倒II挡拨叉零件机械加工工艺规程及铣两爪共面工装夹具设计.doc

目 录第一章 绪论11.1 引言112机械加工工艺规程的作用113研究方法及技术路线214课题背景及发展趋势3第二章 工艺规程设计42.1毛坯的制造形式42.2 基面的选择42.3制定工艺路线52.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定52.5确定切削用量及基本工时7第3章 变速叉的夹具设计143.1 问题的提出143.2 定位基准的选择143.3切削力和夹紧力的计算143.4定位误差分析153.5 定位键与对刀装置的设计16总 结18参 考 文 献19 第一章 绪论1.1 引言制造技术的重要性是不言而喻的，它与当今的社会发展密切相关。现代制造技术是当前世界各国研究和发展的主题，特别是在市场经济的今天，它更占有十分重要的地位。人类的发展过程是一个不断制造的过程，在人类发展的初期，为了生存，制造了石器以便于狩猎，此后，出现了陶器，铜器，铁器，和一些简单的机械，如刀，剑，弓，箭等兵器，锅，壶，盆，罐等用具，犁，磨，碾，水车等农用工具，这些工具和用具的制造过程都是简单的制造过程，主要围绕生活必需和存亡征战，制造资源，规模和技术水平都非常有限。随着社会的发展，制造技术的范围，规模的不断扩大，技术水平的不断提高，向文化，艺术，工业发展，出现了纸张，笔墨，活版，石雕，珠宝 ，钱币金银饰品等制造技术。到了资本主义和社会主义社会，出现了大工业生产，使得人类的物质生活和文明有了很大的提高，对精神和物质有了更高的要求，科学技术有了更快更新的发展，从而与制造工艺的关系更为密切。蒸汽机的制造技术的问世带来了工业革命和大工业生产，内燃机制造技术的出现和发展形成了现代汽车，火车和舰船，喷气涡轮发动机制造技术促进了现代喷气客机和超音速飞机的发展，集成电路制造技术的进步左右了现代计算机的水平，纳米技术的出现开创了微创机械的先河，因此，人类的活动与制造密切相关，人类活动的水平受到了限制，宇宙飞船，航天飞机，人造飞机，人造卫星以及空间工作站等技术的出现，使人类活动走出了地球，走向太空 。全套图纸加扣3012250582 12机械加工工艺规程的作用机械加工工艺规程是指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。制订工艺规程的原则是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。制订工艺规程的程序：1、 计算生产纲领，确定生产类型2、 分析产品装配图，对零件图样进行工艺审查3、 确定毛坯种类、形状、尺寸及精度4、 制订工艺路线5、 进行工序设计（确定各工序加工余量、切削用量、工序尺寸及公差、选择工艺装备，计算时间定额等。）13研究方法及技术路线1. 深入生产实践调查研究 在深入生产实践调查研究中，应当掌握下面一些资料：工程图纸，工艺文件，生产纲领，制造与使用夹具情况等。2. 制订工艺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，拟定工艺路线（划分工艺规程的组成，选择的定位基准，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，切削余量，工序尺寸及工差，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。3. 确定工件的夹紧方式和设计夹紧机构夹紧力的作用点和方向应符合夹紧原则。进行夹紧力的分析和计算，以确定加紧元件和传动装置的主要尺寸。4. 确定夹具其他部分的结构形式如分度装置，对刀元件和夹具体等5. 绘制夹具总装配图在绘制总装配图时，尽量采用1：1比例，主视图应选取面对操作者的工作位置。绘图时，先用红线或双点划线画出工件的轮廓和主要表面，如定位表面，夹紧表面和被加工表面等。其中，被加工表面用网纹线或粗实线画出加工余量。工件在夹具上可看成是一个假想的透明体，按定位元件，导向元件，夹紧机构，传动装置等顺序， 画出具体结构。6. 标注各部分主要尺寸，公差配合，和技术要求7. 标注零件编号及编制零件明细表在标注零件编号时。标准件可直接标出国家标准代号。明细表要注明夹具名称，编号，序号，零件名称及材料，数量等。8. 绘制家具零件图拆绘夹具零件图的顺序和绘制夹具总装配图的顺序相同。14课题背景及发展趋势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。刀具在夹具上的导向精度通常利用导向元件或对刀元件来保证。因此影响刀具在夹具上的导向精度的因素有：导套中心到定位元件产生变形等。夹具中出现过定位时，可通过撤销多余定位定位元件，使多余定位元件失去限制重复自由度的能力，增加过定位元件与定位基准的配合间隙等办法来解决。 第二章 工艺规程设计2.1毛坯的制造形式 零件材料为RZG310570，轮廓尺寸不大，选用锻造，锻造精度为8级，能保证锻件的尺寸要求，这从提高生产率和保证加工精度上考虑也是应该的。2.2 基面的选择定位基准有粗基准和精基准，通常先确定精基准，然后再确定粗基准。1 、精基准的选择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。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。根据该变速叉零件的技术要求和装配要求，选择变速叉的82.2mm孔及变速叉端面作为主定位精基准，零件上有很多表面都可以采用它作为基准进行加工，即遵循“基准统一”原则。