机械制造技术课程设计-拨叉[831008]加工工艺及扩φ50孔夹具设计（全套图纸）.doc

目录1课程设计任务书1零件图纸11.1 课程设计的目的与要求11.2 课程设计的要求22. 零件分析32.1零件的作用分析32.2 零件的工艺分析33 机械加工工艺规程设计43.1毛坯设计43.2 工艺路线的拟定53.3 加工设备及工艺装备的选择63.4 加工余量的确定73.5确定切削用量及基本工时84专用夹具设计214.1 工件自由度分析214.2 工件定位夹紧方案的确定22 4.3 定位误差的分析与计算224.4 刀具对刀、导向方案的确定234.6 夹具整体结构说明235体会与感想256参 考 文 献267附录271课程设计任务书 零件图纸 1.1 课程设计的目的与要求 课程设计的目的 课程设计是在我们学完了大学的工艺加工课程专业之后进行的。同时结合社会实践，课程实习的知识对机械加工制造总结，也是我们在课程之前对所学各课程的一次深入的综合性的复习,也是一次理论联系实际的训练。因此,它在我们三年的大学生活中有重要的地位。就我个人而言,我希望通过这次课程设计对自己未来从事的工作进行一次适应性的训练从中锻炼自己分析问题,解决问题的能力,为今后的工作打下坚实的基础。全套图纸加1538937061.2 课程设计的要求 就工艺编制而言，加工工艺由零件特点，技术要求，加工工艺过程卡，工艺分析和质量评定等五个部分。工艺分析中对过程卡的工艺路线，热处理安排及所用的夹具、刀具进行合理的分析选用。从而保证加工的各种精度要求。就夹具设计而言，首先应该明确它的要求。夹具是在金属切削加工中，用以准确地确定工件位置，并将其牢固夹紧。夹具的设计是为了保证工件的加工质量，提高加工效率，减轻劳动强度，充分发挥和扩大机床的工艺性能。在夹具设计整个过程中，始终要贯穿这样的思想。整本说明书包含了夹具设计的所有详细过程，并附有公式计算的详尽过程和图表，使读者能够更清晰的了解夹具设计的全程。编写这本说明书，参考了许多资料，并且得到了指导老师的细心指导，以及本班同学的相互探讨，还有机自教研室的其他老师的指导，在此致谢。由于水平有限，错误和不足之处在所难免，恳请各位老师批评指正。2. 零件分析 2.1零件的作用分析 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20孔与操纵机构相连，二下方的50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。2.2 零件的工艺分析 拔叉使用HT200件的材料，HT200材料制造的工艺不难，而且铸造的产品性能以及减震的性能都非常的好。 拔叉待加工的表面以及表面所要求得精度，分析下面几点：（1）重要的加工面：1）加工30两端面保证满足尺寸。2）加工72两端面3）钻铰20孔，并且要达到平行度的误差的要求4）扩50孔5）钻攻6孔（2）主要的加工基准的面：1）以加工30两端面保证满足尺寸作为加工基准的加工的表面本组加工的加工表面有：拔叉工件的上表面的各个孔以及拔叉工件的顶平面2）以钻铰20孔来作为加工基准的加工的表面本组加工的表面有：主要就是扩50孔以及铣削加工6孔3 机械加工工艺规程设计 3.1毛坯设计 毛坯的结构工艺要求（1）车床拨叉为铸造件，对毛坯的结构工艺有一定要求：、铸件的壁厚应和合适，均匀，不得有突然变化。、铸造圆角要适当，不得有尖角。、铸件结构要尽量简化，并要有和合理的起模斜度，以减少分型面、芯子、并便于起模。根据设计任务书该零件材料为HT200，中批量生产，形状中等复杂，轮廓尺寸不大，所以选择砂型铸造。3.2 工艺路线的拟定对于中批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准，车床拨叉的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加工铣30两端面。后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。确定加工方法以后，就按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等具体生产条件确定工艺过程的工序数。确定工序数的基本原则：（1）工序分散原则工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。（2）工序集中原则工序数目少，工件装，夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。