机械工艺夹具毕业设计130机械工艺设计——拨叉设计说明书.doc
机械工艺夹具毕业设计130机械工艺设计——拨叉设计说明书
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机械毕业设计论文
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机械工艺夹具毕业设计130机械工艺设计——拨叉设计说明书,机械毕业设计论文
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1 一 、 零件的分析 （一） 零件的作用 题目所给的零件是 CA6140 车床 的 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 22孔与操纵机构相连， 下方的 55 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。 （二） 零件的工艺分析 零件的材料为 HT200，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 ： 1. 小头孔 0.021022以及 与此孔相通的 8 的锥孔、 8M 螺纹孔 2. 大头半圆孔 55 3. 拨叉底面、小头孔端面、大头半圆孔端面 ，大头半圆孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差为 0.07mm，小头孔上端面 与其中心线的垂直度误差为 0.05mm。 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。 二 确定生产类型 已知此拨叉零件的生产纲领为 Q=5000件 /年，零件的 质 量 m=1.0件 /台 ， 结合生产实际 ,备品率 a%和废品率 b%分别取 3%和 0.5%.代入公式 (1-1)得 N=5000件 /年 1件 /台 (1+3%) (1+0.5%)=5152.5件 /年 拔叉重量为 1.0kg,由 机械制造技术基础课程设计指导教程 (本说明书中除特殊说明外 ,其余查表均由此指导教程查得 )表 1-3知 ,拔叉属轻型零件 ;由表 1-4 知 ,该拔叉的生产类型为大批生产 .所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；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。 三 确定毛坯 1 确定毛坯种类： 零件材料为 HT200。考虑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。 由 表 2-1 选用铸件尺寸公差等级 CT12级。 2 确定铸件加工余量及形 状： 由表 2-5，选用加工余量为 MA-G 级，并查 24页表 2-4确定各个加工面的铸件机械加工余量，铸件的分型面的选者及加工余量如下表 所示： nts 2 3绘制铸件零件图 (见附图 ) 四 工艺规程设计 (一 )选择定位基准： 1 粗基准的选择： 以零件的两个小头孔外圆表面为主要的定位粗基准，以小头孔的底面为辅助粗基准。 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， 以两个小头孔外圆柱表面为主要的定位精基准，以加工后的小头孔的上端面为辅助的定位精基准。 （ 二 ）制定工艺路线 根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度， 在生产纲领已确定的情况下 ,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具 ,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。 查 机械制造工艺及设备设计指导手册 346 页表 15-32、 15-33、 15-34，选择零件的加工方法及工艺路线方案如 机械加工工艺过程卡片。 （ 三 ） 选择加工设备和工艺设备 1 机床的选择： 工序 010 060 均为铣平面，可采用 X51 立式铣床。 工序 070 110采用 摇臂钻床 。 工序 120采用钻床。 多刀具组合机床。 nts 3 工序 130采用铣断机床。 2 选择夹具：该拨叉的生产纲领为大批生产，所以采用专用夹具。 3 选择刀具： 在铣床上加工的各工序，采用硬质合金铣刀即可保证加工质量。 在铰孔 55 13H ，由于精度不高，可采用硬质合金铰刀。 4选择量具：两小头孔、中间孔均采用极限量规。 