kcsj1008I-II挡拨叉的加工工艺装备及钻φ8孔专用夹具设计含4张CAD图
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kcsj1008I
II
挡拨叉
加工
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专用
夹具
设计
CAD
- 资源描述：
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kcsj1008I-II挡拨叉的加工工艺装备及钻φ8孔专用夹具设计含4张CAD图,kcsj1008I,II,挡拨叉,加工,工艺,装备,专用,夹具,设计,CAD
- 内容简介：
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摘要本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。kcsj1008 I-II挡拨叉的加工工艺及和工艺设计、工序设计以及钻8孔专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。关键词：加工工艺；工序；专用夹具；工艺路线；切削用量目 录第1章 计算生产纲领、确定生产类型11.1 生产纲领11.2 生效率分析11.3 生产类型1第2章 毛坯的制造方法32.1 确定毛坯的制造形式32.2 毛坯加工余量32.3 毛坯简图3第3章 制订工艺路线43.1 定位基准选择43.1.1 粗基准的选择原则43.1.2 精基准选择的原则43.2 加工工艺路线方案53.3 选择切削用量、确定时间定额6第4章 钻床夹具设计184.1 专用夹具的提出184.2 夹具的定位方案184.2.1 选择定位方案184.2.2 分析计算定位误差184.3 切削力和夹紧力的计算194.4 导向元件的设计204.5 夹具体的设计22总 结23参考文献24II第1章 计算生产纲领、确定生产类型1.1 生产纲领生产纲领：企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。年生产纲领是包括备品和废品在内的某产品的年产量。零件的生产纲领按下式计算。 N=Qn(1+a+)式中： N零件的生产纲领（件/年） Q机器产品的年产量（台/年） n每台产品中该零件的数量（件/台） a备品百分率 废品百分率1.2 生效率分析操作者按规定的作业方法工作时，他的能力或努力程度叫效率。主要用来考核纯生产能力，不包括由技术、材料等其它问题所引起的能力损耗。 1.标准工时：标准工时=标准作业时间+辅助时间指在正常情况下，从零件到成品直接影响成品完成的有效动作时间，其包含直接工时与间接工时。即加工每件（套）产品的所有工位有效作业时间的总和。a标准工时：标准工时=生产一个良品的作业时间。b标准工时=正常工时+宽放时间=正常工时（1+宽放率）c工厂使用的宽放率一般在10%20%，对一些特殊的工种，如体力消耗较大的工种，宽放率可适当放宽一些d正常工时是人工操作单元工时+机器自动作业工时的总和。2.制定方法：对现有各个工位（熟练工人）所有的有效工作时间进行测定，把所有组成产品的加工工位的工时，考虑车间生产的均衡程度、环境对工人的影响、以及工人的疲劳生产信息等因素后，计算得到标准工时。生产率（产出数量标准工时）（日工作小时直接人工数）100%1.3 生产类型根据生产纲领的大小，可分为三种不同的生产类型：1.单件生产：少量地制造不同结构和尺寸的产品，且很少重复。如新产品试制，专用设备和修配件的制造等。2.成批生产：产品数量较大，一年中分批地制造相同的产品，生产呈周期性重复。而小批生产接近于单件生产，大批生产接近于大量生产。3.大量生产：当一种零件或产品数量很大，而在大多数工作地点经常是重复性地进行相同的工序。生产类型的判别要根据零件的生产数量（生产纲领）及其自身特点，具体情况见表1-1。表1-1： 生产类型与生产纲领的关系生产类型重型（零件质量大于2000kg）中型（零件质量为100-2000kg）轻型（零件质量小于100kg）单件生产小于等于5小于等于20小于等于100小批生产5-10020-200100-500中批生产100-300200-500500-5000大批生产300-1000500-50005000-50000大量生产大于1000大于5000大于50000Kst1008III挡拨叉生产纲领3000辆/年，重0.455kg，属于是轻型零件，根据表1-1可知生产类型为中批生产。 