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铣拨叉齿顶面铣床加工工艺及夹具设计【优秀含4张CAD图纸+工艺夹具全套课程毕业设计】

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关键词：: 叉齿铣床加工工艺夹具设计毕业设计铣拨叉齿顶面铣床加工工艺及夹具设计工艺夹具全套课程毕业设计

资源描述：

铣拨叉齿顶面铣床的夹具设计

铣拨叉齿顶面铣床加工工艺及夹具设计【优秀含4张CAD图纸+工艺夹具全套课程毕业设计】

【22页@正文6300字】【详情如下】【需要咨询购买全套设计请加QQ1459919609】

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1 绪论1

2 概述1

2.1 选题的目的和意义1

2.2 国内外研究现状及发展趋势1

3 零件的分析2

3.1 零件的作用2

3.2 零件的工艺分析2

4 工艺规程设计3

4.1 确定毛坯的制造形式3

4.2 基面的选择4

4.3 制定工艺路线4

5 夹具设计19

6 结束语20

致谢21

参考文献22

1 绪论

机械制造加工工艺与机床夹具设计主要是对零件的加工工艺进行分析和对零件的某几个主要部位进行专用夹具的设计，从零件的工艺来说，它主要是分析零件在进行加工时应注意什么问题，采用什么方法和工艺路线加工才能更好的保证精度，提高劳动生产率。就专用夹具而言，好的夹具设计可以提高产品生产率、精度、降低成本等，还可以扩大机床的使用范围，从而使产品在保证精度的前提下提高效率、降低成本。在本次设计中，就针对拨叉的加工工艺进行分析，制定和比较加工工艺路线，选择一种较好的加工工艺路线进行加工。并对拨叉ｍｍ的半孔进行专用夹具的设计，在这过程中，制定多套夹具方案分别对各夹具的定位误差和精度进行分析计算，选择其一，以完成本次设计。通过这次设计，培养了编制机械加工工艺规程和机床夹具设计的能力，这也是在进行毕业之前对所学课程进行的最后一次深入的综合性复习，也是一次理论联系实际的训练。因此，它在我们的大学生活中占有十分重要的地位。

就个人而言，希望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，从中锻炼自己的分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的现代化建设打下一个良好的基础。

2 概述

2.1 选题的目的和意义

机械加工工艺是实现产品设计，保证产品质量、节约能源、降低成本的重要手段，是企业进行生产准备，计划调度、加工操作、生产安全、技术检测和健全劳动组织的重要依据，也是企业上品种、上质量、上水平，加速产品更新，提高经济效益的技术保证。然而夹具又是制造系统的重要组成部分，不论是传统制造，还是现代制造系统，夹具都是十分重要的。因此，好的夹具设计可以提高产品劳动生产率，保证和提高加工精度，降低生产成本等，还可以扩大机床的使用范围，从而使产品生产在保证精度的前提下提高效率、降低成本。当今激烈的市场竞争和企业信息化的要求,企业对夹具的设计及制造提出了更高的要求。

3、零件的分析

（一）零件的作用

题目所给的零件是拨叉。它位于车床变速机构中，主要起换档，使主轴回转运动按照工作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的φ30孔与操纵机构相连，二下方的φ55mm半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。通过上方的力拨动下方的齿轮变速。两件零件铸为一体，加工时分开。

参考文献

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[2] 赵家齐．机械制造工艺学课程设计指导书[Ｍ].第二版．北京：机械工业出版社，2008

