五六档拨叉加工工艺及铣内侧面夹具设计.doc

图纸等加153893706目 录1 零件分析11.1零件作用11.2零件的工艺分析12 工艺规程设计32.1确定毛坯的制造形式32.2基面的选择32.2.1粗基准的选择32.2.2精基准的选择32.3制定工艺路线32.3.1孔和平面的加工顺序32.3.2五六档拨叉加工工序安排42.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定52.5确定切削用量及基本工时54铣叉角内侧面夹具设计104.1 研究原始质料104.2 定位基准的选择104.4 切削力及夹紧分析计算104.5 误差分析与计算124.6 夹具设计及操作的简要说明124 小结13参考文献14致谢161 零件分析1.1零件作用由零件图可知，主要分为两项进行加工，分别为平面加工、孔加工。加工分析如下：五六档拨叉是整体装置的重要零件，它支撑中心部分，承受着部分静载荷，因为五六档拨叉与整个机体连接，并且中心部分与该零件是孔连接，因而该零件的孔受着一定载荷，以及一定的冲击力，所以该零件承受着静、动载荷。1.2零件的工艺分析通过对该零件图的绘制，知原图样的视图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全。该零件需要加工的表面需切削加工，各表面的加工精度和表面粗糙度由图示而得。以下是五六档拨叉零件需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：（1） 铣51mm左右平面，粗糙度要求为3.2。（2） 铣12mm叉角平面粗糙度要求为3.2尺寸要求12（3） 钻8孔粗糙度要求为12.5：（4） 钻铰22孔，粗糙度要求为3.2。172 工艺规程设计2.1确定毛坯的制造形式 五六档拨叉受力的影响，工作条件恶劣，其本身的内腔形状复杂，因此，毛坯材料选用减振性能、易成形、切削性能优良、成本低的灰铸铁。由零件图可知：材料为铸件，其牌号选用40Cr ，采用铸造是比较适合的。毛坯在浇铸后要进行时效处理。2.2基面的选择2.2.1粗基准的选择粗基准选择应当满足以下两点要求：(1)保证各重要支承孔的加工余量均匀；(2)保证装入五六档拨叉内的全部零件有足够的间隙。为了满足以上要求，应选择五六档拨叉的主要22孔作为基准加工，再以其为精基准加工孔孔。由于是以孔作为粗基准加工精基准面，因此以后再用精基准定位加工主要孔时，孔加工余量一定是均匀的。2.2.2精基准的选择加工五六档拨叉时，精基准要尽可能满足基准重合以及基准统一原则，以减少定位误差和避免加工过程中各工序的误差累计，从而保证五六档拨叉的加工精度。零件加工的精基准，最常见的是用一个平面和该平面上的孔定位。从五六档拨叉零件图分析可知，它的底面与各主要支承孔平行而且占有的面积较大，适于作精基准使用，再加上端面上的22孔作为精基准定位可以做到基准统一，一次装夹中能加工较多的表面，容易保证各表面间的位置公差。2.3制定工艺路线2.3.1孔和平面的加工顺序 五六档拨叉类零件的加工应遵循先面后孔的原则。加工平面型五六档拨叉时，一般是先加工精基准平面，然后以平面定位再加工其他表面。这是由于平面面积较大，定位稳固可靠，可减少装夹变形，有利于提高加工精度，而且五六档拨叉零件的平面多为装配和设计基准，这样可以使装配和设计基准与定位基准、测量基准重合，以减少定位误差，提高加工精度。此外，在毛坯表面上钻孔、扩孔时刀具不易定心，刀具易磨损、打刀，若先加工平面再加工孔，即可避免上述情况的发生。五六档拨叉的加工也应遵循粗、精加工分开的原则。将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段可以保证孔系加工精度，此外，平面和孔的加工应交替进行。虽然交替加工使生产管理复杂，加工余量大，但较易保证加工精度，也能及早发现毛坯的缺陷。2.3.2五六档拨叉加工工序安排在加工零件时，一般总是首先加工出统一的基准。五六档拨叉加工的第一个工序也就是加工统一的基准。具体安排是先以孔定位粗加工底面。由于底面加工完成后一直到五六档拨叉加工完成为止，除了个别工序外，都要用作定位基准因此，底面上的孔也应在加工孔的工序中同时加工出来。后续工序安排应当遵循粗、精分开和先面后孔的原则。先加工平面，再粗加工孔，为了保证加工精度以及在能及早发现毛坯的缺陷，平面和孔的加工要交替进行。螺纹孔在钻床上钻出，由于各孔的加工尺寸较小，在加工时的切削力较小，对支承孔表面形状造成的影响不大，所以可以安排在平面和主要孔加工完后进行。加工工序完成以后，将工件清洗干净，保证零件内部杂质、铁屑、毛刺、砂粒等的残留量清除干净，最后按题目要求，为各表面涂漆。