机械制造技术课程设计-拨叉加工工艺及铣上端面夹具设计.doc

全套图纸加扣3012250582 设 计 说 明 书题 目： 拨叉加工工艺及粗铣上端面夹具设计系 名： 机械系 专业班级： 机制 学生姓名： 学 号： 指导教师姓名： 指导教师职称： 目 录前 言11 零件的分析21.1 拨叉零件的工能作用21.2 拨叉零件的主要技术要求21.3拨叉零件表面的几何形状与相互位置精度32 拨叉零件的工艺规程的设计42.1 确定拨叉零件毛坯的制造形式42.2 拨叉零件基准的选择52.2.1拨叉零件粗基准的选择52.2.2拨叉零件精基准的选择52.2.3拨叉零件基准的转换52. 2.4加工阶段的划分52.3 制定工艺路线62.3.1 加工顺序的安排62.4 确定切削用量及基本工时103 夹具设计223.1 定位元件的选择223.2 选择定位基准223.3 零件的加工精度的分析223.4 切削力以及夹紧力的计算233.5 操作简要说明243.6 本章小结25总结26参考文献27致 谢28全套图纸加扣3012250582前 言机械制造工艺课程设计是大学教育的一环，在整个教学环节中占有极为重要的地位。其目的是使学生获得工程师的基本训练机械制造工艺学课程设计使我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。这是我们在进行课程设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性的训练，希望在设计过程中能锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为自己今后参加祖国的“四化”建设打下一个良好的基础。由于能力有限，设计尚有许多不足之处，希望各位老师给予指教。通过工艺课程设计，学生应在下述各方面得到锻炼：1.能综合运用机械制造工艺及其夹具课和所学过的其他课程的基本理论，正确的分析和解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线合理议定等问题，从而保证零件制造的质量，生产率和经济性。2.通过工艺装备的设计，进一步培养学生的结构能力和制图能力。3.培养学生综合运用机械制造工艺学及相关专业课程（工程材料与热处理、机械设计、互换性与测量技术、金属切削加工及装备等）的理论知识，结合金工实习、生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决机械加工工艺问题，初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力。1 零件的分析1.1 拨叉零件的工能作用我这次课程设计选择的题目是 拨叉工艺夹具设计,。它位于机床的变速机构当中，主要起到换档，使主轴回转的运动按照工作者的要求来工作，获得所需的速度以及扭矩的作用所以车床拨叉工件的加工的质量，不仅直接影响车床各个部件的装配的精度，并且还会影响工作的精度和使用性能以及寿命。1.2 拨叉零件的主要技术要求拨叉零件的尺寸精度和零件表面粗糙度要求见零件图：根据 拨叉工件图可以知道：它是一个叉类工件，其外表面上面有三个平面需要来进行加工，除这以外各个表面上还需要加工一系列的孔。所以可把它分为二组加工的表面。它们相互之间具有一定的位置的要求。现在考虑如下：（1）以平面为主要加工表面，这一组加工表面包括：上下两侧面的铣削加工；24mm两侧面加工。其中侧面有表面粗糙度要求为，（2）以11孔及端面为主要的加工的表面，这一组加工的表面包含：镗28孔加工；铣3mm槽。1.3拨叉零件表面的几何形状与相互位置精度：拨叉零件的内孔和零件平面的所需的精度直接能影响到要加工零件的质量，所以其要求比较高，它的误差不能大于尺寸的。