机械制造技术课程设计-拨叉机械加工工艺及铣侧面夹具设计拨动叉

拨叉加工工艺及铣侧面87工序夹具设计题目：拨叉加工工艺及铣侧面87工序夹具设计学院（系）：专业：学生姓名：学号：指导教师：评阅教师：完成日期：摘要随着机电一体化、自动化、人工智能化的大大发展，机械加工的应用也是千变万化，工艺制造的技术也随之改变，本次的课题就是针对指定的某零件对其进行工艺的设计，通过对基本的零件的工艺设计来熟悉某个零件从毛坯制造到最终完成所需要经历的过程，在此熟悉机械加工工艺制造学的基本知识，并也熟悉目前机械制造中常见的数控加工等应用。本次对零件进行零件图上的分析，包括各表面的加工精度要求，确定好基本的零件的表面精度后，我们来分析具体该如何加工这些表面，然后确定好基本的加工尺寸还有毛坯的余量尺寸等。确保合理性，形成过程流程，形成过程卡和工序卡，以及处理每个工序的加工参数。然后选择其中的两个主要的工序作为本次的工装夹具的设计任务，从部件的位置，夹具的分析，确定夹具的基本方案，绘制夹具的装配图，夹具的零部件图。进行切削力和夹紧力的计算等，最后完成设计说明书。关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。全套图纸加V信153893706或扣3346389411Designofjigforforkdialingprocess,holedrillingprocessofM22andmillingside87processABSTRCTWiththegreatdevelopmentofmechatronics,automationandartificialintelligence,theapplicationofmechanicalprocessingisalsochangingrapidly,andthetechnologyofprocessmanufacturingisalsochanging.Thistopicistodesigntheprocessforaspecifiedpart.Throughtheprocessdesignofbasicparts,wecangetfamiliarwiththeprocessdesignofapartfromtheblank.Theprocessofmanufacturingtothefinalcompletionneedstogothrough,inthisfamiliarwiththebasicknowledgeofmechanicalprocessingtechnologymanufacturing,andfamiliarwiththecurrentmachinerymanufacturingcommonCNCprocessingapplications.Thistime,thepartsareanalyzedonthepartdrawings,includingtheprocessingaccuracyrequirementsofeachsurface,afterdeterminingthebasicsurfaceaccuracyoftheparts,wewillanalyzehowtoprocessthesesurfaces,andthendeterminethebasicprocessingsizeandthesparesizeoftheblank,anddrawthepartdrawingsandtheblankdrawings.Determinereasonable,Aftertheprocessflow,theprocesscardandprocesscardareformulated,andtheprocessingparametersofeachprocessarecalculated.Thentwomainprocessesareselectedasthedesigntaskofthefixture.Startingfromthepositioningandclampingoftheparts,thebasicschemeofthefixtureisdetermined,theassemblydrawingofthefixtureandthepartdrawingofthefixturearedrawn,andthecalculationofthecuttingforceandclampingforceiscarriedout.Finally,thedesigninstructionsarecompleted.Keywords:Thecraft,theworkingprocedure,thecuttingspecifications,clamp,thelocalization,theerror.