拨叉84009工艺规程及铣槽夹具设计说明书.doc
CA6140机床拨叉84009工艺规程及铣槽夹具设计
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机床
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拔叉工艺及夹具设计
摘 要：机械制造工艺学课程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,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。
关键词： 拔叉；工艺规格设计；定位夹紧；夹具设计
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1 拔叉工艺及夹具设计 摘 要： 机械制造工艺学课程设计 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 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 。 关键词： 拔叉； 工艺规格设计；定位夹紧；夹具设计 f on we s as as of is a we on to is an to it in we 前言 机械制造工艺学是以机械制造中的工艺问题为研究对象，实践性较强的一门学科，通过对此门学科的课程设计，使我在下述各方面得到了锻炼： 能熟练运用机械制造工艺学课程中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识，正确的解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线的安排、工艺尺寸的确定等问题，保证零件的加工质量。 提高结构设计能力。通过设计夹具的训练，获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、既经济合理又能保证加工质量的夹具的能力。 学会使用手册及图表资料。 培养了一定的创新能力。 通过对 叉的 工艺及夹具设计，汇总所学专业知识如一体 (如互换性与测量技术基础、机械设计、金属切削机床概论、机械制造工艺学、金属切削原理与刀具等 )。让我们对所学的专业课得以巩固、复习及实用，在理论与实践上有 2 机结合；使我们对各科的作用更加深刻的熟悉与理解，并为以后的实际工作奠定坚实的基础！ 在此 次设计中主要是设计 此次课程设计过程中，我查阅了大量的书籍，并且得到了有关老师的指点，尤其机制教研室的 零件说明 零件的作用 题目给定的零件是 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进行工作。宽度为 18槽尺寸精度要求很高，因为在拨叉拔动使滑移齿轮时如果槽的尺寸精度不高或间隙很大时，滑移齿轮得不到很高的位置精度。所以，宽度为 18槽和滑移齿轮的配合精度要求很高。 零件的工艺分析 叉（型号： 84009）共有 3 组加工表面： 、 零件两端面，可以后端面加工精度高，可以先以后 端面为粗基准加工右端面，再以前 端面为精基准加工 左端面； 、 以花键中心线为基准的加工面：这一组面包括 25六齿方花键孔、 22孔、两端的 22上顶 面； 、 以工件右端面为基准的 18槽、上顶面的 2孔和 5 锥孔。 经上述分析可知， 对于 后 两组加工表面，可先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工另一组表面。 件 的 结构特点 拔叉 84009 的毛坯为铸造件，在零件图上只有 2 处位置误差要求，即上顶面与花键中心线的平行度误差 18的两侧面与花键中心线的垂直度误差 零件外形上大体上与六面体相似，形状大体如下： 3 零件剖视图 图（ 1）零件大致结构图 ) 生产纲领、生产类型的确定 根据指导老师要求，设计此零件为铸件，成批大量生产，工艺的安排基 本倾向于工序分散原则，设备的选用是通用设备和专用工装，工艺手段以常规工艺为主，新工艺为辅的原则。 3 毛坯的确定 床拔叉，零件材料 度 190210产类型为大批量生产，毛坯为铸件，灰铸铁的机械加工余量按 定了灰铸铁铸件的三种精度等级和相应的铸件机械加工余量、尺寸偏差和重量偏差，在大批量生产的铸件，采用 2级精度铸件，毛坯 重量由金属机械加工工艺人员手册表 5零件 80差为 7%，故毛坯估算约为 用 2 级精度铸件 ， 顶面的加工余量和 底面的加工余量忽略不计，两侧面的加工余量也忽略不计，由表 5右端面的加工余量为 3 余部分均为实心部分。 故毛坯图如下： 4 图（ 2）毛坯图 ) 工艺规程设计 定位基准的选择 定位基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，定位基准的选择得正确合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。 