K324-拨叉加工工艺及镗Φ52孔夹具设计【含CAD高清图纸和文档】
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目 录 第1章 序 言1第2章 计算生产纲领、生产效率分析22.1生产纲领22.2 生产效率分析2第3章 零件的分析33.1 零件的分析33.2 零件的作用33.3 零件的工艺分析4第4章 工艺规程设计54.1 确定毛坯的制造形式54.2 基面的选择54.2.1 粗基准的选择原则54.2.2 精基准选择的原则54.3 制订工艺路线64.4 机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定、切削用量及基本工时的确立7第5章 铣床夹具设计135.1 专用夹具的提出135.2 定位装置设计135.3定位元件及夹紧元件的选择135.4切削力和夹紧力的计算135.5定位误差分析145.6定向键与对刀装置设计155.7 夹具设计及操作简要说明17总 结18参考文献191第1章 序 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和镗拨叉52孔的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分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毕业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。本设计选用拨叉来进行工艺编制与夹具设计，以说明书、绘图为主，设计手册与国家标准为附来进行详细说明。第2章 计算生产纲领、生产效率分析2.1生产纲领生产纲领：企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。年生产纲领是包括备品和废品在内的某产品的年产量。零件的生产纲领按下式计算。 N=Qn(1+a+)式中： N零件的生产纲领（件/年） Q机器产品的年产量（台/年） n每台产品中该零件的数量（件/台） a备品百分率 废品百分率2.2 生产效率分析操作者按规定的作业方法工作时，他的能力或努力程度叫效率。主要用来考核纯生产能力，不包括由技术、材料等其它问题所引起的能力损耗。1）标准工时：标准工时=标准作业时间+辅助时间指在正常情况下，从零件到成品直接影响成品完成的有效动作时间，其包含直接工时与间接工时。即加工每件（套）产品的所有工位有效作业时间的总和。a标准工时：标准工时=生产一个良品的作业时间。b标准工时=正常工时+宽放时间=正常工时（1+宽放率）c工厂使用的宽放率一般在10%20%，对一些特殊的工种，如体力消耗较大的工种，宽放率可适当放宽一些d正常工时是人工操作单元工时+机器自动作业工时的总和。2）制定方法：对现有各个工位（熟练工人）所有的有效工作时间进行测定，把所有组成产品的加工工位的工时，考虑车间生产的均衡程度、环境对工人的影响、以及工人的疲劳生产信息等因素后，计算得到标准工时。生产率（产出数量标准工时）（日工作小时直接人工数）100%第3章 零件的分析3.1 零件的分析拨叉材料采用HT150，铸件是用各种铸造方法获得的金属成型物件，即把冶炼好的液态金属，用浇注、压射、吸入或其它浇铸方法注入预先准备好的铸型中，冷却后经打磨等后续加工手段后，所得到的具有一定形状，尺寸和性能的物件。3.2 零件的作用机械中的拨叉，一般分为拨叉爪子，拨叉轴和拨叉手柄座。主要是拨动滑移齿轮，改变其在齿轮轴上的位置，可以上下移动或左右移动，从而实现不同的速度。或则是机械产品中离合器的控制，比如端面结合齿的结构，内外齿的结构，都需要用拨叉控制其一部分来实现结合与分离。还有一种是机械产品中电器的控制也是需要拨叉来实现开关的闭合与断开，一般是电器盒中两边各一个碰卡开关，拨叉左右或上下拨动，从而实现机床不同方向的运转。 3.3 零件的工艺分析拨叉共有五处加工表面 ，其间有一定位置要求。分述如下：1、底面38端面、72端面2、顶面38端面、72端面3、20H7孔4、52孔5、8锥孔、M6螺纹第4章 工艺规程设计4.1 确定毛坯的制造形式铸件有多种分类方法：按其所用金属材料的不同，分为铸钢件、铸铁件、铸铜件、铸铝件、铸镁件、铸锌件、铸钛件等。而每类铸件又可按其化学成分或金相组织进一步分成不同的种类。如铸铁件可分为灰铸铁件、球墨铸铁件、蠕墨铸铁件、可锻铸铁件、合金铸铁件等；按铸型成型方法的不同，可以把铸件分为普通砂型铸件、金属型铸件、压铸件、离心铸件、连续浇注件、熔模铸件、陶瓷型铸件、电渣重熔铸件、双金属铸件等。其中以普通砂型铸件应用最多，约占全部铸件产量的80%。而铝、镁、锌等有色金属铸件，多是压铸件。4.2 基面的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确、合理，可以保证质量，提高生产效率。否则，就会使加工工艺过程问题百出，严重的还会造成零件大批报废，使生产无法进行。4.2.1 粗基准的选择原则1）如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面 之间的位置要求，应以不加工表面作为粗基准。