机械制造技术课程设计-拨叉831008加工工艺及钻φ20孔夹具设计

目录TOC\o"1-3"\h\u摘要 零件分析零件的作用题目所给的零件是拨叉， 题目所给的零件是CA6140车床的拨叉。它位于车床变速机构中，主要起换档，使主轴回转运动按照工作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。零件的Φ20孔与操纵机构相连，Φ50半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。通过上方的力拨动下方的齿轮变速。两件零件铸为一体，加工时分开。图2-1拨叉零件图零件工艺分析拨叉零件材料HT200，由零件图知，小头孔Φ20粗糙度Ra1.6；大头半圆孔Ф50粗糙度Ra3.2；Φ32端面粗糙度Ra3.2；Φ72端面粗糙度Ra3.2；47°深10斜面粗糙度Ra12.5；M6螺纹粗糙度Ra12.5；Φ8锥销孔粗糙度Ra1.6。大头半圆孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.07mm；小头孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.05m。由上面分析可知，可以粗加工拨叉底面，然后以此作为粗基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，并且此拨叉零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。确定毛坯确定毛坯种类拨叉零件材料为HT200。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为中批生产，故选择铸件毛坯。确定铸件加工余量及形状“CA6140车床拨叉”；零件材料为HT200，硬度190～210HB，毛皮重量1.12kg，生产类型大批量，铸造毛坯。据以上原始资料及加工路线，分别确定各家工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：Ф72两端面的加工余量Ф72两端面表面粗糙度Ra3.2，属于12级精度，精度等级MA-H，查《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-4知，单边加工余量Z=5.0mm，再由《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-8知，需要经过粗铣——半精铣方能满足其精度要求。粗铣单边余量Z=4.0mm半精铣单边余量Z=0.5mmФ32端面的加工余量Ф70两端面表面粗糙度Ra3.2，属于12级精度，精度等级MA-H，查《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-4知，单边加工余量Z=5.0mm，再由《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-8知，需要经过粗铣——半精铣方能满足其精度要求。粗铣单边余量Z=2.0mm半精铣单边余量Z=0.5mmФ20H7孔的加工余量Ф20H7孔，因孔的尺寸不大，故采用实心铸造，孔表面粗糙度为Ra1.6，属于7级精度，查《机械制造工艺设计简明手册》表2.3-8知，首先钻孔至Ф18，再扩Ф18孔至Ф19.8，最后铰Ф19.8孔至Ф20H7方能满足其精度要求。Ф50H7孔的加工余量Ф55H7孔表面粗糙为Ra3.2，查《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-4知，单边加工余量Z=2.5mm，再由《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-7知，需要经过粗车——半精车方能满足其精度要求。粗车单边余量Z=2.0mm半精车单边余量Z=0.5mm拨叉侧面的加工余量拨叉侧面表面粗糙度Ra6.3，查《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-4知，单边加工余量Z=4.0mm，再由《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-7知，需要一步粗铣即可满足其精度要求。47°深10斜面的加工余量因加工余量不大，且不易铸造出，故采用实心铸造，由《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-6知，知经过一步铣削即可满足其精度要求。