K313-拨叉机械加工工艺及钻M8孔夹具设计【中心距95】带CAD原图
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中心距95
K313
机械
加工
工艺
M8
夹具
设计
中心
95
CAD
原图
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参考文献说明书设计题目：拨叉机械加工工艺规程及夹具设计 摘 要本文是对拨叉零件加工应用及加工的工艺性分析，主要包括对零件图的分析、毛坯的选择、零件的装夹、工艺路线的制订、刀具的选择、切削用量的确定、加工工艺文件的填写。选择正确的加工方法，设计合理的加工工艺过程。此外还对填料箱盖零件的两道工序的加工设计了专用夹具.机床夹具的种类很多，其中，使用范围最广的通用夹具，规格尺寸多已标准化，并且有专业的工厂进行生产。而广泛用于批量生产，专为某工件加工工序服务的专用夹具，则需要各制造厂根据工件加工工艺自行设计制造。本论文夹具设计的主要内容是设计加工22孔夹具。关键词：拨叉，加工工艺，加工方法，工艺文件，夹具第1章 绪论1.1课题研究的意义及现状当前，我国中小零部件机械产业正处于稳步发展的成熟期，国外进口设备一统天下的局面已经结束，国产零部件机械已经成为主力。主要表现如下：一、国产机械的技术水平已接近或达到世界先进水平，大规模靠引进技术发展的时代已经结束，吸收、学习国外先进技术的渠道和方法大为增强，自身开发能力大大提升，大型机械开发周期一般不超过一年。二、行业格局发生很大变化。一是国外著名的机械企业纷纷在中国建厂，改变了机械生产企业的结构。它们在机械方面具有雄厚的技术和经济实力，代表着世界领先水平，今后将对中国机械行业的生产格局产生深远影响。其在产品开发、制造及知识产权保护等许多方面给中国企业提供了学习机会。二是国内著名大企业成功介入机械产品的生产，并向多品种方向发展，凭借大厂在经验、技术、经济、制造方面的实力，其机械产品在销售市场上已经占据了主导地位。这些变化，极大增强了我国机械行业的实力，对中小企业的发展也有很大影响。三、一批民营中小企业迅速成长壮大，规模和技术实力大增。尚存问题有待解决。在看到我国零部件机械行业获得长足发展的同时，一些潜在的问题也不容忽视。首先，我国多数机械企业规模偏小，抵抗风险能力有限，回款率低，流动资金不足。其次，也如同其他产品一样，我国零部件机械存在着科技投入不足、创新能力偏低等问题。对基本研发的投入很少，采用挖人才、“偷”技术的方式很普遍。所以各家的产品都是大同小异，很少有标志性的技术，原始创新很少。第三，零部件机械厂家正面临着水、电、钢材等原材料持续上涨的压力，利润损失较大，不利于进一步扩大生产。第四，对出口欧洲、美国等发达国家和地区的产品，由于不熟悉其市场准入和标准，经常遭遇“专利门槛”问题，对产品出口产生不利影响。认清趋势促进发展。针对上述问题，相关企业要重视创新，主动加大科技投入；树立尊重知识、保护知识产权的法律意识；企业对技术骨干要有留人和防挖办法；可在市场接受的范围内，适当进行涨价，以促进生产发展。1.2课题主要研究内容轴承座零件的分析包括：零件用途、安装使用、零件图的加工工艺、材料毛坯以及技术要求等的分析。确定加工方法，填写加工工艺过程。1、依据国家有关标准，JB/T2562-2007,对开式四螺柱正滑动轴承座型式与尺寸，JB/T2564-2007,滑动轴承座技术条件等，根据需要标注轴承座装配图的尺寸公差、形位公差等；2、根据轴承座的装配图，画出轴承座上盖和底座的零件图。根据需要标注零件表面的尺寸公差、形位公差和粗糙度等；3、综合运用所学知识，参考有关资料，按大批生产，安排产品的加工工艺；设计加工轴承孔夹具。1.3研究方法和手段（1）调研、消化原始资料；收集整理有关机械零件设计、装配工艺、机械加工工艺、制造技术等有关资料，供设计时使用；消化零件制件图，了解零件的用途，分析零件的工艺性、尺寸精度等技术要求；分析工艺资料，了解所用材料性能、零件特性以及工艺参数。