换挡拨叉的加工工艺装备及铣φ5孔上端面、顶面夹具设计说明书.doc
换挡拨叉的加工工艺装备及铣顶面、φ5孔上端面夹具设计含4张CAD图
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换挡拨叉的加工工艺装备及铣顶面、φ5孔上端面夹具设计含4张CAD图,换挡,加工,工艺,装备,铣顶面,端面,夹具,设计,CAD
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拨叉零件的加工工艺及夹具设计摘 要本设计涉及机械制造技术与夹具设计、金属切削机床、公差匹配与测量等知识。本设计包括工艺设计、工序设计和专用夹具设计三个部分。在工艺设计中，首先要对零件进行分析，了解零件的工艺流程，然后设计毛坯的结构，选择零件的加工基准，然后设计零件的工艺路线;然后计算各工序零件的尺寸，关键是确定各工序的工艺设备和切削参数;然后设计专用夹具，选择并设计夹具。定位元件、夹紧元件、导向元件、夹具本体、机床连接部件等各部件，计算夹具定位的定位误差，分析夹具结构的合理性和不足，并在今后的设计中注意改进。关键词：夹具；工序；切削用量；分析；IIIAbstractThe design involves mechanical manufacturing technology and fixture design, metal cutting machine tools, tolerance matching and measurement knowledge. The design includes process design, process design and special fixture design three parts. In the process design, first of all, to analyze the parts, understand the parts of the process flow, and then design the structure of the blank, select the parts of the processing benchmark, and then design the parts of the process line; Then calculate the size of each process part, the key is to determine the process equipment and cutting parameters of each process; Then design special fixture, select and design fixture. The positioning elements, clamping elements, guiding elements, jig body, machine tool connecting parts and other parts, calculate the positioning error of the jig positioning, analyze the rationality and shortcomings of the jig structure, and pay attention to the improvement in the future design.Key words: Fixture; Process; Cutting amount; Analysis;目 录摘 要IIAbstractIII第1章 前言1第2章 零件的分析22.1 零件的作用22.2零件的工艺分析22.3 毛坯制造形式及结构的确定2第3章 工艺规程设计53.1基准的选择53.2 加工工艺路线的确定53.3切削用量及切削时间的确定6第4章 夹具设计204.1夹具方案设计204.2定位方案分析214.3定位元件设计224.4夹紧机构设计与夹紧力计算224.5对刀元件设计234.6定位误差计算24结 论26致 谢27参考文献28第1章 前言随着科学技术的进步和生产力的发展，要求机械工业不断提供先进的技术设备，加之市场需求的变化多端，产品更新换代的周期越来越短，多品种、小批量生产的比例在提高。这样，传统的生产技术准备工作，很不适应新的生产特点。为了适应机械工业又好又快发展的需要，机床夹具的设计与制造技术也必须与时俱进，要求企业的高级技能人才能不断设计出构思合理、结构准确、工艺精良的夹具。