K355-拨叉齿条[齿条拨叉]加工工艺及镗拨叉齿条半圆叉口夹具设计带CAD原图
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齿条拨叉
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目 录前 言21 工艺规程制定31.1机械加工工艺规程制订31.2机械加工工艺规程的组成31.3制订机械加工工艺规程的原始资料32 零件的分析42.1零件的作用42.2零件的工艺分析43 工艺规程设计53.1基准面的选择53.1.1 粗基准的选择原则53.1.2 精基准的选择原则53.2 制定工艺路线63.3 确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差63.4基本工时的确立84 镗床夹具设计194.1专用夹具的提出194.2夹具的定位方案194.3夹具的夹紧方案214.4导向元件的设计224.5夹具设计及操作简要说明24结 论25前 言 机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。拨叉齿条的加工工艺规程及镗拨叉齿条118.1圆弧和粗镗、半精镗108.1圆弧的夹具是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行毕业设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。本设计选用拨叉齿条来进行工艺编制与夹具设计，以说明书、绘图为主，设计手册与国家标准为附来进行详细说明。1 工艺规程制定1.1机械加工工艺规程制订1、工艺规程 规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件。2、制订工艺规程的原则 保证图样上规定的各项技术要求，有较高的生产效率，技术先进，经济效益高，劳动条件良好。3、制订工艺规程的原始资料 4、制订工艺规程的程序 计算生产纲领，确定生产类型；分析产品装配图，对零件图样进行工艺审查；确定毛坯的种类、形状、尺寸及精度；拟订工艺路线（划分工艺过程的组成、选择定位基准、选择零件表面的加工方法、安排加工顺序、选择机床设备等）；进行工序设计（确定各工序加工余量、工序尺寸及公差，选择工艺装备，计算时间定额等；确定工序的技术要求及检验方法，填写工艺文件。1.2机械加工工艺规程的组成工艺过程由若干个按着一定顺序排列的工序组成。工序是工艺过程的基本单元，也是生产组织和计划的基本单元。工序又可细分为若干个安装、工位及工步等。1、工序 一个或一组人，在一个工作地对同一个或同时对几个工件所连续完成的一部分工艺过程。2、安装 工件经一次装夹后所完成的那一部分工序3、工位 为了完成一定的工序部分，一次装夹工件后，工件与夹具或设备的可动部分相对刀具或设备的固定部分占据每一位置所完成的那部分工序。4、工步 在加工表面和加工工具不变的情况下所连续完成的那一部分工序5、走刀 在一个工步内当被加工表面的切削余量较大，需分几次切削时，则每进行一次切削称为一次走刀。1.3制订机械加工工艺规程的原始资料产品装配图及零件图；产品质量的验收标准；产品的生产纲领及生产类型；原材料及毛坯的生产水平；现场生产条件（机床设备与工艺装备、工人技术水平等）；国内外有关工艺、技术发展状况。2 零件的分析2.1零件的作用 零件，指机械中不可分拆的单个制件，是机器的基本组成要素，也是机械制造过程中的基本单元。其制造过程一般不需要装配工序；可以装配成机器、仪表以及各种设备的基本制件。一般是一种不采用装配工序而制成的构件，如：螺钉、螺母、弹簧、齿轮等。有时，也将用简单方式连成的构件称为“零件”，如轴承等。 2.2零件的工艺分析对该零件的平面和孔进行加工，具体要求如下：40后端面 粗糙度Ra6.340前端面 粗糙度Ra6.324孔 粗糙度Ra3.2齿条端面 粗糙度Ra3.2叉脚 粗糙度Ra3.2108.1圆弧 粗糙度Ra3.2118.1圆弧 粗糙度Ra6.3齿条 粗糙度Ra3.2 3 工艺规程设计3.1基准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。3.1.1 粗基准的选择原则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。3.1.2 精基准的选择原则选择精基准时要考虑的主要问题是如何保证设计技术要求的实现以及装夹准确、可靠、方便。精基准选择应当满足以下要求：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。3.2 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。