机械制造技术课程设计-分离叉轴的加工工艺及钻φ9锥孔的钻床夹具设计【全套图纸】.doc

哈尔滨理工大学课程设计哈尔滨理工大学机械制造工艺学课程设计说明书设计题目 制定分离叉轴的加工工艺，设计钻9锥孔的钻床夹具（生产纲领：中批生产）全套图纸，加153893706班 别 机电09-2班 设 计 者 指导教师 评定成绩 _设计日期 2011 年11 月28 日至12 月 16 日目录设计任务书1课程设计说明书正文2序言2一、 零件的分析2二、 工艺规程设计3（一） 确定毛坯的制造形式3（二） 基面的选择4（三） 制定工艺路线4（四） 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定5（五） 确定切削用量及基本工时5三、 专用夹具设计8（一） 设计主旨8（二） 夹具设计8四、 课程设计心得体会9参考文献10哈尔滨理工大学机械制造工艺学课程设计任务书设计题目 指定分离叉轴的加工工艺，钻9锥孔的钻床夹具（生产纲领：中批生产）设计内容：1.绘制加工工件图，计算机绘图 1张 2.制定零件的加工工艺过程 1张 3.填写零件加工工艺过程卡 1张 4.所有工序的工序卡 1套 5.夹具设计装配图 1份 6.夹具设计零件图 1张 7.课程设计说明书 1份 班 别 机电09-2班设 计 者 指导教师 教研室主任 2011 年 12 月 16 日 1序言机械制造技术课程设计是在学完机械制造工艺、金属切削原理与刀具、机床夹具设计等课程内容，并进行了生产实习的基础上进行的一个教学实践环节。它要求学生全面地综合运用本课程及其先修课程的理论和实践知识进行工艺及结构的设计，对所学各课程的一次深入的综合性的链接。因此，它在我们的大学学习生活中占有十分重要的地位。课程的内容包括设计零件的加工工艺规程和夹具设计。加工工艺规程是指导生产的主要技术文件，是生产组织和管理工作的基本依据，是技术交流的重要文件。零件在工艺规程制定之后，就要按工艺规程顺序进行加工，加工中除了需要机床、刀具、量具外，成批生产时还要用机床夹具。它们是机床和工件之间的联结装置，使工件相对于机床或刀具获得正确的位置。机床夹具的好坏将直接影响工件加工表面的位置精度，所以机床夹具设计是装备设计中一项重要的工作，是加工过程中最活跃的因素之一。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。一、零件的分析（一）零件的作用题目所给定的零件是分离叉轴（见图1-1），它位于变速箱中。拨叉零件主要用在操纵机构中，比如改变车床滑移齿轮的位置，实现变速；或者应用于控制离合器的啮合、断开的机构中，从而控制横向或纵向进给。而分离叉轴的作用是用于安装拨叉零件，主要用来传递旋转运动和扭矩，支撑拨叉零件并对拨叉零件的轴向运动起导向作用。分离叉轴的中间部分有两个宽度为80 -0.036、长度为41a、高度为4+0.1 0的键槽，主要用于联接分离叉轴与轴上的零件，起传递扭矩和轴向移动时导向的作用。零件上还有一个9的锥孔。（二）零件的工艺分析分离叉轴共有两组加工表面，它们相互间有一定的位置要求。现分析如下：1. 28-0.065 -0.117外圆表面为中心的加工表面。 2图1-1 产品零件图这一组加工表面包括：28-0.065 -0.117的外圆表面及倒角，尺寸为500mm的与28-0.065 -0.117外圆表面相垂直的平面，27-0.05 -0.2.的外圆表面及倒角，还有分离叉轴的两个端面。其中主要加工表面为28-0.065 -0.117和27-0.05 -0.2.的外圆表面。2.一锥孔为中间的加工表面。这一组加工表面包括：两个宽度为80 -0.036、长度为41a、高度为4+0.1 0的键槽，一个直径为9的锥孔。这两组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是：（1） 28-0.065 -0.117的圆柱表面与基准线AB的径向全跳动公差。（2） 宽度为80 -0.036的键槽与28-0.065 -0.117轴中心线的对称度公差。由以上分析可知，对于这两组加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工另一组表面，并且保证它们之间的位置精度要求。二、工艺规程设计（一）确定毛坯的制造形式考虑到该零件主要用于离合器和减速器变速箱中经常变速，有一部分轴段还需要高频淬火，因此零件材料为45钢。零件在工作过程中经常承受交变扭矩载荷及冲击性载荷，所以应该选用锻件，保证零件工作可靠。由于零件中批生产，而且零 3件的形状简单，尺寸不大，故可以采用模锻成形。这对于提高生产率、保证加工质量也是有利的。（二）基面的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确、合理，可以保证加工质量，提高生产效率。否则，就会使加工工艺过程问题百出，严重的还会造成零件大批报废，使生产无法进行。1. 