所以，在大学毕业之前，选择简单的夹具设计，希望通过此次设计，在过程中希望得到以下训练： （1）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，正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。（2）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，经济合理而能保证加工质量的夹具的能力。（3）学会使用手册以及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称，出处，能够做到熟练的运用。 （4）熟悉零件的工艺制定，和有关计算。 这次设计是在学完大学的全部课程之后进行的，毕业设计对所学各课程的深入综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，设计是大学至关重要的一环。本设计就汽车的换挡拨叉的工艺规程及其加工过程中的专用夹具进行设计，由于作者的能力有限，设计难免存在不足和错误，恳请各位老师给予指教，在此致谢！4第2章 零件的分析2.1 零件的作用拨叉的作用主要起固定支撑作用，各部分尺寸结构详细图如下：图2.1零件图2.2零件的工艺分析在对于零件的分析时，我们主要考虑的方向为：（1）零件的表面粗糙度要求和加工要求；（2）零件的技术要求和辅助要求，相关的配合要求等；（3）尺寸要求，公差和形位公差等要求；2.3 毛坯制造形式及结构的确定确定毛坯包括选择毛坯类型及其制造方法。毛坯类型有铸、锻、压制、冲压、焊接、型材和板材等。确定毛坯时要考虑下列因素：1）零件的材料及其力学性能。当零件的材料选定后，毛坯的类型就大致确定了。例如，材料是铸铁，就选铸造毛坯；材料是钢材，且力学性能要求高时，可选锻件；当力学性能要求较低时，可选型材或铸钢。2）零件的形状和尺寸。形状复杂的毛坯，常用铸造方法。薄壁零件，不可用砂型铸造；尺寸大的铸件宜用砂型铸造；中、小型零件可用较先进的铸造方法。3）生产类型。大量生产应选精度和生产率都比较高的毛坯制造方法，用于毛坯制造的昂贵费用可由材料消耗的减少和机械加工费用的降低来补偿。如铸件应采用金属模机器造型或精密铸造；锻件应采用模锻、冷轧和冷拉型材等。单件小批生产则应采用木模手工造型或自由锻。4）生产条件。确定毛坯必须结合具体生产条件，如现场毛坯制造的实际水平和能力、外协的可能性等。有条件时，应积极组织地区专业化生产，统一供应毛坯。5）充分考虑利用新工艺、新技术和新材料的可能性。目前毛坯制造方面的新工艺、新技术和新材料的发展很快。例如，精铸、精锻、冷轧、冷挤压、粉末冶金和工程塑料等在机械中的应用日益增加。应用这些方法后，可大大减少机械加工量，有时甚至可不再进行机械加工，其经济效果非常显著。零件的材料为HT200。考虑到零件结构简单，工艺性好，在工作过程中受力不大及没有经常承受交变载荷，因此，应该选用铸件。由于零件年产量为4000件，以达到大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，重量在12kg以下，故可采用机械造型中的金属模铸造。这从提高生产率，保证加工精度上考虑，也是应该的。使用CAD制图软件对毛坯图进行绘制，毛坯图如下：图2.2毛坯图第3章 工艺规程设计3.1基准的选择基面的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，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。（1）粗基准的选择。按照有关粗基准原则，应以外圆柱面为粗基准面（两个短V形块定位），限制4个自由度，用不加工面限制一个移动的自由度，再用拨叉孔的外圆面限定一个转动的自由度，达到完全定位。（2）精基准的选择。精基准选择的原则有：基准重合原则、基准统一原则、互为基准原则和自为基准原则。在选择时，主要应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。3.2 加工工艺路线的确定制定工艺路线的出发点，应该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。