一般情况下，中批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但由于不采用专用设备，工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。加工工序完成以后，将工件清洗干净。清洗是在的含0.4%1.1%苏打及0.25%0.5%亚硝酸钠溶液中进行的。清洗后用压缩空气吹干净。保证零件内部杂质、铁屑、毛刺、砂粒等的残留量不大于。工序的集中与分散 制订工艺路线时，应考虑工序的数目，采用工序集中或工序分散是其两个不同的原则。所谓工序集中，就是以较少的工序完成零件的加工，反之为工序分散。（1） 工序集中的特点工序数目少，工件装，夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。（2） 工序分散的特点工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。工序集中与工序分散各有特点，必须根据生产类型。加工要求和工厂的具体情况进行综合分析决定采用那一种原则。一般情况下，单件中批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。选择结构简单的通用机床和工装夹具组织流水线生产。工序号工序名称1铣30两端面达图2钻铰20孔达图3扩50+0.5+0.25孔达图4铣72两端面达图5钻攻6孔达图6预钻8锥销孔3.3 确定个加工表面加工方案一个好的结构不但应该达到设计要求，而且要有好的机械加工工艺性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能保证加工的质量，同时是加工的劳动量最小。设计和工艺是密切相关的，又是相辅相成的。对于我们设计拨叉的加工工艺来说，应选择能够满足孔系加工精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外，也要适当考虑经济因素。在满足精度要求及生产率的条件下，应选择价格较底的机床。在选择各表面及孔的加工方法时，要综合考虑以下因素（1） 要考虑加工表面的精度和表面质量要求，根据各加工表面的技术要求，选择加工方法及分几次加工。（2） 根据生产类型选择，在中批量生产中可专用的高效率的设备。在单件中批量生产中则常用通用设备和一般的加工方法。（3） 要考虑被加工材料的性质，例如，淬火钢必须采用磨削或电加工；而有色金属由于磨削时容易堵塞砂轮，一般都采用精细车削，高速精铣等。（4） 要考虑工厂或车间的实际情况，同时也应考虑不断改进现有加工方法和设备，推广新技术，提高工艺水平。（5） 此外，还要考虑一些其它因素，如加工表面物理机械性能的特殊要求，工件形状和重量等。选择加工方法一般先按这个零件主要表面的技术要求选定最终加工方法。再选择前面各工序的加工方法。零件表面加工方法的选择本零件的加工表面分为平面以及孔，由参考文献机械制造工艺设计简明手册可以确定其加工方法选择如下：（1）铣30两端面达图：其表面粗糙度为12.5，只需进行铣即可；铣30两端面夹具，采用铣床X62W（2）扩50+0.5+0.25孔达图：其表面粗糙度为3.2，且做为精基准加工要求高，因此需扩削加工；扩50钻模采用Z535钻床（3）铣72两端面达图：其表面粗糙度为3.2，需铣加工；铣72两端面（4）钻攻6孔达图，需钻铰；钻攻6孔钻模采用Z535钻床（5）预钻8锥销孔；采用Z535钻床与预钻8锥销孔钻模（6）钻铰20孔达图设计钻铰20孔钻模采用Z535钻床3.4 加工余量的确定零件材料为HT200，生产类型中批量，铸造毛坯。按以上原始资料及加工路线，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1、由于工件较小，为方便加工节省材料将两件铸在一起，同时加工。2、铸件的圆角半径 按表2.2.1 选则金属型铸造 R=3-5mm，拔模斜度外表面=0O30。毛坯热处理方式为自然失效处理以消除铸造应力。 3、内孔20 +0.0210,考虑其孔径较小铸造困难，为简化铸造毛坯外型，现直接将20圆柱铸成实心的。4外圆表面延轴线方向长度方向的加工余量及公差（20，50端面）。查机械制造工艺设计简明手册（以下称工艺手册）表2.2.42.2.5，取20，50端面长度余量均为2.5（均为双边加工）铣削加工余量为：粗铣 2.0mm精铣 0.5mm两内孔精度要求IT7参照机械制造工艺设计简明手册（以下简称工艺手册）表2.3-8确定工序尺寸及余量为： 钻孔： 19.7 绞： 20+0.0210 6、内孔50+0.05+0.25 毛坯为铸孔,内孔精度要求IT12表面粗糙度为Ra3.6,参照工艺手册表2.3-10确定工序尺寸及余量为: 扩孔 50 2Z=107.