机械制造技术课程设计-拨叉-2零件的工艺规程及车φ50孔端面夹具设计（全套图纸）

1 设计说明书设计说明书 题目：拨叉零件的工艺规程及夹具设计 2 摘 要 本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配 合与测量等多方面的知识。 拨叉加工工艺规程及夹具设计是包括零件加工的工艺设计、 工序设计以及专 用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再 设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对 零件各个工步的工序进行尺寸计算， 关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用 量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、 夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位 时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改 进。 关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 3 ABSTRCT This design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal- cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge. The reduction gear box body components technological process and its the processing hole jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. Must first carry on the analysis in the technological design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; After that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; Then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; Position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement. Keywords: The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error 4 目录目录 序 言 . 1 一 零件的分析 . 2 1.1 零件的作用 . 2 1.2 零件的工艺分析 . 2 二. 工艺规程设计 4 2.1 零件毛坯与生产纲领 . 4 2.2 定位基准的选择 . 4 2.3 拟定机械加工工艺路线 . 4 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 . 5 2.5 确定切削用量及基本工时 5 三 夹具设计 12 3.1 问题的提出 12 3.2 定位基准的选择 12 3.3 切削力和夹紧力的计算 12 3.4 定位误差分析 13 3.5 夹具设计及操作的简要说明 14 总 结 . 15 致 谢 17 参 考 文 献 18 1 序序 言言 机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品， 并把它们装备成 机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业 的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活 离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展 的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家 国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。 拨叉的加工工艺规程及其夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基 础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。正确地解 决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并 设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能 力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基 本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结 合，才能很好的完成本次设计。 本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。 2 一一 零件的分析零件的分析 1.1 零件的作用零件的作用 零件是 CA6140 车床的拨叉， 它位于车床主运动变速机构中， 拨动滑移齿轮移动， 使主轴获得不同速度，拨叉的 16H7 孔与操作机构的轴相连，叉脚的 50mm 圆弧与叉头两端面是与所拨动滑移齿轮的槽接触， 通过操作机构的力拨动下方滑 移齿轮移动到不同的啮合位置，实现变速。 