在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工作集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效率，以便使生产成本尽量下降。最后的加工路线确定如下：工 序 号 工 序 内 容010金属型铸造 铸造毛坯020时效处理030粗铣左端面040粗铣、半精、精铣右端面050半精、精铣左端面060钻扩绞12孔070铣5孔上端面080钻扩绞5孔090粗半精镗叉头两内侧100粗铣、半精、精铣铣叉头6mm台阶110磨12孔120硬化叉头处高频淬火130拆箱，清理飞边、毛刺140检查各部尺寸及精度150入库3.3切削用量及切削时间的确定工序30粗铣左端面刀具：高速钢端铣刀，D=50mm，齿数z=6 背吃刀量：=2mm每齿进给量：查机械加工工艺师手册表3.4-13，=0.20-0.30之间，取=0.25mm/z铣削速度：查机械加工工艺师手册表3.4-23，=15-20，取=18m/min机床主轴速度：，查机械制造工艺设计简明手册表4.2-35，取=100r/min实际铣削速度：每分进给量：铣削宽度：=20mm刀具切入长度：查机械加工工艺师手册表3.4-9公式如下：具切出长度：查机械加工工艺师手册表3.4-9取=2mm机动时间：查查机械加工工艺师手册表3.4-9公式如下：辅助时间：工序40粗铣、半精、精铣右端面1.粗铣刀具：高速钢端铣刀，D=50mm，齿数z=6 背吃刀量：=2mm每齿进给量：查机械加工工艺师手册表3.4-13，=0.20-0.30之间，取=0.25mm/z铣削速度：查机械加工工艺师手册表3.4-23，=15-20，取=18m/min机床主轴速度：，查机械制造工艺设计简明手册表4.2-35，取=100r/min实际铣削速度：每分进给量：铣削宽度：=20mm刀具切入长度：查机械加工工艺师手册表3.4-9公式如下：具切出长度：查机械加工工艺师手册表3.4-9取=2mm机动时间：查查机械加工工艺师手册表3.4-9公式如下：辅助时间：2.半精铣刀具：高速钢端铣刀，D=50mm，齿数z=8 背吃刀量：=0.8mm每齿进给量：查机械加工工艺师手册表3.4-13，=1.2-2.7之间，取=1.5mm/z铣削速度：查机械加工工艺师手册表3.4-23，=15-20，精铣时增加30%，取=20m/min机床主轴速度：，查机械制造工艺设计简明手册表4.2-35，取=125r/min实际铣削速度：每分进给量：铣削宽度：=20mm刀具切入长度：查机械加工工艺师手册表3.4-9公式如下：具切出长度：查机械加工工艺师手册表3.4-9取=2mm机动时间：查查机械加工工艺师手册表3.4-9公式如下：辅助时间：3.精铣刀具：高速钢端铣刀，D=50mm，齿数z=10 背吃刀量：=0.2mm每齿进给量：查机械加工工艺师手册表3.4-13，=1.0-2.7之间，取=1.5mm/z铣削速度：查机械加工工艺师手册表3.4-23，=15-20，精铣时增加30%，取=25m/min机床主轴速度：，查机械制造工艺设计简明手册表4.2-35，取=160r/min实际铣削速度：每分进给量：铣削宽度：=20mm刀具切入长度：查机械加工工艺师手册表3.4-9公式如下：具切出长度：查机械加工工艺师手册表3.4-9取=2mm机动时间：查查机械加工工艺师手册表3.4-9公式如下：辅助时间：工序50半精、精铣左端面1.半精铣刀具：高速钢端铣刀，D=50mm，齿数z=8 背吃刀量：=0.8mm每齿进给量：查机械加工工艺师手册表3.4-13，=1.2-2.7之间，取=1.5mm/z铣削速度：查机械加工工艺师手册表3.4-23，=15-20，精铣时增加30%，取=20m/min机床主轴速度：，查机械制造工艺设计简明手册表4.2-35，取=125r/min实际铣削速度：每分进给量：铣削宽度：=20mm刀具切入长度：查机械加工工艺师手册表3.4-9公式如下：具切出长度：查机械加工工艺师手册表3.4-9取=2mm机动时间：查查机械加工工艺师手册表3.4-9公式如下：辅助时间：2.