[3] 陈宏钧．实用机械加工工艺手册［Ｍ］．北京：机械工业出版社，2003

[4] 杨黎明．机床夹具设计手册［Ｍ］．国防工业出版社，1996

[5] 李旦，邵东向．机床专用夹具图册［Ｍ］．哈尔滨工业大学出版社，2005

[6] 赵云娥．镗床可转位刀盘夹具设计[Ｊ]．科技信息，2008，(26)：340~341

[7] 毛淑兰，徐晓奇．铣槽专用夹具设计［Ｊ］．煤炭技术，2002，21(6)：4~5

[8] 王力行．专用机床夹具安装精度分析［Ｊ］．装备制造技术，2008，(9)：163~164

[9] 李超．平面加工专用夹具的设计［Ｊ］．机械工程师．2006，(12)：130

[10] 李建江．简易对中找正镗夹具［Ｊ］．金属加工，2008，(20)：59

[11] 赵生虎．夹具的优化设计及经济性分析研究［Ｊ］．煤矿机械，2006，27(1)：66~67

[12] 崔丽娟．多功能可转位钻孔夹具［Ｊ］．砖瓦，2006，(1)：32~33

[13] 阳文辉．单臂零件钻孔夹具的设计［Ｊ］．金属加工，2009，(2)：88~90

[14] 杨冬生．简便可调夹具在钻床和铣床上的应用［Ｊ］．机械工人，2006，(4)：47~48

[15] 钟建琳,陈秀梅,刘恒志等．套类零件钻径向孔专用夹具CAD［Ｊ］．机械设计与制造工程，2002，31(6)：72~74

内容简介：: 1 课程设计说明书题目：铣拨叉齿顶面铣床工艺及夹具设计内容： 1. 零件图 1 张 2. 毛坯图 1 张 3. 机械加工工艺过程综合卡片 1 张 4.机械加工工艺卡 1 张 5. 夹具装配图 1 张 6课程设计说明书 1 份班级学生指导老师教研室主任二零一一年九月 nts 1 目录 1 绪论 . 2 2 概述 . 2 2.1 选题的目的和意义 . 2 2.2 国内外研究现状及发展趋势 . 2 3 零件的分析 . 错误 !未定义书签。 3.1 零件的作用 . 错误 !未定义书签。 3.2 零件的工艺分析 . 错误 !未定义书签。 4 工艺规程设计 . 错误 !未定义书签。 4.1 确定毛坯的制造形式 . 错误 !未定义书签。 4.2 基面的选择 . 错误 !未定义书签。 4.3 制定工艺路线 . 错误 !未定义书签。 5 夹具设计 . 错误 !未定义书签。 6 结束语 . 19 致谢 . 20 参考文献 . 22 nts 2 1 绪论机械制造加工工艺与机床夹具设计主要是对零件的加工工艺进行分析和对零件的某几个主要部位进行专用夹具的设计，从零件的工艺来说，它主要是分析零件在进行加工时应注意什么问题，采用什么方法和工艺路线加工才能更好的保证精度，提高劳动生产率。就专用夹具而言，好的夹具设计可以提高产品生产率、精度、降低成本等，还可以扩大机床的使用范围，从而使产品在保证精度的前提下提高效率、降低成本。在本次设计中，就针对拨叉的加工工艺进行分析，制定和比较加工工艺路线，选择一种较好的加工工艺路线进行加工。并对拨叉 30 的半孔进行专用夹具的设计，在这过程中，制定多套夹具方案分别对各夹具的定位误差和精度进行分析计算，选择其一，以完成本次设计。通过这次设计，培养了编制机械加工工艺规程和机床夹具设计的能力，这也是在进行毕业之前对所学课程进行的最后一次深入的综合性复习，也是一次理论联系实际的训练。因此，它在我们的大学生活中占有十分重要的地位。就个人而言，希望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，从中锻炼自己的分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的现代化建设打下一个良好的基础。 2 概述 2.1 选题的目的和意义机械加工工艺是实现产品设计，保证产品质量、节约能源、降低成本的重要手段，是企业进行生产准备，计划调度、加工操作、生产安全、技术检测和健全劳动组织的重要依据，也是企业上品种、上质量、上水平，加速产品更新，提高经济效益的技术保证。然而夹具又是制造系统的重要组成部分，不论是传统制造，还是现代制造系统，夹具都是十分重要的。因此，好的夹具设计可以提高产品劳动生产率，保证和提高加工精度，降低生产成本等，还可以扩大机床的使用范围，从而使产品生产在保证精度的前提下提高效率、降低成本。当今激烈的市场竞争和企业信息化的要求 ,企业对夹具的设计及制造提出了更高的要求。 2.2 国内外研究现状及发展趋势在我国现阶段拨叉类零件的加工还没有达到现代自动化的加工水平。在批量的生产中，它的加工工艺还需要人工画线的方法来保证其精度，而对工件的装夹也是通过人工的方法进行的。因此，我国对拨叉类不规则零件的加工还处于效率低、加工成本高的阶段。随着机械工业的迅速发展，对产品的品种和生产率提出了愈来愈高的要求，nts 3 气动、液压夹紧等夹具正是适应发展的产物。它对缩短工艺装备的设计、制造周期起到至关重要的作用。国外把柔性制造系统作为开发新产品的有效手段，并将其作为机械制造业的主要发展。夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。机械制造工艺学课程设计使我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的 .