拨叉3mm槽公差的尺寸要求，可以用专用的量具来检查，在靠近拨叉的端处不能大于。零件其他的定位表面与11孔同轴度和平行度正常是。2 拨叉零件的工艺规程的设计2.1 确定拨叉零件毛坯的制造形式 拨叉的材料是HT200，因为拨叉零件的月生产量是8000件每月，拨叉生产量达到大批量加工生产的水平，零件拨叉的轮廓尺寸不是太大。所以可以选用铸造成型 。在制作过程当中以及对所加工零件的毛坯有比较高的精度的要求，这样零件的的加工余量就会变小，所以生产率就能的到提高，而且能确保零件的加工的质量要求。根据零件的材料确定毛坯为铸件，根据其结构形状和尺寸的大小以及材料性能零件毛坯的铸造方法选择低压铸造的毛坯公差等级是IT8级2.2 拨叉零件基准的选择2.2.1拨叉零件粗基准的选择零件拨叉加工生产的首道工序是铣削平面，因为这样会让平面为精加工的定位基准。这样我们就可以选两面其中的一个作为粗基准。下一步在用平面来定位，因为在加工零件孔的时侯，我们就可以获得均匀的零件加工余量，并且能够足够地保证这两个精度高的面加工的精度。2.2.2拨叉零件精基准的选择为了避免零件基准不重合所产生的误差，还应该考虑零件的工艺的基准，零件的设计基准和零件各个工序的定位基准的一致性，所以应尽最大能力在首次装夹中能够铣出更多的零件面，故在拨叉零件精加工的所有工序中均应采用两平面来作为定位的基准。铣出来高精度端面有可能在加工时候遭到磨损，故零件定位精度会受到影响，为了零件能有精度高的加工，需要保证零件定位面的干净。所以在零件加工的过程中，不能随意拆卸或更换，否则会引起零件基准的位置所变动，故而产成工件的精度的误差。2.2.3拨叉零件基准的转换拨叉的孔工序与端面等工序要求有很高的位置精度，就有必要在加工的过程中采用互为基准的原则，才能提高精度要求 。由其是钻拨叉零件孔时，零件要选择恰当的定位的基准，所以才能够达到零件互基准与基准重合的双重效果，这样才能够确保零件能够达到较高的跳动精度的要求。2. 2.4加工阶段的划分在拨叉零件批量生产条件下，拨叉零件的工艺可以划为以下二个阶段：拨叉毛坯是在铸造和热处理后面进行的，包括了铣平面钻孔等许多工序。这样做的目的是切除毛坯上面比较大余量的同时，也还可以捡查出铸件上的裂纹及其他的缺陷。粗加工后一定要进行调质，然后再进行精加工。其主要的目的是，对部分要求比较高的表面粗糙度能够达到要求。2.3 制定工艺路线2.3.1 加工顺序的安排工件表面的加工的方法确定以后，就要安排零件加工的先后顺的序了，同时也要安排热处理以及检验等其他工序在机械加工工艺过程中的位置。工件加工的顺序安排的是不是合理，对零件加工的质量和生产的效率以及经济性具有比较大的影响。现把有关加工的顺序安排的原则以及应该注意的问题叙述如下几点。1 零件加工工艺的划分零件加工时后往往不是依次加工完成各个加工表面，而是把各个表面的粗精加工分开来进行，因此，通常都把整个工艺过程划分为几个加工的阶段，这就是零件在安排加工顺序时所应该遵循的加工工艺过程划分阶段的原则。按照加工的性质以及作用的不一样，机械加工工艺过程可以划分以下几个的阶段：粗加工的阶段这个阶段主要的任务是却去大部分加工的余量，为半精加工提供定位的基准，因此主要就是提高生产效率的问题。 半精加工阶段这阶段的作用是为零件主要表面的精加工做好准备（达到一定的精度和表面粗糙度，的精加工余量），并完成一些次要表面的加工（如钻孔、攻丝、铣键槽等），一般在热加工以前进行。 精加工阶段对于零件上的精度和表面粗糙度要求高（精度在IT7级或以上，表面粗糙度在Ra0.8以下）的表面，还要安排精加工阶段。这个阶段的任务主要是提高加工表面的各项精度要求和降低表面粗糙度。有时由于毛坯余量特别大，加工表面十分粗糙，在粗加工前还需要去黑皮的加工阶段，称荒加工阶段。为了及时地发现毛坯的缺陷和减少运输工作量，通常把荒加工放在毛坯车间中进行。