ca6140车床拨叉831003零件的机械加工说明书.doc

南昌航空大学科技学院 目录目录 序言序言 3 一 拨叉一 拨叉 c 的分析的分析 3 1 1 拨叉拨叉 c 的作用的作用 3 1 2 拨叉拨叉 c 的工艺分析的工艺分析 3 1 3 拨叉拨叉 c 的工艺要求的工艺要求 4 1 4 毛坯的选择毛坯的选择 4 二 工艺规程设计二 工艺规程设计 5 2 1 加工工艺过程加工工艺过程 5 2 2 确定各表面加工方案确定各表面加工方案 5 2 2 1 在选择各表面 内花键及槽的加工方法时 要综合考虑以下因素在选择各表面 内花键及槽的加工方法时 要综合考虑以下因素 5 2 2 2 上端面的加工上端面的加工 6 2 2 3 孔的加工孔的加工 6 2 3 确定定位基准确定定位基准 6 2 3 1 粗基准的选择粗基准的选择 6 2 3 2 精基准选择的原则精基准选择的原则 7 2 4 工艺路线的拟订工艺路线的拟订 8 2 4 1 工序的合理组合工序的合理组合 8 1 工序分散原则 工序分散原则 8 2 工序集中原则 工序集中原则 8 2 4 2 工序的集中与分散工序的集中与分散 9 1 工序集中的特点 工序集中的特点 9 2 4 3 加工阶段的划分加工阶段的划分 9 1 粗加工阶段 粗加工阶段 9 2 半精加工阶段 半精加工阶段 10 3 精加工阶段 精加工阶段 10 4 光整加工阶段 光整加工阶段 10 2 4 4 加工工艺路线方案的比较加工工艺路线方案的比较 10 南昌航空大学科技学院 2 2 5 拨叉拨叉 c 的偏差 加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定的偏差 加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定 12 2 5 1 毛坯的结构工艺要求毛坯的结构工艺要求 12 1 拨叉 拨叉 c 为铸造件 对毛坯的结构工艺有一定要求 为铸造件 对毛坯的结构工艺有一定要求 12 2 设计毛坯形状 尺寸还应考虑到 设计毛坯形状 尺寸还应考虑到 12 2 5 2 拨叉拨叉 c 的偏差计算的偏差计算 13 1 预制孔及花键孔的偏差及加工余量计算 预制孔及花键孔的偏差及加工余量计算 13 2 拨叉上端面的偏差及加工余量计算 拨叉上端面的偏差及加工余量计算 13 2 6 确定切削用量及基本工时 机动时间 确定切削用量及基本工时 机动时间 14 1 钻孔 钻孔 6 7 19 2 7 时间定额计算及生产安排时间定额计算及生产安排 21 三 三 专用夹具设计专用夹具设计 25 3 1 铣槽夹具设计铣槽夹具设计 25 3 2 钻 攻 2 m8 螺纹孔夹具设计 28 3 3 钻顶面四孔夹具设计 31 四 设计小结四 设计小结 34 五 参考文献五 参考文献 35 南昌航空大学科技学院 3 序言 机械制造工艺学设计是在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 就我个人而言 我希望能通过这次课程设计对自己末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导 一 拨叉 c 的分析 1 1 拨叉拨叉 c 的作用的作用 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 1 2 拨叉拨叉 c 的工艺分析的工艺分析 拨叉 c 是一个很重要的零件 因为其零件尺寸比较小 结构形状较复杂 其加工内花键的精度要求较高 此外还有上端面要求加工 对精度要求也很高 其底槽侧边与花键孔中心轴有垂直度公差要求 上端面与花键孔轴线有平行度 要求 因为其尺寸精度 几何形状精度和相互位置精度 以及各表面的表面质 量均影响机器或部件的装配质量 进而影响其性能与工作寿命 因此它们的加 工是非常关键和重要的 1 3 拨叉拨叉 c 的工艺要求的工艺要求 一个好的结构不但要应该达到设计要求 而且要有好的机械加工工艺性 也就是要有加工的可能性 要便于加工 要能够保证加工质量 同时使加工的 劳动量最小 而设计和工艺是密切相关的 又是相辅相成的 设计者要考虑加 工工艺问题 工艺师要考虑如何从工艺上保证设计的要求 南昌航空大学科技学院 4 其余 未注明圆角半径r3 5mm 5锥孔配作 2 m8通孔 图 1 1 拨叉 c 零件图 其加工有四组加工 内花键孔 粗精铣上端面 粗精铣 18h11 底槽 257h 钻 铰 2 m8 通孔 并攻丝 1 以为主要加工面 拉内花键槽 槽数为 6 个 其粗 2212h 257h 糙度要求是底边 侧边 内孔粗糙度 6 1 ra3 2ra 2212h 6 3ra 2 另一组加工是粗精铣上端面 表面粗糙度要求为 3 2ra 3 第三组为粗精铣 18h11 底槽 该槽的表面粗糙度要求是两槽边 槽底的表面粗糙度要求是 3 2ra 3 6 ra 4 钻并攻丝 2 m8 1 4 毛坯的选择毛坯的选择 拨叉 c 毛坯选择金属行浇铸 因为生产率很高 所以可以免去每次造型 单边余量一般在 结构细密 能承受较大的压力 占用生产的面积较小 mm3 1 因其年产量是 10000 件 查 机械加工工艺手册 表 2 1 3 生产类型为中批量 生产 南昌航空大学科技学院 5 二 工艺规程设计 2 1 加工工艺过程加工工艺过程 由以上分析可知 该拨叉零件的主要加工表面是平面 内花键和槽系 一 