机械制造技术课程设计-分离爪零件加工工艺及钻φ8.3孔夹具设计.docx

机械制造技术课程设计说明书设计题目： 分离爪零件加工工艺及钻8.3孔夹具设计全套图纸加扣3012250582 学 生：学 号：专 业：机日班 级： 指导教师：目 录目录 11. 零件分析 21.1 零件作用 21.2 零件的工艺分析 22. 确定毛坯 32.1 确定毛坯的制造方法 32.2 确定总余量 32.3 绘制毛坯图 43. 制定零件工艺规程 43.1 定位基准的选择 43.2 选择表面加工方法 53.3 拟定加工工艺路线 53.4 机械加工工序设计 74. 夹具设计 164.1 功能分析与夹具总体结构设计 164.2 夹具总图 185. 总结 186. 参考文献 19设计分离爪零件机械加工8.3mm的孔工序的夹具。年产10000件。1. 零件图分析1.1 零件的功用分离爪位于车床变速机构（离合器）中，主要起换档的作用，使主轴回转运动按照工作者的要求工作，工作过程：拨叉零件是在传动系统中拨动滑移齿轮，以实现系统调速，转向。1.2 零件工艺分析零件材料为QT400-18，属于球墨铸铁。为铁素体型球墨铸铁，具有良好的焊接性和切削性，常温时冲击韧性高。而且塑性较高。脆性转变温度低，同时低温韧性也较好。用作能承受高冲击振动及扭转等动、静载荷的零件，要求较高的韧性和塑性，特别在低温工作要求一定冲击值的零件。对零件图的分析如下：1. 零件40mm端面及50mm端面，粗糙度要求20微米，粗车即可满足要求；2. 36mm孔粗糙度要求为3.2微米，外圆40mm粗糙度要求5微米。经过分析，可采用36mm孔及端面作为精基准，所以应先把它们加工出来；3. 螺旋面以及其凸台轮廓由于加工较为困难考虑选用数控铣床，螺旋面粗糙度要求5微米，所以要半精铣加工；4. 20mm端面粗糙度要求为5微米，需要半精铣加工，同时需要控制尺寸80.5mm；5. 8.3mm孔粗糙度要求6.3微米，由于直径太小不能铸造毛坯孔，故采用钻、铰加工，同时要求孔轴线与36mm孔轴线满足平行度要求，所以加工时选36mm孔作为精基准；6. 3mm孔粗糙度要求较低，所以钻削加工便可满足条件，孔口倒角可采用90度锪孔刀进行加工。据分析本零件的螺旋面加工较为复杂，需要选择精度较高，能加工各种复杂零件的数控铣床，其他精度在普通机床就可以达到，但是该零件不是回转体，在普通机床上加工时需要夹具定位才更方便加工；总体来看该零件结构较为简单，没有非常复杂的加工曲面，因此传统加工完全可以满足精度，这样大批量生产时经济效益尤为可观！2. 确定毛胚2.1 确定毛坯制造方法零件件材料为QT400-18，耐磨性与消震好。由于铸铁中石墨有利于润滑及贮油,所以耐磨性好。同样,由于石墨的存在,灰口铸铁的消震性优于钢，工艺性能好。由于灰口铸铁含碳量高,接近于共晶成分,故熔点比较低,流动性良好,收缩率小,因此适宜于铸造结构复杂或薄壁铸件。另外,由于石墨使切削加工时易于形成断屑 ,所以灰口铸铁的可切削加工性优于钢。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，故选用铸件毛坯。2.2 确定总余量已知毛坯制造方法为机器砂型铸造，材料为球墨铸铁，规模为大批大量生产，查机械制造手册表5-3可得铸件尺寸公差等级CT为9级，加工余量等级MA为G级，查表5-2可得铸件加工余量为2.5mm，查表5-6可得铸件尺寸公差为2mm。由此可得出下表：毛坯尺寸及机械加工总余量加工表面 基本尺寸 （mm）铸件尺寸公差(mm)机械加工总余量 (mm) 铸件尺寸 （mm）40上端面 122.03 190.140下端面 122.03180.140外圆 402.03460.150端面 182.03240.136孔 362.03420.120端面 82.03110.12.3 绘制毛坯图3.制定零件工艺规程3.1定位基准的选择基准选择是工艺规程设计的重要内容之一。基准选择的正确与合理可以保证加工质量，提高生产率。粗基准的选择：对于零件而言，应尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。