主离合分离杠杆加工工艺及铣φ46端面设计【CAD图纸+工艺工序卡+说明书】
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宁 课程设计 主离合器分杠杆铣端面夹具设计 所在学院 专 业 班 级 姓 名 学 号 指导老师 年 月 日 目 录 前 言 .一章 零件的分析 2 件的作用 .件的工艺分析 .二章 确定毛坯 5 定毛坯的制造方法 .制毛坯图 .三章 工艺规程设计 6 择定位基准 6 定工艺路线 .械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 8 定切削用量及基本工时 .结 17 参考文献 18 前 言 机械制造工艺学课程设计是我们融会贯通大学所学的知识 ，将理论与实践相结合，对专业知识的综合运用训练，为我们即将走向自己的工作岗位打下良好的基础。 机械加工工艺是规定产品或零件机械加工工艺过程和操作方法，是指导生产的重要的技术性文件。它直接关系到产品的质量、生产率及其加工产品的经济效益，生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺来体现，因此工艺规程的编制的好坏是生产该产品的质量的重要保证的重要依据。在编制工艺时须保证其合理性、科学性、完善性。 而机床夹具是为了保证产品的质量的同时提高生产的效率、改善工人的劳动强度、降低生 产成本而在机床上用以装夹工件的一种装置，其作用是使工件相对于机床或刀具有个正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变。它们的研究对机械工业有着很重要的意义，因此在大批量生产中，常采用专用夹具。 本设计是主离合器分离杠杆零件加工工艺及铣大头端面夹具设计。主离合器分离杠杆零件的主要加工表面是平面及孔。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔的加工精度容易。因此，本设计遵循先面后孔、基准先行前道工序为下道工序做准备的工艺设计原则。基准的选择以杠杆大头外圆 42 外 圆面作为粗基准，以杠杆大头花键底孔及其下表面作为精基准。先将大头底面加工出来，然后作为定位基准，在以底面作为精基准加工孔。由于内孔花键较细小且精度要求较高故采用拉削加工最为合理。考虑到零件年产量 5000 件，属于大中批量，但是零件的结构简单尺寸较小，所以整个加工过程选用通用机床；在夹具方面选用专用夹具，夹紧方式多采用手动夹紧，夹紧简单，机构设计简单，且能满足设计要求。 一、零件的分析 件的作用 题目给出的零件是主离合器分离杠杆。是发动机动力输出系统的一个零件，它的主要的作用是把离合器踏板产生的 机械位移通过花键转变成扭矩，带动拨叉动作使离合器分离或者接合，控制发动机动力的输出与停止。 件的工艺分析 零件的材料为 45 钢锻造件， 217255 分析如下： 主要加工面： 1) 杠杆大头下表面； 2) 小头两侧端面； 3) 花键底孔、 及 4； 4) 花键、 纹孔。 5） 104 槽。 主要基准面： 1) 以杠杆大头下表面为基准的加工表面。这一组加工表面包括：花键底孔、小头端面 2) 以花键底孔为中心的加工表面。这一组加工表面包括：内孔花键、 、 纹孔、 、 4、 104 中主要加工面是内孔花键和 。 这两组加工面之间有着一定的位置要求。现分述如下： 杠杆大头端面与花键孔轴线要求相互垂直以保证杠杆曲臂尺寸 851键孔轴线与 孔有距离 230 要求以及与 、 2要求。 由上述分析可知，对于两组加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工另一组表面，并保证它们之间的位置精度要求。 二、确定毛坯 定毛坯的制造方法 零件材料为 45 钢，硬度 217255由于零件是一个传递扭矩的杠杆，工作时承受较大的负荷，因此此零件应该选用锻件；由于该零件年产量为 5000 件，已达大批生产的的水平，而且零件的轮廓尺寸也不大，故可锻造成 型。这从提高生产率，保证加工精度上考虑，也是应该的。 