机床拨叉工艺编排及工装设计

XXXX 学校本 科 生 毕 业 论 文（设 计）题 目： 机床拨叉工艺编排及工装设计 学习中心： xxxxxxxxxxx 层 次： xxxxxxxxxx 专 业： 机械设计制造及其自动化 年 级： xxxxxxxxxxxx 学 号： xxxxxxxxxxxx 学 生： xxxxxxxxxxx 指导教师： xxxxxxxxxxx 完成日期： xxxxxxxxxxxx 机床拨叉工艺编排及工装设计内容摘要拨叉是一个很重要的零件，它位于车床变速机构中，主要起换档，使主轴回转运动按照工作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。因为其零件尺寸比较小，结构形状较复杂，其加工内花键的精度要求较高，此外还有上端面要求加工，对精度要求也很高。其底槽侧边与花键孔中心轴有垂直度公差要求，上端面与花键孔轴线有平行度要求。因为其尺寸精度、几何形状精度和相互位置精度，以及各表面的表面质量均影响机器或部件的装配质量，进而影响其性能与工作寿命，因此它们的加工是非常关键和重要的。一个好的结构不但要应该达到设计要求，而且要有好的机械加工工艺性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能够保证加工质量，同时使加工的劳动量最小。而设计和工艺是密切相关的，又是相辅相成的。设计者要考虑加工工艺问题。工艺师要考虑如何从工艺上保证设计的要求。本文就拨叉的加工工艺分析了加工方案，最终确定了合理的加工路线，并在以后的计算过程中，验证了这套工序的科学性，数字分析表明，该工序制定比较合理。最后，就工序设计夹具，并做了切削力、夹紧力的分析。关键词：机床拨叉；工艺规程编排；夹具设计机床拨叉工艺编排及工装设计I目 录内容摘要 .I引 言 .11 零件的介绍 .21.1 零件的作用 .21.2 零件的工艺分析 .22.3 选择加工方法时，需考虑的因素 .23 工艺路线的拟定 .33.1 年产量和批量的确定 .33.2 毛坯的选择及毛坯图的绘制 .43.3 定位基准的分析 .53.4 工艺路线的拟定 .63.5 工艺卡的填写 .94 夹具设计 .174.1 工序夹具的确定 .174.1.1 夹具概述 .174.1.2 机床夹具在机械加工中的作用 .174.1.3 机床夹具的组成和夹具设计的基本要求 .184.1.4 夹具结构方案的确定 .184.1.5 本次夹具具体设计和定位基准的选择 .184.1.6 定位夹紧方案的确定 .184.2 夹具的具体设计 .194.2.1 切削力及夹紧力的计算 .194.2.2 定位误差分析 .204.3 夹具设计及操作的简要说明 .204.4 夹具装配 .204.4.1 局部装配 .214.4.2 整体装配 .214.5 夹具经济性分析 .21小结 .23参考文献 .24附件图纸 .25机床拨叉工艺编排及工装设计0引 言通 过 机 床 工 艺 及 程 序 设 计 ， 汇 总 所 学 专 业 知 识 如 一 体(如 公 差 于 配 合 、 机 械 零件 设 计 、 金 属 切 削 机 床 、 机 械 制 造 工 艺 、 机 械 制 造 基 础 、 数 控 加 工 工 艺 、 机械 制 图 等 )。 让 我 们 对 所 学 的 专 业 课 得 以 巩 固 、 复 习 及 实 用 ， 在 理 论 与 实 践 上 有 机结 合 ； 使 我 们 对 各 科 的 作 用 更 加 深 刻 的 熟 悉 与 理 解 ， 并 为 以 后 的 实 际 工 作 奠 定 坚 实的 基 础 ！我 希 望 能 够 通 过 这 次 毕 业 设 计 对 自 己 未 来 将 从 事 的 工 作 进 行 一 次 适 应 性 训 练 ，从 中 锻 炼 自 己 分 析 问 题 、 解 决 问 题 的 能 力 。 在 此 次 课 程 设 计 过 程 中,查 阅 了 大 量 的 书 籍 ，并 且 得 到 了 有 关 老 师 的 指 点 。机 械 制 造 工 艺 学 课 程 设 计 ,是 在 学 完 机 械 制 造 工 艺 学 及 夹 具 设 计 原 理 课 程 ， 经 过生 产 实 习 取 得 感 性 知 识 后 进 行 的 一 项 教 学 环 节 ； 在 老 师 的 指 导 下 ， 要 求 在 设 计 中 能初 步 学 会 综 合 运 用 以 前 所 学 过 的 全 部 课 程 ， 并 且 独 立 完 成 的 一 项 工 程 基 本 训 练 。 