机械制造技术课程设计拨叉零件的机械加工工艺及钻Ф5孔的夹具设计【全套图纸】.doc

设计说明书设计题目：拨叉零件的机械加工工艺及钻5孔的夹具设计设计者 指导教师 摘 要本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。拨叉加工工艺规程及其夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。全套图纸，加153893706ABSTRCTThis design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal-cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge.The reduction gear box body components technological process and its the processing hole jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. Must first carry on the analysis in the technological design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; After that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; Then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; Position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement.Keywords: The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error目 录序言1一. 零件分析 21.1 零件作用 21.2零件的工艺分析 3二. 工艺规程设计42.1确定毛坯的制造形式 42.2基面的选择 52.3制定工艺路线 82.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 92.5确定切削用量及基本工时10三 夹具设计123.1问题的提出123.2定位基准的选择123.3切削力及夹紧力计算133.4定位误差分析143.5夹具设计及操作简要说明15总 结16致 谢17参考文献 18 序 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。拨叉的加工工艺规程及其夹具设计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课程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。本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。一、零件的分析1.1零件的作用题目所给的零件是拨叉。它位于变速机构中，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16孔与操纵机构相连，二下方的R38的则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。1.2零件的工艺分析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16作为定位基准这一组加工表面包括：16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5的孔。2.以16端面作为定位基准这一组加工表面包括：16的孔的加工，叉口端面和叉口内侧面。二、 工艺规程设计2.1确定毛坯的制造形式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。粗基准选择应当满足以下要求：（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、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。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16孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，用一个经过特殊加工的定位销定位，这样就限制了空间的5个自由度，又因为钻削时钻削力是向下的，因此上下的自由度不需要限制精基准的选择应满足以下原则：（1）“基准重合”原则 应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准，避免基准不重合引起的误差。（2）“基准统一”原则 尽可能在多数工序中采用同一组精基准定位，以保证各表面的位置精度，避免因基准变换产生的误差，简化夹具设计与制造。（3）“自为基准”原则 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均匀，应选择该加工表面本身为精基准，该表面与其他表面之间的位置精度由先行工序保证。（4）“互为基准”原则 当两个表面相互位置精度及自身尺寸、形状精度都要求较高时，可采用“互为基准”方法，反复加工。（5）所选的精基准 应能保证定位准确、夹紧可靠、夹具简单、操作方便。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。1.工艺路线方案一1铸造铸造2时效处理时效处理3铣铣25左端面4铣铣25右端面5钻钻16孔6钻钻5孔7铣铣8mm2侧面8铣铣叉口内侧面9检验检验，入库方案二：1铸造铸造2时效处理时效处理3铣铣25左端面4铣铣25右端面5钻铣8mm2侧面6钻铣叉口内侧面7铣钻16孔8铣钻5孔9检验检验，入库方案一和方案二的区别在于方案一在先钻16孔然后开始铣叉口内侧面，这样利于保证8mm2侧面和叉口内侧面的精度。综上所述，我们选择方案一具体的工艺路线如下1铸造铸造2时效处理时效处理3铣铣25左端面4铣铣25右端面5钻钻16孔6钻钻5孔7铣铣8mm2侧面8铣铣叉口内侧面9检验检验，入库2.4机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定拨叉生产类型大批量，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（，16端面）。查机械制造工艺设计简明手册（以下称工艺手册）表2.22.5，取25端面长度余量均为2mm（均为双边加工）2. 16孔 16孔的粗糙度6.3，查手册可知留余量2mm3. 其他尺寸直接铸造得到由于本设计规定的零件为大批量生产，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工序1：铸造工序2：时效处理工序3：铣25左端面1. 选择刀具刀具选取端铣刀，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，一次加工完成2） 决定每次进给量及切削速度 根据X51型铣床说明书，其功率为为6kw，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4：铣25右端面铣25右端面与铣25左端面的切削用量和工时计算相同，在此不再累述。工序5：钻16孔确定进给量：根据参考文献表2-7，当钢的，时，。