机械制造技术课程设计-拨叉加工工艺及钻2-M8孔夹具设计（全套图纸）.pdf

I 课程设计（论文） 拨叉加工工艺及夹具设计拨叉加工工艺及夹具设计 院院 系系 专专 业业 机械设计制造及其自动化机械设计制造及其自动化 班班 级级 机制机制 学学 号号 姓姓 名名 指导老师指导老师 II 摘摘 要要 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。 拨叉加工工艺规程及其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 III ABSTRACT 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 Lathe fixture 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, IV 目目 录录 序 言 1 第 1 章 零件分析 2 1.1 零件的作用 2 1.2 零件的工艺分析 2 第 2 章 工艺规程设计 3 2.1 确定毛坯的制造形式 3 2.2 基面的选择 3 2.3 工艺路线的制定 4 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定 6 2.5 确立切削用量及基本工时 6 第 3 章 钻 2- M8 孔夹具设计 8 3.1 问题的提出 8 3.2 定位基准的选择 8 3.3 切削力与夹紧力计算 8 3.4 定位误差分析 8 3.5 钻套、衬套、钻模板及夹具体设计 9 3.6 夹具设计及操作的简要说明 11 总 结 12 参考文献 13 致 谢 14 1 序 言 机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装 备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装 备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此 制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从 某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平 的重要指标。 拨叉的加工工艺规程及其铣槽的夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基 础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个 零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹 具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养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。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注 意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。 本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。 2 第 1 章 零件分析 1.1 零件的作用 拨叉作用待查 1.2 零件的工艺分析 零件为 QT600-3 铸钢件，无热处理要求。 从结构上看，左部呈圆筒状，右部为厚 14mm 的半圆叉爪。两部分上下都不在同一平 面上，工件安装有一定困难。 零件的主要加工表面和主要的技术要求也分两个部分 一个是以 20 孔端面为中心的加工表面， 这一组加工表面包括： 20mm 的孔以及 M20 螺纹底孔。 一个是以 20 孔为中心的加工表面,这一组加工表面包括：叉口端面，宽 42 槽，螺 纹孔，销孔。 3 第 2 章 工艺规程设计 2.1 确定毛坯的制造形式 零件材料是 QTQ600-3。零件年产量为批量，而且零件加工的轮廓尺寸不大，在考虑 提高生产率保证加工精度后可采用铸造成型中的金属模铸造。零件形状复杂，因此毛坯 形状可以与零件的形状尽量接近，毛坯尺寸通过确定加工余量后再决定。 2.2 基面的选择 粗基准选择应当满足以下要求： （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。 基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，他对零件的生产是非常重要的。先 选取20 端面为定位基准。 精基准的选择应满足以下原则： （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 4 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。 