通过 课 程 设 计 达 到 以 下 目 的 ：(1)、 能 熟 练 的 运 用 机 械 制 造 工 艺 学 的 基 本 理 论 和 夹 具 设 计 原 理 的 知 识 ， 正 确 地解 决 一 个 零 件 在 加 工 中 的 定 位 ， 夹 紧 以 及 合 理 制 订 工 艺 规 程 等 问 题 的 方 法 ， 培 养 学生 分 析 问 题 和 解 决 问 题 的 能 力 。(2)、 通 过 对 零 件 某 道 工 序 的 夹 具 设 计 ， 学 会 工 艺 装 备 设 计 的 一 般 方 法 。 通 过 学生 亲 手 设 计 夹 具 （ 或 量 具 ） 的 训 练 ， 提 高 结 构 设 计 的 能 力 。(3)、 课 程 设 计 过 程 也 是 理 论 联 系 实 际 的 过 程 ， 并 学 会 使 用 手 册 、 查 询 相 关 资 料等 ， 增 强 学 生 解 决 工 程 实 际 问 题 的 独 立 工 作 能 力 。机床拨叉工艺编排及工装设计1机床拨叉工艺编排及工装设计21 零件的介绍1.1 零件的作用拨动叉类零件广泛应用于机床、汽车、拖拉机等机械的变速箱中，作为变速箱变速的控制元件。本车床拨叉零件（见附图一）的机械加工确定毛坯类型为3000 件/年，本拨叉位于机床的变速机构中，主要起换档，变速，使主轴回转运动按照工作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。由生产类型的参考数据确定为中批，工作制度 8 小时/班制。零件上方的 60 孔与操纵机构相连，下方的 60 的孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触，通过上方的力拨动下方的齿轮变速。一个拨叉的加工质量将直接影响机器的性能和使用寿命。本次设计旨在提高机床拨叉的加工效率，由此我们首先对拨叉的结构特征和工艺进行了仔细的分析，然后确定了一套合理的加工方案，加工方案要求简单，操作方便，并能保证零件的加工质量。1.2 零件的工艺分析因为其零件尺寸比较小，结构形状较复杂，其加工内花键的精度要求较高，此外还有上端面要求加工，对精度要求也很高。其底槽侧面与花键孔中心轴有垂直度公差要求，上端面与花键孔轴线有平行度要求。因为其尺寸精度、几何形状精度和相互位置精度，以及各表面的表面质量均影响机器或部件的装配质量，进而影响其性能与工作寿命，因此它们的加工是非常关键和重要的。2.3 选择加工方法时，需考虑的因素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机床拨叉工艺编排及工装设计33 工艺路线的拟定3.1年产量和批量的确定一 生产纲领 3000 个/每年 拨叉N=Qn(1+a%)(1+b%)N-零件的年产纲领(件/年 )Q-产品的年产量(台/年)n-每台产品中该零件的数量( 件/台)a%-备品率b%-废品率年产量 Q生产纲领*每台件数*（1+备品率）*（ 1+废品率）Q3000*1*（1+2）*（ 1+2）3121月产量Q/12=260Days=（365-52-14）/12=25 天日产量（一天 3 班）月产量/Days=4335/25=10.41 生产量类型的确定：查金属机械加工工艺人员手册P1256 表 17-5 机械加工车间的生产性质表 3.1 生产类型对照表同类零件的年产量（件）生产类别重型零件（零件重2000kg ）中型零件（零件重1002000kg）小型零件（零件重 100kg）单件生产 5 以下 10 以下 100 以下小批生产 5100 10200 100500中批生产 100300 200500 5005000大批生产 3001000 5005000 500050000大量生产 1000 以上 5000 以上 50000 以上小型（100 公斤以内）零件的生产性质：中批 5005000 车床的拨叉的生产性质2 年时基数，三班制为：第一班 2392 小时，第二班 2392 小时，第三班 1794小时。机床拨叉工艺编排及工装设计4在女同志占 25%以下：第一班 1914 小时， 第二班 1914 小时，第三班 1435小时 。