这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习 ,也是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，我希望能通过这次课程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，为今后参加祖国的“四化”建设打下一个良好的基础。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。 3、零件的分析（一）零件的作用题目所给的零件是拨叉。它位于车床变速机构中，主要起换档，使主轴回转运动按照工作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的 30 孔与操纵机构相连，二下方的 55mm半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。通过上方的力拨动下方的齿轮变速。两件零件铸为一体，加工时分开。 nts 4 （二）零件的工艺分析零件的材料为 QT450-10，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此以下是拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求需要加工的表面： 1.小孔的上端面、大孔的上下端面； 2.小头孔 30mm 孔； 3.大头半圆孔 47.5mm；位置要求：小头孔上端面与小头孔中心线的垂直度误差为 0.05mm、大孔的上下端面与小头孔中心线的垂直度误差为 0.07mm。由上面分析可知，可以粗加工拨叉底面，然后以此作为粗基准nts 5 采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，并且此拨叉零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。 4、工艺规程设计（一）确定毛坯的制造形式零件材料为 QT450-10。考虑到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，生产类型为大批生产，故选择铸件毛坯。选用铸件尺寸公差等级 CT9 级，已知此拨叉零件的生产纲领为 4000件 /年，零件的质量是 1.0Kg/个，可确定该拨叉生产类型为大批生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程工序划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。（二）基面的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理，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，还会造成大批报废，使生产无法正常进行。（ 1）粗基准的选择：以零件的底面为主要的定位粗基准，以两个小头孔外圆表面为辅助粗基准。这样就可以达到限制五个自由度，再加上垂直的一个机械加紧，就可以达到完全定位。 nts 6 （ 2）精基准的选择：考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以粗加工后的底面为主要的定位精基准，以两个小头孔内圆柱表面为辅助的定位精基准。当设计基准和工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门的计算，此处不再重复。（三）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。再生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用的夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。处此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。 1.工艺路线方案一工序粗铣 47.5mm 孔的两头的端面。工序精铣 47.5mm 孔的两头的端面。工序粗镗、半精镗、精镗 47.5mm 孔至图样尺寸。工序钻、扩、铰两端 30mm 孔至图样尺寸。工序铣断保证图样尺寸。工序去毛刺，检查。 2.工艺路线方案二工序粗铣 47.5mm 孔的两头的端面。 nts 7 工序钻、铰两端 30mm 孔之图样尺寸。工序粗铣中间孔上端面至 55mm。工序粗镗、半精镗、精镗 47.5mm 孔至图样尺寸。工序铣断保证图样尺寸工序去毛刺，检查。 3. 工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先加工完与 30mm 的孔有垂直度要求的面再加工孔。而方案二悄悄相反，先是加工完 30mm 的孔，再以孔的中心轴线来定位加工完与之有垂直度要求的三个面。方案一的装夹次数少，但在加工 30mm 的时候最多只能保证一个面定位面与之的垂直度要求。其他两个面很难保证。因此，此方案有很大的弊端。方案二在加工三个面时都是用 30mm 孔的中心轴线来定位这样很容易就可以保证其与三个面的位置度要求。这样也体现了基准重合的原则。很是审美！其他的工序尤为平常简单无需再议。这样一比较最终的工艺方案为：工序粗铣 47.5mm 孔的两头的端面。工序钻、铰两端 30mm 孔之图样尺寸。工序粗铣中间孔上端面至 55mm。