根据以上分析过程，现将五六档拨叉加工工艺路线确定如下：工 序 号 工 名 序 称 工 序 内 容10铸铸造20热处理人工时效处理30铣铣22孔两孔两端面保证尺寸51mm平面40钻钻铰22孔50铣铣叉角两侧面保证12mm60铣铣叉角内侧面保证166mm70钻钻8孔保证45度角度及尺寸要求80钳工去除锐边毛剌90 检终检2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定五六档拨叉零件的毛胚制造方式为机械造型砂型铸造，由机械加工工艺手册查得：毛胚公差等级为CT10级，加工余量等级为6级。现确定各工序加工余量、毛坯尺寸、公差如下图 2.5确定切削用量及基本工时工序：铣拨叉22孔两端面,保证尺寸51mm机床：X51铣床刀具：YG8硬质合金盘铣刀140mm，8齿。选择刀具前角o5后角o8，副后角o=8，刀齿斜角s=10,主刃Kr=60,过渡刃Kr=30,副刃Kr=5过渡刃宽b=1mm。因为切削量较小，故可以选择ap=2mm，一次走刀即可完成所需长度。 进给量：f=0.18mm/r, 切削速度：v=90m/min (根据切削用量简明手册（第3版）见文献10.表3.17） = =200.47r/min根据机床使用说明书，取=210r/min (见机械制造工艺设计简明手册) 见文献12.表4.2-39）故实际切削速度为V=当时，工作台的每分钟进给量应为=0.188210=302.4 （mm/min）查机床说明书：=320 mm/min切削工时，由于是粗铣，故整个铣刀刀盘不必铣过整个工件，利用作图法，可得出铣刀的行程240 mm,则机动工时为铣两个面，所以切削工时为1.5min工序：铣叉脚两侧面，保证两侧面平齐 保证12-0.2/-0.35mm机床：51铣床刀具：YG8硬质合金盘铣刀140mm，8齿。选择刀具前角o5后角o8，副后角o=8，刀齿斜角s=10,主刃Kr=60,过渡刃Kr=30,副刃Kr=5过渡刃宽b=1mm。因为切削量较小，故可以选择ap=2mm，一次走刀即可完成所需长度。 进给量：f=0.18mm/r, 切削速度：v=90m/min (见文献10.表3.17） = =200.47r/min根据机床使用说明书，取=210r/min (见文献10.表4.2-39）故实际切削速度为V=当时，工作台的每分钟进给量应为=0.188210=302.4 （mm/min）查机床说明书：=320 mm/min切削工时，由于是粗铣，故整个铣刀刀盘不必铣过整个工件，利用作图法，可得出铣刀的行程240 mm,则机动工时为铣两个面，所以切削工时为1.5min工序：铣叉脚内侧面保证尺寸166+0.4/+0.2机床：51铣床刀具：YG8硬质合金盘铣刀140mm，8齿。选择刀具前角o5后角o8， 副后角o=8，刀齿斜角s=10,主刃Kr=60,过渡刃Kr=30,副刃Kr=5过渡刃宽b=1mm。因为切削量较小，故可以选择ap=2mm，一次走刀即可完成所需长度。 进给量：f=0.18mm/r, 切削速度：v=90m/min (见文献10.表3.17） = =200.47r/min根据机床使用说明书，取=210r/min (见文献10.表4.2-39）故实际切削速度为V=当时，工作台的每分钟进给量应为=0.188210=302.4 （mm/min）查机床说明书：=320 mm/min切削工时，由于是粗铣，故整个铣刀刀盘不必铣过整个工件，利用作图法，可得出铣刀的行程140 mm,则机动工时为铣两个面，所以切削工时为0.88min工序：钻铰拨叉22孔钻孔至21.7机床：钻床Z525刀具：参考选用相关参考文献3表4.540.0的高速钢锥形柄的麻花钻头。钻孔到21.7，进给量：参考选用相关书籍文献3表2.438，取。切削速度：查阅书籍文献3表2.441，取。机床主轴转速：，查阅书籍文献3表3.131，取实际钻孔的加工的速度：切削工时 被切削层长度：麻花钻切入加工时的长度： 钻头切出时的长度： 取走刀次数为1机动时间： 本工序需要加工的是：以外圆及端面为基准，钻22孔，选择铰刀本工序主要加工左平各孔，可采用Z3025钻床，高速钢钻头，采用带导柱直柄的钻，先用22铰刀，铰刀几何形状为：22mm铰刀: 查工艺手册表4.3-3及表4.3-6得，d=22.0 ,l=84 ,l=40 ，。2.确定切削用量及基本工时根据工艺手册表2.4-38查得，= 0.210.25，结合工艺手册表3.1-32，钻床主轴进给量，选取则根据工艺手册表2.4-41得， ， ， ，机床主轴转速： = = =18.75 =1125.3按机床选取 = 1250 ，故实际切削速度：=35.325 =0.59基本工时：=0.048 min = 2.88 s工序：钻8销孔保证尺寸8及图示角度要求 1)加工条件加工要求：五六档拨叉钻8销孔保证尺寸8及图示角度要求加工，左右两端，保证加工的工序尺寸。