机械制造技术课程设计-拨叉加工工艺及铣R10.5两侧面夹具设计（全套图纸）.doc

目 录第一章 绪论- 2 -1.1 引言- 2 -1.2 课题背景及发展趋势- 3 -第二章 零件的分析- 4 -2.1 零件的作用- 4 -2.2 零件工艺分析- 4 -第三章 工艺规程设计- 5 -3.1 确定毛坯材料- 5 -3.2 基面的选择- 5 -3.2.1 粗基准的选择- 5 -3.2.2 精基准的选择- 5 -3.3 制定工艺路线- 6 -3.4 确定加工余量及毛坯尺寸- 8 -3.5 确定切削用量以及基本工时- 9 -第四章 专业夹具设计- 26 -4.1 问题的提出- 26 -4.2 定位基准的选择- 27 -4.3 切削力及夹紧力计算- 29 -4.4 定位误差分析- 31 -结论与展望- 33 -参考文献- 34 -致谢- 35 - 第一章 绪论1.1 引言制造技术的重要性是不言而喻的，它与当今的社会发展密切相关。现代制造技术是当前世界各国研究和发展的主题，特别是随着人类的物质生活和文明有了很大的提高，进而对精神和物质有了更高的要求，也对科学技术有了更快更新的发展，从而与制造工艺的关系更为密切。制订工艺工艺规程的程序全套图纸，加153893706 计算生产纲领，确定生产类型，分析产品装配图，对零件图样进行工艺审查，确定毛坯的种类，形状，尺寸及精度，拟定工艺路线（划分工艺规程的组成，选择的定位基准，选择零件表面的加工方法，安排加工顺序，选择机床设备等），进行工序设计（确定各工序加工余量，切削余量，工序尺寸及工差，选择工艺装备，计算时间定额等），确定工序的技术要求及检验方法，填写工艺文件。1. 确定工件的夹紧方式和设计夹紧机构 夹紧力的作用点和方向应符合夹紧原则。进行夹紧力的分析和计算， 以确定加紧元件和传动装置的主要尺寸。2. 确定夹具其他部分的结构形式 如分度装置，对刀元件和夹具体等3. 绘制夹具总装配图 在绘制总装配图时，尽量采用1：1比例，主视图应选取面对操作者的工作位置。绘图时，先用红线或双点划线画出工件的轮廓和主要表面，如定位表面，夹紧表面和被加工表面等。其中，被加工表面用网纹线或粗实线画出加工余量。 工件在夹具上可看成是一个假想的透明体，按定位元件，导向元件，夹紧机构，传动装置等顺序， 画出具体结构。4. 标注各部分主要尺寸，公差配合，和技术要求5. 标注零件编号及编制零件明细表 在标注零件编号时。标准件可直接标出国家标准代号。明细表要注明夹具名称，编号，序号，零件名称及材料，数量等。6. 绘制家具零件图 拆绘夹具零件图的顺序和绘制夹具总装配图的顺序相同。 1.2课题背景及发展趋势机床夹具是在切削加工中，用以准确地确定工件位置，并将其牢固地夹紧的工艺装备。它的作用是：可靠地保证工件的加工精度，提高加工效率，减轻劳动强度，发挥和扩大机床的工艺性能。因此夹具在机械制造中占有重要的地位。机床夹具的设计是工艺装备设计中的一个重要组成部分，是保证产品质量和提高劳动生产率的一项技术措施。在本次设计中对夹具最基本的要求是：工件的定位准确，定位精度满足加工要求，工件夹紧牢固可靠，操作安全方便，成本低廉。工件夹具中的定位精度，主要是定为基准是否与工序基准重合，定位基准的形式和精度，定位元件的形式和精度，定位元件的布置方式，定位基准与定位元件的配合状况等因素有关。这些因素所造成的误差，可以通过数学计算求得。在采取提高定位精度的措施时，要注意到夹具制造上的可能性。 第二章 零件的分析2.1 零件的作用本零件位于变速机构中，主要通过它的拨动使车床滑移齿轮与不同的齿轮啮合，使主轴回转运动按照工作的需求获得所需的速度和扭矩。2.2 零件工艺分析图1.1 拨叉零件图该零件加工圆弧面可用成型铣刀进行加工，其余表面用精铣就能满足，孔用摇臂钻，螺纹用丝锥攻丝、，底面精度要求最高，必须要用刮刀刮削才能进行加工.孔用钻摇钻钻后，用铰刀铰孔就能达到要求。 第三章 工艺规程设计3.1 确定毛坯材料零件材料为QT200，零件成批生产，而且零件的轮廓尺寸不大，选用砂型铸造，采用机械翻砂造型，铸造精度为8级，能保证铸件的尺寸要求，这从提高生产率和保证加工精度上考虑也是应该的。3.2 基面的选择定位基准的选择是工艺规程制订中的重要工作，它是工艺路线是否正确合理的前提。正确与和理地选择定位基准，可以确保加工质量、缩短工艺过程、简化工艺装备结构与种类，提高生产率。3.2.1 粗基准的选择1）如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面 之间的位置要求，应以不加工表面作为粗基准。