机械制造技术课程设计-拨叉的工艺规程及铣R35端面的铣床夹具设计

PAGE设计说明书题目：拨叉的工艺规程及夹具设计学生：学号：专业：班级：指导老师：目录TOC\o"1-3"\h\u序言 1第一章零件的工艺分析 21.1零件的作用 21.2零件的工艺分析 2第二章工艺路线的拟定 32.1毛坯的选择 32.2定位基准的选择 32.1.1粗基准选择 42.1.2精基准的选择 52.3表面加工方法的选择 62.4工艺路线的拟定 6第三章主要工序设计 93.1工序1设计 93.2工序2设计 93.3工序3设计 93.4工序4设计 103.5工序7设计 113.6工序8设计 133.7工序9设计 14第四章夹具设计 164.1任务与要求 164.2定位方案设计 164.2.1定位基准的选择 164.2.2定位元件的布置 184.2.3定位误差分析与计算 184.3切削力及夹紧力计算 194.3.1夹紧力计算 194.3.2夹紧元件 224.4夹具设计及操作简要说明 22总结 23致谢 25参考文献 26第1页共29页序言全套图纸加V信153893706或扣3346389411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。第一章零件的工艺分析1.1零件的作用拨叉的作用：定位和支撑的作用。1.2零件的工艺分析拨叉的工艺有2组加工面的分别为1：以Φ40的一端面和侧面为基准的加工面，这组加工面包括，铣Φ40的另一端面，钻扩铰Φ25的孔。2：以Φ36的一端面和Φ25的孔为基准的加工面，这组加工面主要是其他的孔和端面。第二章工艺路线的拟定2.1毛坯的选择拨叉零件的材料HT200，HT200的可铸性好，因此可用铸造的方法因为是成批生产，采用砂型铸造的方法生产铸件毛坯，既可以提高生产率，又可以提高精度而且加工余量小等优点。2.2定位基准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，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程中会问题百出。2.1.1粗基准选择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。基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，他对零件的生产是非常重要的。先选取上端面和侧端面为定位基准，利用V型块为定位元件。2.1.2精基准的选择精基准的选择应满足以下原则：1)为了保证零件各个加工面都能分配到足够的加工余量，应选加工余量最小的面为精基准。2)为了保证零件上加工面与不加工面的相对位置要求，应选不加工面为粗基准。当零件上有几个加工面，应选与加工面的相对位置要求高的不加工面为精基准。3)为了保证零件上重要表面加工余量均匀，应选重要表面为粗基准。零件上有些重要工作表面，精度很高，为了达到加工精度要求，在粗加工时就应使其加工余量尽量均匀。4)为了使定位稳定、可靠，应选毛坯尺寸和位置比较可靠、平整光洁面作粗基准。作为粗基准的面应无铸造飞边和铸造浇冒口、分型面及毛刺等缺陷，用夹具装夹时，还应使夹具结构简单，操作方便。5)精基准应尽量避免重复使用，特别是在同一尺寸方向上只允许装夹使用一次。因粗基准是毛面，表面粗糙、形状误差大，如果二次装夹使用同一精基准，两次装夹中加工出的表面就会产生较大的相互位置误差。以QUOTEΦ40的一端面和Φ25的孔为定位精基准，加工其它表面及孔。主要考虑精基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合的时候，应该进行尺寸换算，这在以后还要进行专门的计算，在此不再重复。2.3表面加工方法的选择序号工序加工位置加工方法1铸造铸造铸造2时效时效处理时效处理3铣粗铣Φ40的端面粗铣4铣精铣Φ40的端面精铣5铣粗铣Φ40的另一端面粗铣6铣精铣Φ40的另一端面精铣7钻钻扩铰Φ25的孔钻，扩，铰8铣粗铣R35的两端面粗铣9铣精铣R35的两端面精铣10铣铣Φ12的端面粗铣11钻钻M8的螺纹孔，攻丝钻，攻12钳去毛刺去毛刺13检验检验检验14入库入库入库2.4工艺路线的拟定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。