机械制造技术课程设计-拨叉-1零件加工工艺及铣操纵槽夹具设计【全套图纸UG三维】.doc

机械制造技术基础课程设计说明书题目：拨叉-1零件机械加工工艺过程设计及铣操纵槽夹具设计系 名 机械工程系 专 业 机械设计制造及其自动化 学 号 姓 名 指导教师 2014年 9 月 10 日设计任务书设计题目：拨叉-1零件批量生产机械加工工艺过程设计及铣操纵槽夹具设计。设计内容与要求：1制定 拨叉 零件机械加工工艺规程，编制机械加工工艺过程卡片，选择所用机床、夹具、刀具、量具、辅具；2对所制定的工艺进行必要的分析论证和计算；3确定毛坯制造方法及主要表面的总余量；4确定主要工序的工序尺寸、公差和技术要求；5对两道工序进行工序设计，编制机械加工工序卡片，画出的工序简图，选择切削用量，计算时间定额；6设计铣床夹具，绘制夹具装配图，进行必要的计算（如夹具元件结构尺寸计算，切削力、夹紧力、定位误差、导向误差计算等）；7对 左鹏 同学的设计进行校对；8编写设计说明书。车间设备（与设计有关的设备）：立式铣床X51K，X52K；卧式铣床X61W，X62W；立式钻床Z525；立式钻床Z515；台式钻床Z4115；外圆磨床MG1416，MG1432；内圆磨床MG2110，MG2120；平面磨床M7120；插床B5025；拉床L6106设计小组：组长：左鹏成员：仵北京、杨勤标、孙建航、周珂玮 指导教师签字年月日 成绩：工作态度（满分20）设计质量（满分60）答辩（满分10）校对质量（满分10）总评摘 要机械制造技术基础课程设计是以切削理论为基础、制造工艺为主线、兼顾工艺装备知识的机械制造技术基本设计能力培养的实践课程；是综合运用机械制造技术的基本知识、基本理论和基本技能，分析和解决实际工程问题的一个重要教学环节；是对学生运用所掌握的“机械制造技术基础”知识及相关知识的一次全面应用训练。全套图纸三维，加153893706这是对我们各课程的一次深入的综合性的总复习，也是我们在走进社会工作岗位前的一次理论联系实际的训练。因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次毕业设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题，解决问题的能力。本设计的内容是制订拨叉加工工艺规程。详细讨论拨叉从毛坯到成品的机械加工工艺过程，分析总结操纵手柄的结构特点、主要加工表面，并制定相应的机械加工工艺规程；针对拨叉零件的主要技术要求，设计铣端面用的铣床夹具。本着力求与生产实际相结合的指导思想，本次毕业设计达到了综合运用基本理论知识，解决实际生产问题的目的。由于个人能力所限、实践经验少、资料缺乏，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。关键词：拨叉；工艺设计；工序设计；夹具设计目 录第一章 零件分析11.1 零件的功用11.2 零件的工艺分析2第二章 工艺规划设计32.1 毛坯的确定32.2 基准的选择32.3 机械加工工艺路线的确定32.4 编制机械加工工艺过程卡4第三章 机械加工工序设计53.1 机床及工艺装备的选择53.2 切削用量的选择53.3 工时定额的制订63.4 编制机械加工工序卡6第四章 专用夹具的设计74.1 定位方案的与定位装置的确定74.2 定位误差分析与计算84.3 对刀装置的确定94.4 夹具的确定94.5 切削力与夹紧力的确定94.6 夹具体及定位键选择104.7 夹具装配图的绘制11第五章 校对说明12第六章 设计总结13参考文献15附录16 19天津大学仁爱学院机械工程系2011级机械制造课程设计第一章 零件分析1.1 零件的功用1.1.1 零件图图1-1零件二维图图1-2零件三维图1.1.2 零件的功用该零件是以15H8孔套在轴上，并用销钉经H12孔与轴定位的，拨叉脚卡在双联齿轮的槽中，变速操纵机构通过拨叉头部的操纵槽带动拨叉与轴一起在变速箱中滑动，拨叉脚拨动双联齿轮在花键轴上滑移，就可实现变速箱的变速功能，从而实现拖拉机的变速。