2、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。此设计选择20孔孔及其端面作为主定位精基准、65弧形槽作为辅助定位基准。2.3制定工艺路线 制订工艺路线的出发点，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。在生产纲领已确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能型机床配以专用夹具，并尽量使工序集中在提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降下来。工序00：下料工序10：叉口两处28长度内高频淬火，硬度为45HRC53HRC，淬硬层深1.22.5，其余硬度229HB269HB工序20：铣30左端面 工序30：铣30右端面 工序40：钻孔至18；扩18孔至19.8；铰19.8孔至20；倒角C1工序50：铣13.5侧面工序60：铣14侧面工序70：粗铣、半精铣两爪共面工序80：铣15凸台面工序90：钻6孔工序100：钳工去毛刺工序110：检验至图纸要求工序120：包装、入库2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 变速器II、III挡变速叉零件材料为 RZG310570，毛坯重约3.4Kg。生产类型为成批生产，采用锻造， 2级精度组。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的加工余量，对毛坯初步设计如下： 1. 30左端面的加工余量30左端面，制造精度CT8级，加工余量等级MA-F，由机械制造工艺设计简明手册表2.2-4得，单边余量Z=2.0mm，表面粗糙度Ra6.3，由机械制造工艺设计简明手册表1.4-8知，一步铣削即可满足其精度要求。2. 30右端面的加工余量30右端面，制造精度CT8级，加工余量等级MA-F，由机械制造工艺设计简明手册表2.2-4得，单边余量Z=2.0mm，表面粗糙度Ra6.3，由机械制造工艺设计简明手册表1.4-8知，一步铣削即可满足其精度要求。3. 20孔的加工余量因20孔的尺寸不大，故采用锻造，孔的表面粗糙度Ra3.2，由机械制造工艺设计简明手册表1.4-7知，需经过钻扩铰三步方满足其精度要求。钻孔至18 单边余量Z=9.0扩18孔至19.8 单边余量Z=0.9铰19.8孔至20 单边余量Z=0.14. 13.5侧面的加工余量13.5侧面，因加工余量小，故锻造时不留余量，表面粗糙度Ra12.5，由机械制造工艺设计简明手册表1.4-8知，一步铣削即可满足其精度要求。5.14侧面的加工余量14侧面，因加工余量小，故锻造时不留余量，表面粗糙度Ra12.5，由机械制造工艺设计简明手册表1.4-8知，一步铣削即可满足其精度要求。6.15凸台面的加工余量C向凸台面，制造精度CT8级，加工余量等级MA-F，由机械制造工艺设计简明手册表2.2-4得，单边余量Z=2.0mm，表面粗糙度Ra12.5，由机械制造工艺设计简明手册表1.4-8知，需经过一步铣削即可满足其精度要求。7.两爪共面的加工余量两爪共面，制造精度CT8级，加工余量等级MA-F，由机械制造工艺设计简明手册表2.2-4得，单边余量Z=2.0mm，表面粗糙度Ra3.2，由机械制造工艺设计简明手册表1.4-8知，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半精镗 单边余量Z=0.5mm8.6的加工余量 6孔的尺寸不大，故采用实心锻造，表面粗糙度Ra6.3，由机械制造工艺设计简明手册表1.4-7知，钻孔即可满足其精度要求。 9.其他不加工表面锻造即可满足其精度要求。2.5确定切削用量及基本工时工序00：下料工序10：叉口两处28长度内高频淬火，硬度为45HRC53HRC，淬硬层深1.22.5，其余硬度229HB269HB工序20：铣30左端面1. 选择刀具刀具选取端面铣刀，。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按机械制造工艺设计简明手册表4.2-36，立式铣床X51标准选取490当490r/min时按机械制造工艺设计简明手册表4.2-37，立式铣床X51标准选取3）计算工时 = 0.242min工序30：铣30右端面1. 选择刀具刀具选取端面铣刀，。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按机械制造工艺设计简明手册表4.2-36，立式铣床X51标准选取490当490r/min时按机械制造工艺设计简明手册表4.2-37，立式铣床X51标准选取3）计算工时 = 0.242min工序40：钻孔至18；扩18孔至19.8；铰19.8孔至20；倒角C1工步一：钻孔至18确定进给量：根据参考文献表2-7根据Z525立式钻床说明书，主轴进给量，根据参考文献表4.2-13，取主轴速度：主轴转速，根据参考文献表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18孔至19.8利用钻头将孔扩18孔至19.8，根据有关手册规定，扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取，根据参考文献表4.2-13，取则主轴转速为，根据参考文献表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19.8孔至20确定进给量：根据参考文献表2-7根据Z525立式钻床说明书，主轴进给量，根据参考文献表4.2-13，取主轴速度：主轴转速，根据参考文献表4.2-12，取 