机械制造技术课程设计-突缘叉加工工艺及两侧面夹具设计

机械制造技术课程设计题目：突缘叉加工工艺及铣两侧面夹具设计学生姓名：学号：所在学院：专业、班级：指导教师：完成日期：2022年10月17日-20-一零件的分析1.1零件的工艺分析零件图完全表达清楚了此零件的结构特点。图上尺寸和技术要求都标注齐全、明确、几何元素之间的关系也完全的明确都符合国家标准。零件技术要求分析主要是对尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度、及热处理的要求分析。这些要求都影响零件的质量和使用性能。这在保证前面的条件的前提下，应满足经济合理性。此零件的技术要求:零件Ø95外圆端面的表面粗糙度为12.5零件Ø95外圆的表面粗糙度为6.3零件背台面的表面粗糙度为12.5零件Ø39孔两外侧面的表面粗糙度为6.3零件Ø39孔的表面粗糙度为3.2零件Ø39孔两外侧面对应于Ø95外圆的对称度为0.15mm。零件Ø39孔对应于Ø95外圆端面的平行度为0.01mm。二工艺方案的分析及确定2.1确定毛坯的制造形式生产类型的确定：突缘叉零件在设计加工工艺生产中，生产纲领设定为为：N=Q（1+a%）（1+b%）(件/年)其中，突缘叉产品年产量Q为台/年，突缘叉零件备品率为a%，突缘叉零件废品率为b%。从加工公寓的初始资料和设计的夹具计算结果可知，该突缘叉零件为中批生产。生产纲领20000件/年，突缘叉备品率为2%，突缘叉废品率为0.5%，因此突缘叉年产量：Q＝突缘叉生产纲领×(1+突缘叉备品率)×(1+突缘叉废品率)Q＝20000x（1+0.02）x（1+0.005）Q＝20500根据生产纲领可知，零件材质为35钢，属于大批量生产，毛坯制造方法的选择，主要根据生产类型、材料的工艺性（可塑性，可锻性）及零件对材料的组织性能要求，零件的形状及其外形尺寸，毛坯车间现有生产条件及采用先进的毛坯制造方法的可能性来确定毛坯的制造方法。根据生产纲领为大量生产，选择用模锻制造毛坯。2.2毛坯的加工余量确定（一）经验法：经验丰富的技术人员或生产工人根据自己丰富经验来确定零件的加工余量。（二）、分析计算法：一般采用分析法这种方法是在各个因素都非常清楚的情况下采用的，可以获得比较准确的零件各加工余量。才采用这种方法。（三）、查表修正法：查表修正法的方法通过生产实践经验和通过各方面的试验与研究制成的表格为依据。经实际情况分析与结合零件图综合考虑，将采取查表修正法来确定零件的加工余量。参考文献：《机械制造工艺设简明手册》P45，对于材质系数的定义。1.毛坯锻件质量及复杂系数：2.毛坯锻件质量估算：3.26KG3.毛坯复杂系数计算：毛坯锻件形状复杂系数S，S=Mf/MN，MN为锻件外廓包容体重量：4.27KG则S=3.26/4.27≈0.763,根据S值大小，锻件复杂系数分为4个等级：S1级（简单）：0.63＜S≤1S2级（一般）：0.32＜S≤0.63S3级（较复杂）：0.16＜S≤0.32S4级（复杂）：0＜S≤0.16则0.763在S1级别范围内，锻件复杂等级为S1级。参考文献：《机械制造工艺设简明手册》P47-54对于材质系数的定义。6、确定毛坯尺寸及加工余量（mm）名称加工余量尺寸公差备注零件Ø95外圆端面1.7~2.2+1.2-0.4加工余量2mm零件Ø95外圆1.7~2.2+1.2-0.4单边加工余量2mm零件背台面1.7~2.2+1.2-0.4加工余量2mm零件Ø39孔两外侧面1.7~2.2+1.4-0.4单边端面加工余量为2mm零件Ø39孔1.7~2.2+1.4-0.4单边加工余量2mm注：其余各孔为实心孔，均为一次性钻成。三、工艺规程设计3.1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。基面选择的合理，合理。可以保证加工质量。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。1、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。2、精基准的选择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。3.2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01：锻造工序02：退火工序03：校正夹紧工件，粗车工件Ø95外圆端面。工序04：半精车工件Ø95外圆端面。工序05：粗车工件Ø95外圆。工序06：半精车工件Ø95外圆。（注意控制长度尺寸2.5±0.2mm）工序07：校正夹紧工件，粗铣工件背台面。工序08：精铣工件背台面。（注意控制长度尺寸11mm）工序09：校正夹紧工件，粗铣工件Ø39孔两外侧面。