粗基准的选择按照有关粗基准的选择原则（即以重要表面、加工余量少的表面作为粗基准），现选取直径为28-0.065 -0.117的外圆的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用车床三抓自定心卡盘夹持28-0.065 -0.117的外轮廓作为定位面钻中心孔。2.精基准的选择加工28-0.065 -0.117外圆表面和27-0.05 -0.2.的外圆表面时以中心孔作为精基准，这样可以保证两外圆表面轴线重合。加工两键槽和锥孔时利用一组共两个短V形块支撑28-0.05 -0.2.的外圆表面作为主要定位面，以消除、四个自由度，再用轴的一个端面消除自由度，保证键槽铣刀轴线与分离叉轴轴线垂直加工键槽；加工完键槽再以键槽定位消除自由度，保证键槽位置与锥孔垂直，达到完全定位，加工锥孔。（三）制定工艺路线制定工艺路线的出发点，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。在生产纲领已确定为中批生产的条件下，可以采用专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应考虑经济效果，以便降低生产成本。工艺路线方案一：工序1：铣端面，钻中心孔。选用X63卧式铣床加工。工序2：粗车28-0.065 -0.117外圆、粗车27-0.05 -0.2.外圆及倒角1*45。车床。工序3：局部轴段高频淬火处理。工序4：精车28-0.065 -0.117外圆、精车27-0.05 -0.2.外圆及倒角1*45。选用CA6140车床，用两中心孔定位，用三抓卡盘夹紧。 4工序5：铣两个键槽。以28-0.065 -0.117外圆表面和一端面定位，选用X63卧式铣床加工。工序6：钻锥孔。以28-0.065 -0.117外圆表面、一端面定位和键槽定位，选用Z535立式钻床加工。工序7：去尖角，毛刺。以上工艺过程详见附表1机械加工工艺过程卡片和附表2机械加工工序卡片。（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“分离叉轴”零件材料为45钢，硬度为HB255285，生产类型为中批生产，可采用模锻毛坯。根据上述原始资料及加工工艺，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.外圆表面（28-0.065 -0.117mm及27-0.05 -0.2.mm）考虑其加工长度为500mm，直径基本尺寸为28mm，与其连接的外圆表面直径基本尺寸为27，为简化模锻毛坯的外形，现直接取其外圆表面直径为30mm。28-0.065 -0.117外圆表面粗糙值要求为Ra0.8um，所以要求精加工，此时直径余量2Z=2mm已满足加工要求，27-0.05 -0.2.mm亦满足要求。2.外圆表面沿轴线长度方向的加工余量。长度方向的余量查工艺手册表2.22.5，其余量值规定为2.02.5mm，现取为2.0mm。（五）确定切削用量及基本工时工序1：铣端面，钻中心孔。fz=0.08mm/齿（参考切削手册表3-3）切削速度：参考有关手册，确定v=0.45m/s，即27m/min。采用高速钢镶齿三面刃铣刀，dw=225mm，齿数z=20。则ns=1000v dw=100027 225r/min=38r/min现选用X63卧式铣床，根据机床说明书，取n=37.5r/min，故实际切削速度为 v=dwnw 1000=22537.5 1000 m/min=26.5m/min当n=37.5m/min时，工作台的每分钟进给量f应为 5 f=fzn=0.082037.5mm/min=60mm/min查机床说明书，刚好有f=60mm/min，故直接选用该值。切削工时：利用作图法，可得出铣刀的行程l+l+l=35mm。因此，机动工时为 t=l+l1+l2 fm=35 60min=0.58min工序2：粗车28-0.065 -0.117外圆、粗车27-0.05 -0.2.外圆及倒角1*45。1）粗车28-0.065 -0.117外圆面。（1） 背吃刀量：粗车单边余量Z=0.8mm，可一次切除。（2） 进给量：根据切削手册表1.4，选用f=0.5mm/r。（3） 计算切削速度：见切削手册表1.27v= cv Tmapxvfyvkv式中，C=242，m=0.2,T=60,x=0.15,y=0.35,k=1.44,k=0.81于是 v= 242 600.20.80.150.50.351.440.80.810.97m/min =217.5m/min(4)确定主轴转速： ns=1000vc dw=1000217.5 65 r/min=1065r/min(5)切削工时： t=l+l1+l2 nf式中，l=500，l1=4，l2=0，所以 t=l+l1+l2 nf=500+4 10650.5 min=0.95min2）粗车27-0.05 -0.2.外圆及倒角1*45。背吃刀量：粗车单边余量Z=0.8mm，可一次切除。进给量：根据切削手册表1.4，选用f=0.5mm/r。