目录摘要 2Designofjigforforkdialingprocess,holedrillingprocessofM22andmillingside87process 3ABSTRCT 3引言 41拨叉零件分析 51.1拨叉零件分析 51.2零件的工艺分析 61.3零件的生产纲领 72工艺过程设计 72.1确定毛坯 72.2机械加工余量的的确定 82.3毛坯尺寸的确定 92.4基准的选择 92.5制定工艺路线 102.6确定切削用量及基本工时 113铣夹具设计 153.1问题的提出 153.2夹紧方案的设计 163.3切削力及夹紧力计算 163.4对刀块的设计 173.5夹具体的设计 17总结 18致谢 19参考文献 20引言金属切削加工有三大要素：机床、刀具、夹具。它有效地结合了加工工艺的必要特性，充分发挥机械效率，保证加工质量，是加工过程的最佳任务。夹具在工艺的实现中经常又占有重要的一节。作为世界工厂的我国，在机械加工领域占据着不可或缺的角色，我们大量购买德国等工业发达国家的先进机床设备，拥有了许多先进机床，然而这些机床的使用率并不令人乐观，事实上我国现有的大量高档机床设备的使用效率没有能够真正得到发挥。事实上人们长期形成的“重设备轻工艺”的观念并没有在根本上转变，而且“设备先进工艺落后”还大大制约了我国在机械加工层次面的提升，进来影响我国成为“制造大国”市场中的竞争力。前提是提升工艺上的水平，才能进一步的增强加工能力与劳动中的生产率、减少生产的成本，这也是目前呈现在我们眼前的最重要也是最急迫的任务之一。之所以德国的机械加工上的水平一直都在世界之颠，正是因为他不仅拥有世界一流的机床制造企业和刀具制造企业，同时也拥有一流的工装夹具制造企业。在德国，从设备制造商那里就开始就非常重视工艺方案的解决、重视高效夹具的应用。而很多著名机床厂的优秀工程师们自我要求，第一步是成为一位较好的工艺型专家，紧接的才是机床上的设计方面和制造方面的工艺专家。机床厂根据各种不同的客户所提出具体问题并与夹具厂和刀具厂进行详细的讨论，同时制定出一套性价比较高的工艺方案进行加工与生产。许多新奇的工装夹具在这些工艺优化的过程中应运而生。这次的设计方针主要是就小型的拨叉上的常规性机械上加工过程工艺及所明确的工序应该专用的夹具设计。在这设计中将运用气动夹紧，以便进行操作，反应迅速。1拨叉零件分析1.1拨叉零件分析拨叉在众多部件中是重要的部件之一，这个部件的大小比其他的部件小，所以在构造和形状复杂的情况下，加工孔和底面的精度也比其他部件高。此外还有小头孔端要求加工，对精度上的要求也很高。图1.1拨叉该零件属拨叉类零件，本零件是主要是由端面和孔等结构组成。为铸造毛坯，从零件图上可以看出零件上各部分粗糙度要求都比较低，因为零件最高的粗糙度只是仅仅是Ra1.6，由此可知，设计中所需的精加工就可满足设计。1.2零件的工艺分析此次流程分析的目的是:元件结构的外形与尺寸，表面粗糙度，材料与热处理等技术所要求的合理性，加工与组装方便;通过对拨叉组件的工程分析，可以更深刻地理解对这个部件的要求。最后编制出零件的工艺文件。拨叉的工艺有两组组加工面的分别为：1：以小头孔端与87mm侧面为基准面为其的所用的加工面，包括粗铣Φ46的左右端面加一个钻扩铰Φ25的孔。2：以Φ25的孔和一端面为基准的加工面，这个主要是铣顶端面，铣侧面87×41.5，粗精铣R40的端面（两侧），铣R29的圆弧面(数铣)，铣切断面，钻M22×1.5的螺纹孔，攻丝，铣宽11.5的槽。