根据这个基准选择原则，现选取50外圆作为粗基准，利用外圆及下端面来定位，四爪夹紧，并车削40外圆及端面。 精基准的选择：主要应该考虑基准重合、统一基准、互为基准等原则。采用40外圆与36孔互为基准反复加工的办法达到位置度要求，然后以半精镗后的36孔作为精基准。3.2 选择表面加工方法根据零件图上标注的各加工表面的技术要求，查机械制造技术课程设计指导表1-7至表1-15，通过对各个加工方案的比较，最后确定零件表面的加工方法如下表：需加工表面尺寸精度等级表面粗糙度Ra/m加工方法 40端面 IT13 12.5m 粗车 40外圆 IT6 6.3m粗车半精车精车 螺旋面IT133.2m粗车半精铣精铣 36孔IT93.2m粗镗半精镗 36.5孔IT1312.5m粗镗 20端面IT116.3m粗镗半精镗 8.3孔IT86.3m钻铰 3孔IT1312.5m钻 3孔口倾角IT1312.5m铰3.3 拟定零件加工工艺路线根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，综合考虑上述工序安排如下： 1.砂型铸造； 2.时效处理；3.以50mm外圆及端面为粗基准定位，左右两端加紧，粗车40mm端面，保证尺寸16mm，粗车40mm外圆至尺寸42.6mm；4.以40mm端面及外圆为粗基准定位，粗车50mm端面至尺寸32mm，粗镗36孔至尺寸35.4mm，粗镗36.5mm孔；5.以36mm孔及50mm端面定位，半精车40mm外圆至尺寸40.6m精车40mm外圆，倒角1*456.以40mm端面及外圆定位，半精镗36mm孔至尺寸要求；7.以36mm及端面为精基准定位，粗铣50端面加工出齿，保证21mm，粗铣半精铣20mm端面，在20mm下端面需要辅助支撑；8.以36及端面定位，粗铣-精铣螺旋面，保证上齿面31mm，下齿面至尺寸要求；9.以36mm及端面定位，20mm外圆用v形块辅助定位，钻-铰8.3mm孔，钻3mm孔，孔口锪倒角1.5*45；10.去毛刺；11.检验注： 查表分析可知该零件所有车镗均可用普通机床CA6140车床加工达到精度。量具 工艺加工设备表工序/方式设备刀具量具1 铸游标卡尺2 时效游标卡尺3 车 （粗）卧式车床CA6140硬质合金车刀刚尺4 车、镗 （粗）卧式车床CA6140硬质合金车刀硬质合金镗刀游标卡尺5 车（半精、精）卧式车床CA6140硬质合金车刀游标卡尺,外径千分尺6 镗 （半精）卧式车床CA6140硬质合金镗刀内径千分尺7 铣（半精和精）数控铣床XK5025硬质合金铣刀8 铣 （粗-精）数控铣床XK5025硬质合金铣刀螺旋铣刀9 钻、铰立式钻床Z525直柄麻花钻直柄机用铰刀内径千分尺10铰立式钻床Z525直柄机用铰刀塞规11 钳游标卡尺12 检验内/外径千分尺、游标卡尺、塞规3.4 机械加工工序设计工序3工步1粗车40mm端面（1）切削深度ap=3mm=（2）进给量的确定选择YG6硬质合金端面车刀，查切削加工简明实用手册（以下简称切削手册）选择硬质合金端面车刀的具体参数如下：l=12mm，t=10mm，s=4.5mm，R=10mm，rc=1mm，e=0.8mm，根据所选择的CA6140卧式车床功率为7.5KW,查机械加工工艺师手册取fz=0.5mm/r。（3）切削速度的确定根据所知的工件材料为QT400-18,硬度HBS130-180（材料成型技术基础P50），根据机械加工工艺师手册选择切削速度Vc=72m/min。计算主轴转速n=10007240=572.9 r/min，查机械制造工艺设计简明手册得n=560r/min,计算实际Vc=405601000=70.37m/min=p（4）基本时间的确定查机械制造工艺设计简明手册得此工序机动时间计算公式: Tj=l+l1+l2fn 根据机械制造工艺设计简明手册，查得l1=apkr+23，l2=35，所以取l1+ l2=8mm, Tj=l+l1+l2fn =0.1min, （5）校核机床功率：主切削力：Fz =9.8160nFc CFc a pX Fc fY Fc v CZ Fc K Fc根据切削加工简明实用手册表8-55至表8-61查得：NFc=-0.15， CFc=92， XFc=1.0, YFc=0.75, ZFc=0, KFc=1.07所以Fz=831N切削功率：Pc=FCvC103=83170.37100060=0.97kw由机床说明书查得，机床电机功率PE=7.5kw，取机床传动效率=8.0时：Pc=0.97PE=7.5x0.8=6kw 所以机床功率足够。