般来说 保证平面的加工精度要比保证内花键的加工精度容易 因此 对于拨 叉 c 来说 加工过程中的主要问题是保证内花键的尺寸精度及位置精度 处理 好内花键和平面之间的相互关系以及槽的各尺寸精度 由上工艺分析知 上端面与槽边均与花键轴有位置度公差 所以 保证内 花键高精度是本次设计的重点 难点 2 2 确定各表面加工方案确定各表面加工方案 一个好的结构不但应该达到设计要求 而且要有好的机械加工工艺性 也 就是要有加工的可能性 要便于加工 要能保证加工的质量 同时是加工的劳 动量最小 设计和工艺是密切相关的 又是相辅相成的 对于设计拨叉 c 的加 工工艺来说 应选择能够满足内花键加工精度要求的加工方法及设备 除了从 加工精度和加工效率两方面考虑以外 也要适当考虑经济因素 在满足精度要 求及生产率的条件下 应选择价格较底的机床 2 2 1 在选择各表面 内花键及槽的加工方法时 要综合考虑以下因在选择各表面 内花键及槽的加工方法时 要综合考虑以下因 素素 1 要考虑加工表面的精度和表面质量要求 根据各加工表面的技术要 求 选择加工方法及分几次加工 2 根据生产类型选择 在大批量生产中可专用的高效率的设备 在单 件小批量生产中则常用通用设备和一般的加工方法 3 考虑被加工材料的性质 4 考虑工厂或车间的实际情况 同时也应考虑不断改进现有加工方法 和设备 推广新技术 提高工艺水平 5 此外 还要考虑一些其它因素 如加工表面物理机械性能的特殊要 求 工件形状和重量等 选择加工方法一般先按这个零件主要表面的技术要求选定最终加工方法 南昌航空大学科技学院 6 再选择前面各工序的加工方法 2 2 2 上端面的加工上端面的加工 查 机械加工工艺手册 表 2 1 12 可以确定 上端面的加工方案为 粗铣 精铣 粗糙度为6 3 0 8 一般不淬硬的平面 精铣的粗 97itit ra 糙度可以较小 2 2 3 孔的加孔的加工工 1 加工内花键前的预制孔加工 2212h 查 机械加工工艺手册 表 2 3 47 由于预制孔的精度为 h12 所以确定 预制孔的加工方案为 一次钻孔 由于在拉削过程中才能保证预制孔表面精度 所以 在加工内花键前预制孔的精度可适当降低 2 内花键的加工 通过拉刀实现花键的加工 由于拉削的精度高 所以能满足花键表面精度 同时也能保证预制孔表面精度 3 2 m8 螺纹孔的加工 加工方案定为 钻 攻丝 2 3 确定定位基准确定定位基准 2 3 1 粗基准的选择粗基准的选择 选择粗基准时 考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量 使不加 工表面与加工表面间的尺寸 位子符合图纸要求 粗基准选择应当满足以下要求 1 粗基准的选择应以加工表面为粗基准 目的是为了保证加工面与不 加工面的相互位置关系精度 如果工件上表面上有好几个不需加工的表面 则 应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准 以求壁厚 均匀 外形对称 少装夹等 2 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准 例如 机床床身导 轨面是其余量要求均匀的重要表面 因而在加工时选择导轨面作为粗基准 加 工床身的底面 再以底面作为精基准加工导轨面 这样就能保证均匀地去掉较 少的余量 使表层保留而细致的组织 以增加耐磨性 3 应选择加工余量最小的表面作为粗基准 这样可以保证该面有足够 南昌航空大学科技学院 7 的加工余量 4 应尽可能选择平整 光洁 面积足够大的表面作为粗基准 以保证 定位准确夹紧可靠 有浇口 冒口 飞边 毛刺的表面不宜选作粗基准 必要 时需经初加工 5 粗基准应避免重复使用 因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的 多次使用难以保证表面间的位置精度 要从保证孔与孔 孔与平面 平面与平面之间的位置 能保证拨叉 c 在整 个加工过程中基本上都能用统一的基准定位 从拨叉 c 零件图分析可知 选择 作为拨叉 c 加工粗基准 2 3 2 精基准选择的原则精基准选择的原则 1 基准重合原则 即尽可能选择设计基准作为定位基准 这样可以避 免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差 2 基准统一原则 应尽可能选用统一的定位基准 基准的统一有利于 保证各表面间的位置精度 避免基准转换所带来的误差 并且各工序所采用的 夹具比较统一 从而可减少夹具设计和制造工作 例如 轴类零件常用顶针孔 作为定位基准 车削 磨削都以顶针孔定位 这样不但在一次装夹中能加工大 多书表面 而且保证了各外圆表面的同轴度及端面与轴心线的垂直度 3 互为基准的原则 选择精基准时 有时两个被加工面 可以互为基 准反复加工 例如 对淬火后的齿轮磨齿 是以齿面为基准磨内孔 再以孔为 基准磨齿面 这样能保证齿面余量均匀 自为基准原则 有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀 可以选择 加工表面本身为基准 例如 磨削机床导轨面时 是以导轨面找正定位的 此 外 像拉孔在无心磨床上磨外圆等 都是自为基准的例子 此外 还应选择工件上精度高 尺寸较大的表面为精基准 以保证定位稳 固可靠 并考虑工件装夹和加工方便 夹具设计简单等 要从保证孔与孔 