1.3零件的生产纲领在这里我选择“拨叉”零件材料是HT200，在我查阅书籍了解下知道这种材料拥有高于其他零件的强度，韧性还有耐磨性，可以在制造一些复杂的零件上运用，在加上它的综合力学性能较好的零件。在企业计划时间内生产的产品数量及年产计划这说的是纲领。机器零部件生产纲领包括计划期间内的生产量，包含一定的备用品率和平均废品率。查阅《机械制造工艺学》书籍后可以从中得出，式中—机器零件的生产纲领；—机器产品在计划时间中的产量；—每台机器产品中该零件的数量；—备品率；—平均废品率。在小型变速器的年产量为15000件的大前提下，备品率：3%，废品率：2%。故变速箱生产纲领为=15000×1（1+3%+2%）=15750（件）因此可认定生产类型为大批生产，采用金属型铸造毛坯。铸造精度CT8，表6-90，P516；铸造斜度3°，表6-79，P510；未注明圆角半径R3。2工艺过程设计2.1确定毛坯确定毛坯的制造样式，包括选择它们的类型和制造方法。在经过严密的思考下考虑一切可能性发生的,还要充分的利用可以利用的新技术和新材料。就现在而言，新工艺、新技术和新材料的毛坯制造业正在迅速发展。在应用铸造、锻造、冷轧、冷挤压、粉末冶金和工程塑料机械中,可以发挥最大的影响将机械中加工的数量大幅度的降低,有时不能被处理,其经济效果是非常的重要的。该拨叉零件的材料选用HT200。因为HT200的可铸性好，所以可用铸造的方法就有成批生产，利用模铸的方法进行经生产铸件毛坯，这样在提高生产率时候也可以拥有增强精度与加工余量小等等各种优点。图2.1毛坯图2.2机械加工余量的的确定表2.1加工余量序号被加工表面及孔机械加工余量加工余量等级1铣Φ46的左端面3mmIT13级2铣Φ46的右端面3mmIT13级3钻扩铰Φ25的孔实心IT8级4铣顶端面3mmIT13级5铣侧面87×41.53mmIT13级6粗精铣R40的端面（两侧）3mmIT13级7铣R29的圆弧面(数铣)3mmIT13级8铣切断面3mmIT13级9钻M22×1.5的螺纹孔，攻丝实心IT13级10铣宽11.5的槽实心IT13级2.3毛坯尺寸的确定表2.2毛坯尺寸序号被加工表面及孔机械加工余量零件尺寸毛坯的尺寸1铣Φ46的左端面3mmΦ46×74.5Φ46×77.52铣Φ46的右端面3mmΦ46×74.5Φ46×80.53钻扩铰Φ25的孔实心Φ25实心4铣顶端面3mmΦ35×39Φ35×425铣侧面87×41.53mm87×41.5×1687×41.5×196粗精铣R40的端面（两侧）3mmR40×124.1×12R40×124.1×187铣R29的圆弧面(数铣)3mmR29R268铣切断面3mmR40R409钻M22×1.5的螺纹孔，攻丝实心M22实心10铣宽11.5的槽实心11.5实心2.4基准的选择粗基准的选择要尽量的选用平坦和光滑,大的表面积定为粗的基准,在确保正确的位置进行定位与夹紧。当然这有前提，在浇口、冒口、飞边、毛刺的表面等在这些位置要用粗的基准，就必需经过进行初的加工，不然不能运用。在粗的基准应用中应有这些不可以的地方,主要是表面粗糙数据中粗糙和不规则的，所以应该避免粗糙的基准。难以确保表面间表面的正确性。基面的选择是工艺设计的重要部分之一,它是生产非常重要的部件。第一步，确定基准面选择端面和侧面定位精基准的选择(1)“基准重合”的原则。(2)“基准统一”的原则尽可能在大多数过程使用相同的精度指标集,以确保定位精度的表面。(3)“自为基准”的原则。(4)“互为基准”的原则,(5)选择的精度标准应该能够确保精确定位,夹紧可靠,装置简单,操作方便。有很好的Φ25孔和定位基准和其他表面处理。主要考虑好参考标准的问题,当设计基准与工序基准不重合的时候，在后期还要专门进行尺寸上的运算与换算等。2.5制定工艺路线就我目前所给的零件中的形状、尺寸和位置上的精度然后就是经过技术得出下面的两种方案：2.3工艺方案一1铸造铸造2时效处理时效处理3铣铣Φ46的左端面4铣铣Φ46的右端面5钻钻扩铰Φ25的孔6铣铣顶端面7铣铣侧面87×41.58铣粗精铣R40的端面（两侧）9铣铣R29的圆弧面(数铣)10铣铣切断面11钻钻M22×1.5的螺纹孔，攻丝12铣铣宽11.5的槽13检验检验14入库入库2.4工艺方案二1铸造铸造2时效处理时效处理3钻钻扩铰Φ25的孔4铣铣Φ46的左端面5铣铣Φ46的右端面6铣铣顶端面7铣铣侧面87×41.58铣粗精铣R40的端面（两侧）9铣铣R29的圆弧面(数铣)10铣铣切断面11钻钻M22×1.5的螺纹孔，攻丝12铣铣宽11.5的槽13检验检验14入库入库我设计的方案一、二的不同在于方案二是先钻孔、再铣端面，这样就违背了“先面后孔”的原则，而方案一“先面后孔，先大孔后小”，遵循了安排工艺的基本原则，保证了零件的加工精度，根据上面对方案的分析我由此选择方案一。