拨叉831007机械加工工艺规程及夹具设计【钻2-φ8孔】
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钻2-φ8孔
831007
机械
加工
工艺
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夹具
设计
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一、零件的分析 （一） 零件的作用题目所给的零件是CA6140车床的拨叉。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。零件上方的22孔与操纵机构相连，二下方的55半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。两件零件铸为一体，加工时分开。（二） 零件的工艺分析零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此以下是拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：1. 小头孔以及与此孔相通的的锥孔、螺纹孔2. 大头半圆孔3. 拨叉底面、小头孔端面、大头半圆孔端面，大头半圆孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.07mm，小头孔上端面与其中心线的垂直度误差为0.05mm。由上面分析可知，可以粗加工拨叉底面，然后以此作为粗基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，并且此拨叉零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。二 确定生产类型 已知此拨叉零件的生产纲领为10000件/年，零件的质量是1.0Kg/个，查机械制造工艺及设备设计指导手册321页表15-2，可确定该拨叉生产类型为大批生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。三 确定毛坯1 确定毛坯种类：零件材料为HT200。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为大批生产，故选择铸件毛坯。查机械制造工艺及设备设计指导手册324页表15-5选用铸件尺寸公差等级CT9级。2 确定铸件加工余量及形状：机械制造工艺及设备设计指导手册325页表15-7，选用加工余量为MA-G级，并查表15-8确定各个加工面的铸件机械加工余量，铸件的分型面的选者及加工余量如下表所示：简图加工面代号基本尺寸加工余量等级加工余量说明D122mmG3.02孔降一级双侧加工D255mmG3.02孔降一级双侧加工T275mm6.5单侧加工T358mmG2.5单侧加工T475mm6.5单侧加工3绘制铸件零件图：四工艺规程设计(一)选择定位基准：1 粗基准的选择：以零件的底面为主要的定位粗基准，以两个小头孔外圆表面为辅助粗基准。 2 精基准的选择：考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以粗加工后的底面为主要的定位精基准，以两个小头孔外圆柱表面为辅助的定位精基准。（二）制定工艺路线根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，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卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。查机械制造工艺及设备设计指导手册346页表15-32、15-33、15-34，选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：工序工序内容定位基准工序工序内容定位基准010粗铣两端小头孔上端面T1及小头孔外圆100半精镗中间孔T1及小头孔外圆020粗铣中间孔上端面T1及小头孔外圆110钻2-锥销孔、螺纹孔、功螺纹T1及小头孔030粗铣中间孔下端面T3及小头孔外圆120铣断T1、D1040精铣两端小头孔上端面T1及小头孔外圆130去毛刺050精铣中间孔上端面T1及小头孔外圆140检查060精铣中间孔下端面T3及小头孔外圆150若某道工序有误返工070扩两端小头孔T1及小头孔外圆080精铰两端小头孔T1及小头孔外圆090扩中间孔T1及小头孔外圆（三）选择加工设备和工艺设备1 机床的选择： 工序010060均为铣平面，可采用X6140卧式铣床。 