孔与平面 平面与平面之间的位置 能保证拨叉 c 在整 个加工过程中基本上都能用统一的基准定位 从拨叉 c 零件图分析可知 它的 内花键槽 适于作精基准使用 257h 选择精基准的原则时 考虑的重点是有利于保证工件的加工精度并使装夹 准 南昌航空大学科技学院 8 2 4 工艺路线的拟订工艺路线的拟订 对于大批量生产的零件 一般总是首先加工出统一的基准 拨叉 c 的加工 的第一个工序也就是加工统一的基准 具体安排是 先加工预制孔 再加工花 键槽 最后以花键槽定位粗 精加工拨叉上端面和底槽及 m8 螺纹孔 后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则 2 4 1 工序的合理组合工序的合理组合 确定加工方法以后 就按生产类型 零件的结构特点 技术要求和机床设 备等具体生产条件确定工艺过程的工序数 确定工序数的基本原则 1 工序分散原则 工序分散原则 工序内容简单 有利选择最合理的切削用量 便于采用通用设备 简单的 机床工艺装备 生产准备工作量少 产品更换容易 对工人的技术要求水平不 高 但需要设备和工人数量多 生产面积大 工艺路线长 生产管理复杂 2 工序集中原则 工序集中原则 工序数目少 工件装 夹次数少 缩短了工艺路线 相应减少了操作工人 数和生产面积 也简化了生产管理 在一次装夹中同时加工数个表面易于保证 这些表面间的相互位置精度 使用设备少 大量生产可采用高效率的专用机床 以提高生产率 但采用复杂的专用设备和工艺装备 使成本增高 调整维修费 事 生产准备工作量大 一般情况下 单件小批生产中 为简化生产管理 多将工序适当集中 但 由于不采用专用设备 工序集中程序受到限制 结构简单的专用机床和工夹具 组织流水线生产 加工工序完成以后 将工件清洗干净 清洗是在的含 0 4 1 1 c 9080 苏打及 0 25 0 5 亚硝酸钠溶液中进行的 清洗后用压缩空气吹干净 保证 零件内部杂质 铁屑 毛刺 砂粒等的残留量不大于 mg200 2 4 2 工序的集中与分散工序的集中与分散 制订工艺路线时 应考虑工序的数目 采用工序集中或工序分散是其两个 不同的原则 所谓工序集中 就是以较少的工序完成零件的加工 反之为工序 分散 南昌航空大学科技学院 9 1 工序集中的特点 工序集中的特点 工序数目少 工件装 夹次数少 缩短了工艺路线 相应减少了操作工人 数和生产面积 也简化了生产管理 在一次装夹中同时加工数个表面易于保证 这些表面间的相互位置精度 使用设备少 大量生产可采用高效率的专用机床 以提高生产率 但采用复杂的专用设备和工艺装备 使成本增高 调整维修费 事 生产准备工作量大 2 工序分散的特点 工序分散的特点 工序内容简单 有利选择最合理的切削用量 便于采用通用设备 简单的 机床工艺装备 生产准备工作量少 产品更换容易 对工人的技术要求水平不 高 但需要设备和工人数量多 生产面积大 工艺路线长 生产管理复杂 工序集中与工序分散各有特点 必须根据生产类型 加工要求和工厂的具 体情况进行综合分析决定采用那一种原则 一般情况下 单件小批生产中 为简化生产管理 多将工序适当集中 但 由于不采用专用设备 工序集中程序受到限制 结构简单的专用机床和工夹具 组织流水线生产 由于近代计算机控制机床及加工中心的出现 使得工序集中的优点更为突 出 即使在单件小批生产中仍可将工序集中而不致花费过多的生产准备工作量 从而可取的良好的经济效果 2 4 3 加工阶段的划分加工阶段的划分 零件的加工质量要求较高时 常把整个加工过程划分为几个阶段 1 粗加工阶段 粗加工阶段 粗加工的目的是切去绝大部分多余的金属 为以后的精加工创造较好的条 件 并为半精加工 精加工提供定位基准 粗加工时能及早发现毛坯的缺陷 予以报废或修补 以免浪费工时 粗加工可采用功率大 刚性好 精度低的机床 选用大的切前用量 以提 高生产率 粗加工时 切削力大 切削热量多 所需夹紧力大 使得工件产生 的内应力和变形大 所以加工精度低 粗糙度值大 一般粗加工的公差等级为 it11 it12 粗糙度为 ra 80 100 m 2 半精加工阶段 半精加工阶段 半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备 南昌航空大学科技学院 10 保证合适的加工余量 半精加工的公差等级为 it9 it10 表面粗糙度为 ra 10 1 25 m 3 精加工阶段 精加工阶段 精加工阶段切除剩余的少量加工余量 主要目的是保证零件的形状位置几精 度 尺寸精度及表面粗糙度 使各主要表面达到图纸要求 另外精加工工序安排在 最后 可防止或减少工件精加工表面损伤 精加工应采用高精度的机床小的切前用量 工序变形小 有利于提高加工 精度 精加工的加工精度一般为 it6 it7 表面粗糙度为ra10 1 25 m 4 光整加工阶段 光整加工阶段 对某些要求特别高的需进行光整加工 主要用于改善表面质量 对尺度精 度改善很少 一般不能纠正各表面相互位置误差 其精度等级一般为 it5 it6 表面粗糙度为 ra1 25 0 32 m 此外 加工阶段划分后 还便于合理的安排热处理工序 由于热处理性质 的不同 有的需安排于粗加工之前 有的需插入粗精加工之间 但须指出加工阶段的划分并不是绝对的 在实际生活中 对于刚性好 精 度要求不高或批量小的工件 以及运输装夹费事的重型零件往往不严格划分阶 段 在满足加工质量要求的前提下 