机械制造技术课程设计-斜拨叉加工工艺及铣宽20mm槽夹具设计

序言全套设计图纸加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和工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分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毕业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。本设计选用拨叉来进行工艺编制与夹具设计，以说明书、绘图为主，设计手册与国家标准为附来进行详细说明。计算生产纲领、生产效率分析2.1生产纲领生产纲领：企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。年生产纲领是包括备品和废品在内的某产品的年产量。零件的生产纲领按下式计算。N=Qn(1+a+)式中：N——零件的生产纲领（件/年）Q——机器产品的年产量（台/年）n——每台产品中该零件的数量（件/台）a——备品百分率——废品百分率2.2生产效率分析

1）标准工时：标准工时=标准作业时间+辅助时间

a\标准工时：标准工时=生产一个良品的作业时间。b\标准工时=正常工时+宽放时间=正常工时×（1+宽放率）c\工厂使用的宽放率一般在10%～20%，对一些特殊的工种，如体力消耗较大的工种，宽放率可适当放宽一些d\正常工时是人工操作单元工时+机器自动作业工时的总和。2生产率＝（产出数量×标准工时）÷（日工作小时×直接人工数）×100%

零件的分析零件的分析变速叉材料采用HT350，铸件是用各种铸造方法获得的金属成型物件，即把冶炼好的液态金属，用浇注、压射、吸入或其它浇铸方法注入预先准备好的铸型中，冷却后经打磨等后续加工手段后，所得到的具有一定形状，尺寸和性能的物件。零件的作用图1拨叉拨叉主要用于离合器换档。汽车变速箱上的部件，与变速手柄相连，位于手柄下端，拨动中间变速轮，使输入/输出转速比改变。如果是机床上的拨叉是用于变速的，主要用在操纵机构中就是把2个咬合的齿轮拨开来再把其中一个可以在轴上滑动的齿轮拨到另外一个齿轮上以获得另一个速度。即改变车床滑移齿轮的位置，实现变速。或者应用于控制离合器的啮合、断开的机构中，从而控制横向或纵向进给。零件的工艺分析拨叉共有八处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下：对该零件的平面和孔进行加工，具体要求如下：1、拨叉脚后端面2、Φ20前端面3、Φ20孔4、宽20槽5、Φ90孔6、8-Φ6孔7、宽27端面8、Φ130孔工艺规程设计确定毛坯的制造形式零件材料为HT350灰铸铁，铸件有多种分类方法：按其所用金属材料的不同，分为铸钢件、铸铁件、铸铜件、铸铝件、铸镁件、铸锌件、铸钛件等。而每类铸件又可按其化学成分或金相组织进一步分成不同的种类。如铸铁件可分为灰铸铁件、球墨铸铁件、蠕墨铸铁件、可锻铸铁件、合金铸铁件等；按铸型成型方法的不同，可以把铸件分为普通砂型铸件、金属型铸件、压铸件、离心铸件、连续浇注件、熔模铸件、陶瓷型铸件、电渣重熔铸件、双金属铸件等。其中以普通砂型铸件应用最多，约占全部铸件产量的80%。而铝、镁、锌等有色金属铸件，多是压铸件。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。基面选择的正确、合理，可以保证质量，提高生产效率。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。一：粗基准的选择原则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。二：精基准选择的原则选择精基准时要考虑的主要问题是如何保证设计技术要求的实现以及装夹准确、可靠、方便。精基准选择应当满足以下要求：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。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。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。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。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。制订工艺路线制定工艺路线的出发点,应当使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工具,并尽量使工序集中来提高生产率。此外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。表3.1工艺路线工序号工序内容工序01铸造工序02时效处理工序03粗、精铣Φ90后端面工序04粗铣Φ20前端面工序05钻、扩、铰Φ20孔工序06粗镗、精镗R65圆工序07粗镗、精镗Φ90孔工序08磨Φ90后端面工序09磨铆合后下端面工序10钻8-Φ6孔工序11粗铣宽27端面工序12粗铣、精铣宽20槽工序13分割工序14去毛刺工序15检查入库确定各工序的加工余量1.Φ90后端面的加工余量查《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-4，得铸件的单边加工余量Z=2.5mm,铸件尺寸公差为CT8级，表面粗糙度Ra为0.8。根据《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-8，三步加工（即粗铣、精铣、磨）方可满足其精度要求。2.