机械制造技术课程设计-拨叉轴加工工艺及车外圆夹具设计（全套图纸）.doc

目 录1 课程设计任务书22零件的分析32.1零件的作用32.2拨叉轴的主要技术要求33工艺规程的设计53.1 确定毛坯的制造形式53.2基准的选择53.2.1 粗基准的选择53.2.2 精基准的选择53.2.3基准的转换63.3制定工艺路线63.4加工阶段的划分73.5确定切削用量及基本工时74夹具设计16.1确定夹具的结构方案16.2夹紧力计算16.3定位误差分析16.4夹具设计及操作的简要说明17总结18参考文献19致 谢201 课程设计任务书 为了能够根据零件图的技术要求，确定准确的加工工艺，使工件能够加工，有必要制定复杂的加工工艺规范作为生产的指导性技术文件。本课题的目的是研究和研究机械加工工艺的意义和作用。在整个设计过程中，我们将学到更多的知识。（1）我们必须仔细了解零件的结构，仔细分析零件图，培养我们独立识别图纸的能力，加深我们对零件图的理解和理解。通过绘制零件，不仅可以提高绘图能力，而且可以使用AutoCAD软件。（2）设计工艺规程、确定加工余量、工序尺寸计算、工时定额计算和定位误差分析也很重要。通过这些设计，我们不仅对零件的工艺和尺寸有了更全面的了解，而且让我们了解加工过程和加工余量，这必须与工厂实际的机床相适应。回顾过去的知识是今后工作的一个铺垫。（3）在设计过程中，还必须考虑工件的安装和夹紧。安装的正确与否将直接影响工件的加工精度。安装方便快捷，会影响辅助时间的长短，从而影响生产效率。当夹具是工件时，它被用来正确而快速地安装工件。它在保证加工精度、提高生产率、减少劳动量等方面发挥了重要作用。这是整个设计的重点，也是一个难点。全套图纸加1538937062零件的分析2.1零件的作用题目给出的零件是拨叉轴，拨叉轴是变速器的主要的零件。起到支承转动零件并与之一起回转以传递运动、扭矩或弯矩的机械零件。拨叉轴要有足够的刚度和强度，否则机器的使用寿命将降低。2.2拨叉轴的主要技术要求拨叉轴的内孔和安装平面是决定工件精度的关键表面，其精度要求最高，一般不低于IT8级；表面粗糙度。拨叉轴内孔的圆度直接影响加工工件的孔精度，故要求较高，其误差不能大于尺寸的。.3工艺规程的设计3.1 确定毛坯的制造形式零件材料为45，由于零件年生产量为10000件，已达到中批量生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大。故采用锻造成型 。它的毛坯精度较高，加工余量较小，对提高生产率，保证加工质量也是有利的。 3.2基准的选择3.2.1 粗基准的选择为取得精加工的定位基准，所以机械加工的第一道工序是钻两端中心孔，然后以两端中心孔为基准，车13外圆至13.3。为此可选择平面为粗加工基准。这样，当反过来再用平面定位，加工孔时，可以获得均匀的加工余量，有利于保证这两个高精度的加工面的加工精度。3.2.2 精基准的选择为了避免基准不重合误差，考虑工艺基准与设计基准和各工序定位基准的统一，以及尽可能在一次装夹中加工较多的工件表面，所以在拨叉轴精加工的全部工序中，均采用端面作为定位基准。端面在使用过程中的磨损会影响定位精度，为了保证和提高定位精度，均需重新修整保证定位面的清洁。在使用过程中，不能随意拆卸和更换，都会引起基准的位置变动，从而造成误差。3.2.3基准的转换由于拨叉轴的中孔与端面位置精度要求很高，所以在加工过程中要采用互换基准的原则，在基准相互转换的过程中，精度逐步得到提高。特别是钻拨叉轴孔时，由于定位基准选择恰当，收到了互基准和基准重合双重效果，从而保证了很高的拨叉轴跳动精度。3.3制定工艺路线由于生产类型为中批量生产，故在使零件的几何性状、尺寸精度几位置精度等技术要求得到合理的保证的前提下，应采用专用的夹具，并应尽量使工序集中起来提高生产率，处此之外，还应考虑经济效果，以使生产成本尽量提高。根据工件材料性质和具体尺寸精度、粗糙度的要求，设计了工艺路线来达到加工目的：工序号工序名称车间设备1钻两端中心孔孔保证工序尺寸机加工钻床2车13外圆至13.3机加工车床3铣4mm槽机加工铣床4铣3mm两槽及1.5mm槽机加工铣床5铣深2mm槽机加工铣床6钻30度6孔机加工钻床7钻45度6孔机加工钻床8磨外圆13机加工磨床方案选择：在工艺路线拟定中根据机加工工序的安排原则：1 先基准后其它原则2 先粗后精原则3 先面后孔原则4 先主后次原则上述方案的特点在于：可以看出以先加工外圆，以孔作为定位基准加工时位置精度不易保证，并且定位装夹等都不方便，不能保证加工质量的要求，但在成批生产的情况下，比较适合。