机械制造工艺学课程设计-CA6140车床拨叉加工工艺及加工槽18H11的工装设计

I课程设计Ⅲ任务书班级：机自088学号：姓名：题目：CA6140车床拨叉加工工艺及加工槽18H11的工装设计要求：生产纲领10000件/年，工艺装备采用通用机床与通用刀具及专用夹具。时间：2011年11月21日至2011年12月30日共6周具体任务：①绘制零件图（A3）；②确定加工工艺路线并进行工序设计，填写工艺文件1套；③绘制毛坯图（A3）；④绘制铣槽18H11夹具装配图（A0）；⑤测绘夹具零件图1～3张；⑥编写设计说明书（不少于1万字）。学生：（签名）日期：2011年11月29日指导教师：何亚银机自教研室2011年11月IIIII目录第一章拨叉C的分析..................................41.1拨叉C的作用........................................................................................................41.2拨叉C的工艺分析................................................................................................41.3拨叉C的工艺要求................................................................................................41.4毛坯的选择.............................................................................................................51.5本章总结.................................................................................................................6第二章工艺规程设计...............................-1-2.1加工工艺过程................................................-1-2.2确定各表面加工方案..........................................-1-2.3确定定位基准................................................-2-2.4工艺路线的拟订..............................................-4-2.5拨叉C的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定............-8-2.6确定切削用量及基本工时（机动时间）.........................-10-2.7时间定额计算及生产安排.....................................-17-2.8本章总结..................................................-20-第三章铣槽18H11夹具设计...........................213.1研究原始质料..................................................213.2定位基准的选择................................................213.3夹具方案的设计选择............................................213.4切削力及夹紧分析计算..........................................223.5误差分析与计算................................................233.6夹具设计及操作的简要说明......................................24总结...............................................25参考文献..........................................264第一章拨叉C的分析1.1拨叉C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。1.2拨叉C的工艺分析拨叉C是一个很重要的零件，因为其零件尺寸比较小，结构形状较复杂，其加工内花键的精度要求较高，此外还有上端面要求加工，对精度要求也很高。其底槽侧面与花键孔中心轴有垂直度公差要求，上端面与花键孔轴线有平行度要求。因为其尺寸精度、几何形状精度和相互位置精度，以及各表面的表面质量均影响机器或部件的装配质量，进而影响其性能与工作寿命，因此它们的加工是非常关键和重要的。1.3拨叉C的工艺要求一个好的结构不但要应该达到设计要求，而且要有好的机械加工工艺性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能够保证加工质量，同时使加工的劳动量最小。而设计和工艺是密切相关的，又是相辅相成的。设计者要考虑加工工艺问题。工艺师要考虑如何从工艺上保证设计的要求。5其余未注明圆角半径R3~5mm5锥孔配作2-M8通孔图1.1拨叉C零件图其加工有五组加工：铣侧面；拉257H内花键孔；粗精铣上端面；粗18H11底槽；钻、铰2-M8通孔，并攻丝。（1）侧面的加工主要是为了后续工序中能有更好的定位面，确保后续加工所要求的精度，粗糙度在6.3即可。（2）以2212H为主要加工面，拉内花键槽257H，槽数为6个，其粗糙度要求是底边6.1Ra，侧边3.2Ra，2212H内孔粗糙度6.3Ra。（3）另一组加工是粗精铣上端面，表面粗糙度要求为3.2Ra。