切削速度：见切削手册表1.27v= cv Tmapxvfyvkv式中，C=242，m=0.2,T=60,x=0.15,y=0.35,k=1.44,k=0.81 6于是 v= 242 600.21.30.150.50.351.440.80.810.97m/min = 217.5m/min(1)确定主轴转速： ns=1000vc dw=1000217.5 65 r/min=1065r/min(2)切削工时： t=l+l1+l2 nf式中，l=18，l1=4，l2=0，所以 t=l+l1+l2 nf=18+4 10650.5 min=0.04min工序5：铣键槽fz=0.08mm/齿（参考切削手册表3-3）切削速度：参考有关手册，确定v=0.45m/s，即27m/min。采用高速钢镶齿三面刃铣刀，dw=225mm，齿数z=20。则ns=1000v dw=100027 225r/min=38r/min现选用X63卧式铣床，根据机床说明书，取n=37.5r/min，故实际切削速度为 v=dwnw 1000=22537.5 1000 m/min=26.5m/min当n=37.5m/min时，工作台的每分钟进给量f应为 f=fzn=0.082037.5mm/min=60mm/min查机床说明书，刚好有f=60mm/min，故直接选用该值。切削工时：利用作图法，可得出铣刀的行程l+l+l=82mm。因此，机动工时为 t=l+l1+l2 fm=82 60min=1.37min工序6：钻、铰9mm的锥孔以键槽端面为基准使二者垂直，选用Z536卧式钻床加工钻孔9mmF=041mm/r参考切削手册V=12.25m/min参考切削手册Ns=100012.25 3.1425r/min=155r/min 7按机床选取nm=136r/min参考切削手册所以实际切削速度 v=(3.14dwnw )/ 1000=(3.1425136)/1000=10.68m/min切削工时：t=l+l1+l2 nf=（9+4）/（1360.41）=0.23min三、专用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，通常需要设计专用夹具。本次设计经过周密考虑，现决定对钻削9mm锥孔的钻床夹具进行设计。并用Z626卧式钻床。（一） 设计主旨本夹具仅用来钻9mm的锥孔。由于此道工序在轴的精车之后，所以在设计中不仅考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，也要考虑精度问题。（二） 夹具设计1、定位基准的选择该锥孔的位置受两个因素的制约，一方面是与前道工序中所铣出的键槽空间垂直，另一方面此锥孔与轴的一段端面的距离为281mm。因此，夹具必须保证这两方面且也必须限定6个自由度。选用以轴圆表面为主要定位基面。准备采用手动夹紧装置。2、 切削力及夹紧力的计算切削刀具：选择高速钢麻花钻头，其直径为9mm，则 F=CdfK C=600,d=9mm，Z=1.0，f=0.22,Y=0.7,K=1.0 F=CdfK=60090.221=1871N水平分力：F=1.1F=2058N垂直分力：F=1.3F=2432N在计算切削力时，必须考虑安全系数，安全系数K=KKKK.式中 K基本安全系数， K=1.5 K加工性质系数， K=1.1 K刀具钝化系数， K=1.1 K断续切削系数， K=1.1 8于是 F=KF=1.51.11.11.12058=4109N为克服水平切削力，实际夹紧力N应为 N（f+f）=KF N=4109/0.5=8218N式中，f和f为夹具定位面及加紧面上的摩擦系数，f=f=0.5。3、定位误差分析（1）定位元件尺寸及公差的确定本夹具的主要定位元件为两个半圆套，该定位半圆套的尺寸与公差现规定为与本零件在尺寸及公差相同，即28-0.065 -0.117mm。（2） 计算最大转角。已知键槽宽为mm，夹具中定位键宽为mm，因此当零件安装在夹具中时，键槽处的最大侧向间隙为 b=0.065mm因此而引起的零件最大转角为arctan=0.263由此可知，最大侧隙能满足零件的要求。4、 夹具设计及操作的简要说明5、 根据生产要求，及在老师的指导下采用手动加紧。本工序由于是粗加工切削力大，为了夹紧工件，会使夹具体增大，因此为了降低切削力。目前采取的措施：一是提高毛坯的制造精度，使最大背吃刀量降低，以降低切削力，二是选用较理想的手动夹紧机构。4、 课程设计心得体会紧张而又辛苦的两周课程设计结束了。当我快要完成老师下达的任务的时候，我仿佛经过一次翻山越岭，登上了高山之巅，顿感心旷神怡，眼前豁然开朗。课程设计使我们专业课程综合应用的实际训练，这是我们迈向社会，从事职业工作前一个不可缺少的过程。“千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义。我今天认真地进行课程设计，学会脚踏实地地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础。说实话，课程设计真是有点累。然而，当我一着手清理自己的设计成果，仔细回味这两周的心路历程，一种少有的成功喜悦即刻使我倦意顿消。虽然这是我刚学会走完的第一步，是我人生中的一点小小的胜利，然而它令我感