此外，对零件上的精度和表面粗糙要求特高的表面还应在精加工后进行光整加工。称为光整加工阶段。本零件选择批量生产的生产类型，为了使拨叉零件的尺寸精度与几何形状和位置精度等合适的技术要求前提下，一定要选择设计的专用的工装，因为这样做的目的能够使工序集中到一起，这样做不仅能增加劳动生产率，还减少人力，生产资金成本能够减少。根据所要加工的拨叉零件的材料性质与零件具体尺寸精度、表面粗糙度等要求，制定了两套零件的工艺路线具体如下表：路线工艺方案一 工 序 号 工 名 序 称工序内 容10铸造铸造成型20时效去除铸造应力30钻钻扩11孔40镗粗镗28孔 精镗28孔50铣粗铣上端平面 精铣上端平面60铣粗铣下端平面70拉拉3mm键槽80铣铣断90钳工去除锐10终检检验路线方工艺案二 工 序 号 工 名 序 称工序内 容10铸造铸造成型20时效去除铸造应力30铣粗铣上端平面40铣粗铣下端平面50铣半精铣上端平面60钻钻扩11孔70拉拉3mm键槽80镗粗镗28孔90镗精镗28孔100铣铣断110钳工去除锐120终检检验方案选择：在拨叉零件工艺路线拟定的过程中由机械加工工序安排的原则：1 先对基准面进行加工然后用其它原则进行加工。2 先对粗基准进行加工然后对精基准进行原则3 先对面进行加工然后在对孔的原则进行加工4 先对主要的进行加工后对次要的进行加工原则工艺路线的比较与分析：第二条工艺和第一条工艺不同的是把工序加工孔以及工序铣平面工序顺序互换，将钻削孔工序放到后面。其它的工艺都没有发生变化。通过这样的分析却发现这样的改变提高了生产效率。还能对于零的尺寸精度和位置精度都有不同程度的提高。采用互为基准的原则，先加工平面，然后以面为精基准再加工内孔，这样便保证了，孔与面精度的要求，加工的各个孔确保了垂直度。符合先加工面后加工孔的原则。如果选择第一条工艺路线， 加工不容易安装，还存在着毛坯的孔轴线与平面不平行的问题。所以发现第一条工艺路线不好。若选取第二条工艺方案的话，先加工好平面，后来以这些加工好的平面做为精加工基准，加工其它的孔与槽，这样还能确保孔的形位的公差。从提高效率和确保精度的角度来说的话，这个第二方案比第一方案合理。所以我用第二个方案。具体的工艺过程见工艺卡片所示。2.4 确定切削用量及基本工时工序 铸造成型工序 时效热处理工序 粗铣上端平面加工的条件加工工件的材料：HT200加工的要求：粗铣拨叉零件的上端平面选择机床为X62W铣床对零件加工刀具材料选择YG5，刀杆长度为，根据参考资料机械加工设计实用手册附表.计算上端平面切削加工用量1 零件毛坯的长度的方向上的余量加工是6，粗铣时要分两次来铣削加工， ； 2 进给量，根据参考资料机械加工工艺设计实用手册附表当刀杆的尺寸是时为时，且零件的直径是时，选择 计算切削加工的速度当时其中得： 确定主轴的转动速度：根据参考资料机械加工工艺手册附表可得与相接近的机床转动速度是和，选择。所以实际切削加工的速度是： 切削加工的工时半精铣削上平面：机床选择X62W铣床刀具的材料YG5，刀杆的尺寸，。半精铣削上端平面，应该检校验机床的功率以及进给机构的强度：。加工的余量，进行2次走刀；进给量根据参考资料机械加工工艺手册15-12可以选择；计算工序的切削加工的速度，根据参考资料机械加工工艺手册附表8.4-9中可以知到：确定铣床加工的转动速度：根据X62W机床来选择，所以实际切削加工的速度是：检验机床的功率：主要的切削力根据参考资料机械加工工艺手册的表中8.4-10的公式计算：公式当中：故 :切削时所消耗的功率 X62W铣床主电动机的功率是,所以此机床的功率足够,进行加工是可以的。校验X62W铣床进给系统的强度:知道主要的切削力是,径向的切削力，计算得:公式当中:故:而轴向切削力,主要的切削力：零件轴向的切削力:选择X62W铣床导轨以及床鞍倆者之间的摩擦的系数,所以所需的切削力对铣床进给机构的纵向进给方向的作用是:因为铣床纵向进给机构可以能够承受的最大纵向力是,故铣床的进给的系统能够正常的工作.3 .