制毛坯图 三、工艺规程设计 择定位基准 粗基准的选择 对于本零件而言，按照粗基准的选择原则，选择本零件的不加工表面是杠杆大头侧肩、面圆头和下端面作为加工的粗 基 准，可用支撑板对侧肩进行定位，以限制 x 、 y 、 z 自由度；用一个挡板对圆头定位和一个支撑销定对小头部杆身定位，以限制 y 、 x 自由度；再以一个垫板支承 42 圆的底面作主要定位消除 z 自由度，达到完全定位。就可加工上端面和花键底孔。 精基准的选择 主要考虑到基准重合的问题，和便于装夹，采用杠杆大头下端面和花键底孔作为精基准。 定工艺路线 表 艺路线方案一 工序 5 热处理 工序 10 铣杠杆大头下端面 工序 15 钻、铰孔花键底孔至 序 20 铣杠杆小头两端面至 序 25 钻 和 4孔 工序 30 钻 纹底孔，扩 梯孔，攻 工序 35 拉杠杆大头 36 槽内孔花键 工序 40 铣杠杆大头 4工序 45 检查 表 艺路线方案二 工序 5 热处理 工序 10 铣杠杆大头上 端面 工序 15 钻、铰孔花键底孔至 序 20 钻 、锪 4 工序 25 锪 一面 工序 30 钻 纹底孔，扩 梯孔，攻 纹孔 工序 35 拉杠杆大头 36 槽内孔花键 工序 40 铣杠杆大头 4工序 45 检查 工艺路线的比较与分析 ： 第二条工艺路线不同于第一条是将“工序 3 铣宽度为 变为“ 锪 个端面面”其它的先后顺序均没变化。通过分析发现这样的变动可以一定程度提高生产效率，但是不能很好保证零件的尺寸精度和位置精度。所以发现第二条工艺路线并不可行。 从提高效率和保证精度这两个前提下，发现第一个方案也比较合理想。所以我决定以第一个方案进行生产。具体的工艺过程如表 示。 表 终工艺过程 工序 5 热处理。调质处理，保证硬度 255 工序 10 铣杠杆大头下表面。保证尺寸0146 糙度是 25。选用立式升降台铣床 用夹具。 工序 15 钻、铰孔花键底孔至 孔 0 302 2 H 2孔 22 0 302 2 H 证粗糙度是 孔口 45 倒角至 用立式钻床 用夹具。 工序 20 铣杠杆小头两端面。证尺寸 85 1，粗糙度是 25,采用卧式铣床 专用夹具。 工序 25 钻 和 4 孔。粗糙度是 25,采用摇臂钻床 保证加工的孔的位置度，采用专用夹具。 工序 30 钻 纹底孔，扩 梯孔，攻 纹。采用立式钻床 用夹具。 工序 35 拉杠杆大头 36 槽内孔花键。用内花键拉刀拉孔 H 至 36 槽内花键，粗糙度是 用卧式拉床合夹具。 工序 40 铣杠杆大头 4。铣杠杆大头开槽，保证宽度为104 证粗糙度是 25,采用卧式铣床 专用夹具。 工序 45 检查 械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 杠杆的材料是 45 钢锻件，毛坯的重量约 3产类型为大批生产。由于毛坯用采用模锻件 , 毛坯尺寸的 确定如下： 由于毛坯及以后各道工序或工步的加工都有加工公差，因此所规定的加工余量其实只是名义上的加工余量，实际上加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。 由于本设计规定零件为大批量生产，应该采用调整法加工，因此计算最大与最小余量时应按调整法加工方式予以确定。 根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下： 1杠杆大头厚度 46虑到花键孔端面的铣削加工方便性，故锻造厚度方向的余量查工艺手册表 余量值为 取 2 故厚度 毛坯值为 48内孔花键 考虑到锻模的简单方便，将内孔花键锻成实心，内孔花键钻、铰、拉出。 钻孔： 22孔： 0 302 2 8 花键：专用拉刀拉成 3杠杆小头厚度 考虑到端面的铣削加工方便性，故锻造厚度方向的余量查工艺手册表 余量值为 取 2 故厚度毛坯值为 17杠杆小头面上 11 及 4 考虑到孔径很小锻造很难实现，将内孔锻成实心，内孔钻出。 钻孔： 4孔： + 11 纹、 由上可知，此处锻成实心，不用考虑留加工量。 6 4 由上可知，此处锻成实心，不用考虑留加工量。 定切削用量及基本工时 工序 1： 铣杠杆大头下表面 机床： 式铣床。 刀具：硬质合金端铣刀，材料： 15 100D ，齿数 5Z ，此为粗齿铣刀。 因其余量： =2以铣削深度2pa 齿进给量 ，取 0 /fa m m Z铣削速度 V ：参照 参考文献 ，取 4 5 / m 。 