机械制造技术课程设计-倒档拨叉加工工艺及铣叉口30×10两端面夹具设计

目录TOC\o"1-3"\h\u5003第1章绪论 -1-绪论全套图纸加V信153893706或扣33463894111.1课题背景制定倒挡拨叉的加工工艺，设计钻孔的钻床夹具，运用机械制造工艺学课程中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识，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，保证零件的加工质量。提高结构设计能力。通过设计夹具的训练，获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效，省力，经济合理而能保证加工质量的夹具的能力。学会使用手册以及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称，出处，能够做到熟练的运用。1.2目的课程设计是我们对所学课程的深入综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们的大学生活中占有重要的地位。另外在做完这次课程设计之后，我得到一次综合性训练，我在想我能在多个方面得到锻炼。就我个人而言，我希望通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己发现问题、分析问题和解决问题的能力，为今后参加祖国建设打一个良好的基础。由于个人能力有限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教，本人将表示真诚的感谢！1.3夹具设计中的特点1.夹具的设计周期较短，一般不用进行强度和刚度的计算。2.专用夹具的设计对产品零件有很强的针对性。3.“确保产品加工质量，提高劳动生产率”是夹具设计工作的主要任务，加工质量包括被加工表面的本身精度和位置精度，后者主要用夹具来保证。夹紧装置的设计对整个夹具的结局有具定性的影响。设计一个好的夹具可以减少废品率。1.4夹具设计需保证的条件1.夹具的结构应与其用途及生产规模相适应。2.保证工件的精度。3.保证使用方便与安全。4.正确处理作用力的平衡问题。5.注意结构的工艺性，便于制造和维修。注意夹具与机床、辅助工具、刀具、量具之间的联系。1.5夹具的发展趋势1.发展通用夹具的新品种，由于机械产品的加工精度日益提高，因此需要发展高精度通用夹具。广泛的采用高效率夹具，可以压缩辅助时间，提高生产效率。2.发展调整式夹具。3.推广和发展组合夹具及拼拆夹具。4.加强专用夹具的标准化和规范化。5.大力推广和使用机械化及自动化夹具。6.采用新结构、新工艺、新材料来设计和制造夹具。第2章零件的分析2.1零件的作用题目所给的零件是倒挡拨叉。它位于机床变速机构中，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。零件上方的φ22孔与操纵机构相连，二下方叉口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。2.2零件的工艺分析零件的材料为ZG310-570，铸钢生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此以下是拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：

1.Φ22F8孔两端面

2.Φ22F8孔叉口30×10端面叉口30×12端面Φ8H9端面Φ8H9孔

拨叉两叉脚的同侧端面应平齐,其错开量不大于0.15；Φ8H9孔与基准A的位置度公差为Φ0.1；叉口30×10端面与基准C垂直度公差0.1。

第3章工艺规程设计3.1确定毛坯的制造形式零件材料为ZG310-570。考虑到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，生产类型为大批生产，故选择铸件毛坯。选用铸件尺寸公差等级CT9级，已知此拨叉零件的生产纲领中批生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程工序划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。

3.2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，生产效率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成大批报废，使生产无法正常进行。

3.2.1粗基准的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。3.2.2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。（5）所选的精基准应能保证定位准确、夹紧可靠、夹具简单、操作方便。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。3.3制订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。在生产纲领一确定为中批生产的条件下，可以考虑采用万能性的机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。工序00：铸造，未注拔模斜度不大于2°工序10：调质硬度:HB229-269工序20：铣Φ22F8孔右端面工序30：铣Φ22F8孔左端面工序40：钻、铰Φ22F8孔；倒角1×45°工序50：粗铣叉口30×10两端面工序60：粗铣叉口30×12两端面工序70：铣Φ8H9端面工序80：钻、铰Φ8H9孔工序90：高频淬火:表面硬度:HRC50-58，硬化层深度:1.2-2.5工序100：半精铣叉口30×10两端面工序110：半精铣叉口30×12两端面；倒角工序120：去毛刺,尖角工序130：检验至图纸要求并入库

