机械制造技术课程设计-主离合器分杠杆加工工艺及铣4槽夹具设计.doc

宁河南科技大学课程设计说明书 课程名称：主离合器分杠杆机械加工工艺及铣4槽夹具设计学 院班 级姓 名学 号指导老师 年 月 日13目 录一、零件的分析2二、确定毛坯4三、工艺规程设计5四、铣宽度为4mm槽夹具设计174.1研究原始质料174.2定位基准的选择174.3 切削力及夹紧分析计算184.4 误差分析与计算194.5 零、部件的设计与选用214.5.1定位销选用214.5.2 定向键与对刀装置设计214.6 夹具设计及操作的简要说明22总 结24参考文献25一、零件的分析1.1零件的作用题目给出的零件是主离合器分离杠杆。是发动机动力输出系统的一个零件，它的主要的作用是把离合器踏板产生的机械位移通过花键转变成扭矩，带动拨叉动作使离合器分离或者接合，控制发动机动力的输出与停止。1.2 零件的工艺分析零件的材料为45钢锻造件， 217255 HBW。现分析如下：主要加工面：1) 杠杆大头下表面；2) 小头两侧端面；3) 花键底孔、mm孔及4mm孔；4) 花键、12.5mm及M12mm螺纹孔。5）槽。主要基准面：1) 以杠杆大头下表面为基准的加工表面。这一组加工表面包括：花键底孔、小头端面2) 以花键底孔为中心的加工表面。这一组加工表面包括：内孔花键、12.5mm孔、M12mm螺纹孔、mm孔、4mm孔、mm槽及其倒角。其中主要加工面是内孔花键和mm孔。 这两组加工面之间有着一定的位置要求。现分述如下：杠杆大头端面与花键孔轴线要求相互垂直以保证杠杆曲臂尺寸851mm花键孔轴线与孔有距离2300.75mm的要求以及与12.5孔、M12螺纹孔距离22mm的要求。由上述分析可知，对于两组加工表面而言，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，并保证它们之间的位置精度要求。二、确定毛坯2.1 确定毛坯的制造方法零件材料为45钢，硬度217255HBW，由于零件是一个传递扭矩的杠杆，工作时承受较大的负荷，因此此零件应该选用锻件；由于该零件年产量为5000件，已达大批生产的的水平，而且零件的轮廓尺寸也不大，故可锻造成型。这从提高生产率，保证加工精度上考虑，也是应该的。三、工艺规程设计3.1 选择定位基准粗基准的选择 对于本零件而言，按照粗基准的选择原则，选择本零件的不加工表面是杠杆大头侧肩、面圆头和下端面作为加工的粗基准，可用支撑板对侧肩进行定位，以限制、自由度；用一个挡板对圆头定位和一个支撑销定对小头部杆身定位，以限制、自由度；再以一个垫板支承42圆的底面作主要定位消除自由度，达到完全定位。就可加工上端面和花键底孔。精基准的选择 主要考虑到基准重合的问题，和便于装夹，采用杠杆大头下端面和花键底孔作为精基准。3.2制定工艺路线表2.3 工艺过程拟定工序5热处理。调质处理，保证硬度HB217255工序10铣杠杆大头下表面。保证尺寸mm，粗糙度是25。选用立式升降台铣床X52K，专用夹具。工序15钻、铰孔花键底孔至mm。钻孔mm的毛坯到22mm；铰孔22mm到mm。保证粗糙度是6.3；锪孔口倒角至1.5mm。采用立式钻床Z535，专用夹具。工序20铣杠杆小头两端面。保证厚度为mm，保证尺寸851，粗糙度是25,采用卧式铣床XA6132，用专用夹具。工序25钻和4孔。粗糙度是25,采用摇臂钻床Z3032，为保证加工的孔的位置度，采用专用夹具。工序30铣杠杆大头4mm槽。铣杠杆大头开槽，保证宽度为mm，保证粗糙度是25,采用卧式铣床XA6132，用专用夹具。工序35拉杠杆大头36槽内孔花键。用内花键拉刀拉孔至36槽内花键，粗糙度是3.2,采用卧式拉床L6120C，组合夹具。工序40钻M12螺纹底孔，扩12.5阶梯孔，攻M12螺纹。采用立式钻床Z535，专用夹具。工序45清洗，检查先铣4mm槽，再钻M12螺纹底孔，这样安排有利于提高生产效率，故铣4mm槽安排在钻M12孔之前。3.3 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定杠杆的材料是45钢锻件，生产类型为大批生产。由于毛坯用采用模锻件, 毛坯尺寸的确定如下：由于本设计规定零件为大批量生产，应该采用调整法加工，因此计算最大与最小余量时应按调整法加工方式予以确定。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杠杆大头厚度46mm考虑到花键孔端面的铣削加工方便性，故锻造厚度方向的余量查工艺手册表2.22.5，其余量值为2.02.5mm，现取2mm。故厚度毛坯值为48mm2内孔花键考虑到锻模的简单方便，将内孔花键锻成实心，内孔花键钻、铰、拉出。钻孔：22mm铰孔：mm拉花键：专用拉刀拉成3杠杆小头厚度考虑到端面的铣削加工方便性，故锻造厚度方向的余量查工艺手册表2.22.5，其余量值为2.02.5mm，现取2mm。故厚度毛坯值为17mm4杠杆小头面上mm孔及4mm孔考虑到孔径很小锻造很难实现，将内孔锻成实心，内孔钻出。钻孔：4mm钻孔：mm5M12-3螺纹、12.5mm孔由上可知，此处锻成实心，不用考虑留加工量。