831005拨叉设计说明书16年底

课程名称： 机械制造工艺学 题 目： 床拨叉（ 831005）机械加 工 工艺规程设计及夹具设计 学 院 机械制造及自动化工程学院 学生姓名 学 号 专业层次 班 级 任课教师 年 月 日山东英才学院 课 程 设 计（论文） 山东英才学院课程设计 (论文 ) 机械设计制造及其自动化 机械制造工艺学 目 录 摘要 . 1 一、 零件工艺性分析 . 2 件的作用 . 2 件的工艺分析 . 2 件的 尺寸图 . 3 2 . 3 定毛坯、绘制毛坯简图 . 3 择毛坯 . 3 定毛坯的机械加工余量及尺寸确定 . 3 制毛坯简图 . 4 位 基准的选择 . 4 基准的选择 . 4 基准的选择 . 4 表面加工方案的确定 . 4 工阶段的划分 . 5 序的集中与分散 . 5 定工艺路线 . 5 . 7 . 13 具体设计前言 . 13 4. 2 问题的提出 . 14 具体设计 及计算 . 14 具 装配图 . 15 总结 . 16 参考文献 . 17 山东英才学院课程设计 (论文 ) 机械设计制造及其自动化 机械制造工艺学 1 床拨叉（ 831005）机械加工工艺规程设计及夹具设计 课程设计说明书 摘 要 这次设计的是 床（ 831005）拨叉，包括零件图、毛坯图、装配图各一张，机械加工工序卡片一 套以及课程设计说明书的编写 。首先我们要 熟悉零件和了解其作用 ： 它位于车床变速机构中，主要起换档作用。然后，根据零件的性质和零件图上各端面的粗糙度确定毛坯的尺寸和械加工余量。最后拟定拨差的工艺路线图，制定该工件的夹紧方案，画出夹具装配图。 通过这次课程设计，了解并认识一般机器零件的生产工艺过程，巩固和加深已学过的技术基础课和专业课的知识，理论联系实际，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后的工作打下一个良好的基础，并且为后续课程的学习打好基础。 关键词： 机床拨叉 ； 基准；工艺路线 ； 工序；夹具设计 山东英才学院课程设计 (论文 ) 机械设计制造及其自动化 机械制造工艺学 2 工艺性分析 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+0 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+0 槽和滑移齿轮的配合精度要求很高。 件的工艺分析 该拨叉的全部技术要求列如下表 : 表 目 公差等级 偏差（ 粗糙度 位基准 25六齿方花键孔 键孔中心线 22花键底孔 键孔中心线 两端的 2*150倒角 键孔中心线 尺寸 8 键孔中心线 尺寸 18 键孔中心线 尺寸 6键孔中心线 由上表分析可知，可以加工拨叉右端面；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。 件的 尺寸图 山东英才学院课程设计 (论文 ) 机械设计制造及其自动化 机械制造工艺学 3 拨叉 831005的零件图如图 图 叉零件图 定毛坯、绘制毛坯简图 择毛坯 确定毛坯种类：零件材料为 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。查机械制造工艺及设备设计指导手册 324 页表 15用铸件尺寸公差等级 。采用铸造，拨叉属于轻型机械产品类型，产量 8000 件，按理应部分采用金属模铸造，但多适合于有色金属材料，因而在此选择机械砂型铸造。 定毛坯的机械加工余量及尺寸确定 右端面 的 加工余量：上端面有 3 加工余量， 此加工余量 足够 保证把铸铁的硬质表面层切除 。 矩形花键底孔 ： 要求以矩形花键的外径定心，故采用拉削加工内孔尺寸为 22+0 ，见零件图，参照金属机械加工工艺人员手册表 3孔 20孔 21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 2Z=1 上端面的加工余量此工序分 2个 工步： 1、粗铣上端面 ； 2、精铣上端面。