2.6确定切削用量及基本工时工序1：铣Φ46的左端面1.铣刀具的选择铣刀具要用端铣刀运用的是YG8铣刀。，，，。2.铣削用量的计算铣削深度的确定因为机械加工中的余量不是很大,可以一次就完成对其的加工进给量的确定及切削速度的计算根据所查可知功率为7.5kw，中等系统刚度。由表得出，则依据标准可选用＝1000当＝1000r/min时切削工时的计算切削工时：，，，机动工时：工序2：钻，扩，铰Φ25孔工步一：钻孔φ24mm进给量的确定：由表2-7，当钢的，时，。在本零件的加工Φ24孔时属于低刚度零件，故进给量的应乘以系数0.75，则查阅得，现取切削速度：查表2-13及表2-14，查得切削速度所以查阅得，取，实际切削速度 切削工时计算：，，，则机动工时为 工步二：扩孔将孔钻成孔，根据规定，扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取 查阅得， 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 工步三：铰孔查阅表2-25，，，得 查阅表4.2-2，取，，实际切削速度。切削工时：，，，则机动工时为 工序3：铣87mm侧面1.刀具的确定铣刀具用端铣刀中的YG8铣刀。，，，。2.铣削用量的计算铣削深度的确定加工中的余量不是很大,可以一次性完成对其的加工进给量的确定及切削速度的计算其功率为7.5kw，中等系统刚度。根据表得出，则因此根据标准选取＝1200当＝1200r/min时选取切削工时的计算切削工时：，，，则机动工时计算如下：工序4：钻M22螺纹孔选用高速钢锥柄麻花钻由表2.7和表4.2－16查得按机床选取基本工时：min攻螺纹M22mm：选择M22mm高速钢机用丝锥等于工件螺纹的螺距，即按机床选取基本工时：3铣夹具设计生产类型决定着生产率、夹具结构和经济性。在本次设计中，生产类型为大批大量生产，故需要采用专用夹具。设计专用夹具的时候，要仔细研究零件图和工序图。在本次设计中，指定工序：铣侧面87mm。3.1问题的提出在设计中，为了确保加工精度，必须先把工件放在机床上正确的位置上，由于部件在机床上或确定夹具正确位置的这一过程，而称为零部件的位置。把确定了位置之后在机械的上面和夹具固定零部件，加工中经常保持一定位置的工作称为夹紧。铣床上的夹具是最一般的夹具,主要用于平面、凹沟、花键和各种成形面,加工时的切削量比较大,且断断续续的切削,因此，切削力较大,为了冲击和振动响应比其他的夹具严重。因此在设计这类铣床夹具时，就要多注意一下工件的装夹具在工作台上做的安装平稳性。本夹具主要是用在铣侧面87mm上，而且本道工序对加工的精度也要求不高，为此，在这里就只考虑如何将生产效率提高，精度则不需要再进行考虑。3.2夹紧方案的设计工件的定位和夹紧这两个工作过程相互是非常密切联系的。在工件定位后需要经过一定上装置来把工件进行压紧夹牢在定位元件上面，这样能保证工件在加工过程中，不会出现切削力、工件重力、离心力或惯性力等的作用而发生位置变化或产生振动这类的问题，保证了加工精度和安全生产。1.夹紧装置的组成（1）力源装置（2）中间传动机构（3）夹紧元件2夹紧装置的确定本夹具采用心轴和菱形销定位，限制空间的6个自由度，同时采用开口垫圈夹紧工件即可满足要求。3.3切削力及夹紧力计算夹紧力的计算需要先确定铣刀铣削平面时的铣削力的计算，查阅表1-2-9可知，切削力FcFc=490式中t—切削深度；sz—D—铣刀直径；B—铣削宽度；Z—铣刀的齿数。由公式（3.8）得F=490×1.5×0.150.74×160-1×115=808（N）由公式（3.5）可知，则所需夹紧力为P==2×8080.2+0.16=3.4对刀块的设计在铣床上设计对刀块是为了调整刀具与夹具之间的位置。