制定撥叉零件的加工工藝設(shè)計(jì)及鉆直徑22孔的鉆床夾具

1、設(shè)計(jì)題目：制定撥叉零件的加工工藝設(shè)計(jì)及鉆22孔的鉆床夾具 - 1 -摘 要本次設(shè)計(jì)內(nèi)容涉及了機(jī)械制造工藝及機(jī)床夾具設(shè)計(jì)、金屬切削機(jī)床、公差配合與測(cè)量等多方面的知識(shí)。撥叉加工工藝規(guī)程及其鉆22孔的夾具設(shè)計(jì)是包括零件加工的工藝設(shè)計(jì)、工序設(shè)計(jì)以及專用夾具的設(shè)計(jì)三部分。在工藝設(shè)計(jì)中要首先對(duì)零件進(jìn)行分析，了解零件的工藝再設(shè)計(jì)出毛坯的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的加工基準(zhǔn)，設(shè)計(jì)出零件的工藝路線；接著對(duì)零件各個(gè)工步的工序進(jìn)行尺寸計(jì)算，關(guān)鍵是決定出各個(gè)工序的工藝裝備及切削用量；然后進(jìn)行專用夾具的設(shè)計(jì)，選擇設(shè)計(jì)出夾具的各個(gè)組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導(dǎo)元件、夾具體與機(jī)床的連接部件以及其它部件；計(jì)算出夾具定位時(shí)產(chǎn)生的

2、定位誤差，分析夾具結(jié)構(gòu)的合理性與不足之處，并在以后設(shè)計(jì)中注意改進(jìn)。關(guān)鍵詞：工藝、工序、切削用量、夾緊、定位、誤差。abstrctthis design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal-cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge.the reduction gear box body

3、components technological process and its the processing 140 hole jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. must first carry on the analysis in the technological design to the components, under

4、stood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; after that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decides ea

5、ch working procedure the craft equipment and the cutting specifications; then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts;

6、position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement.keywords: the craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error目 錄序言1一.

7、零件分析 21.1 零件作用 21.2零件的工藝分析 2二. 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)22.1確定毛坯的制造形式 22.2基面的選擇傳 22.3制定工藝路線 32.4機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 42.5確定切削用量及基本工時(shí)10三 夾具設(shè)計(jì)123.1問(wèn)題的提出123.2定位基準(zhǔn)的選擇183.3切削力及夾緊力計(jì)算133.4定位誤差分析183.5夾具設(shè)計(jì)及操作簡(jiǎn)要說(shuō)明19總 結(jié)20致 謝21參考文獻(xiàn) 22序 言機(jī)械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產(chǎn)品，并把它們裝備成機(jī)械裝備的行業(yè)。機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產(chǎn)提供裝備，社會(huì)上有著各種各樣的機(jī)械或機(jī)械制造業(yè)的

8、產(chǎn)品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要行業(yè)，是一個(gè)國(guó)家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎(chǔ)及有力支柱。從某中意義上講，機(jī)械制造水平的高低是衡量一個(gè)國(guó)家國(guó)民經(jīng)濟(jì)綜合實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的重要指標(biāo)。撥叉的加工工藝規(guī)程及其鉆22孔的夾具設(shè)計(jì)是在學(xué)完了機(jī)械制圖、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械工程材料等進(jìn)行課程設(shè)計(jì)之后的下一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。正確地解決一個(gè)零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問(wèn)題，并設(shè)計(jì)出專用夾具，保證零件的加工質(zhì)量。本次設(shè)計(jì)也要培養(yǎng)自己的自學(xué)與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè)計(jì)綜合性和實(shí)踐性強(qiáng)、涉及知識(shí)面廣。所以在設(shè)計(jì)中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產(chǎn)實(shí)踐的需要，只有將

9、各種理論與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，才能很好的完成本次設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)水平有限，其中難免有缺點(diǎn)錯(cuò)誤，敬請(qǐng)老師們批評(píng)指正。一 零件的分析1.1 零件的作用題目給定的零件是ca6140撥叉，它位于車床變速機(jī)構(gòu)中，主要起換檔，使主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)按照工作者的要求進(jìn)行工作。寬度為18mm的槽尺寸精度要求很高，因?yàn)樵趽懿姘蝿?dòng)使滑移齒輪時(shí)如果槽的尺寸精度不高或間隙很大時(shí)，滑移齒輪得不到很高的位置精度。所以，寬度為18mm的槽和滑移齒輪的配合精度要求很高。1.2 零件的工藝分析ca6140拔叉（型號(hào)：831003）共有3組加工表面：1、 零件兩端面，可以后端面加工精度高，可以先以后端面為粗基準(zhǔn)加工右端面，再以前端面為精基準(zhǔn)加