精加工余量为 铣加工余量为 山东英才学院课程设计 (论文 ) 机械设计制造及其自动化 机械制造工艺学 4 制毛坯简图 毛坯简图如图 图 坯简图 位基准的选择 基准的选择 粗基准的选择：因为要保证花键的中心线垂直于右端面，所以以 40 的外圆表面的粗基准。 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，以加工后的轴孔及花键为主要的定位精基准。 表面加工方案的确 定 根据拨叉零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，查机械制造技术基础课程设计指导教程表 1定各表面加工方案，如下表所示 ： 表 东英才学院课程设计 (论文 ) 机械设计制造及其自动化 机械制造工艺学 5 项目 经济精度 表面粗糙度 工方案 备注 40面 铣 半精铣 表 1端面 车 半精车 表 1端的 2*150倒角 倒角 表 1寸 8削 表 1寸 18铣 精磨 表 1 25键孔 削 表 1 22花键底孔 孔 扩孔 表 1工阶段的划分 在选定拨叉各表面加工方法后，就需进一步确定这些加工方法在工艺路线中的顺序及位置，这就涉及加工阶段划分方面的问题。对于精度要求较高的表面，总是先粗加工后精加工，但工艺过程划分成几个阶段是对整个加工过程而言的，不能拘泥于某一表面的加工。 该拨叉的加工质量要求较高，可将加工阶段划分为粗加工、精加工阶段。在粗加工阶段，首先以 40的外圆表面为粗基准将精基准右端面（ A 面）准备好，使后续 都可采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求；然后粗铣拨叉28 X 40平面）。在精加工阶段，完成拨叉 22孔的钻、扩加工并进行花键槽的拉削加工；进行拨叉 18 的磨削加工；进行 B 面的精铣；铣 B 面尺寸为 8 序的集中与分散 工序的集中与分散是确定工序内容多与少的依据，它直接影响整个工艺路线的工序数目及设备、工装的选用等。由于本次加工的拨叉的生产类型为大批量生产，确定选用工序集中的原则组织工序内容，一方面可以采用万能、通用机床配以专用夹具加工，以提高生产效率；另一方面也可以减少工 件的装夹次数，有利于保证各加工表面之间的相互位置精度，并可以缩短辅助时间。 定工艺路线 制定工艺路线的出发点 ,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，还应当考虑山东英才学院课程设计 (论文 ) 机械设计制造及其自动化 机械制造工艺学 6 经济效果，以便使生产成本尽量降低。 方案一： 表 序号 工序名称 机床设备 刀具 定位基准 量具 1 粗、精车端面，钻、扩花键底孔、倒两端15倒角 车到、钻头、扩孔钻 游标卡尺、内径千分尺 2 铣削槽 40标准镶齿圆柱 铣刀 花键底孔中心 轴线 游标卡尺 3 铣削 8错误 !未找到引用源。 高速钢错齿三面刃铣刀（精密级 花键底孔中心轴线、右端面 塞规、深度游标卡尺 4 铣削 18错误 !未找到引用源。 铣刀 花键底孔中心轴线、右端面 塞规、深度游标卡尺 5 拉花键 床 拉刀 拨叉右端面 塞规、内径千 分尺 方案二： 表 序号 工序名称 机床设备 刀具 定位基准 量具 1 粗、精车端面，钻、扩花键底孔、倒两端15倒角 车到、钻头、扩孔钻、锪刀 40 圆柱面 游标卡尺、内径千分尺 2 拉花键 拉刀 拨叉右端面 卡规 3 铣削槽 40标准镶齿圆柱 铣刀 花键底孔中心 轴线 游标卡尺 4 铣削 8错误 !未找到引用源。 高速钢错齿三面刃铣刀（精密级 花键底孔中心轴线 卡规、深度游标卡尺 5 铣削 18错误 !未找到引用源。 铣刀 花键底孔中心 轴线 卡规、深度游 标卡尺 方案分析： 山东英才学院课程设计 (论文 ) 机械设计制造及其自动化 机械制造工艺学 7 上述两方案中，工艺方案一把拉花键放在最后一道工序。但此方案中 案二中，把花键放在第一道工序的后边，这样，方案二中的 工序很容易对工件进行定位与加紧即以花键中心线和 道工序的定位基准。此方案定位精度高，专用夹具结构简单、可靠，所以采用方案二比较合理。 工序：车削 工件材料：灰口铸铁 b=145铸造。 