第2章 毛坯的制造方法2.1 确定毛坯的制造形式kcsj1008I-II挡拨叉材料为45，45钢是GB中的叫法，也叫“油钢”。市场现货热轧居多；冷轧规格1.04.0mm（毫米）之间。该钢冷塑性一般，退火、正火比调质时要稍好，具有较高的强度和较好的切削加工性。2.2 毛坯加工余量由机械制造工艺设计简明手册表2.2-25知，kcsj1008I-II挡拨叉重0.455kg，厚度（直径）方向毛坯余量1.52.0mm；水平方向毛坯余量1.52.0mm。在此kcsj1008I-II挡拨叉厚度（直径）方向和水平方向毛坯余量均采用2.0mm。2.3 毛坯简图 图2-1 kcsj1008I-II挡拨叉毛坯图第3章 制订工艺路线3.1 定位基准选择基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基准选择的正确、合理，可以保证质量，提高生产效率。否则，就会使加工工艺过程问题百出，严重的还会造成零件大批报废，使生产无法进行。3.1.1 粗基准的选择原则1.如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面 之间的位置要求，应以不加工表面作为粗基准。如果在工件上有很多不需加工的表面，则应以其中与加工面位置精度要求较高的表面作粗基准。2.如果必须首先保证工件某重要表面的加工余量均匀，应选择该表面作精基准。3.如需保证各加工表面都有足够的加工余量，应选加工余量较小的表面作粗基准。4.选作粗基准的表面应平整，没有浇口、冒口、飞边等缺陷，以便定位可靠。5.粗基准一般只能使用一次，特别是主要定位基准，以免产生较大的位置误差。由粗基准选择及kcsj1008I-II挡拨叉零件图知，选用叉脚内端面、叉脚两端面和侧面作为定位粗基准。3.1.2 精基准选择的原则1.用设计基准作为定位基准，实现“基准重合”，以免产生基准不重合误差。2.当工件以某一组精基准定位可以较方便地加工很多表面时，应尽可能采用此组精基准定位，实现“基准统一”，以免生产基准转换误差。3.当精加工或光整加工工序要求加工余量尽量小而均匀时，应选择加工表面本身作为精基准，即遵循“自为基准”原则。该加工表面与其他表面间的位置精度要求由先行工序保证。4.为获得均匀的加工余量或较高 的位置精度，可遵循“互为基准”、反复加工的原则。5.有多种方案可供选择时应选择定位准确、稳定、夹紧可靠，可使夹具结构简单的表面作为精基准。由精基准选择原则及kcsj1008I-II挡拨叉零件图知，选择左端面、16H9孔和叉脚内端面作为定位精基准。3.2 加工工艺路线方案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。在生产纲领以确定为大批生产的条件下，可采用通用机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产效率。除此以外，还应考虑经济效果，以便降低生产成本。工序01：粗铣拨叉头两端面工序02：半精铣拨叉头左端面工序03：钻、扩16孔工序04：校正拨叉脚工序05：粗铣拨叉脚内表面工序06：半精铣拨叉脚内表面工序07：粗铣拨叉脚两端面工序08：半精铣拨叉脚两端面工序09：粗铣顶面工序10：钻8孔工序11：粗铣U型槽侧及底工序12：半精铣U型槽侧面工序13：铰16孔工序14：去毛刺工序15：中检工序16：热处理拨叉脚两端面局部淬火工序17：校直拨叉脚工序18：清洗工序19：终检3.3 选择切削用量、确定时间定额工序01：粗铣拨叉头两端面1.机床选择拨叉头左端面粗糙度Ra6.3，由工艺简明手册表1.4-8知可采用以下方案，粗铣半精铣；右端面粗糙度Ra12.5，由工艺简明手册表1.4-8知可采用以下方案，粗铣；设备采用卧式铣床加工，型号X61。2.刀具选择刀具是用来粗铣拨叉头两端面，采用三面刃铣刀，铣刀规格由机械切削工人实用手册表10-3知，三面刃铣刀直径160mm，齿数Z=18。3.背吃刀量由上面知拨叉头两端面单边加工余量2.0mm，粗糙度Ra6.3，由工艺简明手册表1.4-8，加工方法为粗铣，故4.进给量的选择 粗铣时，首先确定每齿进给量，由机械切削工人实用手册表10-5知，=0.120.25mm/z。取5 .