机床主轴转速 n ： 1000 1 4 3 . 3 m / m i 查机床说明书 145 / m 实际铣削速度 v ： 3 . 1 4 1 0 0 1 4 5 4 5 . 5 / m i 0 0 1 0 0 0 进给量0 . 1 2 5 1 4 5 8 7 / m i a Z n m m 工作台每分进给量9 0 / m i m m切削行程 12 9t 0 . 5 7 m i 0wl l l 工序 2 钻、铰孔 锪倒角 45 1 钻孔 22 定进给量 f :查 表 28钢的b表 28钢的b表 288得切削速度 v=26m/以 1 0 0 0 v 1 0 0 0 2 6 2 0 7 0 / m i 根据机床说明书， 取000r/实际切削速度为 4 2 0 0 0 2 5 . 1 / m i 0 0 1 0 0 0 切削工时： h=13 3 1 3 0 . 0 8 m i 0 0 0 . 0 8m wt 2. 钻 12 确定进给量 f :查 表 28钢的b表 288得切削速度 v=16m/以 1 0 0 0 v 1 0 0 0 1 64 2 5 / m i 根据机床说明书， 取00r/实际切削速度为 1 2 4 0 0 1 5 . 1 / m i 0 0 1 0 0 0 切削工时： h=13mm h 1 3 0 . 1 6 m i 0 0 . 2 0m wt 工序 5 钻 ，钻 纹底孔，攻 纹 孔 。 机床： 式钻床 ，刀具：锥柄钻头 加长柄机用丝锥（ 12 ） 1钻孔 定进给量 f :查 表 28钢的b表 288得切削速度 v=16m/以 1 0 0 0 v 1 0 0 0 1 64 0 7 / m i . 5s 根据机床说明书， 取00r/实际切削速度为 1 2 . 5 4 0 0 1 5 . 7 / m i 0 0 1 0 0 0 切削工时： h=22mm h 2 2 0 . 2 8 m i 0 0 . 2 0m wt 2 钻 纹底孔 确定进给量 f :查 表 28钢的b表 288得切削速度 v=16m/以 1 0 0 0 v 1 0 0 0 1 65 0 0 / m i . 2s 根据机床说明书， 取00r/实际切削速度为 1 0 . 2 5 0 0 1 6 / m i 0 0 1 0 0 0 切削工时： h=21mm h 2 0 0 . 2 0 m i 0 0 . 2 0m wt 12螺纹孔 切削速度 V ：查 表 40 1 1 1 2 m / m i 由式（ 床主轴转速 n ： 01 0 0 0 1 1 1 21000 2 9 2 3 1 8 / m i 1 4 1 2 ， 根据机床说明书， 取丝锥回转转速 3 0 0 / m 实际切削速度 V ： 0 3 . 1 4 1 2 3 0 0 1 1 . 3 / m i 0 0 1 0 0 0 确定进给量 f ：由于其螺距 ,因此进给量 1 /f m m r 切削工时： h=20mm h 2 0 0 . 0 4 m i 0 1 . 7 5m wt 工序 6 拉 36 槽内花键 确定进给量 f :当钢b表 32据零件材料选拉削速度分组， 则查表 32削速度选 v=据 床说明书，现取 v=4m/ 切削工时：12m l l l 6 6 0 4 6 1 0t 0 . 1 8 m i 0 0 0 4 1 0 0 0 工序 7 铣大头 4槽 采用高速钢锯片铣刀，60数 z=80。 切削速度： 查 表 30定 v=15 v=30m/ 1 0 0 0 v 1 0 0 0 2 7 5 4 / m i 现采用 式铣床，根据机床使用说明书（见工艺手册表 取0r/实际切削速度为 1 6 0 6 0 3 0 . 1 / m i 0 0 1 0 0 0 当0r/作台的每分钟进给量 mf=18 60=机床说明书，取 5mm/ 切削工时：铣刀的行程 =60+24机动工时为 8 4 8 4 1 . 1 2 m i mt f 最后，将以上各工序切削用量、工时定额的计算结果连同其他加工数据，一并填入机械加工工艺过程卡片。 第 3 章 铣 46 端面夹具设计 计要求 为了提高劳动生产，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。