CA6140车床拨叉[831005]工艺及钻22孔夹具设计.docx

摘要加工的工艺性”是指根据既定图纸和上面的尺寸使用传统的加工方法,让坯料的形状,尺寸，相对位置和性质成为合格部件的整个过程。工人需要根据加工工艺进行加工，努力避免处理过程中的处理错误造成不必要可避免的损失。在制订加工工艺时，机床的选择，进给量，切削深度，主轴转速，切削速度，工艺夹具，工具和工艺，这些都需要给出工序方案。这次我们要对CA6140车床上的拨叉进行分析。我这里先用UG进行了拨叉建模，让工艺分析更加明了，然后进行分析切削余量等。加工避免不了夹具的设计，所以我后面也进行了钻扩22孔这步的夹具设计。关键词：加工工序；工艺分析；拨叉；三维建模AbstractTheprocessabilityofthemethodreferstotheprocessofusingaconventionalprocessingmethodaccordingtotheestablisheddrawingsandtheabovedimensions.Sothattheshape,size,relativepositionandperformanceoftheblankbecomequalifiedcomponents.Workersneedtoprocessaccordingtoprocessingtechnologyandtrytoavoidunnecessaryavoidancelossesduringprocessing.Machineselection,feedrate,depthofcut,spindlespeed,cuttingspeed,processfixtures,toolsandprocessesareallrequiredduringthedevelopmentofthemachiningprocess.ThistimewewillanalyzethefrontforkoftheCA6140lathe.IusedUGtomodeltheforkfirst,sothattheprocessanalysisismoreclear,andthenanalyzethecuttingallowance.Themachiningcan,tavoidthedesignofthefixture.SoIalsocarriedoutthefixturedesignofdrillingandexpandingthe22holestep.Keywords:processingtechnology;Processanalysis;shiftfork;3Dmodeling摘要IABSTRACTII第一章绪论11.1机械加工流程1L2夹具的作用11.3本次拨叉工艺及夹具设计的主要内容1第二章零件的建模22.1 拨叉尺寸图22.2 UG建模2第三章拨叉的工艺规程设计93.1 拨叉的加工工艺流程图93.2 拨叉的图样和工艺分析93.3 拨叉毛坯的选择103.4 基准面的选择103.5 制定工艺路线113.6 机械加工方式、工序尺寸及加工余量的确定13第四章22孔工序夹具设计154.1 任务的提出154.2 定位装置的设计154.3 夹紧装置的设计184.4 夹具体设计194.5 夹具的注意事项和维护的简要说明23总结24致谢254.6 献26第一章绪论1.1 机械加工流程加工工艺流程是零件胚料通过机械加工直接改变各项数据，达到需要的形状、尺寸、粗糙度甚至强度。设计师根据产品数量、设备状况和工人素质等来确定采用的工艺过程，并将有关内容制成工艺文件，这种文件就称工艺规程。这个就比较多样化了，每个工厂都有不同的工人和设备，不同的操作者有不同的习惯、不同的素质、不同的效率，不同的机器有着不同的工作方式，导致各种规程都要因地制宜。1.2 夹具的作用工件加工时，为了更方便准确的加工，夹具的存在能够满足这个须要。夹具能夹紧工件，防止因为加工让工件变更了方位使加工失败。1.3 本次拨叉工艺及夹具设计的主要内容CA6140车床上的一个拨叉，是CA6140车床变速机构中，进行换档，使主轴按照操纵者的要求做回转运动进行工作的部件。工作方式：在传动系统中拨动滑移齿轮来达到系统调速、转向的部件。