工序10：精铣工件Ø39孔两外侧面。（注意控制长度尺寸118mm）工序11：校正夹紧工件，钻工件Ø39孔至Ø38.8mm。工序12：铰工件Ø39孔。工序13：校正夹紧工件，钻工件4-Ø14.5孔。工序14：钻工件4-M8X1.5螺纹孔。工序15：检验工序16：入库3.3刀具、量具及机床设备的选择1.根据零件图的分析，综合实际情况考虑查《机械制造工艺设计手册》拟定了如下表：序号工序机床设备型号刀具备注1车工件Ø95外圆端面卧式车床CA6140YT8端面车刀2车工件Ø95外圆卧式车床CA6140YT6外圆车刀3铣工件背台面立式铣床X52K铣刀4铣工件Ø39孔两外侧面立式铣床X52K铣刀5钻，铰工件Ø39孔立式钻床Z525Ø38.8钻花，铰刀6钻工件4-Ø14.5孔。立式钻床Z525Ø14.5钻花7钻工件4-M8X1.5螺纹孔立式钻床Z5256.8钻花，M8丝锥2.量具的选择：根据零件图上各加工面的形状与尺寸，经综合考虑分析，选用如下量具：1.游标卡尺（规格尺寸：0-200mm）2.孔量规3.螺纹量规3.4确定机床设备的切削用量工序03：校正夹紧工件，粗车工件Ø95外圆端面。1.确定进给量f根据《切削用量简明手册》表1.6f=0.25～0.40mm/r2.选择车刀磨钝标准及寿命根据《切削用量简明手册》表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为1.0mm，车刀寿命T=60min。根据《机械加工工艺手册》查得：进给量f=0.25~0.4mm/r,切削速度：取机床主轴转速：取n=400r/min实际切削速度：按CA6140数控车床说明书，选择n=400r/min，工序04：半精车工件Ø95外圆端面。1.确定进给量f根据《切削用量简明手册》表1.6f=0.25～0.40mm/r2.选择车刀磨钝标准及寿命根据《切削用量简明手册》表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为1.0mm，车刀寿命T=60min。根据《机械加工工艺手册》查得：进给量f=0.25~0.4mm/r,切削速度：取机床主轴转速：取n=400r/min实际切削速度：按CA6140数控车床说明书，选择n=400r/min，工序05：粗车工件Ø95外圆。1.确定进给量f根据《切削用量简明手册》表1.6f=0.25～0.40mm/r2.选择车刀磨钝标准及寿命根据《切削用量简明手册》表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为1.0mm，车刀寿命T=60min。根据《机械加工工艺手册》查得：进给量f=0.25~0.4mm/r,切削速度：取机床主轴转速：取n=400r/min实际切削速度：按CA6140数控车床说明书，选择n=400r/min，工序06：半精车工件Ø95外圆。（注意控制长度尺寸2.5±0.2mm）11.确定进给量f根据《切削用量简明手册》表1.6f=0.25～0.40mm/r2.选择车刀磨钝标准及寿命根据《切削用量简明手册》表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为1.0mm，车刀寿命T=60min。根据《机械加工工艺手册》查得：进给量f=0.25~0.4mm/r,切削速度：取机床主轴转速：取n=400r/min实际切削速度：按CA6140数控车床说明书，选择n=400r/min，工序07：校正夹紧工件，粗铣工件背台面。每齿进给量：根据参考文献[7]《机械加工工艺手册》表2.4-73，取铣削速度：参照参考文献[7]《机械加工工艺手册》表2.4-81，取机床主轴转速：，实际铣削速度：工序08：精铣工件背台面。（注意控制长度尺寸11mm）每齿进给量：根据参考文献[7]《机械加工工艺手册》表2.4-73，取铣削速度：参照参考文献[7]《机械加工工艺手册》表2.4-81，取机床主轴转速：，实际铣削速度：工序09：校正夹紧工件，粗铣工件Ø39孔两外侧面。每齿进给量：根据参考文献[7]《机械加工工艺手册》表2.4-73，取铣削速度：参照参考文献[7]《机械加工工艺手册》表2.4-81，取机床主轴转速：，实际铣削速度：工序10：精铣工件Ø39孔两外侧面。（注意控制长度尺寸118mm）每齿进给量：根据参考文献[7]《机械加工工艺手册》表2.4-73，取铣削速度：参照参考文献[7]《机械加工工艺手册》表2.4-81，取机床主轴转速：，实际铣削速度：工序12：铰工件Ø39孔。确定进给量：根据查表得，，查Z525机床使用说明书，进给量：根据《机械加工工艺手册》，因此确定进给量。