机械制造工艺与夹具设计

机械制造工艺与夹具设计课程设计说明书设计课题：机械制造工艺学与夹具设计专业班级：08级机械制造与自动化一班学生姓名：指导教师：谭振义设计时间：2011.6.8-2011.6.28呼伦贝尔学院工程技术学院1呼伦贝尔学院工程技术学院机械制造工艺与夹具设计课程设计任务书姓名：专业：机械制造与自动化班级：08机械制造与自动化一班指导教师：谭振义职称：课程设计题目：CA6140拨叉零件的机械加工工艺规程及工艺装配已知技术参数和设计要求：1.铸造圆角R3—5。2.两件铸在一起，表面应无夹渣，气孔。3.材料是HT200，重量是1.0Kg生产纲领为成批生产，设计的要求包括以下几个部分：零件图1张夹具装配图1张机械加工工艺过程综合卡片1张课程设计说明书1份所需仪器设备：制图板丁字尺计算机成果验收形式：1.设计说明书一份2.零件图一张（手工）3.夹具装配图一张4.机械加工工艺过程卡片参考文献：1、李益明主编,机械制造工艺设计简明手册,机械工业出版社,1993年.2.机械制造工艺学/陈明主编.——北京：机械工业出版社，2005.83.机械制造工艺学课程设计机床专用夹具图册/李旦，王杰等著.——2版。——哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2005.2时间安排2011年6月8日——2011年6月13日确定工艺路线2011年6月14日——2011年6月18日工艺装备设计2011年6月19日——2010年6月24日绘制零件图和夹具装配图2011年6月24日——2010年6月26日编写设计说明书指导教师：教研室主任：年月日2工程技术学院机械制造工艺与夹具课程设计成绩评定表专业：机械制造与自动化班级：08机制一班学号：2008171107姓名：课题名称CA6140拨叉零件的机械加工工艺规程及工艺装配设计任务与要求生产纲领为成批生产，设计的要求包括以下几个部分：零件图1张夹具装配图1张机械加工工艺过程综合卡片1张课程设计说明书1份指导教师评语建议成绩：指导教师：课程小组评定评定成绩：课程负责人：年月日3目录第一章机械加工工艺规程设计4第一节序言4第二节零件的分析5（一）零件的作用6（一）零件的工艺分析6第三节工艺规程设计6（一）确定毛坯的制造形式6（二）基面的选择6（三）制定工艺路线10（四）机械加工余量、工序尺寸及公差的确定19第二章夹具设计23(一)机床夹具的功用23(二)问题的提出24(三)夹具设计24(四)设计总结24(五)参考文献254第一章机械加工工艺规程设计第一节序言机械制造工艺学课程设计是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。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计，了解并认识一般机器零件的生产工艺过程，巩固和加深已学过的技术基础课和专业课的知识，理论联系实际，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，为今后的工作打下一个良好的基础，并且为后续课程的学习大好基础。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。5第二节零件的分析(一)零件的作用零件实物图题目所给的零件是车床CA6140拔叉，型号为831007。它位于车床变速机构中，主要起换挡使主轴回转运动按照工作者要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用，零件上方的φ22mm孔与操纵机构相连，Φ55mm半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴相接触，通过上方的力拨动下方的齿轮变速，俩件零件铸为一体，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1.小孔Ф22mm的上端面。62.大头半圆孔Ф55mm。3.小头孔端面、大头半圆孔上下Ф73mm端面，大头半圆孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.07mm，小头孔上端面与其中心线的垂直度误差为0.05mm。由上面分析可知，可以粗加小头孔端面，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。第三节工艺规程设计(一)确定毛坯的制造形式零件的材料为HT200，考虑零件在机床运行过程中所受的冲击力不大，零件制造又比较简单，故选择铸件毛坯，选用铸件公差等级为CT9级，已知该拨叉零件的生产纲领为5000件∕年，零件的质量为1.0kg∕个，可确定该拨叉零件为中批生产，所以初步确定工艺安排为；加工过程工序划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主。(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。基准选择得合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工过程中将问题百出，更有甚者，造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。1.粗基准的选择7在选择粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够多的余量，及保证不加工表面与加工表面间的尺寸，位置符合零件图样设计要求，粗基准的选择原则：（1）重要表面余量均匀原则必须首先保证工件重要表面具有较小的加工余量，应选择该表面为粗基准。（2）表面间的相互位置要求原则必须保证工件上加工表面与不加工表面之间的相互位置要求，应以不加工表面作为粗基准，如果在工件上有很多不加工表面，应以其中与不加工表面相互位置要求较高的不加工表面作为粗基准，以求壁厚均匀外形对称等。（3）余量足够原则如果零件上各个表面均需加工，则以加工余量较小的表面作为粗基准。（4）定位可靠性原则作为粗基准的表面，应选用比较可靠，平整光洁的的表面，以便定位准确，夹紧可靠。