机械制造技术课程设计-拨叉[16003]加工艺及钻φ13孔夹具设计（全套图纸）.doc

- 设 计说 明 书题 目 拨叉加工工艺及钻13孔夹具设计学 生 系 别 专 业 班 级 学 号 指 导 教 师 目录1课程设计任务书12拨叉零件的分析22.1 零件的作用22.2 拨叉的工艺分析23 拨叉零件工艺规程设计33.1毛坯的制造形式的确定3.2 基准的选择3.3 制定工艺路线4.确定机械制造余量与工序的尺寸和毛呸尺寸5.设备及其工艺装备确定63.6切削用量与加工工时的确定64夹具设计124.1钻13孔夹具的设计124.3工件定位夹紧方案的确定124.4 定位误差分析及计算134.5导向元件的设计144.6夹紧力的确定164.7夹具整体结构说明175设计体会17参考文献19致谢20全套图纸加1538937061课程设计任务书生产上面使用的夹具也是放在各种机器上面把零件重力夹紧、精准定位，把切削刀具固定引导方向的一种设备，它的最主要的一个功能是将零件对应与生产设备和加工刀具的一个合理的方位，并在生产折工程中维持一个不改变的方位，在世界生产加工当中非常有特点的，世界的生产加工飞快的发展，要求质量的比较高，品种也有许多不同的规格，产品更新换代的时间比较非常快。体现了在机械制造业上面，各种各样批量中小型加工占的比例较大。这是为了和这些要求相适应，就必须要准备好生产上面的前序工作，从而机床使用的装夹工具是加工中非常重要的一部分。当代自动化加工夹具的未来与方向我对本工装夹具的设计是在学完了了所有的机械制图、以生产制造技术为基础、机械设备的设计、机械零件制造工程材料学等的基础下，进行的一个全面的考核。用比较合理方法确定待加工零件在制造中的定位与夹紧及工艺方案的编制，合理地解决工艺尺寸这一类问题，以设计出专用生产夹具确保了尺寸和零件的加工品质。我的这个设计主要任务是培养个人本身体的自学能力和创新能力。我的这个设计是综合层次性、实践性都很强的、涉及到的知识面也非常全面。因此在设计的过程当中不但要注意到基本原则、基础的理论，也要注意到现实生产的需求，唯有把种种理论和现实生产相结合，这样才可以更好地完成此个设计。因为我的设计水准不太好，能力有限，所以难免容易出现少许缺陷等问题，在这我自己希望老师们能对我批评与指正。19 2拨叉零件的分析2.1 零件的作用这次课程设计，我选到的课题是CA6140型车床上面的拨叉的零件。使用在车床上面的变速的机构当中。主要的作用就是来换挡，让机床主轴的回转的运动能够与工作人员的要求一致，因而得到所需要的速度与扭矩的作用。拨叉上面的13孔和操作的机构互相的连接，13的孔经过是用来限制齿轮与其所在的轴相配合。经过13孔所受到的力拨动75孔这面的齿轮速度变化。满足所需要的作用2.2 拨叉的工艺分析拨叉有几组加工表面，并有一定位置要求.其中尺寸要求较高的有：分述如下：以13孔为中心的加工表面：这一组加工表面包括：75圆弧及其倒角，相垂直的端平面,其中，主要加工表面为75圆弧。根据上面所述可以知道，制造时应该先制造一组的表面，然后以这组制造以后的表面作为基准来制造另外的一组。3 拨叉零件工艺规程设计3.1毛坯的制造形式的确定拨叉的零件选择ZG200-400材料来制造，硬度是，生产的类型为中批量的生产方式，毛坯件使用铸造加工。.2 基准的选择 合理的选取加工定位的基准，是拨叉加工过程的重要的要求，也是满足拨叉制造的精度的主要的问题。定位的加工基面可以分为粗与精及辅助几种。在首道加工工序中，选择拨叉毛坯的表面，待加工的表面来作为定位的基准，这种为加工的基面，在后面的制造的工序中，使用已经加工完成的表面，来当作为定位的基面，这种为精基准。在编制工艺的过程的时后，第一应该分析如何选取精加工基准，来满足精度的要求并加工出各个工序，而且为了让工件装夹方便。与容易得到所要的加工的精度，能够可在零件上面的一个部位，设计一个辅助的加工基准，来定位。.3 制定工艺路线制定工艺路线的出发点,应当是使零件的几何形状、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,可以考虑采用通用机床配以专用工装卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。同时拨叉应有足够的刚度，良好的结构工艺性、形状应力求匀称和美观。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降，提高生产率、保证加工质量、减轻工人劳动强度。