它通过25mm的花键孔与轴之间的配合以及两个槽与滑移齿轮相互配合来传递运动。1 .拨叉的建模通过拨叉三维模型的建立，更好地分析拨叉的参数状况2 .拨叉的加工工艺对拨叉的加工工艺进行设计规划，是这次设计的主体之一3 .22孔工序夹具设计这个工序特须的夹具设计，也是设计的主体第二章零件的建模2.1 拨叉尺寸图三维建模是机械设计过程中不可或缺的一个步骤，他不仅方便了方案的实施，也能进行各种模拟校验，降低了失败率从而降低成本，另外也利于观看，即便非专业人士也能一目了然。拨叉尺寸图：2、槛旃与图样一致图2-1拨叉尺寸图2.2 UG建模根据上面拨叉图纸给出的尺寸用UG制三维。考虑该拨叉的形体，我决定先从柱状部分开始建模，先通过UG中二维草图建立的命令建立一个40的草图圆，然后用拉伸命令拉伸出80mm的长度，便可形成下图底面40高80mm的圆柱体，这就是拨叉的外圆轮廓。图2-2拨叉外院轮廓建模图接下来用拉伸切除孔的命令开出一个22的孔，这就是拨叉小于加工的内孔。图2-3外圆开孔建模图下一步考虑到上下不同厚度，并且圆柱也是包含在内的，一次性拉伸建模可能出错，决定分开建模。老样子，继续用草图建立命令，由于这一块不在已有的基准面上，我需要自己建立一个基准面再绘制草图，这里需要建立一个距离圆柱底面18mm的基准面（由于单位都是mm,后面不再标注），接着绘出如下草图，高27宽和圆柱等宽，为22图2-4上槽草图绘制图上面草图后面还会用到，因为底面和这个形状完全一样，可直接使用接下来用拉伸命令拉出形体（这次零件三维建模几乎都是基准面建立以及通过草图拉伸形成,为使论文不至过于冗余，接下来图片不一一插入）图2-5上槽建模图接来了是下面的形体建模，这里出了点意外，因为上面的拉伸距离我和下面同样设置成了8,后来我又加了2,后续进行合并，本可以当时直接修改参数8改为10,这样更为方便。草图建立时,高73,宽度仍和圆柱相同，为22。图2-6下槽一侧建模图这里可以看到由于各种不当操作留下的痕迹，我们可以直接消除它，用合并命令合并命令,这是个将本互为独立的块合并成一个整体的命令，上图那些线也会随之消失，也可以等所有工作完成后再合并。图2-7分体合并图然后建立下槽，绘制出一个7字形的草图，上面厚度为9侧边厚度为8,高为32宽为26,拉伸距离还是圆柱的直径，40o图2-8下槽建模图接下来就是建立一个加强筋了，可以通过已经有的轮廓直接绘制出草图。依托于三面，正视于图，就可以以轮廓为基础绘出草图，拉伸出一个厚度为10的加强筋。草图还是要在重新建立的基准面上进行绘制，考虑到加强筋需要在正中间，厚度为10,于是基准面建立距离底面15。图2-9加强筋建模图然后用之前的草图建立最右边的块，拉伸距离为10,同时合并所有块，消除它们之间相互独立的线图2-10上槽口建模图图2-11上槽口拉伸切除图接着是倒角，用倒角命令倒出距离为2角度为15的角，圆柱的两个底面都要倒图2-12拨叉内孔倒角建模图最后就是花键孔的建立了，点击菜单命令，选择插入-设计特征-键槽，插入一个键槽，然后用圆周阵列360度，阵列数为6,花键建立完成。图2-13图拨叉花键孔建模图第三章拨叉的工艺规程设计3.1 拨叉的加工工艺流程图加工余量、工序尺寸的确定图3-1工艺流程图3.2 拨叉的图样和工艺分析图3-2拨叉尺寸图工艺分析:这里有22的孔需要加工，这里粗糙度Ra6.3,通过钻削加工可以达成。为了降低拨叉加工失败的可能性，钻削加工不可一次加工，先钻20的孔，留下2的余量用于之后扩孔。花键孔的加工要在钻孔达到要求后完成，要求Ral.6,这就必须通过拉床一次拉出了，拉床效率高精度高，能达到这个要求。另外这里还要对上下槽进行加工，使上槽达到5x5,下槽18x23,粗糙度Ra3.2的要求，需要先进行粗铳达到大致尺寸，然后半精铳达到基本尺寸并留有余量进行进一步的精铳。这里发现上槽上表面有粗糙度要求下槽没有，所以上槽上表面铸胚要有余量用来加工，至于下槽可以直接铳削出槽。这里上端面加工与上槽加工为一组，并者着下槽一起铳削。3.3 拨叉毛坯的选择HT200o变载荷和冲击性载荷的存在，加上是零件本身尺寸不大，就用这种灰铸铁铸胚，查金属加工手册，取待加工面加工余量如下图(上端面和右端面A)3±0.8mmo所以这里毛坯尺寸，拨叉的外圆表面不需要加工。