（4）第三组为粗精铣18H11底槽，该槽的表面粗糙度要求是两槽边3.2Ra，槽底的表面粗糙度要求是3.6Ra。（5）钻并攻丝2-M8，保证两螺纹孔中心距为25mm。1.4毛坯的选择拨叉C毛坯选择金属行浇铸，因为生产率很高，所以可以免去每次造型。工件尺寸较小单边余量一般在1~2mm，结构细密，能承受较大的压力，占用生产的面积较小。因其年产量是10000件，查参考文献[5]表2.1-3，生产类型为大批量生产。61.5本章总结通过对拨叉C的工艺分析，为以后工序的设计安排，夹具的设计打下理论基础，在对拨叉C进行工艺分析时，要充分考虑工件的材料、形状尺寸，保证工件加工时的良好工艺性，通过对拨叉C的分析，确定毛坯为铸件，在后续设计中以此分析为前提，优化夹具方案。-1-第二章工艺规程设计2.1加工工艺过程由以上分析可知。该拨叉零件的主要加工表面是平面、内花键和槽系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证内花键的加工精度容易。因此，对于拨叉C来说，加工过程中的主要问题是保证内花键的尺寸精度及位置精度，处理好内花键和平面之间的相互关系以及槽的各尺寸精度。由上工艺分析知，上端面与槽边均与花键轴有位置度公差，所以，保证内花键高精度是本次设计的重点、难点。2.2确定各表面加工方案一个好的结构不但应该达到设计要求，而且要有好的机械加工工艺性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能保证加工的质量，同时是加工的劳动量最小。设计和工艺是密切相关的，又是相辅相成的。对于设计拨叉C的加工工艺来说，应选择能够满足内花键加工精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外，也要适当考虑经济因素。在满足精度要求及生产率的条件下，应选择价格较底的机床。2.2.1选择加工方法时，需考虑的因素（1）要考虑加工表面的精度和表面质量要求，根据各加工表面的技术要求，选择加工方法及分几次加工。（2）根据生产类型选择，在大批量生产中可专用的高效率的设备。在单件小批量生产中则常用通用设备和一般的加工方法。（3）考虑被加工材料的性质。（4）考虑工厂或车间的实际情况，同时也应考虑不断改进现有加工方法和设备，推广新技术，提高工艺水平。（5）此外，还要考虑一些其它因素，如加工表面物理机械性能的特殊要求，工件形状和重量等。选择加工方法一般先按这个零件主要表面的技术要求选定最终加工方法。再选择前面各工序的加工方法。-2-2.2.2面的加工侧面的加工主要是为后续加工做准备，因此，在选择加工方法上可以选用一次性铣面，表面粗糙度为6.3。上端面的查参考文献[5]表2.1-12可以确定，上端面的加工方案为：粗铣——精铣（7~9ITIT），粗糙度为Ra6.3~0.8，一般不淬硬的平面，精铣的粗糙度可以较小。2.2.3孔的加工（1）加工内花键前的预制孔2212H加工查参考文献[5]表2.3-47，由于预制孔的精度为H12，所以确定预制孔的加工方案为：一次钻孔，由于在拉削过程中才能保证预制孔表面精度，所以，在加工内花键前预制孔的精度可适当降低。（2）内花键的加工通过拉刀实现花键的加工，由于拉削的精度高，所以能满足花键表面精度，同时也能保证预制孔表面精度。（3）2-M8螺纹孔的加工加工方案定为：钻，攻丝。2.2.4槽的加工查参考文献[5]表2.1-12可以确定，槽的加工方案为：粗铣——精铣（7~9ITIT），粗糙度为Ra6.3~0.8，设计要求为6.3和3.2，粗铣时，精度可适当降低。2.3确定定位基准2.3.1粗基准的选择选择粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量，使不加工表面与加工表面间的尺寸、位子符合图纸要求。粗基准选择应当满足以下要求：（1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。（2）选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较-3-少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。（3）应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。（4）应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。（5）粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证拨叉C在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从拨叉C零件图分析可知，选择作为拨叉C加工粗基准。2.3.2精基准选择的原则（1）基准重合原则。即尽可能选择设计基准作为定位基准。这样可以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。（2）基准统一原则，应尽可能选用统一的定位基准。基准的统一有利于保证各表面间的位置精度，避免基准转换所带来的误差，并且各工序所采用的夹具比较统一，从而可减少夹具设计和制造工作。例如：轴类零件常用顶针孔作为定位基准。车削、磨削都以顶针孔定位，这样不但在一次装夹中能加工大多书表面，而且保证了各外圆表面的同轴度及端面与轴心线的垂直度。（3）互为基准的原则。选择精基准时，有时两个被加工面，可以互为基准反复加工。例如：对淬火后的齿轮磨齿，是以齿面为基准磨内孔，再以孔为基准磨齿面，这样能保证齿面余量均匀。自为基准原则。有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀，可以选择加工表面本身为基准。例如：磨削机床导轨面时，是以导轨面找正定位的。此外，像拉孔在无心磨床上磨外圆等，都是自为基准的例子。此外，还应选择工件上精度高。尺寸较大的表面为精基准，以保证定位稳固可靠。并考虑工件装夹和加工方便、夹具设计简单等