粗基准的 选择 在选择粗基准时，一般遵循下列原则：保证相互位置要求原则；保证加工表面加工余量合理分配的原则 ；便于工件装夹原则；粗基准一般不得重复使用的原则；为了保证所有加工表面有足够的加工余量，选用加工余量小的表面作粗基准，不要用同一尺寸方向上。 两端面， 后端面为精加工面，故在铣两端面时，先以后端面为粗基准 ，粗铣前 端面。 加工花键底孔时，利用两边侧面找正对称面和以底面为粗基准加工花键底孔。 精基准的选择 在选择精基准时要考虑的主要问题是如何保证设计技术要求的实现以及装夹准确、可靠、方面，提高工件的加工精度。一般遵循下列原则：基准重合原则；统一基准原则；互为基准原则；自为基准原则；便于装夹原则。 为保证定位基准和工序基准重合，加工 2纹孔、 5 锥孔， 18以零件的 坐端 面和花键中心线为精基准 ，铣上顶面以花键中心线为精基准。 重点工序的说明 叉零件 的重要加 工面有花键底孔、两端面，花键，槽，顶面，材料为考机械制造工艺设计简明手册，其加工方法选择如下： 工 前后 两端面 根据 定毛坯的公差等级为 面粗糙度为 m，要达到后 端面 m 的技术要求，需要经过粗铣精铣。 加工 22 花键底孔 5 此工序重点在于找正毛坯对称面，故采用螺旋定心夹紧机构，找正对称面，进行加工。 零件技术要求底孔的表面粗糙度达到 m，毛坯为实心 ，故采用钻孔扩孔，可以达到要求。 加工 外径为 25 的花键内孔 零件要 求花键底面粗糙度 m，侧面 m，由于此工序在钻底孔工序之后，故采用拉花键孔的方法，一次拉削可以达到要求。 工 上顶面 零件上顶面为精加工，粗糙度要求为 m，与花键中心线的平行度误差以花键中心线为精基准，对上顶面进行粗铣精铣。 加工 18 零件技术要求槽底面要达到表面粗糙度为 m，侧面粗糙度为 m，而且两侧面和花键中心线的垂直度 身有精度要求， 18以花键中心线和左 端面为精基准，用花键心轴定位，采用 铣 磨。 顶面的钻 2孔和 5 锥孔工序不是很重要，在此不做详细说明， 2孔先钻孔，再攻丝， 5 锥孔采用锥刀进行加工。 制订 工艺路线 制定工艺路线的出发点，应当是使零件的加工精度和表面质量等技术要求能得到合理的保证。在此零件为大批量生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以专用夹具并尽量使工序分散来提高生产率，此外，还应考虑经济效果，使生产成本尽量降低。 工艺路线方案一 的制订 工序： 粗铣 前 端面 工序： 粗、精铣后端面 工序： 钻、扩花键底孔 工序：粗、精铣上顶面 工序：钻 2孔 工序：钻 5 锥孔 工序：铣削 18 工序：磨削 18 工序：拉花键 工序 ：挫圆角 工序：去毛刺 6 工序：终检 工艺路线方案二 的制订 工序：粗铣前端面 工序：粗、精铣后端面 工序：钻、扩花键底孔 工序：拉花键 工序：粗、精铣上顶面 工序：钻 2孔 工序：钻 5 锥孔 工序：铣削 18 工序：磨削 18 工序 ：挫圆角 工序：去毛刺 工序：终检 两种工艺路线的比较与分析 上述两种方案，工艺路线一把拉花键放在磨削 18之后，在此，工序 4、工序 5、工序 6、工序 7、工序 8 中很难对工件进行定位和夹紧，造成生产率的下降。工艺路线二 ，一把花键底孔钻削出来后紧接着就是拉花键，这样，后面的工序就很容易对工件进行定位和夹紧，即以花键心轴进行定位，进行螺旋夹紧，此方案定位精度高，专用夹具结构简单、可靠。 通过以上的两种工艺路线的优、缺点的分析，最后确定工艺路线二为该零件的加工路线。工艺过程详见机械加工工序卡片。 机械加工余量的确定 确定工序（或工步）尺寸的一般方法是：由加工表面的最后工序（或工步）向前推算， 前面已经根 据有关资料查出了零件各加工表面的加工总余量（即毛坯余量），将加工余量分配给各工序加工余量，然后往前推算工序尺寸。 拨叉材料为 坯重量 约 为 1.0 生产类型为由大 批量生产，毛坯为铸件，精度为 2 级铸件，大体尺寸确定，外表面加工面少，根据以上原始资料加工工艺，分别确定各个加工表面的机械加工余量，工序尺寸及加工余量如下： 前后端面的加工余量 前后端面有 3 加工余量，足以把铸铁的硬质表面层切除。 7 前端面粗铣一次即可，加工余量 3序基本尺寸为 83工序经济精度 等级为 差值 面粗糙度 m，上下偏差按“入体原则”确定（以后按照此原则确定）。 后端面粗铣一次，精铣一次，粗铣加工余量 序经济精度 等级为 差值 铣加工余量 工序经济精度 等级为 差值 面粗糙度 m，工序基本尺寸为 80 矩形花键底孔 要求以矩形花键的外径定心，故先钻中心孔，再扩，最后拉削，内孔尺寸为 22零件图，参照 金属机械加工工艺人员手册 表 3 钻孔 20序经济精度 等级为 差值 扩孔 21序经济精度 等级为 差值 糙度 m。 拉花键 花键孔要求以外径定心：拉削时加工余量参照金属机械加工工艺人员手册取 2 =1 顶面的加工余量 此工序分为两个工步：粗铣顶面；精铣顶面 。 