其他尺寸直接铸造得到由于本设计规定的零件为批量生产，应该采用调整加工。因此在计算最大、最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认。3.5确定切削用量及基本工时工序 铣30两端面达图粗铣：机床：X62W铣床。由机械制造工艺简明手册表4.2-35至4.2-37可查其技术参数。刀具选择：选用硬质合金端铣刀。选者铣刀直径d=125mm，齿数Z=6，刀片牌号YG8。铣刀几何参数根据机械加工工艺手册第一卷表9.2-27选择：、。确定铣削用量：铣削深度：=2mm每齿进给量：由机械加工工艺手册第一卷表9.4-3，取=0.2mm铣刀磨钝标准以及耐用度：由机械加工工艺手册第一卷表9.4-6表9.4-7取后刀面最大磨损限度取2mm，耐用度T=180min。铣削速度V：由机械加工工艺手册第一卷表9.4-13取 V=64m/min=1.1m/s机床主轴转速： （1-1）根据X62W机床技术参数取：n=190m/min实际铣削速度：工作台每分钟进给量： （1-2）根据X62W技术参数取： 则实际每齿进给量为：校验机床功率：机械加工工艺手册第一卷P9-109页3.4小节公式： （1-3） （1-4）式中， ，将以上数据代入式（1-4）得： =1480.5NV=1.24m/s将、V代入式1-3得：因为X62W机床主轴电动机功率为7.5KW，故切削用量可用。基本时间的确定：由机械加工工艺手册第一卷表9.4-31端铣刀对称铣削的基本时间公式： （1-5）式中：，由机械加工工艺手册第一卷表9.4-33查得=27mm，代入式1-5得： 精铣：机床：X62W铣床。由机械制造工艺简明手册表4.2-35至4.2-37可查其技术参数。刀具选择：选用硬质合金端铣刀。选者铣刀直径d=400mm，齿数Z=20，刀片牌号YG8。铣刀几何参数根据机械加工工艺手册第一卷表9.2-27选择：、。铣削用量：铣削深度：=1mm每齿进给量：由机械加工工艺手册第一卷表9.4-3，取每转进给量为0.5mm/r，则=0.5/20=0.025mm/z铣削速度V：由机械加工工艺手册第一卷表9.4-8得： （1-6）式中：。代入式1-6得： 机床主轴转速：根据X62W机床技术参数取：n=150m/min 实际铣削速度： 工作台每分钟进给量： 根据X62W技术参数取： 则实际每齿进给量为：基本时间的确定：由机械加工工艺手册第一卷表9.4-31端铣刀对称铣削的基本时间公式： 式中：，由机械加工工艺手册第一卷表9.4-33查得=38mm，代入式1-5得： 工序 铣72两端面达图粗铣机床选择：选择X62W铣床。由机械制造工艺简明手册表4.2-35至4.2-37可查其技术参数。粗铣：刀具选择：选用铣刀。材料：硬质合金。d=25,L=147,l=45,Z=3。刀具几何参数由机械加工工艺手册第一卷表9.4-26得：、。确定铣削用量：铣削深度：=35mm每齿进给量：由机械加工工艺手册第一卷表9.4-2，取=0.1mm铣刀磨钝标准以及耐用度：由机械加工工艺手册第一卷表9.4-6表9.4-7取后刀面最大磨损限度取0.4mm，耐用度T=60min。铣削速度V：由机械加工工艺手册第一卷表9.4-24取 V=28m/min=0.47m/s机床主轴转速： N=356r/min根据X62W机床技术参数取：n=375m/min实际铣削速度：工作台每分钟进给量： 根据X62W技术参数取： 则实际每齿进给量为：校验机床功率：机械加工工艺手册第一卷P9-109页3.4小节公式： 式中， ，将以上数据代入式（1-4）得： =1034.4NV=0.49m/s将、V代入式1-3得：因为X62W机床主轴电动机功率为7.5KW，故切削用量可用。基本时间的确定：由机械加工工艺手册第一卷表9.4-31的基本时间公式： 式中：，由机械加工工艺手册第一卷表9.4-33查得=11mm，代入式1-5得： 精铣：机床选择：选择X62W铣床。由机械制造工艺简明手册表4.2-35至4.2-37可查其技术参数。刀具选择：选用硬质合金铣刀。d=25,L=147,l=45,Z=3。刀具几何参数由机械加工工艺手册第一卷表9.4-26得：、。铣削用量：铣削深度：=35mm每齿进给量：由机械加工工艺手册第一卷表9.4-2，取=0.12mm铣刀磨钝标准以及耐用度：由机械加工工艺手册第一卷表9.4-6表9.4-7取后刀面最大磨损限度取0.4mm，耐用度T=60min。