5 其他：对垂直度误差采用千分表进行检测，对角度尺寸利用专用夹具保证，其他尺寸采用通用量具即可。 （ 四 ） 机械加工余量、工序尺寸及公差的确定 1 圆柱表面工序尺寸： 前面根据资料已初步确定工件各面的总加工余量，现在确定 7 、 8 加工工序 钻 -扩 -粗铰 -精铰 22 加工余量 工序尺寸及公差 如下： 由 2-28 可查得精铰余量 Z 精铰 =0.06mm 粗铰余量 Z 粗铰 =0.14mm 扩孔余量 Z 扩孔 =1.8mm 钻孔余量 Z 钻 =20mm 查表 1-20 可依次确定各工序的加工精度等级为 ,精铰 :IT7; 粗铰 :IT10; 扩孔 :IT11; 钻孔 :IT12. 根据上述结果 ,再查标准公差数值表可确定各工步公差值分别为 ,精铰 :0.021mm; 粗铰 :0.058mm; 扩孔 :0.075mm; 钻孔 :0.15mm 综上所述 ,该工序各工步的工序尺寸及公差分别为 ,精铰 : 2200.021mm; 粗铰 21.9400.058mm; 扩孔 : 21.800.075mm; 钻孔 : 2000.15mm. 2 平面工序尺寸： 1.1 粗铣两小头孔上端面，加工余量为 1.2mm，基本尺寸为，经济精度为 CT12 级。 1.2 粗铣中间孔上端面，加工余 量为 4mm，基本尺寸为 mm，经济精度为 CT12 级。 1.3 粗铣中间孔下端面，加工余量为 4mm，基本尺寸为 mm，经济精度为 CT12 级。 1.4 精铣小头孔上端面，加工余量为 0.5mm，基本尺寸为 50mm，经济精度为 CT11 级。 1.5 精铣中间孔上端面，加工余量为 1mm，基本尺寸为 mm，经济精度为 CT10 级。 1.6 精 铣中间孔下端面，加工余量为 1mm，基本尺寸为 mm，经济精度为 CT10 级。 （五）确定切削用量，切削 速度和时间定额 ： 1 工序 1 以 小头孔外圆表面 为粗基准，粗铣 22 孔 上 端面。 1.1 加工条件 工件材料： HT200, b =0.16GPa HB=190241,铸造。 加工要求：粗铣 22 孔 上 端面。 机床： X51 立式铣床。 刀具： W18Cr4V 硬质合金钢端铣刀 ,牌号 YG6。 铣削宽度 aePcc。故校验合格。 最终确定 ap=1.2mm， n=160r/min, V c=40.2m/min， f z=0.2mm/z。 1.5 计算基本工时 根据教程表 5-43 查得对称铣 tj l+l1+l2/fmz ，由于 krPcc。故校验合格。 最终确定 n=210r/min, V c=46.8m/min， f z=0.12mm/z。 4.5 计算基 本工时 tm L+l1/ fn=(4+1)/0.12*210=0.20min。 辅助时间： ta=(0.150.2)tj=0.4min 5.工序 070 和 080 以 T1 及小头孔外圆 为基准， 钻、 扩、 粗铰、精铰 22孔，保证垂直度误差不超过 0.05mm,孔的精度达到 IT7。 .采用立式钻床 525型号 5.1 钻孔工步 (1)刀具 :采用莫氏锥柄麻花钻 (20GB/T1438.1-1996) (2)背吃刀量的确定 取 a p=20mm nts 6 (3)进给量的确定 由 表 5-22,选取该工步的每转进给量 f=0.25mm/r (4)切削速度的计算 由表 5-22,按工件材料为铸铁的条件选取 ,切 削速度 v 取 18m/min. 由公式(5-1) n=1000v/ d=1000 18/(3.14 22)=286.6r/min,参照 表 4-9 所列 Z525型立式钻床的主轴转速 ,取转速 n=272r/min.代入 (5-1),求出实际钻削速度v=n d/1000=272 3.14 20/1000=17m/min (5)时间定额计算 根据表 5-41,钻孔的基本时间可由公式 tj=L/fn=(l+l1+l2)/fn求得 .式中 l=50mm, l2=1mm;l1=Dcotkr/2+(12)=20mm/2 cot54.0+1mm=11.7mm,f=0.25mm/r,n=272r/min. 将以上结果代入公式 , 得 该 工 序 基 本 时 间tj=(50mm+11.7mm+1mm)/(0.25mm/r 272r/min=0.92min=55.3s (6)辅助时间 tf 的计算 由辅助时间与基本时间的关系为 ta=(0.150.2) tj 得钻孔工步的辅助时间 tf=0.15 55.3=8.30s 5.2 扩孔工步 (1)刀具 :采用莫氏锥柄扩孔钻 (B/T1141-1984) (2)背吃刀量的确定 取 ap=1.8mm (3)进给量的确定 由表 4-10,选取 f=1.1mm/r. (4)切削速度的计算 由表 5-22,按工件材料为铸铁的条件选取 ,切 削速度 v 取 4m/min. 