下面即为 铣 46 端面 的专用夹具，本夹具将用于 本夹具无严格的技术要求，因此，应主要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，精度不是主要考虑的问题。 具设计 定位基准的选择 为了提高加工效率及方便加工，决定材料使用高速钢，用于对进行加工，准备采用手动夹紧。 由零件图可知：在对铣 46 端面进行加工前，底平面进行了粗、精铣加工，进行了粗、精加 工。因此，定位、夹紧方案有： 方案：选底平面、和侧面 用性较强的移动压板来夹紧。 方案：选一面两销定位方式， 2 面用挡销，夹紧方式用操作简单，通用性较强的移动压板来夹紧。 通过比较分析只有方案满足要求， 孔其加工与孔的轴线间有尺寸公差，选择外圆和侧面支撑钉来定位，从而保证其尺寸公差要求。 为了使定位误差达到要求的范围之内，这种定位在结构上简单易操作。 切削力及夹紧力的计算 刀具：面铣刀（硬质合金） 刀具有关几何参数： 00 15 00 10 顶 刃0n 侧 刃 60010 15 30 22Z 0 /fa m m z p 由 参考文献 55 表 1 2 9 可得铣削切削力的计算公式： 0 . 9 0 . 8 0 1 . 1 1 . 1 0 . 12335 a f D B z n 有： 0 . 9 0 0 . 8 0 1 . 1 1 . 1 0 . 12 3 3 5 2 . 0 0 . 0 8 2 8 2 0 . 5 2 2 2 . 4 8 3 6 . 2 4 ( ) 根据工件受力 切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值，即： 安全系数 6543210 式中：60 全系数， 查参考文献 51 2 1 可知其公式参数： 1 2 34 5 61 . 0 , 1 . 0 , , 1 . 0 ,1 . 3 , 1 . 0 , 1 . 0 K 由此可得： 1 . 2 1 . 0 1 . 0 1 . 0 1 . 3 1 . 0 1 . 0 1 . 5 6K 所以 8 3 6 . 2 4 1 . 5 6 1 3 0 4 . 5 3 ( ) F N 由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺 旋夹紧机构。 夹紧力的确定 夹紧力方向的确定 夹紧力应朝向主要的定位基面 。 夹紧力的方向尽可能与切 削力和工件重力同向。 (1) 夹紧力作用点的选择 a. 夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内。 b. 夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位上，这样可以防止或减少工件变形变形对加工精度的影响。 c. 夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面。 (3)夹紧力大小的估算 理论上确定夹紧力的大小，必须知道加工过程中，工件所受到的切削力、离心力、惯性力及重力等，然后利用夹紧力的作用应与上述各力的作用平衡而计算出。但实 际上，夹紧里的大小还与工艺系统的刚性、夹紧机构的传递效率等有关。而且，切削力的大小在加工过程中是变化的，因此，夹紧力的计算是个很复杂的问题，只能进行粗略的估算。 估算的方法：一是找出对夹紧最不利的瞬时状态，估算此状态下所需的夹紧力；二是只考虑主要因素在力系中的影响，略去次要因素在力系中的影响。 估算的步骤： = (。 考虑安全系数， 夹具的夹紧装置和定位装置 1 2 夹具中的装夹是由定位和夹紧两个过程紧密联系在一起的。定位问题已在前面研究过，其目的在于解决工件的定位方法和保证必要的定位精度。 仅仅定好位在大多数场合下，还无法进行加工。只有进而在夹具上设置相应的夹紧装置对工件进行夹紧，才能完成工件在夹具中装夹的全部任务。 夹紧装置的基本任务是保持工件在定位中所获得的即定位置，以便在切削力、重力、惯性力等外力作用下，不发生移动和震动，确保加工质量和生产安全。有时工件的定位是在夹紧过程中实现的，正确的夹紧还能纠正工件定位的不正确。 一 般夹紧装置由动源即产生原始作用力的部分。