右端面A需要加工，作端面不需要加工，即圆柱右端面要加3的加工余量，左端面不变，总体尺寸为86+3=89。上端面B距离孔中心轴为27+3=30,下端面不需要加工，所以距离孔中心线距离还是73。图3-3拨叉毛坯图3.4 基准面的选择(1)粗基准的选择。尽可能以非加工面为粗基准的准则，当工件加工面较多时，位置精度越高，就优选它，所以我选择q>40的非加工的外轮廓面当粗基准，成功牢固定位后进行处理。(2)精基准的选择。根据工序基准，最优选择就是定位与工序基准(图纸标注)重合。孔加工时，已加工的右端面A为精基准，辅以外圆轮廓作为基准。花键加工时，以已加工的522孔的中心轴作为精基准。上端面加工时，以已经加工的右端面和孔的中心轴作为精基准。上槽加工时，以已经加工的右端面和孔的中心轴作为精基准。下槽加工时，以已经加工的右端面和孔的中心轴作为精基准。3.5 制定工艺路线当目标元件所有的参数都已经确定好了之后，根据图纸要求的零件的各项参数来制定工艺路线。如机床选择，多用机床最为最优选择,能使得工序进一步集中，提高效率另外，还须考虑资金成本情况是不是允许。最终要求达到如下：表3-1拨叉工艺要求表项目公差等级偏差(mm)粗糙度花键(025)孔IT12+0.2001.6花键(022)底孔IT12+0.02806.3花键(06)槽宽IT6+0.06+0.033.2两端的2x15倒角6.3尺寸8的槽IT9+0.0303.2尺寸18的槽IT6+0.01203.21 .工艺路线方案结合之前对各个零部件加工方法的分析讨论，我拟定大概的加工工艺路线，制作了两个方案,用于对比择优。一号案如下：表3-2方案一加工方法简易表工序号加工内容定位基准加工方式Ol加工右端面A40mm外表面先粗车，车去毛坯皮，然后半精车接近工序尺寸，最后精车达到最终要求02加工孔2040mm外表面通过钻削加工，钻出中20的孔，留2的余量进行扩孔03扩孔22孔中心轴加工余量，钻削扩孔到中2204倒角，15度孔中心轴用倒角铳刀进行两端面的倒角05加工上端面B孔中心轴，右端面A面先粗铳，铳去毛坯皮，然后半精铳接近工序尺寸，最后精铳达到最终要求06o+0.03加工0mm槽孔中心轴，右端面A面先粗铳，铳出大致的槽，然后半精铳接近工序尺寸，最后精铳达到最终要求07父+°012加工0mm槽孔中心轴，右端面A面先粗铳，铳大致的槽，然后半精铳接近工序尺寸，最后精铳达到最终要求08加工花键槽孔中心轴用拉床通过六齿花键内拉刀直接拉出09毛刺处理二号案如下：表3-3方案二加工方法简易表工序号加工内容定位基准加工方式Ol加工右端面A40mm外表面先粗车，车去毛坯皮，然后半精车接近工序尺寸，最后精车达到最终要求02加工孔2040mm外表面通过钻削加工，钻出20的孔,留2的余量进行扩孔03扩孔22孔中心轴加工余量，钻削扩孔到中2204倒角，15度孔中心轴用倒角铳刀进行两端面的倒角05加工花键槽孔中心轴用拉床通过六齿花键内拉刀直接拉出06加工上端面B孔中心轴,右端面A面先粗铳，铳去毛坯皮，然后半精铳接近工序尺寸，最后精铳达到最终要求07o+0.03加工0mm槽孔中心轴,右端面A面先粗铳，铳出大致的槽，然后半精铳接近工序尺寸，最后精铳达到最终要求081+0.012加工0mm槽孔中心轴,右端面A面先粗铳，铳大致的槽，然后半精铳接近工序尺寸，最后精铳达到最终要求09毛刺处理分析：方案一最后进行花键槽拉出，其他工序能够更顺畅进行，但是同时后续工序不方便定位夹紧，繁琐又费时不准确。方案二先铳削右端面A,这样方便了钻削工序以A面为准的夹紧和定位，接着钻q>22的孔紧接着之后就是拉花键孔的工序，同时后续工序都是以右端面A和中心线为基准，方便定位夹紧，后面的加工也精确方便起来了。所以这里选二号案。2 .选择夹具：夹具以夹紧和方便工人加工为准则。其中钻削加工后面篇章会专门解释，是本次夹具设计的主角。3 .选择量具：槽：直接用量块测量其他工序尺寸：都用游标卡尺3.6机械加工方式'工序尺寸及加工余量的确定车床上的拨叉零件，车床型号CA6140。加工材料为HT200的毛坯，铸胚，重量约是1.0千克,批量件，HT200的铸胚加工面都留有3-黑的余量1 .