加工要求：粗、半精车 8工序尺寸， 床 ： 转塔式六角卧式车床。 刀具：硬质合金刀具（ 参数为： r =12； b=o=0；n=15。 （ 1）已知长度方向的加工余量为 3 故分二次加工（粗车和半精车）。长度加工公差 入体方向 ）。 （ 2）进给量、根据切削简明手册（第 3 版）表 刀杆尺寸为 1625 e 3及工件直径为 60（由于凸台 60f=r。 按 f= mm/n。由于存在间歇加工所以进给量乘以 k=所以实际进给量 f=mm/r。按 f r。 （ 3）计算切削速度 按切削简明手册表 切削速度的计算公式为（寿命选 T=60刀具材料 V=ap f 其中： 58， =修正系数 切削手册表 所以 58/( 600. =46.9(m/ （ 4）确定机床主轴转速 。 000 r/。 按 床说明书 n 200r/以实际切削速度 V= （ 5）切削工时 按工艺手册表 层 以及为下一道工步做好准备 L+2+（ 其中 L=(652=， ， ）。 辅助时间： ，其他时间：（ ， 总工时： 。 山东英才学院课程设计 (论文 ) 机械设计制造及其自动化 机械制造工艺学 8 精车 1.（ 1） 已知粗加工余量为 （ 2） 进给量 f。 根据切削用量简明手册表 f=r， 按床说明书 f mm/r。 计算切削速度按切削用量简明手册表 削速度的计算公式为（寿命选 T=60： V=ap f 158/( =m/（ 3） 确定机床主轴转速 000 r/ 00（ r/际切削速度 V=削工时，查工艺手册表 得： L+2+00 由于下一道工序是钻孔，所以留下 20以 L=(652=， ， 。 孔、倒角。 （ 1） 钻孔 钻头选择：见切 削用量简明手册表 钻头几何形状为（表 表 双锥修磨具刃 。 钻头参数： d 20=30， 2 =118 ,2 =70， 2 , =55 ,b=2l=4根据零件的生产类型和加工要求由机械制造技术基础课程设计指导教程 3用钻头直径为 d=氏锥柄号为 2的莫氏锥柄麻花钻，材料为高速钢。 根据切削用量简明手册表 2f= 据表 当 b 210f=按 f=n。 表 0头最大磨损量取 寿命 T=45 由切削用量简明手册，表 V=21m/n=1000V/ D=由机床技术资料得和 80n/00n/ 280n/即 取 n=280m/实际 V=17 m/ 时 。 (80+10)/ 入切量及超切量由表 =10所以 (80+10)/ （ 2） 扩孔 刀具直径 1具几何参数同上。由于两孔直径相差不大，为了节省停车和调换走刀量等辅助时间， n 和 f 都不变，所以 上 倒角刀具 15锪钻由于两孔直径相差不大，以表面粗度要求不高手动进给。 （ 3）倒角 刀具：专用刀具。此工步使用到专用刀具与手动进给。 山东英才学院课程设计 (论文 ) 机械设计制造及其自动化 机械制造工艺学 9 检验机床功率 ： 按 切削用量简明手册表 以查出当 160245 p f r,41mm/3163床说明书 得 主电机功率 P=11可见 小得多所以机床功率足够所用切削用量符合要求钻削功率检验按切削用量简明手册表 1f M。 切削用量简明手册表由表 功率公式 00按 床说明书 得 主电机功率=11 小得多，所以机床功率足够，所用切削用量符合要 。 工序 ： 拉花键孔 。 单面齿升：根据有关手册，确定拉花键孔时花键拉刀的单面齿为 削 速度 v=s( 切削工时 t=k/1000 式中 ： 单面余量 21 25 L 拉削表面长度， 取 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=()2 拉刀同时工作齿数 z=l/p=80/12 7。 其本工时 80 000 7= 工序 ： 粗铣，精铣 加工要求：粗铣 铣 用标准镶齿圆柱铣刀粗铣 ， 加工余量 3 机床 ： 加工工件尺寸：宽度： 40度： 28 （ 1） 选择刀具 。 根据切削用量简明手册表 削宽度 5径为 0齿数 Z=8，由于采用标准镶齿圆柱铣刀 ， 铣刀几何参数（表 0 6 （ 2） 切削用量 。 