如果在工件上有很多不需加工的表面，则应以其中与加工面位置精度要求较高的表面作粗基准。2）如果必须首先保证工件某重要表面的加工余量均匀，应选择该表面作精基准。3）如需保证各加工表面都有足够的加工余量，应选加工余量较小的表面作粗基准。4）选作粗基准的表面应平整，没有浇口、冒口、飞边等缺陷，以便定位可靠。5）粗基准一般只能使用一次，特别是主要定位基准，以免产生较大的位置误差。 3.2.2 精基准的选择选择精基准时要考虑的主要问题是如何保证设计技术要求的实现以及装夹准确、可靠、方便。 基准重合原则应当尽量使定位基准与设计基准相重合，以避免因基准不重合而引起定位误差。 基准统一原则在零件加工的整个工艺过程中或者有关的某几道工序中尽可能采用同一个(或一组)定位基准来定位，称为基准统一原则。 自为基准原则当精加工或光整加工工序要求余量小而均匀，应选择加工表面作为基准，称为自为基准原则。 互为基准原则对于相互位置精度要求很高的表面，可以采用基准反复加工的方法，这称为互为基准原则。 便于装夹原则所选精基准应能保证工件定位准确、稳定，夹紧方便可靠。精基准应该是精度较高、表面粗糙度较小、支撑面积较大的表面。3.3 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成批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用工夹具，并尽量使工件集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便降低生产成本。工艺路线方案工序01 铸造工序02 时效处理 工序03 以R10.5圆弧面、20端面及R10.5端面作为定位基准，粗铣60端面、两个20端面，刮60端面工序04 以60端面、20端面、20外圆面及一侧面作为定位基准，粗铣、半精铣两个20端面工序05 以60端面、20端面、20外圆面及一侧面作为定位基准，锪30沉孔、钻孔至18、扩18孔至19.8孔、铰19.8孔至20H7工序06 以60端面、20端面、20H7孔 及一侧面作为定位基准，钻孔至8，扩8孔至9.8，铰9.8孔至9.8H9，攻M12螺纹，锪沉孔13工序07 以60端面、9.8H9的孔及一侧面作为定位基准，铣R10.5两侧面工序08 以60端面、9.8H9孔及一侧面作为定位基准，钻R10.5侧面的两个孔至10H7 工序09 以60端面、9.8H9孔及20H7孔作为定位基准，钻孔至8、扩8孔至9.8、铰9.8孔至10H7工序10 以60端面、9.8H9孔及20H7孔作为定位基准，钻M6螺纹底孔5.1、攻M6螺纹工序11 去除机械加工所留下的毛刺工序12 在乳化液中清洗零件保证没有赃物并吹净工序13 检验至图纸要求工序14 入库3.4 确定加工余量及毛坯尺寸 拨叉毛坯图1. 工件60端面的加工余量已知铸件尺寸公差为CT7级，加工余量为MA-E级，查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4得，铸件的单边加工余量Z=1.2mm,粗糙度Ra=3.2，查机械制造工艺设计简明手册表1.4-8知，两步铣削即粗铣半精铣方可满足其精度要求。粗铣 单边余量Z=1.0mm 半精铣 单边余量Z=0.2mm2. 20下凸台面的加工余量已知铸件尺寸公差为CT8级，加工余量为MA-E级，查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4得，铸件的单边加工余量Z=1.0mm,粗糙度Ra=6.3，查机械制造工艺设计简明手册表1.4-8知，一步铣削即可满足其精度要求。3. 20上凸台面的加工余量已知铸件尺寸公差为CT7级，加工余量为MA-E级，查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4得，铸件的单边加工余量Z=1.2mm,粗糙度Ra=3.2，查机械制造工艺设计简明手册表1.4-8知，需经过粗铣半精铣方可满足其精度要求。粗铣 单边余量Z=1.0半精铣 单边余量Z=0.24. R10.5两侧面的加工余量已知铸件尺寸公差为CT8级，加工余量为MA-E级，查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4得，铸件的单边加工余量Z=1.0mm,粗糙度Ra=6.3，查机械制造工艺设计简明手册表1.4-8知，需经过一步铣削即可满足其精度要求。5. 工件上所有孔的加工余量因工件上所有孔的加工尺寸都不大，故全采用实心铸造。6.