最终工艺路线方案：工序01：金属型浇注工序02：时效处理以消除内应力工序03：铣40后端面，倒角145工序04：铣40前端面，倒角145工序05：扩、铰24孔；倒角145工序06：粗铣、半精铣齿条端面工序07：粗铣、半精铣叉脚工序08：粗镗、半精镗108.1圆弧、镗118.1圆弧、倒角工序09：滚齿条工序10：去毛刺工序11：检验至图纸要求工序12：包装、入库3.3 确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差1. 40后端面的加工余量查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4，得铸件的单边加工余量Z=2.0mm,铸件尺寸公差为CT8级，表面粗糙度Ra为6.3。根据机械制造工艺设计简明手册表1.4-8，一步铣削（即粗铣）方可满足其精度要求。2. 40前端面的加工余量查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4，得铸件的单边加工余量Z=2.0mm,铸件尺寸公差为CT8级，表面粗糙度Ra为6.3。根据机械制造工艺设计简明手册表1.4-8，一步铣削（即粗铣）方可满足其精度要求。3. 24孔的加工余量查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4，得铸件的单边加工余量Z=1.5mm,铸件尺寸公差为CT8级，表面粗糙度Ra为3.2。根据机械制造工艺设计简明手册表1.4-8，两步钻削（即扩、铰）方可满足其精度要求。扩 单边余量Z=1.0mm铰 单边余量Z=0.5mm4. 齿条端面的加工余量查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4，得铸件的单边加工余量Z=2.0mm,铸件尺寸公差为CT8级，表面粗糙度Ra为3.2。根据机械制造工艺设计简明手册表1.4-8，两步铣削（即粗铣、半精铣）方可满足其精度要求。粗铣 单边余量Z=1.5mm半精铣 单边余量Z=0.5mm5.108.1圆弧的加工余量查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4，得铸件的单边加工余量Z=1.5mm,铸件尺寸公差为CT8级，表面粗糙度Ra为3.2。根据机械制造工艺设计简明手册表1.4-8，两步镗削（即粗镗、半精镗）方可满足其精度要求。粗镗 单边余量Z=1.0mm半精镗 单边余量Z=0.5mm6. 118.1圆弧的加工余量查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4，得铸件的单边加工余量Z=6.5mm,铸件尺寸公差为CT8级，表面粗糙度Ra为6.3。根据机械制造工艺设计简明手册表1.4-8，一步镗削（即粗镗）方可满足其精度要求。7. 叉脚的加工余量查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4，得铸件的单边加工余量Z=2.0mm,铸件尺寸公差为CT8级，表面粗糙度Ra为3.2。根据机械制造工艺设计简明手册表1.4-8，两步铣削（即粗铣、半精铣）方可满足其精度要求。粗铣 单边余量Z=1.5mm半精铣 单边余量Z=0.5mm8.齿条的加工余量查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4，因其加工表面的尺寸不大故采用实心铸造，铸件尺寸公差为CT8级，表面粗糙度Ra为3.2。根据机械制造工艺设计简明手册表1.4-8，一步滚削方可满足其精度要求。3.4基本工时的确立工序01：金属型浇注工序02：时效处理以消除内应力工序03：铣40后端面，倒角145工步一：铣40后端面1、选择刀具刀具选取硬质合金端面铣刀，刀片采用YG8,，。 2. 决定铣削用量1）决定铣削深度 因为加工余量不大，且表面粗糙Ra6.3，要求不高，故可在一次走刀内铣完， 则2）决定每次进给量及切削速度 根据X52K型立式铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取475当475r/min时按机床标准选取3）计算工时切削工时： ，则机动工时为 工步二：倒角145工序04：铣40前端面，倒角145工步一：铣40前端面1、选择刀具刀具选取硬质合金立铣刀，刀片采用YG8,，。 2. 决定铣削用量1）决定铣削深度 因为加工余量不大，且表面粗糙Ra6.3，要求不高，故可在一次走刀内铣完， 则2）决定每次进给量及切削速度 根据X52K型立式铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取475当475r/min时按机床标准选取3）计算工时切削工时： ，则机动工时为 工步二：倒角145工序05：扩、铰24孔；倒角145工步一：扩21孔至23孔选用高速钢锥柄扩孔钻（工艺表3.16） 由切削表2.7和工艺表4.216查得 （切削表2.15） 692/min 按机床选取n=680r/min 切削工时： ，则机动工时为工步二：铰23孔至24孔选用高速钢锥柄铰（工艺表3.16） 由切削表2.7和工艺表4.216查得 （切削表2.15） 929/min 按机床选取n=960r/min 切削工时： ，则机动工时为工序三：倒角145工序06：粗铣、半精铣齿条端面工步一：粗铣齿条端面1、选择刀具刀具选取硬质合金端面铣刀，刀片采用YG8,，。 