切削加工工时记算得:，公式当中所以工序：粗铣下端平面刀具选择材料是YG5，刀杆的尺寸，。铣加工时：单边的走刀的余量，进行2次走刀；进给量选取；计算零件的切削加工的速度：因为时，确定铣床的转动速度：根据铣床选取，所以零件的实际的切削加工的速度：切削加工的工时计算得:，故铣削时的切削加工的深度，进行2次走刀；进给量选取；计算零件的切削加工的速度： 确定机床的主轴的转动速度是：根据铣床来选择，所以实际的切削加工速度是：切削加工的工时计算:， 故工序：钻削11孔： 钻孔选取5mm高速钢锥柄钻头 根据Z35A钻床选择根据工艺附表4.26 实际的切削加工的速度计算得： 基本的工时的计算可得：扩11孔至11： 选择高速钢扩孔钻头根据资料工艺附表3.19根据参考资料切削附表2.13中所查得的进给量是，而且查资料工艺附表4.217中选择切削加工的速度根据参考资料切削附表2.14可得到，所以：根据钻床选取加工基本的工时计算得：工序：拉3mm键槽：机床选取1032床拉削3mm的槽需要进行两次加工，第一次Z=2mm，第二次Z=1mm 选择拉床的主轴是 实际的切削加工的速度计算得： 机床工作台进给量计算得： 计算基本的工时得：工序：粗镗28孔 1.选择加工刀具 选择合金镗刀，根据参考资料机械制造工艺设计简明手册选择 ，中心的高度210mm。选取车刀的几何的形状，前刀面形状是平面带倒棱型，前角后角=8，主偏角=93。,副偏角=10 ,刀尖角圆弧的半径，刃倾角=10。 2.切削用量的确定 （1）背吃刀量的确定 镗削的余量是因为刀杆截面选择最大吃刀的深度是所以一次走刀就可以完成得。 （2）确定进给量 根据参考资料切削用量简明手册：加工的材料是HT200、镗刀的刀杆尺寸是、工件的直径、切削加工的深度，所以进给量是再按照 以及机械制造工艺设计简明手册附表424可得横向的进给量选择。(3)选择磨钝标准及耐用度 根据参考资料切削用量简明手册附表1.8，选择镗刀的后面最大的磨损量是。焊接的镗刀耐用度是。 (4)确定切削加工的速度V根据参考资料切削用量简明手册附表1.13当用YG6硬质合金镗刀加工HT200， ，得出。根据实际的情况，在镗削加工过程当中使用条件的改变，根据参考资料切削用量简明手册附表1.29，可得切削加工速度的修正的系数是：,所以 根据 的转动速度（机械制造工艺设计简明手册附表4.21）选取和相接近的机床的转动的速度,所以实际切削加工的速度。(5)检验机床的功率CA6140切削加工时的功率P 可根据参考资料切削用量简明手册附表1.26可得：在上面各种条件下切削加工的功率，选择2.0。因为实际镗削加工过程当中使用条件的改变，根据参考资料切削用量简明手册附表1.29-5，切削加工的功率修正的系数是 ： , 。所以：因为 当时，车床主轴所容许的功率。因为所以所选择的切削加工用量可在 上加工。 （6）校验机床进给机构的强度 镗削加工时的进给力Ff可根据参考资料切削用量手册附表可得。因为实际镗削加工过程当中使用条件的改变，根据参考资料切削用量简明手册可得镗削加工过程的修正的系数： , , ,所以按照 的说明书，根据参考资料(切削用量简明手册),进给机构的进给力 (横向进给)因为，所选择的进给量可以使用。根据上面，此工步的切削加工用量是： ， , , 。 3.计算基本加工工时：根据参考资料机械制造工艺设计简明手册公式的计算：,因为镗削加工实际，所以. 