切削速度：参照《机械加工工艺手册》取V=0.8m/s，即V=48m/min机床主轴转速：取实际切削速度：工序13：校正夹紧工件，钻工件4-Ø14.5孔。确定进给量：根据查表得，，查Z3050机床使用说明书，进给量：根据《机械加工工艺手册》，因此确定进给量。切削速度：参照《机械加工工艺手册》取V=0.4m/s，即V=24m/min机床主轴转速：取实际切削速度：工序14：钻工件4-M8X1.5螺纹孔。确定进给量：根据查表得，，查Z3050机床使用说明书，进给量：根据《机械加工工艺手册》，因此确定进给量。切削速度：参照《机械加工工艺手册》取V=0.3m/s，即V=18m/min机床主轴转速：取实际切削速度：四、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，决定设计凸缘叉铣两侧面的铣床夹具。4.1问题的提出本夹具主要用于凸缘叉铣两侧面，粗糙度Ra6.3，因此本道工序加工精度要求不高，为此，设计夹具时主要考虑如何提高生产效率，精度则不予考虑。4.2定位基准的选择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。此道工序后面还有精加工，因此本次铣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。我们采用凸缘叉底面、Φ95外圆和R100圆弧定位，为了提高加工效率，缩短辅助时间，决定用U型压板、圆垫圈、六角螺母和六角法兰面螺母等组成的夹紧机构来完成。4.3定向键与对刀装置设计定向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。通过定向键与铣床工作台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GB2207—80定向键结构如图所示：图3-1夹具体槽形与螺钉图根据T形槽的宽度a=18mm定向键的结构尺寸如下：表3.1定向键数据表BLHhDd1夹具体槽形尺寸公称尺寸允差d允差公称尺寸允差D18-0.013-0.03325127126.618+0.0774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。对刀块选用圆形对刀块，其结构如下图所示：图3-2圆形对刀块图3-3圆形对刀块塞尺选用平塞尺，其结构如下图所示：图3-4平塞尺图塞尺尺寸为：表3.2平塞尺尺寸表公称尺寸H允差dC30/-0.0180.254.4切削力及夹紧力计算查表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K<2.5时，取K=2.5孔轴部分由M12螺母锁紧，查参考文献2，P92，表3-16螺母的夹紧力为7870N==19675N由上计算得》，因此采用该夹紧机构工作是可靠的。4.5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Φ95外圆在轴上定位铣两侧面，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——外圆的最小直径，mm=0.114mm2.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=4.6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。本道工序为铣床夹具选择用U型压板、圆垫圈、六角螺母和六角法兰面螺母等组成的夹紧机构进行夹紧工件。本工序铣削余量小，铣削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。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,锻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锻炼与提高；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实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正的实用，在生产过程中得到应用。在设计的过程中遇到了许多问题，当然也发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，通过这次毕业设计，让自己把以前所学过的知识重新复习了一遍。这次设计虽然顺利完成了，也解决了许多问题，也碰到了许多问题，老师的辛勤指导下，都迎刃而解。同时，在老师的身上我也学得到很多额外的知识，在此我表示深深的感谢！同时，对给过我帮助的所有同学和