右端面A的车削加工表3-4A面的加工工序尺寸、公差、余量表加工方式工序尺寸偏差(mm)加工余量精车86+0.0300.2半精车86.2+0.0500.8粗车87+0.05022 .圆柱(中40铸胚)内孔(p22d钻扩孔：表3-5q>22钻扩孔的加工工序尺寸、公差、余量表加工方式工序尺寸(mm)偏差(mm)加工余量(mm)钻削扩孔22+0.02802钻削20+0.0500203.25花键孔的拉出表3-6中25花键孔的加工工序尺寸、公差、余量表加工方式工序尺寸(mm)偏差mm加工余量mm拉削25宽+0.06底+0.023+0.03024 .上端面B铳削加工：表3-7B面的加工工序尺寸、公差、余量表加工方式工序尺寸(mm)偏差(mm)加工余量(mm)精铳27+0.0300.2半精铳27.2+0.0500.8粗铳28+0.05025 .8mm宽槽的铳削加工：表3-88mm上槽的加工工序尺寸、公差、余量表加工方式工序尺寸(mm)偏差(mm)加工余量(mm)精铳8+0.0300.2半精铳7.8+0.0500.8精铳7+0.05076 .18mm宽槽铳削加工：表3-918mm下槽的加工工序尺寸、公差、余量表加工方式工序尺寸(mm)偏差(mm)加工余量(mm)精铳18+0.01200.2半精铳17.8+0.0307.8粗铳10+0.03010第四章22孔工序夹具设计4.1 任务的提出为了加工方便准确，加工过程中肯定要设计夹具方便工人。仔细思量，我决定为钻、扩孔22的这步设计钻床加工的夹具。主要用于钻扩22这道工序时，一切从方便使用和提高效率出发，保证生产的前提下，降低失败率，减少成本。所以，我须要做出夹具用来方便钻扩工序的准确进行4.2 定位装置的设计定位方案的确定作为孔加工，肯定先要确定所加工的孔和毛坯圆柱的同轴度之后，才能完成接下来的孔加工,不会偏心。尽管这个拨叉的形状较为特殊，但是他还是有圆柱面，要防止它随者加工转动振动甚至移动进行位移导致加工失败，拨叉报废。A面作为已加工面，又是图纸中的重要尺寸基准，当仁不让，所以我以加强筋一边的外圆柱面和一个圆柱底面即A面作为定位基准。定位元件及装置图4-1自由度示意图xxqq+0.028因为要对拨叉上的孔加工，这个少孔又在圆柱上，所以选择用一个V形块来定位（除Z和绕Z转动的自由度限制），V块是定位圆柱的极佳选择，长V块能限制拨叉外圆的四个自由度（Xy方向和沿Xy转动的自由度），因为拨叉外圆40,只要V块厚度大于20,就能成为这次钻扩加工的长V块，所以这次我选厚40的V块。夹具体自带的垫板限制上下的自由度，目前为止，除Z向转动外的自由度都已经限制，又因为是钻中心孔（与外圆同心），不管拨叉怎么转，只要定位了中心，就能准确加工，所以需要的自由度都已经定位，即已成功。另外V块垫板都是要可拆卸，方便因为磨损影响精度后换件。下面是钻扩22孔夹具定位元件的三维图和零件图：图4-2拨叉定位元件三维图S图4-3拨叉定位元件固定V块图4-4拨叉定位元件垫板4.3 夹紧装置的设计工件在加工时会受到各种各样外力，为了在这些外力因素下加工时，加工位置准确不会偏移,所以夹具肯定要设置夹紧装置使得零部件可靠夹紧。这样，工件被加工时才能保持既定位置，加工成功。图4-5夹紧构思图我这里还选择用V块,V块不仅是对圆柱面定位的极佳选择,在加紧元件中也有重要的地位。用特殊的压紧螺栓通过螺纹推动活动的V块进行移动，夹紧拨叉。另外我还加了垫圈防止压紧螺母未夹紧，在加工过程中松开让一个拨叉直接报废。此外还有摇杆工装，方便操作者夹紧拨叉时更加省力，更加保险，这些都会在后面拨叉钻扩22孔夹具体设计图中一起展示。螺栓和V形块都要作为可拆卸零件，在磨损后也方便拆换。这样的设计结构十分简单，也不会出现夹具体体积过分大的尴尬情况，并且，追求精简的同时，这个夹具的操作也十分简单，操作者能够快速上手。下面是钻扩22孔夹具夹紧元件的零件图：4.4 夹具体设计由于铸造可以加工出各种形状，性能方面又抗压又抗振，优势很明显，因此夹具体毛坯结构也还是选用铸造工艺，在切削负荷大、振动大的工作环境里也能十分稳定可靠地工作，而且能够批量的生产。排屑不当也会影响精度，为了不让加工产生的废弃物堆在定位元件工作上让精度降低甚至导致无法夹紧，我们设计夹具体时，须要增加容纳切屑的空间，如排屑孔。