机械制造技术课程设计-倒档拨叉工艺及铣上端46后端面夹具设计（全套图纸）.pdf

设计说明书设计说明书 题目：倒档拨叉工艺规程及铣上端 46 后端 面夹具设计 摘 要 本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切 削机床、公差配合与测量等多方面的知识。 倒档拨叉加工工艺规程及夹具设计是包括零件加工的工艺设 计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先 对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择 好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工 步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切 削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成 部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接 部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹 具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。 关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 ABSTRCT This design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal- cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge. The reduction gear box body components technological process and its the processing hole jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. Must first carry on the analysis in the technological design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; After that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; Then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; Position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement. Keywords: The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error 目录目录 一、前 言 . 二、对零件的分析 . 2.1 零件的作用 . 2.2 零件的工艺分析. 三、工艺规程的设计 . 3.1 确定生产类型. 3.2 确定毛坯的制造形式 . 3.3 基准的选择 . 3.4 工艺路线的拟定. 3.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 . 3.6 切削用量及基本工时的确定 . 四、夹具设计分析 . 4.1 定位基准的选择. 4.2 切削力与夹紧力计算 . 4.3 拟定定位方案和选择定位元件 . 4.4 夹具简单操作说明 . 总 结 . 致 谢 . 参 考 文 献 . 一、前一、前 言言 机械制造工艺及机床夹具课程设计是在完成了机械制造技术 和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的一个教学环 节。这次设计使我们能综合运用机械制造工艺学中的基本理论， 并结合生产实际中学习到的实践的知识，独立的分析和解决工艺 问题，初步具备了设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力 和运用夹具设计的基本原理和方法，拟订夹具设计方案，完成夹 具结构设计的能力，也是熟悉有关手册、图表等技术资料及编写 技术文件等基本技能的一次实践机会。这是我们在进行毕业设计 之前对所学课程进行的一次全面总复习，也是一次理论联系实际 的训练。因此，在几年的学习中占有重要地位。 就我个人而言，希望通过这次课程设计，对自己今后将从事 的工作进行一次适应性训练，通过课程设计锻炼自己分析问题、 解决问题的能力，为以后的工作打下一个良好的基础。 由于能力所限，加上经验不足，设计中尚有许多不足之处， 恳请位老师给予批评指教。 二、对零件的分析二、对零件的分析 2.1 零件的作用零件的作用 零件的作用待查 2.2 零件的工艺分析零件的工艺分析 该零件是倒挡拨叉零件，形状不规则，尺寸精度、形位精度 要求均较高，该零件的主要技术要求分析如下： 1、主要尺寸精度和形位公差 （1） 8.7 盲孔的表面粗糙度值为 25， 钻可以达到精度要求； （2）面 1、2、3 的表面粗糙度值为 12.5，粗铣可以达到精 度要求。且面 1、2 与盲孔的对称度误差为 0.4. （3） 14 的孔的尺寸精度为 H9( +0.043 0 )， 表面粗糙度值为 6.3， 其于 M 的直线度误差为 0.03； （4）面 4、5 的粗糙度为 25，铣可以达到其精度要求，其定 位基准为盲孔。 （4）面 6、7 的表面粗糙度为 6.3，通过粗铣，半精铣可以 达到其精度要求， 且其于直径为 14 孔的垂直度误差为 0.25. 2、毛坯的技术要求 铸件要求不能有砂眼、疏孔等缺陷，以保证零件的强度、 硬度和刚度， 使其在外力作用下， 不至于发 生意外事故。 3、零件刚度对夹具的要求 由于零件悬臂伸长， 因此刚性较差， 设计夹具时应充分注 意这一点。 4、定位基准对工序的要求 由主要尺寸精度和形位公差的分析可知： 8.7 孔是一个 比较重要的孔，面 4、5 是比较重要的平面，它们均为以后机 械加工各工序的定位基准。因此加工它们的工序是比较重要 的，要在夹具设计中考虑以保证达到它们的精度要求。 三、工艺规程的设计三、工艺规程的设计 3.1 确定生产类型确定生产类型 由于该杠杆零件的生产纲领为小批量生产，所以加工设备采 用通用机床配以专用工、夹、量具，并考虑加工工序适当集中， 以提高生产率和减少机床数量，降低生产成本。 3.2 确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式 由零件的分析可知：毛坯可以采取砂型铸造、手工造型制造 方式，材料为 ZG310-570。 3.3 基准的选择基准的选择 根据零件的图纸及零件的使用情况分析可知：14H9 孔， 8.7 孔,面 1、2、3、6、7 均应通过正确的定位才能保证，故对 定位基准的选择应予以分析。 1、 粗基准的选择 （1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证 加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好 几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度 要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹 等。 （2） 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如： 机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选 择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加 工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而 细致的组织，以增加耐磨性。 （3） 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。 这样可以保证 该面有足够的加工余量。 （4） 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基 准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表 面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。 （5） 粗基准应避免重复使用， 因为粗基准的表面大多数是粗 糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。 工件在加工第一道或最初几道工序时， 一般选毛坯上未加工 的表面作为定位基准，这个是粗基准，选面 4、5 为粗基准 来加工大孔， 以上选择符合粗基准的选择原则中的余量最小 原则、便于装夹原则，在以后的工序中，则使用经过加工的 表面作为定位基准， 2、精基准的选择 （1） “基准重合” 原则 应尽量选择加工表面的设计基准为定 位基准，避免基准不重合引起的误差。 （2） “基准统一” 原则 尽可能在多数工序中采用同一组精基 准定位， 以保证各表面的位置精度， 避免因基准变换产生的误差， 简化夹具设计与制造。 （3） “自为基准” 原则 某些精加工和光整加工工序要求加工 余量小而均匀，应选择该加工表面本身为精基准，该表面与其他 表面之间的位置精度由先行工序保证。 （4）“互为基准” 原则 当两个表面相互位置精度及自身尺寸、 形状精度都要求较高时，可采用“互为基准”方法，反复加工。 （5） 所选的精基准 应能保证定位准确、 夹紧可靠、 夹具简单、 操作方便。 在加工 14 的孔后， 应以其为精基准加工 8.7 的盲孔， 在加工 8.7 孔后， 以其和 14 孔的下表面为组合精基准加工零件图中 的面 1、2、3、4、5、6、7 这样就满足了基准重合原则和互为基 准原则。 3.4 工艺路线的拟定工艺路线的拟定 为保证几何形状、尺寸精度、位置精度及各项技术要求，必 须判定合理的工艺路线。 3.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 由于零件的形状复杂，生产纲领是中批量生产，所以毛坯采 取砂型铸造、手工造型制造方式，铸造材料为 ZG310-570，毛坯 出后应进行退火处理，以消除铸造过程中产生的内应力。 由文献表知：该种铸件的尺寸公差等级 CT 为 79 级，加工 余量等级 MA 为 F 级，故取 CT 为 8 级，MA 为 F 级。 3.6 切削用量及基本工时的确定切削用量及基本工时的确定 工序：粗铣上端 46 后端面 1. 选择刀具 刀具选取不重磨损硬质合金套式面铣刀，刀片采用 YG8, mmap5 . 