拨叉-铣平面夹具课程设计

1、.一、绪论一、设计任务内容设计针对拨叉 831003 某工序的专用夹具。二、设计要求机械制造工艺学课程设计，是在学完机械制造工艺学及夹具设计原理课程，经过生产实习取得感性知识后进行的一项教学环节； 在老师的指导下， 要求在设计中能初步学会综合运用以前所学过的全部课程， 并且独立完成的一项工程基本训练。同时，也为以后搞好毕业设计打下良好基础。三、设计目的通过课程设计达到以下目的：1、能熟练的运用机械制造工艺学的基本理论和夹具设计原理的知识，正确地解决一个零件在加工中的定位， 夹紧以及合理制订工艺规程等问题的方法， 培养学生分析问题和解决问题的能力。2、通过对零件某道工序的夹具设计，学会工艺装备设

2、计的一般方法。通过学生亲手设计夹具（或量具）的训练，提高结构设计的能力。3、课程设计过程也是理论联系实际的过程，并学会使用手册、查询相关资料等，增强学生解决工程实际问题的独立工作能力。二、零件的分析说明一、零件的结构特点普通车床的主要组成结构有 :主轴箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾架、光杆、丝杠和床身八个。 其中的进给箱体， 又被称为走刀箱， 进给箱里而装有车床的变速机构，而拨叉就在就在这个变速机构中，起到给主轴转速换挡的作用。二、加工工艺性拨叉 813003 零件是一个很重要的零件， 因为其零件尺寸比较小， 结构形状较复杂，其加工内花键的精度要求较高， 此外还有上端面要求加工， 对精度要求也很

3、高。其底槽侧边与花键孔中心轴有垂直度公差要求， 上端面与花键孔轴线有;.平行度要求。 因为其尺寸精度、 几何形状精度和相互位置精度， 以及各表面的表面质量均影响机器或部件的装配质量， 进而影响其性能与工作寿命， 因此它们的加工是非常关键和重要的。三、技术条件和技术要求一个好的结构不但要应该达到设计要求，而且要有好的机械加工工艺性，也就是要有加工的可能性， 要便于加工， 要能够保证加工质量， 同时使加工的劳动量最小。而设计和工艺是密切相关的， 又是相辅相成的。 设计者要考虑加工工艺问题。工艺师要考虑如何从工艺上保证设计的要求。其加工有四组加工：25 H 7 内花键孔；粗精铣上端面；粗精铣18H1

4、1 底槽；钻、铰 2-M8 通孔，并攻丝。（ 1）侧面而需要最先加工的是因为在后面的工序中需要一个好的定位面，粗糙度要求是 Ra 6.3。（ 2）以 22 H 12 为主要加工面，拉内花键槽25H 7 ，槽数为 6 个，其粗糙度要求是底边 Ra 1.6 ，侧边 Ra 3.2， 22H 12内孔粗糙度 Ra6.3。3）粗精铣上端面，表面粗糙度要求为 Ra 3.2 。4）粗精铣 18H11 底槽，该槽的表面粗糙度要求是两槽边 Ra 3.2 ，槽底的表面粗糙度要求是 Ra 6.3 。5）钻并攻丝 2-M8 ，并保证两螺纹孔中心距为 50mm。三、毛坯的确定拨叉毛坯选择金属型浇铸， 因为生产率很高，

5、所以可以免去每次造型。 单边余量一般在 1 3mm ，结构细密，能承受较大的压力，占用生产的面积较小。并且此零件为批量生产。;.拨叉的制造采用的是金属型浇铸， 其材料是 HT200，生产类型为中大批量生产，采用铸造毛坯。1、毛坯的结构工艺要求1）拨叉为铸造件，对毛坯的结构工艺有一定要求：、铸件的壁厚应合适、均匀，不得有突然变化。、铸造圆角要适当，不得有尖棱、尖角。、铸件的结构要尽量简化，并要有合理的起模斜度，以减少分型面、型芯。并便于起模。、加强肋的厚度和分布要合理，以免冷却时铸件变形或产生裂纹。、铸件的选材要合理，应有较好的可铸性。（ 2）设计毛坯形状、尺寸还应考虑到：、各加工面的几何形状应