工步2 粗车46mm外圆至42.6mm（1）切削深度 aP=1.7mm（2）进给量的确定选择YG6硬质合金外圆车刀，查切削手册选择硬质合金外圆车刀的具体参数如下：l=12mm，t=10mm，s=4.5mm，R=10mm，rC=1mm,e=0.8mm，根据所选择的CA6140卧式车床功率为7.5KW,查机械加工工艺师手册取fz=0.4mm/r。（3）切削速度的确定根据所知的工件材料为QT400-18,硬度HBS130-180，根据机械加工工艺师手册选择切削速度vC=84m/min。计算主轴转速n=10008446=581.2 r/min,查机械制造工艺设计简明手册得n=560r/min，然后计算实际vC=405601000=80.92m/min=p（4）基本时间的确定查机械制造工艺设计简明手册得此工序机动时间计算公式：= Tj=l+l1+l2fn 根据机械制造工艺设计简明手册，查得l1=apkr+23，l2=35，所以取l1+ l2=8mm, Tj=l+l1+l2fn =0.034min工序4工步1粗车50mm端面至32mm（1）切削深度aP=2mm =。（2）进给量的确定选择YG6硬质合金端面车刀，查切削手册选择硬质合金端面车刀的具体参数如下：l=12mm，t=10mm，s=4.5mm，R=10mm， rC =1mm,e=0.8mm，根据所选择的CA6140卧式车床功率为7.5KW,查机械加工工艺师手册取fz=0.5mm/r。（3）切削速度的确定根据所知的工件材料为QT400-18,硬度HBS130-180，根据机械加工工艺师手册选择切削速度vC=72m/min。计算主轴转速n=1007240=572.9 r/min查机械制造工艺设计简明手册得n=560r/min，然后计算实际vC=405601000=80.92m/min=p（4）基本时间的确定查机械制造工艺设计简明手册得此工序机动时间计算公式： Tj=l+l1+l2fn 根据机械制造工艺设计简明手册，查得l1=apkr+23，l2=35，所以取l1+ l2=12mm, Tj=l+l1+l2fn =0.13min工步2粗镗30mm孔至34.4mm （1）切削深度= aP=2.2mm。（2）进给量的确定此工序选择YG3X硬质合金镗刀，查表选择硬质合金镗刀的具体参数如下：l=12mm，t=10mm，s=4.5mm，R=10mm， rC =1mm e,e=0.8mm，根据所选择的CA6140卧式车床功率为7.5KW,查机械加工工艺师手册取fz=0.7mm/r。（3）切削速度的确定根据所知的工件材料为QT400-18,硬度HBS130-180，根据机械加工工艺师手册选择切削速度vC=68m/min。计算主轴转速n=1006830=721.5 r/min查机械制造工艺设计简明手册得n=710r/min，然后计算实际vC=307101000=66.9m/min=（4）基本时间的确定查机械制造工艺设计简明手册得此工序机动时间计算公式： Tj=l+l1+l2fn 根据机械制造工艺设计简明手册，查得l1=apkr+23，l2=35，所以取l1+ l2=14mm, Tj=l+l1+l2fn =0.094min工步3粗镗36.5mm孔（1）切削深度aP=1.05mm。=（2）进给量的确定此工序选择YG3X硬质合金镗刀，查表选择硬质合金镗刀的具体参数如下：l=12mm，t=10mm，s=4.5mm，R=10mm，rC =1mm ,e=0.8mm，根据所选择的CA6140卧式车床功率为7.5KW,查机械加工工艺师手册取fz=0.7mm/r。（3）切削速度的确定根据所知的工件材料为QT400-18,硬度HBS130-180，根据机械加工工艺师手册选择切削速度vC=68m/min。