通常只分为粗 精加工两个阶段 甚至不 把粗精加工分开 必须明确划分阶段是指整个加工过程而言的 不能以某一表 面的加工或某一工序的性质区分 例如工序的定位精基准面 在粗加工阶段就 要加工的很准确 而在精加工阶段可以安排钻小空之类的粗加工 2 4 4 加工工艺路线方案的比较加工工艺路线方案的比较 在保证零件尺寸公差 形位公差及表面粗糙度等技术条件下 成批量生产 可以考虑采用专用机床 以便提高生产率 但同时考虑到经济效果 降低生产 成本 拟订两个加工工艺路线方案 见下表 表 1 1 加工工艺路线方案比较表 方案 方案 工序号 工序内容定位基准工序内容定位基准 010钻预制孔底面和侧面钻预制孔底面和侧面 南昌航空大学科技学院 11 020粗 精铣上端面已加工预制孔和 侧面 拉内花键 25h7 已加工预制孔和 侧面 030粗 精铣 18h11 底槽 已加工预制孔和 侧面 粗 精铣 18h11 底槽 内花键和侧面 040钻 2 m8 通孔 攻丝 已加工预制孔和 侧面 粗 精铣上端面内花键和侧面 050拉内花键 25h7 已加工预制孔和 侧面 钻 2 m8 通孔 攻丝 内花键和侧面 060去毛刺 清洗去毛刺 清洗 070检验检验 加工工艺路线方案的论证 方案 主要区别在于在加工上端面及以下工序时 所选定位基准不同 方案 选用预制孔为主要定位基准 方案 选用花键作主要定位基准 很显然 选用内花键做定位基准更符合设计要求 因为其表面精度更高 且和某些需加 工面有位置精度要求 由以上分析 方案 为合理 经济的加工工艺路线方案 具体的工艺过程 如下表 表 1 2 加工工艺过程表 工序号工 种工作内容说 明 010铸造金属型浇铸铸件毛坯尺寸 长 宽 高 80mm40mm 75mm 预制孔 底槽不铸出 020热处理退火 030钻 钻预制孔 2212h 专用夹具装夹 轻型圆柱立式 钻床 5035 zq 040拉 拉内花键 257h 专用夹具装夹 卧式拉床 l6120 050铣铣底槽 18h11 深 35mm专用夹具装夹 卧式铣床 52xk 南昌航空大学科技学院 12 060铣粗 精铣上端面专用夹具装夹 卧式铣床 52xk 070钻 铰 攻丝 钻通孔6 7mm 攻 m8 螺纹 专用夹具装夹 摇臂钻床 3025 z 组合攻丝机 080去毛刺 清洗 090检验 入库 2 5 拨叉拨叉 c 的偏差 加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定的偏差 加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定 拨叉 c 的制造采用的是金属型浇铸 其材料是 ht200 生产类型为中批量 生产 采用铸造毛坯 2 5 1 毛坯的结构工艺要求毛坯的结构工艺要求 1 拨叉 拨叉 c 为铸造件 对毛坯的结构工艺有一定要求 为铸造件 对毛坯的结构工艺有一定要求 铸件的壁厚应合适 均匀 不得有突然变化 铸造圆角要适当 的得有尖棱 尖角 铸件的结构要尽量简化 并要有合理的起模斜度 以减少分型面 芯 子 并便于起模 加强肋的厚度和分布要合理 以免冷却时铸件变形或产生裂纹 铸件的选材要合理 应有较好的可铸性 2 设计毛坯形状 尺寸还应考虑到 设计毛坯形状 尺寸还应考虑到 各加工面的几何形状应尽量简单 工艺基准以设计基准相一致 便于装夹 加工和检查 结构要统一 尽量使用普通设备和标准刀具进行加工 在确定毛坯时 要考虑经济性 虽然毛坯的形状尺寸与零件接近 可以减 少加工余量 提高材料的利用率 降低加工成本 但这样可能导致毛坯制造困 难 需要采用昂贵的毛坯制造设备 增加毛坯的制造成本 因此 毛坯的种类 形状及尺寸的确定一定要考虑零件成本的问题但要保证零件的使用性能 在毛 坯的种类 南昌航空大学科技学院 13 形状及尺寸确定后 必要时可据此绘出毛坯图 2 5 2 拨叉拨叉 c 的偏差计算的偏差计算 1 预制孔及花键孔的偏差及加工余量计算 预制孔及花键孔的偏差及加工余量计算 加工预制孔时 由于铸造是没铸出 且为一次钻出 通过拉削后保证花键 尺寸 预制孔尺寸 查 机械加工工艺手册 表 2 3 257h mm 2212hmm 54 得花键拉削余量为 0 7 0 8mm 取 0 8mm 即预制孔加工到 一 21 2mm 次拉削到设计要求 查 机械加工工艺手册 表 1 12 11 得花键偏差为 0 045 0 mm 2 拨叉上端面的偏差及加工余量计算 拨叉上端面的偏差及加工余量计算 根据工序要求 其加工分粗 精铣加工 各工步余量如下 粗铣 参照 机械加工工艺手册第 1 卷 表 3 2 23 其余量值规定为 现取 表 3 2 27 粗铣平面时厚度偏差取 mm4 3 7 2mm0 3mm28 0 精铣 参照 机械加工工艺手册 表 2 3 59 其余量值规定为 1mm 铸造毛坯的基本尺寸为根据 机械加工工艺手册 表 723 0 176mm 2 3 11 铸件尺寸公差等级选用 ct7 再查表 2 3 9 可得铸件尺寸公差为1 1mm 毛坯的名义尺寸为 723 0 176mm 毛坯最小尺寸为 76 0 5575 45mm 毛坯最大尺寸为 76 0 5576 55mm 粗铣后最大尺寸为 72 1 73mm 粗铣后最小尺寸为 730 2872 72mm 精铣后尺寸与零件图尺寸相同 即保证尺寸 72mm 表面与花键轴的平行 度公差为 0 1mm 3 18h11 槽偏差及加工余量 槽偏差及加工余量 