机械制造技术课程设计-拨叉的加工工艺及钻扩铰φ20孔夹具设计.doc

辽宁工程技术大学课程设计20辽宁工程技术大学课 程 设 计题 目： “拨叉”的加工工艺规程及钻扩铰20孔夹具设计全套图纸加扣3012250582 班级：机械SX05-1班姓名： 指导教师： 完成日期：2019-7-8 课程设计任务书一、设计题目 “拨叉”的机械加工工艺规程及20孔尺寸加工的专用夹具设计 二、原始资料(1) 被加工零件的零件草图 1张(2) 生产类型: 中批量生产三、上交材料(1) 被加工工件的零件图 1张(2) 工件的毛坯图 1张(3) 机械加工工艺过程卡片 1张(4) 与所设计夹具对应那道工序的工序卡片 1张(5) 夹具装配图 1张(6) 课程设计说明书(50008000字) 1份说明书主要包括以下内容（章节）目录 摘要（中外文对照的，各占一页）零件工艺性分析机械加工工艺规程设计 指定工序的专用机床夹具设计 方案综合评价与结论体会与展望参考文献：列出参考文献(包括书、期刊、报告等，10条以上)课程设计说明书一律用A4纸、纵向打印.四、进度安排(参考)(1) 熟悉零件,画零件图 2天 (2) 选择工艺方案,确定工艺路线,填写工艺过程综合卡片 5天(3) 工艺装备设计(画夹具装配图及夹具体图) 9天(4) 编写说明书 3天(5) 准备及答辩 2天五、指导教师评语成 绩： 指导教师日期成绩评定采用五级分制，即优秀、良好、中等、及格和不及格。 优秀：设计方案合理并新颖，设计说明书及设计图纸规范、内容丰富。在设计过程中勤奋好学、有创新思想； 良好：设计方案合理，设计说明书及设计图纸比较规范、内容比较丰富。在设计过程中勤奋好学、有创新思想； 中等：设计方案一般，设计说明书及设计图纸欠规范、内容一般。在设计过程中比较勤奋、创新思想不明显； 及格：设计方案不完善，存在一些小错误，说明书及设计图纸欠规范、内容一般。在设计过程中勤奋精神不够： 不及格：设计方案有严重错误，设计说明书及设计图纸不规范、内容浅薄。在设计过程中勤奋好学精神不够。摘要这次设计的是拖拉机用拨叉零件，包括零件图、毛坯图、装配图各一张，机械加工工艺过程卡片和与工序卡片各一张。首先我们要熟悉零件和了解其作用，它位于拖拉机变速箱的换挡机构中，主要起换档作用。然后，根据零件的性质和零件图上各端面的粗糙度确定毛坯的尺寸和械加工余量。最后拟定拨叉的工艺路线图，制定该工件的夹紧方案，画出夹具装配图。我希望能通过这次课程设计，了解并认识一般机器零件的生产工艺过程，巩固和加深已学过的技术基础课和专业课的知识，理论联系实际，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后的工作打下一个良好的基础，并且为后续课程的学习打好基础。AbstractThis time I design the tractors of the shift forks , including that the part pursuing , the blank pursues , assembling pursues , the machine work procedure card the working procedure card every sheet .We should know the part very well and know its effect first , it is worked in the organization which is used for change the speed in a tractor, and the mainly role of the part is alter the speed. Then, we design the dimension of the blank and instrument process a margin of the part according to part character and the harshness of each face .Finally, I design the handicrafts route picture of the shift forks, work out the fastening motion scheme being workpieces turn , draw up clamp assembling picture. I want