10、工左端面；2、 以花鍵中心線為基準(zhǔn)的加工面：這一組面包括25h7的六齒方花鍵孔、22h12的花鍵底孔、兩端的2x150倒角和距花鍵中心線為22mm的上頂面；3、 以工件右端面為基準(zhǔn)的18h11mm的槽、上頂面的2-m8通孔和5錐孔。經(jīng)上述分析可知， 對(duì)于后兩組加工表面，可先加工其中一組表面，然后借助于專用夾具加工另一組表面。零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)拔叉84009的毛坯為鑄造件，在零件圖上只有2處位置誤差要求，即上頂面與花鍵中心線的平行度誤差0.10， 18h11槽的兩側(cè)面與花鍵中心線的垂直度誤差0.08 零件外形上大體上與六面體相似，形狀大體如下： 零件剖視圖 圖（1）零件大致結(jié)構(gòu)圖fig(1) com

11、ponents approximate structure drawingb. 生產(chǎn)綱領(lǐng)、生產(chǎn)類型的確定根據(jù)指導(dǎo)老師要求，設(shè)計(jì)此零件為鑄件，成批大量生產(chǎn)，工藝的安排基本傾向于工序分散原則，設(shè)備的選用是通用設(shè)備和專用工裝，工藝手段以常規(guī)工藝為主，新工藝為輔的原則。c. 毛坯的確定ca6140車床拔叉，零件材料ht20-40，硬度190hb210hb，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，毛坯為鑄件，灰鑄鐵的機(jī)械加工余量按jz67-62規(guī)定了灰鑄鐵鑄件的三種精度等級(jí)和相應(yīng)的鑄件機(jī)械加工余量、尺寸偏差和重量偏差，在大批量生產(chǎn)的鑄件，采用2級(jí)精度鑄件，毛坯重量由金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)表5-2有零件80kg，偏差為7

12、%，故毛坯估算約為1.0kg，采用2級(jí)精度鑄件，頂面的加工余量和底面的加工余量忽略不計(jì)，兩側(cè)面的加工余量也忽略不計(jì)，由表5-4左右端面的加工余量為30.8，其余部分均為實(shí)心部分。故毛坯圖如下： 圖（2）毛坯圖fig(2) rough map二 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)2.1 定位基準(zhǔn)的選擇定位基準(zhǔn)的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一，定位基準(zhǔn)的選擇得正確合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。2.1.1 粗基準(zhǔn)的選擇在選擇粗基準(zhǔn)時(shí)，一般遵循下列原則：保證相互位置要求原則；保證加工表面加工余量合理分配的原則；便于工件裝夾原則；粗基準(zhǔn)一般不得重復(fù)使用的原則；為了保證所有加工表面有足夠的加工余量，選用加工

13、余量小的表面作粗基準(zhǔn)，不要用同一尺寸方向上。兩端面，后端面為精加工面，故在銑兩端面時(shí)，先以后端面為粗基準(zhǔn)，粗銑前端面。加工花鍵底孔時(shí)，利用兩邊側(cè)面找正對(duì)稱面和以底面為粗基準(zhǔn)加工花鍵底孔。2.1.2 精基準(zhǔn)的選擇在選擇精基準(zhǔn)時(shí)要考慮的主要問(wèn)題是如何保證設(shè)計(jì)技術(shù)要求的實(shí)現(xiàn)以及裝夾準(zhǔn)確、可靠、方面，提高工件的加工精度。一般遵循下列原則：基準(zhǔn)重合原則；統(tǒng)一基準(zhǔn)原則；互為基準(zhǔn)原則；自為基準(zhǔn)原則；便于裝夾原則。為保證定位基準(zhǔn)和工序基準(zhǔn)重合，加工2-m8螺紋孔、5錐孔，18h11槽以零件的坐端面和花鍵中心線為精基準(zhǔn)，銑上頂面以花鍵中心線為精基準(zhǔn)。2.2 重點(diǎn)工序的說(shuō)明ca6140拔叉零件的重要加工面有花鍵底

