机械制造技术课程设计-I倒挡拨叉加工工艺及钻14H9孔夹具设计（全套图纸） .pdf

0 目 录 一、序言 . - 2 - 二、零件的工艺分析及生产类型的确定 . - 3 - 1 零件的作用 . - 3 - 2 零件的工艺分析 . - 3 - 3 零件的生产类型 . - 4 - 三、毛坯的选择与设计 . - 4 - 1 选择毛坯 . - 4 - 2 确定机械加工余量 . - 4 - 3 设计毛坯图 . - 5 - 四、加工方法和工艺路线的设计 . - 6 - 1 定位基准的选择 . - 6 - （1）粗基准的选择 . - 6 - （2）精基准的选择 . - 7 - 2 零件表面加工方法的选择 . - 7 - 3 制订工艺路线 . - 8 - 五、工序设计 . - 10 - 1 选择加工设备与工艺装备 . - 10 - （1）选择机床 . - 10 - （3）选择量具 . - 11 - 2 确定工序尺寸 . - 11 - （1）24 端面加工余量 . - 11 - （2）钻 13、扩 14h9 孔 - 12 - （3）面加工余量 . - 12 - （3）钻 09 . 0 0 7 . 8 + 孔 . - 13 - 六、确定切削用量及基本时间 . - 13 - 1 工序 3 . - 13 - 1 2 工序 4 - 14 - 2.1 确定钻 13mm 孔的切削用量。 - 14 - 2.2 确定扩 14h9 )( 043. 0 0 + 孔的切削用量。 . - 14 - 2.3 基本时间 . - 14 - 3 工序 6 . - 15 - 3.1 确定铣开挡底面圆柱面 r15 的切削用量 - 15 - 3.2 确定铣开挡底面圆柱面 r19 的切削用量 . - 15 - 3.3 确定开挡脚面的切削用量 . - 16 - 4 工序 7 . - 16 - 5 、工序 8 - 17 - 七、夹具设计 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 八、设计小结 . - 19 - 九、参考资料 . - 20 - - 2 - 一、 序言 机械制造技术基础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。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 - 3 - 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914h、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ra6.3um， 其轴轴要保证直线度 m 级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；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，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 - 4 - 和大小，符合要求。 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。 三、毛坯的选择与设计 1 选择毛坯 该零件材料为 zg310-570，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/t6414-1999 确定， 机械加工余量按 gb/t11351-89 确定，材料为 zg310-570。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/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 - 5 - 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 23 1.7 3 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 24端面 46 2 50 2 脚面圆柱面 15 2 13 1.6 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 23 2 19 1.7 下 图 为 该 零 件 的 毛 坯 图 （ 具 体 尺 寸 请 看 毛 坯 图 ）： - 6 - 四、加工方法和工艺路线的设计 1 定位基准的选择 （1）粗基准的选择 工件在加工第一道或最初几道工序时，一般选毛坯上未加工的表面作为定 位基准，这个是粗基准，该零件选用肋板 6 的左端面作为粗基准来加工 14h9 孔。以上选择符合粗基准的选择原则中的余量最小原则、便于装夹原则，以及 当零件有不加工表面应该以这些不加工表面做粗基准的原则，在以后的工序中， 则使用经过加工的表面作为定位基准，加工 14h9 孔，保证其轴线的直线度， 并作为以后工序的定位基准，这个基准就是精基准。 - 7 - （2）精基准的选择 在选精基准时采用有基准重合，基准统一。这样定位比较简单可靠，为以 后加工重要表面做好准备。 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 zg310- 570。 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 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 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。 （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 1 . 0 0 7 . 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。 - 8 - 3 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。现有工艺路线如下： 工艺路线一 工艺路线二 精铸退火 精铸退火 工序 工序 铣端面 钻孔 钻孔 粗铣脚面 扩孔 铣端面 倒角 扩孔 粗铣脚面 倒角 铣开挡 铣开挡 铣槽 铣槽 钻孔 钻孔 - 9 - 精铣脚面 方案的比较选择： 方案 2 先铣脚面虽然满足了先面后孔的原则， 但是对于后面工序 的基准选定却不够方便，所以不合理，根据根据经济性级工序内容的 简便性可选择方案一，并制定出详细的工序内容。 毛坯为精铸件，拿到毛坯后应该先退火处理下，消除掉铸件在铸 造过程中产生的内应力及误差。 并在毛坯车间调整好毛坯的机械性能 以达到技术要求，然后送到机械加工车间加工，具体工序如下： 铸造 热处理 铣端面 钻13 孔、扩14h9 孔 倒角 铣脚面、开挡 铣槽 钻8.7 去毛刺 检验 根据工序安排编出机械加工工序卡，共 6 张。 - 10 - 五、工序设计 1 选择加工设备与工艺装备 （1）选择机床 1- 1 工序 4 钻13 孔、 扩14h9 孔、 工序 5 倒角及工序 8 钻8.7， 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。 选择刀具（参考指南 ） 1- 1 工序 3 铣端面 1- 2 工序 4 钻13 孔。 选择莫氏锥柄麻花钻 13 gb/t1438.1- 1996。 其直径为 13mm，工作长度 101mm，莫氏锥度为 1 号，总长 182mm。 1- 3工序4扩14h9孔。 选择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。 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8.7 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。 - 11 - （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8.7 游标卡尺、塞规 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 - 12 - 粗铣 粗铣 粗铣 端 面 50 4 46 ra25 （2）钻13、扩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 0 0 14+ r a6.3 （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 r15 圆柱面 2 15 ra 25 r19 圆柱面 2 0 0 19+ ra 12.5 脚面 10 4 . 23 2 . 0 1 . 0 23+ + rara - 13 - .6 .4 12.5 6.3 14h13 槽 底 面 2 10 ra 25 14h13 槽 1 .6 0 .4 14 .4 0 0 14 + ra 25 ra 12.5 （3）钻 09 . 0 0 7 . 8 + 孔 加 工 表面 工 序 双 边 余量 工 序 尺 寸 及 公差 表面粗糙度 09 . 0 0 7 . 8 + 孔 8.7 09 . 0 0 7 . 8 + ra25 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 zg310- 570，表 面淬火处理后 hrc40- 50。 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 - 14 - 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。 2 工序 4 切削用量：本工序为钻13mm、扩14h9)( 043. 0 0 + 。 2.1 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 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13mm孔的基本时间 1 j t=s fn lll fn l 9 . 2160 54528 . 0 7 . 7246 21 = + = + = - 15 - 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 = + = + = 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 r15 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 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。 - 16 - 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 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。 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。 - 17 - 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。 5 、工序 8 本工序为钻8.7，并锪平12。 确定钻8.7 孔的切削用量。所选刀具为直柄麻花钻，其直径为 8.7mm，工作长度 80mm， ，总长 122mm。 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。 七、夹具设计七、夹具设计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。 并设计工序钻孔 14。两夹具将分别用于 z525 立式钻床，刀具为高速麻花 钻。 (一一)问题的提出问