精铣刀具：高速钢端铣刀，D=50mm，齿数z=10 背吃刀量：=0.2mm每齿进给量：查机械加工工艺师手册表3.4-13，=1.0-2.7之间，取=1.5mm/z铣削速度：查机械加工工艺师手册表3.4-23，=15-20，精铣时增加30%，取=25m/min机床主轴速度：，查机械制造工艺设计简明手册表4.2-35，取=160r/min实际铣削速度：每分进给量：铣削宽度：=20mm刀具切入长度：查机械加工工艺师手册表3.4-9公式如下：具切出长度：查机械加工工艺师手册表3.4-9取=2mm机动时间：查查机械加工工艺师手册表3.4-9公式如下：辅助时间：工序60 钻扩绞12孔钻10孔1 刀具：10高速钢麻花钻进给量：查机械加工工艺师手册表28-13，取=0.25mm/r钻削速度：查机械加工工艺师手册表28-13，取=15m/min机床主轴速度：查表4-9，取=320r/min实际钻削速度：每分进给量：钻孔深度：=30.5mm刀具切入长度：由机械加工工艺师手册表28-42得： 刀具切出长度：查机械加工工艺师手册表28-42取=2mm机动时间：由机械加工工艺师手册表28-42得：扩11.8孔1 刀具：扩孔钻进给量：查机械加工工艺师手册表28-13，取=0.3mm/r钻削速度：查机械加工工艺师手册表28-13，取=20m/min机床主轴速度：查表4-9，取=400r/min实际钻削速度：每分进给量：钻孔深度：=30.5mm刀具切入长度：由机械加工工艺师手册表28-42得： 刀具切出长度：查机械加工工艺师手册表28-42取=2mm机动时间：由机械加工工艺师手册表28-42得：铰12孔1 刀具：铰刀进给量：查机械加工工艺师手册表28-13，取=0.4mm/r钻削速度：查机械加工工艺师手册表28-13，取=30m/min机床主轴速度：查表4-9，取=600r/min实际钻削速度：每分进给量：钻孔深度：=30.5mm刀具切入长度：由机械加工工艺师手册表28-42得： 刀具切出长度：查机械加工工艺师手册表28-42取=2mm机动时间：由机械加工工艺师手册表28-42得：工序70 铣5孔上端面刀具：直柄盘铣刀，D=14mm，齿数z=3 背吃刀量：=3mm每齿进给量：查机械加工工艺师手册表3.4-14，=0.08-0.05之间，取=0.05mm/z铣削速度：查机械加工工艺师手册表3.4-39，=17-20m/min，取=18m/min机床主轴速度：，查机械制造工艺设计简明手册表4.2-35，取=375r/min实际铣削速度：每分进给量：铣削宽度：=30.5mm刀具切入长度：查机械加工工艺师手册表3.4-9公式如下：具切出长度：查机械加工工艺师手册表3.4-9取=2mm机动时间：查查机械加工工艺师手册表3.4-9公式如下：辅助时间：工序80 钻扩绞5孔钻孔至3选用3mm高速钢麻花钻由机械制造工艺设计简明手册表3.2-10，机械制造工艺设计简明手册表4.2-13取；由机械制造工艺设计简明手册表3.2-17，查得，查机械制造工艺设计简明手册表4.2-12，取n=1000r/min实际钻削速度：每分进给量：钻孔深度：=20mm刀具切入长度：由机械加工工艺师手册表3.2-45得： 刀具切出长度：查机械加工工艺师手册表3.2-45取=2mm机动时间：由机械加工工艺师手册表3.2-45得：辅助时间：工步五：扩3孔至4.8选用4.8mm高速钢扩孔钻由机械制造工艺设计简明手册表3.2-32，机械制造工艺设计简明手册表4.2-13取；由机械制造工艺设计简明手册表3.2-34，查得，查机械制造工艺设计简明手册表4.2-12，取n=1600r/min实际钻削速度：每分进给量：钻孔深度：=20mm刀具切入长度：由机械加工工艺师手册表3.2-45得： 刀具切出长度：查机械加工工艺师手册表3.2-45取=2mm机动时间：由机械加工工艺师手册表3.2-45得：辅助时间：工步六：铰4.8孔至56选用5mm高速钢铰刀由机械制造工艺设计简明手册表3.2-38，机械制造工艺设计简明手册表4.2-16取；由机械制造工艺设计简明手册表3.2-41，查得，查机械制造工艺设计简明手册表4.2-15，取n=400r/min实际钻削速度：每分进给量：钻孔深度：=20mm刀具切入长度：由机械加工工艺师手册表3.2-45得： 刀具切出长度：查机械加工工艺师手册表3.2-45取=20mm机动时间：由机械加工工艺师手册表3.2-45得：辅助时间：工序90 粗半精镗叉头两内侧粗镗刀具：YG6镗刀背吃刀量：=2.5mm进给量：查机械加工工艺师手册表29-14，取=0.6mm/z铣削速度：查机械加工工艺师手册表29-14，取=30m/min机床主轴速度：，查表4-16，取=200r/min实际铣削速度：每分进给量：切削工时计算：精镗刀具：YG6镗刀背吃刀量：=0.5mm进给量：查机械加工工艺师手册表29-14，取=0.8mm/z铣削速度：查机械加工工艺师手册表29-14，取=40m/min机床主轴速度：，查表4-16，取=275r/min实际铣削速度：每分进给量：切削工时计算：工序100 粗铣、半精、精铣铣叉头6mm台阶1.