粗铣加工余量为 序经济精度 等级为 差值 精铣加工余量为 工序经济精度 等级为 差值 m。 18的加工余量 铣削的加工余量：槽底面的铣削余量为 50侧面的铣削余量为 序经济精度 等级为 公差值 底面表面粗糙度 m。 磨削的加工余量：槽侧面的磨削余量为 序经济精度等级为 差值为 面粗糙度为 m。 切削用量的选择和时间定额的确定 根据课程设计指导书以及老师指定，需要计算几道工序的工作时间以及此工序的切削用量的选择，现 选工序 4 拉花键孔、工序 8 铣削 18 这两道工序进行计算。 工序 4 拉花键孔切削用量和基本工时的计算 加工条件： 工件材料： 件； 加工要求：花键底孔粗糙度 m，键槽侧面粗糙度 m，m，键槽尺寸 6差代号 8 刀具：高速钢 拉刀；切削液：乳化液； 、加工设备：拉床。 、确定齿升量：根据有关手册， 、切削速度：查有切削简明手册有切削速度为 s（ 、 切削工时 t=k/1000中： 单面余量 22 25 L 拉削表面长度， 80 考虑校准部分的长度系数，取 k 考虑机床返回行程系数，取 v 拉削速度（ m/ 拉刀单面齿升； Z 拉刀同时工作齿数， Z=l/p； P 拉刀齿距。 P=(1.9)以 P=(1.9)2 因为 拉刀同时工作齿数 z=l/p=80/12 7 所以 其本工时 80 000 7=工序 8 铣削 18 的切削用量和基本工时的计算 加工要求：用乳化液冷却，加工工件，槽宽 18差代号 40的侧面与花键孔中心线的垂 直度误差 面粗糙度为 m。 加工余量： 25 由于零件此处的设计精度比较高，用铣削很难达到 尺寸精度的要求， 所以为了留给下一道公序磨削的加工余量 ， 分两步 走 ， 5， 0 选择刀具 铣刀参数： L=10 D=100mm d=30mm 5 2 Z=24 选择铣削用量 由于槽的宽度为 18故二次走完， 5mm 0切削用量简明手册表 确定 f=r 现取 f=r 4=z 选择铣刀磨钝标准及刀具寿命：根据切削用量简明手册表 表 T=120。 确定切削速度 每齿进给量：决定切削速度 每齿进给量 切削用量简明手册的公式 9 )60( Vc a 5,v=0.1,.2,.5,.1,m=m= m i n/0( Vc n=1000 000 100=314r/据 金属机械加工工艺人员手册 铣床说明 选 00r/际速度 000=选 00 50mm/根据 50mm/50/300 24=z 基本工时基本工时根据 切削用量简明手册表 m=(L+ ) i/40+20) 2/150= =20mm i=2(走两次 ) 6 夹具的设计 设计主要 问题的提出 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 ， 经过与指导老师协商，决定设计第 8 道工序 铣宽为 18的铣床夹具。本夹具将用与 具为高速钢直齿三面刃铣刀，来对工件进行加工。 本夹具主要用来铣宽为 18采用宽为 15二 次铣削，所以 主要应该考虑如何提高劳动生产率 ，降低劳动强度。 夹具设计 过程 定位基准的 分析 由零件图可知， 18 设计基准为花键孔中心线和工件的右 端 面 为定位基准。因此选用工件以加工了的右端面 和花键心轴的中心线为主定位基准。 切削力及夹紧力的计算 刀具：高速钢直齿三面刃铣刀 铣刀参数： L=10 D=100mm d=30mm 5 2 Z=24 （由金属切削原理与刀具表 10 282 10 s 2500 Z= 24 98)得 00N 在计算切削力时，必须考虑安全系数。安全系数 K= k1 k2 k3 资料，有 ： .5 .1 .1 削力为 F=K 200=400N 实际夹紧力为 100/00N， 其中 2为夹具定 位面及加紧面上的磨擦系数 ， 母选用 牙三角螺纹， 由 机械设计 螺纹联接的预紧力公式， 产生的加紧力 为 ： 32)t a n(/2F 2020303020 其中： T=19000 =2029, .5 (f 为摩擦系数，无润滑时 f 解得 0405N 此时螺母的夹紧力 大于所需的 800(N)的加紧力，故本夹具可安全工作。 定位误差分析 由于槽的轴向尺寸的设计基 准与定位基准重合，故轴向尺寸无基准不重合度误差。径向尺寸无极限偏差、形状和位置公差，故径向尺寸无基准不重合度误差。即不必考虑定位误差，只需保证夹具的花键心轴的制造精度和安装精度。 夹具设计及操作说明 如前所述 ,在设计夹具时 ,应该注意提高劳动率 在螺母夹紧时采用开口垫 块 ,以便装卸 ,夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有正确的安装位置 ,以利于铣削加工。结果，本夹具总体的感觉还比较紧凑。 夹具上装有对刀块装置，可使夹具在一批零件的加工之前很好的对刀（与塞尺配合使用）；同时，夹具体 底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有一正确的 11 安装位置，以有利于铣削
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