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设计说明书 题目：拨叉5的工艺规程设计 学 生： 学 号： 专 业： 班 级： 指导老师：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。拨叉加工工艺规程及其夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计部分。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，分析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：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。目 录序 言1一、零件的分析21.1 零件的作用21.2 零件的工艺分析2二、确定生产类型3三、确定毛坯43.1 确定毛坯种类43.2 确定铸件加工余量及形状4四、工艺规程设计54.1 选择定位基准54.2 制定工艺路线54.3 机械加工余量、工序尺寸及公差的确定74.4 确定切削用量及时间定额9第5章 夹具设计175.1定位机构175.2夹紧机构185.3机床夹具的总体形式205.4.1确定夹具体：215.4.2确定联接体：215.4.3夹具体的总体设计图:215.5绘制夹具零件图225.6 绘制夹具装配图235.7.定位误差设计275.7.1误差分析275.7.2定位误差的计算28总 结30致 谢31参 考 文 献32 序 言机械制造技术基础课程设计是我们在学完了大学的全部基础课，专业基础课以及专业课后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学的各科课程一次深入的综合性总复习，也是一次理论联系实际的训练。因此，他在我们的大学四年生活中占有重要的地位。就我个人而言，我希望通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进一步适应性的训练，希望自己在设计中能锻炼自己的分析问题、解决问题、查资料的能力 ，为以后的工作打下良好的基础。由于能力有限，设计尚有很多不足之处，希望各位老师给予指导。32一、零件的分析1.1 零件的作用题目所给的零件是拨叉5。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30孔与操纵机构相连，下方的120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。两件零件铸为一体，加工时分开。1.2 零件的工艺分析零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此以下是拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：1、小头孔30以及与此孔相通的8的销孔、M8螺纹孔。2、大头半圆孔120。3、拨叉底面、小头孔端面、大头半圆孔端面，大头半圆孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.04mm。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。二、确定生产类型根据任务书：年产量为8万台，每台需要该零件4个，备品率为3%，废品率为2.4%。该零件材料为HT200，考虑到零件在工作时要有高的耐磨性，所以选择铸造。依据设计要求Q=8万台件/年，n=4件/台；结合生产实际，备品率和 废品率分别取3%和2.4%代入公式得该工件的生产纲领 N=Qn(1+)（1+)=8万台件/年X4件/台X(1+3%)（1+2.4%) = 33.75104万件/年=337510件/年表3-1 机械加工车间的生产性质生产类别同类零件的年产量件重型（零件重2000kg）中型（零件重1002000kg）轻型（零件重Pcc。故校验合格。最终确定:ap=4.0mm，nc=300r/min，vf=390mm/s，vc=118m/min，fz=0.1mm/z。6）计算基本工时 tmL/ vf，L=l+ y+，l=176mm.查切削手册表3. 26，入切量及超切量为：y+=40mm，则：tmL/ Vf=(176+40)/390=0.81min。工序40 以30 mm的下表面为精基准，粗铣30 mm孔、120 mm孔的上表面，保证其粗糙度为6.3 um，30 mm孔上、下表面尺寸为50mm，120 mm的上、下表面尺寸为20mm。 