夹紧机构即接受和传递原始作用力，使之变为夹紧力，并执行夹紧任务的部分。他包括中间递力机构和夹紧元件。 考虑到机床的性能、生产批量以及加工时的具体切削量决定采用手动夹紧。 螺旋夹紧机构是斜契夹紧的另一种形式，利用螺旋杆直接夹紧元件，或者与其他元件或机构组成复合夹紧机构来夹紧工件。是应用最广泛的一种夹紧机构。 螺旋夹紧机构中所用的螺旋，实际上相当于把契绕在圆柱体上，因此他的作用原理与斜契是一样的。也利用其斜面移动时所产生的压力来夹紧工件的。不过这里上是通过转动螺旋，使绕在 圆柱体是的斜契高度发生变化来夹紧的。 典型的螺旋夹紧机构的特点： （ 1）结构简单； （ 2）扩力比大； （ 3）自琐性能好； （ 4）行程不受限制； （ 5）夹紧动作慢。 夹紧装置可以分为力源装置、中间传动装置和夹紧装置 ， 在此套夹具中 ， 中间传动装置和夹紧元件合二为一。力源为机动夹紧 ， 通过螺栓夹紧移动压板。达到夹紧和定心作用。 工件通过定位销的定位限制了绕 通过螺栓夹紧移动压板 ， 实现对工件的夹紧 。 并且移动压板的定心装置是与工件外圆弧面相吻合的移动压板 ， 通过精确的圆弧定位 ， 实现定心 。 此套移动压板制作简单 ， 便于手 动调整 。 通过松紧螺栓实现压板的前后移动 ， 以达到压紧的目的 。 压紧的同时 ， 实现工件的定心 ， 使其定位基准的对称中心在规定位置上 。 查参考文献 51 2 26 可知螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算：螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算有： )( 210 考文献 5可查得： 901 0592 2 29 其中： 33( )L )(80 螺旋夹紧力：0 4 7 4 8 )夹具采用 螺旋夹紧机构， 由上述计算易得： W 由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构 。 位误差的分析 为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等 于或小于该工序所规定的尺寸公差。 与机床夹具有关的加工误差j，一般可用下式表示： 由 参考文献 5可得： 位误差 ： 11 1 m i D d 1 1 2 21 m i n 2 m i n. 2D d D a r c t g L 其中： 1 0 2D ，2 0D 1 0 1d ，2 0 3d 1，2 m i n 0 4 夹紧误差 ： co s)(m a x 其中接触变形位移值： 1( ) ( )1 9 . 6 2 a Z a Z l 查 5表 1 2 15有10 . 0 0 4 , 0 . 0 0 1 6 , 0 . 4 1 2 , 0 . 7R a z H C n 。 c o s 0 . 0 0 2 8j j y 磨损造成的加工误差：通常不超过 夹具相对刀具位置误差： 取 误差总和： 0 . 0 8 5 0 . 3jw m m m m 从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。 具设计及操作的简要说明 由于是大批大量生产，主要考虑提高劳动生产率。因此设计时，需要更换零件加工时 速度要求快。本夹具设计，用移动夹紧的大平面定位三个自由度，定位两个自由度，用定位块定位最后一个转动自由度。总 结 加工工艺的编制和专用夹具的设计，使对零件的加工过程和夹具的设计有进一步的提高。在这次的设计中也遇到了不少的问题，如在编写加工工艺时，对所需加工面的先后顺序编排，对零件的加工精度和劳动生产率都有相当大的影响。在对某几个工序进行专用夹具设计时，对零件的定位面的选择，采用什么方式定位，夹紧方式及夹紧力方向的确定等等都存在问题。这些问题都直接影响到零件的加工精度和劳动生产率，为达到零件能在保证精度的前 提下进行加工，而且方便快速，以提高劳动生产率，降低成本的目的。通过不懈努力和指导老师的精心指导下，针对这些问题查阅了大量的相关资料。最后，将这些问题一一解决，并夹紧都采
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