铣削速度V：由机械加工工艺手册第一卷表9.4-24取 V=30m/min=0.5m/s机床主轴转速： 根据X62W机床技术参数取：n=475m/min实际铣削速度：工作台每分钟进给量： 根据X62W技术参数取： 则实际每齿进给量为：基本时间的确定：由机械加工工艺手册第一卷表9.4-31的基本时间公式： 式中：，由机械加工工艺手册第一卷表9.4-33查得=11mm，代入式1-5得： 工序 钻铰20孔达图钻孔。选择机床：选择Z535钻床，由机械制造工艺设计简明手册表4.2-11至4.2-13可查其技术参数。选择刀具：钻孔时用刀具：硬质合金锥柄麻花钻，d=19.7mm；铰孔时用刀具：莫氏4号锥柄铰刀；（1）钻孔；切削深度：进给量f：由切削加工简明手册表8-70取f=0.25-0.30mm/r，按机床技术参数取： f=0.25mm/r切削速度V：由切削加工简明手册表8-72取： V=1.0m/s=60m/min主轴转速n：由机床技术参数取：n=650r/min实际切削速度：基本时间：由机械制造工艺设计简明手册表6.2-5得： （1-8）式中：，代入式1-8得： （2） 铰孔：刀具：根据查阅书籍文献3表4.651，选择硬质合金机用铰刀。切削深度：。进给量：查阅书籍文献3表2.458，取。切削加工的速度：根据参考书籍4附表2.562，选择。机床主轴转速：查阅书籍参考文献3表3.131取实际切削速度：切削工时被切削层长度：刀具切入长度，刀具切出长度： 取铰刀走刀次数为1机动时间：工序 钻M6螺纹孔（1）钻M6底孔机床选择：Z535钻床，刀具：参考选用相关参考文献3表4.510.0的高速钢锥形柄的麻花钻头。钻孔到5，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： （2）攻M6螺纹机床选择：Z535钻床机械制造工艺设计简明手册表4.2-11至表4.2-13可查技术参数。刀具选择：高速钢机动丝锥进给量f：f=1mm/r切削速度V：V=0.12m/s=7.2m/min主轴转速n：由机床技术参数取：n=250r/min实际切削速度：基本时间：由机械制造工艺设计简明手册表6.2-14得： （1-10）式中：，i=1代入式1-10得： 工序：扩50+0.5+0.25孔达图：1）切削加工用量的确定进给量确定，按照参考书7附表24-11可以知道，根据孔的深度比，因此。根据Z535机床的说明书，选择。按照参考资料7附表21-5，钻头的强度所能容许的进给量。因为机床的进给机构所容许的轴向力是（根据钻床的说明书知道），按照参考资料7附表21-4，所容许的机床进给量。因为所选择的进给量远远小于和，因此所择的可以使用。切削加工的速度确定与轴向的力F以及转矩T和切削加工的功率 按照附表22-14，根据插入的法可知道：，因为实际加工的条件和上面表所给的条件不完全的一样，所以应该对所的到的结论来进行修正。根据参考书7附表27-2，所以根据Z535钻床的说明书，选择。实际切削加工的速度是根据参考资料7附表26-7，所以检验机床的功率 切削加工的功率是 钻床有效的功率因此选取的扩削加工的用量可以使用。得，对应地， 工序：铣断采用X62W铣床，采用高速钢铣刀，当为铣断时，每齿进给量为0.20.4，齿数为8，刀具耐用度为6090min，d=90mm,ae=82mm。=3mm,=1mm/s,=82mm（参考文献【1】表14-69）,刀具耐用度为t=6090min，根据文献【1】，表14-67，得：v= =37.51m/min由机床转速数列，取n=600r/min 工序 钳工，检验4专用夹具设计4,1问题的提出为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度。在加工车床拨叉零件时，需要设计专用夹具。利用本夹具主要用来扩孔50孔夹具，由于是扩孔，其要求不高，在保证加工要求的前提下尽量提高劳动生产率，降低劳动强度。4.2 工件自由度分析 由零件图可知，相对于零件中线有距离的要求，为使定位误差为零，应该选择零件20孔中线为定位基准保证该角度。此外，还应以端面为基准，从而保证孔在零件上的位置。4.3 工件定位夹紧方案的确定 刀具：硬质合金镶耻三面刃铣刀，d=80mm,Z=10实际所需夹紧力Wk=Wk-实际所需夹紧力K-安全系数，安全系数计算公式如下：=故取-考虑工件材料及加工雨余量均匀性的基本安全系数-加工性质-刀具钝化程度-切削特点-夹紧力的稳定性-手动夹紧时的手柄位置-仅有力矩使工件回转时工件与支承面接触情况 4.4 定位误差的分析与计算（1）定位元件尺寸及公差的确定。夹具的主要定位元件为定位轴，这个定位轴的尺寸与公差规定为与本零件在工作时与其相匹配轴的尺寸与公差相同，（