撥叉零件的機械加工工藝及鉆Φ20孔工序的專用夾具設(shè)計

1、機械制造工藝學課程設(shè)計題目：撥叉零件的機械加工工藝及鉆中20孔工序的專用夾具設(shè)計姓名: 班級: 學號: 指導教師: 教師職稱:1、零件的分析11.1 零件的作用11.2 零件的工藝分析12、工藝規(guī)程設(shè)計22.1 確定毛坯的制造形式 22.2 基面的選擇22.3 制定工藝路線22.4 機械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定 .43、確立切削用量及基本工時 .53.1 鉆 18 孔 .63.2 擴19.8孔73.3 較 19.94 孔73.4 、精錢20孔 84、卡具設(shè)計94.1 問題的提出94.2 卡具設(shè)計 .9115、設(shè)計體會10參考文獻1、零件的分析1.1 零件的作用題目所給白零件是CA61

2、4/床的撥叉。它位于車床變速機構(gòu)中，主要起換檔，使主軸 回轉(zhuǎn)運動按照工作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的左0孔與操縱機構(gòu)相連，二下方的 我0半孔則是用于與所控制齒輪所在的軸接觸。通過上方的力撥動 下方的齒輪變速。也可應(yīng)用于控制離合器的嚙合、斷開的機構(gòu)中，從而控制橫向或縱向進 給。兩件零件鑄為一體，加工時分開。1.2 零件的工藝分析如圖所示，撥叉需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求：0.0211、左端小200孔，孔的精度達到IT7。以及與此孔相通的 8的錐孔、M颼紋孔。0.502、右端半圓孔小50粗25,孔的精度達到IT12。-0.50-0.0213、撥叉底面、小頭孔端面

3、、大頭半圓孔端面。小50也25的孔上下兩個端面與小20。 的孔中心線的垂直度誤差為0.07mm上端面與孔有位置要求，垂直度誤差為0.05mm由上面分析可知，可以粗加工撥叉下端面，然后以此作為基準采用專用夾具進行加工， 并且保證位置精度要求。再根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟精度及機床所能達到的位置精度，并且 此撥叉零件沒有復(fù)雜的加工曲面，所以根據(jù)上述技術(shù)要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。2、工藝規(guī)程設(shè)計2.1 確定毛坯的制造形式零件材料為HT20Q考慮零件在機床運行過程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡單， 生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，故選擇鑄件毛坯。查機械加工工藝規(guī)程設(shè)計第70頁常用的毛坯類型，根據(jù)砂型鑄造機器造型

4、鑄件尺寸精度高、表面粗糙度值小，可以減少加工余量，適 用于中批或大批量生產(chǎn)的特點，選擇砂型鑄造機器造型毛坯。2.2 基面的選擇基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理可以使加工質(zhì)量 得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中回問題百出，更有甚者，還會造成零 件的大批報廢，是生產(chǎn)無法正常進行。2.2.1 粗基準的選擇對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準。而對有若干個不加工表面的工件， 則應(yīng)以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗基準。根據(jù)這個基準選擇原則，0.021現(xiàn)選?。▅）200 mml的不加工外輪廓表面作為粗基準，利用一組共兩塊 V形塊支承這兩個 4

5、32mm乍主要定位面，限制5個自由度，再以一個銷釘限制最后 1個自由度，達到完全定 位,然后進行銃削。2.2.2 精基準的選擇主要應(yīng)該考慮基準重合的問題。當設(shè)計基準與工序基準不重合時， 應(yīng)該進行尺寸換算， 這在以后還要專門計算，此處不再重復(fù)。制定工藝路線得出發(fā)點，應(yīng)當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能 得到合理的保證，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下，可以考慮采用萬能性機床配以專用工卡具， 并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量 下降?，F(xiàn)有三個方案進行比較參考：工藝路線方案一工序01 粗銃20、50下端面，以20上端面為基準；工序02 粗銃20上

