机械制造技术课程设计-快挡拨叉加工工艺及钻8.7孔夹具设计（全套图纸） .pdf

机械制造课程设计说明书 题目：设计快挡拨叉的机械加工工艺规程题目：设计快挡拨叉的机械加工工艺规程 及钻直径及钻直径 8.7 孔工序的专用夹具孔工序的专用夹具 专专 业：业： 学生姓名：学生姓名： 学学 号：号： 班班 级：级： 指导老师：指导老师： 专业系主任：专业系主任： 机械工程学院机械工程学院 2015 年年 月月 日日 ii 摘 要 本设计快挡拨叉零件加工过程的基础设计的夹具设计。主要加工 部位是平面和孔加工。在一般情况下，确保比保证精密加工孔很容易。 因此，设计遵循的原则是先加工面后加工孔表面。在零件的夹具设计 中，主要是根据零件加工工序要求，分析应限的自由度数，进而根据 零件的表面特征选定定位元件，再分析所选定位元件能否限定应限自 由度。确定了定位元件后还需要选择夹紧元件，最后就是确定专用夹 具的结构形式。 关键词：快挡拨叉零件；工艺；夹具； 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 iii abstract the design of turntable parts machining process based design of fixture design. the main processing parts processing plane and holes. in general, ensure easy to guarantee precision machining holes than. therefore, the design principle is first machined surface after machining hole surface. in the fixture design of parts, mainly according to the requirement of machining process, the number of degrees of freedom analysis should limit, then according to the surface characteristics of components selected location element, then analyze the selected location components can be qualified shall be limited degrees of freedom. determine the location element also need to select the clamping element, the last is to determine the structure of the special fixture. keywords: cutter turntable parts; technology; fixture; iv 目 录 摘 要 ii abstract iii 第 1 章 零件的分析 5 1.1 零件的作用 5 1.2 零件的工艺分析 5 1.3 零件的生产类型 6 第 2 章 确定毛坯的种类和制造方法 7 2.1 选择毛坯 7 2.2 确定机械加工余量 7 2.3 设计毛坯尺寸 7 第 3 章 拟定工艺路线 9 3.1 基准的选择 9 3.2 零件表面加工方法选择 9 3.3 工艺路线的拟定 10 第 4 章工序设计 . 11 4.1 选择加工设备与工艺装备 11 4.2 确定工序尺寸 . 12 4.3 切削用量及基本时间确定 13 第 5 章 钻孔夹具设计 18 5.1 研究原始质料 18 5.2 定位基准的选择 18 5.3 切削力及夹紧力的计算 . 