64mm槽由上可知，此处锻成实心，不用考虑留加工量。3.4 确定切削用量及基本工时工序10：铣杠杆大头下表面机床：X52K立式铣床。刀具：硬质合金端铣刀，材料：， ，齿数，此为粗齿铣刀。因其余量：=2mm所以铣削深度：每齿进给量：查，取铣削速度：参照参考文献，取。机床主轴转速：查机床说明书 实际铣削速度：进给量： 工作台每分进给量： 切削行程 工序15 钻、铰孔22.4mm，并锪倒角1.545 1钻孔22 mm确定进给量:查表28-10，当钢的800MPa，=22mm时，=0.390.47mm/r。由于本零件在加工22mm孔时属于中等刚度零件，故进给量应乘系数0.75，则 =（0.390.47）x0.75=0.290.35mm/r根据Z535机床说明书，现取=0.25mm/r。切削速度：根据切削手册，查得切削速度v=18m/min。所以 根据机床说明书，取=225r/min，故实际切削速度为 切削工时：h=46mm 2铰孔：mm采用刀具：mm 专用铰孔钻。进给量：=（0. 91.2）0.7=0.630.84mm/r （切削手册表2.10）查机床说明书，取=0.72mm/r。机床主轴转速：取n=68r/min，则其切削速度v=8.26m/min机动工时 l=46mm 3.锪倒角1.545采用90锪钻。为缩短辅助时间，取倒角时的主轴转速与铰孔时相同： =68r/min手动进给。工序20 铣小头两端面切削速度：参考有关手册，确定v=0.45m/s即27m/min采用镶齿三面刃铣刀，=160mm，齿数z=18。则 现采用X63卧式铣床，根据机床使用说明书（见工艺手册表4.2-39），取=60r/min，故实际切削速度为 当=37.5r/min时，工作台的每分钟进给量应为： =0.081860=86.4mm/min查机床说明书，取 =75mm/min，切削工时：铣刀的行程=60+24mm，则机动工时为 工序25 钻4mm、12mm孔1钻4mm孔确定进给量:查表28-10，当钢的800MPa，=4mm，=0.080.10mm/r。由于本零件在加工4mm孔时属于中等刚度零件，故进给量应乘系数0.75，则 =（0.080.10）0.75=0.060.08mm/r根据Z3032机床说明书，现取=0.08mm/r。 切削速度：查表28-10及表28-14，查得切削速度v=26m/min。所以 根据机床说明书，取=2000r/min，故实际切削速度为 切削工时：h=13mm 2. 钻12mm孔确定进给量:查表28-10，当钢的800MPa， =12mm时，=0.250.31mm/r。由于本零件在加工12mm孔时属于中等刚度零件，故进给量应乘系数0.75，则 =（0.250.31）0.75=0.190.24mm/r根据Z3032机床说明书，现取=0.20mm/r。 切削速度：查表28-10及表28-14，查得切削速度v=16m/min。所以 根据机床说明书，取=400r/min，故实际切削速度为 切削工时：h=13mm 工序30 铣大头4mm开槽采用高速钢锯片铣刀，=160mm，齿数z=80。切削速度：查表30-23，确定v=15-35m/min，取v=30m/min，则 现采用X63卧式铣床，根据机床使用说明书（见工艺手册表4.2-39），取=60r/min，故实际切削速度为 当=60r/min时，工作台的每分钟进给量应为： =0.081860=86.4mm/min查机床说明书，取 =75mm/min，切削工时：铣刀的行程=60+24mm，则机动工时为 工序35 拉36槽内花键确定进给量:当钢800MPa，属于中等刚度零件，查表32-1根据零件材料选拉削速度分组，则查表32-2拉削速度选 v=4.53.5m/min根据LG120C机床说明书，现取v=4m/min。切削工时： 工序40 钻12.5mm孔，钻M12螺纹底孔，攻M12螺纹孔。机床：Z535立式钻床，刀具：锥柄钻头12.5mm、10.2mm，加长柄机用丝锥（）1钻孔12.5mm 确定进给量:查表28-10，当钢的800MPa， =12.5mm时，=0.250.31mm/r。由于本零件在加工12.5mm孔时属于中等刚度零件，故进给量应乘系数0.75，则 =（0.250.31）0.75=0.190.24mm/r根据Z535机床说明书，现取=0.20mm/r。 切削速度：查表28-10及表28-14，查得切削速度v=16m/min。所以 根据机床说明书，取=400r/min，故实际切削速度为 切削工时：h=22mm 2钻M12螺纹底孔 确定进给量:查表28-10，当钢的800MPa， =10.2mm时，=0.250.31mm/r。由于本零件在加工10.2mm孔时属于中等刚度零件，故进给量应乘系数0.75，则 =（0.250.31）0.75=0.190.24mm/r根据Z535机床说明书，现取=0.20mm/r。 切削速度：查表28-10及表28-14，查得切削速度v=16m/min。所以 根据机床说明书，取=500r/min，故实际切削速度为 切削工时：h=21mm 3.