6、尽量简单。、工艺基准以设计基准相一致。、便于装夹、加工和检查。、结构要统一，尽量使用普通设备和标准刀具进行加工。在确定毛坯时， 要考虑经济性。 虽然毛坯的形状尺寸与零件接近，可以减少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但这样可能导致毛坯制造困难，需要采用昂贵的毛坯制造设备，增加毛坯的制造成本。 因此，毛坯的种类形状及尺寸的确定一定要考虑零件成本的问题但要保证零件的使用性能。在毛坯的种类形状及尺寸确定后，必要时可据此绘出毛坯图。四、加工工序基准的选择一、粗基准选择粗基准时， 考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量， 使不加工表面与加工表面间的尺寸、位置符合图纸要求。粗基准选择应当满足以

7、下要求：1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。 目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。 如果工件上表面上有好几个不需加工的表面， 则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。 以求壁厚均匀、 外形对称、少装夹等。2）选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。 例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。 因而在加工时选择导轨面作为粗基准， 加工床身的;.底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。3）应选择加工余量最小的表面作为粗基准。 这样可以保证该面有足够的加工余量。4）应尽可能选择平整、光洁

8、、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。5）粗基准应避免重复使用， 因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。 多次使用难以保证表面间的位置精度。要从保证孔与孔、 孔与平面、平面与平面之间的位置， 能保证拨叉在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。 从拨叉零件图分析可知， 选择拨叉的后端面作为拨叉加工粗基准。二、精基准精基准选择的原则（ 1）基准重合原则。 即尽可能选择设计基准作为定位基准。 这样可以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。2）基准统一原则， 应尽可能选用统一的定位基准。 基准的统一有利于

9、保证各表面间的位置精度， 避免基准转换所带来的误差， 并且各工序所采用的夹具比较统一，从而可减少夹具设计和制造工作。 例如：轴类零件常用顶针孔作为定位基准。车削、磨削都以顶针孔定位，这样不但在一次装夹中能加工大多书表面，而且保证了各外圆表面的同轴度及端面与轴心线的垂直度。3）互为基准的原则。选择精基准时，有时两个被加工面，可以互为基准反复加工。例如：对淬火后的齿轮磨齿，是以齿面为基准磨内孔，再以孔为基准磨齿面，这样能保证齿面余量均匀。自为基准原则。 有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀， 可以选择加工表面本身为基准。例如：磨削机床导轨面时，是以导轨面找正定位的。此外，像拉孔在无心磨床上磨外

10、圆等，都是自为基准的例子。此外，还应选择工件上精度高。 尺寸较大的表面为精基准， 以保证定位稳固可靠。并考虑工件装夹和加工方便、夹具设计简单等。要从保证孔与孔、 孔与平面、 平面与平面之间的位置， 能保证拨叉在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。 从拨叉零件图分析可知， 它的 25H 7 内花键槽，适于作精基准使用。选择精基准的原则时，考虑的重点是有利于保证工件的加工精度并使装夹准。五、工艺过程制定一、制定工艺路线对于大批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。拨叉 813003 零件的加工的第一个工序也就是加工统一的基准。 具体安排是： 先加工后端面， 预制孔，再加工花键槽，最后以

11、花键槽定位粗、精加工拨叉上端面和底槽及M8螺;.纹孔。二、重点工序的说明（工序尺寸、尺寸链）三、不同工艺过程方案的比较分析工序号方案方案工序内容定位基准工序内容定位基准010前后端面底面和侧面前后端面底面和侧面020钻预制孔底面和侧面钻预制孔底面和侧面030粗、精铣上端已加工预制孔拉内花键已加工预制孔面和侧面25H7和侧面040粗、精铣 18H11已加工预制孔粗、精铣 18H11内花键和侧面底槽和侧面底槽050钻 2-M8、锥孔， 已加工预制孔粗、精铣上端内花键和侧面通孔，攻丝和侧面面060拉内花键已加工预制孔钻 2-M8、锥孔， 内花键和侧面25H7和侧面通孔，攻丝070去毛刺，清洗去毛刺，