（2）完成轴承座的零件图及装配图；（3）确定工艺方案，制定加工工艺文件；（4）设计加工轴承孔夹具；（5）完成零件图及多轴头装配图的制作。1.4研究目标通过课题的设计锻炼和培养自己的工艺文件的编制能力，熟悉常用材料的使用性能，正确选用材料；掌握夹具设计的基本方法和机械零部件设计的基本程序和方法；掌握机械加工工艺的制定过程，对一般的制造过程和方法有初步的了解，了解常用的零部件设计软件，并能熟练运用二维及三维软件进行设计。定的机械加工工艺所加工的产品能达到图纸的各项技术要求。使自己在大学四年所学的知识得到全面总结和巩固，对以前所学的知识得以温故而知新，更好的掌握学过的知识，为将来的工作奠定一个良好基础。1.5方案可行性分析1）查阅相关文献，搜集有关资料。2）了解轴承座的结构以及工作原理的了解，并了解夹具的结构；3)通过老师指导,同学讨论确定方案。4）根据国家有关标准，设计产品一、 分析零件图（一）零件作用拨叉是传动系统中用来拨动滑移齿轮，以实现系统调速、转向的零件。其小头通过与轴的过盈配合来传递凸轮曲线槽传来的运动；大头的内部突起处与滑移齿轮的凹槽配合。（二）零件的工艺分析1、零件选用材料为HT200，俗称灰口铸铁。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。2、该零件主要加工表面及技术要求分析如下： (1)、零件上端面及孔60的上下端面与孔30的垂直度公差等级为9-10级。表面粗糙度为Ra3.2um。加工时应以上端面与孔30的内表面为基准。又由于上端面须加工，根据“基准先行”的规则，故应先加工上端面，再加工孔30，最后加工孔60的上下端面。(2)、尺寸30、20、65、60、80都有其公差要求，加工时需要保证这些尺寸。 (3)、22H7孔内表面Ra1.6，需要进行精铰。80孔内表面Ra6.3，铣端面时就可以保证。30内孔表面Ra3.2只需半精镗即可。(4)、M8和M12 的孔只需要钻孔与攻丝，可放在后期工序中。(5)、6锥销孔只要求加工一半，故可以与M8孔同时钻出。(6)、方向保持与图样一致。两件铸在一起表面应无夹渣、气孔。根据各加工方法的经济精度及一般机床所能达到的位置精度，该零件没有很难加工的表面尺寸，上述表面的技术要求采用常规加工工艺均可以保证。二、 确定生产类型已知零件每年的生产量为100，000件，质量为1.0Kg，可确定其生产类型为大批生产。故初步确定工艺安排的基本倾向为：加工过程划分阶段；工艺适当集中；加工设备已通用设备为主；大量采用专用工装。三、 确定毛坯选择毛坯时候应该考虑一下几点因素： (1)零件的力学性能要求：相同的材料采用不同的毛坯制造方法，其力学性能有所不同。离心浇注的铸件、压力浇注的铸件、金属型浇注的铸件、砂型浇筑的铸件，其力学性能一次递减。(2)零件的结构形状和外廓尺寸：直径相差不大的阶梯轴宜采用棒料，相差较大时宜采用锻件；形状复杂、力学性能要求不高可采用铸钢件，形状复杂和薄壁的毛坯不宜采用金属型铸造；尺寸较大的毛坯不宜采用模锻、压铸和精铸，多采用砂型铸造和自由锻造；外形复杂的小零件宜采用精密锻造方法，以避免机械加工。(3)生产纲领和批量：生产纲领大时宜采用高精度和高生产率的毛坯制造方法，生产纲领小时宜采用设备投资小的毛坯制造方法。(4)现场生产条件要求：现场生产条件和发展应经过技术经济分析和论证。经过分析考虑，零件材料选取HT200，由于零件结构一般，生产类型为中、小批生产，在机床运行过程中所受冲击不大，力学性能要求不高，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，零件属于中批生产，零件的轮廓尺寸不大，根据参考文献8中表3-1选择金属型浇注铸件毛坯。查机械制造工艺设计简明手册第41页表2.2-5，选用铸件尺寸公差等级为9级.这对提高生产率，保证产品质量有帮助。