应此选用此方案为最终加工路线。综合考虑。3.4加工阶段的划分在中批量生产条件下，拨叉轴的机械加工工艺可划分为以下三阶段：粗加工阶段该阶段是在拨叉轴毛坯锻造和正火后进行的，包括车外圆、钻孔等工序。其主要任务是切除毛坯上大部分余量，同时，可以发现铸件的裂纹或其他缺陷。精加工阶段拨叉轴毛坯在加工后需要进行调质阶段，然后再进行精加工。精加工阶段包括各钻孔工序，及孔等次要表面加工等工序。3.5确定切削用量及基本工时工序 锻造成型工序 时效热处理工序：钻两端中心孔保证工序尺寸： 选择3mm高速钢锥柄标准麻花钻（见工艺手册表3.27） （切削表1.6和工艺表3.318） （切削表2.17）硬度 按机床选取（工艺表4.14） 实际切削速度： 基本工时：（工艺表6.18）扩孔6mm 选择6高速钢锥柄钻（工艺表3.29）由切削表2.11得孔6mm孔6孔时的进给量，并由工艺表4.114取扩孔时的切削速度由切削表2.14得，故：按机床选取基本工时：工序 车13外圆至13.3从上知道零件材质是45，所以采用了硬质合金车刀，参照相差文献书籍选择的车刀的基本形状,r=10，a=12，=45已知道车削宽度a=2.5mm，车削深度a=50mm故机床选用车床。1.确定设备每齿进给量f参照相差文献书籍中知道CA6140车床它的功率为，工艺加工性系统刚性比较中等。查得每齿进给量f、现取。2.选择车刀磨损标准及耐用度 参照相差文献书籍，使用的车刀刀齿后刀面的极限磨损量为，车刀直径，设备耐用度。3.确定设备切削速度 参照相差文献书籍，依据机床设备铣刀直径，车削的宽度a=2.5mm，设备的车削深度a，设备的耐用度时查取Vc98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s。 参照相差文献书籍车床主传动轴转速表查取，nc=300r/min,Vfc=475mm/s。则实际切削：Vc =Vc=56.52m/min 实际进给量： f=f=0.16mm/z3.校验机床功率 根据资料所知，车削时的功率（单位kw）为:当f=0.16mm/z, a=50mm, a=2.5mm, 时由切削功率的修正系数k=1，则P= 3.5kw，P=0.8 kw。 根据车床设备说明书可知：机床主轴主电动机允许的功率P= PP P=7.50.8=6P= 3.5kw 因此机床功率能满足要求。3）工序 铣4mm槽：机床：铣床X51刀具：硬质的合金铣刀 机床齿数10（1）粗铣铣削深度：每齿的进给量：据相关的机械加工工艺手册中的表2.1.75，取铣削速度：据相关的机械加工工艺手册中的表2.4.87，取机床主轴转速：，取实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量：参照书籍机械加工工艺手册中的表2.1.85,机床刀具切入长度：机床刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：（2）精铣铣削深度：精铣每齿的进给量：参照书籍机械加工工艺手册表2.1.75，取精铣铣削的速度：参照书籍机械加工工艺手册表2.2.89，取机床传动主轴的转速：，取精铣实际铣削速度：精铣进给量：精铣机床工作台每分进给量： 精铣刀具切入长度：精铣时精铣刀具切出长度：取精铣走刀次数为1精铣机床机动时间：故 本工序机床机动时间工序：铣3mm两槽及1.5mm槽1 粗铣： 选取铣刀的半径是，齿数为（见参考资料工艺手册附表3.129） ，参考资料（切削附表3.3以及切削附表3.6） 参考资料（切削附表3.6） 参照机选择 实际切削加工的速度： 机床工作台每分钟的给量： 铣床工作台的给量： 基本工时：精铣： 加工余量为 切削速度为 选用主轴为 工作台进给量： 基本工时：工序：铣深2mm槽：粗铣：机床选择：选择X51铣床。由机械制造工艺简明手册表4.3-36至4.1-39可查其技术参数。刀具选择：选用硬质合金铣刀。选择铣刀直径，齿数，刀片牌号YT15。铣刀几何参数根据机械加工工艺手册第一卷表9.1-26选择：、。确定铣削用量：铣削深度：每齿进给量：由机械加工工艺手册第一卷表9.2-1，取铣刀磨钝标准以及耐用度：由机械加工工艺手册第一卷表9.1-5表9.2-4取后刀面最大磨损限度取，耐用度。