0 018 0 18 铸造时槽没铸出 参照 机械加工工艺师手册 表 21 5 得粗铣其槽边双 边机加工余量 2z 2 0mm 槽深机加工余量为 2 0mm 再由参照参考文献 1 表 21 5 的刀具选择可得其极限偏差 粗加工为 精加工为 0 110 0 0 013 0 粗铣两边工序尺寸为 18216mm 南昌航空大学科技学院 14 粗铣后毛坯最大尺寸为 160 1116 11mm 粗铣后毛坯最小尺寸为 16 0 16mm 粗铣槽底工序尺寸为 33mm 精铣两边工序尺寸为 已达到其加工要求 0 013 0 18 0 018 0 18 4 2 m8 螺纹偏差及加工余量螺纹偏差及加工余量 参照 机械加工工艺手册 表 2 2 2 2 2 25 2 3 13 和 互换性与技术测量 表 1 8 可以查得 钻孔的精度等级 表面粗糙度 尺寸偏差是 12 it12 5raum 0 15mm 查 机械加工工艺手册 表 2 3 47 表 2 3 48 表 2 3 71 确定工序尺寸及 加工余量为 加工该组孔的工艺是 钻 攻丝 钻孔 6 7mm 攻丝 攻 2 m8 螺纹孔 2 6 确定切削用量及基本工时 机动时间 确定切削用量及基本工时 机动时间 工序工序 1 钻预制孔钻预制孔 机床 轻型圆柱立式钻床 5035 zq 刀具 查 实用机械加工工艺手册 表 10 175 选高速钢直柄麻花钻 钻 预制孔到21 2mm 所以 21 2dmm 进给量 根据 机械加工工艺手册 表 2 4 38 取 f0 5 fmm r 切削速度 参照 机械加工工艺手册 表 2 4 41 取 v0 45 vm s 机床主轴转速 有 n 10001000 0 45 60 405 6 min 3 14 21 2 v nr d 按照 机械加工工艺手册 表 3 1 36 取 475 minnr 所以实际切削速度 v 3 14 21 2 475 0 52 10001000 60 dn vm s 切削工时 被切削层长度 l80lmm 刀具切入长度 1 l 南昌航空大学科技学院 15 1 21 2 1 2 12015 96 22 r d lctgkctgmmmm 刀具切出长度 取 2 lmml4 1 2 mml3 2 走刀次数为 1 机动时间 2j t 2 8063 0 37min 0 5 475 j l t fn 工序工序 2 拉内花键 拉内花键 257h 机床 卧式拉床 l6120 刀具 查 复杂刀具设计手册 表 1 3 1 选择拉刀类型为矩形花键拉刀第 三型号 该刀具特点 拉削长度大于 30mm 同时加工齿数不小于 5 材料 w18cr4v 做拉刀材料 柄部采用 40cr 材料 具体刀具设计见拉刀设计 拉削过程中 刀具进给方向和拉削方向一致 拉刀各齿齿升量详见拉刀设 计 拉削的进给量即为单面的齿升量 查 机械加工工艺手册 表 2 4 118 和 2 4 119 确定拉削速度 0 116 0 08 取 v mm s 0 10mmv s 拉削工件长度 l80lmm 拉刀长度 见拉刀设计 1 l 1 753lmm 拉刀切出长度 5 10mm 取 2 l 2 10lmm 走刀次数一次 根据以上数据代入公式 计算公式由 机械加工工艺手册 表 2 5 20 获得 得机动时间 j t 12 80753 10 8 430 14min 10001000 0 1 j lll tss v 工序工序 3 粗 精铣 粗 精铣 18h11 底槽底槽 机床 立式升降台铣床 52xk 刀具 根据 实用机械加工工艺师手册 表 21 5 选用高速钢镶齿三面刃铣 刀 外径 160mm 内径 40mm 刀宽粗铣 16mm 精铣 18mm 齿数为 24 齿 1 粗铣 粗铣 16 槽槽 铣削深度 p a33 p amm 每齿进给量 查 机械加工工艺手册 表 2 4 75 得 f a0 2 0 3 f amm z 南昌航空大学科技学院 16 取 0 2 f amm z 铣削速度 查 机械加工工艺师手册 表 30 33 得 v 14 min m v 机床主轴转速 n 10001000 14 27 9 min 3 14 160 v nr d 查 机械加工工艺手册 表 3 1 74 取 30 minnr 实际切削速度 v 3 14 160 30 0 25 10001000 60 dn vm s 进给量 f v0 2 24 30 602 4 ff va znmm s 工作台每分进给量 m f2 4 144 min mf fvmm smm 被切削层长度 由毛坯尺寸可知 l40lmm 刀具切入长度 1 l 1 0 5 1 2 ld 81mm 刀具切出长度 取 2 lmml2 2 走刀次数 1 次 机动时间 1j t 12 1 40812 0 85min 144 j m lll t f 2 精铣 精铣 18 槽槽 切削深度 p a35 p amm 根据 机械加工工艺手册 表查得 进给量 查 机 2 476 0 05 f amm z 械加工工艺手册 表 2 4 82 得切削速度 23 minvm 机床主轴转速 n 10001000 23 45 8 min 3 14 160 v nr d 查 机械加工工艺手册 表 3 1 74 取 47 5 minnr 实际切削速度 v 3 14 160 47 5 0 40 10001000 60 dn vm s 南昌航空大学科技学院 17 进给量 f v0 05 24 47 5 600 95 ff va