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CA6140车床拨叉831003铣顶面夹具设计.doc30页
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本设计是基于拨叉零件的加工工艺规程及一些工序的专用夹具设计。拨叉零件的主要加工表面是平面及孔系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，本设计遵循先面后孔的原则。并将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔系加工精度。基准选择以拨叉的输入轴和输出轴的支承孔作为粗基准，以顶面与两个工艺孔作为精基准。主要加工工序安排是先以支承孔系定位加工出顶平面，再以顶平面与支承孔系定位加工出工艺孔。在后续工序中除个别工序外均用顶平面和工艺孔定位加工其他孔系与平面。支承孔系的加工采用的是坐标法镗孔。整个加工过程均选用组合机床。夹具选用专用夹具，夹紧方式多选用气动夹紧，夹紧可靠，机构可以不必自锁，因此生产效率较高，适用于大批量、流水线上加工，能够满足设计要求。
关键词：拨叉类零件；工艺；夹具；
This design is the special fixture for machining process of forked plectrum parts and process design based on. The main processing surface fork parts of the plane and a series of hole. In general, ensure the machining accuracy of plane than to ensure machining accuracy hole easily. Therefore, the design follows the surface after the first hole of the principle. And the hole and the plane processing clearly divided into roughing and finishing stages of processing to ensure the accuracy of the hole. The supporting hole of the input shaft and the output shaft of the benchmark by a shifting fork as a rough benchmark, the top two holes as a precision technology base. Main processing process arrangement is to support hole positioning processing the top plane, and then the top plane and the series of supporting hole location hole processing technology. In addition to the follow-up processes individual pro
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6 齿 t m =606.06...15min (9s)工序Ⅴ:铣上、下表面1)粗铣上表面的台阶面α f =0.15mm/Z (表 3-28)播放器加载中，请稍候...
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, 22 12H 内孔粗糙度 6.3Ra
。(3)加工是铣上端面,表面粗糙度要求为 3.2Ra
。(4)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 3.6Ra 。(5) 钻并攻丝 2-M8,保证两螺纹孔中心距为 25mm。1.3 毛坯的选择本次课程设计的拨叉材料为 HT200,根据材料成型工艺可知用金属型铸造。该零件能够承受较大载荷和冲击载荷,并且拨叉不经(来源：淘豆网[/p-4154390.html])常受交变载荷作用,受力也不是太大,所以能够满足使用要求。生产类型为大批量生产。因为零件形状简单故毛坯形状需与零件的形状尽量接近,又因内孔很小,不可以铸出,18H11 的底槽也不能铸出。2 工艺规程设计- 3 -2.1 主要技术要求和技术关键主要加工面的技术要求:后侧面: 3.2R内花键槽 25 7H ,内花键槽底边 6.1Ra ,侧边 3.2R上端面: 3.2R底槽:18H11 槽底边 3.6Ra ,两槽侧边 3.2R2-M8 的孔,保证两螺纹孔中心距为 25mm。由加工工艺分析和技术要求可知,该拨叉零件的主要加工表面是平面、内花键槽。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,对于拨叉来说,上端面与槽边均与花键轴有位置度公差,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是拨叉夹具设计的重点、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(来源：淘豆网[/p-4154390.html]),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 加工方法的确定(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 面的加工- 4 -铣床:参考文献资(来源：淘豆网[/p-4154390.html])料[1]P130 表 5-8 可以确定:粗铣 Ra
6.3~3.2 半精铣 Ra
6.3~0.4精铣 Ra
1.6~0.2根据以上原则并结合题目可得主要加工面的加工方案如下:后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 3.2。上端面的加工方案为:粗铣—半精铣( 7 ~ 9IT IT ),粗糙度达到 Ra
3.2。2.2.3 孔的加工(1) 加工内花键前的的孔 22 12H 加工查参考文献[2]P129 表 5.8,钻孔 Ra
25~0.8,并由于的孔的精度为 H12,所以确定的孔的加工方案为:一次钻孔,由于在拉削过程中才能保证的孔表面精度,所以,在加工内花键前的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,同时也能保证的孔表面精度,内花键的进度要求 25H7。(3) 2-M8 螺纹孔的加工设计要求:两孔中心距 50mm。加工方案定为:钻通孔,攻丝,铰锥孔。2.2.4 槽的加工底(来源：淘豆网[/p-4154390.html])槽设计要求:18H11 槽底边 3.6Ra ,两槽侧边 3.2Ra
。查参考文献[1]P138 表 5.8,粗铣 Ra
6.3~3.2;半精铣 Ra
6.3~0.4;精铣Ra
1.6~0.2可以确定,槽的加工方案为:粗铣—半精铣( 7 ~ 9IT IT ),粗糙度为Ra