1.2 零件的工艺分析零件的工艺分析 拨叉有 2 个加工面他们相互之间没有任何位置度要求。 1：以拨叉轴孔 16mm 及左端面定位，装夹工件，粗铣 30mm 右端面，保证表 面粗糙度 Ra6.3um。以拨叉轴孔 16mm 及右端面定位，装夹工件，粗铣 30mm 左端面，保证表面粗糙度 Ra6.3um。 2：以拨叉头 30mm 外圆面及左端面定位，装夹工件，钻，扩，铰 16H7mm 3 孔至尺寸，表面粗糙度为 Ra1.6mm，孔口倒角 C1。 3：车床镗 50mm 孔，车削 R25mm 孔端面，车床镗 50mm 孔至尺寸，车削 R25mm 孔端面，保证尺寸 12mm 4 二二. 工艺规程设计工艺规程设计 2.1 零件毛坯与生产纲领零件毛坯与生产纲领 零件毛坯采用 QT400- 18 铸造而成，属大批生产。 查表的总体毛坯余量为径向单边 3mm。 2.2 定位基准的选择定位基准的选择 从拨叉零件图可知，该零件的叉轴孔 16 及其端面为主要的设计基准，选择 拨叉头左端面和叉轴孔 16 作为精基准，体现基准重合原则，而零件的多个表面 都可以采用他们作为精基准进行加工，体现基准统一原则，选择叉轴孔 16 和拨 叉头左端面作为粗基准，加工时应先加工该组平面，再以这组加工后表面为精基 准加工其他表面。毛坯采用合件铸造。 2.3 拟定机械加工工艺路线拟定机械加工工艺路线 根据各加工表面的加工精度和表面粗糙度，参考机械加工工艺手册（考虑加 工经济精度的加工方案选择表） ，得到各表面的加工方案，根据加工顺序的安排 原则，制定如下加工方案： 工序 号 工序名称 工 序 内 容 及 要 求 1 粗铣 粗铣拨叉左端面 2 粗铣 粗铣拨叉右端面 3 半精铣 半精铣拨叉左端面 4 半精铣 半精铣拨叉右端面 5 钻、扩、铰 钻、扩、铰拨叉头轴孔 6 粗车 粗镗50 拨叉口孔 7 半精车 半精镗60 拨叉口孔 8 铣 切断成单件 9 粗铣 粗铣拨叉口左/右端面 5 10 半精铣 半精铣拨叉口左/右端面 11 钻 钻拨叉头M6 螺纹孔并攻丝 12 检验 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 拨叉零件材料为 QT400-18 生产类型为大批量生产，采用铸造毛坯。 1、不加工表面毛坯尺寸 不加工表面毛坯按照零件图给定尺寸为自由度公差，由铸造可直接获得。 2、拨叉的端面 由于拨叉端面要与其他接触面接触，查相关资料知余量留 2mm 比较合适。 3、拨叉的孔 毛坯为空心，铸造出孔。孔的精度要求介于 IT7IT8 之间，参照参数文献，确 定工艺尺寸余量为 2mm 2.5 确定切削用量及基本工时确定切削用量及基本工时 工序 1：粗铣拨叉左端面 1. 选择刀具 刀具选取不重磨损硬质合金端铣刀，刀片采用 YG8, mmap5 . 1=，mmd35 0 =，min/125mv =，4=z。 2. 决定铣削用量 1）决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成 mmap5 . 1= 2）决定每次进给量及切削速度 根据 X51 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 齿/2 . 0 mmfz=，则 6 min/48.663 35 12510001000 r d v ns= = 按机床标准选取 w n 750min/r min/ 3 . 141 1000 75050 1000 m dn v w = = 当 w n 750r/min 时 rmmznff wzm /60075042 . 0= 按机床标准选取rmmfm/600= 3）计算工时 切削工时：mml85=，mml9 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 min6467 . 0 2 . 0750 3985 21 = + = + = xfn lll t w m 工序 2：粗铣拨叉右端面 1. 选择刀具 刀具选取不重磨损硬质合金端铣刀，刀片采用 YG8, mmap5 . 1=，mmd32 0 =，min/125mv =，4=z。 2. 决定铣削用量 1）决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成 mmap5 . 1= 2）决定每次进给量及切削速度 根据 X51 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 齿/2 . 0 mmfz=，则 min/48.663 32 12510001000 r d v ns= = 按机床标准选取 w n 750min/r min/ 3 . 141 1000 75032 1000 m dn v w = = 7 当 w n 750r/min 时 rmmznff wzm /60075042 . 0= 按机床标准选取rmmfm/600= 3）计算工时 切削工时：mml39=，mml9 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 min34 . 0 2 . 0750 3939 21 = + = + = xfn lll t w m . 工序 3：钻、扩、铰拨叉头轴孔 工步一钻孔至28 确定进给量 f ：根据参考文献表 2- 7，当钢的MPa b 800， 0 28dmm=时，rmf/47 . 0 39 . 0 =。由于本零件在加工28 孔时属于 低刚度零件，故进给量应乘以系数 0.75，则 ()rmmf/35 . 0 29 . 0 75 . 0 47 . 0 39 . 0 = 根据 Z525 机床说明书，现取rmmf/25 . 