机械制造技术课程设计-拨叉加工工艺规程及其铣C面的夹具设计

哈尔滨理工大学 机械制造技术基础课程设计课程设计说明书 设计题目：制定拨叉加工工艺，设计铣C面的铣床夹具 班 级： 学 生： 指导教师： 哈尔滨理工大学荣成学院 2019-11-8目 录设计任务书一、 零件的分析(3)二、 工艺规程设计(3) （一）、确定毛坯的制造形式(3) （二）、基面的选择(3)（三）、制订工艺路线(3)（四）、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定(4)（五）、确定切削用量及基本工时(5)三、 夹具设计(11)四、 参考文献(13)全套图纸加扣3012250582 哈尔滨理工大学 机械制造工艺及夹具课程设计任务书设计题目：制定拨叉的加工工艺，设计铣C面的铣床夹具 设计要求： 1.中批生产；2.尽量选用通用设备。 设计内容： 1.填写设计任务书； 2.制订一个中等零件的加工工艺过程，填写工 艺过程卡和工序卡各一张； 3.设计指导教师指定的工序夹具，绘制全套夹具图纸，要求用计算机绘图； 4.编写设计说明书一份，按照毕业论文的格式 写，要求打印文稿。 班 级： 学 生： 指导教师： 2019年11月8日一、 零件的分析（一）零件的工艺分析根据拨叉零件图知，共有四组加工表面分别是：1. A面2. B面3. C面4. 25H7孔、12H7孔和10H8孔零件技术要求如下：1.材料：HT200。2.时效处理，消除内应力。3.未注圆角半径R2R5。4.铸件上的型砂、芯砂、芯骨、多肉、粘沙等应铲磨平整，清理干净。二、 工艺规程设计（一）确定毛坯的制造形式 零件材料为HT200，考虑到该零件在车床中的受力并保证零件的工作可靠性，零件为中批生产，而且零件的尺寸不大，因此，毛坯可采用金属模砂型铸造。（二）基面的选择 基准面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产效率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。粗基准的选择：以C面作为第一定位粗基准，限侧X轴的转动，Y轴的转动和Z轴的移动三个自由度，以50外圆面作为第二定位粗基准，限制X轴的移动，Y轴的移动，以工件一侧面作为第三定位基准，限制一个自由度，工件六个自由度被完全限制，属于完全定位。 对于精基准而言，根据基准重合原则，选用设计基准作为精基准。 （三） 制订工艺路线 制订工艺路线的出发点，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得到合理的保证。在生产纲领为中批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具来提高生产效率。除此以外，还应当考虑经济效率，以便使生产成本尽量下降。 1.工艺路线方案一 工序1 铸造 工序2 时效处理 工序3 粗铣A面工序4 粗铣B面工序5 粗铣C面工序6 钻、铰10H8孔工序7 钻扩铰25H7孔、12H7孔工序8 精铣A面工序9 精铣B面工序10 精铣C面工序11 检验至图纸要求工序12 入库2.工艺路线方案二 工序1 铸造 工序2 时效处理 工序3 粗铣、精铣A面工序4 粗铣、精铣B面工序5 粗铣、精铣C面工序6 钻、铰10H8孔工序7 钻扩铰25H7孔、12H7孔工序8 检验至图纸要求工序9 入库工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的特点在于：方案一是粗铣与精铣分开来加工，方案二则相反，因此零件中批量生产且有位置度要求，如果采用方案二，工序相对比较集中，但A面、B面、C面的表面精度在后面加工工序中可能由于夹紧力的作用而损坏，故相比较而言，方案一比较合理，采用方案一。具体方案如下： 工序1 铸造 工序2 时效处理 工序3 粗铣A面工序4 粗铣B面工序5 粗铣C面工序6 钻、铰10H8孔工序7 钻扩铰25H7孔、12H7孔工序8 精铣A面工序9 精铣B面工序10 精铣C面工序11 检验至图纸要求工序12 入库（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “拨叉”零件材料为HT200，毛坯重量约为1.00Kg，生产类型为中批生产，采用金属砂型铸造。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、 工序尺寸及毛坯尺寸如下：1. A面A面表面粗糙度Ra3.2，尺寸公差等级CT7，加工余量等级MA-E，查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4得，单边加工余量Z=2.0mm，由机械制造工艺设计简明手册表1.4-8知，需要经过粗铣精铣方能满足其精度要求。粗铣 单边余量Z=1.5mm精铣 单边余量Z=0.5mm2. B面B面表面粗糙度Ra3.2，尺寸公差等级CT7，加工余量等级MA-E，查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4得，单边加工余量Z=2.0mm，由机械制造工艺设计简明手册表1.4-8知，需要经过粗铣精铣方能满足其精度要求。粗铣 单边余量Z=1.5mm精铣 单边余量Z=0.5mm3. C面C面表面粗糙度Ra3.2，尺寸公差等级CT7，加工余量等级MA-E，查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4得，单边加工余量Z=2.0mm，由机械制造工艺设计简明手册表1.4-8知，需要经过粗铣精铣方能满足其精度要求。粗铣 单边余量Z=1.5mm精铣 单边余量Z=0.5mm4. 25H7孔 25H7孔表面粗糙度Ra1.6，因孔的尺寸不大，故采用实心铸造，查机械制造工艺设计简明手册表1.4-7和表2.3-8知，先钻23孔，再扩23孔至24.8，最后铰24.8孔至25H7。5. 12H7孔12H7孔表面粗糙度Ra1.6，因孔的尺寸不大，故采用实心铸造，查机械制造工艺设计简明手册表1.4-7和表2.3-8知，先钻11孔，再扩11孔至11.85，最后铰11.85孔至12H7。6. 10H8孔10H8孔表面粗糙度Ra1.6，因孔的尺寸不大，故采用实心铸造，查机械制造工艺设计简明手册表1.4-7和表2.3-9知，先钻9.8孔，再铰9.8孔至10H8。7.其它不加工表面，铸造即可满足其精度要求。毛坯制造尺寸及技术要求见图2-1。（五）确定切削用量及基本工时工序1 铸造工序2 时效处理工序3 粗铣A面1. 选择刀具刀具选取端面铣刀，刀片采用YG8,，。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X52型铣床说明书，其功率为为4.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取5003）计算工时切削工时：，则机动工时为工序4 粗铣B面1. 选择刀具刀具选取端面铣刀，刀片采用YG8,，。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X52型铣床说明书，其功率为为4.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取5003）计算工时切削工时：，则机动工时为工序5 粗铣C面1. 选择刀具刀具选取端面铣刀，刀片采用YG8,，。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X52型铣床说明书，其功率为为4.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取5003）计算工时切削工时：，则机动工时为工序6 钻、铰10H8孔工步一钻孔至9.8确定进给量：根据参考文献表2-7，当钢的，时，。