如果在工件上有很多不需加工的表面，则应以其中与加工面位置精度要求较高的表面作粗基准。2）如果必须首先保证工件某重要表面的加工余量均匀，应选择该表面作精基准。3）如需保证各加工表面都有足够的加工余量，应选加工余量较小的表面作粗基准。4）选作粗基准的表面应平整，没有浇口、冒口、飞边等缺陷，以便定位可靠。5）粗基准一般只能使用一次，特别是主要定位基准，以免产生较大的位置误差。4.2.2 精基准选择的原则选择精基准时要考虑的主要问题是如何保证设计技术要求的实现以及装夹准确、可靠、方便。精基准选择应当满足以下要求：用设计基准作为定位基准，实现“基准重合”，以免产生基准不重合误差。当工件以某一组精基准定位可以较方便地加工很多表面时，应尽可能采用此组精基准定位，实现“基准统一”，以免生产基准转换误差。当精加工或光整加工工序要求加工余量尽量小而均匀时，应选择加工表面本身作为精基准，即遵循“自为基准”原则。该加工表面与其他表面间的位置精度要求由先行工序保证。为获得均匀的加工余量或较高 的位置精度，可遵循“互为基准”、反复加工的原则。有多种方案可供选择时应选择定位准确、稳定、夹紧可靠，可使夹具结构简单的表面作为精基准。4.3 制订工艺路线制定工艺路线的出发点,应当使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工具,并尽量使工序集中来提高生产率。此外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。表3.1 工艺路线工序号 工序内容工序01金属型浇注工序02时效处理以消除内应力工序03粗铣底面38端面、72端面工序04粗铣、精铣顶面38端面、72端面工序05精铣底面38端面、72端面工序06钻、扩、铰20H7孔工序07镗52孔工序08钻、铰8锥孔、钻、攻M6螺纹工序09铣断工序10钳工去毛刺工序11检验至图纸要求工序12包装、入库4.4 确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差 1. 底面38端面的加工余量查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4，得铸件的单边加工余量Z=2.0mm,铸件尺寸公差为CT8级，表面粗糙度Ra为3.2。根据机械制造工艺设计简明手册表1.4-8，两步铣削（即粗铣、精铣）方可满足其精度要求。粗铣 单边余量Z=1.5mm精铣 单边余量Z=0.5mm2. 底面72端面的加工余量查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4，得铸件的单边加工余量Z=2.0mm,铸件尺寸公差为CT8级，表面粗糙度Ra为3.2。根据机械制造工艺设计简明手册表1.4-8，两步铣削（即粗铣、精铣）方可满足其精度要求。粗铣 单边余量Z=1.5mm精铣 单边余量Z=0.5mm3. 顶面38端面的加工余量查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4，得铸件的单边加工余量Z=2.0mm,铸件尺寸公差为CT8级，表面粗糙度Ra为3.2。根据机械制造工艺设计简明手册表1.4-8，两步铣削（即粗铣、精铣）方可满足其精度要求。粗铣 单边余量Z=1.5mm精铣 单边余量Z=0.5mm4. 顶面72端面的加工余量查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4，得铸件的单边加工余量Z=2.0mm,铸件尺寸公差为CT8级，表面粗糙度Ra为3.2。根据机械制造工艺设计简明手册表1.4-8，两步铣削（即粗铣、精铣）方可满足其精度要求。粗铣 单边余量Z=1.5mm精铣 单边余量Z=0.5mm5.20H7孔的加工余量查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4，因其加工孔的尺寸不大故采用实心铸造，铸件尺寸公差为CT8级，表面粗糙度Ra为1.6。根据机械制造工艺设计简明手册表1.4-8，三步钻削（即钻、扩、铰）方可满足其精度要求。钻 单边余量Z=9.0mm扩 单边余量Z=0.9mm铰 单边余量Z=0.1mm6. 52孔左端面的加工余量查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4，得铸件的单边加工余量Z=1.5mm,铸件尺寸公差为CT8级，表面粗糙度Ra为6.3。根据机械制造工艺设计简明手册表1.4-8，一步镗削（即粗镗）方可满足其精度要求。7.8锥孔的加工余量查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4，因其加工孔的尺寸不大故采用实心铸造，铸件尺寸公差为CT8级，表面粗糙度Ra为1.6。根据机械制造工艺设计简明手册表1.4-8，两步钻削（即钻、铰）方可满足其精度要求。