由于这次设计是铣两个侧面，故采用了圆形对刀块，该对刀块确定一个方向的距离。尽管同时铣两个侧面，但是只选用一个对刀块，拿一个对刀块调整一把铣刀的位置，当这把铣刀的位置调整好之后，直接通过调整机床来调整另一把铣刀的相对位置，这样两把铣刀的位置都能确定下来，这种方式可以直接保证，可以减少误差。如果采用两个对刀块，其两个侧面的距离间接保证，误差更大。由于侧面位置较高，设置了一个支架放置对刀块。支架于夹具体通过螺纹联接，靠销钉定位。3.5夹具体的设计由于该零件为大批、大量生产，所以夹具体的毛坯结构采用铸造结构，其优点在于工艺性好，具有良好的抗振、抗压性能。为了减轻重量，夹具体采用框性薄壁结构，壁厚均匀。由于承受力较大，在夹具体内部相应位置设置加强筋。放置楔块的位置为夹具体内部凸台，其下部需要设置加强筋提高刚度。该凸台可以通过活块铸造的方式铸造出来。对于夹具体表面上放置镗模支架等零件的地方，设置了小凸台，这样的做的目的是，可以减少加工面积，降低加工时间，还能保证其平面度。另外，由于夹具体质量较大，所以我设置了吊环螺钉，方便夹具体的吊装。在夹具的设计中,应注意增强劳动生产率的提高,从而可以避免多余的干扰。夹具设计结构较为简单,操作方便,降低成本。这个过程对铣削力很小,在正常的情况下手动夹紧完全能实现。此次设计的夹具是简单,结构紧凑,需要的夹紧力不大。为了提高效率,使用快速螺旋夹紧机制。总结写到这个部分时候，意味着本次毕业设计即将进入尾声。在这一个学期中，我认认真真的做毕业设计，发现了不足的地方，也收获了很多干货，同时也对这四年所学习的知识进行了一次全面的巩固，大抵算得了一次小小的锻炼。在刚开始接触毕业设计时，很多东西都不了解，心里是慌张的，尤其是当老师说让我们自己选择自己要做的零件图时我的内心更慌乱了不知所措了。花费了一周的时间选择好自己要做的零件，但是看着零件感觉好复杂，心里总是害怕完不成完成任务，感觉很难。经过老师的指导，渐渐的熟悉了设计思路。其实，只要我们按照老师的指导，把毕业设计分解成一个又一个的子任务，每周把每周的任务认认真真的按时做完。在考虑问题的时候，不够全面。在进行夹具的设计时，没有考虑到后面的加工工艺性没有给夹具体上放置镗模支架、对刀块支架处，设置凸台，直接加工整个平面的话，精度低，成本高。比如，在设计偏心让刀机构的时候，没有考虑轴向定位，使两个偏心轮的位置固定。还有就是对以前所学习的知识，掌握的不够牢靠。有时候苏老师提出问题后，我却无法回答，可以说是很惭愧了。这些不足之处的指出，会激励我继续向前，同时不断补充完善这些不足之处。必须承认的是，毕业设计真的很锻炼人，它让我提高了查阅资料和学习相关知识的能力，同时可以将以前的知识相互联系起来，还让我更多的考虑细节问题。哪怕是以前再怎么对专业知识的不了解，来回的查阅、交流、讨论会让你熟悉起来，大抵是“最熟悉的陌生人”吧。比如在我们的专业设置中，对于铸造相关的知识讲的很少，通过在图书查阅相关书籍，丰富了我的知识和眼界。另外，还应该摆正学习态度，不能只知道玩，这是对自己的不负责任。致谢这次设计让我收益匪浅，做这个设计过程中，我获得的心得和体会，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。通过这次毕业设计，我学会了遇到问题，通过自己查阅资料，请教老师，请教同学快速解决问题的能力，让我深深的明白了，天下并没有难的事情，只要敢于攀登和克服就没有解决不了的问题。所谓天下事会者不难，难者不会也。同时他也更深刻的让我明白，系统的知识对解决问题的重要性，知识不系统看问题就容易一点带面，以偏概全，以小盖大，通过对这些知识系统的学习和掌握，让我了解到做任何事情都要多查资料，多读书，系统的掌握相关的知识，然后才能做出正确的判断和选择，这些心得和体会也必将以后带到我今后的工作和人生当中，同时也让我明白，做任何事情要有一定的理论去支撑，要让理论和实践很好的结合起来，不能坐而论道，纸上谈兵，要把理论落地，充分的和实践结合，然后通过实践再很好的完善理论，同时也不能盲目的去干，要一定的理论和系统的知识作为依据，然后才可以做出非常可靠可行的决