以错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。20 孔（一面 2 销）为定位精基准，加工其它表面及孔。 主要考虑精基准重合的问题， 当设计基准与工序基准不重合的时候， 应该进行尺寸换算， 这在以后还要进行专门的计算，在此不再重复。 2.3 工艺路线的制定 制定艺路线的出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能 得到合理的保证,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用夹具, 并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽 量下降。经考虑选择了两个可行的工艺方案。 方案一 1 铸造 铸造 2 时效处 理 时效处理 3 铣 铣20 孔两端面 4 钻 钻扩铰20 孔 5 钻 钻 M20 x1.5 螺纹底孔 6 车 车 R68 圆环 7 钻 钻8 销孔 8 钻 钻 2-M8 孔 9 钻 钻 4-6.2 孔 10 铣 铣宽 42mm 槽 11 攻 攻 M20 x1.5 螺纹 12 检验 检验，入库 方案二方案二 1 铸造 铸造 2 时效处 理 时效处理 5 3 铣 铣20 孔两端面 4 车 车 R68 圆环 5 钻 钻扩铰20 孔 6 钻 钻 M20 x1.5 螺纹底孔，攻丝 7 钻 钻8 销孔 8 钻 钻 2-M8 孔 9 钻 钻 4-6.2 孔 10 铣 铣宽 42mm 槽 11 检验 检验，入库 上面的工序加工不太合理，因为由经验告诉我们大多数都应该先铣平面再加工孔，那 样会更能容易满足零件的加工要求，效率不高，但同时钻两个孔，对设备有一定要求。 方案一和方案二的区别在于方案一先加工20 孔端面，再加工20 孔，再加工 M20 螺 纹底孔，后面工序采用20 孔和 M20 螺纹底孔定位，采用一面两销，这样可以为后面工 序利用更好的定位基准；而方案二是把端面加工完毕再加工孔，加工完 M20 螺纹底孔立 即攻丝，不能作为定位基准。综合考虑我们选择方案一。 最终工艺路线如下： 1 铸造 铸造 2 时效处 理 时效处理 3 铣 铣20 孔两端面 4 钻 钻扩铰20 孔 5 钻 钻 M20 x1.5 螺纹底孔 6 车 车 R68 圆环 7 钻 钻8 销孔 8 钻 钻 2-M8 孔 9 钻 钻 4-6.2 孔 10 铣 铣宽 42mm 槽 11 攻 攻 M20 x1.5 螺纹 12 检验 检验，入库 6 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定 拨叉零件材料为 QT600-3，毛坯重量 1.12kg，生产类型为中批量，铸造毛坯。 据以上原始资料及加工路线，分别确定各家工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺 寸如下： 1、不加工表面毛坯尺寸 不加工表面毛坯按照零件图给定尺寸为自由度公差，由铸造可直接获得。 2、端面 由于端面要与其他接触面接触， 同时又是20 孔的中心线的基准。 查相关资料知余量留 2.5 比较合适。 3、孔 毛坯为空心，铸造出孔。孔的精度要求介于 IT7IT8 之间，参照参数文献，确定工艺 尺寸余量为 2mm 2.5 确立切削用量及基本工时 工序：铣20 孔两端面 1. 选择机床刀具 选择立式铣床 X51 硬质合金钢 Yab 端铣刀60= p a 2. 切削用量 查 2 表 5 f=0.140.24mm/r T=180min 取 f=0.15mm/r v=1.84m/min n=7.32r/min min/44 . 6 mVf= 3. 计算工时 s19 . 4 44 . 6 243 1 = + = nf L tm 半精铣 04s . 4 44 . 6 242 2 = + = nf L tm 23s . 8 ttT m2m1m =+= 工序：铣宽 42mm 槽 1、选择机床及刀具 机床 x51 立式铣床 7 刀具 三面刃铣刀铣槽 do=42mm 查1表 8 国家标准 GB1118 D=160mm d=40mm L=16mm 齿数 z=24 2、计算切削用量 由工艺手册表 9.41 和（切削用量手册）查得 走刀量 f=0.67 mm/r 铣刀磨钝标准和耐用度 由工艺手册表 9.46 查得 磨钝标准为 0.20.3 表 9.47 查得 耐用度为 T=150min （1）切削速度 由工艺手册 式 3.2 v Pu w Y f X p m q V k zaaaT dC V VVV v 0 v = （7- 26） 查表 9.48 得其中： 修正系数0 . 1= v k 40= V C 2 . 0= v q 1 . 0= v X 4 . 0= v Y 5 . 0= v u 1 . 0= v p m=0.5 mm z f af028 . 0 24 67 . 0 = 6= w a 8= p a 代入上式，可得 v=49.5m/min=0.82m/s （2）确定机床主轴速度 min/ 5 . 390/5 . 