机械制造工艺学-三四档拨叉加工工艺规程制定及铣平面专用机床夹具设计

1目录设计任务2前言3一、零件分析4第一节 机械加工工艺规程制订6一、确定生产类型6二、确定毛坯制造形式6三、选择定位基准7四、选择加工方法8五、制定加工路线8六、制定加工余量及毛坯尺寸12七、工序设计13八、确定工序切削用量和基本时间14第二节、专用夹具设计16一、确定定位方案、选择定位基准16二、确定夹紧方案、设计夹紧机构17三、确定对刀装置17四、夹具体的设计18参考文献182机械制造工艺学课程设计任务书设计题目：三四档拨叉加工工艺规程制定及铣平面专用机床夹具设计设计依据：1.零件图2.产品中批量生产设计任务：1.夹具总装图 1 张（A1，需打印）2.关键零部件 2 张（A3 ，需打印）3.毛坯零件图 1 张（A3 ，需打印）4.三维装配渲染图 1 份（需打印）5.零件工艺过程综合卡 1 份（需打印）6.加工工序卡 1 份（需打印）7.课程设计说明书 1 份（需打印）8.三维装配视频 1 套下达任务日期 年 月 日完成任务日期 年 月 日3前言本次课程设计的任务是针对生产实际中的一个零件顶盖，制定其机械加工工艺规程。该零件的工艺过程中包括了铣平面、钻孔等工序，难易程度适合于工艺课程设计的需要。该课程设计主要的目的在于：1、培养我们综合应用机械制造工艺学课程及其它有关先修课程的理论知识，把理论知识和生产实际密切结合，能够根据被加工零件的技术要求，确定工艺方案，技术路线，制订零件加工工艺过程卡，并运用夹具设计的基本原理和方法，学会拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计，进一步提高结构设计能力。2、培养我们熟悉并运用有关手册、图表、规范等有关资料文献的能力。3、进一步培养我们识图、制图、运算和编写技术文件等基本技能。4、培养我们独立思考和独立工作的能力，为毕业后走向社会从事相关技术工作打下良好的基础。一、 零件分析4图 1- 1 5题目所给的零件是三四档拨叉，拨叉的功用，是用于汽车变速。从图 1-1、图 1-2、图 1-3 和图 1-4 中可以看出，标有表面粗糙度的表面有平面，孔，弧和槽。其中，粗糙度要求最高的是叉口内侧、叉口左右面，槽， 孔。 孔，拨叉叉口是该拨叉的主0.164m要设计基准。从表面间的位置精度要求来看， 孔与拨叉底0.164m面的位置精度为 。0.276m从工艺上来看，底面的平面度要求为 ，相当于公差等级0.2/1为 级，可以通过专用机床夹具来保证。 孔的公差等级10IT 0.64m都为 级，表面粗糙度为 ，可通过精铰孔保证。对三四83.2Ram档拨叉零件图进行工艺审核后可进行机械加工工艺规程的制定。6第 1 节 机械加工工艺规程制订一、确定生产类型根据设计任务依据，该零件为中批量生产，故其毛坯制造、加工设备及工艺装备的选择应呈现中批生产的工艺特点，如多采用通用设备，配以专用的工艺装备，有较详细的工艺规程规定，用工艺卡管理生产等特点，其工艺特点见1中的表 。95二、确定毛坯制造形式由该零件的功用和其工作环境可知，顶盖的受力不大，故选用既能满足要求，价格又合理的铸钢材料 ，也可以确定毛31057ZG坯的制造形式为铸造。一般工程用特性和应用见1中的表 。由105于该支架成批生产，由表 可知，选择砂型铸造机器造型，铸钢25件的公差等级为 级。9IT该零件的形状不是十分复杂，因此毛坯的形状与零件形状应尽量的接近。铸造时，孔径 的孔很难被铸造出来，由于该零件m30图中的孔均 ，故均不能在铸造过程中铸造出毛坯孔。30三、选择定位基准定位基准的选择是工艺规程制定中的重要工作，它是工艺路线是否正确合理的前提。正确与合理地选择定位基准，可以确保加工质量、缩短工艺装备结构与种类、提高生产率。71、精基准的选择三四档拨叉是带有孔的零件。 孔不但是精度要求最高0.164m的孔，而且也是该零件的设计基准，装配基准与测量基准。为了避免由于基准不重合而产生误差，保证加工精度，应选择 孔0.164m为精基准，即遵守“基准重合”原则。同时，为了定位可靠，使加工过程稳定、减少振动，还应选择拨叉右面、底面为精基准。即孔、拨叉右面和底面组合作为精基准，以一个长孔和大端0.164m面定位，为了避免过定位，可采用 孔的一段短孔与端面的0.164m组合，或采用 孔长孔与 孔一小部分端面的组合。0.164m .01采用短孔与端面的组合，限制了 5 个自由度，还可选拨叉把的表面作为定位基准，在此设置一个挡销。在三四档拨叉的加工过程中，该组合还可以作为大部分工序的定位基准，加工其他的次要表面，体现了“基准统一”的选择原则。