在铸件上不应该选择有浇冒口的表面，分型面，有毛刺或夹砂的表面作为粗基准；在锻件上不应该伴有飞边的表面作为粗基准，若工件上没有合适的表面作为粗基准，可以先铸出或焊上几个凸台，以后再去掉。（5）不重复使用原则粗基准的定位精度低，在同一尺寸方向上只允许使用一次，不能重复使用。对于一般的叉杆类零件而言，以孔和端面作为粗基准，是完全合理的。对于本零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准，而对于有若干个不加8工表面的工件，则应以其中与加工表面相互位置要求较高的不加工表面为粗基准，以求壁厚均匀，外形对称等。根据这个基准选择原则，现选取Φ22mm孔的不加工外轮廓作为粗基准，利用两个V型块支承这两个φ40mm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.精基准的选择精基准的选择原则主要考虑如何减少误差，保证加工精度和安装方便以及设计基准和工序基准重合问题。当二者不重合时，应该进行换算。（1）基准重合原则应尽可能选择零件的设计基准作为定位基准，以避免产生基准不重合误差。（2）基准统一原则应尽可能选用精基准定位加工各表面，以保证各表面之间的位置精度。采用统一基准的好处在于：可以在一次安装中加工几个表面，减少安装次数和安装误差，有利于保证各加工表面之间的相互位置精度；有关工序所采用的夹具结构比较统一，简化夹具的设计与制造，缩短生产准备时间，便于采用高效率的专用设备，大幅度的提高生产率。（3）自为基准原则有些精加工或光整加工工序要求加工余量小而均匀，应选择加工表面本身作为精基准。（4）互为基准反复加工原则有些相互位置精度要求较高的表面，可以采用互为基准反复加工的方法来保证。9（5）定位可靠性原则精基准应平整光洁，具有相应的精度，确保定位简单准确，便于安装，夹紧可靠。如果工件上没有能作为精基准选用的恰当表面，可以在工件专门加工出定位基面，这种精基准成为辅助基准，辅助基准在零件的的工作中不起任何作用它仅仅是为加工的需要而设计的。3.加工阶段的划分该拨叉加工质量要求较高，可将加工阶段划分成粗加工、半精加工和精加工几个阶段。4.工序的集中和分散本拨叉选用工序集中原则安排拨叉的加工工序。该拨叉的生产类型为成批生产，可以采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证加工表面之间的相对位置精度要求。5.机械加工工序1）遵循“先基准后其他”原则，加工一开始，总是先安排精基面的加工，然后以精基面定位加工其他表面。如果精基面不止一个，则应该按基面转换的顺序和逐步提高加工精度的原则来安排基面和主要表面的加工。2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，中间安排半精加工，最后安排精加工和光整加工。3）遵循“先主后次”原则，先安排主要表面的加工，后安排次10要表面的加工。4）遵循“先面后孔”原则.考虑保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准统一和基准重合”原则,以粗加工底面为定位粗基准。（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夹具,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1：铸造毛坯。工序2：以Ф40mm下表面为粗基准粗铣上表面。工序3：半精铣φ40mm上平面，保证表面粗糙度3.2工序4：钻两个Ф22mm的孔。工序5：铰Ф22mm的孔，保证表面粗糙度1.6。工序6：粗镗Ф55mm的孔。工序7：半精镗Ф55mm的孔，保证表面粗糙度3.2。工序8：粗镗Ф55mm孔的上端面。工序9：半精镗Ф55mm孔上端面，保证表面粗糙度3.2。工序10：粗镗Ф55mm孔的下端面。工序11：半精镗Ф55mm孔下端面，保证表面粗糙度3.2。为保证设计尺寸20妈妈在工序6至工序9应该进行尺寸链换11算，由于零件的定位基准是Ф40mm的上表面，进行尺寸链换算如下：（1）确定自由公差等级（查《机械制造工艺设计简明手册》P27页表（1.4——24）（2）确定封闭环，工序尺寸，尺寸链图。列竖式：计算工序尺寸A：增环：500-0.1减环：-250.0840-200.210.07封闭环：50.294-0.03由计算可得A的基本尺寸为5，上偏差为0.294，下偏差为0.03时，才能保证设计尺寸。250-0.08407.021.02050001.0A工序12：钻锥孔Ф8mm及M8底孔。12工序13：攻丝、精绞Ф8mm孔，保证粗糙度1.6。在加工M8螺纹时，为保证工序基准和定位基准重合，需要进行尺寸链换算。（1）确定自由公差等级（查《机械制造工艺设计简明手册》P27页表1.4——24）（2）确定封闭环，工序尺寸，尺寸链图。列竖式：计算工序尺寸A：增环：30-0.36-0.52减环：-10+0.360封闭环:200-0.52只有A的基本尺寸为30，上偏差为-0.36，下偏差为-0.52是才的保证M8螺纹的位置。100-0.36A200-0.52工序14：切断。工序15：检验。2.工艺路线方案二：13工序1：铸造毛坯。工序2：以Ф40mm下表面为粗基准粗铣上表面。工序3：铣φ40mm上平面，保证表面粗糙度3.2。工序4：粗镗Ф55mm的孔。工序5：半精镗Ф55mm的孔，保证表面粗糙度3.2。工序6：钻Ф22mm的孔。工序7：绞Ф22mm的孔，保证表面粗糙度1.6。工序8：粗镗Ф55mm孔的上端面。工序9：半精镗Ф55mm孔上端面，保证表面粗糙度3.2。工序10：粗镗Ф55mm孔的下端面。工序11：半精镗Ф55mm孔下端面，保证表面粗糙度3.2。为保证设计尺寸在工序6至工序9应进行尺寸链换算。（1）确定自由公差等级（查《机械制造工艺设计简明手册》P27页表1.4——24）（2）确定封闭环，工序尺寸，尺寸链图列竖式：计算工序尺寸A：增环：500-0.1减环：-250.0840-200.210.07封闭环：50.294-0.03由计算可得A的基本尺寸为5，上偏差.为0.294，下偏差为0.03时，才能保证设计尺寸。140084.02507.021.02001.050A工序12：钻锥孔Ф8及M8底孔。工序13：攻丝精绞Ф8孔，保证粗糙