切削用量和时间定额及其计算过程同工序01。工序50 以30 mm的下表面为精基准，钻、扩、铰、精铰30 mm的孔，保证其内表面粗糙度为1.6 um，并进行孔口倒角 机床：钻床Z525刀具：根据参照文献选高速钢锥柄麻花钻头。 钻孔28铰孔30H7时先钻孔切削深度：进给量：取。切削速度：取。机床主轴转速：，按照文献3表3.131，取所以实际切削速度：切削工时 被切削层：刀具切入： 刀具切出： 取走刀次数为1机动时间： 扩孔刀具：选择硬质合金锥柄麻花扩孔钻头。片型号：E403切削深度：进给量：取。切削速度：取。机床主轴转速：按照文献取所以实际切削速度：切削工时被切削层：刀具切入有：刀具切出： ，取走刀次数为1机动时间： 铰孔刀具：根据参照文献选择硬质合金锥柄机用铰刀。切削深度：，且。进给量：根据文献取。切削速度：参照文献取。机床主轴转速：按照文献3表3.131取实际切削速度：切削工时被切削层：刀具切入，刀具切出： 取走刀次数为1机动时间：该工序的加工机动时间的总和是：工序60 以30 mm孔的下表面为精基准，粗、半精镗120 mm的孔，保证其内表面粗糙度为3.2 um，并进行孔口倒角机床：车床CA6140（1）粗、半精镗120 mm的孔单边余量 可一次切除，则 。根据简明手册4.2-20查得，取 。根据简明手册4.2-21查得，取：。计算切削基本工时： (2)半精镗120 mm的孔单边余量,可一次切除，则 。由切削手册表1.6查得，进给量取为0.27mm/r。由切削手册表1.1查得，则：查简明手册表4.2-20，取为630r/min。加工基本工时：工序06 铣斜肩，以D1和T2为定位基准。刀具：硬质合金三面刃铣刀机床：X51立式铣床根据简明手册查得：。根据切削手册查得：因此：现采用X51立式铣床，取：，故实际切削速度为：当时，工作台每分钟进给量应为：根据切削手册表4.2-37查得,取：。计算切削基本工时：因此：工序70 铣断（将毛坯一分为二）选择锯片铣刀，d=160mm，l=4mm，中齿，Z=40采用X61卧式铣床查切削手册，选择进给量为：,切削速度为：，则：根据简明手册表4.2-39，取，故实际切削速度为：此时工作台每分钟进给量应为：查切削手册表4.2-40，刚好有。计算切削基本工时：工序80 以30 mm的孔为精基准，钻8 mm的销孔，装配时钻铰刀具：专用刀具机床：Z525立式钻床确定进给量：根据切削手册表2.7查得，查Z525机床使用说明书，现取。查切削手册表2.15，计算机床主轴转速：按机床选取，所以实际切削速度为：计算切削基本工时：工序90 以30 mm的孔为精基准，钻6.7 mm的孔，攻M8的螺纹(1) 钻M8螺纹底孔6.7孔. a/加工条件：机床：Z525立时钻床. 刀具：麻花钻 其中d=6.7mm, .b/计算切削用量：=6.7mm由机械加工工艺手册表15-53，表15-37可知：.f=0.13mm/r v=0.35m/s. 确定主轴转速： n=.998r/min . 按机床选取： 实际机床选取： v= 切入，切出 l1.+l2=4mm l=11mm 切削工时： . (2) 攻丝M8 a/加工条件：机床：Z525立时钻床. 刀具：机用丝锥 其中d=8mm, .b/计算切削用量：=1.3mm由机械加工工艺手册表15-53，表15-37可知：.f=1mm/r v=0.12m/s. 确定主轴转速： n=286r/min . 按机床选取： 实际机床选取： v= 切入，切出 l1.+l2=4mm l=11mm 切削工时： 第5章 夹具设计5.夹具结构设计5.1定位机构 图2-1-1大平面 铣32外圆上端面在夹具设计中，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。由于该零件的加工是铣40X70的端面并以下底面作为定位面，属面定位类型，因此本次设计采用的定位机构为大平面与支承钉相结合。定位的形式很多，大平面限制X，Y方向的转动及Z方向的移动；小平面限制Y方向的移动；在用另一个小平面限制X方向移动和Z轴转动，来实现完全定位。装夹工件时，通过夹紧机构压板将夹紧工件。本次设计的定位平面与平面相结合，分别限制工件的X、Y方向的移动及转动自由度以及Z方向的旋转自由度。心轴定位的特点为结构简单、制造容易、夹紧可靠，自锁性好，夹紧动作慢、效率低。 5.2夹紧机构图2-2-1工件放置方式1.夹紧的目的：使工件在加工过程中保持已获得的定位不被破坏，同时保证加工精度。2 .夹紧力的方向的确定： 1）夹紧力的方向应有利于工件的准确定位，而不能破坏定位，一般要求主夹紧力应垂直于第一定位基准面。 