3.4机械加工余量的确定工件毛坯为铸件，查相关资料知，采用金属模机械砂型铸造，铸造精度等级IT9，加工余量等级MA-G。Φ22孔左右端面的加工余量由上述知，铸造等级IT9，加工余量等级MA-G，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=3.0mm，再由零件图知，Φ22孔左右端面表面粗糙度Ra12.5，根据《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-8知，一步铣削即可满足其精度要求。叉口30×10端面的加工余量由上述知，铸造等级IT9，加工余量等级MA-G，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=3.0mm，再由零件图知，叉口30×10端面表面粗糙度Ra3.2，根据《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-8知，两步铣削即粗铣——精铣方可满足其精度要求。粗铣单边余量Z=2.5mm半精铣单边余量Z=0.5mm叉口30×12端面的加工余量由上述知，铸造等级IT9，加工余量等级MA-G，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=3.0mm，再由零件图知，叉口30×12端面表面粗糙度Ra3.2，根据《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-8知，两步铣削即粗铣——精铣方可满足其精度要求。粗铣单边余量Z=2.5mm半精铣单边余量Z=0.5mmΦ22F8孔的加工余量因孔的尺寸不大，故采用实心铸造，由零件图知，Φ22F8孔的表面粗糙度Ra3.2，根据《机械制造工艺设计简明手册》表2.3-9知，需经钻、铰方可满足其精度要求。首先钻孔至Φ20，后再铰Φ20孔至Φ22F8。Φ8H9端面的加工余量由上述知，铸造等级IT9，加工余量等级MA-G，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=3.0mm，再由零件图知，Φ8H9端面表面粗糙度Ra6.3，根据《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-8知，一步铣削即粗铣方可满足其精度要求Φ8H9孔的加工余量因孔的尺寸不大，故采用实心铸造，由零件图知，Φ8H9孔的表面粗糙度Ra3.2，根据《机械制造工艺设计简明手册》表2.3-9知，需经钻——铰方可满足其精度要求。首先钻孔至Φ7.8，再铰Φ7.8孔至Φ8H9。其他不加工表面，铸造即可满足其精度要求。3.5确定切削用量及基本工时工序20：铣Φ22F8孔右端面工步一：铣Φ22F8孔右端面1、选择刀具刀具选取硬质合金端面铣刀，刀片采用YG8,，，，。2.决定铣削用量1）决定铣削深度因为加工余量不大，且表面粗糙Ra12.5，要求不高，故可在一次走刀内铣完，则2）决定每次进给量及切削速度根据X52K型立式铣床说明书，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＝475当＝475r/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30：铣Φ22F8孔左端面工步一：铣Φ22F8孔左端面1、选择刀具刀具选取硬质合金端面铣刀，刀片采用YG8,，，，。2.决定铣削用量1）决定铣削深度因为加工余量不大，且表面粗糙Ra12.5，要求不高，故可在一次走刀内铣完，则2）决定每次进给量及切削速度根据X52K型立式铣床说明书，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＝475当＝475r/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40：钻、铰Φ22F8孔；倒角1×45工步一：钻孔至Φ20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）557r/min按机床选取n=545r/min切削工时：，，则机动工时为工步二：铰Φ20孔至Φ22F8孔选用高速钢锥柄铰刀（《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）724r/min按机床选取n=680r/min切削工时：，，则机动工时为工步三：倒角1×45°工序50：粗铣叉口30×10两端面工步一：粗铣叉口30×10两端面1、选择刀具刀具选取硬质合金三面刃铣刀，刀片采用YG8,，，，。2.决定铣削用量1）决定铣削深度因为加工余量不大，且表面粗糙Ra12.5，要求不高，故可在一次走刀内铣完，则2）决定每次进给量及切削速度根据X62型卧式铣床说明书，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＝475当＝475r/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60：粗铣叉口30×12两端面工步一：粗铣叉口30×12两端面1、选择刀具刀具选取硬质合金三面刃铣刀，刀片采用YG8,，，，。2.决定铣削用量1）决定铣削深度因为加工余量不大，且表面粗糙Ra12.5，要求不高，故可在一次走刀内铣完，则2）决定每次进给量及切削速度根据X62型卧式铣床说明书，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＝475当＝475r/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70：铣Φ8H9端面工步一：铣Φ8H9端面1、选择刀具刀具选取硬质合金端面铣刀，刀片采用YG8,，，，。2.