此外为消除残余应力还应安排人工时效。1、确定毛坯种类根据零件材料确定毛坯为铸件。并依其结构形状、尺寸大小和生产类型，毛坯的铸造方法选用金属模机械砂型。根据表15-5铸件尺寸公差等级采用CT9级。2、确定铸件余量及形状根据表15-7，取加工余量为MA-G级。查表15-8确定各表面的铸件机械加工余量。铸件的分型面选择及各加工表面铸件机械加工余量见下表：表面代号基本尺寸（mm）加工余量等级加工余量（mm）说 明T1T2T3D1D2D3D440707022507070HHHHHHH3.53.03.01.03.03.03.0顶面，降一级，单侧加工顶面，单侧加工底面，单侧加工孔径过小，保证铸造，余量减小孔，降一级，双侧加工孔，降一级，单侧加工孔，降一级，单侧加工3、画零件毛坯图(图附后)四、 机械加工工艺过程设计3.2基准的选择定位选择是工艺规程设计中重要的工作之一，定位选择的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会问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，使生产无法进行。3.2.1粗基准的选择选择粗基准时，主要要求保证各加工面有足够的余量，使加工面与不加工面间的位置符合图样要求，并特别注意要尽快获得精基面。(1)加工轴承座上盖时应选择上盖螺栓孔的上表面为粗基准，加工上盖分合面。我选择粗基准的根据如下：选择上盖螺栓孔的上表面为基准，能保证轴承座上盖其他表面加工余量小二均匀，符合选择重要表面为粗基准的原则；轴承座上盖只有螺栓孔上表面不需要进行加工，符合选择不加工表面为粗基准的原则；制造毛坯的时候上表面的加工余量留的最少，符合选择加工余量量最小的表面为粗基准的原则；上表面能满足方便定位、加紧的需求，符合选择较为平整光洁、加工面积较大的表面为粗基准的原则；螺栓孔上表面只用一次，加工出精基准面就不需要使用，符合粗基准在同一尺寸方向上只能使用一次的原则。(2)按照粗基准的选择原则，同理我们可以选择出轴承座底座的底孔的上表面为粗基准，加工底座的底面。3.2.2精基准的选择精基准的选择应从保证零件加工精度出发，同时考虑装夹方便、夹具结构简单。(1)选择上盖的分合面为精基准，加工上盖端面和气压杯螺纹孔的上表面。我选择精基准的根据如下：精基准的以“基准重合”、“基准统一”、“自为基准”、“互为基准”为选择原则，并且需要保证工件定位精准、加紧可靠、操作方便。选择上盖的分合面为精基准可以简化操作，能够准确定位，加紧可靠，满足加工表面对设计基准的相对位置精度要求，方便加工其他表面。(2)按照精基准的选择原则，选择轴承座底座的底面为精基准，加工底座的端面及内孔分合面。(3)按照精基准的选择原则，选择轴承座的底面与为精基准，加工轴承座的内孔。3.4加工主要工序安排对于大批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。轴承座加工的第一个工序也就是加工统一的基准。具体安排是先以孔定位粗、精加工顶平面。第二个工序是加工定位用的两个工艺孔。由于顶平面加工完成后一直到轴承座加工完成为止，除了个别工序外，都要用作定位基准。因此，顶面上的螺孔也应在加工两工艺孔的工序中同时加工出来。后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。先粗加工平面，再粗加工孔系。螺纹底孔在多轴组合钻床上钻出，因切削力较大，也应该在粗加工阶段完成。对于轴承座，需要精加工的是支承孔前后端平面。按上述原则亦应先精加工平面再加工孔系，但在实际生产中这样安排不易于保证孔和端面相互垂直。因此，实际采用的工艺方案是先精加工支承孔系，然后以支承孔用可胀心轴定位来加工端面，这样容易保证零件图纸上规定的端面全跳动公差要求。各螺纹孔的攻丝，由于切削力较小，可以安排在粗、精加工阶段中分散进行。加工工序完成以后，将工件清洗干净。