12、清洗080检验检验加工工艺路线方案的论证：方案、主要区别在于在加工上端面及以下工序时，所选定位基准不同，方案选用预制孔为主要定位基准，方案选用花键作主要定位基准，考虑到花键的加工精度最高，所以选择第二种加工方案。由以上分析： 方案为合理、 经济的加工工艺路线方案。 具体的工艺过程如下表：工序号工 种工作内容说明010铸造金属型浇铸铸件毛坯尺寸：长： 宽： 高：预制孔、底槽不铸出020热处理退火去应力退火1铣削以前端面为基准面1 ，粗铣后端面（ 40*75 端面）卧室铣床Ra=6.32钻孔、扩孔以已加工的左端面为基准面1 ，钻孔 ?20 ；2 扩孔至立式钻床;.?223铣削以右端面为基准面和孔

13、?22 的轴线为基准线1 ，精卧室铣床铣后端面（ 40*75 端面至 80mm） Ra=3.25拉花键1，以左端面和孔 ?22 为基准，拉花键?25H7拉床6铣削以花键孔的轴线和左端面为基准1，粗铣沟槽卧室铣床18H11； Ra=6.3um7铣削以花键孔的轴线和左端面为基准1，精铣沟槽卧室铣床18H11， ( 槽底 Ra=6.3um，槽内侧Ra=3.2um)8铣削以花键孔的轴线和左端面为基准1，粗铣上平面立式铣床Ra=6.39铣削以花键孔的轴线和左端面为基准1，精铣上平面立式铣床Ra=3.2?以花键孔的轴线和左端面为基准1，钻孔 2*，10钻孔、攻螺纹6 2立式钻床攻螺纹 2*M8mm11钻、

14、铰、锥销以花键孔的轴线和左端面为基准1，钻铰 锥销孔立式钻床孔12去毛刺钳工台13清洗清洗机14检验检验车间四、加工余量及公差确定（ 1）预制孔及花键孔的偏差及加工余量计算加工预制孔时， 由于铸造是没铸出， 且为一次钻出， 通过拉削后保证花键尺寸 25H 7mm ，预制孔尺寸 22H 12mm ，查机械加工工艺手册表 2.3-54，得花键拉削余量为 0.70.8mm，取 0.8mm，即预制孔加工到 21.2mm ，一次拉削到设计要求，查机械加工工艺手册表 1.12-11，得花键偏差为 00.045 mm2）拨叉上端面的偏差及加工余量计算根据工序要求，其加工分粗、精铣加工。各工步余量如下：粗铣：

15、参照机械加工工艺手册。其余量值规定为 2.7 3.4mm ，现取 3.0mm。粗铣平面时厚度偏差取0.28mm。精铣：参照机械加工工艺手册 ，其余量值规定为 1mm 。铸造毛坯的基本尺寸为 72 3.0 1 76mm。根据机械加工工艺手册 ,铸件尺寸公差等级选用 CT7，再查表可得铸件尺寸公差为 1.1mm。毛坯的名义尺寸为：723.0176mm。毛坯最小尺寸为： 760.55 75.45mm毛坯最大尺寸为： 760.55 76.55mm粗铣后最大尺寸为： 721 73mm粗铣后最小尺寸为： 730.28 72.72mm精铣后尺寸与零件图尺寸相同，即保证尺寸72mm，表面与花键轴的平行度公差为