由公式(5-1) n=1000v/ d=1000 4/(3.14 21.8)=58.43r/min,参照表 4-9 所列 Z525型立式钻床的主轴转速 ,取转速 n=97r/min.代入 (5-1),求出实际钻削速度v=n d/1000=272 3.14 21.8/1000=6.64m/min (5)时间定额计算 由 D=21.8mm l=50mm l2=3mm 得 l1=(D-d)cotkr+(12)=(21.8-20)/2 cot54.0+1=1.6mm=30.7s (6)辅助时间 tf 的计算 由辅助时间与基本时间的关系为 ta=(0.150.2) tj 得钻孔工步的辅助时间 tf=0.15 30.7=4.6s 5.3 粗铰工步 (1)刀具 :采用锥柄机用铰刀 (GB/T1133-1984) (2)背吃刀量的确定 取 a p0.14mm (3)进给量的确定 由表 5-31,选取 f=1.0mm/r. (4)切削速度的计算 由表 5-31,取 v=4m/min. 由 公式 (5-1) n=1000v/ d=1000 4/(3.14 20)=63.7r/min,参照表 4-9 所列Z525 型立式钻床的主轴转速 ,取转速 n=97r/min.代入 (5-1),求出实际切削速度 v= n d/1000=97 3.14 20/1000=6.1m/min (5)时间定额计算 根据表 5-41,钻孔的基本时间可由公式 tj=L/fn=(l+l1+l2)/fn,式中 l1 l2由表 5-42按 kr=15.0 ap=(D-d)/2=(21.94mm-21.8mm)/2=0.08mm的条件查得 l1=0.37mm l2=15mm;而 l=50mm f=1.0mm/r n=97r/min nts 7 将 以 上 结 果 代 入 公 式 , 得 该 工 序 的 基 本 时 间tj=(50mm+0.37mm+15mm)/(1.0mm/r 97r/min)=0.67min=40.4s (5)辅助时间 tf的计算 由辅助时间与基本时间的关系为 ta=(0.150.2) tj 得钻孔工步的辅助时间 tf=0.15 40.4=6.06s 5.4 精 铰工步 (1)刀具 :采用锥柄机用铰刀 (GB/T1133-1984) (2)背吃刀量的确定 取 ap=0.06mm (3)进给量的确定 由表 5-31,选取 f=0.8mm/r. (4) 切削 速度的计算 由表 5-31, 取 v=6m/min. 由公式 (5-1) n=1000v/ d=1000 6/(3.14 20=95.5r/min, 参照表 4-9 所列 Z525 型立式钻床的主轴转速 ,取转速 n=97r/min.代入 (5-1),求出实际切削速度 v= n d/1000=97 3.14 20/1000=6.1m/min (5)时间定额计算 根据表 5-42,钻孔的基本时间可由公式 tj=L/fn=(l+l1+l2)/fn,式中 l1 l2 由表5-42 按 kr=15.0 ap=(D-d)/2=(22mm-21.96mm)/2=0.02mm 的 条 件查得l1=0.19mm l2=13mm;而 l=50mm f=0.8mm/r n=97r/min, 将 以 上 结 果 代 入 公式 , 得该工序的基本时间tj=(50mm+0.19mm+13mm)/(0.8mm/r 97r/min)=0.81min=48.8s (6)辅助时间 tf的计算 由辅助时间与基本时间的关系为 ta=(0.150.2) tj 得钻孔工步的辅助时间 tf=0.15 48.8=7.32s 五 .夹具设计 1 夹具设计任务 为提高劳动生产率 ,保证加工质量 ,降低劳动 ,需设计转专用夹具 ,并设计工序070 、 080 钻小头孔 22.本夹具将用于组合机床 ,刀具为麻花钻 . 2 确定夹具的结构方案 (1)确定定位元件 底面对孔的中心线有一定的 垂直 度公差要求 ,因此应以底面为主要定位基准 ,利用小头孔的外圆表面为辅助定位基准 . (2)确定导向装置 本工序要求对被加工孔依次进行钻、扩、铰等三个工步加工 ,最终达到工序简图上规定的加工要求 ,故选用快换钻套作为刀具的导向元件 . 快换钻 套查表 9-10,得 2200.024,钻套用衬套查表 9-11,得 34,钻套螺钉查表9-12,得 43,查表 9-13,确定钻套高度 H=2.05D=2.05 22=45mm,排屑空间h=0.5D=0.5 22=11mm 3 切削力及夹紧力计算 nts 8 由于实际加工的经验可知 ,钻削时的主要切削力为钻头的切削方向 ,即垂直于第一定位基准面 ,在两侧只需
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