攻M12螺纹孔切削速度：查表40-8，取由式（2.1）机床主轴转速：， 根据机床说明书，取丝锥回转转速实际切削速度：确定进给量：由于其螺距,因此进给量切削工时：h=20mm 最后，将以上各工序切削用量、工时定额的计算结果连同其他加工数据，一并填入机械加工工艺过程卡片。四、 铣宽度为4mm槽夹具设计4.1研究原始质料利用本夹具主要用来粗、精铣宽度为4mm槽，该宽度为4mm槽对孔的中心线要满足对称度要求以及其铣宽度为4mm槽两边的平行度要求。在铣此铣宽度为4mm槽时，为了保证技术要求，最关键是找到定位基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。4.2定位基准的选择由零件图可知：在对铣宽度为4mm槽进行加工前，底平面进行了粗、精铣加工，孔和孔进行了钻、扩、铰加工。因此，定位、夹紧方案有：方案：选底平面、工艺孔和大头孔定位，即一面、心轴和棱形销定位，夹紧方式选用螺母在心轴上夹紧。方案：选一面两销定位方式，工艺孔用短圆柱销，用棱形销定位，夹紧方式用操作简单，通用性较强的开口垫圈和螺母来夹紧。分析比较上面二种方案：方案中的心轴夹紧、定位是不正确的，孔端是不加工的，且定位与夹紧应分开，因夹紧会破坏定位。通过比较分析只有方案满足要求，孔其加工与孔的轴线间有尺寸公差，选择小头孔和大头孔来定位，从而保证其尺寸公差要求。铣该铣宽度为4mm槽时其对孔的中心线有对称度以及槽两边的平行度要求。为了使定位误差达到要求的范围之内，采用一面两销的定位方式，这种定位在结构上简单易操作。一面即为底平面；4.3 切削力及夹紧分析计算刀具：碳钢三面刃铣刀刀具直径D=80mm，齿数Z=32，宽度L=4mm。由参考文献机床夹具设计手册 ， 可得铣削切削力的计算公式： 有：根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值，即： 安全系数K可按下式计算： 式中：为各种因素的安全系数，查参考文献5121可知其公式参数： 由此可得： 所以 由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。查参考文献夹具机床设计手册，可知移动形式压板螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算：螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算有：式中参数由参考文献夹具机床设计手册可查得： 其中： 螺旋夹紧力：该夹具采用螺旋夹紧机构，用螺栓通过弧形压块压紧工件，受力简图如2.1.原动力计算公式 即： 由上述计算易得： 由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。4.4 误差分析与计算该夹具以一面两销定位，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的1/21/5。取1/2。与机床夹具有关的加工误差，一般可用下式表示： 由参考文献夹具机床设计手册可得： 两定位销的定位误差 ： 其中：， 夹紧误差 ： 其中接触变形位移值： 查夹具机床设计手册有。 磨损造成的加工误差：通常不超过 夹具相对刀具位置误差：取误差总和：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。4.5 零、部件的设计与选用4.5.1定位销选用本夹具选用一可换定位销来定位，其参数如下表：表5.1 定位销dHD公称尺寸允差 1216150.0112251444.5.2 定向键与对刀装置设计定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台T形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。定向键可承受铣削时产生的扭转力矩，可减轻夹紧夹具的螺栓的负荷，加强夹具在加工中的稳固性。根据GB220780定向键结构如图所示： 图2.1 夹具体槽形与螺钉根据T形槽的宽度 a=18mm 定向键的结构尺寸如表5.4：表5.4 定向键 BLHhD夹具体槽形尺寸公称尺寸允差d允差公称尺寸允差D180.0190.03525194194.518+0.0195对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定刀具与夹具的相对位置。塞尺选用平塞尺，其结构如图5.3所示： 图2.3 平塞尺塞尺尺寸参数如表5.5：表2.5 塞尺公称尺寸H允差dC30.0060.254.6 夹具设计及操作的简要说明如前所述，应该注意提高生产率，但该夹具设计采用了手动夹紧方式，在夹紧和松开工件时比较费时费力。由于该工件体积小，经过方案的认真分析和比较，选用了手动夹紧方式（螺旋夹紧机构）。这类夹紧机构结构简单、夹紧可靠、通用性大，在机床夹具中很广泛的应用。此外，当夹具有制造误差，工作过程出现磨损，以及零件尺寸变化时，影响定位、夹紧的可靠。为防止此现象，选用可换定位销。以便随时根据情况进行调整换取。总 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