车床主轴改造
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CA6140c车床拔叉加工工艺编制及夹具设计摘要在生产过程中，使生产对象（原材料，毛坯，零件或总成等）的质和量的状态发生直接变化的过程叫工艺过程，如毛坯制造，机械加工，热处理，装配等都称之为工艺过程。
在制定工艺过程中，要确定各工序的安装工位和该工序需要的工步，加工该工序的机车及机床的进给量，切削深度，主轴转速和切削速度，该工序的夹具，刀具及量具，还有走刀次数和走刀长度，最后计算该工序的基本时间，辅助时间和工作地服务时间。
关键词工序工艺定位方案第一章绪论1.1 选题的意义当人们谈起制造行业中的发展时，很少谈到工件夹具，但是在零件生产的基本领域，正吹着改革之风。
一项优秀的夹具结构设计，往往可以使得生产效率大幅度提高，并使产品的加工质量得到极大地稳定。
尤其是那些外形轮廓结构较复杂的，不规则的拔叉类，杆类工件，几乎各道工序都离不开专门设计的高效率夹具。
目前，中等生产规模的机械加工生产企业，其夹具的设计，制造工作量，占新产品工艺准备工作量的50%—80%。
生产设计阶段，对夹具的选择和设计工作的重视程度，丝毫也不压于对机床设备及各类工艺参数的慎重选择。
夹具的设计，制造和生产过程中对夹具的正确使用，维护和调整，对产品生产的优劣起着举足轻重的作用。
如今，制造商们需要供应商提供一步到位服务，他们要求世界范围内的当地供应商能够支持全球化生产。
他们坚持与供应商保持并行生产过程开发。
他们努力寻求各种以及所有可以降低其产品生产时间的对策。
那些制作夹具的人，必须采用与制作价值好几百万美元的加工中心的人们所采用的相同的规则，如今他们正在迎接这种挑战。
1.2夹具的发展方向夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。
一、高精随着机床加工精度的提高，为了降低定位误差，提高加工精度对夹具的制造精度要求更高高精度夹具的定位孔距精度高达±5μm，夹具支承面的垂直度达到0.01mm/300mm，平行度高达0.01mm/500mm。
德国demmeler（戴美乐）公司制造的4m 长、2m宽的孔系列组合焊接夹具平台，其等高误差为±0.03mm；精密平口钳的平行度和垂直度在5μm以内；夹具重复安装的定位精度高达±5μm；瑞士EROWA柔性夹具的重复定位精度高达2～5μm。
机床夹具的精度已提高到微米级，世界知名的夹具制造公司都是精密机械制造企业。
诚然，为了适应不同行业的需求和经济性，夹具有不同的型号，以及不同档次的精度标准供选择。
二、高效为了提高机床的生产效率，双面、四面和多件装夹的夹具产品越来越多。
为了减少工件的安装时间，各种自动定心夹紧、精密平口钳、杠杆夹紧、凸轮夹紧、气动和液压夹紧等，快速夹紧功能部件不断地推陈出新。
新型的电控永磁夹具，加紧和松开工件只用1～2秒，夹具结构简化，为机床进行多工位、多面和多件加工创造了条件。
为了缩短在机床上安装与调整夹具的时间，瑞典3R夹具仅用1分钟，即可完成线切割机床夹具的安装与校正。
采用美国Jergens（杰金斯）公司的球锁装夹系统，1分钟内就能将夹具定位和锁紧在机床工作台上，球锁装夹系统用于柔性生产线上更换夹具，起到缩短停机时间，提高生产效率的作用。
三、模块、组合夹具元件模块化是实现组合化的基础。
利用模块化设计的系列化、标准化夹具元件，快速组装成各种夹具，已成为夹具技术开发的基点。
省工、省时，节材、节能，体现在各种先进夹具系统的创新之中。
模块化设计为夹具的计算机辅助设计与组装打下基础，应用CAD技术，可建立元件库、典型夹具库、标准和用户使用档案库，进行夹具优化设计，为用户三维实体组装夹具。
模拟仿真刀具的切削过程，既能为用户提供正确、合理的夹具与元件配套方案，又能积累使用经验，了解市场需求，不断地改进和完善夹具系统。
组合夹具分会与华中科技大学合作，正在着手创建夹具专业技术网站，为夹具行业提供信息交流、夹具产品咨询与开发的公共平台，争取实现夹具设计与服务的通用化、远程信息化和经营电子商务化。
四、通用、经济夹具的通用性直接影响其经济性。
采用模块、组合式的夹具系统，一次性投资比较大，只有夹具系统的可重组性、可重构性及可扩展性功能强，应用范围广，通用性好，夹具利用率高，收回投资快，才能体现出经济性好。
德国demmeler（戴美乐）公司的孔系列组合焊接夹具，仅用品种、规格很少的配套元件，即能组装成多种多样的焊接夹具。
元件的功能强，使得夹具的通用性好，元件少而精，配套的费用低，经济实用才有推广应用的价值。
第二章拔叉的加工工艺规程设计2.1零件的分析2.1.1零件的作用题目所给的零件是CA6140车床拨叉，拨叉是一种辅助零件，通过拨叉控制滑套与旋转齿轮的接合。
滑块上面有凸块，滑块的凸块插入齿轮的凹位，把滑套和齿轮固连字一起，使齿轮带动滑套，滑套带动输出轴。
摆动拨叉又可以控制滑套与不同齿轮的结合与分离，达到换挡的目的，分析这种动力联接方式可知车换挡时要减速，这样可以较少滑套与齿轮的冲击，延长零件的使用寿命。
2.1.2零件的工艺分析零件的材料为HT200，灰铸铁属于脆性材料，故不能锻造和冲压，但灰铸铁的铸造性能和切削加工性能优良。
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：CA6140车床拨叉的工艺分析CA6140车床拨叉共有以下几处加工表面，其间有一定位置要求。
分述如下：1. 以ϕ25孔为中心的加工表面。
该组加工表面包括：ϕ25H7的通孔，以及ϕ42的圆柱两端面，其中主要加工表面为ϕ25H7通孔。
2. 以60孔ϕ为中心的加工表面该组加工表面包括：ϕ60H12的孔，以及ϕ60H12的两个端面。