清洗是在的含0.4%1.1%苏打及0.25%0.5%亚硝酸钠溶液中进行的。清洗后用压缩空气吹干净。保证零件内部杂质、铁屑、毛刺、砂粒等的残留量不大于。（一）选择定位基准（1）、选择粗基准 为了方便装夹，以及依据以不加工表面为基准和毛坯表面质量较好者为基准的原则，选底端面为粗基准。（2）、选择精基准 依据基准重合原则，应选用统一的基准有利于保证零件的精度。多用“一面两孔”的定位方式定位，所以选择小头孔轴线和底面为精基准。 （二）制订工艺过程1、根据各表面加工要求和各种加工方法所能达到的经济精度（查表15-32、15-33、15-34），选择加工方法：（1）、上端面T1：粗铣（R6.3）精铣（R3.2）（2）、上端面T2：粗铣（R6.3）精铣（R3.2）（3）、底端面T3：粗铣（R6.3）精铣（R3.2）（4）、切断面T4：粗铣（R6.2）（5）、小端头孔D1：扩孔（R6.3、IT10）铰孔（R1.6、IT7）（6）、中间孔D2：粗镗（R6.3）半精镗（R3.2、IT7）（7）、中间孔D3：粗镗（R6.3、IT13）2、工艺过程的确定:工序号工序内容定位基准010020030040050060070080090100110120130140铸坯粗铣小头孔的两端粗铣中间孔上端面粗铣中间孔下端面扩两小端头孔精镗中间孔精镗小头孔上端面半精镗中间孔精铣中间孔上端面精铣中间孔下端面精铰两端小头孔铣断钻2X6、M8、M12螺纹孔，攻M8、M12螺纹去毛刺检验D1、T5D1、T1D1、T1D2、D5、T5D1、D5、T5D1、T5D1、T5D1、T5D1、T1D2、T5、D5D1、T5D1、D2、T5五、 选择加工设备与工艺设备（一）、选择机床1、工序010、020、030、060、080、090均为铣端面，可采用立式升降台铣床：XQ5025A。2、工序040、100、120均为钻、扩孔工艺，可采用摇臂钻床Z3025B。3、工序050、070为镗孔，采用T68镗床。（二）、选择夹具各工序广泛采用专用夹具。在钻空M8时，其夹具可采用一面两销定位。（三）、选择刀具1、在铣床上加工的工序，均采用硬质合金铣刀即可保证加工质量。2、加工孔22H7时，由于采用扩、铰的加工方案，故工序040可用扩孔刀具一次加工。而工序100精铰22H7，因加工余量小，则选用高速钢铰刀。3、在镗孔50H13时，由于对精度要求不高，故采用硬质合金镗刀即可。（四）、选择量具1、对端面的尺寸精度要求不高，采用通用量具即可。2、对孔30H8，为保证加工精度，工序100采用专用塞规进行测量。为保证30-0.24+0.084、的尺寸精度，采用专用极限量规。为保证各端面的垂直度，故采用千分表进行检测。六、确定工序尺寸（一）、孔类加工工艺尺寸孔类加工的设计基准与工艺基准重合，尺寸计算简单。铸造尺寸按要求其公差带对称分布，其余偏差一律按“入体原则”确定（孔类表面为双侧，公差加倍表示）。圆柱表面工序尺寸及公差：加工表面加工内容加工余量（mm）精度等级表面粗糙度Ra（um）工序尺寸工序余量最小最大30H8铸件精铰扩孔20.21.8CT9IT7IT101.63.228-+0.8290+0.021300+0.0520.14811.0212.65260H13铸件粗镗半精镗642CT9IT13IT96.33.254-0+1.0580+0.46600+0.0742.91.545.62.07480铸件粗镗66CT9IT136.374-+1.1800+0.0464.97.1466铸件钻孔精铰87.80.2IT12IT812.51.65.80+0.1560+0.0227.80.057.950.222M8铸件钻孔攻丝86.81.2IT13IT712.53.26.80+0.1880+0.0126.80.826.981.012（二）、面类加工工序各端面加工定位基准多次相互转换，使之尺寸及偏差关系复杂，余量核算也较复杂。现用工序尺寸联系图表法确定其工序尺寸。1、按规定符号建立工序尺寸联系图。