1.2 零件的工艺分析1.2.1 零件的结构分析拨叉的主要工作表面为操纵槽及拨叉两端面。主要配合面为15H8孔、5H12孔和拨叉脚内侧而50H12。该零件属特殊形状零件，但复杂程度一般。由于拨叉在工作时有一定的强度、刚度和韧度。外形不规则，刚性较差易变形。1.2.2 零件毛坯与生产纲领零件材料为QT400-18，大批生产，拨叉的轮廓尺寸不大，且有较多不需要切削加工的表面，所以毛坯选用金属模砂型机器制造型铸造成形。查表的总体毛坯余量为单边1.4mm。1.2.3 零件各加工表面及技术要求序号加工表面基本尺寸（mm）公差等级（mm）尺寸公差（mm）位置公差（mm）表面粗糙度（）加工方法1拨叉头左右端面36未注公差6.3粗铣215H8孔15IT8+0.02701.6钻粗铰精铰3拨叉脚两端面7IT11-0.15-0.250.13.2粗铣半精铣4拨叉脚内侧面50IT12+0.2503.2粗铣半精铣5操纵槽13IT12+0.203.2粗铣半精铣66H12孔6IT12+0.1200.26.3钻扩表1-1各加工表面及技术要求第二章 工艺规划设计2.1 毛坯的确定2.1.1 毛坯的类型及制造方法使用QT40018作为制造材料。又因为零件结构简单，生产类型为大批量，故选择砂型铸造，采用机器造型。2.1.2 毛坯的尺寸公差及加工总余量的确定根据毛坯材料及铸造方法查1p23表2-1，得毛坯铸件的公差等级为CT812，选择CT10。根据毛坯材料及铸造方法查1p25表2-5，得铸件要求得机械加工余量等级为EG，选择G级，再根据加工余量等级和零件最大尺寸查1p24表2-4得机械加工总余量RMA为1.4。2.2 基准的选择从零件图中可知大部分尺寸和形位公差都是以15H8孔中心线及其端面为设计基准，因此，根据“基准重合”和“基准统一”的原则必须首先加工出15H8孔及其端面，作为后续工序的精基准。根据粗基准的选择原则，以拨叉头的外圆及端面为粗基准。2.3 机械加工工艺路线的确定2.3.1 根据零件尺寸及精度要求确定表面加工方案查2p215表5-6，p216表5-7，p217表5-8可知：a.端面尺寸精度和粗糙度要求经粗铣后精铣均可达到；b.15孔的上下表面要求粗糙度为Ra=6.3um，粗铣即可达到；c.15孔要求公差等级为IT8，表面粗糙度为Ra=1.6um，钻孔后扩孔，再铰孔即可达到；d.操纵槽要求公差等级为IT12，表面粗糙度为Ra=3.2um，粗铣后半精铣即可达到；g. 6孔可先钻出4的通孔，装配时再扩。2.3.2 工艺路线方案的设定根据各加工表面的加工精度和表面粗糙度，参考机械加工工艺手册，得到各表面的加工方案，根据加工顺序的安排原则，制定如下加工方案：表1-2加工方案工序号内容设备工序号内容设备1粗铣拨叉头右端面铣床6粗铣拨叉脚内侧面铣床2粗铣拨叉头左端面铣床7半精铣铣拨叉脚内侧面铣床3钻，粗铰，精铰15H8孔钻床8粗铣操纵槽铣床4粗铣拨叉脚左右端面铣床9半精铣操纵槽铣床5半精铣铣拨叉脚左右端面铣床10钻，扩6H12孔钻床2.4 编制机械加工工艺过程卡（见附一）第三章 机械加工工序设计3.1 机床及工艺装备的选择3.1.1 机床的选择以下工序主要加工操纵槽。