机械制造技术课程设计-拨杆加工工艺及铣φ10孔两侧面夹具设计

目录3309绪论 17875第1章零件的分析 2106201.1零件的作用 2218391.2.零件的工艺分析 21998第2章工艺规程设计 4165412.1确定毛坯的制造形式 437742.2基面的选择 4159702.2.1粗基准的选择 457092.2.2精基准的选择原则 4315442.3制定工艺路线 5253142.4确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差 549472.5确定切削用量及基本工时 52979第3章铣床夹具设计 1015313.1问题的提出 10114023.2定位方案 10311823.3夹紧装置 1025873.4对刀及导向装置 11213.5误差分析 1115345总结 1414255参考文献 15

绪论机床夹具是在切削加工中，用以准确地确定工件位置，并将其牢固地夹紧的工艺装备。它的重要作用是：可靠地保证工件的加工精度，提高加工效率，减轻劳动强度，冲锋发挥和扩大机床的工艺性能。因此夹具在机械制造中占有重要的地位。机床夹具的设计是工艺装备设计中的一个重要组成部分，是保证产品质量和提高劳动生产率的一项技术措施。我们在设计中也应该注意一些重要方法，我们必须深入生产实践调查研究，因为，这样有利于我们掌握一些重要资料，例如：（1）工件的图纸——详细阅读图纸，了解工件被加工表面的技术要求，该件在机械中的位置和作用，以及装配中的特殊要求。（2）工艺文件——了解工件的工艺过程，本工序的加工要求，工件已加工面及及待加工面的状况，基准面的选择状况，可用的机床设备的主要规格，与夹具连接部分的尺寸及切削用量等。（3）生产纲领——夹具的结构形式应与工件批量大小相适应，做到经济合理。（4）制造与使用夹具的状况等。我深刻明白要想做好这次夹具设计，我也要了解并注意设计夹具出现的问题，对夹具最基本的要求是：工件的定位准确，定位精度满足加工要求，工件夹紧牢固可靠，操作安全方便，成本低廉。工件夹具中的定位精度，主要是定为基准是否与工序基准重合，定位基准的形式和精度，定位元件的形式和精度，定位元件的布置方式，定位基准与定位元件的配合状况等因素有关。这些因素所造成的误差，可以通过数学计算求得。在采取提高定位精度的措施时，要注意到夹具制造上的可能性。在总的定位精度满足加工要求的条件下，不要过高的提高工件在夹具中的定位精度。夹具在机床上的定位精度，和刀具在夹具上的导向精度也不应忽视。夹具在机床上的定位精度，主要与定位元件表面与机床配合处的位置精度。夹具与机床连接处的配合间隙等因素有关。因此，提高夹具制造精度，减小配合间隙就能提高夹具在机床上的定位精度。如果定位精度要求很高，而通过提高夹具制造精度的措施已不可能或不合理时，应采用调整法或就地加工法解决，即在安装夹具时找正定位表面的准确位置，或在夹具安装后加工定位表面，使夹具在机床上获得高精度定位。第1章零件的分析1.1零件的作用拨杆零件位于变速机构中，主要用来换挡，使主轴的回转运动按照工作者的要求工作，从而获得所需要的速度和扭矩。零件图上的Φ10孔与操作机构相连接，通过Φ22H9孔控制齿轮所在轴。通过Φ10孔拨动Φ22H9孔端的齿轮来变速，达到所需的要求。1.2.零件的工艺分析图1-1拨杆零件图1.零件图完全表达清楚了此零件的结构特点。因上图尺寸和标注齐全明确，几何元素之间的关系也完全的明确，符合国家标准。2.零件的技术要求分析主要是对尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度及热处理的分析，这些都影响零件的质量和使用性能。在保证前面的前提下，应满足经济合理性。此零件的技术要求Φ22孔与Φ40的端面垂直度公差为0.02，Φ10孔的轴线与Φ22H9孔轴线平行度公差0.04，Φ22H9孔和Φ10孔的表面粗糙度分别为Ra1.6和Ra12.5，尺寸12的两端面表面粗糙度Ra6.3。

