K008-6】拨叉[831008]工艺及钻直径8锥孔夹具设计.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 机械制造工艺学 制造工艺学课程设计 课程设计说明书 指导教师： 刘念聪 设 计 者： 张家辉 成都理工大学 2 机械制造工艺学课程设计任务书 题目: 设计”CA6140 车床拨叉” 零件的机械加工 工艺规则及工艺装备 内容： 1.零件图 1 张 2.毛坯图 1 张 3.机械加工工艺过程综合卡片 1 张 4.结构设计装配图 1 张 5.结构设计零件图 1 张 6.课程设计说明书 1 份 原始资料：拨叉零件图 831008 生产纲领 10000 件/年。 3 一 零件的分析 （一） 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 Φ54 半孔则是用于与所 021. 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。 （二） 零件的工艺分析 零件的材料为 HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能 优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此以下是拨叉 需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求： ⒈小头孔 Φ20 以及与此孔相通的 的锥孔、M6 螺纹孔8 ⒉以 φ54 为中心的加工表面 这一组加工表面包括：φ54 的孔，以及其上下两个端 0.46 面。这两组表面有一定的位置度要求,即 φ54 的孔上下两 0.46 个端面与 φ20 的孔有垂直度要求。 021. ⒊由上面分析可知，可以粗加工拨叉底面，然后以此作为 粗基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。再 根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，并 且此拨叉零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求 采用常规的加工工艺均可保证。 二 确定生产类型 已知此拨叉零件的生产纲领为 10000 件/年，零件的质量 是 1.0Kg/个，查《机械制造工艺及设备设计指导手册》321 页表 15-2，可确定该拨叉生产类型为大批生产，所以初步确 定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设 备以通用设备为主，大量采用专用工装。 4 三 确定毛坯 1 确定毛坯种类：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，生产类型 为大批生产，故选择铸件毛坯。查《机械制造工艺及设备设 计指导手册》324 页表 15-5 选用铸件尺寸公差等级 CT9 级。 2 确定铸件加工余量及形状： 机械制造工艺及设备设计指导手册》325 页表 15-7，选用加 工余量为 MA-G 级，并查表 15-8 确定各个加工面的铸件机械 加工余量，铸件的分型面的选者及加工余量如下表所示： 简 图 加 工 面 代 号 基本尺寸 加工 余量 等级 加工 余量 说明 D1 20mm G 3.0 2孔降一 级双侧 加工 D2 54mm G 3.0 2 孔降一 级双侧 加工 T2 70mm 6.5 单侧加 工 T3 32mm G 2.5 单侧加 工 T4 70mm 6.5 单侧加 工 3 绘制铸件零件图 四 工艺规程设计 (一) 选择定位基准 1 粗基准的选择：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 孔的不加工外轮廓表面 021. 作为粗基准，利用一组共两块 V 形块支承这两个 φ32 作主要定 5 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：考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方 便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以粗加工后的 底面为主要的定位精基准，以两个小头孔外圆柱表面为辅助的定 位精基准。 ㈡ 制定工艺路线 根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求， 以及加工方法所能达到的经济精度，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。