2、粗基准的选择为了保证 孔和拨叉底面的相互位置要求，应以0.164m孔、拨叉右面和底面组合作为粗基准，体现了“保证相互0.164位置要求”原则。8四、选择加工方法1、平面加工平面的加工方法有很多，有车、铣、刨、磨、拉等。对于三四档拨叉零件，拨叉工作面粗糙度要求为 ，尺寸公差 0.2mm，3.2Ram故可考虑端铣加工方式。采取粗铣半精铣精铣高速精铣的加工方式。同样，对于其他需加工平面，粗糙度要求为 ，故可Ra3.6考虑端铣加工方式，采取粗铣半精铣精铣的加工方式。2、孔的加工孔的加工方式有钻、扩、镗、拉、磨等。铸造时，由于该零件图中的孔均 ，均不能在铸造过程中铸造出毛坯孔，镗孔要求m30孔径较大，因此可以采用钻床钻孔的加工方式。5、制定加工路线1、方案方案一工序 05：铣 78.2的内侧和 290 的内侧定位基准：尺寸 24,3 的右面，81 的内侧和尺寸 10 的内侧工序 10：铣 R22 的弧定位基准：78.2 的内侧，100 的内侧和尺寸 24.3 的右9面工序 15：铣尺寸 15 的槽 定位基准：尺寸 32 的上表面、侧面和尺寸 8.5 面工序 20：钻 14的孔 定位基准：尺寸 23.9 的面，尺寸 10 的面，78.2 的内侧工序 25：铣尺寸 90 的叉口右面 定位基准：78.2 内侧，14 的孔，尺寸 24.3 的左面工序 30：铣尺寸 90 的叉口左面定位基准：14 孔的右端面，叉口右面，14 的孔 工序 35： 尺寸 10.5 段高频淬火工序 40：磨 90 尺寸叉口右面 定位基准： 78.2的内侧，14 的孔，尺寸 24.3 的左面工序 45：铣尺寸 90 的叉口左面定位基准：78.2 的内侧，14 的孔，叉口右面 工序 50：铣 15 槽的上表面 定位基准：78.2 的内侧，14 的孔，尺寸 30 的右面工序 55：铣 15 槽的下表面定位基准：槽的上表面，14 的孔，尺寸 30 的右面工序 60：磨 15 槽的上表面定位基准：78.2 的内侧， 14 的孔，尺寸 30 的右面工序 65：磨 15 槽的下表面定位基准：槽的上表面，14 的孔，尺寸 30 的右面10工序 70：磨 15 槽的内侧工序 75：磨 15 槽的 20和 45工序 80:钻 5 的孔定位基准：78.2 的内侧，14 的孔，14.6 的右面方案二工序 05：铣 78.2的内侧和 290 的内侧定位基准：尺寸 24,3 的右面，81 的内侧和尺寸 10 的内侧工序 10：铣 R22 的弧定位基准：78.2 的内侧，100 的内侧和尺寸 24.3 的右面工序 15：铣尺寸 90 的叉口右面 定位基准：78.2 内侧，14 的孔，尺寸 24.3 的左面工序 20：铣尺寸 90 的叉口左面定位基准：78.2 的内侧，叉口右面，14 的孔 工序 25：磨 90 尺寸叉口右面 定位基准： 78.2的内侧，14 的孔，尺寸 24.3 的左面工序 30：铣尺寸 90 的叉口左面定位基准：78.2 的内侧，14 的孔，叉口右面 工序 35： 尺寸 10.5 段高频淬火11工序 40：铣尺寸 15 的槽 定位基准：尺寸 32 的上表面、侧面和尺寸 8.5 面工序 45：钻 14的孔 定位基准：尺寸 23.9 的面，尺寸 10 的面，78.2 的内侧工序 50：铣 15 槽的上表面 定位基准：78.2 的内侧，14 的孔，尺寸 30 的右面工序 55：铣 15 槽的下表面定位基准：槽的上表面，14 的孔，尺寸 30 的右面工序 60：磨 15 槽的上表面定位基准：78.2 的内侧， 14 的孔，尺寸 30 的右面工序 65：磨 15 槽的下表面定位基准：槽的上表面，14 的孔，尺寸 30 的右面工序 70：磨 15 槽的内侧工序 75：磨 15 槽的 20和 45工序 80:钻 5 的孔定位基准：78.2 的内侧，14 的孔，14.6 的右面2、工艺方案的比较与分析方案一中，在 孔、拨叉右面和底面组合为定位基准的0.164m前提下，在铣床上加工拨叉左右面，拨叉把的表面，之后再在钻床12上加工 孔等。使用统一的定位基准，精度高，减少了装夹0.51m次数，有利于提高生产效率，减少加工成本。方案二中，与方案一的区别就是在 孔、拨叉右面和底0.164m面组合为定位基准下，不同时加工拨叉左右面和拨叉把表面， 。这种方案的装夹次数多，不利于提高精度和生产效率。通过两个方案的比较，且方案一更为经济，故选择方案一进行实施。六、制定加工余量及毛坯尺寸该顶盖的材料为 ，屈服强度 ，抗拉强度31057ZG310sMPa，采用砂型铸造机器造型，且为成批生产。