主要是ϕ60H12的孔。
3. 铣16H11的槽该组加工表面包括：此槽的端面，16H11的槽的底面，16H11的槽两侧面。
4. 以M22×1.5螺纹孔为中心的加工表面。
该组加工表面包括：M22×1.5的螺纹孔，长32mm的端面。
主要加工表面为M22×1.5螺纹孔。
这几组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是：（1）ϕ60孔端面与ϕ25H7孔垂直度公差为0.1mm。
（2）16H11mm的槽与ϕ25H7的孔垂直度公差为0.08mm。
由上面分析可知，加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为基准加工另外一组。
可以先加工ϕ25H7通孔，然后以此作为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，并且此零件没有复杂的加工表面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。
2.2确定生产类型已知此拨叉零件的生产类型为大批量生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序应当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用夹具。
2.3确定毛坯2.3.1确定毛坯种类零件材料为HT200。
灰铸铁属于脆性材料，故不能锻压和冲压，但灰铸铁的铸造性能和切削加工性能优良。
考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构不是太复杂，生产类型为大批量生产，故选择金属型铸造毛坯。
2.3.2确定铸件加工余量及形状毛坯尺寸如下：1. 外圆表面（φ42）考虑其零件外圆表面为非加工表面，所以外圆表面为铸造毛坯，没有粗糙度要求，因此直接铸造而成。
2. 外圆表面沿轴线方向长度方向的加工余量及公差（ϕ25，ϕ60端面）查表3.1～26。
取ϕ25，ϕ60端面长度余量均为2.5（均为双边加工。
[1] 3. 内孔（ϕ60已铸成ϕ50的孔）查表2.2～2.5，为了节省材料，取ϕ60孔已铸成孔长度余量为5mm，即铸成孔半径为50mm。
[1]4. 槽端面至中心线垂直中心线方向长度加工余量铸出槽端面至中心线47mm的距离，余量为3mm。
5. 螺纹孔顶面加工余量铸出螺纹孔顶面至ϕ25孔轴线且垂直轴线方向40mm的距离，余量为4 mm。
6. 其他尺寸直接铸造得到2.3.3绘制铸件零件图图2.1 零件毛坯图2.4工艺规程设计2.4.1选择定位基准基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。
基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。
否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会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ϕ25 孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一组共两块V形块支承这两个ϕ42与底面作主要定位面，限制5个自由度，再以压板限制最后1个自由度，达到完全定位,然后进行铣削。
其余以零件的下端孔为主要的定位粗基准。
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，以加工后的ϕ25通孔为主要的定位精基准，以ϕ25通孔端面为辅助的定位精基准。
2.4.2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,可以考虑采用各种机床配以专用夹具,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。
选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：工艺路线方案一工序 10 粗、钻、扩、铰、精铰ϕ25、ϕ60孔。
工序 20 粗、精铣ϕ60、ϕ25孔下端面。
工序 30 粗、精铣ϕ25孔上端面。
工序 40 粗、精铣ϕ60孔上端面。
工序 50 铣螺纹孔端面。
工序 60 钻ϕ20.5孔（装配时钻铰锥孔）。
工序 70攻M22×1.5螺纹。
工序 80 粗铣、精铣槽所在的端面。
工序 90 粗铣、精铣16H11的槽。
工序100 切断。
工艺路线方案二工序10 粗铣ϕ25H7两端面，保证尺寸80。
工序20 钻、扩、铰ϕ25H7通孔。
工序30 粗镗ϕ60H12孔。
工序40 半精镗ϕ60H12孔，粗糙度达到3.2。
工序50粗铣a、b面。
a面到ϕ25H7孔中心距为440-0.3，b面到ϕ25H7的中心距为36 。
工序60钻ϕ20.5垂直于ϕ25H7通孔。
工序70 攻M22×1.5螺纹。
工序80 粗铣16H11槽。
工序90 精铣16H11槽。
工序100切断ϕ60H12孔.工序110粗铣6ϕ0H12孔两端面，保证尺寸13。
工序120精铣ϕ60H12孔两端面，保证尺寸12d11。
工艺方案的比较与分析：以上两个加工工艺方案进行比较，方案一的加工工序比较集中，工序较少，但装换刀具的辅助时间较长，而且同时钻两个孔，还要保证加工精度，对机床设备要求较高，不适合大批量生产。
方案二的加工工序比较分散，适合流水线生产，而且很多工序不用装换刀具和重新对刀，极大的缩短辅助工时。