znmm s 工作台每分进给量 m f0 18 57 min mf fvmm smm 被切削层长度 由毛坯尺寸可知 l40lmm 刀具切入长度 1 l 1 0 5 1 2 ld 81mm 刀具切出长度 取 2 lmml2 2 走刀次数为 1 机动时间 1j t 12 1 40812 1 52min 57 j m lll t f 本工序机动时间 12 0 85 1 522 37min jjj ttt 工序工序 4 粗 精铣上端面 粗 精铣上端面 机床 立式升降台铣床 5012x 刀具 根据 实用机械加工工艺手册 表 10 231 选用高速钢错齿三面刃 铣刀 规格为 齿数为 12 齿 160 40 32dmm dmm lmm 1 粗铣上端面 粗铣上端面 铣削深度 p a3 p amm 每齿进给量 查 机械加工工艺手册 表 2 4 f a 75 取 0 15 0 25 f mm a z 0 20 f mm a z 铣削速度 查 实用机械加工工艺师手册 表 11 94 得 v 取 15 200 25 0 33 min mm v s 0 3mv s 机床主轴转速 n 10001000 0 3 60 35 83 min 3 14 160 v nr d 查 机械加工工艺手册 表 3 1 74 取 37 5 minnr 实际切削速度 v 3 14 160 37 5 0 31 10001000 60 dn vm s 南昌航空大学科技学院 18 进给量 f v0 2 12 37 5 601 5 ff va znmm s 工作台每分进给量 m f1 5 90 min mf fvmm smm 被切削层长度 由毛坯尺寸可知 l80lmm 刀具切入长度 1 l 1 0 5 1 2 ld 82mm 刀具切出长度 取 2 lmml2 2 走刀次数为 1 机动时间 1j t 12 1 80822 1 82min 90 j m lll t f 2 精铣上端面 精铣上端面 切削深度 p a1 p amm 根据 实用机械加工工艺师册 表 11 91 查得 每齿进给量 取 根据 实用机械加工工艺师册 表 0 01 0 02 f amm z 0 02 f amm z 11 94 查得切削速度 18 minvm 机床主轴转速 n 10001000 18 33 1 min 3 14 160 v nr d 按照 机械加工工艺手册 表 3 1 74 取 37 5 minnr 实际切削速度 v 3 14 160 37 5 0 31 10001000 60 dn vm s 进给量 f v0 02 12 37 5 601 5 ff va znmm s 工作台每分进给量 m f1 39 83 6 min mf fvmm smm 被切削层长度 由毛坯尺寸可知 l20lmm 刀具切入长度 1 l 1 0 5 1 2 ld 南昌航空大学科技学院 19 81mm 刀具切出长度 取 2 lmml2 2 走刀次数为 1 机动时间 1j t 12 1 20812 1 23min 83 6 j m lll t f 本工序机动时间 12 1 82 1 233 05min jjj ttt 工序工序 5 钻 钻孔并攻丝孔并攻丝 8m 机床 摇臂钻床 3025z 刀具 根据参照 机械加工工艺手册 表 4 3 9 硬质合金锥柄麻花钻头 1 钻孔 钻孔 6 7 钻孔前铸件为实心 根据上文所的加工余量先钻孔到再攻丝 所以 6 7mm 6 7dmm 钻削深度 p a9 5 p amm 进给量 根据 机械加工工艺手册 表 2 4 38 取 frmmf 33 0 切削速度 参照 机械加工工艺手册 表 2 4 41 取 v0 41 vm s 机床主轴转速 有 n 10001000 0 41 60 1169 31 min 3 14 6 7 v nr d 按照 机械加工工艺手册 表 3 1 31 取 1600 minnr 所以实际切削速度 v 3 14 6 7 1600 0 56 10001000 60 dn vm s 切削工时 被切削层长度 l42lmm 刀具切入长度 1 l 1 6 7 1 2 12012 893 22 r d lctgkctgmmmm 刀具切出长度 取 2 lmml4 1 2 2 2lmm 走刀次数为 1 钻孔数为 2 个 南昌航空大学科技学院 20 机动时间 1 j t 1 4232 220 5min 0 33 1600 j l t fn 2 攻 攻 2 m8 螺纹通孔螺纹通孔 刀具 钒钢机动丝锥 进给量 查 机械加工工艺手册 表 1 8 1 得所加工螺纹孔螺距 f 因此进给量 1 25pmm 1 25 fmm r 切削速度 参照 机械加工工艺手册 表 2 4 105 取 v 0 133 7 98 minvm sm 机床主轴转速 取 n0 10001000 7 98 317 68 min 3 14 8 v nr d 350 minnr 丝锥回转转速 取 n回350 minnr 回 实际切削速度 v 0 3 14 8 350 0 15 10001000 60 d n vm s 被切削层长度 l9 5lmm 刀具切入长度 1 l 1 1 3 3 1 253 75lfmm 刀具切出长度 加工数为 2 2 l 2 2 33 1 253 75lfmm 机动时间 2j t 1212 2 9 53 753 759 53 753 75 220 13min 1 5 3501 5 350 j llllll t fnfn 