留精铣的加工余量为 以本道工步切削宽度 于加工表面精度要求 据表 f 1mm/论文 ) 机械设计制造及其自动化 机械制造工艺学 10 求，但考虑到 率为 床为中等系统刚度和 床说明书 ,所以每转进给量 f r。 （ 3） 选择刀具磨钝标准及刀具寿命。 根据切削用量简明手册表 铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为 齿铣刀 0具寿命 T=120 （ 4） 决定切削速度 据切削用量简明手册表 =8， a p=40 fz=f/z=(mm/z)。 由公式： (式中： 0,v=m= 由公式得： m c=n=1000V/ d=(1000 (50)=151（ r/ 根据 n=150r/f=5mm/000=(150*0)/1000=m/ 选 5mm/际 f/(n z)=z。 （ 5） 机床功率 根据切削用量简明手册表 1m/1mm，则 切削功率的修正系数： 根据 床主轴允许的功率为 ： 故 因此所决定的 切削用量可以采用。 0m/60r/z。 （ 6） 基本工时 根据切削用量简明手册表 L+ )/28+14)/80= 其中 =14 （ 1） 选择刀具 。 刀具与上道工步是同一把刀。 （ 2） 切削用量 。 精铣的加工余量为 以本道工步切削宽度 f （ 3） 决 定切削速度 山东英才学院课程设计 (论文 ) 机械设计制造及其自动化 机械制造工艺学 11 根据切削用量简明手册表 ( n=1000V/ d=(211r/根据 n=210r/Vf=26mm/25mm/f/( 。 （ 4） 基本工时 。 根据 切削用量简明手册表 L+ )/28+14)/125=， 其中 =14 工序 ： 铣削 8+0 加工工件尺寸： 8+0 长度 L=40 加工要求：高速钢错齿三面刃铣刀（精密级 工余量 8 用乳化液冷却 。 机床： （ 1） 选择刀具 ： 由加工尺寸公差 所以铣刀精度为精密级 铣刀参数： L=8D=63， d=22， 4， 5 ， 2 ， ， Z=16。 （ 2） 选择切削量 ： 由于槽的深度为 8故一次走完， 切削用量简明手册表 确定 f=r， 现取 f=r， 6=z。 （ 3） 选择铣刀磨钝标准及刀具寿命：根据切削用量简明手册表 最大磨损量为 表 T=100 （ 4） 决定切削速度 f： 由切削用量简明手册 D ( 中 5,v=m=则 m 代入上式，得： D ( n=1000 000 63=据 铣床说明书选 75r/ 实 际 速 度 000= 10mm/10/375 16=z。 （ 5） 机床功率：根据切削用量简明手册表 式 可得 圆周力 Z/由表 28 得 0， ， 则： Z/0 8 8/63 375= 103=M 山东英才学院课程设计 (论文 ) 机械设计制造及其自动化 机械制造工艺学 12 c 000=据 率足够。 （ 6） 基本工时 ： 根据切削用量简明手册表 L+ )/40+14)/110=， =14 工序 ： 铣宽为 18+0 加工要求：用乳化液冷却，加工工件尺寸，宽 18+0 L=40 加工余量 ： 23 由于此工步的设计尺寸精度要求很高，用铣削加工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，所以分两步走 ： 3， 0 （ 1） 选择刀具 铣刀参数： L=10， D=100d=305 ， 2 ， ， Z=24。 （ 2） 选择铣削用量 由于槽的宽度为 18二次走完 ， 30由 切削用量简明手册 表 f=r， 现取 f=r， 4=z。 （ 3） 选择铣刀磨钝标准及刀具寿命：根据切削用量简明手册表 最大磨损量为 表 T=100 （ 4） 确定切削速度 每齿进给量：由切削用量简明手册 公式 ( 中 5, m=v=则： ( n=1000 000 100=314r/据 铣 床 说 明 书 选 00r/ 实际速度 000=50mm/50mm/50/300 24=z。 （ 5） 基本工时 ： 根据切削用量简明手册表 L+ )i/40+20)50=， =20i=2(走两次 )。 工序 ： 磨 18 加工要求： 保证尺寸 18 （ 1） 选择砂轮。 