思路一：工序号工序名称工 步 内 容10铸铸造20时效热处理30铣铣13左右端面40车车75圆弧50钻钻5孔60钻钻扩铰13孔70钳工去除锐边毛刺80检检验思路二：工序号工序名称工 步 内 容10铸铸造20时效热处理30铣铣13左右端面40钻钻扩铰13孔50车车75圆弧60钻钻5孔70钳工去除锐边毛刺80检检验工艺路线方案的比较与最终工艺路线方案如下： 两种思路的的制造工序个数是相同的，只是制造的顺序不相同。在第一个方案中，是钻铰13孔工序放在后面，不够合理，而方案二侧是放在前面，符合先主要后次要的加工原则，对于整个加工工艺路线看来,两种思路的制造思路大概看来都是合适的.但是经过细致的研究拨叉的技术的要求，与能够使用的制造手段以后,最终使用思路二。.确定机械制造余量与工序的尺寸和毛呸尺寸由于该零件形状不是太复杂，根据零件材料为ZG200-400，硬度是，生产类型为中批生产，所以选择铸造的零件毛胚，由以上已知的条件及制造工艺路线，分别得出各个制造的表面的制造加工的余量，工序加工的尺寸与毛坯的尺寸见毛胚图。.设备及其工艺装备确定所选用的机床有： X62W铣床、Z3025钻床，车床CA6140，检验台、钳工台。专用夹具设计：钻孔专用夹具设计，铣面专用夹具设计，车床专用夹具设计刀具选用：铣刀、车刀，各级钻头、丝攻、圆锉刀量具：选用游标卡尺、专用塞规、专用量具3.6切削用量与加工工时的确定工序：铣13孔左右端面选择X62W式铣床使用YG8合金材料制造的铣刀， ，齿数选个。选择切削刀具后角前角，副后角，刀齿斜角,主刃,过渡刃,副刃过渡刃宽10。 粗铣时 因工序切削加工的量非常大，所以能够选取，所要求的长度分为两次走刀，本拨叉零件工序的加工就可以完成。 加工时的进给量： , 加工时的切削速度： (见查阅的文献11.表3.17） = r/min根据使用机床使用说明书，取r/min (见查阅的文献11.表4.2.29）所以实际的工序加工时的切削加工的速度是V=当时，工作台的每分钟加工时的进给量应为 （mm/min）查加工的使用机床使用说明书： mm/min因为是铣削加工拨叉，所以整个的刀具的刀盘没有必要加工过整个的拨叉，选择利用作图的方法，能够知道刀具的行程 ,所以机动的加工工时得精铣:刀具选择铣刀，精加工平面时后，每一个齿加工时后的进给量是， 个齿，铣削加工铣刀的最大使用寿命是， , 。,/s,（参考查阅的文献【1】表17-69）,切削刀具耐用度为，根据查阅的文献【1】，表19-67，得：v= 由使用机床转速数列，取 工序 75圆孤车平面及倒角车75端平面保证达到75的尺寸要求使用CA6140车床对75圆孤深度加工，一个边的余量 可以一次除掉进给距离 时，加工速度：依据教科书籍2资料表8.2-8公式当中 故 (m/min)主轴制造时的转速：依据教科书籍5得到n=821.7(r/min)使用 机床功率的检验：主加工力，依据教科书籍2资料表8.2-4 所列出的式子中CF故 加工时所耗掉的功率知道, 所以满足加工的要求制造所使用时间的计算： 所列出的式中，依据教科书籍2资料表2.2-9故 倒角： 主轴使用 制造时实际速度： 工作台进给的距离： 制造所耗掉的时间：工序：钻扩铰138孔选取Z3025钻床，查相关参考文献2表4.210.0的选高速钢锥形柄的麻花钻头。钻孔到10，进给量：参考选用相关书籍文献5表2.238，取。切削速度：查阅书籍文献2的表2.442选择，取。主轴转动速度：，根据参考书5的表3.2236，取故加工的实际速度：加工时间 切削层的距离：刀具切入时长度尺寸： 刀具切出时的距离： 取1次走刀加工用时： 钻10孔至12.7深度加工：一个边余量， 次加工完成；进给距离：依据教科书籍机械加工工艺手册24-15得出；制造速度计算： 主轴制造时的转速确定：根据钻床使用说明得出，故制造实际的速度：加工所需要的时间: 所列出的公式当中因此铰13孔按照查阅书籍文献4表4. 356，选择机用钻头。切削深度：。进给量：查阅书籍文献2表2.356，取。切削加工的速度：根据参考书籍4附表2.662，选择。主轴转动速度：根据参考书籍5的表3.237选择实际切削速度：加工用时切削层的距离：铰刀切入距离，刀具切出的尺寸： 取走刀次数为1机动时间：工序：加工58的孔 零件的材质选择ZG200-400，孔的直径式5mm。使用Z525钻床来对5孔进行加工，加工的工序选用麻花钻头为5的。加工进给距离：依据教科书籍5的表2.1-39，使用制造的速度：依据教科书籍5的表2.6-42，使用查书的公式（2.7）钻床主轴的转动速度：，选择钻削实际速度：被切削加工层的长度：钻头切入的长度：钻头切出的长度：走刀的次数是按照参考书5附表2.4-47可以知道加工的辅助的时间经过对比可得到，本方案完全满足生产的要求工序 钳工工序 检验 4夹具设计4.1钻13孔夹具的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，决定设计钻、扩、铰13孔的夹具。