回 本工序机动时间 j t 12 0 50 130 63min jjj ttt 2 7 时间定额计算及生产安排时间定额计算及生产安排 根据设计任务要求 该拨叉 c 的年产量为 10000 件 一年以 240 个工作日 计算 每天的产量应不低于 42 件 设每天的产量为 42 件 再以每天 8 小时工 作时间计算 则每个工件的生产时间应不大于 11 4min 参照 机械加工工艺手册 表 2 5 2 机械加工单件 生产类型 中批以上 时间定额的计算公式为 大量生产时 ntkttt zzfjd 1 0 ntzz 南昌航空大学科技学院 21 因此在大批量生产时单件时间定额计算公式为 1 kttt fjd 其中 单件时间定额 基本时间 机动时间 d t j t 辅助时间 用于某工序加工每个工件时都要进行的各种辅助动 f t 作所消耗的时间 包括装卸工件时间和有关工步辅助时间 布置工作地 休息和生理需要时间占操作时间的百分比值 k 2 7 1 钻预制孔钻预制孔 加工机动时间 j t0 37min j t 辅助时间 参照 机械加工工艺手册 表 2 5 41 取工步辅助时间为 f t 由于在生产线上装卸工件时间很短 并查 机械加工工艺手册 表 1 55min 2 5 42 取装卸工件时间为 则 min1 1 55 12 55min f t 根据 机械加工工艺手册 表 2 5 43 k12 14k 单件时间定额有 d t 11 4min 1 0 372 55 1 12 14 3 27min djf tttk 因此应布置一机床即可以完成此此工序的加工 达到生产要求 2 7 2 拉拉 25h7 内花键内花键 机动时间 j t0 14min j t 辅助时间 参照参考文献 3 表 2 5 66 取工步辅助时间为 查 f t 1 4min 机械加工工艺手册 表 2 5 67 取装卸工件时间为 则 0 5min 1 40 51 9min f t 根据 机械加工工艺手册 表 2 5 68 得 k11 6k 单间时间定额有 d t 11 4min 1 0 14 1 9 1 11 6 2 28min djf tttk 因此应布置一台机床即可完成本工序的加工 达到生产要求 南昌航空大学科技学院 22 2 7 3 粗 精铣粗 精铣 18h11 底槽底槽 1 粗铣 粗铣 16 槽槽 机动时间 j t 粗 0 85min j t 粗 辅助时间 参照 机械加工工艺手册 表 2 5 45 取工步辅助时间为 f t 查 机械加工工艺手册 表 2 5 46 取装卸工件时间为 单件加 0 41min1min 工时已包括布置 休息时间 由于此次工序中装夹了两个加工件 应乘以多件 装夹系数 查该表注释得两件装夹系数为 0 6 因此装卸工件时间 min 则 11 0 61 6 0 85 1 62 45min f t 根据 机械加工工艺手册 表 2 5 48 k13k 单间时间定额有 d t 11 4min 1 0 852 45 1 13 3 73min dfj tttk 粗 因此应布置一台机床即可以完成本工序的加工 达到生产要求 2 精铣 精铣 18h11 槽槽 机动时间 j t 精 1 52min j t 精 辅助时间 参照 机械加工工艺手册 表 2 5 45 取工步辅助时间为 f t 查 机械加工工艺手册 表 2 5 46 取装卸工件时间为 单件加 0 41min1min 工时已包括布置 休息时间 由于此次工序中装夹了两个加工件 应乘以多件 装夹系数 查该表注释得两件装夹系数为 0 6 因此装卸工件时间 min 则 11 0 61 6 1 52 1 63 12min f t 根据 机械加工工艺手册 表 2 5 48 k13k 单间时间定额有 d t 11 4min 1 1 523 12 1 13 5 24min dfj tttk 精 南昌航空大学科技学院 23 因此应布置一台机床即可以完成本工序的加工 达到生产要求 2 7 4 粗 精铣上端面粗 精铣上端面 加工机动时间 j t3 05min j t 辅助时间 参照 机械加工工艺手册 表 2 5 45 取工步辅助时间为 f t 查 机械加工工艺手册 表 2 5 46 取装卸工件时间为 则 min41 01min min41 1 141 0 f t 根据 机械加工工艺手册 表 2 5 48 k13 k 单间时间定额有 d t 11 4min 1 3 05 1 41 1 13 5 04min djf tttk 因此应布置一台机床即可以完成此道工序的加工 达到生产要求 2 7 5 钻 攻 钻 攻 2 m8 螺纹孔螺纹孔 1 钻 钻 6 7mm 孔孔 机动时间 j t0 5min j t 辅助时间 参照 机械加工工艺手册 表 2 5 41 取工步辅助时间为 f t 查 机械加工工艺手册 表 2 5 42 取装卸工件时间为 则 1 55minmin1 1 55 12 55min f t 根据 机械加工工艺手册 表 2 5 43 k14 12 k 单间时间定额有 d t 11 4min 1 0 52 55 1 12 14 3 42min djf tttk 因此应布置一台机床即可完成本工序的加工 达到生产要求 2 攻 攻 2 m8 螺纹孔螺纹孔 机动时间 j t0 13min j t 辅助时间 参照 机械加工工艺手册 表 2 5 41 取工步辅助时间为 f t 南昌航空大学科技学院 24 查 机械加工工艺手册 表 2 5 42 