机械制造技术课程设计-分离叉的加工工艺及钻M14孔夹具设计（全套图纸）.doc

机械制造工艺学与机床夹具设计课 程 设 计设计题目：分离叉加工工艺及钻M14*1.5螺纹底孔设计设 计 者： 所在班级： 机制四班 指导教师： 提交日期： 安徽农业大学工学院目录机制工艺课程设计任务书 3页第1章 零件分析4页 1.1 零件的作用4页1.2 零件的工艺分析4页1.3 确定零件的生产类型5页第2章 确定毛坯、绘制毛坯简图6页2.1 选择毛坯6页2.2 毛坯简图7页第3章 工艺规程设计7页3.1 定位基准的选择8页3.2 拟订工艺路线8页3.3 加工设备及工艺装备的选用9页3.4 切削用量的计算10页3.6 时间定额的计算11页第4章 专用钻床夹具设计12页4.1 夹具设计任务13页4.2 拟定钻床夹具结构方案与绘制夹具草图14页4.3 绘制夹具装配总图14页4.4 夹具装配图上标注尺寸、配合及技术要求15页第5章 设计总结15页参考文献 15页附件16页20机制工艺课程设计任务书一、课程设计任务书课程编号课程名称机制工艺与夹具课程设计周数3论文（设计）进度安排指导教师布置课程设计任务。明确设计任务，阅读设计任务书和指导书，收集、借阅有关资料、手册。对零件进行工艺分析，画出零件图；确定毛坯的制造方式，绘制毛坯简图。制定机械加工工艺路线，选择定位基准。选择机床及工、夹、量、刃具，确定加工余量及工序间尺寸与公差，确定切削用量。画出毛坯图，填写工艺过程卡及工序卡。针对指定的一道工序，确定该工序夹具设计方案，选择定位元件，计算所需夹紧力，选择夹紧方案。绘制夹具装配图。绘制夹具零件图。整理设计说明书。答辩、评定成绩。具体设计方法、步骤见机械制造工艺学与机床夹具设计课程设计指导书和机械制造工艺学教材。另外主要参考书目：1机床专用夹具图册2机械制造装备设计3机械制造工艺设计简明手册4机械制造工艺学课程设计指导书5实用机械加工手册6实用机械加工工艺手册论文（设计）内容一、设计题目与要求拨叉的机械加工工艺规程及钻孔攻螺纹夹具设计。年产量为5000件（大批生产）。（零件参考图附后）二、设计内容1对零件进行工艺分析，画零件图；2确定毛坯的制造方式，绘制毛坯简图；3制定零件的机械加工工艺路线，填写机械加工工艺过程卡；4对指定工序，选择机床及工、夹、量、刃具，确定加工余量及工序间尺寸与公差，确定切削用量，填写机械加工工序卡；5对指定工序进行机床夹具设计计算和机构设计，画夹具装配图；6对夹具的一个零件设计零件图；7编写设计计算说明书。要求设计工作要求提交：1零件图 1张（A4）2毛坯图 1张（附在说明书里）3机械加工工艺过程卡 4机械加工工序卡 5夹具结构设计装配图 1张（根据实际情况选择A3或者A2图纸绘制）6夹具结构设计零件图 1张（根据实际情况选择A2或者A3图纸绘制）7课程设计说明书 1份 所有资料最终用档案袋装好上交。二、设计题目与要求如下图所示分离叉，材料为QT600-2，毛坯为铸件，中批生产，试编制零件的机械加工工艺规程及设计铣内侧面保证800.2的夹具。 零件图技术要求：1，铸件需经热处理硬度HB197-269,在M表面淬火硬度HRC40-50;2,未注明铸造拔模角3，圆角半径R3；3，两M面应在同一中心R25圆柱面上，其表面母线对R25孔中心线跳动量允差0.1/100；4，M14*1.5螺纹对25孔中心线不垂直度和不相交度允差0.1，对800.2中心线偏移0.4；5，铸件不得有缩松，缩孔，裂纹及外来夹杂物等铸件缺陷；6，非加工表面涂以拖拉机专用醇酸底漆。第1章 零件分析1.1 零件的作用该零件主要用于离合器和减速器中，起拔动作用，受力不大。其中25的孔用于与轴的联接。1.2 零件的工艺分析3.1 确定毛坯的制造形式。该零件主要用于离合器和减速器中，起拔动作用。主要受弯矩作用，但受力不大。还受磨擦作用，则两内侧面的硬度要求较高。本分离叉选取材料为QT600-2。又因其为异形结构，所以采用铸造方式成型，根据表面粗糙度要求，生产类型中批，铸件不得有缩松，缩孔，裂纹及外来夹杂物等铸件缺陷，我们选取金属模机械砂型铸造方式。零件的一些非工作表面不须再进行切削加工，则要求锻造的表面质量较高，如飞边毛刺少等。3.2 精基准的选择零件以38左端面与25孔轴线为设计基准，并且该零件的被加工表面与其有严格的位置精度要求。根据基准重合原则，选其作为工序基准符合基准重合原则，且定位稳定可靠且便于工件的夹紧，也有利于保证加工后的空间位置精度。 第2章 确定毛坯、绘制毛坯简图 2.1 选择毛坯及铸造方法 毛坯选用铸件，材料QT600-2.