这里由于钻孔工序工艺问题，下面支撑块我留了个大于加工孔小于柱体本身的孔来方便钻头贯穿和排屑。另外还设置了钻套方便对刀和防止钻歪件报废。下面是钻扩22孔夹具的剩余零件图装配图和三维图：技术要求1 .未注明铸覆角R3-防2 .表面涂油漆比例机械工程学卿波161谣1-底座材料HT200曲骷图4-8底座要求1 .锐角倒钝2 .表面涂油漆w机黑工程空爱机坡1611班2"钻套支板机缸程学Sg机械161Ig卜鬻*651601513106一二Z二IOT型块垫块其余/Rq32技术要求1 .锐角倒钝2 .表面涂油漆图4-10活动V块垫块技术要求L锐角倒钝2.表面涂油漆机技工检FSi也设IellSr>.14得杆图4-12压板图4-14拨叉钻扩孔夹具整体示意图4.5夹具的注意事项和维护的简要说明零件装入夹具前首先要清理支承块、定位块之类的元件，确保平面没有杂物影响夹具定位精度。从使用者的方便以及工作精度来考虑，拨叉要先靠近不活动的V形块，对照定位元件完成后再进行夹紧。使用前和使用后都要进行清理，合理的养护才是寿命的保障。总结总得来说，我们的设计要考虑实际，保证产品质量也要考虑加工者到底能不能方面地完成，要了解现有的设备到底能不能达到你的需求，不能设计一个东西，工人做不出来，尤其是因为受限于设备的原因时，这就是一个脱离实际的工程师作的事，不是一个合格的设计者。一个合格的设计人员需要考虑各种因素，能否加工，能否装配，甚至一个螺母怎么安装，在哪安装，怎么留空，都要想到，要对从自己手上出手的一切负责。但是作为学生，由于为过多接触实际，虽然设计时已经尽可能多考虑装配加工等方面，但是我知道，我的作品也肯定还有很多不足，希望以后能更切实际地更多方面考虑地进行设计，所以我也要更多地接触各种加工设备加工流程，更了解各种加工工序，甚至能自己亲手把念想中的作品制造出来。致谢首先，是要感谢从去年十一月十三号毕业设计动员开始至今一直不厌其烦的老师。几个月以来，安排毕业设计工作的同时不忘关心定岗实习情况，牺牲自己的宝贵时间，对我们进行指导。然后还要感谢我的顶岗实习单位，六合区的苏美达公司。苏美达公司里前辈十分包容和耐心，尤其是镀金部的张超，不仅让我接触了机械加工的实际,了解加工（公司主要是镀金加工）的时候，还真正了解了实际中（公司主要是箱体设计）的设计的规程，并且熟悉了三维软件Sd的使用。更重要的是切身体会工作中的相处模式。最后要感谢我的同学舍友在我需要时的帮助才得以完成这份设计。参考文献1刘鑫.机械制造工艺与机械设备加工工艺探究J.山东工业技术,2019,(3):36.D01:10.16640/ki.37-1222/t.2019.03.032.伊成.机械加工工艺对零件精加工的影响J.山东工业技术,2019,(1):61.DOL10.16640ki.37-1222t.2019.01.059.金属机械加工工艺人员手册(第四版)作者:赵如福,20064兰君毅.金属切削加工中切削用量的选用策略研究J.职业,2019,(1):30-31.5汤瑞鑫.零件加工精度的影响因素及工艺优化设计J.山东工业技术,2019,(7):43.D01:10.16640/ki.37-1222/t.2019.07.040.6周健勇.论现代机械制造工艺与精密加工技术J.山东工业技术,2019,(7):18.DOL10.16640ki.37-1222t.2019.07.016.温得英.数控机床切削速度对切削力影响的仿真分析J.设备管理与维修,2018,(23):28-29.DOL10.16621ki.issnl001-0599.2018.12.14.张康智.变进给切削加工工艺研究J.起重运输机械,2017,(9):137-139.DOL10.3969j.issn.l001-0785.2017.09.022.9林翔,孙刚,张顺琦，等.拉削工艺和装备设计方法研究综述J.机电工程,2019,36(2):124-130.DOL10.3969j.issn.l001-4551.2019.02.003.10张金张建润,孙岳江，等.错齿盘铳刀多齿铳削机理分析J.中国农机化学报,2018,39(12):30-35.DOL10.13733j.jcam.issn.2095-5553.2018.12.05.