总共小时数为 5086 小时。3 平均流水线节拍流水线实际平时基数*60*（1-）/ 零件年产量其中，损失系数：工作时间内设备修理方面损失 1工人缺勤和自然需要方面损失 2清理设备时的损失 3工人休息方面的损失 4 15123平均流水线节拍=5086*60*（1-15% ）3000= 778158000 min考虑到保证产品按时定量完成，生产该产品的每一道工序的单件核算时间必须小于生产节拍（工艺卡填写过程考虑到客观随机因素的影响，将节拍乘 80%后与单件核算时间比较） ，若大于生产节拍，就会造成完不成年产量，因此应改用单台机床加工。二 批量的确定及生产间隔期：在一个零件的总加工时间，及最长工序时间确定的情况下，批量和生产间隔期越长，生产率高，但是资金周转慢，批量越大，生产间隔期短，资金周转快，但是生产率低，所以要同时兼顾两者。 每 天 有 效 工 作 时 间 最 长 工 序 时 间 ）（ 批 量一 个 零 件 总 的 加 工 时 间生 产 周 期 *1批量的确定：除了考虑生产间隔期外，还要考虑车间毛坯仓库面积的限制，考虑毛坯贮存期，最小批量大于半个班，选批量为 174 件，已知一个零件总的加工时间为 177 分（各道工序定额时间之和） ，最长工序时间为 18.3 分钟，所以：生产周期=2.53 天3.2 毛坯的选择及毛坯图的绘制拨叉毛坯的材料为 HT2040 灰铸铁。铸铁拨叉的毛坯是铸造的，通过提高毛坯制造质量，可以降低机械加工成本，但往往会增加了毛坯的制造成本，要根据零件生产类型和毛坯的生产条件综合考虑。在选定毛坯和确定了毛坯的机械加工余量后，便可绘制毛坯图，毛坯图的绘机床拨叉工艺编排及工装设计5制方法是：1.以实线表示毛坯表面的轮廓、以点划线画出零件的轮廓；在剖面图上用交叉线表不加工余量。2.标注毛坯尺寸和公差,毛坯的基本尺寸包括机械加工的余量在内,毛坯的尺寸公差参照有关资料。3.标注机械加工的粗基准符号和有关技术要求。毛坯尺寸是根据工艺规程，机械加工各工序的加工余量与毛坯制造方法能到的精度决定的，因此毛坯图绘制和工艺规程的制订是反复交叉进行的。3.3 定位基准的分析在制定零件加工工艺规程时，正确选择定位基准对保证加工表面的尺寸精度和相互位置精度的要求以及合理安排加工顺序都有重要的影响。一关键词：1基准：就是零件上用以确定其它点、线、面，的位置所依据的点、线、面。2基准包括设计基准和工艺基准。工艺基准由定位基准，工序基准，测量基准，装配基准组成3设计基准：设计图样上所采用的基准。4工艺基准：工艺过程中采用的基准。1）定位基准：加工中用作定位的基准，分为定位粗基准和定位精基准。2）工序基准：在工序图上用来确定本工序被加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准。3）测量基准：测量时所采用的基准。4）装配基准：装配时用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准。5精基准：利用已加工过的表面作定位基准粗基准：在加工初始时用毛坯未加工的表面作定位基准确即毛基准 。二 基准选择原则1 粗基准原则A 尽可能用精度要求高的主要表面作粗基准；B 用不加工面作粗基准，且该面与要加工面有一定的位置精度要求；C 余量均匀原则；D 作粗基准的表面要尽量光整、光洁、有一定的面积 便于装夹；E 不能重复使用原则。机床拨叉工艺编排及工装设计62 精基准选择原则A 基准重合原则尽可能使设计基准和原始基准重合；B 互为基准原则两个位置精度要求较高的表面互为基准；C 基准不变原则统一基准。D 便于装夹原则;三、根据拨叉的结构尺寸具体分析加工拨叉的定位基准：从图纸上分析，B 面是加工 A 面粗基准，A 面是加工B 面粗基准，以精加工后的 A 面、B 面为精基准，以未加工的 K 面及 H 面夹紧加工 E1 及 E2 孔，就能保证 E1 及 E2 孔相对 R55 圆心的位置尺寸 114，从而保证为下一步加工 R68 台阶孔、R55 孔的相对位置精度及后序工序的加工做好基础。即拨叉的精基准的选择：统一基准;基准重合；便于装夹 ; 互为基准；大平面及两个 28H8 孔 ；拨叉的粗基准的选择：粗基准的选择相互位置；便于装夹；大平面, 两小孔外缘3.4 工