由于工件生产类型为中批，形状较复杂，结合表面粗糙度要求，综合考虑选用金属模机械砂型。2.2 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量1公差等级 根据造型材料工艺方法和毛坯材料选取尺寸公差等级为8，机械加工余量等级为G 2零件表面粗糙度 由零件图可知，加工表面的粗糙度Ra为3.2um/6.3m/12.5um。根据上述诸因素，可查机械制造工艺学与机床夹具设计课程设计指导书相关表格确定该铸件的尺寸公差和机械加工余量，所得结果列于表2.1中。表2.1 分离叉机械加工余量及锻造毛坯尺寸公差加工表面零件尺寸/mm机械加工余量/mm毛坯公差/mm毛坯尺寸/mm38圆柱两端面962+21.610025内孔252+21.22124上端面2531.228分离叉两内表面800.22+21.6760.2两M面R252.51.2R27.52.3 绘制分离叉锻造毛坯简图 由表2.1所得结果，绘制毛坯简图2.3所示。图2.3（毛坯简图）第3章 工艺规程设计3.1 定位基准的选择定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定粗基准，然后再确定精基准。1粗基准的选择轴孔mm的轴线是叉脚两端面设计基准，左端面是叉轴向方向上尺寸的设计基准。选用轴孔mm的轴线和叉头左端面作精基准定位加工叉脚两端面，实现了设计基准和工艺基准的重合，保证了被加工表面的垂直度要求。另外，由于叉件刚性较差，受力易产生弯曲变形，选用叉头左端面作精基准，夹紧力作用在拨叉头的右端面上，可避免在机械加工中产生夹紧变形，夹紧稳定可靠。2粗基准的选择选择叉轴孔mm的外圆面和拨叉头右端面作粗基准。采用mm外圆面定位加工内孔可保证孔的壁厚均匀；采用拨叉头右端面作粗基准加工左端面，可以为后续工序准备好精基准。 3.2 拟订工艺路线工艺路线的拟订是制订工艺规程的总体布局，包括：确定加工方法，划分加工阶段，决定工序的集中与分散，加工顺序的安排，以及安排热处理、检验及其他辅助工序(去毛刺、倒角等)。它不但影响加工的质量和效率，而且影响到工人的劳动强度、设备投资、车间面积、生产成本等。因此，拟订工艺路线是制订工艺规程的关键性一步，必须在充分调查研究的基础上，提出工艺方案，并加以分析比较，最终确定一个最经济合理的方案。1表面加工方法的确定根据零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，查机械制造工艺学与机床夹具设计课程设计指导书相关表格，确定拨叉零件各表面的加工方法，如表3.1所示。表3.1分离叉零件各表面加工方案加工表面尺寸及偏差尺寸精度等级表面粗糙度加工方案备注38圆柱两端面96mmIT13Ra12.5 m粗铣25内孔25 mmIT10Ra6.3 m扩24上表面25mmIT13Ra12.5 m粗铣钻M14*1.5孔12.5 mm钻分离叉两内表面800.2 mmIT12Ra6.3 m粗铣M表面R25 mmIT10Ra3.2 m粗铣-半精铣倒角1.5*45IT13Ra12.5m粗铣攻M14*1.5螺纹2加工阶段的划分分离叉的两个M面加工要求较高，需要进行粗铣半精铣才能达到要求的表面粗糙度。另外，M14*1.5的螺纹底孔对25内孔的中心线有较高的垂直度和相交度要求，且孔中心线位置精度要求较高。工件其余的加工面精度加工要求不高，可将加工阶段划分成粗加工、半精加工两个阶段。在粗加工阶段，首先以分离叉25轴孔和分离叉38圆柱左端面为粗基准，粗铣右端面，再以右端面为精基准粗铣左端面，使后续工序都可采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求；然后扩25孔、粗铣凸台面、粗铣分离叉脚内表面、粗铣叉脚两M面。在半精加工阶段，完成两M面的半精铣加工和M14*1.5螺纹底孔的钻孔丝锥攻丝；最后再对叉脚两内侧面铣1*45倒角。3工序的集中与分散选用工序集中原则安排加工工序。工件的生产类型为中批生产，可以采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表面之间的相对位置精度要求。