18 5.4 误差分析与计算 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 5.5 零、部件的设计与选用 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 5.5.1 定位销选用 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 5.5.2 钻套、衬套、钻模板设计与选用 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 5.6 夹具设计及操作的简要说明 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 总 结 .错误！未定义书签。错误！未定义书签。 参考文献 .错误！未定义书签。错误！未定义书签。 致 谢 .错误！未定义书签。错误！未定义书签。 5 第 1 章 零件的分析 1.1 零件的作用 快挡拨叉在运输车的变速箱中，与操纵机构的其他零件结合，用它拨 动滑动齿轮，实现倒车。14h9 为配合面有较高精度。槽 14h13 为滑动 拨动的配合表面。下拨叉为与滑动齿轮接触的表面。 1.2 零件的工艺分析 该零件是叉架零件，形状不大规则，尺寸精度、形位精度要求不高， 6 为大批量生产零件，其主要技术要求分析如下： 其主要加工的有 14h9表面粗糙度为ra6.3um， 是一个比较重要的孔， 其轴线要保证与 m 直线度 0.03；斜脚面尺寸要求公差尺寸为-0.48 到 0； 开挡公差尺寸为 0.1 到 0.2，表面粗糙度为 ra6.3um 并保证与 14h9 轴线 的垂直度为 0.25 主要是保证叉面能正确地安装在变速箱的倒档轴上，拨 叉利用弹簧、滚珠在轴上进行定位， ；r19 面粗糙度为 ra12.5um，表面要 求淬火处理，硬度要求为 4853hrc；下爪总长公差尺寸为-1 到 0；后脚 面公差尺寸为 0 到 0.52， 前面到轴线尺寸 18 的公差尺寸为0.2； 孔 8.7 公差尺寸为 0 到 0.09，其轴线到开挡前脚面的尺寸 41.5 的公差尺寸为 0.15，孔深 32 公差尺寸为-1 到 0；拨叉尺寸要求较高，两内表面归于孔 8.7 的对称度为 0.4，内表面表面粗糙度为 ra12.5，内表面满足配合 14h13 公差尺寸为 0 到 0.27， 其槽底部分允许呈 r3max 圆角或 2 最大长为 3 的倒角；孔 8.7 还需锪平直径为 12；孔 24 端面、开挡内 r15 面、 孔 8.7 内表面以及槽 14h13 底面表面粗糙度为 ra25 一般的加工都可获 得。通过分析该零件，其布局合理，虽结构复杂，但加工要求比较容易保 证，通过专用夹具可保证其加工要求，整个图面清晰，尺寸完整合理，能 够完整表达物体的形状和大小，符合要求。 1.3 零件的生产类型 依设计题目，结合生产实际可知该零件的生产纲领零件是大批量生产 的铸件。 7 第 2 章 确定毛坯的种类和制造方法 2.1 选择毛坯 由于零件的结构比较复杂，大批量生产，又是薄壁的中小型零件，所以采 用砂型铸造，工件材料为 kth350-10。 2.2 确定机械加工余量 铸 件 的 尺 寸 公 差 按 gb/t6414-1999 确 定 ， 机 械 加 工 余 量 按 gb/t11351-89 确定。 根据 gb/t6414-1999 查表得尺寸公差 ct 为 8-12 级。 加工余量等级为 fh。所以，可取 ct=9 级。查表（gb/t6414）查出各表 面的公差数值。 零件尺寸 公差 ct 24端面 46 2 脚面圆柱面 15 1.6 脚面圆柱面 19 1.7 两脚面尺寸 6 1.5 14h13槽面尺寸14 1.6 槽底面 14 1.6 叉脚开挡尺寸 40 1.7 2.3 设计毛坯尺寸 快挡拨叉毛坯图尺寸（单位：mm） 零件表面 总余量 毛坯尺寸 公差 ct 24端面 46 2 50 2 脚面圆柱面 15 2 13 1.6 8 脚面圆柱面 19 2 17 1.7 两脚面尺寸 6 2 10 1.5 14h13 槽面尺寸 14 2 10 1.6 槽底面 14 2 12 1.6 叉脚开挡尺寸 40 2 36 1.7 9 第 3 章 拟定工艺路线 3.1 基准的选择 根据零件图纸及零件的使用情况分析， 知14h9 孔， 槽宽， 叉子面厚， 叉子面与腹板的距离等均应通过正确的定位才能保证， 故对基准的选择应 予以分析。 （1）粗基准的选择 按照粗基准的选择原则，为保证不加工表面和加工表面的位置要求， 应选择不加工表面为粗基准， 故此处选择 5mm 厚的腹板右侧为第一毛坯表 面基准，在加工14h9 孔时，为保证24mm 的外圆表面为第二粗基准。 （2）精基准的选择 ，各工序则以该孔为定位精基准，从靠近叉脚 的24mm 端面为轴向尺寸的定位基准不重合，这时需要进行尺寸链的换 算。 3.2 零件表面加工方法选择 本零件的加工面有内孔、倒角、槽、下底面、圆环面等，材料为 kth350-10。以公差等级和表面粗糙度要求，参考有关资料，其加工方法 选择如下。 （1）24 端面:表面粗糙度为 ra25um，可选粗铣即可满足要求。 （2）14h9 孔：公差等级为 9 级，表面粗糙度为 ra6.3um，公差尺 寸 0 到 0.043，根据 gb/t1800.3-1998 规定其公差等级按 it9，可以先钻 后扩孔来满足要求。 （3）开挡 r15 内圆柱面：表面粗糙度为 ra25um，未标注公差等级， 故粗铣即可满足要求。 （4）脚面：表面粗糙度 ra6.3um，加工方法可采用粗铣即可达到要 求。 （4）开挡：表面粗糙度为 ra12.5um，加工方法可采用粗铣即可达到 要求。 10 （5）槽 14h13：表面粗糙度为 ra12.5um，公差等级 13，加工方法可 采用粗铣即可达到要求。 （6）槽 14h13 底面：表面粗糙度为 ra25um，加工方法可采用粗铣即 可达到要求。 （7） 孔8： 表面粗糙度 ra25um， 公差尺寸为 0 到 0.1， 根据 gb1800-79 规定其公差等级按 it11，采用钻孔即可达到要求。 3.3 工艺路线的拟定 （1）工艺路线的拟定 为保证达到零件的几何形状、尺寸精度、位置精度及各项技术 要求，必 须制定合理的工艺路线。 由于生产纲领为大批量生产，所以采用通用机床配以专用的工、夹、 量具， 并考虑工序集中， 以提高生产率和减少机床数量， 使生产成本下降。 按照先加工基准面及先粗后精的原则， 该零件的加工可按以下工艺路线进 行。 10、铸造 15、热处理 20、铣 14h9 孔端面 25、钻扩铰 14h9 孔 30、倒角 14h9 孔 35、铣开档叉脚面 t1，t2 面 40、铣开档 40b12 45、铣槽 14h13 50、钻 8 55、去毛刺 60、检验 根据此工序安排，编出机械加工工艺路线卡及工序卡片。 11 第 4 章工序设计 4.1 选择加工设备与工艺装备 （一）选择机床 1-1 工序 4 钻扩铰 14h9 孔、工序 5 倒角及工序 8 钻 8，工步不多，选 用立式钻床就能满足要求，本零件外廓尺寸不大，选用 z525 立式钻床。 1-2 工序 3、6、7 是粗铣和精铣，各工序的工步数不多，成批生产不要求 很高的生产率，故选用卧式铣床就能满足要求，选用 x62 卧式铣床即可。 （二）选择夹具 本零件除了铣槽和钻小孔需要专用量具外，其它用通用量具即可。 （三）选择刀具 1-1 工序 3 铣端面。镶齿三面刃铣刀。 1-2 工序 4 钻扩铰 14h9 孔。选择莫氏锥柄麻花钻 13 gb/t1438.1-1996。 其直径为 14mm，工作长度 46mm 1-3 工序 4 14h9 孔。选择 14 gb/t 1141-1984。其直径为 14mm，工作 长度 46mm，莫氏锥度为 1 号，总长 189mm。 1-4 工序 5 倒角。 1-5 工序 3、6、7 都是铣。铣刀按表 5-105 选镶齿三面刃铣刀，直径为 100，孔径 d=27，齿数 z=12。 1-6 工序 8 钻 8 孔。孔径为 8.7mm 无通用刀具，故可制造专用刀具，方 便制造及经济效益，可做成直柄麻花钻。 （四）选择量具 本零件为大批量生产，一般尽可能采用通用量具，根据表面精 度、尺寸和形状等要求，参考有关手册资料，选择量具如下表： 工序 工序名称 量具 3 铣端面 游标卡尺、粗糙块 12 4 钻扩铰 14h9 孔 游标卡尺、塞规 5 倒角 游标卡尺 6 铣脚面、开挡 游标卡尺、粗糙块 7 铣槽 游标卡尺、粗糙块 8 钻 8 游标卡尺、塞规 4.2 确定工序尺寸 1.24 端面加工余量 加工表面 工序双边余量 工序尺寸及公 差 表面粗糙度 粗铣 粗铣 粗铣 端面 50 4 46 ra25 2.