M6螺纹的加工余量因螺纹加工余量不大，且不易铸造出，故采用铸造，再由《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-8知，需要走刀两次方能满足其精度要求。即钻M6螺纹底孔Φ5.1，再攻M6螺纹。Φ8锥销孔的加工余量因Φ8锥销孔加工余量不大，且不易铸造出，故采用铸造，再由《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-8知，需要走刀两次方能满足其精度要求。即钻孔至Φ7.8、再铰Φ7.8孔至Φ8.图3-1拨叉毛坯图

工艺规程设计选择定位基准基准选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基准选择的正确与合理，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的问题百出，更有甚者，还会造成大批零件报废，使生产无法正常进行。1、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。重点考虑到既要保证在各加工面均有加工余量的前提下，使重要孔或面的加工余量尽量均匀，又要保证定位夹紧的可靠性，装夹的方便性，减少辅助时间，选用拨叉2-Ф32外圆面及其端面作为定位粗基准。2、精基准的选择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。根据该拨叉零件的技术要求和装配要求,对于精基准而言，主要考虑到基准重合的问题，当设计基准与工艺基准不重合时，应该进行尺寸换算，选用2-Φ20H7孔及其端面作为定位精基准。制定加工工艺路线制定工艺路线的出发点，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。在生产纲领以确定为大批生产的条件下，可采用通用机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产效率。除此以外，还应考虑经济效果，以便降低生产成本。工序01：木模手工砂型工序02：时效处理工序03：粗铣Φ32顶面、Φ72顶面工序04：粗铣Φ32底面、Φ72底面工序05：钻、扩、铰Φ20孔工序06：粗镗、精镗Φ50孔工序07：精铣Φ32顶面、Φ72顶面工序08：精铣Φ32底面、Φ72底面工序09：铣47°斜面深10工序10：钻、攻2-M6螺纹工序11：铣断工序12：装配后钻铰Φ8锥孔工序13：去毛刺工序14：检验至图纸要求工序15：包装、入库工时计算工序03：粗铣Φ32顶面、Φ72顶面工步一：粗铣Φ32顶面1.选择刀具刀具选取端面铣刀，，。2.决定铣削用量1）决定铣削深度决定每次进给量及切削速度根据X52K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＝600当＝600r/min时按机床标准选取3）计算工时——工作台直径工步二：粗铣Φ72顶面1.选择刀具刀具选取端面铣刀，，。2.决定铣削用量1）决定铣削深度决定每次进给量及切削速度根据X52K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＝600当＝600r/min时按机床标准选取3）计算工时——工作台直径工序04：粗铣Φ32底面、Φ72底面工步一：粗铣Φ32底面1.选择刀具刀具选取端面铣刀，，。2.决定铣削用量1）决定铣削深度决定每次进给量及切削速度根据X52K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＝600当＝600r/min时按机床标准选取3）计算工时——工作台直径工步二：粗铣Φ72底面1.选择刀具刀具选取端面铣刀，，。2.