to knowing the general productive technology of machine part , consolidating and deepening the knowledge of basic course and specialized course what I have already learned , integrates theory with practice, and improve the ability to solve problems, whats more , striking the basis for the future work and thefollowing courses tudying .目 录摘要3Abstract41 拨叉的工艺分析及生产类型的确定61.1 拨叉的用途61.2 拨叉的技术要求61.3 审核拨叉的工艺性71.4 确定拨叉的生产类型72 确定毛坯、绘制毛坯简图72.1 选择毛坯72.2 确定毛坯的尺寸公差和加工余量72.2.1 公差等级72.2.2 铸件重量72.2.3 铸件的材质系数73 拟定拔叉工艺路线83.1 定位基准的选择83.1.1 粗基准的选择83.1.2 精基准的选择83.2 表面加工方法的确定83.3 加工阶段的划分93.4 工序的集中与分散93.5 工序顺序的安排93.6 确定工艺路线103.7 工时计算11四 夹具设计124.1 问题的提出134.2定位基准的选择134.3 切削力及夹紧力计算134.4 定位误差分析144.5钻套的设计144.6 夹具设计及操作简要说明16结 论17致 谢18参考文献191 拨叉的工艺分析及生产类型的确定1.1 拨叉的用途该拨叉产品主要应用在拖拉机变速箱的换挡机构之中，拨叉以 20+0.035 0mm孔套在变速叉轴上，并用销钉经8孔与变速叉轴联结，拨叉脚则夹在双联变换齿轮的槽中。当需要变速时，操纵变速杆，变速操纵机构就通过拨叉头部的操纵槽带动拨叉与变速叉轴一起在变速箱中滑移，拨叉脚拨动双联变换齿轮在花键轴上滑动以改换档位，从而改变拖拉机的行驶速度。该拨叉在改换档位时要承受弯曲应力和冲击载荷的作用,因此该零件应具有足够的强度、刚度和韧性，以适应拨叉的工作条件。该零件的主要工作表面为拨叉脚两端面、叉轴孔20mm和锁销孔8 ，在设计工艺规程时应重点予以保证。1.2 拨叉的技术要求按表形式将该拨叉的全部技术要求列表中拨叉零件技术要求表加工表面尺寸及偏差mm尺寸精度等级表面粗糙度Ra/m拨叉头右端面34IT1212.5拨叉头左端面34IT102.520mm孔20IT81.610mm孔10IT103.2拨叉脚两端面12IT116.3操纵槽端面78IT128孔8IT103.23孔3IT12叉爪口内侧面50IT116.3该拨叉形状的特殊、结构简单，属典型的叉杆类零件，为实现换档、变速的功能。其叉轴孔与变速叉轴有配合要求，因此加工精度要求较高。叉轴两端面在工作中需承受冲击负荷，为增强其耐磨性，该表面要求高频率淬火处理，硬度为4858 HRC；为保证拨叉在叉轴上有准备的位置，改换档位准确，拨叉采用锁销定位。锁销孔的尺寸为8mm。综上所述，该拨叉件的各项技术要求制定的较合理，符合带零件在变速箱中的作用。1.3 审核拨叉的工艺性分析零件图可知，拨叉头两端面和叉脚两端面均要求切削加工，并在轴向方向上均高于相邻表面，这样即减少了加工面积，又提高了换档时叉脚端面的接触刚度；另外，该零件除主要工作表面加工精度均较低，不需要高精度机床加工，通过铣削、钻床的粗加工就可以达到加工要求；而主要工作表面虽然加工精度相对较高，但也可以在正常的生产条件下，采用较经济的刚法保质保量地加工出来。由此可见，该零件的工艺性较好。1.4 确定拨叉的生产类型依设计题目。该拨叉的生产类型定为中批量生产。2 确定毛坯、绘制毛坯简图2.1 选择毛坯由于该拨叉在工作过程中要承受冲击载荷，为增强拨叉的强度和冲击韧度，获得纤维组织，毛坯选用铸件，该拨叉的轮廓尺寸不大，且生产类型属中批生产，为提高生产率和铸件精度，以采用机器造型方法制造毛坯。2.2 确定毛坯的尺寸公差和加工余量要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量，应先确定如下各项因素。2.2.1 公差等级由于拨叉的功用和技术要求。确定该零件的公差等级为普通级。