钻扩铰 14h9 孔 加工表面 工序双边余量 工序尺寸及公 差 表面粗糙度 钻扩孔 钻孔 扩孔 钻孔 扩孔 钻孔 扩孔 13 1 13 043. 0 0 14+ ra6.3 3.面加工余量 加工表面 工序余量 工序尺寸及 公差 表面粗糙度 粗铣 精铣 粗铣 精铣 粗铣 精铣 t1，t2 面 2 15 ra25 t1，t2 面 2 52. 0 0 19+ ra12 .5 脚面 1.6 0.4 3 . 0 0 4 . 23 +2 . 0 1 . 0 23+ + ra12 .5 ra6. 3 13 14h13 槽底面 2 10 ra25 14h13 槽 1.6 0.4 14.4 27.0 0 14 + ra25 ra12 .5 4.钻孔 加工表面 工序双边余量 工序尺寸及公 差 表面粗糙度 8 孔 8 8 ra25 4.3 切削用量及基本时间确定 1 工序 10 切削用量：本工序为粗铣端面，已知加工材料为 kth350-10，表面淬 火处理后 hrc48-53。 确定粗铣端面的切削用量。所选刀具为镶齿三面刃铣刀。 p a =2mm,查表得进给量 f =0.2mm/z，又 x62 铣床主轴转速 30-1500 r/min，精度要求不高，选择 n=150r/min。由前面可知刀具直径为 100mm， 则切削速度为min/12.47 1000 15010014. 3 1000 m dn v= = 。 校核机床功率： 参考公式 znkpmaaadp pfem = 75 . 0 88 . 0 13 . 0 5 10300 其 中mmap2= d=100mm mmae24= zmmaf/2 . 0= z=12 n=150/60r/s kpm=1，解得61 . 1 = m pkw7.5kw ，故可用。经计算得加工时 间为 57s。 2 工序 15、20 切削用量：钻，扩，铰 14 h9mm 孔 2.1 确定钻14mm 孔的切削用量。 所选刀具为莫氏锥柄麻花钻 14 确定切削用量 p a =13/2=6.5mm，查表得进给量 f =0.28mm/r，切削速 度 v =21m/min。则主轴转速 n= d v 1000 =514.19r/min,故取 n=545r/min， 此时 v= 1000 nd =22.26m/min。 2.2 确定扩14h9)( 043 . 0 0 + 孔的切削用量。 所选刀具为 14 gb/t 1141-1984，其直径为 14mm，工作长度 108mm， 莫氏锥度为 1 号，总长 189mm。 确定切削用量 p a =1/2=0.5mm，查表得进给量 f =0.45mm/r，切削速度 v =60m/min。则主轴转速 n= d v 1000 =1364.19r/min,故取 n=960r/min，此 时 v= 1000 nd =42.2m/min。 2.3 基本时间 确定钻孔的基本时间 1 j t =s fn lll fn l 9 . 2160 54528 . 0 7 . 7246 21 = + = + = 确定扩14h9)( 043 . 0 0 + 孔的基本时间 1 j t =s fn lll fn l 74 . 7 60 96045 . 0 7 . 7246 21 = + = + = 总时间为 30s。 3 工序 6 切削用量：本工序是铣脚面、开挡，先粗铣，后半精铣。 3.1 确定铣开挡底面圆柱面的切削用量 所选刀具为镶齿三面 刃铣刀。 p a =2mm,查表得进给量 f =0.2mm/z，又 x62 铣床主轴转速 30-1500 15 r/min，精度要求不高（ra=25um） ，选择 n=150r/min。由前面可知刀具直 径为 100mm，则切削速度为min/1 .47 1000 15010014. 3 1000 m dn v= = 。 校核机床功率： 参考公式znkpmaaadp pfem = 75 . 0 88 . 0 13 . 0 5 10300 其中mmap2= d=100mm mmae31= zmmaf/2 . 