计算主轴转速n=1006830=721.5 r/min查机械制造工艺设计简明手册得n=710r/min，然后计算实际vC=307101000=66.9m/min=p（4）基本时间的确定查机械制造工艺设计简明手册得此工序机动时间计算公式： Tj=l+l1+l2fn 根据机械制造工艺设计简明手册，查得l1=apkr+23，l2=35，所以取l1+ l2=14mm, Tj=l+l1+l2fn =0.094min工序5工步1半精车42.6mm外圆至40.6mm（1）切削深度aP=1mm。（2）进给量的确定此工序选择YG6硬质合金外圆车刀，查表选择硬质合金外圆车刀的具体参数如下：l=15mm，t=9mm，s=6mm，R=9mm，rC =1mm ,e=0.8mm，根据所选择的CA6140卧式车床功率为7.5KW,查机械加工工艺师手册取fz=0.3mm/r。（3）切削速度的确定根据所知的工件材料为QT400-18,硬度HBS130-180，根据机械加工工艺师手册选择切削速度vC=106m/min。计算主轴转速n=10010642.6=792.0 r/min，查机械制造工艺设计简明手册得n=800r/min，然后计算实际vC=42.68001000=107.1m/min=p（4）基本时间的确定查机械制造工艺设计简明手册得此工序机动时间计算公式： Tj=l+l1+l2fn 根据机械制造工艺设计简明手册，查得l1=apkr+23，l2=35，所以取l1+ l2=10mm, Tj=l+l1+l2fn =0.092min工步2精车40.6mm外圆至40+0.020 -0.005mm（1）切削深度aP=0.3mm=。（2）进给量的确定此工序选择YG6硬质合金外圆车刀，查表选择硬质合金端铣刀的具体参数如下：l=15mm，t=9mm，s=6mm，R=9mm，rC =1mm e,e=0.8mm，根据所选择的CA6140卧式车床功率为7.5KW,查机械加工工艺师手册取fz=0.3mm/r。（3）切削速度的确定根据所知的工件材料为QT400-18,硬度HBS130-180，根据机械加工工艺师手册选择切削速度vC=12m/min。计算主轴转速n=10001240.6=794.1 r/min，查机械制造工艺设计简明手册得n=800r/min，然后计算实际vC=40.68001000=102.3m/min（4）基本时间的确定查机械制造工艺设计简明手册得此工序机动时间计算公式：Tj=l+l1+l2fn 根据机械制造工艺设计简明手册，查得l1=apkr+23，l2=35，所以取l1+ l2=10mm, Tj=l+l1+l2fn =0.092min工序6工步1半精镗34.4mm孔到36+0.212 +0.150mm（1）切削深度aP=0.3mm=。（2）进给量的确定此工序选择硬质合金镗刀，查表选择镗刀的具体参数如下：d=36mm，L=325mm，l=79mm，根据所选择的CA6140卧式车床功率为7.5KW,查机械加工工艺师手册取fz=0.4mm/r。（3）切削速度的确定根据所知的工件材料为QT400-18,硬度HBS130-180，根据机械加工工艺师手册选择切削速度vC=12m/min。计算主轴转速n=10001234.4=110.0 r/min，查机械制造工艺设计简明手册得n=100r/min，然后计算实际vC=34.51001000=10.84m/min=（4）基本时间的确定查机械制造工艺设计简明手册得此工序机动时间计算公式： Tj=l+l1+l2fn 根据机械制造工艺设计简明手册，查得l1=apkr+23，l2=35，所以取l1+ l2=12mm, Tj=l+l1+l2fn =0.84min 工序7工步1粗铣50mm端面加工出齿（1）切削深度aP=5mm=。（2）进给量的确定此工序选择YG6硬质合金立铣刀，查表选择硬质合金端铣刀的具体参数如下：D=16mm，L=110mm，1L=25mm，齿数z=4，根据所选择的X51立式铣床功率为7.5KW,查机械加工工艺师手册取fz=0.25mm/z，f=0.254=1.00mm/r=。