工序粗镗、半精镗、精镗 47.5mm 孔至图样尺寸。工序铣断保证图样尺寸 nts 8 工序去毛刺，检查。以上工艺过程详见“机械加工工艺过程综合卡片”。（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 QT450-10，毛坯重量约为 1.6 ,生产类型为大批生产，采用砂型铸造毛坯。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.外圆表面（ 47.5mm）考虑到此表面为非加工表面，其精度为铸造精度 CT9 即可。又因它们是对称的两个零件最后还需铣断，故对 47.5mm 的中心轴线的尺寸偏差为 115.5 的范围内。 2. 两小孔 30mm 毛坯为实心，两内孔精度要求界于 IT7IT8 之间，参照切屑加工简明实用手册表 8-21 确定工序尺寸及余量：钻孔： 29.8mm 2Z=29.8mm 铰孔： 30mm 2Z=0.2mm 3.中间孔（ 47.5mm）中间孔尺寸相对较大可以铸造，根据机械制造工艺设计手册表1-13 得：孔的铸造毛坯是在 47.5 孔的基础之上铣削加工得到，其轴向尺寸上下表面距离为 30mm，由于其对轴向的尺寸要求不高，直接铸造得到。 nts 9 参照切屑加工简明实用手册表 8-95 确定 47.5mm 工序尺寸及余量：粗镗： 43mm 2Z=4mm 半精镗： 47mm 精镗： 47.5mm 4.铣断（五）确定切削用量及基本工时工序粗铣 47.5mm 孔的两头的端面。 1. 加工条件工件材料： QT450-10，硬度 190 260HBS， b =0.16Gpa，铸造。加工要求：粗铣两头端面至 81mm、粗铣大孔端面至 30mm。机床： X52K立式铣床参数。刀具：涂层硬质合金盘铣刀 45mm，选择刀具前角 o 5后角 o 8 ，副后角 o=8 ，刀齿斜角 s= 10 ,主刃 Kr=60 ,过渡刃 Kr =30 ,副刃 Kr=5 过渡刃宽 b =1mm。 2.计算切削用量 1）铣削深度因为切削量较小，故可以选择 ap=2mm，一次走刀即可完成所需长度。 nts 10 2）计算切削速度按简明手册 V c=vpvvevzvpmvov KZuayfXaT qdC算得 Vc 98mm/s， n=439r/min,Vf=490mm/s 据 X52K 立式铣床参数，选择 nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度 V c=3.1480475/1000=1.06m/s,实际进给量为 f zc=V fc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。 3)校验机床功率查简明手册 Pcc=1.5kw,而机床所能提供功率为 PcmPcc。故校验合格。最终确定 ap=2mm， nc=475r/min,Vfc=475mm/s， V c=1.06m/s， f z=0.15mm/z。 4）计算基本工时 tm L/ Vf=9.4s。工序钻、铰两端 30mm 孔之图样尺寸。 1. 加工条件工件材料： QT450-10，硬度 190 260HBS， b =0.16Gpa，铸造。加工要求：钻孔至 29.8mm，精铰至 30mm，保证孔壁粗糙度Ra=1.6m。机床： Z512台式钻床。刀具： YG8 硬质合金麻花钻 21.8mm，钻头采用双头刃磨法，后角 o 12 、二重刃长度 b=2.5mm、横刀长 b=1.5mm、宽 l=3mm、棱nts 11 带长度 mml 5.11 、 1202 100 、 30 。 YG8 硬质合金铰刀 30mm。 2.计算切削用量 1）查切削用量简明手册 rmmf /1.1 。按钻头强度选择 rmmf /75.1 按机床强度选择 rmmf /53.0 ，最终决定选择机床已有的进给量 rmmf /1.1 。 2）钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查简明手册）为 0.5 . mm，寿命min60T 3）切削速度查切削用量简明手册 rmmvc /12修正系数 0.1TVK0.1MVK 0.1tvK 0.1Kxv 0.11 vK 10apvK 故 rmmvc /12 。 m in/46510000rd vn s 查简明手册机床实际转速为 min/460 rnc 。故实际的切削速度 smndv sc /52.01 0 0 00 。 3. 计算基本工时 snfLt m 745.12 7 2 1030 由于所有工步所用工时很短，所以使得切削用量一致，以减少辅助时间。 nts 12 钻和精铰的切削用量如下：钻孔： min/460 rn rmmf /1.1 smvc /52.0mmd 8.210 。精铰： min/850 rn rmmf /1 smvc /98.0mmd 220 。工序粗铣中间孔上端面至 55mm。 1. 加工条件工件材料： QT450-10，硬度 190 260HBS， b =0.16Gpa，铸造。加工要求：粗铣中间孔上端面至 55mm 保证端面粗糙度 Ra=3.2m，保证孔壁粗糙度 Ra=6.3m。机床： X63 卧式铣床。刀具：涂层硬质合金盘铣刀 45mm，选择刀具前角 o 5后角 o 8 ，副后角 o=8 ，刀齿斜角 s= 10 ,主刃 Kr=60 ,过渡刃 Kr =30 ,副刃 Kr=5 过渡刃宽 b =1mm。 2.