4.2 工件的自由度分析 拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此零件图没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。由零件图和工艺过程得，选13左端面和26外圆弧及R50.5外圆弧作为定位基准选择13左端面和26外圆弧及R50.5外圆弧来定位，所以相应的夹具上的定位元件应是衬套、支承板、V形块和支承钉。因此进行定位元件的设计主要是对衬套、支承板、V形块和支承钉，1、 13左端面与衬套和支承板相配合，限制三个自由度，即X轴转动、Y轴转动和Z轴移动。2、 26外圆弧与V形块相配合，限制两个自由度，即X轴移动和Y轴移动。3、 R50.5外圆弧与支承钉相配合，限制一个自由度，即Z轴转动。工件六个自由度被完全限制，属于完全定位，故设计合理。4.3工件定位夹紧方案的确定在设计夹具时，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。本道工序为钻床夹具选择由螺母、圆垫圈、移动压板、调节支承、螺杆和弹簧组成夹紧机构夹紧工件。本工序为钻削余量小，钻削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。4.4 定位误差分析及计算定位误差是指采用调整法加工一批工件时，由于定位不准确而造成某一工序在工序尺寸（通常是指加工表面对工序基准的距离尺寸）或位置要求方面的加工误差。当采用夹具加工工件时，由于工件定位基准和定位元件的工作表面均有制造误差使定位基准位置变化，即定位基准的最大变动量，故由此引起的误差称为基准位置误差，而对于一批工件来讲就产生了定位误差。如图1所示 图1用V型块定位加工时的定位误差当定位基准与工序基准不重合时，就产生了基准不重合误差。基准不重合误差即工序基准相对定位基准理想位置的最大变动量。定位误差指一批工件采用调整法加工，仅仅由于定位不准而引起工序尺寸或位置要求的最大可能变动范围。定位误差主要由尺寸位置误差和基准不重合误差组成。 根据相关公式和公差确定具体变动量。如图2，两个极端情况：情况1：d1=d1,d2=d2使工序基准尽可能地高得加工尺寸；情况2：d1=d1,d2=d2使工序基准尽可能地低得加工尺寸。且该工序定位误差 图2 定位误差 =O1O2+(d2-（d2-Td2)/2 =Td1/(2sina/2)+Td2/2 =0.043/2sin45+0.03/2 0.3924.5导向元件的设计13孔加工需钻、扩、铰，因为钻孔还要扩孔、铰孔，故选用快换钻套（其结构如下图示）。根据工艺要求：即先用12的麻花钻钻孔。查机床夹具标准件可知12相配的快换钻套的具体结构如下具体的尺寸如下因为钻套和钻模板是间隙配合，加工的时间钻套靠压紧螺钉把他压紧在钻模板上，以防止加工的时间工件的旋转，有上图可知和钻套相配的螺钉的尺寸为M6，查机床夹具标准件可知，M6钻套压紧螺钉的具体结构如下具体的尺寸如下 4.6夹紧力的确定查表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M6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。4.7夹具整体结构说明机床夹具的总体形式一般应根据工件的形状、大小、加工内容及选用机床等因素来确定。夹具的组成归纳为：1）定位元件及定位装置 用于确定工件正确位置的元件或装置。2）夹紧元件及夹紧装置 用于固定元件已获得的正确位置的元件或装置。3）导向及对刀元件 用于确定工件与刀具相互位置的元件。4） 动力装置在成批生产中，为了减轻工人劳动强度，提高生产率，常采用气动、液动等动力装置。5） 夹具体用于将各种元件装置连接在一体，并通过它将整个夹具安装在机床上。6）其他元件及装置 根据加工需要来设置的元件或装置。 5设计体会本次设计的选用专用的车夹具，用于拨叉钻13孔加工。夹具定位采用定位心轴进行定位，它的定位可靠、定位误差小。夹具采用压板夹紧，夹紧简单以及快速可靠。对生产量的提高有好处。零件的零安装在夹具上后，压板向右移动，在螺母推动下夹紧工件。当工件完成时，压板松动工件在外力施加的作用下松动。故对拨叉制造的精度进行研究具有非常重要的意义。编制了加工工艺和专用夹具的设计，使零件的工艺和夹具设计得到了进一步的改进。在这个设计中也遇到了很多问题，如加工过程的准备，所要求的加工顺序的零件的加工精度和生产率有相当大的影响。在设计一个特殊的夹具的几个过程，选择的位置的部分，使用的定位，夹紧方法和确定的方向夹紧力，所以有问题。这些问题将直接影响加工精度和生产率，以保证零件在加工精度的前提下，又快捷方便，增