0= z=12 n=150/60r/s kpm=1，解得01 . 2 = m pkw7.5kw ，故可用。 3.2 确定铣开挡底面圆柱面r19 的切削用量 所选刀具为镶 齿三面刃铣刀。 p a =2mm,查表得进给量 f =0.2mm/z，又 x62 铣床主轴转速 30-1500 r/min，精度要求不高（ra=12.5um） ，选择 n=200r/min。由前面可知刀具 直径为 100mm，则切削速度为 min/83.62 1000 20010014 . 3 1000 m dn v= = 。 校核机床功率： 参考公式znkpmaaadp pfem = 75 . 0 88 . 0 13 . 0 5 10300 其中mmap2= d=100mm mmae7= zmmaf/2 . 0= z=12 n=200/60r/s kpm=1，解得72 . 0 = m pkw7.5kw ，故可用。 3.3确定开挡脚面的切削用量 所选刀具为镶齿三面刃 铣刀。 p a =4mm,查表得进给量 f =0.2mm/z，又 x62 铣床主轴转速 30-1500 r/min，精度要求较高（ra=6.3um 及有垂直度要求） ，选择 n=250r/min。 由 前 面 可 知 刀 具 直 径 为100mm ， 则 切 削 速 度 为 min/5 .78 1000 25010014. 3 1000 m dn v= = 。 校核机床功率： 参考公式znkpmaaadp pfem = 75 . 0 88 . 0 13 . 0 5 10300 16 其 中mmap35 . 0 = d=100mm mmae4= zmmaf/2 . 0= z=12 n=250/60r/s kpm=1，解得1 . 0= m pkw7.5kw ，故可用。 加工用时为： 180s 铣脚面和开挡各 90s。 4 工序 7 本工序为铣槽，先粗铣槽底，再铣槽。 4.1 确定槽底面的切削用量 所选刀具为镶齿三面刃铣刀。 p a =2mm,查表得进给量 f =0.2mm/z，又 x62 铣床主轴转速 30-1500 r/min，精度要求不高（ra=25um） ，选择 n=150r/min。由前面可知刀具直 径为 100mm，则切削速度为min/1 .47 1000 15010014. 3 1000 m dn v= = 。 校核机床功率： 参考公式znkpmaaadp pfem = 75 . 0 88 . 0 13 . 0 5 10300 其中mmap2= d=100mm mmae10= zmmaf/2 . 0= z=12 n=150/60r/s kpm=1，解得74 . 0 = m pkw7.5kw ，故可用。 4.2 确定槽的切削用量 所选刀具为镶齿三面刃铣刀。 p a =4mm,查表得进给量 f =0.2mm/z，又 x62 铣床主轴转速 30-1500 r/min，精度要求较高（ra=12.5um 且对称度为 0.4） ，选择 n=220r/min。 由 前 面 可 知 刀 具 直 径 为100mm ， 则 切 削 速 度 为 min/1 .69 1000 22010014. 3 1000 m dn v= = 。 校核机床功率： 参考公式znkpmaaadp pfem = 75 . 0 88 . 0 13 . 0 5 10300 其中mmap4= d=100mm mmae18= zmmaf/2 . 0= z=12 n=220/60r/s kpm=1，解得66 . 3 = m pkw7.5kw ，故可用。加工时间为： 120.s。 5 、工序 8 本工序为钻 8，并锪平 12。 17 确定钻 8 孔的切削用量。所选刀具为直柄麻花钻 确定切削用量 p a =8.7/2=4.35mm，查表得进给量 f =0.49mm/r，切削速度 v =27m/min。则主轴转速 n= d v 1000 =987.8r/min,故取 n=960r/min，此时 v= 1000 nd =26.24m/min。加工用时 99s。 18 第 5 章 钻孔夹具设计 5.1 研究原始质料 利用本夹具主要用来钻8.7