工序：精镗28孔机床选择Z35A钻床钻床的刀具根据参考资料4附表10-176，选取铰刀，铰25孔进给量：根据参考文献5附表2.4-39，选择切削加工的速度：根据参考资料5附表2.4-43，选择机床主轴的转动速度，得：，根据参考资料5附表3.3-36，选择所以实际切削加工的速度：切削加工的工时 被切削层的长度：加工刀具切入的长度： 加工刀具切出的长度： 取走刀的次数是1机动的时间：工序 铣断机床选择X62W铣床刀具选择硬质合金端铣刀（面铣刀） 齿数铣削加工的深度：机床主轴的转动速度： （式3.1）公式当中： 铣削加工的速度 切削加工圆周的直径根据参考资料机械加工工艺手册1表2.4-84，选择计入（公式3.3）可得： ， 选择实际铣削加工的速度： 公式当中：n是转动速度进给量： （式3.2）公式当中： 每齿的进给量 齿轮的齿数 主轴的转数每齿的进给量：根据参考资料机械加工工艺手册1表2.4-76，选择计入（公式3.1）得出： 机床工作台每分钟的进给量： （式3.3） 公式当中： 进给量 主轴的转数计入（公式3.4）可得： ：被切削层的长度：根据零件毛坯的尺寸可以知道加工刀具切入的长度： （式3.4）公式当中： 铣刀的直径 铣刀的宽度根据参考资料机械加工工艺手册1表2.4-83, 计入（公式3.6）得出： 加工刀具切出的长度：选择走刀的次数是1机动的时间：工序 钳工工序 检验3 夹具设计本道工序所设计的夹具将用在X62W铣床上面。刀具选择50铣刀，齿数选择6。对工件上端平面进行铣平面加工。3.1 定位元件的选择 当中夹具体上面的定位心轴以及零件同轴配合，其定位的心轴控制了零件的5个自由度，而且定位销夹紧的装置则控制了零件的一个自由度，最终定位的棱型销为预防零件加工过程当中的零件旋转并且以25孔来作为基准定位的加工的表面，共控制了工件的6个自由度，来满足完全定位。3.2 选择定位基准分析工件图能够知道，24mm平面对基准轴线的垂直度是0.06，表面的粗糙度是Ra=3.2。方案：以机床轴承座零件的中孔来作为基准面，设计夹具的定位套，定位轴经过定位的配合而固定在夹具体上。11孔选则定位销来定位，棱型销经过和销相连接以及螺钉相连接固定在夹具体上面。开口压板经过螺母来对工件进行夹紧。3.3 零件的加工精度的分析 本道加工工序的要求是要达到尺寸24mm和位置度，表面粗糙度的要求达到Ra=6.3。要求不太高，一次加工就可以。 1.定位的误差 零件的定位圆柱，在尺寸水平方向的位移误差是 零件定位的基准以及工序基准相重合，所以B=0 所以尺寸的定位误差是 2.对刀的误差对刀块到夹具体底面的尺寸是124-0.1-0.2，刀具的尺寸是50mm对刀的误差是：mm032.0=D=D，rr3.安置的误差3.4 切削力以及夹紧力的计算刀具选择50铣刀，齿数选择6按照资料机械制造工艺设计手册附表3-35，铣削加工的扭矩公式计算：3.1公式当中,8.0,0.1,225=MfMyXC磨钝的系数,50,/15.0,0.1mmdZmmfKF=计入可得()NF615.09.2.5148.0=8940.8/50 114 = 3.5 操作简要说明所以本夹具的夹紧力以及轴向力上的方向一样，螺栓的夹紧力主要就是预防零件在加工的过程当中所产生的振动，所以零件上面有10孔由定位插销来定位，故本夹具夹紧而可靠。3.6 本章小结本章节主要是对专用夹具的结构的设计以及考虑分析它精确度的阶段。重点在考虑选取基准面撒工件如何拉定位以及夹紧在夹具体上。在选取基准面时后，主要是参照已加工的面，在此夹具设计当中主要用到的是一面两销的定位方式，一个圆柱心轴以及一个削边销，它们分别通过已经加工过的中心孔以及端面的孔，然后在由中心孔的一面来定位，就使零件在夹具体上达到完全定位了。选择压紧件时后，分别选用了移动以及转动的压板。最钟设计出夹具体，参照有关的夹具设计资料，计算出夹具的定位的误差。27总结可以运用基本理论和实践知识，正确的解决一个零件在加工中所遇到的各种问题，并且保证零件的加工质量。提高结构设计能力。经过这次工艺夹具设计，可以根据加工要求，设计出符合要求的夹具，是一次对自己的锻炼。学会查阅各种资料，并且能