14、孔、兩端面，花鍵，槽，頂面，材料為ht200，參考機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)，其加工方法選擇如下：2.2.1加工前后兩端面根據(jù)gb1800-79規(guī)定毛坯的公差等級(jí)為it13，表面粗糙度為ra12.5m，要達(dá)到后端面ra3.2m的技術(shù)要求，需要經(jīng)過(guò)粗銑精銑。2.2.2 加工22花鍵底孔此工序重點(diǎn)在于找正毛坯對(duì)稱面，故采用螺旋定心夾緊機(jī)構(gòu)，找正對(duì)稱面，進(jìn)行加工。零件技術(shù)要求底孔的表面粗糙度達(dá)到ra6.3m，毛坯為實(shí)心，故采用鉆孔擴(kuò)孔，可以達(dá)到要求。2.2.3 加工外徑為25的花鍵內(nèi)孔零件要求花鍵底面粗糙度ra1.6m，側(cè)面ra3.2m，由于此工序在鉆底孔工序之后，故采用拉花鍵孔的方法，一次拉削可以達(dá)

15、到要求。2.2.4加工上頂面零件上頂面為精加工，粗糙度要求為ra3.2m，與花鍵中心線的平行度誤差0.10mm，故以花鍵中心線為精基準(zhǔn)，對(duì)上頂面進(jìn)行粗銑精銑。2.2.5 加工18h11槽零件技術(shù)要求槽底面要達(dá)到表面粗糙度為ra6.3m，側(cè)面粗糙度為ra3.2m，而且兩側(cè)面和花鍵中心線的垂直度0.08，本身有精度要求，18h11，故以花鍵中心線和左端面為精基準(zhǔn)，用花鍵心軸定位，采用銑磨。頂面的鉆2-m8通孔和5錐孔工序不是很重要，在此不做詳細(xì)說(shuō)明，2-m8通孔先鉆孔，再攻絲，5錐孔采用錐刀進(jìn)行加工。2.3 制訂工藝路線制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的加工精度和表面質(zhì)量等技術(shù)要求能得到合理的保

16、證。在此零件為大批量生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用通用機(jī)床配以專用夾具并盡量使工序分散來(lái)提高生產(chǎn)率，此外，還應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，使生產(chǎn)成本盡量降低。2.3.1 工藝路線方案一的制訂工序：粗銑前端面工序：粗、精銑后端面工序：鉆、擴(kuò)花鍵底孔工序：粗、精銑上頂面工序：鉆2-m8通孔工序：鉆5錐孔工序：銑削18h11槽工序：磨削18h11槽工序：拉花鍵工序 ：挫圓角工序：去毛刺工序：終檢2.3.2 工藝路線方案二的制訂工序：粗銑前端面工序：粗、精銑后端面工序：鉆、擴(kuò)花鍵底孔工序：拉花鍵工序：粗、精銑上頂面工序：鉆2-m8通孔工序：鉆5錐孔工序：銑削18h11槽工序：磨削18h11槽工序 ：挫圓角工序：去毛刺工

17、序：終檢2.3.3 兩種工藝路線的比較與分析上述兩種方案，工藝路線一把拉花鍵放在磨削18h11槽之后，在此，工序4、工序5、工序6、工序7、工序8中很難對(duì)工件進(jìn)行定位和夾緊，造成生產(chǎn)率的下降。工藝路線二，一把花鍵底孔鉆削出來(lái)后緊接著就是拉花鍵，這樣，后面的工序就很容易對(duì)工件進(jìn)行定位和夾緊，即以花鍵心軸進(jìn)行定位，進(jìn)行螺旋夾緊，此方案定位精度高，專用夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠。 通過(guò)以上的兩種工藝路線的優(yōu)、缺點(diǎn)的分析，最后確定工藝路線二為該零件的加工路線。工藝過(guò)程詳見機(jī)械加工工序卡片。2.4 機(jī)械加工余量的確定確定工序（或工步）尺寸的一般方法是：由加工表面的最后工序（或工步）向前推算，前面已經(jīng)根據(jù)有關(guān)資料

18、查出了零件各加工表面的加工總余量（即毛坯余量），將加工余量分配給各工序加工余量，然后往前推算工序尺寸。ca6140 的撥叉材料為ht200。毛坯重量約為1.0 kg ，生產(chǎn)類型為由大批量生產(chǎn)，毛坯為鑄件，精度為2級(jí)鑄件，大體尺寸確定，外表面加工面少，根據(jù)以上原始資料加工工藝，分別確定各個(gè)加工表面的機(jī)械加工余量，工序尺寸及加工余量如下： 前后端面的加工余量前后端面有30.8mm的加工余量，足以把鑄鐵的硬質(zhì)表面層切除。前端面粗銑一次即可，加工余量3mm，工序基本尺寸為83mm，工序經(jīng)濟(jì)精度等級(jí)為it11，公差值0.22mm，表面粗糙度ra5m，上下偏差按“入體原則”確定（以后按照此原則確定）。 后