2.2.2 铸件重量 经计算机械加工后该拨叉件的重量为1kg，由此可初步估计机械加工前铸件毛坯的重量为1.5kg。2.2.3 铸件的材质系数由于该拨叉材料为HT200，是碳的质量分数大于0.65%的碳素钢，该铸件的采制系数属M2级。拨叉铸造毛坯尺寸公差及加工余量铸件的质量/kg 包容体质量/kg形状复杂系数材质系数公差等级1.53S2M2普通级项目/mm机械加工余量/mm尺寸公差/ mm备注宽度502.42.2-厚度342.32.6-厚度122.12.2-孔径202.22.4-中心距7810.2-3 拟定拔叉工艺路线3.1 定位基准的选择定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗基准。3.1.1 粗基准的选择以拨叉头上端面为主要的定位粗基准，以两个小头孔外圆表面为辅助粗基准。 3.1.2 精基准的选择考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以粗加工后的底面为主要的定位精基准，以两个小头孔外圆柱表面为辅助的定位精基准。3.2 表面加工方法的确定根据拔叉零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工件各表面的加工方法如表加工表面尺寸精度等级表面粗糙度Ra/m加工方案拨叉头右端面IT1212.5粗铣拨叉头左端面IT102.5粗铣-半精铣20mm孔IT81.6钻-粗绞-精绞10mm孔IT103.2钻-绞拨叉脚两端面IT116.3粗铣拨叉脚下端面IT102.5粗铣-半精铣操纵槽端面IT12粗铣8孔IT103.2钻-绞3孔IT12钻叉爪口内侧面IT116.3钻-绞3.3 加工阶段的划分该拔叉加工质量要求较高，可将加工阶段划分成粗加工，半精加工和精加工几个阶段。在粗加工阶段，首先将精基准准备好，使后续工序都可以采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求；然后粗铣拔叉头又端面，拔叉脚内表面，拔叉脚两端面的粗铣。在半加工阶段，完成拔叉脚两端面的精铣加工两个销轴孔的钻加工；在精加工阶段，进行拔叉脚两端面的半精铣加工。3.4 工序的集中与分散选用工序集中原则安排拔叉的加工工序。该拔叉的生产类型为大批生产，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，不但可以缩短辅助时间，而且由于与一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各种加工表面之间的相对位置精度要求。3.5 工序顺序的安排3.5.1 机械加工工序（1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工基准拨叉头左端面和叉轴孔。（2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。（3）遵循“先主后次”原则，先加工主要表面拔叉头左端面和叉轴孔和拨叉脚两端面，后加工次要表面。（4）遵循“先面后孔”原则，先加工拨叉头端面，再加工叉轴孔。3.6 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，表列出了拨叉的工艺路线。工序号工序内容设 备工 艺 装 备1粗铣两端面至35.125-34.875mm Ra12.5m立式铣床X51高速钢套式面铣刀、游标卡尺、专用夹具2半精铣拨叉头左端面至34-33.9mm Ra3.2m立式铣床X51高速钢套式面铣刀、游标卡尺、专用夹具3钻、粗铰、精铰孔至20-20.035mmRa1.6m四面组合钻床麻花钻、铰刀、卡尺、塞规4钻、绞内侧面至50.17-50mm Ra6.3m四面组合钻床麻花钻、铰刀、卡尺、塞规5校正拨叉脚钳工台手锤6粗铣两端面至12-11.982mmRa6.3m卧式双面铣床三面刃铣刀、游标卡尺、专用夹具7粗铣、半精铣下端面至76-75.8mmRa2.5m立式铣床X51铣刀、游标卡尺、专用夹具8粗铣操纵槽端面至24-23.79mmRa12.5m立式铣床X51铣刀、游标卡尺、专用夹具9钻孔至8-8.06mm Ra3.2m四面组合钻床麻花钻、铰刀、内径千分尺10钻孔至3-3.14mm四面组合钻床麻花钻、内径千分尺11钻、铰孔至10-10.090mmRa3.2m四面组合钻床麻花钻、铰刀、内径千分尺12去毛刺钳工台平锉13中检塞规、百分表、卡尺等14热处理淬火机等15校正拨叉角钳工台手锤16磨削拨叉角两端面磨床M7120A砂轮、游标卡尺17清洗清洗机18终检四面组合钻床塞规、百分表、卡尺等3.7 