Φ20前端面的加工余量查《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-4，得铸件的单边加工余量Z=2.0mm,铸件尺寸公差为CT8级，表面粗糙度Ra为6.3。根据《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-8，一步铣削（即粗铣）方可满足其精度要求。3.Φ20孔的加工余量查《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-4，因其加工孔的尺寸不大故采用实心铸造，铸件尺寸公差为CT8级，表面粗糙度Ra为1.6。根据《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-8，首先钻Φ18孔、然后扩Φ18孔至Φ19.8，最后铰Φ19.8至Φ20方可满足其精度要求。4.Φ90孔的加工余量查《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-4，得铸件的单边加工余量Z=1.5mm,铸件尺寸公差为CT8级，表面粗糙度Ra为1.6。根据《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-8，两步铣削（即粗铣、精铣）方可满足其精度要求。5.R65圆的加工余量查《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-4，因其加工孔的尺寸不大故采用Φ90孔加工余量，铸件尺寸公差为CT8级，表面粗糙度Ra为1.6。根据《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-8，两步镗削（即粗镗、精镗）方可满足其精度要求。6.8-Φ6孔的加工余量查《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-4，因其加工孔的尺寸不大故采用实心铸造，铸件尺寸公差为CT8级，表面粗糙度Ra为6.3。根据《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-8，一步钻削方可满足其精度要求。7.宽27端面的加工余量查《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-4，得铸件的单边加工余量Z=2.0mm,铸件尺寸公差为CT8级，表面粗糙度Ra为12.5。根据《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-8，一步铣削（即粗铣）方可满足其精度要求。宽20槽的加工余量查《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-4，因其加工表面的尺寸不大故采用实心铸造，铸件尺寸公差为CT8级，表面粗糙度Ra为1.6。根据《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-8，两步铣削（（即粗铣、精铣）方可满足其精度要求。基本工时的确立工序01：铸造工序02：时效处理工序03：粗、精铣Φ90后端面工步一：粗铣Φ90后端面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：，，则机动工时为工步二：精铣Φ90后端面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Ra3.2，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＝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04：粗铣Φ20前端面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Φ20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R65圆工步一：粗镗R65圆所选刀具为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34mm时，=0.15～0.30mm/r按T68机床的进给量（表4.2-21），选择=0.27mm/r确定切削速度按表1.27的计算公式确定式中=700，m=0.2,=0.15,=0.2,T=60min,则163.8m/min=404r/min按T68机床上的转速，选择基本时间选镗刀的主偏角=45°，则=4.5mm，=21.5mm，=4mm，=0，=0.27mm/r,，工步二：精镗R65圆所选刀具为YT5硬质合金、直径为20mm的圆形镗刀。1）确定切削深度2）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34mm时，=0.15～0.30mm/r按T68机床的进给量（表4.2-21），选择=0.15mm/r3）确定切削速度按表1.27的计算公式确定式中=800，m=0.2,=0.15,=0.2,T=60min,则240m/min=588r/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=0.5mm，=21.5mm，=4mm，=0，=0.15mm/r,，工序07：粗镗、精镗Φ90孔工步一：粗镗Φ90孔所选刀具为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34mm时，=0.15～0.30mm/r按T68机床的进给量（表4.2-21），选择=0.27mm/r确定切削速度按表1.27的计算公式确定式中=500，m=0.2,=0.15,=0.2,T=60min,则117m/min=414r/min按T68机床上的转速，选择基本时间选镗刀的主偏角=45°，则=1.0mm，=31.1mm，=4mm，=0，=0.27mm/r,，工步二：粗镗Φ90孔所选刀具为YT5硬质合金、直径为20mm的圆形镗刀。