16、 0.1mm。;.（ 3）18H11（ 180 0.018 ）槽偏差及加工余量：铸造时槽没铸出，参照机械加工工艺手册 ，得粗铣其槽边双边机加工余量 2Z=2.0mm，槽深机加工余量为 2.0mm，再由刀具选择查表得可得其极限偏差：0.1100.013粗加工为 0，精加工为 0。粗铣两边工序尺寸为： 18216mm ；粗铣后毛坯最大尺寸为：160.11 16.11mm；粗铣后毛坯最小尺寸为： 16+0=16mm；粗铣槽底工序尺寸为： 33mm；精铣两边工序尺寸为： 1800.013，已达到其加工要求： 1800.018。4）、2-M8 螺纹偏差及加工余量：由机械加工工艺手册可以查得：钻孔的精度等

17、级：IT12 ，表面粗糙度 Ra12.5um ，尺寸偏差是 0.15mm查机械加工工艺手册 ，确定工序尺寸及加工余量为：加工该组孔的工艺是：钻攻丝钻孔：6.7 mm攻丝：攻 2-M8 螺纹孔。五、切削用量选择工序 1：钻预制孔机床：轻型圆柱立式钻床(ZQ5035)刀具：查实用机械加工工艺手册表10-175，选高速钢直柄麻花钻，钻预制孔到 21.2mm，所以 d21.2mm。进给量 f：根据机械加工工艺手册表2.4-38，取 f0.5mm / r切削速度 V ：参照机械加工工艺手册表2.4-41，取 V0.45m / s机床主轴转速 n ，有：1000v10000.4560405.6r / mi

18、n ，nd3.1421.2按照机械加工工艺手册表3.1-36，取 n475r / min所以实际切削速度 v ：vdn3.14 21.2475100010000.52m / s60切削工时被切削层长度 l ： l 80mm刀具切入长度 l1 ：l1d ctgk(1 2)21.2 ctg120 15.9mm 6mm2r2刀具切出长度 l 2 ： l2 1 4mm取 l 23mm走刀次数为 1L8063机动时间 t j 2 ： t j 20.50.37 minfn475工序 2拉内花键25H 7机床：卧式拉床 L6120。;.刀具：查复杂刀具设计手册表 1.3-1，选择拉刀类型为矩形花键拉刀第三型

19、号，该刀具特点：拉削长度大于 30mm，同时加工齿数不小于 5。材料： W18Cr4V 做拉刀材料，柄部采用 40Cr 材料（具体刀具设计见拉刀设计） 。拉削过程中，刀具进给方向和拉削方向一致， 拉刀各齿齿升量详见拉刀设计，拉削的进给量即为单面的齿升量。 查机械加工工艺手册 表 2.4-118 和 2.4-119，确定拉削速度v=0.1160.08mm0.10 mm。s ，取 vs拉削工件长度 l ： l 80mm ；拉刀长度 l1 ： l1753mm （见拉刀设计）；拉刀切出长度 l2 =510mm，取 l2 10mm 。走刀次数一次。根据以上数据代入公式 （计算公式由机械加工工艺手册 表

20、2.5-20 获得），得机动时间 t jt jl l1 l280 753 10 s 8.43s0.14min1000v10000.1工序 3粗、精铣 18H11 底槽机床：立式升降台铣床（X52K ）刀具：根据实用机械加工工艺师手册表21-5 选用高速钢镶齿三面刃铣刀。外径 160mm，内径 40mm，刀宽粗铣 16mm，精铣 18mm，齿数为 24 齿。（ 1）粗铣 16 槽铣削深度 a p ： ap33mm每齿进给量 af ：查机械加工工艺手册表2.4-75，得 af0.2 0.3mm / z ，取 a f 0.2mm / z 。铣削速度 V ：查机械加工工艺师手册表30-33，得 V14

21、 m机床主轴转速 n ：min1000V10001427.9 r / minn3.14160D3.1-74 取 n30r / min查机械加工工艺手册表实际切削速度 v ： vDn3.14 160300.25m/ s1000601000进给量 V f ： Vfaf Zn0.22430/602.4mm / s工作台每分进给量 fm ： fmVf2.4mm/ s144mm / min被切削层长度 l ：由毛坯尺寸可知 l40mm刀具切入长度 l1 ：l1 0.5D (1 2)=81mm刀具切出长度 l2 ：取 l22mm走刀次数 1 次机动时间 t j1 ： t j1l l1 l 2408120.