故实际切削速度为 切削工时：，走刀次数i=1 则机动工时为工步四：倒角C1工序50：铣13.5侧面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 因为加工精度相对不高，故分一次（即粗铣 ）完成，则2)决定每次进给量及切削速度 根据X51型立式铣床说明书，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5903)计算工时切削工时：，i=1则机动工时为工序60：铣14侧面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 因为加工精度相对不高，故分一次（即粗铣 ）完成，则2)决定每次进给量及切削速度 根据X51型立式铣床说明书，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5903)计算工时切削工时：，i=1则机动工时为工序70：粗铣、半精铣两爪共面工步一：粗铣两爪共面1. 选择刀具刀具选取三面刃铣刀，。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按机械制造工艺设计简明手册表4.2-36，X61卧式铣床标准选取600当600r/min时按机械制造工艺设计简明手册表4.2-37，X61卧式铣床标准选取3）计算工时切削工时： ，则机动工时为工步二：半精铣两爪共面1. 选择刀具刀具选取三面刃铣刀，。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按机械制造工艺设计简明手册表4.2-36，X61卧式铣床标准选取755当755r/min时按机械制造工艺设计简明手册表4.2-37，X61卧式铣床标准选取3）计算工时切削工时： ，则机动工时为工序80：铣15凸台面1. 选择刀具刀具选取端面铣刀，。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按机械制造工艺设计简明手册表4.2-36，立式铣床X51标准选取590当590r/min时按机械制造工艺设计简明手册表4.2-37，立式铣床X51标准选取3）计算工时 = 0.092min工序90：钻6孔确定进给量：根据参考文献表2-7根据Z525立式钻床说明书，主轴进给量，根据参考文献表4.2-13，取主轴速度：主轴转速，根据参考文献表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 变速叉的夹具设计对于成批生产的零件，大多采用专用机床夹具。在保证加工质量、操作方便、满足高效的前提下，亦可部分采用通用夹具。本加工工艺规程中，所用夹具均为专用夹具，需专门设计、制造，这里对铣两爪共面的专用夹具进行分析。3.1 问题的提出 本夹具主要用于铣两爪共面至指定尺寸，精度要求相对较高，在加工时除了要考虑生产效率之外，加工精度如何保证也要考虑在内。3.2 定位基准的选择选择20孔、30左端面和拨叉一侧面定位，定位分析如下：1、 30左端面作为第一定位基准，与衬套相配合（包含浮顶销结构），限制三个自由度，即X轴移动、Y轴转动和Z轴转动。2、 20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、 拨叉一侧面作为第三定位基准，与A型固定式定位销相配合，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切削力和夹紧力的计算 1切屑力计算 刀具： 采用三面刃铣刀机床： X61卧式铣床 由3 所列公式 得 查表 9.48 得其中： 修正系数 z=24 代入上式，可得 F=2016N 因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。安全系数 K=其中：为基本安全系数1.5 为加工性质系数1.1 为刀具钝化系数1.1 为断续切削系数1.1 所以 2、夹紧力的确定 由机床夹具手册表1-2-1 由夹紧机构的特点得：由上知夹紧力满足要求。3.4定位误差分析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20孔在轴上定位铣两爪共面，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 =0.027mm2、 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 =3.5 定位键与对刀装置的设计定位键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定位键与铣床工作台T形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。根据GB220780定位键结构如图3.5-1所示：图 3.5-1 夹具体槽形与螺钉图根据T形槽的宽度 a=14mm 定向键的结构尺寸如下：表 3.5.1 定位键数据表 BLHhD夹具体槽形尺寸公称尺寸允差d允差公称尺寸允差D14-0.016-0.0392085105.714+0.0255对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定刀具与夹具的相对位置。由于