工序070080采用钻床。 工序090100采用镗床。 工序110采用钻床。多刀具组合机床。 工序120采用铣断机床2 选择夹具：该拨叉的生产纲领为大批生产，所以采用专用夹具。3 选择刀具：在铣床上加工的各工序，采用硬质合金铣刀即可保证加工质量。在铰孔，由于精度不高，可采用硬质合金铰刀。4选择量具：两小头孔、中间孔均采用极限量规。5其他：对垂直度误差采用千分表进行检测，对角度尺寸利用专用夹具保证，其他尺寸采用通用量具即可。（四）机械加工余量、工序尺寸及公差的确定1圆柱表面工序尺寸： 前面根据资料已初步确定工件各面的总加工余量，现在确定各表面的各个加工工序的加工余量如下：加工表面加工内容加工余量精度等级工序尺寸表面粗糙度工序余量最小最大（D2）铸件6CT9扩孔5.8IT126.32.06.25半精镗0.2IT103.20.050.25扩孔5.84IT126.32.06.25精铰孔0.06IT71.60.050.252 平面工序尺寸：工序号工序内容加工余量基本尺寸经济精度工序尺寸偏差工序余量最小最大铸件2.5CT9010粗铣两端小头孔上端面258.5121.603.60020粗铣中间孔上端面627121.656.5030粗铣中间孔下端面621121.756.5040精铣两端小头孔上端面0.558110. 351.16050精铣中间孔上端面0.520.5100.471.12060精铣中间孔下端面0.520100.471.123确定切削用量及时间定额：工序010 以T1为粗基准，粗铣22孔上端面。1. 加工条件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=190241,铸造。加工要求：粗铣22孔上端面。机床：X6140卧式铣床。刀具：W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度ae=60,深度apPcc。故校验合格。最终确定 ap=1.5mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。6）计算基本工时tmL/ Vf=(32+80)/475=0.09min。工序020和工序030 以T1及小头孔外圆为基准55孔上下端面。1. 加工条件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=190241,铸造。加工要求：精铣55上端面。机床：X6140卧式铣床。刀具：W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度ae=60,深度apPcc。故校验合格。最终确定 ap=1.0mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。6）计算基本工时tmL/ Vf=(32+80)/475=0.09min。工序070和080以T1及小头孔外圆为基准，扩、精铰22孔，保证垂直度误差不超过0.05mm,孔的精度达到IT7。1. 选择钻头 选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=18mm，钻头采用双头刃磨法，后角o12，二重刃长度b=2.5mm,横刀长b=1.5mm,宽l=3mm,棱带长度 2.选择切削用量 （1）决定进给量查切 所以， 按钻头强度选择 按机床强度选择最终决定选择机床已有的进给量 经校验 校验成功。 （2）钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查简明手册）为0.5.mm，寿命（3）切削速度查切 修正系数 故。查简明手册机床实际转速为故实际的切削速度.计算工时由于所有工步所用工时很短，所以使得切削用量一致，以减少辅助时间。扩铰和精铰的切削用量如下：扩钻： 精铰： 工序090和100 T1及小头孔外圆为基准，扩、半精镗55孔。1. 