设计倒挡拨叉加工工艺规程及工艺装备

设计倒挡拨叉加工工艺规程及工艺装备江南大学机械工程学院课程设计课程设计说明书设计题目设计倒挡拨叉加工工艺规程及工艺装备设计者班级学号指导老师江南大学机械制造技术基础课程设计任务书内容7零件图1张2毛坯图1张3机械加工工艺过程综合卡片1张4夹具装备图1张5夹具体零件图1张6课程设计说明书1份班级机自0707学号0401070717学生李银正指导老师薛国祥2010年6月28日目录一、序言2二、零件的工艺分析及生产类型的确定2三、毛坯的选择与设计4四、加工方法和工艺路线的设计6五、工序设计9六、确定切削用量及基本时间12七、夹具设计16八、设计小节17九、参考文献17一、序言机械制造技术基础课程设计是在学完了机械制造基础和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的又一个实践教学环节。这次设计我们能综合运用机械制造基础中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决了零件机械制造工艺问题，在老师和同学的帮助下，我还对夹具，机床，刀具的的结构和工作原理有了更深的了解，不知不觉中我的图纸分析、结构设计能力都得到了提高，为今后的毕业设计及未来从事的工作打下了良好的基础。在结束了机械制造基础及有关课程的学习后，通过本次的设计使我们所学的知识得到了巩固和加深，并培养了我们学会全面综合地运用所学知识，去分析和解决机械制造中的问题的能力。由于能力有限，经验不足，设计中还有许多不足之处，希望老师多加指教。二、零件的工艺分析及生产类型的确定1零件的作用题目所给的零件为倒挡拨叉，是与操纵机构零件结合用与拨动滑动齿轮实现输出轴的倒转。故对配合面、14H13槽以及下拨叉有精度要求。2零件的工艺分析通过对该零件图的重新绘制，知原图样的试图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全。从零件图上看，该零件是典型的叉架类零件，结构比较复杂，形位精度要求不算高。为大批量生产的铸件。其主要加工的有14H9表面粗糙度为RA63UM，其轴轴要保证直线度M级003；斜脚面尺寸要求公差尺寸为048到0；开挡公差尺寸为01到02，表面粗糙度为RA63UM并保证与14H9轴线的垂直度为025；R19面粗糙度为RA125UM，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052，前面到轴线尺寸18的公差尺寸为02；孔87公差尺寸为0到009，其轴线到开挡前脚面的尺寸415的公差尺寸为015，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87的对称度为04，内表面表面粗糙度为RA125，内表面满足配合14H13公差尺寸为0到027，其槽底部分允许呈R3MAX圆角或2最大长为3的倒角；孔87还需锪平直径为12；孔24端面、开挡内R15面、孔87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，我们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。（二）零件的技术要求加工表面尺寸及偏差/MM公差及精度等级表面粗糙度RA/M形位公差/MM拨叉头左端面4625拨叉头右端面4625尺寸415415015015IT1263025G尺寸23230201IT1063025G拨叉脚内表面R1525尺寸19190520IT1412514H9孔1400430IT963025G操纵槽内侧面140270IT13125025G操纵槽底面182587孔870090IT1125锪平1212253零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。三、毛坯的选择与设计1选择毛坯该零件材料为ZG310570，属于批量生产，而且零件的结构复杂，采用铸件成型。2确定机械加工余量铸件的尺寸公差按GB/T64141999确定，机械加工余量按GB/T1135189确定，材料为ZG310570。