4工序顺序的安排(1) 机械加工工序安排遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准分离叉圆柱左右端面和轴孔；遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序；遵循“先主后次”原则，先加工主要表面分离叉38左右端面、25mm叉轴孔、叉脚内侧面和M面，后加工次要表面凸台面；遵循“先面后孔”原则，先加工分离叉38端面，再加工轴孔25mm孔；先铣凸台，再加工螺纹孔M8。由此初拟拨叉机械加工工序安排如表3.2所示。表3.2 分离叉机械加工工序安排（初拟）工序号工 序 内 容简 要 说 明10粗铣分离叉38左右端面“先基准后其他” 20扩25孔（主要表面）“先基准后其他”、“先主后次”30粗铣两分离叉脚两内侧面（主要表面）“先主后次”40粗铣-半精铣M面（主要表面）“先粗后精”“先主后次”50铣B-B倒角1*45“先主后次”60粗铣凸台面 （次要表面） 先主后次70钻M14*1.5螺纹底孔“先面后孔”(2) 热处理工序铸件须经热处理，表面硬度HB197-269，增加耐磨性，消除毛坯表面因脱碳而对机械加工带来的不利影响。两M面在加工之后进行淬火，提高其耐磨性和在工作中承受冲击载荷的能力。(3) 辅助工序加工之前，应在非加工表面涂上拖拉机专用底漆；在加工后，安排清洗和终检工序。综上所述，该拨叉工序的安排顺序为：基准加工主要表面粗加工及一些余量大的表面粗加工主要表面半精加工和次要表面加工。5确定工艺路线 在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，拟定拨叉的工艺路线如表3.3所示。表3.3 分离叉机械加工工艺路线（修改后）工序号工 序 内 容定 位 基 准10粗铣分离叉38左右端面端面、25孔20扩25孔左右端面、24孔30粗铣分离叉脚两内侧面右端面、25孔40粗铣-半精铣M面50铣B-B倒角1*4560粗铣凸台面 端面、25孔、叉脚内侧面70钻M14*1.5螺纹底孔，孔口倒角并攻丝端面、24孔、叉脚内侧面80清洗90热处理-M面淬火100终检170入库3.3 加工设备及工艺装备的选用机床和工艺装备的选择应在满足零件加工工艺的需要和可靠地保证零件加工质量的前提下，与生产批量和生产节拍相适应，并应优先考虑采用标准化的工艺装备和充分利用现有条件，以降低生产准备费用。分离叉的生产类型为中批生产，可以选用高效的专用设备，也可选用通用设备，所选用的夹具均为专用夹具。各工序加工设备及工艺装备的选用如表3.4所示。表3.4 加工设备及工艺装备工序序号工 序 内 容加工设备工艺装备10铸造20时效30涂底漆40粗铣分离叉38左右端面卧式铣床X62铣刀、游标卡尺50扩25孔摇臂钻床Z3025扩孔钻、百分尺60粗铣分离叉脚两内侧面卧式铣床铣刀、游标卡尺70粗铣-半精铣M面卧式铣床X62铣刀、游标卡尺80铣B-B倒角1*45卧式铣床X6290粗铣凸台面 卧式铣床X62铣刀、游标卡尺100钻M14*1.5螺纹底孔，孔口倒角并攻丝摇臂钻床Z3025钻头、丝锥、卡尺、三爪内径千分尺110清洗清洗机120热处理-M面淬火淬火机130终检百分尺、卡尺、三爪内径千分尺140入库3.4 切削用量的计算工序100钻、攻丝M124*1.5螺纹孔(1) 钻12.5孔工步工件材料为QT600-2、孔12.5mm、高速钢钻头，查简明机械加工工艺手册表11-12的切削用量得，切削速度Vc=15m/min，由表11-10得 进给量=0.310.39 mmr取0.32。取=6.25mm。则 （r/min）由本工序采用Z3025型摇臂钻床，取转速=800rmin，故实际切削速度（mmin）(2)攻螺纹由于螺纹螺距为1.5mm则进给量为f=1.5mm/r，在摇臂钻床加工螺纹的切削速度v=2.55m/min，取v=5 m/min所以该工位主轴转速由本工序采用Z3025型摇臂钻床，取转速n=110rmin，故实际切削速则 （mmin）3.6 时间定额的计算工序100钻、攻丝M14*1.5螺纹孔1)钻孔工步 查机械制造工艺学与机床夹具设计课程设计指导书表6-14知该工步 mm；mm；=12.5mm；则该工序的基本时间min2)攻丝 该工步=12.5mm，=3mm，mm；则该工序的基本时间mi2辅助时间的计算辅助时间 与基本时间之间的关系为 =(0.150.2) ，取 =0.15 则各工序的辅助时间分别为：工序100 钻孔工步的辅助时间：=0.156s=0.9s； 攻丝工步的辅助时间：=0.157.2s=1.08s ；3其他时间的计算除了作业时间(基本时间与辅助时间之和)以外，每道工序的单件时间还包括布置工作地时间、休息与生理需要时间和准备与终结时间。