选择钻头 选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=48mm，钻头采用双头刃磨法，后角o11，二重刃长度b=11mm,横刀长b=5mm,弧面长l=9mm,棱带长度 2.选择切削用量（1）决定进给量查简明手册 按钻头强度选择 按机床强度选择最终决定选择Z550机床已有的进给量 经校验 校验成功。（2）钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查简明手册）为0.81.2mm，寿命扩孔后刀面最大磨损限度（查简明手册）为0.9.mm，寿命铰和精铰孔后刀面最大磨损限度（查简明手册）为.mm，寿命（3）切削速度查切 修正系数 故。查简明手册机床实际转速为故实际的切削速度扩铰和半精铰的切削用量同理如下：扩钻： 半精铰： .计算工时8夹具设计图纸 机械加工工艺过程综合卡片成都理工大学零件号831007材料HT200编制龚建平机械加工工艺过程综合卡片零件名称拨叉毛胚重量1.0kg 指导刘念聪2008年1月6日生产类型大批量毛胚种类铸件审核工序安装/工位工步工序说明工序简图机床辅助工具或夹具刀具量具走刀次数走刀长度切削深度进给量主轴转速切削速度工作定额（min)基本时间辅助时间工作的服时务间01011粗铣两小头孔端面T3至粗铣上侧面T3X6140卧式铣床专用夹具YG8硬制合金刀具千分表111952.51.522069.10.5902011粗铣中间孔上端面T2至X6140卧式铣床专用夹具YG8硬制合金刀具千分表111952.51.522069.10.591机械加工工艺过程综合卡片 续表03011粗铣中间孔下端面至X6140卧式铣床专用夹具铣刀11353590.90.450.8135687.64.21.80.75040112精铣两小头上端面至摇臂钻床Z3025B专用夹具铣刀11203520.880.70.8686810.310.60.540.7505011精铣中间孔上端面至摇臂钻床Z3025B专用夹具铣刀1115352.540.20.296096015.124.10.220.64060精铣中间孔下端面至攻丝机专用夹具铣刀0.5950.70.1707011扩两端小头孔至21.88立式升降台铣床XQ5025A专用夹具YG8硬质合金刀片千分表52201.50.408011精铰两端小头孔至立式升降台铣床XQ5025A专用夹具YG8硬质合金刀片千分表119510.830094.20.5409011粗镗中间孔至55.8立式升降台铣床XQ5025A专用夹具硬质合金刀片千分表1119591110.80.830030094.294.20.540.5410011半精镗中间孔至摇臂钻床Z3025B专用夹具硬质合金刀片塞规1460.130.46510.21.9211011钻2-锥销孔、螺纹孔、功螺纹组合机床专用夹具麻花钻刀具塞规1400.070.316010.12.7712011铣断组合机床专用夹具圆盘铣刀塞规1380.030.3956.02.1113011去毛刺专用铣断机床专用夹具14011检查5零件图零件毛坯图 机械加工工艺过程综合卡片理工大学零件号7材料HT200编制.机械加工工艺过程综合卡片零件名称拨叉毛胚重量.KG指导老师生产类型大批量毛胚种类铸件审核工序安装（工位）工步工序说明工序简图机床辅助工具或夹具刀具量具走刀次数走刀长度切削深度进给量主轴转速切削速度工作定额（min)基本时间辅助时间工作的服时务间粗铣两小头孔端面T3至粗铣上侧面T3 X6140卧式铣床。专用夹具YG8硬制合金刀具千分表.粗铣中间孔上端面T2至X6140卧式铣床。专用夹具YG8硬制合金刀具千分表.03011粗铣中间孔下端面至X6140卧式铣床专用夹具铣刀11353590.90.450.8135687.64.21.80.75040112精铣两小头上端面至摇臂钻床Z3025B专用夹具铣刀11203520.880.70.8686810.310.60.540.7505011精铣中间孔上端面至摇臂钻床Z3025B专用夹具铣刀1115352.540.20.296096015.124.1.