19、端面粗銑一次，精銑一次，粗銑加工余量2.8mm，工序經(jīng)濟(jì)精度等級(jí)為it11，公差值0.22mm，精銑加工余量0.2mm，工序經(jīng)濟(jì)精度等級(jí)為it7，公差值0.035mm，表面粗糙度ra3.2m，工序基本尺寸為80mm。矩形花鍵底孔要求以矩形花鍵的外徑定心，故先鉆中心孔，再擴(kuò)，最后拉削，內(nèi)孔尺寸為22h12，見零件圖，參照金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè) 表3-59確定孔加工余量的分配。鉆孔20mm，工序經(jīng)濟(jì)精度等級(jí)為it11，公差值0.13mm。擴(kuò)孔21mm，工序經(jīng)濟(jì)精度等級(jí)為it10，公差值0.084mm，粗糙度ra6.3m。拉花鍵 花鍵孔要求以外徑定心：拉削時(shí)加工余量參照金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)取

20、2=1mm。頂面的加工余量此工序分為兩個(gè)工步：粗銑頂面；精銑頂面。粗銑加工余量為2.8mm，工序經(jīng)濟(jì)精度等級(jí)為it11，公差值0.22mm。精銑加工余量為0.2mm，工序經(jīng)濟(jì)精度等級(jí)為it7，公差值0.035mm，表面粗糙度ra3.2m。18h11槽的加工余量銑削的加工余量：槽底面的銑削余量為50mm，槽側(cè)面的銑削余量為17.9mm，工序經(jīng)濟(jì)精度等級(jí)為it12，公差值0.25mm，槽底面表面粗糙度ra6.3m。磨削的加工余量：槽側(cè)面的磨削余量為0.5mm，工序經(jīng)濟(jì)精度等級(jí)為it9，公差值為0.043mm，側(cè)面粗糙度為ra3.2m。2.5 確定切削用量及基本工時(shí)工序：銑端面。1）粗銑左端面=0.

21、25mm/z (表3-28)=0.35m/s（21m/min） (表3-30)采用高速三面刃銑刀，d=175mm,齒數(shù)z=16。 n=0.637r/s (38.2r/min)按機(jī)床選取n=31.5r/min=0.522r/s （表417） 故實(shí)際切削速度=0.29m/s切削工時(shí) l=75mm，l=175mm，l=3mm t= =121.2s=2.02min 2）粗銑右端面 粗銑右端面的進(jìn)給量、切削速度和背吃刀量與粗銑左端面的切削用量相同。 切削工時(shí)l=45mm，l=175mm，l=3mm t= =106.8s=1.78min 3）精銑左端面 =0.10mm/z (表3-28)=0.30m/s（

22、18m/min） (表3-30)采用高速三面刃銑刀，d=175mm,齒數(shù)z=16。 n=0.546r/s (32.76r/min)按機(jī)床選取n=31.5r/min=0.522r/s （表417） 故實(shí)際切削速度=0.29m/s切削工時(shí) l=75mm，l=175mm，l=3mm t= =302.92s=5.05min工序：鉆、擴(kuò)花鍵底孔1）鉆孔 20f=0.75mm/rk=0.750.95=0.71/s (表338) =0.35m/s （21m/min） （表342） n=5.57r/s (334r/min) 按機(jī)床選取 n=338r/min=5.63r/s 故實(shí)際切削速度 =0.35m/s 切

23、削工時(shí) l=80mm，l= 10mm，l=2mm t= =23s （0.4min）2）擴(kuò)孔 22f=1.07 (表354) =0.175m/s （10.5m/min） n=2.53r/s (151.8r/min) 按機(jī)床選取 n=136r/min=2.27r/s 故實(shí)際切削速度 =0.16m/s 切削工時(shí) l=80mm，l= 3mm，l=1.5mm t= =35s （0.6min） 工序：倒角1.0715 f=0.05/r (表317) =0.516m/s （參照表321） n=6.3r/s (378r/min) 按機(jī)床選取 n=380r/min=6.33r/s 切削工時(shí) l=2.0mm，l=

24、 2.5mm， t= =14s （0.23min） 工序：拉花鍵孔 單面齒升 0.05 （表386） v=0.06m/s （3.6m/min） （表388） 切削工時(shí) （表721） t=式中：h單面余量1.5（由 22 25）； l拉削表面長(zhǎng)度80； 考慮標(biāo)準(zhǔn)部分的長(zhǎng)度系數(shù)，取1.20； k考慮機(jī)床返回行程的系數(shù)，取1.40； v切削速度3.6m/min； s拉刀同時(shí)工作齒數(shù) z=l/t。 t拉刀齒距， t=(1.251.5)=1.35=12 z=l/t=80/126齒 t=0.15min (9s)工序：銑上、下表面 1）粗銑上表面的臺(tái)階面 =0.15mm/z (表3-28)=0.30m/s（