查《机械制造工艺及设备设计指导手册》346 页表 15- 32、15-33 、15-34 ，选择零件的加工方法及工艺路线方案如下： 工序 工序内 容 定位基准 001 粗铣两 端小头 孔上端 面 T1 及小头孔外圆 002 粗铣中 间孔上 端面 T1 及小头孔外圆 003 粗铣中 间孔下 端面 T3 及小头孔外圆 004 精铣两 端小头 孔上端 面 T1 及小头孔外圆 005 精铣中 间孔上 端面 T1 及小头孔外圆 006 精铣中 间孔下 端面 T3 及小头孔外圆 007 扩两端 小头孔 T1 及小头孔外圆 008 精铰两 端小头 T1 及小头孔外圆 6 （三）选择加工设备和工艺设备 1 机床的选择： 工序 001～006 均为铣平面，可采用 X6140 卧式铣床 工序 007～008 采用钻床。 工序 009～010 采用镗床。 工序 011 采用钻床。多刀具组合机床。 工序 012 采用铣断机床。 2 选择夹具：该拨叉的生产纲领为大批生产，所以采用专用 夹具。 3 选择刀具：在铣床上加工的各工序，采用硬质合金铣刀即 可保证加工质 量。在铰孔 Φ54H13，由于精度不高，可采用硬质合金铰刀。 4 选择量具：两小头孔、中间孔均采用极限量规。 5 其他：对垂直度误差采用千分表进行检测，对角度尺寸利 用专用夹具保证，其他尺寸采用通用量具即可。 （四）机械加工余量、工序尺寸及公差的确定 1 圆柱表面工序尺寸： 前面根据资料已初步确定工件各面的总加工余量，现在确定 各表面的各个加工工序的加工余量如下： 孔 009 扩中间 孔半精 镗中间 孔 T1 及小头孔外圆 010 钻 2- 锥8 销孔、 M6 螺 纹孔、 功 M6 螺纹 T1 及小头孔 011 铣断 T1、D1 012 去毛刺 013 检查 014 若某道 工序有 误返工 7 工序余量加工孔 加 工 内 容 加 工 余 量 精度 等级 工序尺寸 表面粗 糙度 ()Ram最 小 最 大 铸 件 6 CT9 492.0 扩 孔 5.8 IT12 φ53 6.3 2.0 6.2 5 Φ54H1 3（D2 ） 半 精 镗 0.2 IT10 Φ54 3.2 0.05 0.2 5 扩 孔 5.84 IT12 φ18 6.3 2.0 6.2 5Φ20 精 铰 孔 0.06 IT7 φ20 021.1.6 0.05 0.2 5 2 平面工序尺寸： 工序余量工序 号 工序 内容 加工 余量 基本 尺寸 经济 精度 工序 尺寸 偏差 最小 最 大 铸件 2.5 CT9 001 粗铣 两端 小头 孔上 端面 2 58.5 12 0.251.60 3.60 002 粗铣 中间 孔上 端面 6 27 12 0.251.65 6.5 003 粗铣 中间 孔下 端面 6 21 12 0.251.75 6.5 004 精铣 两端 小头 孔上 端面 0.5 58 11 0.160. 35 1.16 8 005 精铣 中间 孔上 端面 0.5 20.5 10 0.60.47 1.12 006 精铣 中间 孔下 端面 0.5 20 10 0.60.47 1.12 3 确定切削用量及时间定额： 工序 001 至 003 以 T1 为粗基准，粗铣 Φ20 孔上下端面。 ①加工条件 工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,铸造。 加工要求：粗铣 Φ20 孔上端面。 机床：X6140 卧式铣床。 刀具：W18Cr4V 硬质合金钢端铣刀,牌号 YG6。铣削宽度 ae=60,深度 apPcc。故校验合格。 最终确定 ap=1.5mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s ，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。 ⑤计算基本工时 tm＝L/ Vf=(32+80)/475=0.09min。 工序 004 到工序 006 以 T1 及小头孔外圆为基准精铣 Φ54 孔上 下端面。 1. 加工条件 工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,铸造。 加工要求：精铣 Φ54 上端面。 9 机床：X6140 卧式铣床。 刀具：W18Cr4V 硬质合金钢端铣刀,牌号 YG6。铣削宽度 ae=60,深度 apPcc。故校验合格。 最终确定 ap=1.0mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s ，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。 6）计算基本工时 tm＝L/ Vf=(32+80)/475=0.09min。 工序 007 和 008 以 T1 及小头孔外圆为基准，扩、精铰 Φ20 孔， 保证垂直度误差不超过 0.05mm,孔的精度达到 IT7。 1. 