由于本零件在加工16孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数0.75，则根据Z525机床说明书，现取切削速度：根据参考文献表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根据机床说明书，取，故实际切削速度为切削工时：，则机动工时为工序6：钻5孔根据Z525机床说明书，现取切削速度：根据参考文献表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根据机床说明书，取，故实际切削速度为切削工时：，则机动工时为工序7：铣8mm2侧面1. 选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金套式面铣刀，刀片采用YG8,，。2. 决定铣削用量4） 决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成5） 决定每次进给量及切削速度 根据X51型铣床说明书，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1000当1000r/min时按机床标准选取6） 计算工时切削工时：，则机动工时为工序8：铣叉口内侧面1. 选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金套式面铣刀，刀片采用YG8,，。2. 决定铣削用量7） 决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成8） 决定每次进给量及切削速度 根据X51型铣床说明书，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9） 计算工时切削工时：，则机动工时为工序9：检验入库三、 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。由指导老师的分配，决定设计的工序钻5孔的钻床夹具设计。3.1 问题的提出 本夹具主要用于钻5孔，粗糙度要求6.3，为此，需要考虑保证精度要求和如何提高生产效率上。我们采用已加工好的16孔定位。3.2 定位基准的选择机器零件是由若干个表面组成的。这些表面之间的相对位置关系包括两方面的要求：表面见的位置尺寸精度和相对位置精度。研究零件表面的相对位置关系，是离不开基准的。不明确基准就不无法确定表面的位置。基准是用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面。根据基准的不同功能，基准分为设计基准和工艺基准两大类。1. 设计基准 在零件图样上所采用的基准，称为设计基准。2. 工艺基准零件在工艺过程中所采用的基准，称为工艺基准。工艺基准按用途不同，又分为装配基准、测量基准、工序基准和定位基准。（1）装配基准装配时用以确定零件在部件或产品中的位置的基准，称为装配基准。（2）测量基准测量时用以检验已加工表面尺寸几 位置的基准，称为测量基准。（3）工序基准在加工工序中，用以确定本工序被加工表面家工后的尺寸、形状及位置的基准，称为工序基准。（4）定位基准工件定位时所采用的基准，称为定位基准。需要说明的是，作为基准的点、线、面在工件上并不一定具体存在。如轴心线、对称面等，它们是由某些具体表面来体现的。用以体现基准的表面称为定位基准。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。选择16孔和其端面作为定位基准，用圆柱销和挡销定位，为了提高加工效率，缩短辅助时间，采用移动压板夹紧即可满足要求。3.3切削力及夹紧力计算 由于本道工序主要完成钻5孔；根据工艺规程设计得：切削用量 ，由切削加工简明实用手册得（1）确定扭矩查表10.3-13，得：，扭矩修正系数。（2）确定切削的轴向力轴向力计算公式由表10.4-13查出：轴向力的修正系数由10.4-13查出：其它系数由10.4-13查出：，主要切削力都集中在心轴上，所以压板在基本不承受切削力，所以夹紧力要求不大，所以能够满足要求3.4 定位误差分析夹具的主要定位元件为定位销，该定位销是根据零件定位方案设计的专用件，根据零件图，挡销限制工件的转动自由度，零件图标注上被加工孔中心线与零件中心线有垂直位置度要求，因此这里主要对定位心轴的定位误差进行分析。根据机床夹具设计手册表1-1-7查得在加工过程中，定位基准为左端面，设计基准为孔中心线,基准不重合，且没有尺寸公差的要求，故为自由公差等级故基准不重合误差可忽略不计。移动时基准位移误差：按H7/n6的配合，则圆柱销直径应为 。圆孔的直径公差 。圆柱销的直径公差 。圆孔与圆柱销的最小配合间隙。在机床上装夹工件时，通常采用先把工件装入心轴中夹紧后，再把圆柱销装上夹具体，也有先把工件装入圆柱销，装上机床再行加紧。但是在并紧螺母时，常会引起工件的走动，所以上述两种办法都不能保证接触情况始终是固定在某一边。虽然圆柱销是水平放置，其定位误差不能接固定单边接触来考虑，即：在实际分析定位方案时，常会遇到加工误差的分配问题，即有关夹具的加工误差，应占工件加工允差多少比例方为合适。在中，定位误差又应该占多少比例方为合适？要解决这些问题，就必须考虑到具体的加工情况和工件的加工公差，因此很难决定一定固定的数值。但是，由于在一般加工条件下，当正确合理的选取相应的机床和刀具之后，有关夹具产生的加工误差，往往对工件的加工精度，起着重要的影响。所以，在开始分析夹具定位方案时，作为对加工精度影响的估计，大致又一个比例数值可供参考。尤其对初学者来说，更为重要。基于这种情况，不少资料推荐，在一般加工情况下（加工精度不是过高或过低，机床，刀具，切削用量等选择合理，毛坯情况正常）可以认为：而 即： 在此加工工艺中： 因为： 所以：方案合理3.5 夹具设计及操作简要说明使用圆柱销定位，采用移动压板快速夹紧，即可指定可靠的卡紧力。同时我们采用快换钻套，当导向的钻套磨损后，我们松开螺钉可以快速地换下钻套。保证导向的精度，这样就大大的提高了生产效率，适合于大批量生产总 结这次设计即将结束了，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，为我们踏入设计打下了好的基础。这次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，它将是我们毕业设计完成的更出色的关键一步。致 谢这次设计使我收益不小，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毕业设计。这次设计成绩的取得，与指导老师的细心指导是分不开的。在此，我衷心感谢我的指导老师，特别是每次都放下她的休息时间，耐心地帮助我解决技术上的一些难题，她严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，她都始终给予我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜，她不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，除了敬佩指导老师的专业水平外，她的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向指导老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。 参 考 文 献1. 切削用量简明手册,艾兴、肖诗纲主编,机械工业出版社出版，1994年2.机械制造工艺设计简明手册，李益民主编，机械工业出版社出版，1994年3.机床夹具设计，哈尔滨工业大学、上海工业大学主编，上海科学技术出版社出版，1983年4.机床夹具设计手册，东北重型机械学院、洛阳工学院、一汽制造厂职工大学编，上海科学技术出版社出版，1990年5.金属机械加工工艺人员手册，上海科学技术出版社，1981年10月6.机械制造工艺学，郭宗连、秦宝荣主编，中国建材工业出版社出版，1997年