其他不加工表面，直接铸造即可达到其精度要求。3.5 确定切削用量以及基本工时工序01 铸造工序02 时效处理工序03 以R10.5圆弧面、20端面及R10.5端面作为定位基准，粗铣60端面、两个20端面，刮60端面工步一：粗铣60端面、两个20端面 1. 选择刀具 刀具选取面铣刀 ，。 2. 决定铣削用量 1）决定铣削深度 2）决定每次进给量及切削速度 根据X52K型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则 按机床标准选取600 当600r/min时 按机床标准选取3）计算工时切削工时：，则机动工时为工步二：刮60端面1. 选择刀具 刀具选取刮刀，2. 决定刮削用量1）决定刮削深度 2）决定每次进给量及切削速度 根据X52K型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则 按机床标准选取600 当600r/min时 按机床标准选取3）计算工时切削工时：， 则机动工时为 工序04 以60端面、20端面、20外圆面及一侧面作为定位基准，粗铣两个20端面1. 选择刀具 刀具选取面铣刀，。2. 决定铣削用量 1）决定铣削深度2）决定每次进给量及切削速度 根据X52K型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取500 当500r/min时 按机床标准选取3）计算工时切削工时：，则机动工时为 工序05 以60端面、20端面、20外圆面及一侧面作为定位基准，半精铣两个20端面 1. 选择刀具 刀具选取面铣刀 ，。2. 决定铣削用量1）决定铣削深度2）决定每次进给量及切削速度 根据X52K型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取500当500r/min时按机床标准选取3）计算工时切削工时：，则机动工时为 工序06 以60端面、20端面、20外圆面及一侧面作为定位基准，锪30沉孔、钻孔至18、扩18孔至19.8孔、铰19.8孔至20H7工步一：锪30沉孔1、加工条件 加工材料: QT200 工艺要求：孔径d=30mm，精度H12H13,用乳化液冷却。 机床：选用Z525立式钻床和专用夹具。2、选择钻头选择高速钢锪刀，其直径d=30mm 3选择切削用量（1）选择进给量按加工要求决定进给量：根据切削用量简明手册表2.7，当QT200硬度200H有。（2）计算切削速度根据切削用量简明手册表2.15，当铸铁硬度=200220HBS时， , 时，=75mm/min。 切削速度的修正系数为：，故=751.01.00.751.0m/min56.3m/min=r/mm598r/mm 根据Z525型钻床技术资料（见机械制造工艺设计简明手册表4.2-12）可选择n=600r/mm，=25mm/min4计算基本工时 根据公式式中，l=15mm，入切量及超切量由切削用量简明手册表2.29查出，计算得， L=（15+6）mm=21mm 故有： t=0.140min工步二：钻孔至181、加工条件 加工材料: QT200 工艺要求：孔径d=18mm。通孔，精度H12H13,用乳化液冷却。 机床：选用Z525立式钻床和专用夹具。2、选择钻头 选择高速钢麻花钻头（如图3所示），其直径d=11mm 钻头几何形状为（根据切削用量简明手册表2.1及表2.2）：标准钻头，后角，横刃长度，弧面长度。3选择切削用量 （1）选择进给量 按加工要求决定进给量：根据切削用量简明手册表2.7，有。 （2）计算切削速度 根据切削用量简明手册表2.15， , 时，=50mm/min。 切削速度的修正系数为：， 故=501.01.00.751.0m/min37.5m/min =r/mm663r/mm 根据Z525型钻床技术资料（见机械制造工艺设计简明手册表4.2-12）可选择n=600r/mm，=50mm/min。4计算基本工时根据公式 式中，l=18mm，入切量及超切量由切削用量简明手册表2.29查出，计算得， L=（18+6）mm=24mm 故有： t=0.160min工步三：扩18孔至19.8孔利用扩孔钻将孔扩大至，扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取 根据机床说明书，选取 则主轴转速为，并按钻床说明书取，实际切削速度为 切削工时：， 则机动工时为工步四：铰19.8孔至20H7根据切削用量简明手册表2-25， ，得 查机械制造工艺设计简明手册表4.2-2，按机床实际进给量和实际转速，取，实际切削速度。 