（3）切削速度的确定根据所知的工件材料为QT400-18,硬度HBS130-180，根据机械加工工艺师手册选择切削速度vC=130m/min。计算主轴转速n=100013016=2587.6 r/min，查机械制造工艺设计简明手册得超过机床的转速范围，取n=1800r/min，然后计算实际vC=1618001000=90.47m/min.（4）基本时间的确定查机械加工工艺师手册得此工序机动时间计算公式： Tj=l+l1+l2fmz 根据铣床的数据，主轴转速n=1800r/min，工作台进给量fMfn=fzzn=1.01800=1800mm/min, 根据机械制造工艺设计简明手册，查得fM=1800mm/min。根据机械加工工艺师手册查得l1+ l2=5mm, Tj=l+l1+l2fm =0.033min 工步2粗铣20mm端面至9mm（1）切削深度=aP=2mm。（2）进给量的确定此工序选择YG6硬质合金端铣刀，查表选择硬质合金端铣刀的具体参数如下：D=80mm，1D=70mm，d=27mm，L=36mm，1L=30mm，齿数z=10，根据所选择的X51立式铣床功率为7.5KW,查机械加工工艺师手册取fz=0.28mm/z，f=0.2810=2.80mm/r =。（3）切削速度的确定根据所知的工件材料为QT40-10,硬度HBS130-180，根据机械加工工艺师手册选择切削速度vC=57m/min。计算主轴转速n=10005780=226.8r/min，查机械制造工艺设计简明手册得n=250r/min，然后计算实际vC=25801000=62.83m/min。（4）基本时间的确定查机械加工工艺师手册得此工序机动时间计算公式： Tj=l+l1+l2fmz 根据铣床的数据，主轴转速n=250r/min，工作台进给量fMfn=fzzn=2.8250=700mm/min, 根据机械制造工艺设计简明手册，查得fM=755mm/min。根据机械加工工艺师手册查得l1+ l2=5mm, Tj=l+l1+l2fm =0.033min（5）检验机床功率查切削加工简明实用手册得铣削力：FC =9.8154.5aef0.74 Za0.9 PZ d-1.0 0=960N切削速度V=62.83m/min=1.047m/sP=FXv=1.00454.5kW,满足机床功率。工序8工步1半精铣螺旋面（1）切削深度= aP=0.7mm。（2）进给量的确定此工序选择YG6硬质合金端铣刀，查表选择硬质合金端铣刀的具体参数如下：D=80mm，1D=70mm，d=27mm，L=36mm，1L=30mm，齿数z=10，根据所选择的X51立式铣床功率为7.5KW,查机械加工工艺师手册取f=1mm/r。（3）切削速度的确定根据所知的工件材料为QT400-18,硬度HBS130-180，根据机械加工工艺师手册选择切削速度vC=90m/min。计算主轴转速n=10009080=358.1r/min，查机械制造工艺设计简明手册得n=390r/min，然后计算实际vC=390801000=98.02m/min。（4）基本时间的确定查机械加工工艺师手册得此工序机动时间计算公式： Tj=l+l1+l2fmz 根据铣床的数据，主轴转速n=250r/min，工作台进给量fMfn=1390=390mm/min, 根据机械制造工艺设计简明手册，查得fM=390mm/min。根据机械加工工艺师手册查得l1+ l2=4mm, Tj=l+l1+l2fm =0.37min 工序9工步1钻8mm孔（1）切削深度aP=4mm =。（2）进给量的确定此工序选择YG6硬质合金直柄麻花钻头，查表选择麻花钻头的具体参数如下：d=8mm，l=117mm，1l=75mm，根据所选择的Z525立式钻床功率为2.8KW,查机械加工工艺师手册取fz=0.3mm/r。（3）切削速度的确定根据所知的工件材料为QT400-18,硬度HBS130-180，根据机械加工工艺师手册选择切削速度vC=40m/min。