22、85minfm144（ 2）精铣 18 槽切削深度 a p ： ap35mm;.根据机械加工工艺手册表2.4 76 查得：进给量af0.05/z , 查机mm械加工工艺手册表 2.4-82得切削速度 V23m / min ，机床主轴转速 n ：1000V10002345.8 r / min ，nd3.141603.1-74 取 n47.5r / min查机械加工工艺手册表实际切削速度 v ： vDn3.14160 47.50.40m / s1000100060进给量 V f ： Vfaf Zn0.052447.5 / 60 0.95mm / s工作台每分进给量 fm ： fmVf0.18mm

23、/ s57 mm/ min被切削层长度 l ：由毛坯尺寸可知 l40mm，刀具切入长度 l1 ：l1 0.5D(1 2)=81mm刀具切出长度 l2 ：取 l22mm走刀次数为 1ll1 l 240812机动时间 t j1： t j1fm571.52min本工序机动时间 t jt j1t j 20.851.52 2.37 min工序 4：粗、精铣上端面机床：立式升降台铣床 X 5012刀具：根据实用机械加工工艺手册 表 10-231，选用高速钢错齿三面刃铣刀，规格为： D160mm, d40mm, L32mm ，齿数为 12 齿。（ 1）、粗铣上端面铣削深度 a p ： ap 3mm每齿进给量

24、af：查机械加工工艺手册表2.4-75， a f0.15 0.25mm，z取 a f 0.20 mm。z铣削速度 V ：查实用机械加工工艺师手册表 11-94，得V 15 20 m0.25 0.33 m，取 V0.3 mminss机床主轴转速 n ：1000V10000.360n35.83r / min3.14 160查机械加工工艺手册表 3.1-74 取 n 37.5r / min实际切削速度 vDn3.14 16037.5： v10000.31m / s100060进给量 V f ： Vfaf Zn 0.212 37.5 / 60 1.5mm/ s工作台每分进给量 fm ： fmVf1.5

25、mm / s 90mm / min被切削层长度 l ：由毛坯尺寸可知 l80mm刀具切入长度 l1 ：l1 0.5D(1 2);.=82mm刀具切出长度 l2 ：取 l22mm走刀次数为 1ll1l 2808221.82min机动时间 t j1 ： t j1fm90（ 2）、精铣上端面切削深度 a p ： ap 1mm根据实用机械加工工艺师册表11-91 查得：每齿进给量a f 0.01 0.02mm/ z, 取 af0.02mm / z ，根据实用机械加工工艺师册 表 11-94查得切削速度 V 18m / min机床主轴转速 n ：1000V10001833.1r / min ，n3.14

26、160d3.1-74 取 n37.5r / min按照机械加工工艺手册表实际切削速度 v： vDn3.14160 37.50.31m / s1000100060进给量 V f ： Vfaf Zn0.021237.5/ 60 1.5mm / s工作台每分进给量 fm ：fmVf1.39mm / s83.6 mm / min被切削层长度 l ：由毛坯尺寸可知 l20mm，刀具切入长度 l1 ：l1 0.5D(1 2)=81mm刀具切出长度 l2 ：取 l22mm走刀次数为 1机动时间 t j1 ： t j 1ll1l 22081 2fm1.23min83.6本工序机动时间 t jt j1t j 21.821.23 3.05min工序 5：钻 M 8 孔并攻丝机床：摇臂钻床 Z 3025刀具：根据参照机械加工工艺手册表4.3-9 硬质合金锥柄麻花钻头。（ 1）、钻孔 6.7钻孔前铸件为实心，根据上文所的加工余量先钻孔到6.7mm 再攻丝，所以D 6.7mm 。钻削深度 a p ： ap9.5mm进给量 f ：根据机械加工工艺手册表2.4-38，取 f0.33mm / r切削速度 V ：参照机械加工工艺手册表2.4-41，取 V 0.41m/ s机床主轴转速 n ，有：1000v10000.41601169.31r / min ，n3