通过仔细考虑零件的技术要求后，制定以下两种工艺方案：方案一1铸造铸造2时效时效处理3铣粗铣Φ40的端面4铣精铣Φ40的端面5铣粗铣Φ40的另一端面6铣精铣Φ40的另一端面7钻钻扩铰Φ25的孔8铣粗铣R35的两端面9铣精铣R35的两端面10铣铣Φ12的端面11钻钻M8的螺纹孔，攻丝12钳去毛刺13检验检验14入库入库方案二1铸造铸造2时效时效处理3钻钻扩铰Φ25的孔4铣粗铣Φ40的端面5铣精铣Φ40的端面6铣粗铣Φ40的另一端面7铣精铣Φ40的另一端面8铣粗铣R35的两端面9铣精铣R35的两端面10铣铣Φ12的端面11钻钻M8的螺纹孔，攻丝12钳去毛刺13检验检验14入库入库工艺方案一和方案二的区别在于方案二先钻扩铰孔，再铣端面，违背了先面后孔的原则，后方案一先面后孔，先大孔后小孔，遵循了安排工艺的基本原则，更好地保证了工件的加工精度，综合考虑我们选择方案一。具体的工艺路线如下1铸造铸造2时效时效处理3铣粗铣Φ40的端面4铣精铣Φ40的端面5铣粗铣Φ40的另一端面6铣精铣Φ40的另一端面7钻钻扩铰Φ25的孔8铣粗铣R35的两端面9铣精铣R35的两端面10铣铣Φ12的端面11钻钻M8的螺纹孔，攻丝12钳去毛刺13检验检验14入库入库第三章主要工序设计3.1工序1设计铸造3.2工序2设计时效处理3.3工序3设计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.决定铣削用量决定铣削深度因为加工余量不大，一次加工完成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＝750当＝750r/min时按机床标准选取计算工时切削工时：，，，则机动工时为3.4工序4设计1.选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金端铣刀，刀片采用YG8,，，，。2.决定铣削用量决定铣削深度因为加工余量不大，一次加工完成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＝750当＝750r/min时按机床标准选取计算工时切削工时：，，，则机动工时为.3.5工序7设计工步一钻孔至φ24确定进给量的确定：根据参考文献Ⅳ表2-7，当钢的，时，。由于本零件在加工Φ27孔时属于低刚度零件，故进给量的确定应乘以系数0.75，则根据Z525机床说明书，现取切削速度：根据参考文献Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度所以根据Z525立式钻床说明书，取，因此实际切削速度计算为切削工时计算：，，，则机动工时为工步二：扩孔利用钻头将孔扩大至，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机床说明书，选取则主轴转速为，并按车床说明书取，实际切削速度为切削工时：，，，则机动工时为工步3：铰孔根据参考文献Ⅳ表2-25，，，得查参考文献Ⅴ表4.2-2，按机床实际进给量的确定和实际转速，取，，实际切削速度。切削工时：，，，则机动工时为3.6工序8设计1.选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金端铣刀，刀片采用YG8,，，，。2.决定铣削用量决定铣削深度因为加工余量不大，一次加工完成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＝1100当＝1100r/min时按机床标准选取计算工时切削工时：，，，则机动工时为.3.7工序9设计1.选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金端铣刀，刀片采用YG8,，，，。2.决定铣削用量决定铣削深度因为加工余量不大，一次加工完成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时按机床标准选取计算工时切削工时：，，，则机动工时为.第四章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。由指导老师的分配工序的铣R35端面的铣床夹具。4.1任务与要求本夹具主要用于铣R35端面，精度要求不高，和其他面没有任何为主度要求，为此，只考虑如何提高生产效率上，精度则不予考虑。4.2定位方案设计4.2.1定位基准的选择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。