6、端面，以20下端面為基準；工序03 粗銃50上端面，以50下端面為定位基準；工序04 鉆、擴20孔，以32外圓和20上端面為基準；工序05 粗鏈50孔，以20中心線為定位基準；工序06銃斜肩；工序07精銃20下端面，以20上端面為基準；工序08 精銃20上端面，以20下端面為基準；工序09粗錢、精錢20孔，以20中心線為基準；工序10精銃50端面，以20中心線為基準；工序11半精鏈50孔，以20中心線為定位基準；工序12鉆、錢8錐孔，以20下端面和零件中線為基準；工序13鉆M6底孔，攻螺紋，以20下端面和零件中線為基準；工序14銃斷，以20中心線為基準；工序15去毛刺；工序16終檢。方案一分析

7、：工序較多，工序太分散，可以適合大多數(shù)生產(chǎn)，但效率較低。工藝方案二工序一粗、精銃小20孔上端面。工序二 鉆、擴、較、精較 小20、小50孔。工序三 粗、精銃小50孔上端面工序四 粗、精銃小50、小20孔下端面。工序五切斷。工序六 鉆小8孔（錐孔加工一半，裝配時鉆錢）。工序七鉆一個小4孔，攻M6螺紋。工序八銃47°凸臺。工序九檢查。方案二分析：上面工序加工效率較高，違背先面后孔原則，基準不合理，對機器要求高。工藝方案三工序一 粗銃20、50下端面，以小32外圓為粗基準；工序二 粗銃小20孔上端面，以20下端面為基準；工序三 粗銃50上端面，以50下端面為基準；工序四以（|）20孔上端面

8、和（|）32外圓為精基準，鉆、擴、較、精較 小20孔，保證垂直度誤 差不超過0.05mm,孔的精度達到IT7 ;工序四以（|）20孔為精基準，鉆、擴、較、精較 小50孔，保證孔的精度達到IT12;工序五銃斜角；工序六 以小20孔為精基準，精銃小20孔下端面；工序七 以小20孔為精基準，精銃小50孔下端面，保證端面相對孔的垂直度誤差不超過0.07;工序八 以小20孔為精基準，精銃小20孔上端面；工序九 以小20孔為精基準，精銃小50孔上端面，保證端面相對孔的垂直度誤差不超過0.07;工序十 鉆、較8錐孔，以20下端面和零件中線為基準；工序H一 鉆M6底孔，攻螺紋，以20下端面和零件中線為基準；工

9、序十二 銃斷，以20中心線為基準；工序十三去毛刺；工序十四終檢。經(jīng)慎重比較，選擇工序三。2.4機械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定“CA614眸床撥叉”；零件材料為HT20Q硬度170220HB生產(chǎn)類型中批量，鑄造毛 坯據(jù)以上原始資料及加工路線，分別確定各家工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：圖3-1零件各部分標號1 .外圓表面延軸線方向長度方向的加工余量及公差（|）20,小50端面）。查機械制造加工工藝設(shè)計員手冊（以下稱工藝手冊）第171頁表5-6及第182 頁表，選用加工余量（1）小20孔端面T2,余量為3mm雙邊加工。銃削加工余量為：粗銃2.4mm,精銃0.6mm,雙邊加工。

10、（2）50孔端面T3,余量為3mm雙邊加工。銃削加工余量為：粗銃2.4mm精銃0.6mm雙邊加工。（3）小50內(nèi)孔（已鑄成孔）取小50已鑄成孔單邊余量為3.5mm即鑄成孔小43mm工序加工后尺寸：第一次鉆孔：46mm第二次鉆孔：48mm0.62擴鉆孔：（|）49.93 40 mm0.39粗 錢：小 49.93 40 mm 0.50精 較：（|）50 %25 mm（4） 4 20H7內(nèi)孔（已鑄成孔）取小20已鑄成孔單邊余量為3mm即鑄成孔小17mm0.07鉆孑L:小180 mm0.052擴鉆孔：（|）19.8 40 mm0.033粗錢：小19.94書 mm0.021精錢：小20* mm（5）8錐