选择钻头 选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时 do=18mm，钻头采用双头刃 磨法，后角 αo＝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 查《切》 rf/86.0~7. 5.20 3dl 所以， m/ 按钻头强度选择 按机床强度选择rf/5.1 10 rmf/53.0 最终决定选择机床已有的进给量 经校验rmf/48.0 校验成功。max69Ff （2）钻头磨钝标准及寿命 后刀面最大磨损限度（查《简明手册》 ）为 0.5～０.８mm， 寿命 ．in0T （3）切削速度 查《切》 修正系数 rvc/180.1TVK0.1MV0.tvK 故 。.1x.v0apvKrmc/8in/3.80rdns 查《简明手册》机床实际转速为 in/27rnc 故实际的切削速度 mdvsc/4.150 ３.计算工时 in.45.1273nfLtm 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rmf/48.0min/4.15vcmd8.190 精铰： i/rrf/. i/.vc720IT 工序 009 和 010 T1 及小头孔外圆为基准，扩、半精镗 Φ54 孔。 1. 选择钻头 选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时 do=48mm， 11 钻头采用双头刃磨法，后角 αo＝11°，二重刃长度 bε=11mm,横 刀长 b=5mm,弧面长 l=9mm,棱带长度 ° ml31120 ° ° 103 2.选择切削用量 （1）决定进给量 查《简明手册》 rmf/2.1~0 按钻头强度选择 按机床强度选择/rmf/53.0 最终决定选择 Z550 机床已有的进给量 经校rmf/40. 验 校验成功。max24016FFf  （2）钻头磨钝标准及寿命 后刀面最大磨损限度（查《简明手册》 ）为 0.8～1.2mm， 寿命 inT 扩孔后刀面最大磨损限度（查《简明手册》 ）为 0.9～１.４mm，寿命 in60T 铰和精铰孔后刀面最大磨损限度（查《简明手册》 ）为 ０.６～０.９mm，寿命 m12 （3）切削速度 查《切》 修正系数 rvc/00.1TVK.MV0.1tvK 故 。.x.v1apvKrmc/20in/6.1320rdns 查《简明手册》机床实际转速为 in/125rnc 故实际的切削速度 mdvsc/8.10 扩铰和半精铰的切削用量同理如下： 12 扩钻： min/125rrmf/40.min/5.19vcd7.490 半精铰： i/rrf/. i/6.vc50IT ３.计算工时 min52.03.1287nfLtm 所有工步工时相同。 五 夹具设计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要 设计专用夹具。并设计工序 011——钻 2- 锥销孔。本夹具将8 用于组合机床，刀具为两根麻花钻，对两个孔同时加工。 (一) 问题的提出 本夹具是用来钻两个 20mm 的小头孔,零件图中大小孔的中 心距有公差要求,因此这两个小头孔的中心距也有一定的公差要 求.另外,此中心线为三个侧平面的设计基准,有一定的垂直公差要 求.但此工序只是粗加工,因此本工序加工时主要考虑如何提高劳 动生产率,降低劳动强度,而精度则不是主要问题. (二 )夹具设计 1 定位基准选择 底面对孔的中心线有一定的垂直度公差要求,因此应以地面 为主要定位基准由于铸件的公差要求较大,利用小头孔的外圆表 面作为辅助定位基准时,只有采用自动对中夹具才能同时保证对 称的两个零件的大小孔的中心距的公差要求.为了提高加工效率, 现决定采用两把麻花钻同时加工出两个 8mm 的通孔. 2 切削力及夹紧力计算 由于实际加工的经验可知,钻削时的主要切削力为钻头的切削 方向,即垂直于第一定位基准面,在两侧只需要采用两个 V 型块适 当夹紧后本夹具即可安全工作.因此,无须再对切削力进行计算. 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。 轴向力 13 NkfdCFFyMi 52.01.06.428.10  扭矩 Mfyzc 68.0.20 104.7. 由于扭矩很小，计算时可忽略。 卡紧力为 NFf04.52 取系数 S1=1.5 S2=S3=S4=1.1 则实际卡紧力为 F’ =S1*S2*S3*S4*F=10.06N 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 零件图规定大孔与小孔的中心距为 68mm.采用自动对中具后, 定位误差取决于对中块\螺杆以及滑块的制造误差. 本工序采用一 定位销，一挡销定位，工件始终靠近定位销的一面，而挡销的偏 角会使工件自重带来一定的平行于卡具体底版的水平力，因此， 工件不在在定位销正上方，进而使加工位置有一定转角误差。但 是，由于加工是自由公差，故应当能满足定位要求。 4 钻床夹具的装配图见附图