由于是大批量且形状复杂的零件，所以毛坯选择砂型铸造。根据GB/T64141999查表得尺寸公差CT为812级。加工余量等级为FH。所以，可取CT9级。查表（GB/T6414）查出各表面的公差数值。零件尺寸公差CT端面462脚面圆柱面1516脚面圆柱面1917两脚面尺寸61514H13槽面尺寸1416槽底面1416叉脚开挡尺寸23173设计毛坯图拨叉毛坯图尺寸（单位MM）零件表面总余量毛坯尺寸公差CT端面4607482脚面圆柱面15051316脚面圆柱面19051717两脚面尺寸60581514H13槽面尺寸14051216槽底面14051216叉脚开挡尺寸23052017下图为该零件的毛坯图（具体尺寸请看毛坯图）四、加工方法和工艺路线的设计1定位基准的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。根据零件图及其使用情况分析，知14H9孔是设计基准，也是零件工作最重要的工作面。粗基准的选择对于一般件而言，按照有关粗基准的选择原则（即当零件又不加工表面时，应以这些不加工表面做粗基准，若零件有若干个不加工表面时，应以与加工表面要求相对位置较高的不加工表面作粗基准）。先选择拨叉头左端面和24外圆表面作为加工14H9孔时的粗基准。（2）精基准的选择在14H9孔加工以后，各工序则以该孔为定位精基准，靠近叉脚的24的端面为轴向尺寸的定位精基准。从而满足定位基准重合原则，和互为基准的原则。2零件表面加工方法的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ZG310570。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RA63UM，公差尺寸0到0043，根据GB/T180031998规定其公差等级按IT9，可以先钻后扩孔来满足要求。（3）开挡15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RA63UM，加工方法可采用粗铣即可达到要求。（4）开挡表面粗糙度为RA125UM，加工方法可采用粗铣即可达到要求。（5）槽14H13表面粗糙度为RA125UM，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）孔表面粗糙度RA25UM，公差尺寸为0到01，根据GB180079规定其公差等级按IT11，采用钻孔即可达到要求。（三）零件表面加工方法的选择加工表面公差及精度等级表面粗糙度RA/M加工方案备注拨叉头左端面25粗铣表18拨叉头右端面25粗铣表18倒角铣表18尺寸415IT1263粗铣精铣表18尺寸23IT1063粗铣精铣表18拨叉脚内表面25粗铣表18尺寸19IT14125粗铣表1814H9孔IT963钻铰表17操纵槽内侧面IT13125粗铣表18操纵槽底面25粗铣表1887孔IT1125钻表17锪平1225粗铣表183制订工艺路线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。由于生产纲领为成批生产所采用的通用机床配以专用加工夹具，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。工艺路线一工艺路线二钻孔1、铣左端面铣左端面2、铣右端面铣右端面3、钻、扩14H9孔至135MM倒角（左边）4、倒角（左边）倒角（右边）5、倒角（右边）铰14H9孔6、铰14H9孔铣曲面R157、铣曲面R15粗铣拨叉脚内端面8、粗铣拨叉脚内表面铣操纵槽两侧面和底面9、铣操纵槽两侧面和底面钻孔8710、钻孔87锪平1211、锪平12精铣拨叉脚内端面12、精铣拨叉脚内端面去毛刺13、去毛刺清洗14、清洗终检15、终检两工艺方案的比较分析两工艺方案除前三道工序不同之外，其余各工序均相同。前三道工序是为了获得精基准。方案一是先钻孔钻成135再铣端面和倒角，这样能很好地保证与端面的垂直度；方案二是先铣两个端面然后再钻床上加工出孔14。因为两个端面一次铣出可以有较好的平行度，然后用端面定位，也能得到较好的孔与端面的垂直度。