铣削速度V：由机械加工工艺手册第一卷表9.1-14取 机床主轴转速： 根据X51机床技术参数取： 实际铣削速度：工作台每分钟进给量： 根据X51技术参数取： 则实际每齿进给量为：校验机床功率：机械加工工艺手册第一卷P2-104页2.5小节公式： 式中， ，将以上数据代入式（1-4）得： =2638.9NV=0.99m/s将、V代入式2-4得：因为X51机床主轴电动机功率为7.5KW，故切削用量可用。基本时间的确定：由机械加工工艺手册第一卷表9.5-36端铣刀对称铣削的基本时间公式： 式中：，由机械加工工艺手册第一卷表9.2-39查得=38mm，代入式2-6得： 精铣：机床选择：选择X51铣床。由机械制造工艺简明手册表4.1-29至4.3-35可查其技术参数。刀具选择：选用硬质合金端铣刀。选者铣刀直径，齿数，刀片牌号YT15。铣刀几何参数根据机械加工工艺手册第一卷表9.1-15选择：、。铣削用量：铣削深度：每齿进给量：由机械加工工艺手册第一卷表9.2-6，取每转进给量为，则铣削速度V：由机械加工工艺手册第一卷表9.6-7得： （1-7）式中：。代入式1-6得： 机床主轴转速：根据X51机床技术参数取： 实际铣削速度： 工作台每分钟进给量： 根据X51技术参数取： 则实际每齿进给量为：基本时间的确定：由机械加工工艺手册第一卷表9.2-37端铣刀对称铣削的基本时间公式： 式中：，由机械加工工艺手册第一卷表9.1-36查得，代入式1-9得： 工序：钻30度6孔，选用机床：Z3050钻床钻6的孔： 选择高速钢麻花钻 按机床选取 基本工时：工序：磨外圆13选用机床1312磨床刀具：高速钢麻花钻8.5 （见文献10.表2.6） (见文献10.表2.11）= 按机床选取 (见文献12.表4.4-14）故实际切削速度为V=切削工时其中工序 钳工工序 检验 4夹具设计.1确定夹具的结构方案为了提高劳动生产效率，保证加工质量，降低劳动强度和生产成本通常需要设计专用夹具，我设计的是该道工序的专用夹具设计车13外圆至13.3。本夹具将用于CA6140普通机床，刀具为YT15硬质合金刀，对工件进行加工。20工件装夹方案的确定：车床夹具主要设计心轴来定位,以两端面为固定面，采用两顶尖限制自由度。.2夹紧力计算由于本道工序主要完成外圆加工，由参考文献13得：车削力 车削力矩 式中： 所以 由式（3.2）根据参考文献13表2-3-23到表1-3-25可查得 .3定位误差分析定位基准与工序基准一致，因此不存在基准不重合误差。工件上圆孔与刚性心轴间隙配合,定位元件垂直放置,此时,由于定位副存在径向间隙,因此也必将引起径向基准位置误差。不过这时的定位误差不再只是单向的了，而是在水平面内任意方向上都有可能发生，其最大值也比心轴水平放置时大一倍，所以基准位置误差为：式中 -定位副间的最小配合间隙(mm) -工件圆孔直径公差(mm) -心轴外圆直径公差(mm) 因此（mm） 所以(mm).4夹具设计及操作的简要说明如前所述，在夹具设计中，应注意提高劳动生产率。为此，应首先着眼机动夹紧方式。因为这是零件装夹速度提高的重要途径.在设计专用夹具时，应尽量采用通用部件和标准件，减少非标准件的选用，以提高夹具标准化程度，缩短夹具设计和制造周期。夹具的零件和部件既要重量轻又要具有足够的刚度和强度，尤其夹具体上各更应该有足够的刚度，以保证装在夹具体上的各元件的位置不变，并在加工过程中不产生振动从而保证工件的加工精度，由于夹具体的结构形状比较复杂，从工艺性和刚度观点考虑夹具体应采用铸铁材料。另外，在夹具的结构设计中应考虑零件在加工过程中是否受力均衡，如果在加工过程中易产生振动等一系列影响零件加工质量的因素时，应考虑采用辅助支撑机构。总结转眼间2周的时间过去了，课程设计也接近了尾声。我们通过不同的途径查阅相关的资料，；丰富了自己的知识面，提高了解决问题的能力和自学能力。在设计中我们遇到了很多的困难，通过请教指导老师自己查阅资料，与同学讨论，最终都得到了解决。本次课程设计是以设计拨叉轴零件的加工工艺规程专用夹具为重点。包括选择毛坯的类型和制造方法、粗精基准的选择、加工顺序的安排，机床及的工艺装备的选择、工艺的分析计算、专用夹具的设计、填写工艺卡片等。设计中遇到很多细节问题，如机床的选择原则，要根据加工零件的材料、尺寸，机床的加工范围来确定；刀具的选择，它是有零件的材料，加工表面的形状来确定的；装配图上尺寸、配合的标注；工序图绘制原则，加工表面要用粗实线表示，非加工表面用细实线等。这些都是以前设计中没太注意的问题，感谢导师的指出和