见切削手册第三章中磨料选择各表，结果为 40 127 其含义为：磨轮磨料为棕刚玉，为 了防止粒度过小而磨轮堵塞，所以选用为粒度为山东英才学院课程设计 (论文 ) 机械设计制造及其自动化 机械制造工艺学 13 46#，硬度为软 2级 。 平型砂轮 ， 其尺寸为 16 6 40（ D d H）。 （ 2） 切削用量的选择。 砂轮转速 n 砂 =3000r/机床说明书 )， v 砂 =f=50mm/单行程 （ 3） 切削工时。 当加工 1个表面时 ， L+y+ ) 0= 具设计前言 在确定夹具设计方案时应当遵循的原则是 ： 确保工件的加工质量 ； 工艺性好，结构尽量简单 ； 使用性好，操作省力高效；定位、夹紧 快速、准确，能提高生产率；经济性好，制造成本低廉。 确定最合理的设计方案 ： （ 1） 确定定位方案，设计定位装置。定位应符合“六点定位原则”。定位元件尽可能选用标准件。 （ 2） 确定夹紧方案，设计夹紧机构。夹紧可以用手动、气动、液压或其它动力源。重点应考虑夹紧力的大小、方向、作用点，以及作用力的传递方式，保证不破坏定位，不造成工件过量变形，不会有活动度为零的“机构”，并且应满足生产率的要求。 （ 3） 确定夹具整体结构方案。定位、夹紧确定之后，还要确定其它机构，如对刀装置、 导引元件、分度机构、顶出装置等。最后设计夹具体，将各种元件、机构有机地连接在一起。 （ 4） 夹具精度分析。在绘制的夹具结构草图上，标注出初步确定的定位元件的公差配合关系及相互位置精度，然后计算定位误差，根据误差不等式关系检验所规定的精度是否满足本工序加工技术要求，是否合理。否则应采取措施（如重新确定公差、更换定位元件、改变定位基准，必要时甚至改变原设计方案），然后重新分析计算。 （ 5） 夹具夹紧力分析。首先应计算切削力大小，它是计算夹紧力的主要依据。通常确定切削力有以下三种方法： 由经验公式算出； 由单 位切削力算出； 由手册上提供的诺模图（如 ）查出。根据切削力、夹紧力的方向、大小，按静力平衡条件求得理论夹紧力。为了保证工件装夹的安全可靠，夹紧机构（或元件）产生的实际夹紧力，一般应大于理论夹紧力。 题的提出 （ 1） 怎样限制零件的自由度； V 形块加小平面限制 5 个自由度，定位销限制 1 个自由度。 山东英才学院课程设计 (论文 ) 机械设计制造及其自动化 机械制造工艺学 14 （ 2）怎样夹紧；设计夹具由螺旋夹紧配合 V 形块夹紧工件。 （ 3）设计的夹具怎样排削；此次加工利用拉刀拉削，通过下底面排削。 （ 4）怎样使夹具使用合理，便于装卸。 具设计及计算 选择 由零件图可知，宽为 8+0 槽，其设计基准为花键孔中心线和工件的右加工表面（ A）为定位基准。因此选用工件以加工右端面（ A）和花键心轴的中心线为主定位基准。 刀具：高速钢直齿三面刃铣刀， 63Z=14。 由式 P B Z 其中 2， t=8z=s,B=8=63=14,98)得00(N)。 在计算切削力时，必须考 虑安全系数。安全系数 K= k1 k2 k3 水平切削分力 20(N)， 垂直切削分力 z=60(N)。 其中： F,=200=400(N) 实际加紧力为 1 00/00(N)， 其中 夹具定位面及加紧面上的磨擦系数， 2= 螺母选用 牙三角螺纹，产 生的加紧力为 W=2M/a+6 55)+3- 1) 其中： M=19000 a=2029， D=23d=16 此时螺母的加紧力 00(N)的加紧力，故本夹具可安全工作。 3. 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。 4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圈 ,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山东英才学院课程设计 (论文 ) 机械设计制造及其自动化 机械制造工艺学 15 的安装位置，以有利于铣削加工。 具装配图 夹具装配图如图 图 具装配图 总 结 夹具课程设计已经接近尾声，回顾整个 过程，在老师的指导下，取得了不错的成绩，是我受益匪浅。