1）确定切削深度2）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34mm时，=0.15～0.30mm/r按T68机床的进给量（表4.2-21），选择=0.15mm/r3）确定切削速度按表1.27的计算公式确定式中=500，m=0.2,=0.15,=0.2,T=60min,则150m/min=531r/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=0.5mm，=31.1mm，=4mm，=0，=0.15mm/r,，工序08：磨Φ90后端面机床立轴平面磨床M7120A1)选择砂轮。见《机械加工工艺手册》第三章中磨料A46KV6P450380520其含义为：砂轮磨料为刚玉，粒度为46#,硬度为中轮1级，陶瓷结合剂，6号组织，砂轮尺寸为450380520切削用量的选择式中：Z--单边加工余量考虑磨削加工终了时的无火花磨削以及为削除加工面形状误差而进行局部修研的系数，其值由表6.2-9，表6.2-10，知=1.1n工件每分钟转速（r/min)--切入法磨削深度进给量（mm/r）z--同时磨削工件数量查《机械加工工艺手册》表33-42有主轴转速n=3000r/min工作台移动速度＝10m/min切削深度Z＝0.1mm进给量=0.005mm/r3)切削工时工序09：磨铆合后的下端面机床立轴平面磨床M7120A1)选择砂轮。见《机械加工工艺手册》第三章中磨料A46KV6P450380520其含义为：砂轮磨料为刚玉，粒度为46#,硬度为中轮1级，陶瓷结合剂，6号组织，砂轮尺寸为450380520切削用量的选择式中：Z--单边加工余量考虑磨削加工终了时的无火花磨削以及为削除加工面形状误差而进行局部修研的系数，其值由表6.2-9，表6.2-10，知=1.1n工件每分钟转速（r/min)--切入法磨削深度进给量（mm/r）z--同时磨削工件数量查《机械加工工艺手册》表33-42有主轴转速n=3000r/min工作台移动速度＝10m/min切削深度Z＝0.1mm进给量=0.005mm/r3)切削工时工序10：钻8-Φ6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=8则机动工时为 工序11：粗铣宽27端面1、选择刀具刀具选取硬质合金立铣刀，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加工中心说明书，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＝4753）计算工时切削工时：，，则机动工时为工序12：粗铣、精铣宽20槽工步一：粗铣宽20槽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X62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＝4753）计算工时切削工时：，，则机动工时为工步二：精铣宽20槽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Ra1.6，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＝6003）计算工时切削工时：，，则机动工时为工序13：分割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X62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＝4753）计算工时切削工时：，，则机动工时为工序14：去毛刺工序15：检查入库铣床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，决定设计铣宽20mm槽的专用夹具。5.1专用夹具的提出本夹具主要用于铣宽20mm槽，粗糙度为Ra1.6，有一定的精度要求，故设计夹具时即考虑生产效率，也要注意工件的质量。5.2定位装置设计铣宽20mm槽，选择工件Φ20前端面和两个Φ20孔定位。5.3定位元件及夹紧元件的选择本工序选用的定位基准工件Φ20前端面和两个Φ20孔定位，所以相应的夹具上的定位元件应是A型固定式定位销和B型固定式定位销。因此进行定位元件的设计主要是对A型固定式定位销和B型固定式定位销，夹紧则是用螺母、螺杆、圆垫圈、弹簧、移动压板、调节螺母和带肩螺母等组成的夹紧机构进行夹紧。Φ20前端面与A型固定式定位销和B型固定式定位销相配合限制三个自由度，即X轴转动、Y轴转动和Z轴移动。Φ20孔与A型固定式定位销相配合限制两个自由度，即X轴移动和Y轴移动。另一个Φ20孔与B型固定式定位销相配合限制一个自由度，即Z轴转动。拨叉六个自由度被完全限制，属于完全定位，故设计合理。5.4切削力和夹紧力的计算查表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。5.5定位误差分析1、移动时基准位移误差式中：————圆柱销孔的最大偏差————圆柱销孔的最小偏差————圆柱销定位孔与定位销最小配合间隙代入得：=0.021+0+0.02=0.041（mm)2、转角误差式中：————圆柱销孔的最大偏差————圆柱销孔的最小偏差————圆柱销定位孔与定位销最小配合间隙————削边销孔的最大偏差————削边销孔的最小偏差————削边销定位孔与定位销最小配合间隙其中：则代入得：则：=0.0112°5.6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螺母、螺杆、圆垫圈、弹簧、移动压板、调节螺母和带肩螺