2）夹紧力的方向应与工件刚度高的方向一致，以利于减少工件的变形。 3）夹紧力的方向尽可能与切削力、重力方向一致，有利于减小夹紧力。3 .夹紧力的作用点的选择： 1）夹紧力的作用点应与支承点“点对点”对应，或在支承点确定的区域内，以避免破坏定位或造成较大的夹紧变形。 2）夹紧力的作用点应选择在工件刚度高的部位。 3）夹紧力的作用点和支承点尽可能靠近切削部位，以提高工件切削部位的刚度和抗振性。 4）夹紧力的反作用力不应使夹具产生影响加工精度的变形。4. 选择夹紧机构：设计夹紧机构一般应遵循以下主要原则：1)夹紧必须保证定位准确可靠，而不能破坏定位。2)工件和夹具的变形必须在允许的范围内。3)夹紧机构必须可靠。夹紧机构各元件要有足够的强度和刚度，手动夹紧机构4)必须保证自锁，机动夹紧应有联锁保护装置，夹紧行程必须足够。5)夹紧机构操作必须安全、省力、方便、迅速、符合工人操作习惯。6)夹紧机构的复杂程度、自动化程度必须与生产纲领和工厂的条件相适应。 图2-2-2夹紧机构选用压板夹紧机构来对被加工工件进行夹紧。压板夹紧机构的特点：结构简单，制造方便加紧可靠施力范围大；自锁性能好操；扩力比80以上，行程S不受限制；加紧工作慢，效力低。 5.3机床夹具的总体形式机床夹具的总体形式一般应根据工件的形状、大小、加工内容及选用机床等因素来确定。夹具的组成归纳为：1）定位元件及定位装置 用于确定工件正确位置的元件或装置。2）夹紧元件及夹紧装置 用于固定元件已获得的正确位置的元件或装置。3）导向及对刀元件 用于确定工件与刀具相互位置的元件。4） 动力装置在成批生产中，为了减轻工人劳动强度，提高生产率，常采用气动、液动等动力装置。5） 夹具体用于将各种元件装置连接在一体，并通过它将整个夹具安装在机床上。6）其他元件及装置 根据加工需要来设置的元件或装置。5.4.1确定夹具体：夹具体上一般不设定位和定向装置，特别是台钻、立钻和摇臂钻上使用时，但夹具体底板上一般都设有翻边或留一些平台面，以便夹具在机床工作台上固定。夹具体一般是设计成平板式（有些夹具体铸造成特殊形状），保证具有足够的刚性。它用来固定定位元件、加紧机构和联接体，并于机床可靠联接。5.4.2确定联接体：联接体是将导向装置与夹具体联接的工件，设计时主要考虑联接体的刚性，合理布置联接体的位置，给定位元件、夹紧机构留出空间。此夹具体的联接装置通过内六角螺栓和圆柱销来定位，考虑到刚性问题，在相对应的位置上在用一个联接体支承钻套板，同样用内六角螺栓定位。5.4.3夹具体的总体设计图:5.5绘制夹具零件图对装配图中需加工的零件图均应绘制零件图，零件图应按制图标准绘制。视图尽可能与装配图上的位置一致。1.零件图尽可能按1:1.5绘制。5.零件图上的尺寸公差、形位公差、技术要求应根据装配图上的配合种类、位置精度、技术要求而定。3.零件的其他尺寸，如尺寸、形状、位置、表面粗糙度等应标注完整。4.零件图名称：零件图1压板零件图2上盖5.6 绘制夹具装配图 1.装配图按1:1.5的比例绘制，用局部剖视图完整清楚地表示出夹具的主要结构及夹具的工作原理。5.视工件为透明体，用双点划线画出主要部分（如轮廓、定位面、夹紧面和加工表面）。画出定位元件、夹紧机构、导向装置的位置。3.按夹紧状态画出夹紧元件和夹紧机构。4.画出夹具体及其它联接用的元件（联接体、螺钉等），将夹具各组成元件联成一体。此机床夹具要用到的零件如下：（1）压板（2）圆柱销（3）内六角圆柱头螺钉（4）六角头头部带槽螺栓A级（5）轻型弹簧垫圈（6）精密机械用紧固件十字槽螺钉B型（7）圆柱销-淬硬钢和马氏体不锈钢（8）带孔球面圆柱头螺钉C型（9）弹簧（10）内六角圆柱头螺钉（11）标准型弹簧垫圈（12）六角头螺杆带孔螺栓-A和B级（13）轴用弹性挡圈A型（14）支承钉（15）夹具体（16）平垫圈5.标注必要的尺寸、配合、公差等(1)夹具的外形轮廓尺寸，所设计夹具的最大长、宽、高尺寸。(2)夹具与机床的联系尺寸，即夹具在机床上的定位尺寸。如车床夹具的莫氏硬度、铣床夹具的对定装置等。(3)夹具与刀具的联系尺寸，如用对刀块塞尺的尺寸、对刀块表面到定位表面的尺寸及公差。(4)夹具中所有有配合关系的元件间应标注尺寸和配合种类。(5)各定位元件之间，定位元件与导向元件之间，各导向元件之间应标注装配后的位置尺寸和形位公差。6.夹具装备图上应标注的技术要求(1)定位元件的定位面间相互位置精度。 (2)定位元件的定位表面与夹具安装基面、定向基面间的相互位置精度。 (3)定位表面与导向元件工作面间的相互位置精度。 (4)各导向元件的工作面间的相互位置精度。 (5)夹具上有检测基准面的话，还应标注定位表面，导向工作面与该基准面间的位置精度。 