取装卸工件时间为 则 1 55minmin1 1 55 12 55min f t 根据 机械加工工艺手册 表 2 5 43 k14 12 k 单间时间定额有 d t 11 4min 1 0 132 55 1 12 14 3 01min djf tttk 因此应布置一台机床即可完成本工序的加工 达到生产要求 三 三 专用夹具设计专用夹具设计 为了提高劳动生产率 保证加工质量 降低劳动强度 在加工拨叉 c 零件 时 需要设计专用夹具 根据任务要求中的设计内容 需要设计加工底槽夹具及钻 攻丝 2 m8 螺 纹孔夹具各一套 其中加工底槽的夹具将用于卧式镗床 刀具采用三面 kx52 刃铣刀 而加工上端面上的两螺纹孔的刀具分别为麻花钻 丝锥 机床采用摇 臂钻床 另一任务要求为拉25h7 花键孔的拉刀设计 详见拉刀设计说明书 3 1 铣槽夹具设计铣槽夹具设计 3 1 1 研究原始质料 利用本夹具主要用来粗 精铣底槽 该底槽侧面对花键孔的中心线要满足 尺寸要求以及垂直度要求 在粗铣此底槽时 其他都是未加工表面 为了保证 技术要求 最关键是找到定位基准 同时 应考虑如何提高劳动生产率和降低 劳动强度 3 1 2 定位基准的选择 由零件图可知 粗铣平面对花键孔的中心线有尺寸要求及垂直度要求 其 设计基准为花键孔的中心线 为了使定位误差达到要求的范围之内 在此选用 特制心轴找中心线 这种定位在结构上简单易操作 采用心轴定心平面定位的方式 保证底槽加工的技术要求 同时 应加一 圆柱销固定好心轴 防止心轴带动工件在 x 方向上的旋转自由度 3 1 3 夹具方案的设计选择 南昌航空大学科技学院 25 3 1 4 切削力及夹紧分析计算 刀具材料 高速钢镶齿三面刃铣刀 vcw r418 刀具有关几何参数 00 0 15 10 00 0 12 8 00 8 5 n 00 25 15 mmd63 8 z zmmaf 25 0 mmap0 2 由 机床夹具设计手册 表 1 2 9 可得铣削切削力的计算公式 式 pzppc zkbdfacf 9 01 172 0 1 1 2 1 查 机床夹具设计手册 表得 1021 510 p c 对于灰铸铁 式 55 0 190 hb kp 2 2 取 即 175 hb 96 0 p k 所以 1 10 721 10 9 510 2 00 2563608 0 96640 69 c fn 由 金属切削刀具 表 1 2 可得 垂直切削力 对称铣削 式 62 5769 0nff ccn 2 3 背向力 38 35255 0 nff cp 根据工件受力切削力 夹紧力的作用情况 找出在加工过程中对夹紧最不 利的瞬间状态 按静力平衡原理计算出理论夹紧力 最后为保证夹紧可靠 再 乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值 即 式 fkwk 2 4 安全系数 k 可按下式计算 式 6543210 kkkkkkkk 2 5 式中 为各种因素的安全系数 见 机床夹具设计手册 表 60 kk 南昌航空大学科技学院 26 可得 121 25 2 0 10 13 12 10 12 12 1 k 所以 式 55 144125 2 69 640nfkw ck 2 6 式 62 129725 2 72 576nfkw cnk 2 7 式 86 79225 238 352nfkw pk 2 8 由计算可知所需实际夹紧力不是很大 为了使其夹具结构简单 操作方便 决定选用手动螺旋夹紧机构 单个螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算 式 21 0 tgtg ql w z 2 9 式中参数由 机床夹具设计手册 可查得 0 912 059 2 其中 60 mml 25 nq 螺旋夹紧力 08 1923 0 nw 易得 k ww 0 经过比较实际夹紧力远远大于要求的夹紧力 因此采用该夹紧机构工作是 可靠的 3 1 5 误差分析与计算 该夹具以平面定位心轴定心 心轴定心元件中心线与底槽侧面规定的垂直 度偏差 0 08mm 槽的公差为mm 为了满足工序的加工要求 必须使工序 0 11 0 中误差总和等于或小于该工序所规定的工序公差 gwj 与机床夹具有关的加工误差 一般可用下式表示 j 式 mjjjwdadzwj 南昌航空大学科技学院 27 2 10 由 机床夹具设计手册 可得 平面定位心轴定心的定位误差 0 wd 夹紧误差 式 cos minmax yy jj 2 11 其中接触变形位移值 式 mm l n c hb k rk nzhb azrazy 004 0 62 19 1 2 12 mm yjj 0036 0 cos 磨损造成的加工误差 通常不超过 mj mm005 0 夹具相对刀具位置误差 取 ad mm01 0 误差总和 0 05220 11 jw mmmm 从以上的分析可见 所设计的夹具能满足零件的加工精度要求 3 1 6 夹具设计及操作的简要说明 如前所述 应该注意提高生产率 但该夹具设计采用了手动夹紧方式 在 夹紧和松开工件时比较费时费力 由于该工件体积小 工件材料易切削 切削 力不大等特点 经过方案的认真分析和比较 选用了手动夹紧方式 螺旋夹紧 机构 这类夹紧机构结构简单 夹紧可靠 通用性大 在机床夹具中很广泛的 应用 此外 当夹具有制造误差 工作过程出现磨损 以及零件尺寸变化时 影 响定位 夹紧的可靠 为防止此现象 心轴采