铣削速度kst1008I-II挡拨叉材料为45，由机械加工工艺简明速查手册知，铣削速度计算公式，由卧式铣床X61知，铣刀转速有许多种，在此选择，故=3.14160100/1000m/min50m/min由工艺简明手册表4.2-40卧式铣床X61知，与450mm/min相近的进给量为390mm/min或510mm/min，故6.工时计算由工艺简明手册表6.2-7知粗铣拨叉头两端面的机动时间计算公式：三面刃铣刀铣端面的基本时间为： 式中 =26mm取，=工序02：半精铣拨叉头左端面1.机床选择拨叉头左端面粗糙度Ra6.3，由工艺简明手册表1.4-8知可采用以下方案，粗铣半精铣；设备采用卧式铣床加工，型号X61。2.刀具选择刀具是用来半精铣拨叉头左端面，采用三面刃铣刀，铣刀规格由机械切削工人实用手册表10-3知，三面刃铣刀直径160mm，齿数Z=18。3.背吃刀量由上面知拨叉头左端面单边加工余量0.1mm，粗糙度Ra6.3，由工艺简明手册表1.4-8，加工方法为半精铣，故4.进给量的选择 半精铣时，首先确定每齿进给量，由机械切削工人实用手册表10-5知，=0.120.25mm/z。取5 .铣削速度kst1008I-II挡拨叉材料为45，由机械加工工艺简明速查手册知，铣削速度计算公式，由卧式铣床X61知，铣刀转速有许多种，在此选择，故=3.14160160/1000m/min62m/min由工艺简明手册表4.2-40卧式铣床X61知，与576mm/min相近的进给量为510mm/min，故6.工时计算由工艺简明手册表6.2-7知半精铣拨叉头左端面的机动时间计算公式：三面刃铣刀铣端面的基本时间为： 式中 =26mm取，=工序03：钻、扩16孔工步一：钻孔至15确定进给量：根据参考文献表2-7根据Z525立式钻床说明书，主轴进给量，根据参考文献表4.2-13，取主轴速度：主轴转速，根据参考文献表4.2-12，取 故实际切削速度为切削工时：，走刀次数i=1 则机动工时为工步二：扩15孔至15.85利用扩孔钻将15孔至15.85，根据有关手册规定，扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取，根据参考文献表4.2-13，取则主轴转速为，根据参考文献表4.2-12，取 故实际切削速度为切削工时：，走刀次数i=1 则机动工时为工序04：校正拨叉脚工序05：粗铣拨叉脚内表面1.机床选择拨叉脚内表面粗糙度Ra6.3，由工艺简明手册表1.4-8知可采用以下方案，粗铣半精铣；设备采用卧式铣床加工，型号X61。2.刀具选择刀具是用来粗铣拨叉头两端面，采用三面刃铣刀，铣刀规格由机械切削工人实用手册表10-3知，三面刃铣刀直径80mm，齿数Z=18。3.背吃刀量由上面知拨叉叉脚内表面单边加工余量2.0mm，粗糙度Ra6.3，粗铣单边余量1.5mm，半精铣单边余量0.5mm，此工步为粗铣，故4.进给量的选择 粗铣时，首先确定每齿进给量，由机械切削工人实用手册表10-5知，=0.120.25mm/z。取5 .铣削速度kst1008I-II挡拨叉材料为45，由机械加工工艺简明速查手册知，铣削速度计算公式，由卧式铣床X61知，铣刀转速有许多种，在此选择，故=3.1480100/1000m/min25m/min由工艺简明手册表4.2-40卧式铣床X61知，与450mm/min相近的进给量为390mm/min或510mm/min，故6.工时计算由工艺简明手册表6.2-7知粗铣拨叉叉脚内表面的机动时间计算公式：三面刃铣刀铣端面的基本时间为： 式中 =7mm取，=工序06：半精铣拨叉脚内表面1.机床选择拨叉脚内表面粗糙度Ra6.3，由工艺简明手册表1.4-8知可采用以下方案，粗铣半精铣；设备采用卧式铣床加工，型号X61。2.刀具选择刀具是用来粗铣拨叉头两端面，采用三面刃铣刀，铣刀规格由机械切削工人实用手册表10-3知，三面刃铣刀直径80mm，齿数Z=18。3.背吃刀量由上面知拨叉叉脚内表面单边加工余量2.0mm，粗糙度Ra6.3，粗铣单边余量1.5mm，半精铣单边余量0.5mm，此工步为半精铣，故4.进给量的选择 半精铣时，首先确定每齿进给量，由机械切削工人实用手册表10-5知，=0.120.25mm/z。取5 .铣削速度kst1008I-II挡拨叉材料为45，由机械加工工艺简明速查手册知，铣削速度计算公式，由卧式铣床X61知，铣刀转速有许多种，在此选择，故=3.1480160/1000m/min40m/min由工艺简明手册表4.2-40卧式铣床X61知，与576mm/min相近的进给量为510mm/min，故6.