第2章工艺规程设计2.1确定毛坯的制造形式拨杆的零件材料45#，依据《机械制造工艺设计简明手册》表1.3-1，P8知，毛坯为锻件。2.2基面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。2.2.1粗基准的选择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。由以上及零件知，选用Ф40mm外圆面及其端面、R10圆弧面作为定位粗基准。2.2.2精基准的选择原则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。由上及零件图知，选用Φ22孔及其端面作为定位精基准。2.3制定工艺路线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：锻造工序02：调质处理工序03：铣Φ40下端面工序04：铣Φ40上端面工序05：钻、扩、铰Φ22H9孔工序06：两端倒角C1工序07：铣Ф10孔两侧面工序08：钻Φ10孔工序09：钻、攻M8螺纹工序10：去毛刺工序11：检验至图纸要求工序12：入库2.4确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差拨杆的材料是45钢，由《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-25模锻件内外表面加工余量，查出该零件余量是：厚度方向为2.3~3.0mm，水平方向为2.3~3.0mm。现厚度方向与水平方向均取3.0mm。2.5确定切削用量及基本工时工序03：铣Φ40下端面1.选择刀具刀具选取端面铣刀，刀片采用YG8,，，，。2.决定铣削用量①决定铣削深度②决定每次进给量及切削速度根据X52型铣床说明书，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＝6003.计算工时切削工时：，，，则机动工时为工序04：铣Φ40上端面1.选择刀具刀具选取端面铣刀，刀片采用YG8,，，，。2.决定铣削用量①决定铣削深度②决定每次进给量及切削速度根据X52型铣床说明书，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＝6003.计算工时切削工时：，，，则机动工时为工序05钻、扩、铰Φ22H9孔工步一：钻Φ20mm孔确定进给量：根据参考文献Ⅳ表2-7根据Z525立式钻床说明书，主轴进给量，根据参考文献Ⅳ表4.2-13，取主轴速度：主轴转速，根据参考文献Ⅳ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Φ20mm孔至Φ21.8mm确定进给量：根据参考文献Ⅳ表2-7根据Z525立式钻床说明书，主轴进给量，根据参考文献Ⅳ表4.2-13，取主轴速度：主轴转速，根据参考文献Ⅳ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 工步三：铰Φ21.8mm至Φ22H8确定进给量：根据参考文献Ⅳ表2-7根据Z525立式钻床说明书，主轴进给量，根据参考文献Ⅳ表4.2-13，取主轴速度：主轴转速，根据参考文献Ⅳ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06：两端倒角C1工序07：铣Ф10孔两侧面1.选择刀具刀具选取三面刃铣刀，刀片采用YG8,，，2.决定铣削用量①决定铣削深度②决定每次进给量及切削速度根据X62型铣床说明书，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＝1903.计算工时切削工时：，，，走刀次数则机动工时为工序08：钻Φ10孔确定进给量：根据参考文献Ⅳ表2-7根据Z525立式钻床说明书，主轴进给量，根据参考文献Ⅳ表4.2-13，取主轴速度：主轴转速，根据参考文献Ⅳ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09：钻、攻M8螺纹工步一：钻M8螺纹底孔Φ6.8确定进给量：根据参考文献Ⅳ表2-7根据Z525立式钻床说明书，主轴进给量，根据参考文献Ⅳ表4.2-13，取主轴速度：主轴转速，根据参考文献Ⅳ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：攻M8螺纹确定进给量：根据参考文献Ⅳ表2-7根据Z525立式钻床说明书，主轴进给量，根据参考文献Ⅳ表4.2-13，取主轴速度：主轴转速，根据参考文献Ⅳ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3章铣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。设计第5道工序07：铣Ф10孔两侧面夹具。本夹具将用于卧式铣床X62。刀具为Ф80三面刃铣刀。3.1问题的提出本夹具主要用于铣Ф10孔两侧面，粗糙度Ra6.3，精度要求一般，为此，设计夹具时主要考虑提高生产效率上，精度则不予考虑。3.2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。采用已加工过的我们采用已经加工过的Φ40端面、Φ22H9孔和侧边定位，对应的定位元件为：心轴和定位销，定位分析如下：①Φ40端面作为第一定位基准，与心轴端面相配合，限制三个自由度，即X轴移动、Y轴转动和Z轴转动；②Ф22H9孔作为第二定位基准，与心轴相配合，限制两个自由度，即Y轴移动和Z轴移动；③侧边作为第三定位基准，与定位销相配合，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。3.3夹紧装置1.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。2.铣削力计算查文献[3]表4得切削力计算公式：式中，f=0.2mm/r,查表得=736MPa,即=≈371×4.171×0.324N≈501N3.夹紧力计算所需夹紧力，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K<2.5时，取K=2.5孔轴部分由M10螺母锁紧，查表得夹紧力为3550N由上计算得》，因此采用该夹紧机构工作是可靠的。3.4对刀及导向装置拨杆铣Ф10孔两端面，粗糙度Ra6.3,大批量生产，特制对刀块与平塞尺来保证铣刀位置。3.5误差分析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。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。②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。4.误差分析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Φ22H9孔在轴上定位铣Ф10孔两端面，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=0.107mm②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=

总结本次设计的完成离不开老师的辛勤指导和同学们的热情帮助，再次向他们表示最衷心的感谢。设计以机械加工工艺路线为主线，进一步拟定加工方法，通过分析零件图纸、选用机械加工设备等，初步拟定加工面法。加工路线确定后，切削用量和加工工时的计算要熟悉和使用有关手册查看工艺参数。将计算出来的资料和加工方法，刀具，机床设备，填入过程档案。在设计中体会到前面所学课程的重要性，并从这个设计中得到巩固和拓展，同时也提高了自己独立思考、独立工作的能力，为毕业后走上社会，从事相关的技术工作奠定了一个良好的基础。设计以设计铣床夹具为主的机械加工工艺规程。《机械加工工艺规程设计》运用了《基准选择》等知识，《工件定位》、《夹紧机构》等知识在《夹具设计》中均有应用。通过这一设计，使我基本掌握了零件的加工工艺分析