拨叉零件的机械加工工艺及钻φ20孔工序的专用夹具设计

机械制造工艺学课程设计题目拨叉零件的机械加工工艺及钻20孔工序的专用夹具设计姓名班级学号指导教师教师职称目录1、零件的分析111零件的作用112零件的工艺分析12、工艺规程设计221确定毛坯的制造形式222基面的选择223制定工艺路线224机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定43、确立切削用量及基本工时531钻18孔632扩198孔733铰1994孔734、精铰20孔84、卡具设计941问题的提出942卡具设计95、设计体会10参考文献111、零件的分析11零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20孔与操纵机构相连，二下方的50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。也可应用于控制离合器的啮合、断开的机构中，从而控制横向或纵向进给。两件零件铸为一体，加工时分开。12零件的工艺分析如图所示，拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求1、左端20孔，孔的精度达到IT7。以及与此孔相通的8的锥孔、M6螺纹孔。0212、右端半圆孔50，孔的精度达到IT12。5023、拨叉底面、小头孔端面、大头半圆孔端面。50的孔上下两个端面与20的孔502021中心线的垂直度误差为007MM。上端面与孔有位置要求，垂直度误差为005MM。由上面分析可知，可以粗加工拨叉下端面，然后以此作为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。2、工艺规程设计21确定毛坯的制造形式零件材料为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，生产类型为中批生产，故选择铸件毛坯。查机械加工工艺规程设计第70页常用的毛坯类型，根据砂型铸造机器造型铸件尺寸精度高、表面粗糙度值小，可以减少加工余量，适用于中批或大批量生产的特点，选择砂型铸造机器造型毛坯。22基面的选择基面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，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中回问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，是生产无法正常进行。221粗基准的选择对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。根据这个基准选择原则，现选取20MM孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一组共两块V形块支承这两个02132MM作主要定位面，限制5个自由度，再以一个销钉限制最后1个自由度，达到完全定位,然后进行铣削。222精基准的选择主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。23制定工艺路线制定工艺路线得出发点,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,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。现有三个方案进行比较参考工艺路线方案一工序01粗铣20、50下端面，以20上端面为基准；工序02粗铣20上端面，以20下端面为基准；工序03粗铣50上端面，以50下端面为定位基准；工序04钻、扩20孔，以32外圆和20上端面为基准；工序05粗镗50孔，以20中心线为定位基准；工序06铣斜肩；工序07精铣20下端面，以20上端面为基准；工序08精铣20上端面，以20下端面为基准；工序09粗铰、精铰20孔，以20中心线为基准；工序10精铣50端面，以20中心线为基准；工序11半精镗50孔，以20中心线为定位基准；工序12钻、铰8锥孔，以20下端面和零件中线为基准；工序13钻M6底孔，攻螺纹，以20下端面和零件中线为基准；工序14铣断，以20中心线为基准；工序15去毛刺；工序16终检。方案一分析工序较多，工序太分散，可以适合大多数生产，但效率较低。工艺方案二工序一粗、精铣20孔上端面。工序二钻、扩、铰、精铰20、50孔。工序三粗、精铣50孔上端面工序四粗、精铣50、20孔下端面。