钻 单边余量Z=3.9mm铰 单边余量Z=0.1mm8.M6螺纹孔加工余量查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4，因其加工螺纹的尺寸不大故采用实心铸造，铸件尺寸公差为CT8级，表面粗糙度Ra为6.3。根据机械制造工艺设计简明手册表1.4-8，两步钻削（即钻、攻）方可满足其精度要求。钻 单边余量Z=2.55mm铰 单边余量Z=0.45mm4.5 基本工时的确立工序01：金属型浇注工序02：时效处理以消除内应力工序03：粗铣底面38端面、72端面工步一：粗铣底面38端面1、选择刀具刀具选取硬质合金端面铣刀，刀片采用YG8,，。 2. 决定铣削用量1）决定铣削深度 因为加工余量不大，且表面粗糙Ra6.3，要求不高，故可在一次走刀内铣完， 则2）决定每次进给量及切削速度 根据X52K型立式铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取478当475r/min时按机床标准选取3）计算工时切削工时： ，则机动工时为 工步二：粗铣底面72端面1、选择刀具刀具选取硬质合金端面铣刀，刀片采用YG8,，。 2. 决定铣削用量1）决定铣削深度 因为加工余量不大，且表面粗糙Ra6.3，要求不高，故可在一次走刀内铣完， 则2）决定每次进给量及切削速度 根据X52K型立式铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取478当475r/min时按机床标准选取3）计算工时切削工时： ，则机动工时为 工序04：粗铣、精铣顶面38端面、72端面工步一：粗铣顶面38端面1、选择刀具刀具选取硬质合金端面铣刀，刀片采用YG8,，。 2. 决定铣削用量1）决定铣削深度 因为加工余量不大，且表面粗糙Ra6.3，要求不高，故可在一次走刀内铣完， 则2）决定每次进给量及切削速度 根据X52K型立式铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取478当475r/min时按机床标准选取3）计算工时切削工时： ，则机动工时为 工步二：粗铣顶面38端面1、选择刀具刀具选取硬质合金端面铣刀，刀片采用YG8,，。 2. 决定铣削用量1）决定铣削深度 因为加工余量不大，且表面粗糙Ra3.2，要求不高，故可在一次走刀内铣完， 则2）决定每次进给量及切削速度 根据X52K型立式铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取600当600r/min时按机床标准选取3）计算工时切削工时： ，则机动工时为 工步三：粗铣顶面72端面1、选择刀具刀具选取硬质合金端面铣刀，刀片采用YG8,，。 2. 决定铣削用量1）决定铣削深度 因为加工余量不大，且表面粗糙Ra6.3，要求不高，故可在一次走刀内铣完， 则2）决定每次进给量及切削速度 根据X52K型立式铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取478当475r/min时按机床标准选取3）计算工时切削工时： ，则机动工时为 工步四：精铣顶面72端面1、选择刀具刀具选取硬质合金端面铣刀，刀片采用YG8,，。 2. 决定铣削用量1）决定铣削深度 因为加工余量不大，且表面粗糙Ra3.2，要求不高，故可在一次走刀内铣完， 则2）决定每次进给量及切削速度 根据X52K型立式铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取600当600r/min时按机床标准选取3）计算工时切削工时： ，则机动工时为 工序05：精铣底面38端面、72端面工步一：粗铣底面38端面1、选择刀具刀具选取硬质合金端面铣刀，刀片采用YG8,，。 2. 决定铣削用量1）决定铣削深度 因为加工余量不大，且表面粗糙Ra3.2，要求不高，故可在一次走刀内铣完， 则2）决定每次进给量及切削速度 根据X52K型立式铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取600当600r/min时按机床标准选取3）计算工时切削工时： ，则机动工时为 工步二：精铣底面72端面1、选择刀具刀具选取硬质合金端面铣刀，刀片采用YG8,，。 2. 决定铣削用量1）决定铣削深度 因为加工余量不大，且表面粗糙Ra3.2，要求不高，故可在一次走刀内铣完， 则2）决定每次进给量及切削速度 根据X52K型立式铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取600当600r/min时按机床标准选取3）计算工时切削工时： ，则机动工时为 工序06：钻、扩、铰20H7孔工步一：钻18孔选用高速钢锥柄麻花钻（工艺表3.16） 由切削表2.7和工艺表4.216查得 （切削表2.15） 531r/min 按机床选取n=545r/min 切削工时： ，则机动工时为工步二：扩18孔至19.8孔选用高速钢锥柄扩孔钻（工艺表3.16） 由切削表2.7和工艺表4.216查得 （切削表2.15） 643r/min 按机床选取n=680r/min 切削工时： ，则机动工时为工步三：铰19.8孔至20H7孔选用高速钢锥柄铰刀（工艺表3.16） 由切削表2.7和工艺表4.216查得 （切削表2.15） 955r/min 按机床选取n=960r/min 切削工时： ，则机动工时为工序07：镗52孔所选刀具为YT5硬质合金、直径为40mm的圆角镗刀。