工时计算钻扩铰20孔工序工步一：钻孔至18确定进给量：根据参考文献表2-7根据Z525立式钻床说明书，主轴进给量，根据参考文献表4.2-13，取主轴速度：主轴转速，根据参考文献表4.2-12，取 故实际切削速度为切削工时：，走刀次数i=1 则机动工时为工步二：扩18孔至19.8利用扩孔钻将18孔至19.8，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，根据参考文献表4.2-13，取则主轴转速为，根据参考文献表4.2-12，取 故实际切削速度为切削工时：，走刀次数i=1 则机动工时为工步三：铰19.8孔至20H7确定进给量：根据参考文献表2-7根据Z525立式钻床说明书，主轴进给量，根据参考文献表4.2-13，取主轴速度：主轴转速，根据参考文献表4.2-12，取 故实际切削速度为 切削工时：，走刀次数i=1 则机动工时为四 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。由指导老师的分配做工序03设计钻、扩、铰20孔的夹具设计4.1 问题的提出 本夹具主要用于钻、扩、铰20孔，属于工序03，孔表面粗糙度Ra1.6，精度要求一般靠上，故设计夹具时，既要考虑20孔质量，也要考虑生产效率。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50孔、40端面、工件一侧面作为定位基准。4.3 切削力及夹紧力计算 由于本道工序主要完成工艺孔的钻孔加工，钻削力。由切削手册得：钻削力 式（1-1）钻削力矩 式（1-1）式中：D=18mm 代入公式（1-1）和（1-2）得 本道工序加工工艺孔时，夹紧力方向与钻削力方向相同。因此进行夹紧立计算无太大意义4.4 定位误差分析(1)移动时基准位移误差 （式1-3）式中： 圆柱销孔的最大偏差 圆柱销孔的最小偏差 圆柱销定位孔与定位销最小配合间隙代入（式1-）得： = = (2) 转角误差 （式1-4）式中： 圆柱销孔的最大偏差 圆柱销孔的最小偏差 圆柱销定位孔与定位销最小配合间隙 圆柱销外圆的最大偏差 圆柱销外圆的最小偏差 圆柱销外圆与工件侧面最小配合间隙其中： 则代入（式1-4）得：则： 0.02214.5钻套的设计20孔加工需钻，扩，校，因为钻后还要扩、校，为了我们钻后能及时的的扩、粗铰，精校，故选用快换钻套（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。根据工艺要求：即先用18的麻花钻钻孔。查机床夹具标准件可知18相配的快换钻套的具体结构如下 具体的尺寸如下因为快换钻套和夹具体是间隙配合，加工的时间快换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18快换钻套相配的螺钉的尺寸为M8，查机床夹具标准件可知，M8快换钻套压紧螺钉的具体结构如下4.6 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了移形压板夹紧方式。本工序为钻切削余量小，切削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。结 论在整个的工艺与夹具的设计的过程当中，我本着脚踏实地理念，抱着科学与严谨的学习的态度，主要就是根据教科书上的步骤，到图书馆查看相关的资料，也在网上查找一些与本课题有关的资料。本次设计是大学几年当中比较系统，且比较完整的一次设计，也是比较难的。在设计当中不时的需要计算与比较，然后修改，再来比较然后再来修改，我自己也付出了比较多的心血与汗水，在设计当中也遇到了很多的困难以及挫折，幸亏有了xxx老师的指导以及帮助，我才能够在这次的设计当中少走了许多的弯路，还算顺利的完成了主轴承座零件的设计。本次的设计研究的过程当中依然存在很多不合理的地方，比如：（1）缺少实际工厂加工的经验，对于一些参数以及元件的选取大概不是比较的合理，具有浪费可能。（2）和专用夹具有关的刀具以及量具的分析还不是太明确。（3）系统化的设计还不是比较的完善，在和计算机的配合，所进行的比较精确的数据的选取，以及控制上面还有不足之处。（4）有的地方不能使用：人工的操作比较多，零部件的磨损度在实际当中还