机械制造说明书.doc

机械制造技术课程设计说明书设计题目： 零件的机械加工工艺规程及夹具设计学 生：_学 号：_班 级：_指导教师：_广东海洋大学工程学院机械系年 月 日目 录序言 2 1、零件的分析 2 1.1零件的作用 2 1.2零件的分析 22 工艺规程设计 3 2.1确定毛坯的制造形式 3 2.2基面的选择 3 2.3制定工艺路线 4 2.4选择量具 5 2.5机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 6 2.6确定切削用量及基本工时 73 夹具设计 193.1问题的提出 193.2夹具设计 19 3.3铣削力的计算 19 3.4铣削夹紧力的计算 204 总结 21 5 参考文献 21 序言机械制造技术基础课程设计是在学完了机械制造基础和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的又一个实践教学环节。这次设计我们能综合运用机械制造基础中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决了零件机械制造工艺问题，在老师和同学的帮助下，我还对夹具，机床，刀具的的结构和工作原理有了更深的了解，不知不觉中我的图纸分析、结构设计能力都得到了提高，为今后的毕业设计及未来从事的工作打下了良好的基础。 在结束了机械制造基础及有关课程的学习后，通过本次的设计使我们所学的知识得到了巩固和加深，并培养了我们学会全面综合地运用所学知识，去分析和解决机械制造中的问题的能力。由于能力有限，经验不足，设计中还有许多不足之处，希望老师多加指教。 一、零件的分析1.1零件的用途 题目所给定的零件是拖拉机变速箱中的倒档拨叉，它位于倒档拨叉杆上，主要作用：一是通过倒档拨叉杆将扭矩传递给倒档拨叉，拨动倒档同步器，改变齿轮的啮合方向，实现拖拉机的倒行。二是在倒档拨叉上有一个配合槽，与其他零件装配，在拨叉转动时带动其运动。零件上14mm的孔，装配在倒档拨叉杆上，用8.7孔中的弹簧钢球保证拨叉和拨叉杆的轴向相对位置。宽14mm，深17.93mm的槽与其他零件相配合，半圆形叉口拨动同步器。零件图如下：1.2零件的工艺性分析 从零件图上看，该零件是叉架类零件，结构比较复杂，形位精度要求不高。为小批量生产铸件。其主要加工的有14H9孔，表面粗糙度为Ra6.3m，其轴线要保证直线度M级0.03；拨叉脚尺寸5要求公差为0.48到0；上下爪叉口尺寸23公差为+0.1到+0.2，表面粗糙度为Ra6.3m并保证与14H9轴线垂直度为0.25；R19面粗糙度为Ra12.5m，表面要求淬火处理，硬度要求为4853HRC；上下爪总长公差尺寸为1到0；后脚面公尺尺寸为00.52，其轴线尺寸18的公差尺寸为0.2；孔8.7mm公差尺寸为00.09，其轴线到开档前脚面的尺寸41.5的公差尺寸为0.15，孔深32公差尺寸为1到0，8.7mm孔两内表面的对称度为0.4，内表面表面粗糙度为Ra25m，孔夫子8.7mm还需锪平直径为12mm；槽14H13公差尺寸为00.27，其槽底部允许呈R3max圆角或最大长为3的倒角；孔24mm端面、开档内R15面、孔8.7mm内表面及槽14H13底面表面粗糙度为Ra25一般的加工都可以获得。通过分析该零件，其布局合理，虽然结构复杂，但加工要求比较容易保证。 二、工艺规程的确定2.1确定毛坯的制造形式2.1.1.毛坯选择 拨叉在改换档时要承受弯曲应力和冲出载荷的作用，因此该零件应具有足够的强度、刚度和韧性，以适应拨叉的工作条件。所以材料应有较高的强度、冲击韧度、疲劳强度和耐磨性，所以选用ZG310570； 热处理：将毛坯进行退火以改善切削性能，消除铸造应力；淬火加回火以便提高强度、硬度和耐磨性。取备品率a=3%，废品率b=0.4%，机床的年产量Q=5000台/年，m=1件/台，则杠杆的生产纲领：N=Qm（1+a%）（1+b%）=50001（1+3%）（1+0.4%）=5171件/年因该零件为轻型零件，中批生产的水平，形状比较复杂，故采用砂型铸造。铸造尺寸公差等级为12，铸件机械加工余量等级为G。