切削工时：， 则机动工时为工序07 以60端面、20端面、20H7孔 及一侧面作为定位基准，钻孔至8，扩8孔至9.8，铰9.8孔至9.8H9，攻M12螺纹，锪沉孔13工步一：钻孔至81、加工条件加工材料: QT200工艺要求：孔径d=8mm。通孔，精度H12H13,用乳化液冷却。机床：选用Z525立式钻床和专用夹具。2、选择钻头选择高速钢麻花钻头（如图3所示），其直径d=8mm 钻头几何形状为（根据切削用量简明手册表2.1及表2.2）：标准钻头，后角，横刃长度，弧面长度。3选择切削用量（1）选择进给量按加工要求决定进给量：根据切削用量简明手册表2.7，有。（2）计算切削速度 根据切削用量简明手册表2.15， , 时，=20mm/min。 切削速度的修正系数为：， 故=201.01.00.751.0m/min15m/min =r/mm597r/mm 根据Z525型钻床技术资料（见机械制造工艺设计简明手册表4.2-12）可选择n=600r/mm，=20mm/min。4计算基本工时根据公式。式中，l=43mm，入切量及超切量由切削用量简明手册表2.29查出，计算得， L=（43+6）mm=49mm 故有： t=0.653min工步二：扩8孔至9.8孔利用扩孔钻将孔扩大至，根据有关手册规定，钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取 选取 则主轴转速为，并按钻床说明书取，实际切削速度为 切削工时：， 则机动工时为工步三：铰9.8孔至9.8H9 根据切削用量简明手册表2-25， ，得查机械制造工艺设计简明手册表4.2-2，按机床实际进给量和实际转速，取，实际切削速度。切削工时：，则机动工时为 工步四：攻M12螺纹选择M12mm高速钢机用丝锥 等于工件螺纹的螺距，即f=1.1mm/rV=20m/min531r/min 按机床选取n=500r/min切削工时： ，则机动工时为工步五：锪沉孔131、加工条件加工材料: QT200工艺要求：孔径d=13mm，精度H12H13,用乳化液冷却。机床：选用Z525立式钻床和专用夹具。2、选择钻头选择高速钢锪刀，其直径d=13mm 3选择切削用量（1）选择进给量按加工要求决定进给量：根据切削用量简明手册表2.7，当QT200硬度200H有。（2）计算切削速度根据切削用量简明手册表2.15，当铸铁硬度=200220HBS时， , 时，=30mm/min。 切削速度的修正系数为：，故=301.01.00.751.0m/min22.5m/min=r/mm551r/mm 根据Z525型钻床技术资料（见机械制造工艺设计简明手册表4.2-12）可选择n=500r/mm，=25mm/min4计算基本工时 根据公式 式中，l=13mm，入切量及超切量由切削用量简明手册表2.29查出，计算得， L=（13+6）mm=19mm 故有： t=0.152min工序 08 以60端面、9.8H9孔及一侧面作为定位基准，铣R10.5两侧面1. 选择刀具 刀具选取三面刃铣刀，。2. 决定铣削用量1）决定铣削深度 2）决定每次进给量及切削速度 根据X62型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 ，则 按机床标准选取500 当500r/min时 按机床标准选取 3）计算工时切削工时：，则机动工时为 工序09 以60端面、9.8H9孔及20H7孔作为定位基准，钻孔至8、扩8孔至9.8、铰9.8孔至10H7工步一：钻孔至81、加工条件 加工材料: QT200 工艺要求：孔径d=8mm。通孔，精度H12H13,用乳化液冷却。 机床：选用Z525立式钻床和专用夹具。2、选择钻头 选择高速钢麻花钻头（如图3所示），其直径d=8mm 钻头几何形状为（根据切削用量简明手册表2.1及表2.2）：标准钻头，后角，横刃长度，弧面长度。3选择切削用量 （1）选择进给量按加工要求决定进给量：根据切削用量简明手册表2.7，有。 （2）计算切削速度根据切削用量手册表2.15， , 时， =20mm/min。 切削速度的修正系数为：，故=201.01.00.751.0m/min15m/min=r/mm597r/mm 根据Z525型钻床技术资料可选择n=600r/mm，=20mm/min。