机械制造技术课程设计-81014拨叉加工工艺及铣φ40端面夹具设计

PAGE1目录TOC\o"1-3"\h\u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、工艺规程设计 32.1确定毛坯的制造形式 32.2基面的选择 32.3制定工艺路线 32.4机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定 52.5确立切削用量及基本工时 63铣床专用夹具设计 93.1研究原始质料 93.2定位基准的选择 93.3切削力及夹紧分析计算 93.4误差分析与计算 113.5夹具设计及操作的简要说明 12总结 13参考文献 14序言机械制造工艺学课程设计使我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。 就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的“四化”建设打下一个良好的基础。 由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。全套图纸加V信153893706或扣3346389411一、零件的分析1.1零件的作用题目所给的零件是81014的拨叉。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工作，获得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的φ20孔与操纵机构相连，二下方的φ54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81014拨叉共有两处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下：1.以φ20为中心的加工表面这一组加工表面包括：φ20的孔，以及其上下端面，上端面与孔有位置要求，孔壁上有一个装配时钻的φ8孔，这个没有高的位置度要求。2.以φ55为中心的加工表面这一组加工表面包括：φ55的孔，以及其上下两个端面。这两组表面有一定的位置度要求,即φ55的孔上下两个端面与φ20的孔有垂直度要求。由上面分析可知，加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为基准加工另外一组。二、工艺规程设计2.1确定毛坯的制造形式零件材料为HT24-44。考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，故选择铸件毛坯。2.2基面的选择基面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，加工工艺过程中回问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，是生产无法正常进行。（1）粗基准的选择。对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。根据这个基准选择原则，现选取φ20mm孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一组共两块V形块支承这两个φ32mm作主要定位面，限制5个自由度，再以一个销钉限制最后1个自由度，达到完全定位,然后进行铣削。（2）精基准的选择。主要应该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。2.3制定工艺路线制定工艺路线得出发点,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，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。工艺路线方案一工序一铸造毛坯。工序二粗、精铣φ20mm孔上端面。工序三钻、扩、铰、精铰φ20mm、φ55mm孔。工序四粗、精铣φ50mm孔上端面工序五粗、精铣φ50mm、φ20mm孔下端面。工序六切断。工序七钻φ8mm孔（装配时钻完整孔）。工序八去毛刺。上面工序加工效率较高，但同时钻2个孔，对设备有一定要求。且看另一个方案。2.工艺路线方案二工序一铸造毛坯。工序二粗、精铣φ20mm孔上端面。工序三粗、精铣φ20mm孔下端面。工序四钻、扩、铰、精铰φ20mm孔。工序五钻、扩、铰、精铰φ55mm孔。工序六粗、精铣φ55mm孔上端面工序七粗、精铣φ55mm孔下端面。工序八切断。工序九钻φ8mm孔。工序十去毛刺。上面工序可以适合大多数生产，但效率较低。综合考虑以上步骤，得到我的工艺路线。3.工艺路线方案三工序一铸造毛坯工序二以φ40mm外圆为粗基准，粗铣φ20mm孔下端面。工序三精铣φ20mm孔上下端面。工序四以φ20mm孔上端面为精基准，钻、扩、铰、精铰φ20mm孔，保证垂直度误差不超过0.05mm,孔的精度达到IT7。工序五以φ20mm孔为精基准，钻、扩、铰、精铰φ55mm孔，保证孔的精度达到IT7。工序六切断。工序七以φ20mm孔为精基准，粗铣φ50mm孔上端面。工序八以φ20mm孔为精基准，钻φ8mm孔（装配时钻完整孔）。工序九去毛刺。虽然工序仍然是十步，但是效率大大提高了。工序三和工序一比起工艺路线方案二快了一倍（实际铣削只有两次，而且刀具不用调整）。多次加工φ55、φ20孔是精度要求所致。以上工艺过程详见工艺过程卡。2.4机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定“81014拨叉”；零件材料为HT24-44，硬度190～210HB，毛皮重量2.2kg，生产类型中批量，铸造毛坯。据以上原始资料及加工路线，分别确定各家工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1.外圆表面延轴线方向长度方向的加工余量及公差（φ20，φ55端面）。查《机械制造加工工艺设计简明手册》（以下称《工艺手册》）表2.2～2.5，取φ20，φ55端面长度余量均为2.5mm（均为双边加工）铣削加工余量为：粗铣1.8mm精铣0.7mm 2.