1） 确定切削深度 2） 确定进给量根据表1.5，当粗镗铸件、镗刀直径为20mm、2mm，镗刀伸出长度为34mm时， =0.150.30mm/r按T68机床的进给量（表4.2-21），选择 =0.27mm/r3） 确定切削速度按表1.27的计算公式确定 式中 =300，m=0.2,=0.15, =0.2, T =60min, 则 78m/min =478r/min 按T68机床上的转速，选择 4） 基本时间选镗刀的主偏角=45，则=1.5mm，=12mm，=4mm，=0，=0.27mm/r,， 工序08：钻、铰8锥孔、钻、攻M6螺纹工步一：钻7.8孔选用高速钢锥柄麻花钻（工艺表3.16） 由切削表2.7和工艺表4.216查得 （切削表2.15） 612r/min 按机床选取n=545r/min 切削工时： ，则机动工时为工步二：铰7.8孔至8孔选用高速钢锥柄麻花钻（工艺表3.16） 由切削表2.7和工艺表4.216查得 （切削表2.15） 995r/min 按机床选取n=960r/min 切削工时： ，则机动工时为工步三：钻M6螺纹底孔5.1选用高速钢锥柄麻花钻（工艺表3.16） 由切削表2.7和工艺表4.216查得 （切削表2.15） 500r/min 按机床选取n=545r/min 切削工时： ，则机动工时为工步四：攻M6螺纹孔选择M6mm高速钢机用丝锥 等于工件螺纹的螺距，即f=0.45mm/r398r/min 按机床选取n=392r/min切削工时： ，则机动工时为 工序09：铣断1. 选择刀具刀具选取三面刃铣刀，刀片采用YG8,，。2. 决定铣削用量1）决定铣削深度 因为加工精度相对不高，故分一次（即粗铣 ）完成，则2）决定每次进给量及切削速度 根据X62型卧式铣床说明书，其功率为为6.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取475 3）计算工时切削工时：，则机动工时为工序10：钳工去毛刺工序11：检验至图纸要求工序12：包装、入库第5章 镗床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，决定设计工序07：镗52孔的专用夹具。5.1 专用夹具的提出本夹具主要用于镗52孔，粗糙度为Ra6.3，精度要求不高，故设计夹具时主要考虑生产效率，。5.2 定位装置设计镗拨叉52孔，选择工件两个20孔和两个底面78端面定位。5.3定位元件及夹紧元件的选择 本工序选用的定位基准工件两个20孔和两个底面78端面定位，所以相应的夹具上的定位元件应是A型固定式定位销和B型固定式定位销。因此进行定位元件的设计主要是对A型固定式定位销和B型固定式定位销，用螺母、圆垫圈、螺杆、调节支承、带肩螺母、弹簧和移动压板组成的夹紧机构进行夹紧。选择两个20孔和两个底面78端面定位，对应的定位元件为A型固定式定位销和B型固定式定位销。1、 两个底面78端面与A型固定式定位销和B型固定式定位销相配合限制三个自由度，即X轴转动、Y轴移动和Z轴转动。2、 20孔与A型固定式定位销相配合限制两个自由度，即X轴移动和Z轴移动。3、 另一个20孔与B型固定式定位销相配合限制一个自由度，即Y轴转动。拨叉六个自由度被完全限制，属于完全定位5.4切削力和夹紧力的计算查表4得切削力计算公式：式中，f=1mm/r,查表得=736MPa, 即=1547N所需夹紧力，查表5得，安全系数K=式中为各种因素的安全系数，查表得：K=1.872，当计算K2.5时，取K=2.5孔轴部分由M10螺母锁紧，查表得夹紧力为12360N=30900N由上计算得，因此采用该夹紧机构工作是可靠的。5.5定位误差分析 1、移动时基准位移误差 （式6-1）式中： 心轴孔的最大偏差 心轴孔的最小偏差 心轴孔与心轴最小配合间隙代入（式6-1）得： =0.021+0+0.02 =0.0205（mm) 2、 转角误差 （式6-2）式中： 心轴孔的最大偏差 心轴孔的最小偏差 心轴孔与心轴最小配合间隙 B型固定式定位销孔的最大偏差 B型固定式定位销孔的最小偏差 B型固定式定位销孔与B型固定式定位销最小配合间隙其中： 则代入（式6-2）得：则：=0.01365.6 夹具设计及操作简要说明 如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为铣床夹具选择由螺母、圆垫圈、螺杆、调节支承、带肩螺母、弹簧和移动压板组成夹紧机构夹紧工件。本工序为镗削余量小，镗削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。总 结本次设计综合了大学里所学的专业知识，是理论与实际相结合的一次考
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