0 = 切削速度：根据参考文献表 2- 13 及表 2- 14，查得切削速度 min/18mv =所以 10001000 18 152 / min 28 s w v nr d = 根据机床说明书，取min/175rnw=，故实际切削速度为 28 175 71.98/ min 10001000 ww d n vm = 切削工时：mml100=，mml9 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 min19 . 1 25 . 0 375 39100 21 = + = + = fn lll t w m 工步二：扩孔 29.85mm 利用钻头将 28mm孔扩大至 29.85mm， 根据有关手册规定， 扩钻的 8 切削用量可根据钻孔的切削用量选取 ()() rmm ff /87 . 0 585 . 0 75 . 0 65 . 0 8 . 12 . 18 . 12 . 1 = = 钻 根据机床说明书，选取rmmf/57 . 0 = min/4612 3 1 2 1 3 1 2 1 mvv= = = 钻 则 主 轴 转 速 为min/346 .51rn =， 并 按 车 床 说 明 书 取 min/68rnw=，实际切削速度为 29.85 68 6.8/ min 10001000 ww d n vm = 切削工时：mml100=，mml6 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 min81 . 2 57 . 0 68 36100 21 = + = + = fn lll t w m 工步 3：铰 30mm孔 根据参考文献表 2- 25，rmmf/4 . 02 . 0=，min/128mv =，得 min/65.254 8 . 169rns= 查参考文献表 4.2- 2，按机床实际进给量和实际转速，取 rmmf/35 . 0 =，min/198rnw=，实际切削速度min/33. 9mv =。 切削工时：mml100=，mml9 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 min616 . 1 35 . 0 198 39100 21 = + = + = fn lll t w m 工序 4：粗镗50 拨叉口孔 1) 切削深度 单边余量为 Z=2mm 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取 f=0.8mm/r 3) 计算切削速度 v yx p m v c k faT C v vv = 9 其中： v C =342, v x =0.15, v y =0.35, m=0.2。修正系数 v k 见切削手册表 1.28,即 Mv k=1.44 , sv k =0.8 , kv k =1.04 , krv k=0.81 , Bv k=0.97。 所以 v c v 35 . 0 15 . 0 2 . 0 8 . 02 . 260 342 =1.440.81.040.810.97=89m/min 4) 确定机床主轴转速 ns= W d 1000 c v = x34.5 891000x 753r/min 与 753r/min 相近的机床转速为 750r/min。现选取 w n =750r/min。 所以实际切削速度 c v = 1000 s dn =min/94 1000 75050 m x = 5) 切削工时， tm= fn l w 21 ll + i ;其中 l=25mm; 1l=4mm; 2 l=0mm; tm= fn l w 21 ll + i= 0.8750 29 x2=0.966(min) 工序 5：半精镗60 拨叉口孔 1) 切削深度 单边余量为 Z=0.5mm 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取 f=0.2mm/r 3) 计算切削速度 v yx p m v c k faT C v vv = 其中： v C =342, v x =0.15, v y =0.35, m=0.2。 Mv k=1.44 , sv k =0.8 , kv k =1.04 , krv k=0.81 , Bv k=0.97。 所以 v c v 35 . 0 15. 0 2 . 0 1 . 03 . 060 342 =1.440.81.040.810.97=92m/min 4) 确定机床主轴转速 ns= W d 1000 c v = 1000 92 50 545r/min 10 与 545r/min 相近的机床转速为 575r/min。现选取 w n =600r/min。 所以实际切削速度 c v = 1000 s dn = 50 575 92.6/ min 1000 m = 5)切削工时，按工艺手册表 6.2- 1。 tm= fn l w 21 ll + i ;其中 l=25mm; 1l=4mm; 2 l=0mm; tm= fn l w 21 ll + i= 0.1600 29 =0.4833(min) 工序 6：切断成单件 选择刀具 刀具选取高速钢三面刃铣刀，刀片采用 YG8, mmap5 . 1=，mmd50 0 =，min/75mv =，4=z。 2. 决定铣削用量 4）决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则 mmap5 . 1= 5）决定每次进给量及切削速度 根据铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 齿/2 . 0 mmfz=，则 min/2 .1194 50 7510001000 r d v ns= = 按机床标准选取 w n 1450min/r min/477 1000 145050 1000 m dn v w = = 当 w n 1450r/min 时 rmmznff wzm /1160145042 . 