内孔（φ50已铸成孔）查《工艺手册》表2.2～2.5，取φ55已铸成孔长度余量为5mm，即铸成孔直径为50mm。 工序尺寸加工余量： 铰孔0.075mm 精铰孔0.025mm3.其他尺寸直接铸造得到由于本设计规定的零件为中批量生产，应该采用调整加工。因此在计算最大、最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认。2.5确立切削用量及基本工时1.加工条件工件材料：HT24-44，硬度190～260HBS，σb=0.16Gpa，铸造。加工要求：粗铣两头端面至51mm、粗铣大孔端面至30mm。机床：X52立式铣床参数。刀具：涂层硬质合金盘铣刀Ф45mm，选择刀具前角γo＝＋5°后角αo＝8°，副后角αo’=8°，刀齿斜角λs=－10°,主刃Kr=60°,过渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°过渡刃宽bε=1mm。2.计算切削用量（1）铣削深度因为切削量较小，故可以选择ap=2mm，一次走刀即可完成所需长度。（2）计算切削速度按《简明手册》Vc=EQ算得Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s据X52K立式铣床参数，选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度Vc=3.14×80×475/1000=1.06m/s,实际进给量为fzc=Vfc/ncz=475/(300×10)=0.16mm/z。（3）校验机床功率查《简明手册》Pcc=1.5kw,而机床所能提供功率为Pcm>Pcc。故校验合格。最终确定ap=2mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，Vc=1.06m/s，fz=0.15mm/z。3铣床专用夹具设计3.1研究原始质料利用本夹具主要用来铣φ40外圆端面，要满足对称度要求以及其两边的要求。在铣此面时，为了保证技术要求，最关键是找到定位基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。3.2定位基准的选择首先必须明确其加工时应如图所示，这样水平放置，便于加工。那么要使其完全定位，可以采用:一面加支撑、固定V型块和滑动V型块定位，这样既简单又方便。一底面限制的自由度有3个，1个固定V型块限制两个自由度，一个滑动V型块限制限制一个自由度，为使定位可靠，加工稳定，我所设计的定位方案，总共限制了工件的全部6个自由度，属于完全定位。在该定位方案中，一个支撑面顶住，限制了z轴的移动，z轴的旋转，y轴的旋转三个移动自由度。一个固定V型块限制了y轴的移动，x轴的移动，一个滑动V型块限制了z轴的旋转，这样6个自由度全部被限制根据上面叙述选择方案。3.3切削力及夹紧分析计算刀具：错齿三面刃铣刀（硬质合金）刀具有关几何参数：由参考文献[5]5表1～2～9可得铣削切削力的计算公式：有：根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值，即：安全系数K可按下式计算：式中：为各种因素的安全系数，查参考文献[5]1～2～1可知其公式参数：由此可得：所以由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。选用夹紧螺钉夹紧机由其中f为夹紧面上的摩擦系数，取 F=+GG为工件自重夹紧螺钉：公称直径d=20mm，材料铝合金钢性能级数为6.8级螺钉疲劳极限：极限应力幅：许用应力幅：螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为[s]=2.5~4取[s]=4得满足要求经校核：满足强度要求，夹具安全可靠，使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧，调节夹紧力调节装置，即可指定可靠的夹紧力由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。3.4误差分析与计算为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的尺寸公差。与机床夹具有关的加工误差，一般可用下式表示：由参考文献[5]可得：=1\*GB2⑴两V型块定位误差：其中：，，，⑵夹紧误差：其中接触变形位移值：查[5]表1～2～15有。⑶磨损造成的加工误差：通常不超过⑷夹具相对刀具位置误差：取误差总和：从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。3.5夹具设计及操作的简要说明当夹具有制造误差、工作过程出现磨损、以及零件尺寸变化时，影响定位、夹紧的可靠。为防止此现象，选用可换V型块。以便随时根据情况进行调整换取。应该注意提高生产率，但该夹具设计采用了手动夹紧方式，在夹紧和松开工件时比较费时费力。这类夹紧机构结构简单、夹紧可靠、通用性大，在机床夹具中很广泛的应用。由于该工件体积小，经过方案的认真分析和比较，选用了手动夹紧方式（螺旋夹紧机构）。此外，当夹具有制造误差，工作过程出现磨损，以及零件尺寸变化时，影响定位、夹紧的可靠。为防止此现象，选用可换V型块。以便随时根据情况进行调整换取。总结设计即将结束了，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，为我们踏入社会打下了好的基础。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，还应该更好的做到理论和实践的结合。因此我们非常感谢老师给我们的辛勤指导，使我们学到了很多，也非常珍惜大学给我们的这次设计的机会，它将是我们毕业设计完成的更出色的关键一步。参考文献[1]东北重型机械学院，洛阳农业机械学院，长春汽车厂工人大学，机床夹具设计手册[M]，上海：上海科学技术出版社，1980。

[2]张进生。机械制造工艺与夹具设计指导［Ｍ］。机械工业出版社，1995。

[3]李庆寿。机床夹具设计［Ｍ］。机械工业出版社，1991。

[4]李洪。机械加