6 1000 rsr dw v ns= 由工艺手册 按机床选取主轴转速为 6.33 r/s 所以 实际切削速度为 min/ 2 . 196/27 . 3 1000 msm dn v ww = （3）计算切削工时 32.770.54min m ff Lly Ts va zn + = （7- 27） 8 第 3 章 钻2- M8孔夹具设计 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。 3.1 问题的提出 本夹具主要用来钻 2-M8 孔。同样在本道工序加工时，还是应考虑提高劳动生 产率，降低劳动强度。同时应保证加工尺寸精度和表面质量。 3.2 定位基准的选择 为了提高加工效率及方便加工，决定材料使用高速钢，用于对进行加工，准备 采用手动夹紧。 由零件图可知：在对进行加工前，端面外圆进行了粗铣加工，进行了精加工。 因此，定位、夹紧方案有： 采用定位销轴机构进行定位，通过螺旋机构进行夹紧。 为了使定位误差达到要求的范围之内，这种定位在结构上简单易操作。 3.3 切削力与夹紧力计算 由于本道工序主要完成工艺孔的钻、 攻螺纹加工， 而钻削力远远大于攻螺纹切削力。 因此切削力应以钻削力为准。由参考文献9得： 钻削力 6 . 08 . 0 26HBDfF = 钻削力矩 6 . 0 8 . 09 . 1 10HBfDT = 式中：6Dmm= （M8 螺纹底孔） ()()232187255 3 1 255 3 1 minmaxmax =HBHBHBHB 1 15 . 0 =rmmf 0.80.6 26 100.152321201.7FN= 1.90.80.6 10 100.152323003TN mm= 本套夹具采用移动压板夹紧，移动压板主要靠移动压板上的螺母来实现夹紧。根据 参考文献11可知该机构属于单个螺旋夹紧。 由式（4.1）根据参考文献11表 1-2-20 到表 1-2-23 可查得 0 35 104 3033 5.5132 299 50 ) WN tg = + oo （ 3.4 定位误差分析 该夹具以一个侧面和心轴和支撑钉定位，要求保证孔轴线间的尺寸公差。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尺寸公差。 由5和6可得： 9 制造误差ZZ （1）中心线对定位件中心线位置精度 mm05 . 0 03 . 0 2 = . 取 mm04 . 0 2 = . （2）内外圆同轴度误差（查表 P297） mm008 . 0 3 = .故， mmDW142 . 0 16 . 0 05 . 0 08 . 0 04 . 0 125 . 0 22222 2 5 2 4 2 3 2 2 2 =+=+. 则 533 . 0 3 2 142 . 0 = . 知此方案可行。 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。 3.5 钻套、衬套、钻模板及夹具体设计 根据参考文献11表 2- 1- 47 可查得钻套孔径结构如图 4.14 所示。 图 4.14 快换钻套 表 4.9 d H D 1 D 2 D h 1 h m 1 m r 公称尺 寸 允差 10 20 12 +0.018 +0.007 22 18 10 4 7 7 16 50 根据参考文献11表 2- 1- 58 可得衬套选用固定衬套其结构如图 4.15 所示。 10 图 4.15 固定衬套 其结构参数如表 4.10 所示。 表 4.10 d H D C 1 C 公称尺寸 允差 公称尺寸 允差 12 +0.034 +0.016 20 18 +0.02 3 +0.01 2 0. 5 2 根据参考文献11夹具 U 型槽的结构如图 4.16 所示。 图 4.16 U 型槽 主要结构尺寸参数如表 4.11 所示。 表 4.11 螺栓直径d D 1 D L 12 14 30 20 11 3.6 夹具设计及操作的简要说明 本套夹具用于加工 2- M8 孔。以一面一销和一个侧面支撑钉来实现完全定位。主要 考虑工件便于取出夹紧装置采用螺旋机构夹紧。工件加工完成后，移动压板向后退一定 距离，工件就可以很方便的取出。压在工件上，将螺栓拧紧就可以进行加工了。加工完 成以后将移动压板退出一定距离，就可以把工件直接取出。 12 总总 结结 加工工艺的编制和专用夹具的设计，使对零件的加工过程和夹具的设计有进一步的提高。在这 次的设计中也遇到了不少的问题，如在编写加工工艺时，对所需加工面的先后顺序编排，对零件的 加工精度和劳动生产率都有相当大的影响。在对某几个工序进行专用夹具设计时，对零件的定位面 的选择，采用什么方式定位，夹紧方式及夹紧力方向的确定等等都存在问题。这些问题都直接影响 到零件的加工精度和劳动生产率，为达到零件能在保证精度的前提下进行加工，而且方便快速，以 提高劳动生产率，降低成本的目的。通过不懈努力和指导老师的精心指导下，针对这些问题查阅了 大量的相关资料。最后，将这些问题一一解决，并夹紧都采用了手动夹紧，由于工件的尺寸不大， 所需的夹紧力不大。 完成了本次设计，通过做这次的设计，使对