1=， 0 24dmm=，125/ minvm=，4=z。 2. 决定铣削用量 1）决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则 mmap1= 2）决定每次进给量及切削速度 根据 X51 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 齿/2 . 0 mmfz=，则 10001000 125 1364 / min 24 s v nr d = 按机床标准选取 w n 1450min/r 24 1450 159.3/ min 10001000 w dn vm = 当 w n 1450r/min 时 rmmznff wzm /1160145042 . 0= 按机床标准选取rmmfm/1200= 3）计算工时 切削工时：l=75 mml9 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 min3 . 0 2 . 01450 3759 21 = + = + = xfn lll t w m 工序：钻，扩，绞14 孔 工步一钻孔至13 确定进给量 f ：根据参考文献表 2- 7，当钢的 MPa b 800，mmd14 0 =时，rmf/47 . 0 39 . 0 =。由 于本零件在加工14 孔时属于低刚度零件，故进给量应 乘以系数 0.75，则 ()rmmf/35 . 0 29 . 0 75 . 0 47 . 0 39 . 0 = 根据 Z525 机床说明书，现取rmmf/25 . 0 = 切削速度：根据参考文献表 2- 13 及表 2- 14，查得 切削速度min/18mv =所以 min/ 7 . 301 14 1810001000 r d v n w s = = 根据机床说明书，取min/375rnw=，故实际切削速度为 min/37.22 1000 37514 1000 m nd v ww = = 切削工时：mml43=，mml9 1 =，mml3 2 =，则机动 工时为 min448 . 0 25 . 0 375 3943 21 = + = + = fn lll t w m 工步二：扩孔mm85.13 利用钻头将mm14孔扩大至mm85.14，根据有关手 册规定，扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取 ()() rmm ff /87 . 0 585 . 0 75 . 0 65 . 0 8 . 12 . 18 . 12 . 1 = = 钻 根据机床说明书，选取rmmf/57 . 0 = min/4612 3 1 2 1 3 1 2 1 mvv= = = 钻 则主轴转速为min/346 .51rn =，并按车床说明书 取min/68rnw=，实际切削速度为 min/238 . 4 1000 6885.14 1000 m nd v ww = = 切削工时：mml43=，mml6 1 =，mml3 2 =，则机动 工时为 min006 . 1 57 . 0 68 3643 21 = + = + = fn lll t w m 工步 3：铰mm14孔 根 据 参 考 文 献 表 2- 25 ，rmmf/4 . 02 . 0=， min/128mv =，得 min/65.254 8 . 169rns= 查参考文献表4.2- 2， 按机床实际进给量和实际转速， 取rmmf/35 . 0 =，min/198rnw=， 实 际 切 削 速 度 min/33. 9mv =。 切削工时：mml43=，mml9 1 =，mml3 2 =，则机动 工时为 min6060 . 0 35 . 0 198 3943 21 = + = + = fn lll t w m 工序：钻8.7 孔 机床：Z525 立式钻床 刀具：根据机械加工工艺手册表 10- 61 选取高速钢麻花 钻 8.7 1)进给量 取 f=0.13mm/r 2)切削速度 V=2434m/min. 取 V=30m/min 3)确定机床主轴转速 ns= W d 1000 c v = 1000 30 8.7 1194r/min 与 1194r/min 相近的机床转速为 1450r/min。现选取 w n =1450r/min。 所以实际切削速度 c v = 1000 s dn = 8.7 1450 25.3/ min 1000 m = 5) 切削工时，按工艺手册表 6.2- 1。 tm= fn l w 21 ll + i ;其中 l=60mm; 1l=4mm; 2 l=3mm; tm= fn l w 21 ll + = 0.131450 3460 + =0.355min 四、夹具设计分析四、夹具设计分析 根据课程设计任务书的要求，只设计其中一道工序的工装 夹具。下面对工序粗铣上端 46 后端面的夹具进行设计分析： 4.1 定位基准的选择定位基准的选择 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。此道工序后面 还有精加工，因此本次铣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。本工序采用 24 外圆定位，采用固定 V 型块和活动 V 型块定位。 零件图中对本工序的加工要求分析： （1） 钻，粗、精铰零件图中 14H9( +0.043 0 )的孔； （2） 零件图中 14H9 的孔与 M 的直线度为 0.03； （3） 14H9 的孔内表面粗糙度为 6.3。 