工时计算由工艺简明手册表6.2-7知半精铣拨叉叉脚内表面的机动时间计算公式： 三面刃铣刀铣端面的基本时间为： 式中 =7mm取，=工序07：粗铣拨叉脚两端面1.机床选择拨叉脚两端面粗糙度Ra3.2，由工艺简明手册表1.4-8知可采用以下方案，粗铣半精铣；设备采用卧式铣床加工，型号X61。2.刀具选择刀具是用来粗铣拨叉脚两端面，采用三面刃铣刀，铣刀规格由机械切削工人实用手册表10-3知，三面刃铣刀直径80mm，齿数Z=18。3.背吃刀量由上面知拨叉脚两端面单边加工余量2.0mm，粗糙度Ra6.3，粗铣单边余量1.5mm，半精铣单边余量0.5mm，此工步为粗铣，故4.进给量的选择 粗铣时，首先确定每齿进给量，由机械切削工人实用手册表10-5知，=0.120.25mm/z。取5 .铣削速度kst1008I-II挡拨叉材料为45，由机械加工工艺简明速查手册知，铣削速度计算公式，由卧式铣床X61知，铣刀转速有许多种，在此选择，故=3.1480100/1000m/min25m/min由工艺简明手册表4.2-40卧式铣床X61知，与450mm/min相近的进给量为390mm/min或510mm/min，故6.工时计算由工艺简明手册表6.2-7知粗铣拨叉脚两端面的机动时间计算公式：三面刃铣刀铣端面的基本时间为： 式中 =12mm取，=工序08：半精铣拨叉脚两端面1.机床选择拨叉脚两端面粗糙度Ra3.2，由工艺简明手册表1.4-8知可采用以下方案，粗铣半精铣；设备采用卧式铣床加工，型号X61。2.刀具选择刀具是用来粗铣拨叉脚两端面，采用三面刃铣刀，铣刀规格由机械切削工人实用手册表10-3知，三面刃铣刀直径80mm，齿数Z=18。3.背吃刀量由上面知拨叉脚两端面单边加工余量2.0mm，粗糙度Ra6.3，粗铣单边余量1.5mm，半精铣单边余量0.5mm，此工步为半精铣，故4.进给量的选择 半精铣时，首先确定每齿进给量，由机械切削工人实用手册表10-5知，=0.120.25mm/z。取5 .铣削速度kst1008I-II挡拨叉材料为45，由机械加工工艺简明速查手册知，铣削速度计算公式，由卧式铣床X61知，铣刀转速有许多种，在此选择，故=3.1480160/1000m/min576m/min由工艺简明手册表4.2-40卧式铣床X61知，与576mm/min相近的进给量为510mm/min，故6.工时计算由工艺简明手册表6.2-7知半精铣拨叉脚两端面的机动时间计算公式：三面刃铣刀铣端面的基本时间为： 式中 =12mm取，=工序09：粗铣顶面1.选择刀具刀具选取硬质合金立铣刀，刀片采用YG8,铣刀规则如下：， 2. 决定铣削用量决定铣削深度 顶面，粗糙Ra12.5，单边余量2.0mm，一步铣削即满足要求，故决定每次进给量及切削速度 根据X51型立式铣床说明书，其功率为为4.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取490当490r/min时按机床标准选取3.计算工时取 =0.532-+（13）16-5.6+（13）=11.413.4取工序10：钻8孔确定进给量：根据参考文献表2-7根据Z525立式钻床说明书，主轴进给量，根据参考文献表4.2-13，取主轴速度：主轴转速，根据参考文献表4.2-12，取 故实际切削速度为切削工时：，走刀次数i=1 则机动工时为工序11：粗铣U型槽侧及底1.选择刀具刀具选取硬质合金立铣刀，刀片采用YG8,铣刀规则如下：， 2. 决定铣削用量决定铣削深度 U型槽侧及底，粗糙Ra12.5，单边余量15.0mm，一步铣削即满足要求，故决定每次进给量及切削速度 根据X51型立式铣床说明书，其功率为为4.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取490当490r/min时按机床标准选取3.计算工时=0.514+（12）=89一端闭口工序12：半精铣U型槽侧面1.选择刀具刀具选取硬质合金立铣刀，刀片采用YG8,铣刀规则如下：， 2. 决定铣削用量决定铣削深度 U型槽侧，粗糙Ra6.3，单边余量1.0mm，一步铣削即满足要求，故决定每次进给量及切削速度 根据X51型立式铣床说明书，其功率为为4.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取590当590r/min时按机床标准选取3.