由于本零件在加工9.8孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数0.75，则根据Z525机床说明书，现取切削速度：根据参考文献表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根据机床说明书，取，故实际切削速度为切削工时：，则机动工时为工步二：铰孔根据参考文献表2-25，得查参考文献表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7 钻扩铰25H7孔、12H7孔工步一钻孔至23确定进给量：根据参考文献表2-7，当钢的，时，。由于本零件在加工23孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数0.75，则根据Z525机床说明书，现取切削速度：根据参考文献表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根据机床说明书，取，故实际切削速度为切削工时：，则机动工时为工步二：扩孔孔至24.8利用钻头将孔扩大至，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，并按车床说明书取，实际切削速度为切削工时：，则机动工时为工步三：铰孔至25H7根据参考文献表2-25，得查参考文献表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：钻孔至11确定进给量：根据参考文献表2-7，当钢的，时，。由于本零件在加工11孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数0.75，则根据Z525机床说明书，现取切削速度：根据参考文献表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根据机床说明书，取，故实际切削速度为切削工时：，则机动工时为工步五：扩孔利用钻头将孔扩大至，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，并按车床说明书取，实际切削速度为切削工时：，则机动工时为工步六：铰孔至12H7根据参考文献表2-25，得查参考文献表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8 精铣A面1. 选择刀具刀具选取端面铣刀，刀片采用YG8,，。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X52型铣床说明书，其功率为为4.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取5003）计算工时切削工时：，则机动工时为工序9 精铣B面1. 选择刀具刀具选取端面铣刀，刀片采用YG8,，。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X52型铣床说明书，其功率为为4.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取5003）计算工时切削工时：，则机动工时为工序10 精铣C面1. 选择刀具刀具选取端面铣刀，刀片采用YG8,，。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X52型铣床说明书，其功率为为4.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取5003）计算工时切削工时：，则机动工时为工序11 检验至图纸要求工序12 入库 三、专用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。（一） 切削力及夹紧力的计算切削刀具：高速钢铣刀，则主切削力 式中： 计算结果 = 2448N由于切削力对夹紧力影响不大，故夹紧力只需达到将工件固定即可。（二） 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。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。如图1所示 图1用V型块定位加工时的定位误差当定位基准与工序基准不重合时，就产生了基准不重合误差。基准不重合误差即工序基准相对定位基准理想位置的最大变动量。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。 根据相关公式和公差确定具体变动量。如图2，两个极端情况：情况1：d1=d1,d2=d2使工序基准尽可能地高得加工尺寸；情况2：d1=d1,d2=d2使工序基准尽可能地低得加工尺寸。且该工序定位误差 图2 定位误差 =O1O2+(d2-（d2-Td2)/2 =Td1/(2sina/2)+Td2/2 =0.043/2sin45+0.03/2 0.392（3） 夹具工作原理说明：1、 工件A面作为第一定位基准，与衬套16、衬套20配合限制三个自由度，即X轴的转动，Y轴的转动和Z轴的移动。2、 工件10H8孔作为第二定位基准，与定位销19配合限制两个自由度，即X轴的移动，Y轴的移动。3、 工件R25外圆面作为第三定位基准，与可调V型块13配合限制一个自由度，即Z轴的转动，工件六个自由度被完全限制，属于完全定位。 总 结这次设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是，查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时，数据存在大量的重复和重叠，由于经验不足，在选取数据上存在一些问题，不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见，在我遇到难题时给我指明了方向，最终我很顺利的完成了设计。这次设计成绩的取得，与指导老师的细心指导是分不开的。在此，我衷心感谢我的指导老师，特别是每次都放下他的休息时间，耐心地帮助我解决技术上的一些难题，他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，他都始终给予我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜，他不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，除了敬佩指导老师的专业水平外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向指导老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。致 谢这次课程设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是，查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时，数据存在大量的重复和重叠，由于经验不足，在选取数据上存在一些问题，不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见，在我遇到难题时给我指明了方向，最终我很顺利的完成了毕业设计。这次毕业设计成绩的取得，与指导老师的细心指导是分不开的。在此，我衷心感谢我的指导老师，特别是每次都放下她的休息时间，耐心地帮助我解决技术上的一些难题，她严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，她都始终给予我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜，她不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，除了敬佩指导老师的专业水平外，她的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后