计算切削用量 1）铣削深度因为切削量较小，故可以选择 ap=4mm，一次走刀即可完成所需长度。 2）计算切削速度按简明手册 V c=vpvvevzvpmvov KZuayfXaT qdC算得 Vc 98mm/s， n=780r/min,Vf=490mm/s nts 13 据 X52K 立式铣床参数，选择 nc=750r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度 V c=3.1480750/1000=1.78m/s,实际进给量为 f zc=V fc/ncz=750/(30010)=0.25mm/z。 3)校验机床功率查简明手册 Pcc=2kw,而机床所能提供功率为 PcmPcc。故校验合格。最终确定 ap=1mm， nc=750r/min,Vfc=475mm/s， V c=1.78m/s， f z=0.15mm/z。 4）计算基本工时粗铣中间孔上端面至 55 mm， tm1=L/ Vf=13s 粗铣中间孔下端面至 30mm， tm2=L/ Vf=13s 精铣小孔上端面至 55mm， tm3=L/ Vf=8s 工序粗镗、半精镗、精镗 47.5mm 孔至图样尺寸。 1. 加工条件工件材料： QT450-10，硬度 190 260HBS， b =0.16Gpa，铸造。加工要求：粗镗中间孔至 25mm、半精镗中间孔至 28.5mm、精镗中间孔至 30mm。机床： T616卧式镗床。刀具： YG8 硬质合金镗刀。 2.计算切削用量单边余量 ,3mmZ 分三次切除，则第一次 mmap 2。根据简明手册 4.2-20 查得，取 rmmf /1 。根据简明手册 4.2-21 查得，nts 14 取： min/245 rn 。 3.计算切削基本工时： sfLtmm 3052.02 0 0 1212 同理，当第二次 mmap 6.0，第三次 mmap 4.0时，进给量rmmf /3.0 和 rmmf /12.0 ，机床主轴转速都取 64r/min，切削基本工时分别为 100s 和 80s。 2.计算切削用量工序铣断保证图样尺寸 1. 加工条件工件材料： QT450-10，硬度 190 260HBS， b =0.16Gpa，铸造。加工要求：铣断后保证两边对称相等。刀具： YG 硬质合金圆盘铣刀，厚度为 4mm。机床：组合机床。 nts 15 2.计算切削用量查切削手册，选择进给量为： rmmf /3.0 ,切削速度为： smv /1 ，则： m in/1 0 073 11 0 0 01 0 0 0 rd vnws 根据简明手册表 4.2-39，取 min/100 rn w ，故实际切削速度为： smndv ww /11 0 0 0 1 0 0731 0 0 0 查切削手册表 4.2-40，刚好有 m in/400 mmfm 。计算切削基本工时： sfyltmm 1 2 64 0 0 3072 工序去毛刺，检查。 5、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。并设计铣拨叉齿顶面铣床夹具。 (一 )问题的提出本夹具是用来铣拨叉齿顶面 ,包括后面工序的精铣，该工序完成后nts 16 此端面主要作为后道工序的精基准，所以主要考虑如何提高劳动生产率 ,降低劳动强度和表面粗糙度要求。 (二 )夹具设计 1定位基准选择由于是第一道工序，只能是以底面为粗基准。由于底面是粗基准，所以采用四个球头支撑钉。 2切削力及夹紧力计算 1） .切削力 FVFzFwqueyzXpFndzafaCF0 查表得其中：修正系数 0.1vk30FC 83.0Fq 0.1FX 65.0Fy 83.0Fu 8Pa z=24 0Fw 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。安全系数 K=4321 KKKK其中： 1K 为基本安全系数 1.5 2K 为加工性质系数 1.1 3K为刀具钝化系数 1.1 4K 为断续切削系数 1.1 所以 NKFF 7.1775 2) 夹紧力 nts 17 采用 V 型块夹紧防止转动 Wk = 122sinRMK K=2.5 1 =0.16 R=18 得出 Wk =11.2 防止移动 Wf = 222sin F fK K=2.5 2 =0.2 得出 Wf =8686.1N 由于工件所受夹紧力大于工件所受的切削力，而且实际夹紧力大于所需夹紧力。故本夹具安全可靠。 3.具体夹具的装配图见附图 nts 18 4.夹具设计及操作的简要说明如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为镗床夹具选择了压紧螺钉夹紧方式。本工序为精镗切削余量小，切削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。本夹具的最大优点就是结构简单紧凑。夹具的夹紧力不大，故使用手动夹紧。为了提高生产力，使用快速螺旋夹紧机构。 nts 19 6 结束语通过对拨叉零件加工工艺的编制和专用夹具的设计，对零件的加工过程和夹具设计的认识有进一步的提高。在这次的设计中也遇到了不少的问题，如在编写加工工艺时，对所需加工面的先后顺序编排，零件的定位面的选择，采用什么方式定位，夹紧方式及夹紧力方向的确定等等。这些问题都直接影响到零件的加工

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