6.3~0.8。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:- 5 -(1)选择加工余量小而均匀的重要表面作为粗基准,以保证该表面有足够余量。(2)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。(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(来源：淘豆网[/p-4154390.html])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。结合整个工艺路线全面考虑,要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置,能保证拔叉在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从拔叉零件图分析可知,选择后侧面作为拔叉加工粗基准。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) 基准不变原则,应尽可能选用统一的定位基准。(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。(4)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。(5)应使工件装夹稳定可靠,夹具简单等。选择精基准的原则时,考虑的重点是有利于保证工件的加工精度并使装夹准。综合分析要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间(来源：淘豆网[/p-4154390.html])的位置,能保证拔叉在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从拔叉零件图分析可知,它的25 7H 内花键槽,适于作精基准使用。2.4 毛坯的结构工艺要求(1)拔叉为铸造件,对毛坯的结构工艺有一定要求:①铸件的壁厚应合适、均匀,不得有突然变化。②铸造圆角要适当,的得有尖棱、尖角。- 6 -③铸件的结构要尽量简化。④加强肋的厚度和分布要合理,以免冷却时铸件变形或产生裂纹。⑤铸件的选材要合理,应有较好的可铸性。(2)设计毛坯形状、尺寸还应考虑到:①各加工面的几何形状应尽量简单。②工艺基准以设计基准相一致。③便于装夹、加工和检查。④结构要统一,尽量使用普通设备和标准***进行加工。在确定毛坯时,要考虑经济性。虽然毛坯的形状尺寸与零件接近,可以减少加工余量,提高材料的利用率,降低加工成本,但这样可能导致毛坯制造困难,需要采用昂贵的毛坯制造设备,增加毛坯的制造成本。因此,毛坯的种类形状及尺寸的确定一定要考虑零件成本的问题但要保证零件的使用性能。拨叉材料为 HT200,年常量为 600 件,根据材料成型工艺可知用金属型铸造,生产类型为大批量生产。经过查资料:为减小铸造困难, 22 的孔,2—M8 的通孔, 5 的锥孔,18H11 的底槽均不铸出。2.5 工艺路线的拟订对于大批量生产的零件,一般总是首先加工出统一的基准。拨叉的加工的第一个工序也就是加工统一的基准。具体安排是:先加工后侧面,再加工的孔,再加工花键槽,最后以花键槽定位粗、精加工拨叉上端面和底槽及 M8 螺纹孔。后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。2.5.1 工序的合理组合确定加工方法以后,就按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等具体生产条件确定工艺过程的工序数。确定工序数的基本原则:(1) 工序分散原则工序分散的特点工序内容简单,有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺装备。生产准备工作量少,产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和工人数量多,生产面积大,工艺路线长,生产管理复杂。(2) 工序集中原则工序数目少,工件装,夹次数少,缩短了工艺路线,相应减少了操作工人数和生产面积,也简化了生产管理,在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。使用设备少,大量生产可采用高效率的专用机床,以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备,使成本增高,调整维修费事,生产准备工- 7 -作量大。工序集中与工序分散各有特点,必须根据生产类型。加工要求和工厂的具体情况进行综合分析决定采用那一种原则。一般情况下,单件小批生产中,为简化生产管理,多将工序适当集中。但由于不采用专用设备,工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。由于近代计算机控制机床及加工中心的出现,使得工序集中的优点更为突出,即使在单件小批生产中仍可将工序集中而不致花费过多的生产准备工作量,从而可取的良好的经济效果。2.5.2 工序加工阶段的划分零件的加工质量要求较高时,常把整个加工过程划分为几个阶段:(1) 粗加工阶段粗加工的目的是切去绝大部分多余的金属,为以后的精加工创造较好的条件,并为半精加工,精加工提供定位基准,粗加工时能及早发现毛坯的缺陷,予以报废或修补,以免浪费工时。粗加工可采用功率大,刚性好,精度低的机床,选用大的切前用量,以提高生产率、粗加工时,切削力大,切削热量多,所需夹紧力大,使得工件产生的内应力和变形大,所以加工精度低,粗糙度值大。一般粗加工的公差等级为 IT11~IT12。粗糙度为 Fri=80~100μm。(2) 半精加工阶段半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备,保证合适的加工余量。半精加工的公差等级为 IT9~IT10。表面粗糙度为 Fri=10~1.25μm。(3) 精加工阶段精加工阶段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保证零件的形状位置几精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面达到图纸要求.另外精加工工序安排在最后,可防止或减少工件精加工表面损伤。精加工应采用高精度的机床小的切前用量,工序变形小,有利于提高加工精度.精加工的加工精度一般为 IT6~IT7,表面粗糙度为 Ra10~1.25μm。(4) 光整加工阶段对某些要求特别高的需进行光整加工,主要用于改善表面质量,对尺度精度改善很少。一般不能纠正各表面相互位置误差,其精度等级一般为 IT5~IT6,表面粗糙度为 Ra1.25~0.32μm。此外,加工阶段划分后,还便于合理的安排热处理工序。由于热处理性质的不同,有的需安排于粗加工之前,有的需插入粗精加工之间。但须指出加工阶段的划分并不是绝对的。在实际生活中,对于刚性好,精度要求不高或批量小的工件,以- 8 -及运输装夹费事的重型零件往往不严格划分阶段,在满足加工质量要求的前提下,通常只分为粗、精加工两个阶段,甚至不把粗精加工分开。必须明确划分阶段是指整个加工过程而言的,不能以某一表面的加工或某一工序的性质区分。例如工序的定位精基准面,在粗加工阶段就要加工的很准确,而在精加工阶段可以安排钻小空之类的粗加工。工艺加工阶段的划分也能做到更好的安排的热处理等工序。2.5.3 机械加工工艺路线方案的确定依据工序集中分散原则,工序加工阶段划分原则,在保证零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技术条件下,大批量生产可以考虑采用专用机床,以便提高生产率。但同时考虑到经济效果,降低生产成本,拟订两个加工工艺路线方案,见表2.1,表 2.2。方案一: 表 2.1工序号工序内容定位基准10 铣后侧面前侧面和上端面20钻 22 的孔,倒角底面和侧面30 粗、精铣上端面已钻的孔和侧面40 粗、精铣 18H11 底槽已钻的孔和侧面50 钻 2-M8 通孔,攻丝已钻的孔和侧面60拉内花键 25H7已钻的孔和侧面70 去毛刺,清洗钳工台80 检验,入库方案二: 表 2.2工序号工序内容定位基准10 铣后侧面前侧面和上端面20钻 22 的孔,倒角底面和后侧面播放器加载中，请稍候...
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