毛坯图如下： 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，加工工艺过程中会问题百出，更甚者还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。 2.2.1粗基准的选择：按照有关粗基准原则，应以拨叉头的左端面为粗基准先加工拨叉头的右端面面，再以已加工的端面为基准加工左端面。然后以外圆柱面为粗基准面（两个短V形块定位），限制4个自由度，用左端面（平面定位）限制一个移动的自由度，钻孔14H9mm。2.2.2精基准的选择：精基准选择的原则有：基准重合原则、基准统一原则、互为基准原则和自为基准原则。在选择时，主要应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，计算基准位移误差和基准不重合误差。 这个零件的主要基准为拨叉头的左端面和孔14的轴线。2.3制定工艺路线2.3.1加工方法分析确定 因为加工各个表面时的加工要求不一样，需要划分加工阶段，因此，在安排工艺过程时要把各主要表面粗精加工工序划分开，这样粗加工产生的变形就可以在半精加工中得到修正，半精加工中产生的变形可以在精加工中得到修正，最后达到零件的技术要求，在工序安排上先加工定位基准，然后再加工孔，符合先面后孔和基准先行的工序安装原则。2.3.2、工艺路线工序1 热处理，对铸件进行退火热处理。工序2 粗铣、半精铣孔14H9mm端面。先以右端面为加工粗基准及，再以 已加工端面为精基准加工左端面。工序3 钻孔、锪倒角、粗铰孔14H9mm。以拨叉头的左端面和 24mm外圆柱面定位，并以24mm外圆柱面为基准。工序4 粗铣拨叉头上凹槽14H13mm的各个面及孔24mm侧面的平面。以拨 叉头的左端面、24mm 外圆柱面和孔14H9mm为基准。工序5 粗铣拨叉脚的上下两个面。先以拨叉脚下底面为粗基准粗 铣顶面，再以已加工面加工下底面。工序6 粗铣内圆面R15、R19。以拨叉脚下底面为 基准。工序7 磨R30内圆面和拨叉脚的端面尺寸6mm。以拨叉脚下底 面为基准。工序8 粗铣拨叉脚的侧面和R36的侧面。拨叉脚两个侧面互为基准，R36 侧面以底面为基准。工序9 粗铣凹槽14H13。以孔14H9mm的一个端面和孔8.7mm为基准， 用两个薄V型块限制旋转。工序10 钻8.7孔。以孔14H9mm的一个端面为基准。以14H9mm两 端的中心孔及拨叉脚的内圆面R15定位。工序11 去毛刺。工序12 终检。2.4选择量具本零件为中批量生产，一般尽可能采用通用量具，根据表面精度、尺寸和形状等要求，参考有关手册资料，选择量具如下表：工序工序名称量具3铣端面游标卡尺、粗糙块4钻13孔，铰14H9孔游标卡尺、塞规5倒角游标卡尺6铣脚面、开挡游标卡尺、粗糙块7铣槽游标卡尺、粗糙块8钻8.7游标卡尺、塞规2.5、机械加工余量、工序尺寸以及毛坯尺寸的确定2.5.1 工序2 粗铣、半精铣孔14H9mm端面 2.5.2 工序3 钻孔，锪倒角，粗铰孔14H9mm查表2-20得，粗铰余量Z铰=0.15mm，钻孔余量Z钻=13.585mm，查表可依次确定，粗铰工序尺寸为13.85mm，上偏差为+0.058mm，下偏差为0，钻孔工序尺寸为13.85mm，上偏差为0.18mm，下偏差为0.2.5.3工序4 粗铣拨叉头上凹槽14H13mm的各个面及孔24mm侧面的平面查表2-25得14H13槽面的毛坯尺寸为10mm,加工余量为1.6mm2.5.4工序5粗铣拨叉脚的上下两个面毛坯尺寸查表2-3和2-4可知,L=31+2*0.5+5=37mm此工序只需粗铣,故总加工余量Z=6mm,单边加工余量为Z1=3mm2.5.5工序6 粗铣内圆面R15、R19和半精铣R15与R19的台阶R15和R19的毛坯是在厚度为7mm和8mm的薄板上直接加工出来的,故长度方向的加工余量分别为15mm和19mm,厚度方向的加工余量由表2-25可知粗铣加工余量为4mm,半精加工余量为1mm2.5.6工序7 磨R30内圆面和拨叉脚的端面尺寸6mmR30先铸出一个矩形槽，查表2-3和2-4铸件尺寸公差为5mm，机加工余量为0.5mm，故加工余量为5.5mm尺寸为6mm，毛坯尺寸L=6+0.5+2.1=8.6mm，故加工余量为2.6mm2.5.7工序8 