4计算基本工时根据公式式中，l=18mm，入切量及超切量由切削用量简明手册表2.29查出，计算得， L=（18+6）mm=24mm 故有： t=0.160min工步二：扩8孔至9.8孔利用扩孔钻将孔扩大至，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机床说明书，选取 则主轴转速为，并按钻床说明书取，实际切削速度为 切削工时：， 则机动工时为工步三：铰9.8孔至10H7根据参考文献切削用量简明手册表2.30，得同样查参考文献，按机床实际进给量和实际转速，取，实际切削速度。切削工时：，则机动工时为工序10 以60端面、9.8H9孔及20H7孔作为定位基准，钻M6螺纹底孔5.1、攻M6螺纹工步一：钻M6螺纹底孔5.1选用高速钢锥柄麻花钻经查得 （切削用量简明手册表2.15） 636r/min 按机床选取n=600r/min 切削工时： ，则机动工时为工步二：攻M6螺纹选择M6mm高速钢机用丝锥 等于工件螺纹的螺距，即f=0.45mm/r478r/min 按机床选取n=475r/min切削工时： ，则机动工时为工序11 去除机械加工所留下的毛刺工序12 在乳化液中清洗零件保证没有赃物并吹净工序13 检验至图纸要求并入库 第四章 专业夹具设计 4.1 问题的提出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。专用夹具的特点：针对性强、结构简单、刚性好、容易操作、装夹速度快、以及生产效率高和定位精度高。由指导老师的分配，决定设计工序05：铣R10.5侧面的夹具。 拨叉夹具体零件图4.2 定位基准的选择本道工序铣R10.5侧面，因此我们采用60端面、9.8H9的孔及一侧面定位，参照机床夹具图册及机床夹具设计手册选择对应的合适定位元件为：衬套、可更换式短销和A型固定式定位销。1、 衬套作为第一定位基准，与工件60端面相配合限制三个自由度，即X轴转动、Y轴转动和Z轴移动。2、 可更换式短销作为第二定位基准，限制两个自由度，即X轴移动和Y 轴移动。3、 A型固定式定位销与工件一侧面相配合限制一个自由度，即Z轴转动，工件六个自由度被完全限制，属于完全定位。 拨叉夹具装配图 4.3 切削力及夹紧力计算（1）刀具： 采用YG6硬质合金立铣刀 机床： X51型立式铣床 由切削用量手册表3.28中公式 得铣削力公式 查此表得其中： 修正系数 z=24 代入上式，可得 F=889.4N 因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。由机床夹具设计手册表1-2-1得安全系数 K=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 所以 （2）夹紧力的计算 实际所需夹紧力：由参考文献机床夹具设计手册表1-2-11得：Wk = FfK 由机床夹具设计手册表1-2-1粗加工K为1.2，精加工K为1.0，若K的计算结果小于2.5则选用2.5。本次夹具设计选用的是螺旋与压板的组合夹紧装置 由机床夹具设计手册表1-2-3得Wk =（N） 其中u为夹紧面上的摩擦系数，取带入得 夹紧螺钉： 公称直径d=8mm，材料45钢 性能级数为6.8级 螺钉疲劳极限： 极限应力幅：许用应力幅：螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 s=3.54 取s=4 得 满足要求 经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠4.4 定位误差分析定位误差是指采用调整法加工一批工件时，由于定位不准确而造成某一工序在工序尺寸（通常是指加工表面对工序基准的距离尺寸）或位置要求方面的加工误差。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工序公差。当采用夹具加工工件时，由于工件定位基准和定位元件的工作表面均有制造误差使定位基准位置变化，即定位基准的最大变动量，故由此引起的误差称为基准位置误差，而对于一批工件来讲就产生了定位误差。定位误差指一批工件采用调整法加工，仅仅由于定位不准而引起工序尺寸或位置要求的最大可能变动范围。定位误差主要由尺寸位置误差和基准不重合误差组成。根据 机械制造技术基础P207公式6.2 e（定）+ w T（1） 定位误差：定位尺寸公差e（定）=e（不）+e（基）=0+0.05=0.05mm 夹具相对刀具位置误差：D取0.01mm（2） 误差总和D+e（定）=0.060.5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。 结论与展望结论在老师的指导下顺利地完成了拨叉的设计，并且认真地、有计划地按时