决定铣削用量1）决定铣削深度决定每次进给量及切削速度根据X52K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＝600当＝600r/min时按机床标准选取3）计算工时——工作台直径工序05：钻、扩、铰Φ20孔工步一：钻孔至Φ18确定进给量：根据参考文献Ⅳ表2-7根据Z525立式钻床说明书，主轴进给量，根据参考文献Ⅳ表4.2-13，取主轴速度：主轴转速，根据参考文献Ⅳ表4.2-12，取 故实际切削速度为 切削工时：，，，走刀次数i=2则机动工时为 工步二：扩Φ18孔至Φ19.8利用扩孔钻将Φ18孔至Φ19.8，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Ⅳ表4.2-13，取则主轴转速为，根据参考文献Ⅳ表4.2-12，取 故实际切削速度为 切削工时：，，，走刀次数i=2则机动工时为 工步三：铰Φ19.8孔至Φ20H7确定进给量：根据参考文献Ⅳ表2-7根据Z525立式钻床说明书，主轴进给量，根据参考文献Ⅳ表4.2-13，取主轴速度：主轴转速，根据参考文献Ⅳ表4.2-12，取 故实际切削速度为切削工时：，，，走刀次数i=2则机动工时为 工序06：粗镗、精镗Φ50孔工步一：粗镗Φ43孔至Φ49所选刀具为YT5硬质合金、直径为20mm的圆形镗刀。确定切削深度=3.0确定进给量根据表1.5，当粗镗铸件、镗刀直径为20mm、2mm，镗刀伸出长度为25mm时，=0.025～8mm/r按T68机床的进给量（表4.2-21），选择=0.26mm/r确定切削速度按表1.27的计算公式确定式=300，m=0.2,=0.15,=0.2,T=60min,则70m/min≈455r/min按T68机床上的转速，选择基本时间选镗刀的主偏角=45°，则=12mm，=3.0mm，=2mm，=0，=0.26mm/r,，工步二：精镗Φ49孔至Φ50所选刀具为YT5硬质合金、直径为20mm的圆形镗刀。1）确定切削深度=0.52）确定进给量根据表1.5，当精镗铸件、镗刀直径为20mm、2mm，镗刀伸出长度为25mm时，=0.025～8mm/r按T68机床的进给量（表4.2-21），选择=0.13mm/r3）确定切削速度按表1.27的计算公式确定式=500，m=0.2,=0.15,=0.2,T=60min,则≈117m/min≈745r/min按T68机床上的转速，选择4）基本时间选镗刀的主偏角=45°，则=12mm，=0.5mm，=2mm，=0，=0.13mm/r,，工序07：精铣Φ32顶面、Φ72顶面工步一：精铣Φ32顶面1.选择刀具刀具选取端面铣刀，，。2.决定铣削用量1）决定铣削深度决定每次进给量及切削速度根据X52K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3）计算工时——工作台直径工步二：精铣Φ72顶面1.选择刀具刀具选取端面铣刀，，。2.决定铣削用量1）决定铣削深度决定每次进给量及切削速度根据X52K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3）计算工时——工作台直径工序08：精铣Φ32底面、Φ72底面工步一：精铣Φ32底面1.选择刀具刀具选取端面铣刀，，。2.决定铣削用量1）决定铣削深度决定每次进给量及切削速度根据X52K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3）计算工时——工作台直径工步二：精铣Φ72底面1.选择刀具刀具选取端面铣刀，，。2.决定铣削用量1）决定铣削深度决定每次进给量及切削速度根据X52K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3）计算工时——工作台直径工序09：铣47°斜面深101.选择刀具刀具选取圆柱铣刀，，。2.决定铣削用量1）决定铣削深度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＝600当＝600r/min时按机床标准选取3.计算工时切削工时：，，，则机动工时为工序10：钻、攻2-M6螺纹工步一：钻2-M6螺纹底孔Φ5.1选用高速钢锥柄麻花钻（《工艺》表3.1－6）由《切削》表2.7和《工艺》表4.2－16查得（《切削》表2.15）624r/min按机床选取n=600r/min切削工时：，，，则机动工时为工步二：攻2-M6螺纹选择M6mm高速钢机用丝锥等于工件螺纹的螺距，即f=0.45mm/r（《切削》表2.15）637r/min按机床选取n=600r/min切削工时：，，，则机动工时为工序11：铣断1.选择刀具刀具选取锯片铣刀，2.