根据工序8的加工方式查3p63表5-9，可得到铣操纵槽的加工方法所用到的机床为卧式万能铣床X61W，主电机功率为4kw。3.1.2 工艺装备的选择3.1.2.1 金属切削刀具根据工序8粗铣操纵槽的中操纵深12mm的规格，查3p88表5-41选择三面刃铣刀，且三面刃铣刀直径为110150mm。根据槽宽13mm，且根据1p41表2-26，槽的精铣加工余量为a=1.5，选三面刃铣刀的刀宽为10mm。根据刀宽查3p89表5-44错齿三面刃铣刀的规格，取刀的直径125mm、齿数为20个。刀具材料选择为高速钢。3.1.2.2 量具的选择根据零件中对操纵槽的尺寸要求及加工精度，该步工序只需普通游标卡尺即可。3.2 切削用量的选择工序8：粗铣操纵槽本工序选用高速钢错齿三面刃铣刀，齿数Z=20mm，刀宽L=10mm，直径d=125mm，孔径D=32mm。因为是粗加工，所以1次走刀就行，背吃刀量=12.0mm。查3p143表5-119，得每齿的进给量推荐值为=0.150.3mm/z，加工铸件可取大值，则取=0.2mm/z。根据刀具材料及工件材料查3p146表5-124知=1530m/min，粗加工为提高生产效率，取=30m/min。,查3p63表5-9取n=80r/min，因此铣削速度为。3.3 工时定额的制订工时定额一般由基本时间、辅助时间、布置工作地时间、休息与生理需要时间、准备与终结时间。五部分组成，在成批量生产的情况下，可以不需要考虑准备与终结时间。根据查3p160表5-144查得:辅助时间一般为（1520），取查3p171表5-154得,由于要切入工件两次，所以:3.4 编制机械加工工序卡（见附二）第四章 专用夹具的设计4.1 定位方案的与定位装置的确定4.1.1 定位方案的确定15孔的中心线与拨叉头左右端面有位置精度要求，因此选15孔为主要定位基准，原理如下图4-1。图4-1 工序简图4.1.2 定位装置的确定根据定位方案的选择，其中15的孔需要一个4点定位，故选择一长心轴定位，15孔底端面需要一点定位，以心轴轴肩定位，拨叉头右端面的一点定位，选用一圆柱销定位，圆柱销规格为GB/T119-2000 B1030。心轴为定制件。规格如下图4-2。图4-2 心轴规格4.2 定位误差分析与计算在本次设计中采用一面两孔组合定位。采用几何方法计算定位误差通常要画出定位简图，并在途中画出工件变动的极限，然后运用几何知识，求出工序基准在工序尺寸方向上的最大变动量，即为所求定位误差。本次设计的50工件孔为定位基准，并且孔与心轴采用配合，孔的尺寸为，轴的尺寸为 ,则 孔： 轴： 由公式 ，采用固定单边接触设计基准与定位基准重合，定位误差为0.026mm。这时计算出来的定位误差小于保证工序尺寸公差的1/3-1/5，所以该定位合理。4.3 对刀装置的确定根据工序8铣操纵槽的规格，查1p174表9-3取直角对刀块，国标JB/T8031.3-1999。4.4 夹具的确定结合定位方案和定位元件，因生产类型为大批量生产，快速夹紧是关键，故采用移动压板式夹紧机构，移动式压板规格为A6x45 JB/T8010.1-1999,除此之外在定位元件心轴与工件15孔上端面处使用带肩六角螺母配合夹,其规格为M10 JB/T8004.1-1999。4.5 切削力与夹紧力的确定铣操纵槽时用高速钢错齿三面刃铣刀，d=125，z=20，查4p34表2-18铣削力计算：由经验公式 ： （4-1）查4p23表2-9得其中： 修正系数。 代入上式，可得:因在计算夹紧力时，须把安全系数考虑在内。安全系数 其中：为基本安全系数1.5 为加工性质系数1.1 为刀具钝化系数1.1 为断续切削系数1.1 选用夹紧螺钉夹紧机 由 其中f为夹紧面上的摩擦系数，取 经计算夹紧力NFc切削力，顾夹紧力符合要求，夹具安全可靠。