2. 决定铣削用量1）决定铣削深度 因为加工余量不大，且表面粗糙Ra6.3，要求不高，故可在一次走刀内铣完， 则2）决定每次进给量及切削速度 根据X52K型立式铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取475当475r/min时按机床标准选取3）计算工时切削工时： ，则机动工时为 工步二：半精铣齿条端面1、选择刀具刀具选取硬质合金端面铣刀，刀片采用YG8,，。 2. 决定铣削用量1）决定铣削深度 因为加工余量不大，且表面粗糙Ra3.2，要求不高，故可在一次走刀内铣完， 则2）决定每次进给量及切削速度 根据X52K型立式铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取600当600r/min时按机床标准选取3）计算工时切削工时： ，则机动工时为 工序07：粗铣、半精铣叉脚工步一：粗铣叉脚1、选择刀具刀具选取硬质合金三面刃铣刀，刀片采用YG8,，。 2. 决定铣削用量1）决定铣削深度 因为加工余量不大，且表面粗糙Ra6.3，要求不高，故可在一次走刀内铣完， 则2）决定每次进给量及切削速度 根据X62型立式铣床说明书，其功率为为6.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取475 3）计算工时切削工时： ，则机动工时为 工步二：半精铣叉脚1、选择刀具刀具选取硬质合金三面刃铣刀，刀片采用YG8,，。 2. 决定铣削用量1）决定铣削深度 因为加工余量不大，且表面粗糙Ra3.2，要求不高，故可在一次走刀内铣完， 则2）决定每次进给量及切削速度 根据X62型立式铣床说明书，其功率为为6.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取637 3）计算工时切削工时： ，则机动工时为 工序08：粗镗、半精镗108.1圆弧、镗118.1圆弧、倒角工步一：粗镗55圆弧至59所选刀具为YT5硬质合金、直径为20mm的圆形镗刀。1） 确定切削深度 2） 确定进给量根据表1.5，当粗镗铸件、镗刀直径为20mm、2mm，镗刀伸出长度为34mm时， =0.150.30mm/r按T68机床的进给量（表4.2-21），选择 =0.27mm/r3） 确定切削速度按表1.27的计算公式确定 式中 =600，m=0.2,=0.15, =0.2, T =60min, 则 m/min =417r/min 按T68机床上的转速，选择 4） 基本时间选镗刀的主偏角=45，则=1.0mm，=20mm，=4mm，=0，=0.27mm/r,， 工步二：半精镗107.1圆弧至108.1所选刀具为YT5硬质合金、直径为20mm的圆形镗刀。 1）确定切削深度 2）确定进给量根据表1.5，当粗镗铸件、镗刀直径为20mm、2mm，镗刀伸出长度为34mm时， =0.150.30mm/r按T68机床的进给量（表4.2-21），选择 =0.19mm/r 3）确定切削速度按表1.27的计算公式确定 式中 =600，m=0.2,=0.15, =0.2, T =60min, 则 156m/min =460r/min 按T68机床上的转速，选择 4）基本时间选镗刀的主偏角=45，则=0.5mm，=20mm，=4mm，=0，=0.19mm/r,， 工步三：镗108.1圆弧至118.1所选刀具为YT5硬质合金、直径为20mm的圆形镗刀。5） 确定切削深度 6） 确定进给量根据表1.5，当粗镗铸件、镗刀直径为20mm、2mm，镗刀伸出长度为34mm时， =0.150.30mm/r按T68机床的进给量（表4.2-21），选择 =0.27mm/r7） 确定切削速度按表1.27的计算公式确定 式中 =650，m=0.2,=0.15, =0.2, T =60min, 则 m/min =410r/min 按T68机床上的转速，选择 8） 基本时间选镗刀的主偏角=45，则=2.5mm，=20mm，=4mm，=0，=0.27mm/r,， 工序09：滚齿条机床Y32B滚齿机1)选择硬质合金滚刀。见机械加工工艺手册第四章中2) 切削用量的选择。查机械加工工艺手册表4.2-49有全齿高 刀具直径 80mm 3)工作台行程长度及切削速度 =182.972mm 4) 计算工时式中 -齿条宽度（mm) -螺旋角（deg) -滚刀头数 -滚刀每分钟转数（r/mm） -工件每转轴向进给量（mm/r) 切削工时：，,=30,=10,=200r/mm,=0.28mm/r，i=9则机动工时为 工序10：去毛刺工序11：检验至图纸要求工序12：包装、入库 4 镗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。