25、18m/min） (表3-30)采用高速三面刃銑刀，d=175mm,齒數(shù)z=16。 n=0.546r/s (33r/min)按機(jī)床選取n=30r/min=0.5r/s （表417） 故實(shí)際切削速度=0.27m/s切削工時(shí) l=80mm，l=175mm，l=3mm t= =215s=3.58min 2）精銑臺(tái)階面 =0.07mm/z (表3-28)=0.25m/s（18m/min） (表3-30)采用高速三面刃銑刀，d=175mm,齒數(shù)z=16。 n=0.455r/s (33r/min)按機(jī)床選取n=30r/min=0.5r/s （表417） 故實(shí)際切削速度=0.27m/s切削工時(shí) l=80mm

26、，l=175mm，l=3mm t= =467s=7.7min 3）粗銑下表面保證尺寸75 本工步的切削用量與工步1）的切削用量相同 切削工時(shí) l=40mm，l=175mm，l=3mm t= =181.7s=3.03min 工序：鉆2-m8底孔（ 6.80） f=0.36/r (表338) =0.35m/s （參照表342） n=16.39r/s (983.4r/min) 按機(jī)床選取 n=960r/min=16r/s 故實(shí)際切削速度=0.34m/s切削工時(shí)（表75） l=9.5mm，l= 4mm，l=3 t= =2.86 （0.048min）工序：銑槽18h11 1）粗銑 =0.10/s(表3-

27、28)=0.30m/s（21m/min） (表3-30)采用粗齒直柄立銑刀，d=16mm,齒數(shù)z=3。 n=5.97/s (358.2/min)按機(jī)床選取n=380r/min=6.33/s （表416） 故實(shí)際切削速度=0.32/s切削工時(shí) l=34mm，l=2mm，l=0mm t= =19s 因?yàn)橐叩秲纱危郧邢鞴r(shí)為38s。 2）精銑通槽=0.07/s(表3-28)=0. 25m/s（15m/min） (表3-30)采用細(xì)齒直柄立銑刀，d=12mm,齒數(shù)z=5。 n=6.63s (397.8min)按機(jī)床選取n=380r/min=6.33/s （表416） 故實(shí)際切削速度=0.24s切

28、削工時(shí) l=35mm，l=2mm，l=0mm t= =16s因?yàn)樽叩秲纱?，所以切削工時(shí)為64s。 ：攻螺紋2m8 v=0.35m/s (表342) n=13.9 (834min) 按機(jī)床選取n=850r/min=14.2s 故實(shí)際切削速度=0.357m/s。三 夾具設(shè)計(jì)3.1 問(wèn)題的提出為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具經(jīng)過(guò)與指導(dǎo)老師協(xié)商，決定設(shè)計(jì)鉆22孔的鉆床夾具。 3.2 夾具設(shè)計(jì) 1定位基準(zhǔn)的選擇由零件圖可知，我們采用2側(cè)面作為定位基準(zhǔn)，一側(cè)面用氣缸壓緊。1 切削力和夾緊力計(jì)算(1)刀具： 麻花鉆機(jī)床： z525立式鉆床 由3 所列公式 得 查表 9.48

29、得其中： 修正系數(shù) z=24 代入上式，可得 f=889.4n 因在計(jì)算切削力時(shí)，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。安全系數(shù) k=其中：為基本安全系數(shù)1.5 為加工性質(zhì)系數(shù)1.1 為刀具鈍化系數(shù)1.1 為斷續(xù)切削系數(shù)1.1 所以 (2)夾緊力的計(jì)算 我們采用汽缸快速夾緊，通過(guò)調(diào)節(jié)進(jìn)氣口的大小來(lái)調(diào)整夾緊力的大小，同時(shí)因?yàn)槲覀冦@削力的方向和我們夾緊力的方向相同，因此夾緊力不予計(jì)算即可滿足要求 2.定位誤差分析由于鉆22和其他的沒有任何位置度要求，因此定位誤差分析不予計(jì)算3夾具設(shè)計(jì)及操作說(shuō)明如前所述,在設(shè)計(jì)夾具時(shí),應(yīng)該注意提高勞動(dòng)率.為此,在夾緊方案上我們采用氣動(dòng)夾緊，為了定位準(zhǔn)確，我們下面用2個(gè)a型支撐板,以便定位,夾具體上有4個(gè)槽面，可以