工序五切断。工序六钻8孔（锥孔加工一半，装配时钻铰）。工序七钻一个4孔，攻M6螺纹。工序八铣47凸台。工序九检查。方案二分析上面工序加工效率较高，违背先面后孔原则，基准不合理，对机器要求高。工艺方案三工序一粗铣20、50下端面，以32外圆为粗基准；工序二粗铣20孔上端面，以20下端面为基准；工序三粗铣50上端面，以50下端面为基准；工序四以20孔上端面和32外圆为精基准，钻、扩、铰、精铰20孔，保证垂直度误差不超过005MM,孔的精度达到IT7；工序四以20孔为精基准，钻、扩、铰、精铰50孔，保证孔的精度达到IT12；工序五铣斜角；工序六以20孔为精基准，精铣20孔下端面；工序七以20孔为精基准，精铣50孔下端面，保证端面相对孔的垂直度误差不超过007；工序八以20孔为精基准，精铣20孔上端面；工序九以20孔为精基准，精铣50孔上端面，保证端面相对孔的垂直度误差不超过007；工序十钻、铰8锥孔，以20下端面和零件中线为基准；工序十一钻M6底孔，攻螺纹，以20下端面和零件中线为基准；工序十二铣断，以20中心线为基准；工序十三去毛刺；工序十四终检。经慎重比较，选择工序三。24机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定“CA6140车床拨叉”；零件材料为HT200，硬度170220HB，生产类型中批量，铸造毛坯据以上原始资料及加工路线，分别确定各家工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下图31零件各部分标号1外圆表面延轴线方向长度方向的加工余量及公差（20，50端面）。查机械制造加工工艺设计员手册（以下称工艺手册）第171页表56及第182页表，选用加工余量（1）20孔端面T2，余量为3MM，双边加工。铣削加工余量为粗铣24MM，精铣06MM，双边加工。（2）50孔端面T3，余量为3MM，双边加工。铣削加工余量为粗铣24MM，精铣06MM，双边加工。（3）50内孔（已铸成孔）取50已铸成孔单边余量为35MM，即铸成孔43MM；工序加工后尺寸第一次钻孔46MM；第二次钻孔48MM；扩钻孔4993MM；620粗铰4993MM；39精铰50MM；502（4）20H7内孔（已铸成孔）取20已铸成孔单边余量为3MM，即铸成孔17MM；钻孔18MM；07扩钻孔198MM；052粗铰1994MM；3精铰20MM；021（5）8锥孔，精度为IT9钻孔78MM；（公差书P140）058铰8MM；（机械加工工艺学P159）36（6）6孔钻孔4MM；30攻螺纹66（7）其他尺寸直接铸造得到由于本设计规定的零件为大批量生产，应该采用调整加工。因此在计算最大、最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认3、确立切削用量及基本工时在设计夹具时以工艺方案三中的第四道工序来进行设计和计算。工序四以20孔上端面为精基准，钻、扩、铰、精铰20孔，保证垂直度误差不超过005MM,孔的精度达到IT7。工件材料为HT200，硬度170220HB,表面粗糙度为RA32M，由简明机械加工工艺手册529页查得选用Z5040圆柱立式钻床。31钻18孔311选择刀具选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时DO18MM，钻头采用双头刃磨法，后角O12，二重刃长度B25MM,横刀长B15MM,宽L3MM,棱带长度螺旋角。ML5130312选择切削用量（1）决定进给量按加工要求选择进给量根据简明机械加工工艺手册，由表1041可查出F02104MM/R由孔深与孔径比，修正系数取10351203DLLFK所以，F02104MM/R。按钻头强度选择F15MM/R。按机床强度选择F04MM/R。最终决定选择机床已有的进给量F04MM/R经校验，校验成功。MAXFF5860（2）钻头磨钝标准及寿命查简明机械加工工艺手册824页表81得后刀面最大磨损限度为03MM，耐用度寿命MIN45T（3）切削速度查实用切削加工手册表352得，钻孔时理论切削速度为20M/MIN所以，VCVTK200816M/MIN则MIN/0823130461RDVNS查简明机械加工工艺手册取机床转速为IN/R故实际的切削速度MNDVC9108430（4）校验扭矩P及功率MM因为，查实用切削加工手册表221得RF/519。MT4316NM。修正系数KM10，所以MC4316NM。由简明机械加工工艺手册查得，当N300R/MIN时，MM120NM。