粗铣刀具：高速钢立铣刀，D=50mm，齿数z=6 背吃刀量：=1.2mm每齿进给量：查机械加工工艺师手册表3.4-13，=0.20-0.30之间，取=0.25mm/z铣削速度：查机械加工工艺师手册表3.4-23，=15-20，取=18m/min机床主轴速度：，查机械制造工艺设计简明手册表4.2-35，取=100r/min实际铣削速度：每分进给量：铣削宽度：=75mm刀具切入长度：查机械加工工艺师手册表3.4-9公式如下：具切出长度：查机械加工工艺师手册表3.4-9取=2mm机动时间：查查机械加工工艺师手册表3.4-9公式如下：辅助时间：2.半精铣刀具：高速钢立铣刀，D=50mm，齿数z=8 背吃刀量：=0.6mm每齿进给量：查机械加工工艺师手册表3.4-13，=1.2-2.7之间，取=1.5mm/z铣削速度：查机械加工工艺师手册表3.4-23，=15-20，精铣时增加30%，取=20m/min机床主轴速度：，查机械制造工艺设计简明手册表4.2-35，取=125r/min实际铣削速度：每分进给量：铣削宽度：=75mm刀具切入长度：查机械加工工艺师手册表3.4-9公式如下：具切出长度：查机械加工工艺师手册表3.4-9取=2mm机动时间：查查机械加工工艺师手册表3.4-9公式如下：辅助时间：3.精铣刀具：高速钢立铣刀，D=50mm，齿数z=10 背吃刀量：=0.2mm每齿进给量：查机械加工工艺师手册表3.4-13，=1.0-2.7之间，取=1.5mm/z铣削速度：查机械加工工艺师手册表3.4-23，=15-20，精铣时增加30%，取=25m/min机床主轴速度：，查机械制造工艺设计简明手册表4.2-35，取=160r/min实际铣削速度：每分进给量：铣削宽度：=75mm刀具切入长度：查机械加工工艺师手册表3.4-9公式如下：具切出长度：查机械加工工艺师手册表3.4-9取=2mm机动时间：查查机械加工工艺师手册表3.4-9公式如下：辅助时间：工序110 磨12孔选用20mm砂轮片查机械制造工艺设计简明手册表4.2-33，主轴转速n=1500r/min砂轮速度为：轴向进给量为：第4章 夹具设计4.1夹具方案设计根据课题要求，设计了一套铣顶面专用夹具。根据零件图和加工工艺可知铣平面用盘形铣刀加工。X51立式铣床属于铣床中广泛应用的一种机床，是一种强力金属切削机床，该机床刚性强，进给变速范围广，能承受重负荷切削。图4.1 X51立式铣床4.2定位方案分析如图4.2所示六点定位原理图，物体在空间具有六个自由度，即沿x、y、z三个直角坐标轴方向的移动自由度和绕这三个坐标轴的转动自由度。因此，要完全确定物体的位置，就必须清楚这六个自由度。图4.2在加工该零件时，需要限制6个自由度，分别是3个旋转自由度和3个移动自由度。圆柱端面限制3个自由度，内孔限制2个自由度，挡销限制1个自由度。 4.3定位元件设计机床的工作台平面上每隔一定的额距离分布着一些T型槽，这些槽一般有较高的加工精度，如较高的尺寸公差等级、较高的平面度、平行度、垂直度等级。这些槽的作用适用于安装夹具，并和夹具的定位键配合，定位键一方面安装在夹具上，另一方面与机床工作台配合，通过插入工作台的T形槽起到确定夹具和机床相对位置的作用。定位键的具体结构如图5。图4.3 定位键4.4夹紧机构设计与夹紧力计算如图所示，采用移动压板作为夹紧机构。移动压板机构选用的都是标准件，包括移动压板、螺母、双头螺柱、弹簧、调节支撑。移动压板是一种结构简单，容易获得的夹紧机构，使用移动压板时，先装入工件，然后把移动压板的头部移动至需要夹紧的部位，再用扳手拧紧夹紧工件。图4.4夹紧机构夹紧力计算根据机械加工工艺手册孟少农表6.3-8中公式W=(WL-q)l1l1+l2WL=M/12d2tan(+1+fRcot2W：作用在工件上的夹紧力WL：螺旋夹紧力M：螺旋上的原始作用力M=QLd2：螺纹中径,取6.8mmQ：手柄上的的作用力，取50NL：手柄长度，取200mml1:支撑到螺栓中心线距离,取24mml2:螺栓中心线到夹紧中心距离,取21mmq:弹簧弹力（此处忽略不计）：机构效率，取0.9：螺旋升角：查数据取6：楔块与杠杆摩擦角：此处取0：螺纹摩擦角：取8.5f：螺母支撑面的摩擦因数；取0.1R螺母支承面的内外半径；取8.5带入数据得：WL=502000.56.8tan(6+0+11.43)=9708NW=97082424+210.9=53
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