力及扭矩的修正系数分别为: 6 K =K =0.94,K =1.0,K =1.0,K =1.0,K =1.0MFXFXMVBFVBM 所以:F=3950(N),M=34.88(N.M),P =0.97(kw) 校验机床功率:由机床说明书P =2.8,机床效率 =0.81E 机床有效功率为:P = P =2.8×0.81=2.268(kw)'E 所以 , P P ,故选择切削用量可用。'EM 即：d =18mm，f=0.48mm/r，n=272r/min,v=15m/min。0 此时,F=3950N,M=34.88N.M, P =0.97kw。M ３.计算工时 )18min(30.48.2713snfLtm 由于所有工步所用工时很短，所以使得切削用量一致，以减少辅助 时间。 扩铰和精铰的切削用量如下： 扩钻： in/27rrf/48.0min/15vcd8.190 铰孔： m4 精铰： i/f/. i/c 72IT 三、 卡具设计 经过与老师协商，决定设计第四道工序——以 孔上端面为精基m20 准，钻扩铰精铰 孔，保证垂直精度误差不超过0.05mm，孔精度m20 达IT7。本卡具将用于Z525立式钻床。钻头选用高速钢麻花钻。 1 问题的提出 利用本夹具主要是钻 两孔，且孔与端面有一定得 位置精20 度要求。在本工序中 ，主要考虑保证其位置精度并提高劳动效率， 及降低劳动强度。 2 卡具设计 3 定位基准的选择 由零件图可知， 孔与其上下端面均有一定的垂直度要求，m20 在本工艺中上下端面已铣并达到一定精度，故采用 孔的m20 上端面为主要定位基准，使用V型块卡紧。 2.力和卡紧力计算 本步加工可按钻削估算卡紧力。实际效果可以保证可靠的卡紧。 由前计算可知： NF3950 7 MNkfdCMMyz 8.340 在计算卡紧力时，只考虑扭矩的影响，查《手册》可得： 卡紧力：W= )(9701.5.2sinfKD 使用快速螺旋定位机构快速人工卡紧，调节卡紧力调节装置，即可 指定可靠的卡紧力。 3. 定位误差分析 本工序采用 孔上端面定位，工序基准与定位基准重合，故其m20 基准不重合误差为0，在本工艺中主要考虑钻套所形成的误差： ，所以)(1. 4.61.'  021 故，可以保证孔的精度要求。 4. 卡具设计及操作的简要说明 卡具的卡紧力不大，故使用手动卡紧。为了提高生产力，使用快速 螺旋卡紧机构。 卡具上设置有钻套，用于确定的钻头位置。安装工件时，将星形螺 钉连同活动V形块向右拉，工件以其上端面放在支承套上，工件一 圆弧面对准固定V形块，然后推动星形螺钉使活动V 形块靠紧工20 件右端的圆弧面，拧紧星形螺钉，通过钢球使半圆锁紧块向两边张 紧，从而锁紧工件。两V形块做成两侧带有斜度的斜面，在夹紧时 产生向下的分力，防止工件产生上抬的趋势。由于 孔需要扩m20 铰，故采用快换钻套。 本夹具结构简单，操作方便，适用于成批生产小型连杆类零件。若 将加工 孔处的支承套做成浮动支承形式，则定位精度能进一m20 步提高，但是相应结构要复杂些且增加了一些辅助时间。 8 参考文献 1. 东北重型机械学院.《机床夹具设计手册》. 2. 机械出版社.1983.《机床夹具图册》. 3. 赵家齐.1983.《机械制造工艺学课程设计指4. 导书》.哈尔滨工业 大学出版社.