粗铣拨叉脚的侧面和R36的侧面拨叉脚的毛坯尺寸查表2-3和2-4可知L1=18+0.5+2.3=20.8mm,L2=25+0.5+2.3=27.8mm，拨叉脚的侧面是倾斜的，取最大加工余量为20.8mm和27.8mm，R36的侧面加工余量为10.5mm2.5.8工序9 粗铣凹槽14H13查表2-25得14H13槽面的毛坯尺寸为10mm,加工余量为1.6mm,槽底面毛坯尺寸为12mm,加工余量为1.6mm2.5.9工序10 钻8.7孔2.6确定切削用量和时间定额2.6.1工序2 粗铣、半精铣孔14H9mm端面2.6.2 工序3 钻孔，锪倒角，粗铰孔14H9mm，选用Z535立式钻床工步1 钻孔 （1） 背吃刀量ap=z钻/2=6.525mm（2）进给量由表5-22和表4-10，取此工步的每转进给量f=0.20mm/r（3）查表5-22，取切削速度v=24m/min，则钻头的转速 n=585.4r/min，查表4-9对照该工序所选Z535立式钻床的主轴转速系列，取转速n530r/min，则实际钻削速度v=21.73m/min当n=530r/min时=46+5+1/0.2*530min=0.491min其中L2取1mm，L1=5mm而辅助时间与基本时间的关系为（0.150.2）0.15=0.07365min布置工作时间，休息与生理需要时间2%4%均取4%，所以tb+tx=8%（+tf）=0.04517min故Tdj=+ tf +tb+tx =0.6098min工步2 粗铰孔（1） 背吃刀量ap=z粗铰/2=0.075mm（2） 查表5-32和表4-10，取此工步的每转进给量f=0.25mm/r（3） 查表5-32，取切削速度v=10m/min，则钻头的转速 n=227.36r/min，查表4-9对照该工序所选Z535立式钻床的主轴转速系列，取转速n195r/min，则实际钻削速度v=6.58m/min当n=195r/min时=46+0.37+15/0.25*195min=1.26min其中L2取15mm，L1=0.37mm而辅助时间与基本时间的关系为（0.150.2）0.15=0.189min布置工作时间，休息与生理需要时间2%4%均取4%，所以tb+tx=8%（+tf）=0.1159min故Tdj=+ tf +tb+tx =1.5649min2.6.3 工序4 粗铣拨叉头上凹槽14H13mm的各个面及孔24mm侧面的平面选用锥柄立铣刀，取直径为50，中齿6，背吃刀量 查表可知，取。查表，取则：根据表4-9，取主轴实际转速，则实际切削速度。当时，刀具每分钟进给量求基本时间：，查表得=7mm ，=1mm 则=0.158min而辅助时间与基本时间的关系为（0.150.2）0.15=0.0237min布置工作时间，休息与生理需要时间2%4%均取4%，所以tb+tx=8%（+tf）=0.014536min故Tdj=+ tf +tb+tx =0.196236min2.6.4 工序5 粗铣拨叉脚的上下两个面 选用X51立式铣床 80的直角平面立铣刀工序分为两个工步，工步1是以下底面为定位，粗铣顶面；工步2是以顶面定位，粗铣底面。这两个工步是在一台机床上经多次装夹一次走刀加工完成的，所以两个工步所选用的切削速度和进给量f均相同，又由上面可知加工余量Z1=Z2=3mm，所以背吃刀量也相同查表5-5，按机床功率为5-10kw及工件材料，刀具材料选取，该工序的每齿进给量fz取为0.12mm/z查表5-11，按d/z=80/10的条件选取，铣削速度v=40.5m/min则：n=161.1r/min根据表4-16，取主轴实际转速n=160r/min ，则实际切削速度v=dn/1000=40.2r/min 。 