决定铣削用量1）决定铣削深度因为加工余量不大，且表面粗糙Ra6.3，要求不高，故可在一次走刀内铣完，则2）决定每次进给量及切削速度根据X52K型立式铣床说明书，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＝475当＝475r/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80：钻、铰Φ8H9孔工步一：钻孔至Φ7.8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）490r/min按机床选取n=545r/min切削工时：，，则机动工时为工步二：铰Φ7.8孔至Φ8H9孔选用高速钢锥柄铰刀（《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）717r/min按机床选取n=680r/min切削工时：，，则机动工时为工序90：高频淬火:表面硬度:HRC50-58，硬化层深度:1.2-2.5工序100：半精铣叉口30×10两端面工步一：半精铣叉口30×10两端面1、选择刀具刀具选取硬质合金三面刃铣刀，刀片采用YG8,，，，。2.决定铣削用量1）决定铣削深度因为加工余量不大，且表面粗糙Ra12.5，要求不高，故可在一次走刀内铣完，则2）决定每次进给量及切削速度根据X62型卧式铣床说明书，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＝637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110：半精铣叉口30×12两端面工步一：半精铣叉口30×12两端面1、选择刀具刀具选取硬质合金三面刃铣刀，刀片采用YG8,，，，。2.决定铣削用量1）决定铣削深度因为加工余量不大，且表面粗糙Ra12.5，要求不高，故可在一次走刀内铣完，则2）决定每次进给量及切削速度根据X62型卧式铣床说明书，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＝637当＝600r/min时按机床标准选取3）计算工时切削工时：，，则机动工时为工步二：倒角第4章专用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，决定设计半精铣叉口30×10两端面的夹具。4.1问题的提出本夹具主要用于半精铣叉口30×10两端面，表面粗糙度Ra3.2，有一定的精度要求，故设计夹具时即考虑如何提高生产效率，也要注意产品质量。4.2定位基准的选择选择已加工好的Φ22F8孔和Φ22F8孔左端面、工件内环和左端面定位，所以相应的夹具上的定位元件应是心轴和调节支承及定位销。因此进行定位元件的设计主要是对心轴和调节支承及定位销，夹紧则是由心轴、螺母、快换垫圈和带肩螺母等组成的夹紧机构来完成。Φ22F8孔和Φ22F8孔左端面与心轴相配合，限制四个自由度，即X轴转动、X轴移动、Y轴移动和Z轴转动。工件内环与两个定位销相配合，限制两个自由度，即Z轴移动和Y轴转动。左端面与调节支承相配合，起到一个浮动支承的作用，工件六个自由度被完全限制，属于完全定位，故设计合理。4.3定位误差分析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Φ22F8孔和Φ22F8孔左端面、工件内环和左端面来定位，铣铣叉口30×10两端，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——轴的最小直径，mm=0.0225mm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=度要求。4.4切削力的计算与夹紧力分析查表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M10螺母锁紧，查表得夹紧力为12360N==30900N由上计算得》，因此采用该夹紧机构工作是可靠的。4.5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3.3夹具体槽形与螺钉图根据T形槽的宽度a=12mm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D18-0.013-0.0332083101018+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：圆莆对刀块的规格及主要尺寸：塞尺选用平塞尺，其结构如下图所示：图3.5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dC10-0.0140.54.6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由螺母、圆垫圈、心轴、快换垫圈和带肩螺母组成夹紧机构夹紧工件。本工序为铣削余量小，铣削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。参考文献1.邹青主编机械制造技术基础课程设计指导教程北京：机械工业出版社2004，82.赵志修主编机械制造工艺学北京：机械工业出版社1984，23.孙丽媛主编机械制造工艺及专用夹具设计指导北京：冶金工业出版社2002，124.李洪主编机械加工工艺手册北京：北京出版社1990，125.邓文英主编金属工艺学北京：高等教育出版社20006.黄茂林主编机械原理重庆：重庆大学出版社2002，77.丘宣怀主编机械设计北京：高等教育出版社19978.储凯许斌等主编机械工程材料重庆：重庆大学出版社1997，129.廖念钊主编互换性与技术测量北京：中国计量出版社2000，110.乐兑谦主编金属切削刀具北京：机械工业出版社1992，1211.李庆寿主编机床夹具设计北京：机械工业出版社1983，412.陶济贤主编机床夹具设计北京：机械工业出版社1986，413.机床夹具结构图册贵州：贵州人民出版社1983，714.龚定安主编机床夹具设计原理陕西：陕西科技出版社，1981,715.李益民主编机械制造工艺学习题集黑龙江：哈儿滨工业大学出版社1984,716.周永强等主编高等学校毕业设计指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结束语通过这次的课程设计，我学到了许多新的知识，同时加深，对旧知识的理解.一、综合素质的提高此次课程设计，本人将二年内学到的知识与教学中遇到的问题结合起来，能解决一些以前不能解决的问题，对《机械