计算工时=0.516+（12）=910一端闭口工序13：铰16孔确定进给量：根据参考文献表2-7根据Z525立式钻床说明书，主轴进给量，根据参考文献表4.2-13，取主轴速度：主轴转速，根据参考文献表4.2-12，取 故实际切削速度为 切削工时：，走刀次数i=1 则机动工时为第4章 钻床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，需要设计专用夹具。由指导老师的分配，决定设计工序10：钻8孔的钻床夹具。4.1 专用夹具的提出本夹具主要用于钻8孔，粗糙度为Ra12.5，精度要求不高，故设计夹具时主要考虑如何提高生产效率，质量则不予考虑。4.2 夹具的定位方案 4.2.1 选择定位方案在夹具设计中，定位方案不合理，工件的加工精度就无法保证。工作定位方案的确定是夹具设计中首先要解决的问题。根据工序图给出的定位元件方案，按有关标准正确选择定位元件或定位的组合。在机床夹具的使用过程中，工件的批量越大，定位元件的磨损越快，选用标准定位元件增加了夹具零件的互换性，方便机床夹具的维修和维护。设计夹具是原则上应选该工艺基准为定位基准。无论是工艺基准还是定为基准，均应符合六点定位原理。采用kcsj1008I-II挡拨叉左端面、16孔和叉脚内侧面定位，对应的定位元件为心轴和A型固定式定位销，定位分析如下：1.kcsj1008I-II挡拨叉左端面与心轴30端面配合定位，限制三个自由度，即X轴移动、Y轴转动和Z轴转动。2.kcsj1008I-II挡拨叉16孔与心轴16c9外圆配合定位，限制两个自由度，即Y轴移动和Z轴移动。3.kcsj1008I-II挡拨叉叉口内侧面与A型固定式定位销配合定位，限制一个自由度，即X轴转动。工件六个自由度被完全限制，属于完全定位4.2.2 分析计算定位误差1.基准位移误差由于定位副的制造误差或定位副配合同间所导致的定位基准在加工尺寸方向上最大位置变动量，称为基准位移误差，用表示。工件以16孔在轴上定位钻8孔，如果工件内孔直径与轴外圆直径做成完全一致，做无间隙配合，即孔的中心线与轴的中心线位置重合，则不存在因定位引起的误差。但实际上，轴和工件内孔都有制造误差，于是工件套在轴上必然会有间隙，孔的中心线与轴的中心线位置不重合，导致这批工件的加工尺寸H中附加了工件定位基准变动误差，其变动量即为最大配合间隙。按下式计算 式中 基准位移误差，mm 孔的最大直径，mm 轴的最小直径，mm =0.0905mm2.基准不重合误差 加工尺寸h的基准是外圆柱面的母线上，但定位基准是工件圆柱孔中心线。这种由于工序基准与定位基准不重合导致的工序基准在加工尺寸方向上的最大位置变动量，称为基准不重合误差，用表示。基准不重合误差为= 式中 基准不重合误差，mm 工件的最大外圆面积直径公差，mm =4.3 切削力和夹紧力的计算钻8孔，查简明机床夹具设计手册表3-4得切削力计算公式：由钻8孔的工时计算知，=0.28mm，由简明机床夹具设计手册表3-3知即 66780.410.75N 1641N所需夹紧力，查表5得，安全系数K=式中为各种因素的安全系数，查表得：K=1.872，当计算K2.5时，取K=2.5孔轴部分由M6螺母锁紧，查表得夹紧力为2550N=6375N由上计算得，因此采用该夹紧机构工作是可靠的。4.4 导向元件的设计钻8孔，粗糙度Ra12.5,中批量生产。采用8可换钻套（其结构如下图所示）。查机床夹具标准件可知8相配的可换钻套的具体结构如下： 图4-1 可换钻套具体的尺寸如下： 图4-2 快换钻套的规格及主要尺寸因为可换钻套和钻模板是间隙配合，加工的时间可换钻套靠压紧螺钉把它压紧在钻模板上，以防止加工的时间工件的旋转，有上图可知和8可换钻套相配的螺钉的尺寸为M6，查机床夹具标准件可知，M6快换钻套压紧螺钉的具体结构如下 图4-3 钻套螺钉具体的尺寸如下： 图4-4 钻套螺钉的规格及主要尺寸4.5 夹具体的设计夹具体是夹具的基础件，夹具上的各种装置和无件通过夹具体连接成一个整体。故夹具体的形状与尺寸取决于夹具上各种装置的布置及夹具与机床的连接。对夹具体的要求：1、有足够的强度与刚度，在加工过程中，夹具体在切削力、夹紧力的作用下，应不会产生不允许的变形和振动。2、尺寸稳定，为保证夹具加工后尺寸稳定，对铸造夹具体要进行时效处理；对焊接夹具体要进行退火处理，以削除内应力。3、对构工艺性好，在保证强度和刚度的前提下，夹具体应力求结构简单，
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