当n= 160r/min 时，刀具每分钟进给量fmz=ndfz = 0.12*6*16mm/min=115.2mm/min求基本时间：，查表得=26.32mm ，=1mm 则=1.2min而辅助时间与基本时间的关系为（0.150.2）0.15=0.18min布置工作时间，休息与生理需要时间2%4%均取4%，所以tb+tx=8%（+tj）=0.1104min故Tdj=+ tf +tb+tx =1.4904min2.6.5 工序6 粗铣内圆面R15、R19和半精铣R15与R19的台阶选用X51立式铣床 80的三面刃铣刀 该工序分为三个工步（1） 确定吃刀量工步1粗铣内圆面R15 取背吃刀量ap1=3mm工步2粗铣内圆面R19取背吃刀量ap2=3mm工步3半精铣R15与R19的台阶取背吃刀量ap4=1mm（2） 确定进给量查表5-5，按机床功率为5-10kw及工件材料，刀具材料选取，该工序的每齿进给量fz取为0.12mm/z，半精铣时每齿进给量fz取为0.05mm/z（3） 计算铣削速度粗铣时，查表5-11，按d/z=80/10的条件选取，铣削速度v=40.5m/min则：n=161.1r/min根据表4-16，取主轴实际转速n=160r/min ，则实际切削速度v=dn/1000=40.2r/min 。 当n= 160r/min 时，刀具每分钟进给量fmz=ndfz = 0.12*6*16mm/min=115.2mm/min求基本时间：，查表得=3.71mm ，=1mm 则=0.405min而辅助时间与基本时间的关系为（0.150.2）0.15=0.06075min布置工作时间，休息与生理需要时间2%4%均取4%，所以tb+tx=8%（+tf）=0.03726min故Tdj=+ tf +tb+tx =0.050301min半精铣时，查表5-11，按d/z=80/10的条件选取，铣削速度v=48.4m/min则：n=192.6r/min根据表4-16，取主轴实际转速n= 210r/min，则实际切削速度v=dn/1000=52.8m/min 。 当n= 210r/min 时，刀具每分钟进给量fmz=ndfz = 0.05*10*210mm/min=110mm/min求基本时间：，查表得=3.71mm ，=1mm 则=0.316min而辅助时间与基本时间的关系为（0.150.2）0.15=0.0474min布置工作时间，休息与生理需要时间2%4%均取4%，所以tb+tx=8%（+tf）=0.029072min故Tdj=+ tf +tb+tx =0.392472min2.6.6 工序7 磨R30内圆面和拨叉脚的端面尺寸6mm选用M1412万能磨床磨削时，进给量与车削时的背吃刀量相似，查表5-40可知，进给量fr=0.12min/r磨削速度v=30m/min则：n=318.3r/min根据表4-16，取主轴实际转速n= 320r/min，则实际切削速度v=dn/1000= 30.2m/min。 当n= 320r/min 时，刀具每分钟进给量fmz=ndfz = 0.5*320mm/min=160mm/min求基本时间：，查表得=2.3mm ，=0mm 则=0.201875min而辅助时间与基本时间的关系为（0.150.2）0.15=0.03028125min布置工作时间，休息与生理需要时间2%4%均取4%，所以tb+tx=8%（+tf）=0.0185725min故Tdj=+ tf +tb+tx =0.251min2.6.7 工序8 粗铣拨叉脚的侧面和R36的侧面此工序分为三个工步，工步1以拨叉脚一个侧面为基准粗铣另一个侧面，工步2加工另一个侧面，工步3加工R36的侧面。这三个工步都是一次走刀加工完成的所以切削速度v和进给量f均相同，查表5-6可知，立铣刀铣削钢的进给量fz=0.12min/z查表可知立铣刀的铣削速度v=33m/min，则：n=210r/min根据表4-16，取主轴实际转速n= 210r/min，则实际切削速度v=dn/1000=33 m/min。 当n= 210r/min 时，刀具每分钟进给量fmz=ndfz = 151.2mm/min求基本时间：此工序可分为7个工步，即工步1粗铣尺寸6mm，工步2粗铣角度23。，工步粗铣前斜面，工步4粗铣后斜面，工步5,6,7粗铣R36的侧面，则tj=L1+L2+L3+L4+L5+L6+L7/fmz查表得L1=6mm ，L2=7.6mm ，L3=47.6mm，L4=55.24mm, L5=L6=L7=14.1mm，则tj=L1+L2+L3+L4+L5+L6+L7/fmz=1.05min而辅助时间与基本时间的关系为（0.150.2）0.15=0.1575min布置工作时间，休息与生理需要时间2%4%均取4%，所以