后面的工序以14H9孔及端面定位，所以基准是重合的，由此可见，可选方案一，从而制定详细的工序内容。毛坯为铸件，应经退火处理以消除铸件的内应力及改善机械加工性能，然后送到机械加工车间加工，具体工序如下钻14孔至135MM（以24圆柱面和左端面为基准定位）铣左端面（以135孔和右端面为基准定位）铣右端面（以135孔和左端面为基准定位）倒角（左边）（以135孔和右端面为基准定位）倒角（右边）（以135孔和左端面为基准定位）铰14H9孔（以135孔和左端面为基准定位）铣内圆曲面R15（以14H9孔、左端面和R13孔为基准定位）粗铣拨叉脚内端面（以14H9孔、右端面和R15孔为基准定位）铣槽两面和底面（以16圆柱面和24左端面为基准定位）钻87MM孔（以16圆柱面和24圆柱面的一线为基准定位）锪平12孔（以16圆柱面和24圆柱面的一线为基准定位）精铣拨叉脚内端面（以14H9孔、右端面和R15孔为基准定位）去毛刺清洗检验五、工序设计1选择加工设备与工艺装备1）工序（1）钻135，选择Z525型立式钻床表564。2）工序（2）、（3）铣24端面，选择X51立式型机床（表571）。3）工序（4）、（5）倒角和工序（6）铰14H9孔，选择Z525型立式钻床（表564）。4）工序（8）、（12）粗、精铣脚内端面，工序（7）铣曲面R15均选择X62W型机床（表574）。5）工序（6）铣槽，选用X62W型机床（表574）。6）工序（7）钻87孔，工序（8）锪平12孔均选Z525型机床表564。7）工序（13）去毛刺，选用钳工台。8）工序14清洗，选用清洗机。9）工序（15）检验，选用检验台选择刀具（参考指南）1）工序（1）钻14H9孔至13MM，选择D13MM、L1101、L182、莫氏圆锥号1（表583）2）工序（2）、（3）铣两端面，选择镶齿三面刃铣刀，D100,D27,齿数12（表5105）3）工序（4）、（5）倒角，选择D16MM，L93MM，L20MM的锥柄锥面锪钻（表588）4）工序（6）铰14H9孔，选择D14MM、L189、L1108，莫氏圆锥号1（表584）5）工序（7）选择D30MM、D10MM、L12MM、Z10的镶齿三面刃铣刀（表5105）6）工序（8）、（12），选用镶齿三面刃铣刀，选择D38MM，D12MM，L12MM，Z10的镶齿三面铣刀（表5105）7）工序（9）选择D80MM，D22MM，L12MM，Z10的镶齿三面刃铣刀（表5105）7）工序（10）钻87孔，选取D87MM，L81,锥柄扩孔钻（表586）8）工序（11）锪平12孔，根据文献【1】表312选取D12MM，D166MM，D28MM，L80MM，L18MM的带导柱直柄平底锪钻。（3）选择量具本零件为中批量生产，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4钻13孔扩、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87游标卡尺、塞规2确定工序尺寸1）工序（1）、（6）该孔由高速钢钻头钻出底孔后，再由圆孔铰刀铰出，由参考文献【3】表2315查得，铰孔的余量05MM，所以钻孔的余量，Z钻14/20565MM。则钻孔工序尺寸135公差为0120，铰孔工序尺寸及公差为140043。2）工序（2）、（3）24MM两端面，由铣削加工来完成，工序余量为2MM。3）工序（4）（5）倒角，有由铣削加工完成，工序余量为15MM。4）工序（7）内圆曲面R15，又铣削加工完成，工序余量为2MM。4）工序（8）、（12）脚内表面的RA为63M，需经粗铣、精铣两次加工，由参考文献【3】表2321查得精加工余量为05MM，所以粗加工余量为15MM（右端面）和15MM（左端面）。5）工序（9）加工14H13槽面，上面以确定加工余量2MM，故可一次铣出。6）工序（10）加工870090孔，采用直径为87的高速钢钻头加工即可。7）工序（11）锪12孔，由文献【1】表541得孔深L112取2MM。六、确定切削用量及基本时间1工序3切削用量本工序为粗车端面，已知加工材料为ZG310570，表面淬火处理后HRC4050。确定粗铣端面的切削用量。所选刀具为镶齿三面刃铣刀。