本道工序铣R35端面，精度不高，因此我们采用已加工好的Φ25孔定位，因为孔径自身较小，切削力较小，因此不在采用其他的辅助定位，开口垫圈的压紧力即可以满足要求。4.2.2定位元件的布置此夹具采用心轴和定位挡销为定位元件，心轴限制5个自由度，分别为X，Y，Z方向的自由度，Y，Z旋转的自由度，支撑钉限制一个自由度，即为X旋转的自由度，精基准定位合理。如上图序号3,7。4.2.3定位误差分析与计算用调整法加工一批工件时，工件在定位过程中，由于工件的定位基准与工序基准不重合，以及工件的定位基准面与夹具定位元件的定位表面存在制造误差，都会引起工件的工序基准偏离理想位置，而使工序尺寸产生加工误差，称为定位误差，常用表示。其数值大小为工件的工序基准沿工序尺寸方向上发生的最大偏移量。它由定位基准与工序基准不重合误差和定位副制造不准确引起工序基准的位移误差两部分组成，其大小是两项误差在工序尺寸方向上的代数之和，即当工序基准位置与多个定位基准有关时，以上两个误差方向和工序尺寸方向便可能不一致，定位误差的计算则比较复杂，需要具体情况具体分析。一般按最不利的情况找出定位时一批工件中工序基准的两个极端位置，然后把工序基准的最大变动量折算到工序尺寸方向上，即可得到定位误差。使用夹具安装工件时，应尽量减少定位误差，在保证该工序加工要求的前提下，留给其他工艺系统误差的比例大一些，以便能较好地控制加工误差。根据加工误差计算不等式，定位误差应不超过零件公差的1/5-1/3。定位心轴垂直放置：=0.019+0.007+0.002=0.028式中——定位副间的最小配合间隙（mm）；——工件圆孔直径公差（mm）；——心轴外圆直径公差（mm）。4.3切削力及夹紧力计算4.3.1夹紧力计算（1）刀具：采用端铣刀φ31mmz=24机床：x51立式铣床由[3]所列公式得查表9.4—8得其中：修正系数z=24代入上式，可得F=889.4N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）夹紧力的计算选用夹紧螺钉夹紧机由其中f为夹紧面上的摩擦系数，取 F=+GG为工件自重夹紧螺钉：公称直径d=12mm，材料45钢性能级数为6.8级螺钉疲劳极限：极限应力幅：许用应力幅：螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为[s]=3.5~4取[s]=4得满足要求经校核：满足强度要求，夹具安全可靠，使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧，调节夹紧力调节装置，即可指定可靠的夹紧力。4.3.2夹紧元件如上图2，6使用开口垫圈和螺母，配合心轴夹紧工件。4.4夹具设计及操作简要说明使用心轴和支撑钉定位，开口垫圈和螺母的压紧力即可指定可靠的卡紧力。同时我们采用圆形对刀块，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。总结这次设计是大学学习中最重要的一门科目，它要求我们把大学里学到的所有知识系统的组织起来，进行理论联系实际的总体考虑，需把金属切削原理及刀具、机床概论、公差与配合、机械加工质量、机床夹具设计、机械制造工艺学等专业知识有机的结合起来。同时也培养了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。所以在设计中既了解了基本概念、基本理论，又注意了生产实践的需要，将各种理论与生产实践相结合，来完成本次设计。这次设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,铸炼实践能力的重要环节,更是在学完大学所学的所有专业课及生产实习的一次理论与实践相结合的综合训练。这次毕业设计使我以前所掌握的关于零件加工方面有了更加系统化和深入合理化的掌握。比如参数的确定、计算、材料的选取、加工方式的选取、刀具选择、量具选择等；也培养了自己综合运用设计与工艺等方面的知识；以及自己独立思考能力和创新能力得到更进一步的铸炼与提高；再次体会到理论与实践相结合时，理论与实践也存在差异。回顾起此次设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到完成定稿，从理论到实践，在整整一学期的日子里，可以说学到了很多很多的的东西，同时巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次毕业设计使我懂得了理论与