计算主轴转速n=1000408=1591.5r/min，查机械制造工艺设计简明手册发现超出了钻床的转速范围，所以取n=1360r/min，然后计算实际vC=813601000=34.18m/min（4）基本时间的确定查机械制造工艺设计简明手册得此工序机动时间计算公式：= Tj=l+l1+l2fn 根据机械制造工艺设计简明手册，查得l1=D2cotK+12，l2=14所以取l1+ l2=5mm, Tj=l+l1+l2fn =8+50.31360=0.032min（5）计算钻削力、扭矩及功率按切削加工简明实用手册表8-78可得：钻削力： F=CF dXF 0fY FKF=588.690.30.81.12=2265N扭矩：M=CMdXM 0 fY FKM 10-3=225.6391.90.30.81.1210-3= 7.1NM切削功率：Pm=2Mn10-3=27.10.310-3=0.013kw由上诉计算结果与机床允许值相比，均允许。工步2铰8mm孔至8.3H8（1）切削深度aP=0.15mm 。（2）进给量的确定此工序选择硬质合金直柄机用铰刀，查表选择直柄机用铰刀的具体参数如下：d=36mm，L=117mm，l=33mm，根据所选择的Z525立式钻床功率为2.8KW,查机械加工工艺师手册取fz=0.2mm/r。（3）切削速度的确定根据所知的工件材料为QT400-18,硬度HBS130-180，根据机械加工工艺师手册选择切削速度vC=10m/min。计算主轴转速n=1000108=397.89r/min查机械制造工艺设计简明手册得n=392r/min，然后计算实际转速vC=83921000=9.85m/min（4）基本时间的确定查机械制造工艺设计简明手册得此工序机动时间计算公式： Tj=l+l1+l2fn 根据机械制造工艺设计简明手册，查得l1=D2cotK+12，l2=14所以取l1+ l2=25mm, Tj=l+l1+l2fn =8+250.2392=0.42min工序10工步1钻3mm孔（1）切削深度aP=1.5mm 。（2）进给量的确定此工序选择YG6硬质合金直柄麻花钻头，查表选择麻花钻头的具体参数如下：d=3mm，l=61mm，1l=33mm，根据所选择的Z525立式钻床功率为2.8KW,查机械加工工艺师手册取fz=0.13mm/r。（3）切削速度的确定根据所知的工件材料为QT400-18,硬度HBS130-180，根据机械加工工艺师手册选择切削速度vC=18m/min。计算主轴转速n=1000183=1909.8r/min查机械制造工艺设计简明手册发现超出了钻床的转速范围，所以取n=1360r/min，然后计算实际vC=313601000=12.8m/min（4）基本时间的确定查机械制造工艺设计简明手册得此工序机动时间计算公式： Tj=l+l1+l2fn 根据机械制造工艺设计简明手册，查得l1=D2cotK+12，l2=14所以取l1+ l2=5mm, Tj=l+l1+l2fn =7+50.131360=0.068min4. 夹具设计（8.3孔加工）4.1 功能分析与夹具总体结构设计 1.定位方案确定本工序加工要求保证的位置精度主要是平行度公差0.011，为了保证基准重合，必定选择36的孔作为主要定位基准。自由度定位选择长轴短面外加一个V型块来实现完全定位，目前需要确定的是与小短面接触的是哪个端面，无非就两种可能！方案一：以36孔及其端面作为定位方案二：以35.6齿端面及36孔作为定位据分析选择5.36f齿端面作为定位基准，不仅能保证定位准确、可靠，而且夹紧结构简单，操作方便。综合上述分析，采用定位方案二2.夹紧方案夹紧机构的三要素是夹紧力方向的确定、夹紧力作用点的确定、夹紧力大小的确定。夹紧力作用点的选择应遵循的规则：为了使定位稳定，夹紧力作用点应该落在主要的定位支承面上，活络在主要的定位支承面上的支承点所围成的面积内；夹紧力应作用在工件刚性较好的部位上，不应该使工件产生夹紧变形或使工件产生翻砖力矩；为了防止工件在加工过程中产生振动，夹紧力的作用点应尽量靠近被加工表面；夹紧力作用点的数目，应尽量在工件的整个接触面上分布均匀，以减小夹紧变形；因此此夹具的理想的夹紧方式应使夹紧力作用在主要定位面上，为简化结构和提高工作效率，采用螺纹夹紧，即在心轴上直接做出一段螺纹，并