有老师分配的任务，我被要求设计工序08：镗拨叉齿条118.1圆弧和粗镗、半精镗108.1圆弧的专用夹具。4.1专用夹具的提出本夹具主要用于镗拨叉齿条118.1圆弧和粗镗、半精镗108.1圆弧，粗糙度为Ra3.2，有一定的精度要求，故设计夹具时即考虑如何提高生产效率，也要注意生产质量。4.2夹具的定位方案 一：选择定位方案拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此零件图没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。由零件图和工艺过程得，选40前端面和40外圆面及工件一侧作为定位基准。1、 40外圆面和半圆套相配合限制四个自由度，即、Y轴移动、Y轴转动、Z轴转动和Z轴移动。2、 40后端面与支承板相配合限制一个自由度，即X轴移动。3、 工件一侧与A型固定式定位销相配合一个自由度，即X轴转动。工件六个自由度被完全限制，属于完全定位二：分析计算定位误差定位误差是指采用调整法加工一批工件时，由于定位不准确而造成某一工序在工序尺寸（通常是指加工表面对工序基准的距离尺寸）或位置要求方面的加工误差。当采用夹具加工工件时，由于工件定位基准和定位元件的工作表面均有制造误差使定位基准位置变化，即定位基准的最大变动量，故由此引起的误差称为基准位置误差，而对于一批工件来讲就产生了定位误差。如图1所示 图1用V型块定位加工时的定位误差当定位基准与工序基准不重合时，就产生了基准不重合误差。基准不重合误差即工序基准相对定位基准理想位置的最大变动量。定位误差指一批工件采用调整法加工，仅仅由于定位不准而引起工序尺寸或位置要求的最大可能变动范围。定位误差主要由尺寸位置误差和基准不重合误差组成。 根据相关公式和公差确定具体变动量。如图2，两个极端情况：情况1：d1=d1,d2=d2使工序基准尽可能地高得加工尺寸；情况2：d1=d1,d2=d2使工序基准尽可能地低得加工尺寸。且该工序定位误差 图2 定位误差 =O1O2+(d2-（d2-Td2)/2 =Td1/(2sina/2)+Td2/2 =0.043/2sin45+0.03/2 0.3924.3夹具的夹紧方案一：选择夹紧方案在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为镗床夹具选择由半圆套夹紧工件。本工序为镗削余量小，镗削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。二：切削力和夹紧力的计算查表4得切削力计算公式：式中，f=1mm/r,查表得=736MPa, 即=1547N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K2.5时，取K=2.5孔轴部分由M6螺母锁紧，查表得夹紧力为12360N=30900N由上计算得，因此采用该夹紧机构工作是可靠的。4.4导向元件的设计拨叉齿条118.1圆弧和108.1圆弧加工需镗圆弧，选用A型镗套（其结构如下图示）。根据工艺要求：即用90的A型镗套。查机床夹具标准件可知90A型镗套的具体结构如下具体的尺寸如下因为镗套和镗模座是间隙配合，加工的时间镗套靠压紧螺钉把他压紧在镗模座上，以防止加工的时间工件的旋转，有上图可知和镗套相配的螺钉的尺寸为M10，查机床夹具标准件可知，M10钻套压紧螺钉的具体结构如下具体的尺寸如下 4.5夹具设计及操作简要说明 如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为镗床夹具选择由半圆套夹紧工件。本工序为镗削余量小，镗削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。 结 论课程设计即将结束了，时间虽然短暂但是它对我们来说受益菲浅的，通过这次的课程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，为我们进行毕业设计打下了良好的基础。课程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。因此同学们非常感谢老师给我们的辛勤指导，使我们学到了好多，也非常珍惜学院给我们的这次设计的机会。致 谢这次课程设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是，查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时，数据存在大量的重复和重叠，由于经验不足，在选取数据上存在一些问题，不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见，在我遇到难题时给我指明了方向，最终我很顺利的完成了课程设
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