由表 5-2 可570bMPa知，铸钢件采用砂型铸造机器造型时，铸件尺寸公差为 级，128CT此处选为 级。由表 5-3 选择加工余量为 H 级。铸造时，孔径9CT的孔很难被铸造出来，由于该零件图中的孔均 ，故均m30 m30不能在铸造过程中铸造出毛坯孔。三四档拨叉各加工表面加工余量及毛坯尺寸加工表面 单边余量 双边余量 毛坯尺寸 公差 CT78.2 内侧 3 6 72.290 的面 3 6 84R22 内侧 3 R1914 孔 62 H 56拨叉 3 6 15.7拨叉把 3 6 12137、工序 30 设计（一）选择加工设备与工艺装备1、选择加工设备选择 XA5032 型立式升降台铣床，主要技术参数见表 5-13。2、选择夹具对于成批生产的零件，大多采用专用机床夹具。在保证加工质量、操作方便、满足高效的前提下，也可部分采用通用夹具。本机械加工工艺规程中所有工序均采用了专用机床夹具，需专门设计、制造。3、选择刀具和量具在三四档拨叉的加工过程中，采用面铣刀来进行加工。其参数：直径 d=20mm，宽 L=36mm，齿数 z=10。采用游标卡尺。 （二）确定工序尺寸尺寸 90 的叉口左面的加工需要 3 道工序，其公差等级是 IT8 级,。按照上述方法，确定孔的加工余量、工序尺寸公差及表面粗糙度，见表。尺寸 90 叉口左面加工各工序要求加工 粗铣 粗磨 精磨 毛胚工序余量 2.4 0.5 0.1 3工序尺寸及公差12.7表面粗糙度 12.5 6.3 3.214八、确定工序 55 的切削用量和基本时间1.切削用量已知加工材料为 ZG310-570，所用机床为 XA5032 型立式铣床，所选刀具为套式面铣刀，其参数：d=20mm ，齿数 z=10。根据表 5-26 确定铣刀角度，选择前角 =20，后角 =12，主偏角00=30，螺旋角 =10 。已知铣削宽度 =12mm，铣削背吃刀量rwa=3mm。（1） 确定每齿进给量 根据表 5-13 可知， XA5032 型立式铣床fa的主电动机功率为 7.5kw。查表 5-27 可知，当工艺系统刚度中等，端铣刀加工钢料时，其每齿进给量 =0.080.15mm/z。由fv于本工序背吃刀量和铣削宽度较大，选择最小的每齿进给量=0.15mm/z。fa（2）选择铣刀磨钝标准和耐用度 根据表 5-28，用高速钢端铣刀粗加工钢料时，用铣刀后刀面磨损极限值为 1.8mm，查表 5-29可知，铣刀直径 =20mm 时，经插值得端铣刀的合理耐用度0dT=90min。刀具耐用度是指刃磨后的刀具自开始切削直到磨损量达到磨钝标准所经历的总切削的时间。（3）确定切削速度 v 和工作台每分钟进给量 查表 5-30 可知，fv高速钢铣刀速度为 1525m/min，则所需铣床主轴转速范围是=238.7397.9r/min10nd根据 XA5032 机床的标准主轴转速，由表 5-13 选取15n=300r/min。则实际铣削速度为工作台每分钟进给量为根据表 5-13 中工作台标准纵向进给量，选取 =475mm/min，fv则实际每齿进给量为（4）校验机床功率 由表 5-31 和表 5-32 可知，铣削力 和铣削zF功率 计算公式如下mP（N） （kw ）0FFzzyxupfwqaCknd 3601zmvP式中，式中， ， ， ， ， ， ， ， ， ，z=10，=18.85mm/min ， ，n=300r/min。所以铣削力为铣削时的功率 为mPKW=0.35KW XA5032 铣床主电动机功率为 7.5kw，故所选切削用量合适。最后确定的切削用量为， ， ，n=300r/min 。 。2 基本时间 mt由表 5-33 得铣刀不对称切削的基本时间为 12wmflltv16式中 工件切削部分长度，单位为 mm；wl工作台每分钟进给量，单位为 mm；fv切入行程长度，单位为 mm；1l100(2)wladc切出行程长度，单位为 mm。2l已知 =450mm/min， =20mm，由表 5-34 查得切入切出行程fvwl长度 + =50mm，所以基本时间为1l2第 2 节 专用夹具设计一、 确定定位方案、选择定位元件此工序为加工拨叉把的表面。采用短孔与端面的组合，限制了 5个自由度，还可选拨叉把的表面作为定位基准，在此设置一个挡销。二、确定夹紧方案、设计夹紧机构本夹具采用手动螺旋夹紧机构。为了克服单螺旋夹紧机构动作缓慢的缺点，与工件接触处采用开口垫圈。在操作时，不必将夹紧螺母全部拧下，只需拧松半扣后将开口垫圈径向取出，即可实现快速装卸工件。切削力和夹紧力的计算：查机床夹具设计手册第二章 2.2 节夹紧力确定，由夹紧机构产