其中C类尺寸为铸件尺寸，A类为机械加工工序尺寸，B类尺寸为最终保证尺寸。2、查表确定工序基本余量。根据手册表15-57取孔上端面粗铣余量为2.2mm，底端面粗铣余量为1.7mm，上端面、底端面精铣余量为0.8mm。3、由最终工序向前推算工序基本尺寸及毛坯尺寸。4、查表15-32及表15-33确定工序尺寸的经济加工精度。5、由各加工方法的经济精度确定工序尺寸偏差。（a）对直接保证设计尺寸的工艺尺寸，可按设计尺寸偏差要求确定其尺寸偏差。（b）铸件尺寸按要求其公差带对称分布。（c）其余独立的中间工艺尺寸按“入体方向”确定偏差。6、校核设计尺寸。加工表面加工内容加工余量精度等级工序尺寸表面粗糙度工序余量最小最大孔30上端面铸件3.5CT966.5-+2精铣0.8IT9630+0.0743.20.7261.1粗铣2.7IT1263.80+0.306.30.44.7孔60上端面铸件3CT941-+1.7精铣0.8IT9380+0.0523.20.7480.92粗铣2.2IT1238.80+0.126.30.383.9孔60下端面铸件3CT938-+1.7精铣0.8IT9350+0.0523.20.7480.92粗铣2.2IT1235.80+0.126.30.383.9七、切削用量工序 粗铣小头孔端面，以底面为粗基准由机械手册可以直接查出铣削速度：采用立粗齿铣刀，。则计算工时工序 粗铣中间孔上端面由机械手册可以直接查出铣削速度：采用立粗齿铣刀，。则计算工时工序 粗铣中间孔下端面侧由机械手册可以直接查出铣削速度：采用错齿三面刃铣刀，。则计算工时工序VI 精铣小头孔上端面由于是精加工铣削速度放大30，其值：采用镶齿三面刃铣刀，。则计算工时工序VII 半精镗中间的孔需要镗至650+0.074，单边余量，查手册一次镗削余量。3次镗完切削速度，进给量镗一次所以需要工时：完成整个加工需要的工时就为3.7 时间定额计算及生产安排根据设计任务要求，该的年产量为10万件。一年以240个工作日计算，每天的产量应不低于417件。设每天的产量为420件。再以每天8小时工作时间计算，则每个工件的生产时间应不大于1.14min。参照机械加工工艺手册表2.5.2，机械加工单件（生产类型：中批以上）时间定额的计算公式为： （大量生产时）因此在大批量生产时单件时间定额计算公式为： 其中： 单件时间定额 基本时间（机动时间） 辅助时间。用于某工序加工每个工件时都要进行的各种辅助动作所消耗的时间，包括装卸工件时间和有关工步辅助时间 布置工作地、休息和生理需要时间占操作时间的百分比值工序1：粗、精铣顶面机动时间：辅助时间：参照机械加工工艺手册表2.5.43，取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则：根据机械加工工艺手册表2.5.48，单间时间定额： 因此应布置两台机床同时完成本工序的加工。当布置两台机床时， 即能满足生产要求工序2：钻顶面孔、铰定位孔机动时间：辅助时间：参照机械加工工艺手册表2.5.41，取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则：根据机械加工工艺手册表2.5.43，单间时间定额： 因此布置一台机床即能满足生产要求。工序4：钻两侧面孔机动时间：辅助时间：参照机械加工工艺手册表2.5.41，取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则：根据机械加工工艺手册表2.5.43，单间时间定额： 因此布置一台机床即能满足生产要求。工序5：粗铣前后端面机动时间：辅助时间：参照机械加工工艺手册表2.5.45，取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则：根据机械加工工艺手册表2.5.4
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