使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧，调节夹紧力调节装置，即可指定可靠的夹紧力。4.6 夹具体及定位键选择4.6.1 夹具体设计根据工件、定位元件、夹紧装置、对刀-导向元件以及其他辅助机构和装置在总体上的配置，确定夹具体的外形尺寸。夹具体材料选用HT150，经铸造，在加工成所需条件，其零件图如下：图4-3夹具体三维正视图图4-4夹具体三维正二视图4.6.2 定位键的选择根据X61卧式铣床工作台T形槽宽B=14mm。选择定位键规格为B14h6 JB/T8016-1999。4.7 夹具装配图的绘制（见附三）第五章 校对说明本人对左鹏同学进行设计任务的校对，指出其中的不当之处，并让其改正之处有：1、 夹具体定位设计中，不能使用螺纹紧固件当成定位元件使用；2、 心轴定位时，心轴需为标准件；3、 对刀块摆放位置需在装配图上表示出；第六章 设计总结这次的课程设计对于我来说有着深刻的意义，这种意义不光是自己能够完成设计任务，更重要的是在这段时间内使自己深刻感受到设计工作的那份艰难。而且设计工作不是我所想象中的那样，设计师想怎么设计就怎么设计的，设计的标准还是得按国标规定的来设计。开始的时候感觉设计对我们这些刚刚入门的人来说,无非就是按照条条框框依葫芦画瓢的过程，有的时候感觉挺无聊的，反正按照步骤一定可以完成设计任务。其实不然，设计过程中有许多内容必须靠我们自己去理解，去分析，去取舍。各种设计参数、规格、国标规定需要我们一个个的，去查找。课程设计是机械设计当中的非常重要的一环，本次课程设计时间仅有三周，但是通过本次每天都过得很充实的课程设计，收获颇多。本次机械制造课程设计的任务分配中，我的任务是铣槽。通过对铣床专用夹具设计实训，使我对机械制造技术基础这门课有了更进一步的了解。我们现在对机械设计只不过是一个初步的了解，这门课程还有更多的知识等着我们去学习，在这三周短暂的课程设计里，我学会了一些机械设计的最基本的理论，同时也对其产生了浓厚的兴趣。在这次课程设计过程中，我发现自己还有很多不足之处，在设计和计算过程中也出现了各种各样的错误，在同学和老师的帮助下也都尽量改正了，虽然还存在或多或少的问题，这也是我今后努力的方向，我会继续努力学习，来丰富自己的知识。在这段时间的不懈努力下，我了解了在课程设计中应注意的问题：1）注意与工艺规程的衔接，夹具设计应和工序设计统一所需设计的夹具绝大多数用于零件加工的某一特定工序。在工艺设计环节中，对该工序的设计已要求设计其定位与夹紧方案，因此夹具设计的具体内容应与工序设计保持一致，不能相互冲突。2）设计时要有整体观念夹具设计有其自身的特点：定位、夹紧等各种装置在设计前是分开考虑的，设计后期通过夹具体的设计将各种元件联系为一个整体。3）设计中应学习正确运用标准与规范对于国家标准的规范要严格要求和执行。夹具设计过程中选择各种功能元件时应注意尽可能选用标准件，减少非标准件的设计制造工作量，降低夹具成本。总体来说，通过这次设计我受益匪浅。培养了我的设计思维，增加了实际操作能力，为以后的设计工作打下了较好的基础。在让我体会到了搞设计艰辛的同时，更让我体会到成功的喜悦和快乐。最后，我要衷心地感谢老师。参考文献1邹青.机械制造技术基础课程设计指导教程M.北京：机械工业出版社.2004.2张世昌，李旦，高航.机械制造技术基础M.北京：高等教育出版社.2007. 3刘长青.机械制造技术课程设计指导M.武汉：华中科技大学出版社.2007. 4崇凯.机械制造技术基础课程设计指南M.北京：化学工业出版社.2006