MCMM，则校验扭矩成功。因为，F05MM/R，VC16M/MIN，PC108KW。根据简明机械加工工艺手20D册得PE3082246KW，所以PCPE，选择的切削用量可用。即D18MM，F04MM/R，N300R/MIN,V1696M/MIN。313计算工时MIN30431NFLTM32扩198孔321选择刀具由简明机械加工工艺手册229页查得选择高速钢198专用扩孔钻。322选择切削用量（1）决定进给量根据简明机械加工工艺手册，查出F（0811）07056077MM/R最终决定选择机床已有的进给量F04MM/R。（2）钻头磨钝标准及寿命查简明机械加工工艺手册824页表81得后刀面最大磨损限度为03MM，耐用度寿命MIN45T（3）切削速度查实用切削加工手册表352得，扩孔时的切削速度为V04V钻所以，V04V钻041696678M/MIN则MIN/05198437610RDVNS查简明机械加工工艺手册取机床转速为MI/2R323计算工时MIN506123NFLTM33铰1994孔331选择刀具由简明机械加工工艺手册232页查得选择直柄机用绞刀（GB/T11322004），前角5，9，K4，15。332选择切削用量（1）决定进给量根据简明机械加工工艺手册528页查出F02035MM/R最终决定选择机床已有的进给量F035MM/R。（2）切削速度查实用切削加工手册表353得，扩孔时的切削速度为VC815M/MIN，所以，初选VC10M/MIN则主轴转速MIN/7159413010RDVNS查简明机械加工工艺手册528页选择机床转速为MIN/20RN故实际的切削速度NDVC5110294310333计算工时MIN57302NFLTM34、精铰20孔341选择刀具由于铰孔时所用的刀具精度满足精铰需求，为了节省工作时间，所以仍使用直柄机用绞刀。342选择切削用量（1）决定进给量根据简明机械加工工艺手册查得，最终决定选择机床已有的进给量F03MM/R。（2）切削速度查实用切削加工手册表352得，扩孔时的切削速度为VC8M/MIN，343计算工时MIN80153NFLTM则整个工序四的工艺卡片如图4、卡具设计经过与小组成员协商，决定设计第四道工序以孔上端面为精基准，钻扩M20铰精铰孔，保证垂直精度误差不超过005MM，孔精度达IT7。本卡具将用于Z5040M20圆柱立式钻床。钻头选用高速钢麻花钻。41问题的提出利用本夹具主要是钻两孔，且孔与端面有一定的位置精度要求。在本工序中，M20主要考虑保证其位置精度并提高劳动效率，及降低劳动强度。42卡具设计421定位基准的选择由零件图可知，孔与其上下端面均有一定的垂直度要求，在本工艺中上下端M20面已铣并达到一定精度，故采用孔的上端面为主要定位基准，使用固定与活动V型块卡紧。422卡紧力计算本步加工可按钻削估算卡紧力。实际效果可以保证可靠的卡紧。由前计算可知NF3950MKFDCMMYZ840在计算卡紧力时，只考虑扭矩的影响，查手册可得卡紧力W97013502SINNFKD使用快速螺旋定位机构快速人工卡紧，调节卡紧力调节装置，即可指定可靠的卡紧力。423定位误差分析本工序采用孔上端面定位，工序基准与定位基准重合，故其基准不重合误差为0，M2在本工艺中主要考虑钻套所形成的误差，所以0124061M，所以可以保证孔的精度要求。10424卡具设计及操作的简要说明卡具的卡紧力不大，故使用手动卡紧。为了提高生产力，使用快速螺旋卡紧机构。卡具上设置有钻套，用于确定的钻头位置。安装工件时，将星形螺钉连同活动V形块向右拉，工件以其上端面放在支承套上，工件一圆弧面对准固定V形块，然后推动星形螺20钉使活动V形块靠紧工件右端的圆弧面，拧紧星形螺钉，通过钢球使半圆锁紧块向两边张紧，从而锁紧工件。两V形块做成两侧带有斜度的斜面，在夹紧时产生向下的分力，防止工件产生上抬的趋势。由于孔需要扩铰，故采用快换钻套。M20本夹具结构简单，操作方便，适用于成批生产小型连杆类零件。若将加工孔M20处的支承套做成浮动支承形式，则定位精度能进一步提高，但是相应结构要复杂些且增加了一些辅助时间。5、设计体会机械制造工艺学课程设计是我们学完了大学的全部机械类基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的一次课程设计。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，这三个星期的课程设计无疑让我自身的机械基础知识又得到一次巩固，正所谓温故而知新，在同组队员和老师的帮助和指导下，完成这些任务更使自己有了史无前例的自豪感。我希望能通过这次三个星期的