由于拨叉的生产类型为大批生产，分摊到每个工件上的准备与终结时间甚微，可忽略不计；布置工作地时间是作业时间的27，休息与生理需要时间是作业时间的24，均取为3，则各工序的其他时间(+)可按关系式(3+3) (+) 计算，它们分别为： 工序100钻孔工步的其他时间：+ =6(6s+0.9s)=0.414s；攻丝工步的其他时间：+ =6(0.72s+1.08s)=0.108s；4单件时间的计算工序100 的单件时间为两个工步单件时间的和，其中钻孔工步：=6s+0.9s+0.414s=7.314s；攻丝工步：=0.72s+1.08s+0.108s=1.908s；因此，工序100的单件时间=+=7.314s+1.908s=9.222s。将上述零件工艺规程设计的结果，填入工艺文件。第4章 专用钻床夹具设计 钻床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，需要设计专用夹具。由指导老师的分配，决定设计钻、攻M14螺纹的钻床夹具。4.1 问题的提出 本夹具主要用于钻、攻M14螺纹，表面粗糙度Ra6.3，精度要求不高，故设计夹具时主要考虑如何提高生产效率，降低劳动强度。4.2 定位基准的选择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25前端面和25孔及工件一侧作为定位基准。4.3定位元件的设计选择已加工好的25前端面和25孔及工件一侧来定位，所以相应的夹具上的定位元件应是心轴和A型固定式定位销。因此进行定位元件的设计主要是心轴和A型固定式定位销。1、 25前端面与心轴相配合，限制三个自由度，即X轴移动、Y轴转动和Z轴转动。2、 25孔与心轴相配合，限制两个自由度，即Y轴移动和Z轴移动。3、 工件一侧与A型固定式定位销相配合，限制一个自由度，即X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。4.4定位误差分析1、 基准位移误差由于定位副的制造误差或定位副配合同间所导致的定位基准在加工尺寸方向上最大位置变动量，称为基准位移误差，用表示。工件以16孔、16右端面、变速叉的臂右端和叉口内侧面来定位，钻变速叉6孔，如果工件内孔直径与轴外圆直径做成完全一致，做无间隙配合，即孔的中心线与轴的中心线位置重合，则不存在因定位引起的误差。但实际上，轴和工件内孔都有制造误差，于是工件套在轴上必然会有间隙，孔的中心线与轴的中心线位置不重合，导致这批工件的加工尺寸H中附加了工件定位基准变动误差，其变动量即为最大配合间隙。按下式计算 式中 基准位移误差，mm 孔的最大直径，mm 轴的最小直径，mm =0.0205mm2、 基准不重合误差 加工尺寸h的基准是外圆柱面的母线上，但定位基准是工件圆柱孔中心线。这种由于工序基准与定位基准不重合导致的工序基准在加工尺寸方向上的最大位置变动量，称为基准不重合误差，用表示。基准不重合误差为= 式中 基准不重合误差，mm 工件的最大外圆面积直径公差，mm =4.5 切削力的计算与夹紧力分析查表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M8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。4.6 导向元件的设计M14螺纹孔加工需钻孔和攻丝，因为钻孔后还要攻丝，故选用快换钻套（其结构如下图示）。根据工艺要求：即用11的麻花钻钻孔。查机床夹具标准件可知11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夹具体是间隙配合，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 4.7 夹具设计及操作简要说明如前所述，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在心轴的螺杆上用带肩螺母进行夹紧工件。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。 第5章 课程设计总结在匆忙中三周的时间过去了，终于完成了自己的机械制造工艺学与机床夹具设计课程设计。感触颇深，学到很多课堂上学不到的知识和经验。由于理论知识不太全面，没有制造设计经验。万事开头难，一开始的时候无从下手。在老师的指导下我知道了设计要求并理清了设计思路。其实设计起来真的没那么简单，因为这里的每个数据都要有依据，在这个过程