对于不同的机床夹具，对于夹具的具体结构和使用要求，应进行具体分析，订出具体的技术要求。设计中可以参考机床夹具设计手册以及同类的夹具图样资料。7.对零件编号，填写标题栏和零件明细表： 每一个零件都必须有自己的编号，此编号是唯一的。在工厂的生产活动中，生产部件按零件编号生产、查找工作。 完整填写标题栏，如装配图号、名称、单位、设计者、比例等。 完整填写明细表，一般来说，加工工件填写在明细表的下方，标准件、装配件填写在明细表的上方。注意，不能遗漏加工工件和标准件、配套件。8.机床夹具应满足的基本要求包括下面几方面：1)保证加工精度 这是必须做到的最基本要求。其关键是正确的定位、夹紧和导向方案，夹具制造的技术要求，定位误差的分析和验算。2)夹具的总体方案应与年生产纲领相适应 在大批量生产时，尽量采用快速、高效的定位、夹紧机构和动力装置，提高自动化程度，符合生产节拍要求。在中、小批量生产时，夹具应有一定的可调性，以适应多品种工件的加工。3)安全、方便、减轻劳动强度 机床夹具要有工作安全性考虑，必要时加保护装置。要符合工人的操作位置和习惯，要有合适的工件装卸位置和空间，使工人操作方便。大批量生产和工件笨重时，更需要减轻工人劳动强度。4)排屑顺畅 机床夹具中积集切屑会影响到工件的定位精度，切屑的热量使工件和夹具产生热变形，影响加工精度。清理切屑将增加辅助时间，降低生产率。因此夹具设计中要给予排屑问题充分的重视。5)机床夹具应有良好的强度、刚度和结构工艺性 机床夹具设计时，要方便制造、检测、调整和装配，有利于提高夹具的制造精度。3.定位误差设计3.1误差分析3.1.1定位误差工件的加工误差，是指工件加工后在尺寸，形状和位置三个方面偏离理想工件的大小，它是由三部分因素产生的：1）工件在夹具中的定位、夹紧误差。2）夹具带着工件安装在机床上，夹具相对机床主轴（或刀具）或运动导轨的位置误差，也称对定误差。3）加工过程中误差，如机床几何精度，工艺系统的受力、受热变形、切削振动等原因引起的误差。其中定位误差是指工序基准在加工方向上的最大位置变动量所引起爱的加工误差。3.1.2产生定位误差的原因1.基准不重合来带的定位误差： 夹具定位基准与工序基准不重合，两基准之间的位置误差会反映到被加工表面的位置上去，所产生定位误差称之为基准转换误差。5.间隙引起的定位误差 在使用心轴、销、定位套定位时，定位面与定位元件间的间隙可使工件定心不准产生定位误差。3.与夹具有关的因素产生的定位误差1）定位基准面与定位元件表面的形状误差。2）导向元件、对刀元件与定位元件间的位置误差，以及其形状误差导致产生的导向误差和对刀误差。3）夹具在机床上的安装误差，即对定误差导致工件相对刀具主轴或运动方向产生的位置误差。4）夹紧力使工件与定位元件间的位置误差，以及定位元件、对刀元件、导向元件、定向元件等元件的磨损。 3.2定位误差的计算1.定位误差，此项主要是定位孔8H6与定位销8f5的间隙产生，最大间隙为-0.028mm。5.钻模板衬套中心与定位销中心距误差，装配图标注尺寸为15.30.015mm，误差为0.03mm。3.钻套与衬套的配合间隙，有18H7h6可知最大间隙为0.024mm。4.钻套内孔与外圆得同轴度误差，对于标准钻套，精度较高，此项可以忽 略。5.钻头与钻套间隙的间隙会引偏刀具，产生中心距误差e，由下式求出： e=( H/2 + h + b )max/He-刀具引偏量（mm）H-钻套导向高度（mm）h-钻套下断面与工件间的空间高度（mm）max-刀具与钻套的最大间隙 刀具与钻套的配合为30H7/r6，可知max=0.028mm；将H=36mm, h=20, B=30mm代入，可求得e=0.05mm。 由于上述各项都是按最大误差计算，实际上各项也不可能同时出现最大值，各误差方向也很可能不一致，因此，其最和误差可按概率法求和： 该项误差大于中心距允差0.1mm的2/3，可用。总 结本次设计即将结束了，时间虽然短暂但是它对我们来说受益菲浅的，通过这次的设计使我们不再是只知道书本上的空理论，不再是纸上谈兵，而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计，使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的步骤和要领，使我们更好的利用图书馆的资料，更好的更熟练的利用我们手中的各种设计手册和AUTOCAD等制图软件，为我们踏入设计打下了好的基础。本次设计使我们认识到了只努力的学好书本上的知识是不够的，还应该更好的做到
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