2MM,查表得进给量F02MM/Z，又X62铣床主轴转速301500R/MIN，精度要求不高，选择N150R/MIN。由前面可知刀具直径为100MM，则切削速度为。校核机床功率参考公式其中D100MMZ12N150/60R/SKPM1，解得KW75KW，故可用。2工序4切削用量本工序为钻13MM、扩14H9。21确定钻13MM孔的切削用量。所选刀具为莫氏锥柄麻花钻，其直径为13MM，工作长度101MM，莫氏锥度为1号，总长182MM。确定切削用量13/265MM，查表得进给量F028MM/R，切削速度V21M/MIN。则主轴转速N51419R/MIN,故取N545R/MIN，此时V2226M/MIN。22确定扩14H9孔的切削用量。所选刀具为14GB/T11411984，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1/205MM，查表得进给量F045MM/R，切削速度V60M/MIN。则主轴转速N136419R/MIN,故取N960R/MIN，此时V422M/MIN。23基本时间确定钻13MM孔的基本时间确定扩14H9孔的基本时间3工序6切削用量本工序是铣脚面、开挡，先粗铣，后半精铣。31确定铣开挡底面圆柱面R15的切削用量所选刀具为镶齿三面刃铣刀。2MM,查表得进给量F02MM/Z，又X62铣床主轴转速301500R/MIN，精度要求不高（RA25UM），选择N150R/MIN。由前面可知刀具直径为100MM，则切削速度为。校核机床功率参考公式其中D100MMZ12N150/60R/SKPM1，解得KW75KW，故可用。32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。2MM,查表得进给量F02MM/Z，又X62铣床主轴转速301500R/MIN，精度要求不高（RA125UM），选择N200R/MIN。由前面可知刀具直径为100MM，则切削速度为。校核机床功率参考公式其中D100MMZ12N200/60R/SKPM1，解得KW75KW，故可用。33确定开挡脚面的切削用量所选刀具为镶齿三面刃铣刀。4MM,查表得进给量F02MM/Z，又X62铣床主轴转速301500R/MIN，精度要求较高（RA63UM及有垂直度要求），选择N250R/MIN。由前面可知刀具直径为100MM，则切削速度为。校核机床功率参考公式其中D100MMZ12N250/60R/SKPM1，解得KW75KW，故可用。4工序7本工序为铣槽，先粗铣槽底，再铣槽。41确定槽底面的切削用量所选刀具为镶齿三面刃铣刀。2MM,查表得进给量F02MM/Z，又X62铣床主轴转速301500R/MIN，精度要求不高（RA25UM），选择N150R/MIN。由前面可知刀具直径为100MM，则切削速度为。校核机床功率参考公式其中D100MMZ12N150/60R/SKPM1，解得KW75KW，故可用。42确定槽的切削用量所选刀具为镶齿三面刃铣刀。4MM,查表得进给量F02MM/Z，又X62铣床主轴转速301500R/MIN，精度要求较高（RA125UM且对称度为04），选择N220R/MIN。由前面可知刀具直径为100MM，则切削速度为。校核机床功率参考公式其中D100MMZ12N220/60R/SKPM1，解得KW75KW，故可用。5、工序8本工序为钻87，并锪平12。确定钻87孔的切削用量。所选刀具为直柄麻花钻，其直径为87MM，工作长度80MM，总长122MM。确定切削用量87/2435MM，查表得进给量F049MM/R，切削速度V27M/MIN。则主轴转速N9878R/MIN,故取N960R/MIN，此时V2624M/MIN。七、夹具设计本夹具是铣14H13槽的专用夹具。定位方案工件以肋板右端面、14H9孔及拨叉为定位基准。肋板右端面为未加工端面，做粗基准，选择3个网纹顶面支承钉钉（C型），3个支承钉不在同一直线上，可限制3个自由度（2个转动，一个移动），选择C型支承钉还可以增加摩擦力平衡部分铣削力。14H9孔用短销（短销为短销与螺杆结合，螺杆不与内孔接触，故不限制自由度，螺杆做加紧用）限制2个移动自由度。拨