0= 按机床标准选取rmmfm/1160= 11 6）计算工时 切削工时： mml120 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 min2589 . 0 475 3120 21 = + = + = fn ll t w m 工序 7：钻 M6 螺纹孔并攻丝 选用mm4高速钢锥柄麻花钻（ 工艺表 3.16） 由切削表 2.7 和工艺表 4.216 查得mm/r28 . 0 f= 机 min/m8Vc=（ 切削表 2.15） min/ r636 4x 16x1000 D v1000 c = 机 机 n 按机床选取545 /minnr= 机 min/m8542 . 6 1000 545x4x 1000 Dn = 机 机c V 基本工时： 17 . 0 28 . 0 545 3320 f 21 = + = + = xn lll t 机机 min 攻螺纹 M6mm： 选择 M6mm 高速钢机用丝锥 f 等于工件螺纹的螺距 p ，即1.25/fmm r= 7.5/min c Vm= 机 10001000 7.5 298( / min) 6 c V nr D = 查 按机床选取272 /minnr= 机 6.8/min c Vm= 机 基本工时： 12 1033 0.05(min) 272 1.25 lll t n f + + = 机 12 三三 夹具设计夹具设计 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。 由指导老师的分配第 6 道工序的车床粗镗拨叉头50mm 孔的车床夹具。 3.1 问题的提出问题的提出 本夹具主要用于车床粗镗拨叉头50mm 孔，精度要求不高，和其他面没有 任何为主度要求，为此，只考虑如何提高生产效率上，精度则不予考虑。 3.2 定位基准的选择定位基准的选择 本道工序加工车床粗镗拨叉头50mm 孔，精度不高，因此我们采用已加工 好的30 孔及其端面定位，采用削边轴和心轴定位，端面限制 3 个自由度，心 轴限制 2 个自由度，削边销限制 1 个自由度，同时采用开口压板的压紧力即可以 满足要求。 3.3 切削力和夹紧力的计算切削力和夹紧力的计算 查表 1-2-3 圆周力： ppc kfaF 75 . 0 902= 径向力： ppp kfaF 75 . 0 9 . 0 530= 轴向力： ppc kfaF 4 . 0 451= 其中： xspropprmp kkkkkp = 查机床夹具手册表 1-2-4 n mp B k) 150 1 ( + =， 表 1-2-58 . 0, 0 . 1, 4 . 0=nFnFnF fpc 表 1-2-60 . 1,0, 0 . 1,01, 0 . 145 0 = spsrpkrpr KKrKk 由上得：Fc=725N，Fp=459N，Ff=695N 夹紧力的计算：由机床夹具设计手册 （表 1- 2- 25）得： 13 用扳手的六角螺母的夹紧力：M=12mm, P=1.75mm，L=140mm,作用力： F=70N，夹紧力：W0=5380N 由于夹紧力大于切削力，即本夹具可安全使用。 3.4 定位误差分析定位误差分析 (1)移动时基准位移误差 yj yj min111 XDd+= （式 5-5） 式中： 1 d 心轴孔的最大偏差 1 D 心轴孔的最小偏差 1min 心轴定位孔与定位销最小配合间隙 代入（式 5-5）得： yj min111 XDd+=0.00900.016+ =0.025mm (2) 转角误差 L XDdXDd tg 2 min222min111 + = （式 5-6） 式中： 1 d 心轴孔的最大偏差 1 D 心轴孔的最小偏差 1min 心轴定位孔与定位销最小配合间隙 2 d 削边轴孔的最大偏差 2 D 削边轴孔的最小偏差 2min X 削边轴定位孔与定位销最小配合间隙 其中：) 2 (2 min1 min2 X X LgLx += 则代入（式 5-6）得： 0.00900.0160.00900.004 0.0000622 2 305.29 tg + = 则： 0.00006219 = 经检验合格 14 3.5 夹具设计及操作的简要说明夹具设计及操作的简要说明 使用心轴和削边轴定位，压板的压紧力即可指定可靠的卡紧力。装卸方便， 这样就大大的提高了生产效率，适合于大批量生产。 15 总总 结结 这次设计是大学学习中最重要的一门科目， 它要求我们把大学里学到的所有 知识系统的组织起来， 进行理论联系实际的总体考虑， 需把金属切削原理及刀具、 机床概论、公差与配合、机械加工质量、机床夹具设计、机械制造工艺学等专业 知识有机的结合起来。同时也培养了自己的自学与创新能力。因此本次设计综合 性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既了解了基本概念、基本理论，又 注意了生产实践的需要，将各种理论与生产实践相结合，来完成本次设计。 这次设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻 炼实践能力的重要环节,更是在学完大学所学的所有专业课及生产实习的一次理 论与实践相结合的综合训练。 这次毕业设计使我以前所掌握的关于零件加工方面 有了更加系统化和深入合理化的掌握。比如参数的确定、计算、材料的选取、加 工方式的选取、刀具选择、量具选择等； 也培养了自己综合运用设计与工艺等 方面的知识； 以及自己独立思考能力和创新能力得到更进一步的锻炼与提高； 再次体会到理论与实践相结合时，理论与实践也存在差异。 回顾起此次设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到完成定