决定铣削用量每次进给量及切削速度根据X62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＝600当＝600r/min时按机床标准选取3）计算工时切削工时：，，，则机动工时为工序12：装配后钻铰Φ8锥孔工步一：钻Φ7.8孔确定进给量：根据参考文献Ⅳ表2-7根据Z525立式钻床说明书，主轴进给量，根据参考文献Ⅳ表4.2-13，取主轴速度：主轴转速，根据参考文献Ⅳ表4.2-12，取 故实际切削速度为 切削工时：，，，走刀次数i=2则机动工时为 工步二：铰Φ7.8孔至Φ8确定进给量：根据参考文献Ⅳ表2-7根据Z525立式钻床说明书，主轴进给量，根据参考文献Ⅳ表4.2-13，取主轴速度：主轴转速，根据参考文献Ⅳ表4.2-12，取 故实际切削速度为切削工时：，，，走刀次数i=2则机动工时为钻Φ20孔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，决定设计工序05：钻、扩、铰Φ20孔的夹具设计问题的提出本夹具主要用于钻、扩、铰Φ20孔，粗糙度为Ra1.6，精度要求较高，故设计夹具既要考虑生产效率，也要考虑Φ20孔质量。夹具设计定位元件设计选择的定位元件为：衬套、V型块，其中V型块为标准件，其结构与尺寸与图5-1所示。图5-1V型块夹紧元件设计采用的夹紧元件为：固定V型块、可调V型块和滚花螺母等组成的夹紧机构，夹紧机构如下图5-2所示：图5-2夹紧机构夹具体设计用来安装和固定定位元件，夹紧机构和钻模板的实体。具体大小根据整个机构的大小而调整，要保证机构的稳定，水平，所以形位公差会有较严格的要求。定位元件定位误差分析和计算定位误差是指采用调整法加工一批工件时，由于定位不准确而造成某一工序在工序尺寸（通常是指加工表面对工序基准的距离尺寸）或位置要求方面的加工误差。当采用夹具加工工件时，由于工件定位基准和定位元件的工作表面均有制造误差使定位基准位置变化，即定位基准的最大变动量，故由此引起的误差称为基准位置误差，而对于一批工件来讲就产生了定位误差。如图5-3所示图5-3用V型块定位加工时的定位误差当定位基准与工序基准不重合时，就产生了基准不重合误差。基准不重合误差即工序基准相对定位基准理想位置的最大变动量。定位误差指一批工件采用调整法加工，仅仅由于定位不准而引起工序尺寸或位置要求的最大可能变动范围。定位误差主要由尺寸位置误差和基准不重合误差组成。根据相关公式和公差确定具体变动量。如图5-2，两个极端情况：情况1：d1=d1,d2=d2使工序基准尽可能地"高"得加工尺寸；情况2：d1=d1,d2=d2使工序基准尽可能地"低"得加工尺寸。且该工序定位误差图5-2定位误差=O1O2+(d2-（d2-Td2))/2=Td1/(2sina/2)+Td2/2=0.043/2sin45+0.03/20.392钻削力和夹紧力计算①计算钻削力钻、扩、铰Φ20孔，查《简明机床夹具设计手册》表3-4得切削力计算公式：由钻Φ18孔的工时计算知，，=0.28mm由《简明机床夹具设计手册》表3-3知即≈667×18×0.41×0.75N≈3692N②计算夹紧力所需夹紧力，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M10螺母锁紧，查参考文献2，P92，表3-16螺母的夹紧力为3550N==8875N由上计算得》，因此采用该夹紧机构工作是可靠的。导向元件的设计钻、扩、铰Φ20孔，粗糙度Ra1.6,大批量生产。Φ18快换钻套（其结构如下图所示），查机床夹具标准件可知Φ18相配的快换钻套的具体结构如下：图5-3快换钻套具体的尺寸如下：图5-4快换钻套的规格及主要尺寸因为快换钻套和钻模板是间隙配合，加工的时间快换钻套靠压紧螺钉把它压紧在钻模板上，以防止加工的时间工件的旋转，有上图可知和Φ18快换钻套相配的螺钉的尺寸为M8，查机床夹具标准件可知，M8快换钻套压紧螺钉的具体结构如下图5-5钻套螺钉具体的尺寸如下：图5-6钻套螺钉的规格及主要尺寸总结课程设计即将结束了，时间虽然短暂但是它对我们来说受益菲浅的，通过这次的课程设计使我们不再是只知道书本上的空理论，不再是纸上谈兵，而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计，使我们不但巩固了理论知识而且掌握了课程设计的步骤和要领，使我们更好的利用图书馆的资料，更好的更熟练的利用我们手中的各种设计手册和AUTOCAD等制图软件，为我们以后的课程设计打下了好的基础。课程设计使我们认识到了只努力的学好书本上的知识是不够的，还应该更好的做到理论和实践的结合。因此同学们非常感谢老师给我们的辛勤指导，使我们学到了好多，也非常珍惜学院给我们的这次课程设计的机会，它将是我们踏入社会的关键一步。致谢这次课程设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是，查阅资料尤其是在查阅切削用量手册