设备选用钻床，刀具为高速刚标准麻花钻头。 （1） 确定进给量f 按加工要求，查阅切削用量简明手册表2.7，确定钻孔进给量为f=0.50mm/r。（2） 确定切削速度 根据切削用量简明手册表2.12，钻头后刀面最大磨损极限取0.6mm。刀具寿命为60min。根据切削用量简明手册表2.15及表2.31,钻孔切削速度为=n=根据Z3025钻床说明书，取n=250r/min.（3） 计算基本时间Tj知孔深l=12mm,查切削用量简明手册表15-74，计算刀具切入长度l，l=对于钻孔的切出长度取=4mm则T =0.16min。4铣叉角内侧面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。在加工拔叉零件时，需要设计专用夹具。根据任务要求中的设计内容，需要设计加工166mm内侧面夹具夹具一套。其中加工内侧面的夹具将用于铣床，刀具采用三面刃铣刀。4.1 研究原始质料利用本夹具主要用来铣底叉角内侧面，该侧面对22孔的中心线要满足尺寸要求以及垂直度要求。在铣166mm叉角内侧面时，其他都是未加工表面。为了保证技术要求，最关键是找到定位基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。4.2 定位基准的选择由零件图可知：槽两侧面面对22孔的中心线有尺寸要求及垂直度要求，其设计基准为22孔的中心线。为了使定位误差达到要求的范围之内，在此选用22孔中心线，这种定位在结构上简单易操作。采用22定心定位的方式，保证底166m加工的技术要求。同时，应加一圆柱销固定好22孔，防止22孔工件在X方向上的旋转自由度再用一个挡销定位，防止旋转。4.1.3夹具方案的设计选择 根据任务书要求，铣叉角时要保证槽宽166，槽两侧面粗糙度3.2，底面粗糙度6.3，且要保证底面与22孔中心尺寸，以及槽两侧面与22孔中心的垂直度误差不大于0.08mm，现设计夹具方案有：本次设计零件为大批量生产，要求成本低，且在加工过程中夹紧力要求不高，利用螺栓、螺母手动夹紧。压板选择为直压板，加工零件时，为了防止工件在长度尺寸上的误差，而导致直压板不能完全压住两工件，且压板也螺栓、螺母的连接采用球面垫圈，这样就能消除工件的尺寸误差。4.4 切削力及夹紧分析计算刀具材料：（高速钢镶齿三面刃铣刀） 刀具有关几何参数： 由参考文献13表1-2-9 可得铣削切削力的计算公式： 查参考文献13表得：对于灰铸铁： 取 ， 即所以 由参考文献3表1-2可得：垂直切削力 ：（对称铣削） 背向力：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K可按下式计算： 式中：为各种因素的安全系数，见参考文献13表可得： 所以 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。单个螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算： 式中参数由机床夹具设计手册可查得： 其中： 螺旋夹紧力：易得：经过比较实际夹紧力远远大于要求的夹紧力，因此采用该夹紧机构工作是可靠的。4.5 误差分析与计算该夹具以平面定位心轴定心，心轴定心元件中心线与底槽侧面规定的垂直度偏差0.08mm，166mm槽的公差为mm。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工序公差。与机床夹具有关的加工误差，一般可用下式表示： 由参考文献13可得： 平面定位心轴定心的定位误差 ： 夹紧误差 ： 其中接触变形位移值： 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：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。4.6 夹具设计及操作的简要说明如前所述，应该注意提高生产率，但该夹具设计采用了手动夹紧方式，在夹紧和松开工件时比较费时费力。由于该工件体积小，工件材料易切削，切削力不大等特点。经过方案的认真分析和比较，选用了手动夹紧方式（螺旋夹紧机构）。这类夹紧机构结构简单、夹紧可靠、通用性大，在机床夹具中很广泛的应用。此外，当夹具有制造误差，工作过程出现磨损，以及零件尺寸变化时，影响定位、夹紧的可靠。为防止此现象，心轴可采用可换的。以便随时根据情况进行调整。4 小结我所做的课程设计的内容主要是五六档拨叉铣叉脚两侧面加工工艺工装设计，在设计的过程里，让我深深地体会到每个成果的诞生是多么的来之不易的。此次课程设计，我觉得最困难的就是夹具的设计，这个设计过程几乎都是一边钻研一边设计，效率不高，花上的时间比较多。在遇到问题的时候我们尽可能运用所学过的知识以及所