4.2 切削力与夹紧力计算切削力与夹紧力计算 （1）刀具： 采用端铣刀 24mm z=12 由3 所列公式 得 F V FzF w q u e y z X pF nd zafaC F 0 = 查表 9.48 得其中： 修正系数0 . 1= v k 30= F C 83 . 0 = F q 0 . 1= F X 65 . 0 = F y 83 . 0 = F u 8= P a z=24 0= F w 代入上式，可得 F=889.4N 因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。 安全系数 K= 4321 KKKK 其中： 1 K 为基本安全系数 1.5 2 K 为加工性质系数 1.1 3 K 为刀具钝化系数 1.1 4 K 为断续切削系数 1.1 所以 NKFF7 .1775= （2）夹紧力的计算 选用夹紧螺钉夹紧机 由()FKffN=+ 21 其中f为夹紧面上的摩擦系数， 取25 . 0 21 = ff F= z P +G G 为工件自重 N ff F N 4 . 3551 21 = + = 夹紧螺钉： 公称直径 d=15mm，材料 45 钢 性能级数为 6.8 级 MPa B 1006= MPa B s 480 10 8= 螺钉疲劳极限：MPa B 19260032 . 0 32 . 0 1 = 极限应力幅：MPa k kkm a 76.51 1lim = 许用应力幅： MPa Sa a a 3 . 17 lim = 螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 s s = s=3.54 取s=4 得 MPa120= = 8 . 2 2 4 2 c H d F 满足要求 = MPa d N c 15 43 . 1 2 经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠， 使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧，调节夹紧力调节装 置，即可指定可靠的夹紧力 4.3 拟定定位方案和选择定位元件拟定定位方案和选择定位元件 （1）定位方案：以底面和24 外圆面为定位基准面 （2） 选择定位元件： 主要为固定 v 型块和活动 V 型块查标准 可知固定 V 型块的尺寸如下。 查直径为24 的外圆需要用的 固定 V 型块的具体的尺寸和形状如下 固定 v 型块的形状如下 活动 V 型块主要是靠后面的螺杆旋转带动活动 V 型块作用移 动，从而压紧和松开工件，查直径为24 的外圆需要用的活 动 V 型块的具体的尺寸和形状如下 活动 V 型块的尺寸如下图 活动 v 型块的形状如下 （3）定位误差的计算： （限于篇幅，从略） 一批工件在卡具中定位时，各个工件所占据的位置不完全一 致，因此使加工后，各工件加工尺寸的不一致，而形成误差，即 工件定位时造成的加工表面相对工序基准的误差。 形成原因有两个，一是由于定位基准 与设计基准不重合而造 成。二是定位基准与限位基准不重合而造成。 我们采用的是固定 v 型块定位，活动 v 型块压紧，查 v 型块定 位误差分析书知应该满足以下公式 根据零件图可知，T=0.28mm， Td=0.25mm， ， = 96a。 04 . 0 1 2 sin 1 2 T DW d =）（ 已知孔的形状公差为 0.28，根据经验公式，T 5 1 T 3 1 DW= 易知此结果符合。 4.4 夹具简单操作说明夹具简单操作说明 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。 本道工序为铣床夹具选择了手柄夹紧方式。本工序为铣切削余量 小，切削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。 本夹具的最大优点就是结构简单紧凑。夹具的夹紧力不大， 故使用手动夹紧。为了提高生产力，使用快速螺旋夹紧机构。 总总 结结 这次设计是大学学习中最重要的一门科目，它要求我们把大 学里学到的所有知识系统的组织起来，进行理论联系实际的总体 考虑，需把金属切削原理及刀具、机床概论、公差与配合、机械 加工质量、机床夹具设计、机械制造工艺学等专业知识有机的结 合起来。同时也培养了自己的自学与创新能力。因此本次设计综 合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既了解了基本概 念、基本理论，又注意了生产实践的需要，将各种理论与生产实 践相结合，来完成本次设计。 这次设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解 决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,更是在学完大学所学的所 有专业课及生产实习的一次理论与实践相结合的综合训练。这次 毕业设计使我以前所掌握的关于零件加工方面有了更加系统化和 深入合理化的掌握。比如参数的确定、计算、材料的选取、加工 方式的选取、刀具选择、量具选择等； 也培养了自己综合运用设 计与工艺等方面的知识； 以及自己独立思考能力和创新能力得到 更进一步的锻炼与提高；再次体会到理论与实践相结合时，理论 与实践也存在差异。 回顾起此次设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到完成 定稿，从理论到实践，在整整一学期的日子里，可以说学到了很 多很多的的东西，同时巩固了以前所学过的知识，而且学到了很