精铣中间孔下端面至攻丝机专用夹具铣刀.07011扩两端小头孔至21.88立式升降台铣床XQ5025A专用夹具YG8硬质合金刀片千分表.08011精铰两端小头孔至立式升降台铣床XQ5025A专用夹具YG8硬质合金刀片千分表.09011粗镗中间孔至55.8立式升降台铣床XQ5025A专用夹具硬质合金刀片千分表.10011半精镗中间孔至摇臂钻床Z3025B专用夹具硬质合金刀片塞规.11011钻2-锥销孔、螺纹孔、功螺纹组合机床专用夹具麻花钻刀具塞规.12011铣断组合机床专用夹具圆盘铣刀塞规 .0.3956.02.11机 械 制 造 工 艺 学课程设计说明书设计题目：拨叉机械加工工艺规程及夹具设计（831007）指导教师：刘念聪 班 级： 22005510501（数控技术） 学 生：龚建平 学 号：2200551050106 2008年1月5日设计题目：拨叉机械加工工艺规程及夹具设计设计清单：1、零件图 1张2、零件毛坯图1张3、机械加工工艺过程综合卡片1套4、夹具设计1套5、课程设计说明书1套设计内容：（1）画零件图 （2）绘制毛坯图 （3）填写机械加工工艺过程综合卡片（4）选择夹具设计方案 （5）绘制某一工序夹具草图及零件图 （6）编写课程设计说明书原始资料：拨叉零件图831007，生产纲领为100000件/年。一、 分析零件图（一）零件作用拨叉是传动系统中用来拨动滑移齿轮，以实现系统调速、转向的零件。其小头通过与轴的过盈配合来传递凸轮曲线槽传来的运动；大头的内部突起处与滑移齿轮的凹槽配合。（二）零件的工艺分析1、零件选用材料为HT200，俗称灰口铸铁。灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差，脆性高，不适合磨削。2、该零件主要加工表面及技术要求分析如下： (1)、零件上端面及孔50H13的上下端面与孔22H7的垂直度公差等级为9-10级。表面粗糙度为Ra3.2um。加工时应以上端面与孔22H7的内表面为基准。又由于上端面须加工，根据“基准先行”的规则，故应先加工上端面，再加工孔22H7，最后加工孔50H13的上下端面。(2)、尺寸30、20、65、50、70都有其公差要求，加工时需要保证这些尺寸。使其满足30-0.24+0.084、20-0.21-0.07、65-0.190500+0.46700+0.46。(3)、22H7孔内表面Ra1.6，需要进行精铰。70H13孔内表面Ra6.3，铣端面时就可以保证。20H13内孔表面Ra3.2只需半精镗即可。(4)、M8 的孔只需要钻孔与攻丝，可放在后期工序中。(5)、8锥销孔只要求加工一半，故可以与M8孔同时钻出。(6)、花键方向保持与图样一致。两件铸在一起表面应无夹渣、气孔。根据各加工方法的经济精度及一般机床所能达到的位置精度，该零件没有很难加工的表面尺寸，上述表面的技术要求采用常规加工工艺均可以保证。二、 确定生产类型已知零件每年的生产量为100，000件，质量为1.0Kg，可确定其生产类型为大批生产。故初步确定工艺安排的基本倾向为：加工过程划分阶段；工艺适当集中；加工设备已通用设备为主；大量采用专用工装。三、 确定毛坯1、确定毛坯种类根据零件材料确定毛坯为铸件。并依其结构形状、尺寸大小和生产类型，毛坯的铸造方法选用金属模机械砂型。根据表15-5铸件尺寸公差等级采用CT9级。2、确定铸件余量及形状根据表15-7，取加工余量为MA-G级。查表15-8确定各表面的铸件机械加工余量。铸件的分型面选择及各加工表面铸件机械加工余量见下表：表面代号基本尺寸（mm）加工余量等级加工余量（mm）说 明T1T2T3D1D2D3D440707022507070HHHHHHH3.53.03.01.03.03.03.0顶面，降一级，单侧加工顶面，单侧加工底面，单侧加工孔径过小，保证铸造，余量减小孔，降一级，双侧加工孔，降一级，单侧加工孔，降一级，单侧加工3、画零件毛坯图(图附后)四、 机械加工工艺过程设计（一）选择定位基准（1）、选择粗基准 为了方便装夹，以及依据以不加工表面为基准和毛坯表面质量较好者为基准的原则，选底端面为粗基准。（2）、选择精基准 依据基准重合原则，应选用统一的基准有利于保证零件的精度。多用“一面两孔”的定位方式定位，所以选择小头孔轴线和底面为精基准。 （二）制订工艺过程1、根据各表面加工要求和各种加工方法所能达到的经济精度（查表15-32、15-33、15-34），选择加工方法：（1）、上端面T1：粗铣（R6.3）精铣（R3.2）（2）、上端面T2：粗铣（R6.3）精铣（R3.2）（3）、底端面T3：粗铣（R6.3）精铣（R3.2）（4）、切断面T4：粗铣（R6.2）（5）、小端头孔D1：扩孔（R6.3、IT10）铰孔（R1.6、IT7）（6）、中间孔D2：粗镗（R6.3）半精镗（R3.2、IT7）（7）、中间孔D3：粗镗（R6.3、IT13）2、工艺过程的确定:工序号工序内容定位基准010020030040050060070080090100110120130140铸坯粗铣小头孔的两端粗铣中间孔上端面粗铣中间孔下端面扩两小端头孔精镗中间孔精镗小头孔上端面半精镗中间孔精铣中间孔上端面精铣中间孔下端面精铰两端小头孔铣断钻2X8、M8螺纹孔，攻M8螺纹去毛刺检验D1、T5D1、T1D1、T1D2、D5、T5D1、D5、T5D1、T5D1、T5D1、T5D1、T1D2、T5、D5D1、T5D1、D2、T5五、 选择加工设备与工艺设备（一）、选择机床1、工序010、020、030、060、080、090均为铣端面，可采用立式升降台铣床：XQ5025A。2、工序040、100、120均为钻、扩孔工艺，可采用摇臂钻床Z3025B。3、工序050、070为镗孔，采用T68镗床。（二）、选择夹具各工序广泛采用专用夹具。在钻空M8时，其夹具可采用一面两空定位。（三）、选择刀具1、在铣床上加工的工序，均采用硬质合金铣刀即可保证加工质量。2、加工孔22H7时，由于采用扩、铰的加工方案，故工序040可用扩孔刀具一次加工。而工序100精铰22H7，因加工余量小，则选用高速钢铰刀。3、在镗孔50H13时，由于对精度要求不高，故采用硬质合金镗刀即可。（四）、选择量具1、对端面的尺寸精度要求不高，采用通用量具即可。2、对孔22H7，为保证加工精度，工序100采用专用塞规进行测量。为保证30-0.24+0.084、20-0.21-0.07的尺寸精度，采用专用极限量规。为保证各端面的垂直度，故采用千分表进行检测。六、确定工序尺寸（一）、孔类加工工艺尺寸孔类加工的设计基准与工艺基准重合，尺寸计算简单。铸造尺寸按要求其公差带对称分布，其余偏差一律按“入体原则”确定（孔类表面为双侧，公差加倍表示）。圆柱表面工序尺寸及公差：加工表面加工内容加工余量（mm）精度等级表面粗糙度Ra（um）工序尺寸工序余量最小最大22H7铸件精铰扩孔20.21.8CT9IT7IT101.63.220-+0.8220+0.021210+0.0520.14811.0212.65250H13铸件粗镗半精镗642CT9IT13IT96.33.244-0+1.0480+0.46500+0.0742.91.545.62.07470H13铸件粗镗66CT9IT136.364-+1.1700+0.0464.97.1468铸件钻孔精铰87.80.2IT12IT812.51.67.80+0.1580+0.0227.80.057.950.222M8铸件钻孔攻丝86.81.2IT13IT712.53.26.80+0.1880+0.0126.80.826.981.012（二）、面类加工工序各端面加工定位基准多次相互转换，使之尺寸及偏差关系复杂，余量核算也较复杂。现用工序尺寸联系图表法确定其工序尺寸。1、按规定符号建立工序尺寸联系图。其中C类尺寸为铸件尺寸，A类为机械加工工序尺寸，B类尺寸为最终保证尺寸。2、查表确定工序基本余量。根据手册表15-57取孔上端面粗铣余量为2.2mm，底端面粗铣余量为1.7mm，上端面、底端面精铣余量为0.8mm。3、由最终工序向前推算工序基本尺寸及毛坯尺寸。4、查表15-32及表15-33确定工序尺寸的经济加工精度。5、由各加工方法的经济精度确定工序尺寸偏差。（a）对直接保证设计尺寸的工艺尺寸，可按设计尺寸偏差要求确定其尺寸偏差。（b）铸件尺寸按要求其公差带对称分布。（c）其余独立的中间工艺尺寸按“入体方向”确定偏差。6、校核设计尺寸。加工表面加工内容加工余量精度等级工序尺寸表面粗糙度工序余量最小最大孔22上端面铸件3.5CT966.5-+2精铣0.8IT9630+0.0743.20.7261.1粗铣2.7IT1263.80+0.306.30.44.7孔50上端面铸件3CT941-+1.7精铣0.8IT9380+0.0523.20.7480.92粗铣2.2IT1238.80+0.126.30.383.9孔50下端面铸件3CT938-+1.7精铣0.8IT9350+0.0523.20.7480.92粗铣2.2IT1235.80+
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