11、孔，精度為IT90.058鉆孔：（|）7.8 0 mm （公差書 P140） 0.036錢：小8書 mm （機械加工工藝學 P159）（6）6孔0.3鉆孔：小40 mm攻螺紋：小60（7）其他尺寸直接鑄造得到由于本設(shè)計規(guī)定的零件為大批量生產(chǎn)，應(yīng)該采用調(diào)整加工。因此在計算最大、最小加 工余量時應(yīng)按調(diào)整法加工方式予以確認3、確立切削用量及基本工時在設(shè)計夾具時以工藝方案三中的第四道工序來進行設(shè)計和計算。工序四 以小20孔上端面為精基準，鉆、擴、較、精較小20孔，保證垂直度誤差不超過0.05mm, 孔的精度達到IT7。工件材料為HT200硬度170220HB表面粗糙度為Ra3.2 m,由簡 明機械加工

12、工藝手冊529頁查得選用Z5040圓柱立式鉆床。3.1.1選擇刀具選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時 do=18mm鉆頭采用雙頭刃磨法，后角a o=12° 重刃長度b e =2.5mm橫刀長b=1.5mm寬l=3mm棱帶長度li二15mm螺旋角0 = 303.1.2選擇切削用量 (1)決定進給量按加工要求選擇進給量：根據(jù)簡明機械加J工卷冊，由表10.4.1可查出：f=0.21 0.4mm/r 由孔深與孔徑比為=/20=1.5<3 ,修正系數(shù)取Klf =1.0所以,f=0.21 0.4mm/r 。按鉆頭強度選擇：f=1.5mm/r 。按機床強度選擇：f=0.4mm/r。最終決定選擇機床

13、已有的進給量f=0.4mm/r經(jīng)校驗Ff = 5860 < Fmax ,校驗成功。(2)鉆頭磨鈍標準及壽命查簡明機械加工工藝手冊824頁表8-1得后刀面最大磨損限度為0.30 . 8 mm 耐用度壽命T =45min .(3)切削速度v查實用切削加工手冊表3-52得，鉆孔時理論切削速度為：20m/minns所以，Vc=Vt*K=20*0.8=16m/min 則查簡明機械加工工藝手冊取機床轉(zhuǎn)速為1000v 1000*16二 d03014*18= 283.08r/minn = 300r / min-dan3.14*18*300,vc = = = 16.96 mm/r故實際的切削速度10001

14、000(4)校驗扭矩Pm及功率M因為f £0.51mm/r , d。W19mm,查實用切削加工手冊表2-21得：Mt=43.16N.m。修正系數(shù)Km=1.0,所以Mc=43.16N.m由簡明機械加工工藝手冊查得，當 n=300r/min時，Mm=120N.m Mc< Mm則校驗扭 矩成功。因為d。蕓20mm , f <0.5mm/r, Vc=16m/min, Pc=1.08kw。根據(jù)簡明機械加工工藝手冊得Pe=3*0.82=2.46kw,所以Pc< Pe,選擇的切削用量可用。即：d0=18mm f=0.4mm/r , n=300r/min,v=16.96m/min。

15、3.1.3計算工時, L 30 10tm =- = =0.33minnf 300 0.43.1鉆18孔3.2 擴19.8孔3.2.1 選擇刀具由簡明機械加工工藝手冊229頁查得選擇高速鋼19.8專用擴孔鉆3.2.2 選擇切削用量(1)決定進給量根據(jù)簡明機械加工工藝手冊，查出：f= (0.8 1.1 ) *0.7=0.56-0.77mm/r最終決定選擇機床已有的進給量f=0.4mm/r。(2)鉆頭磨鈍標準及壽命查簡明機械加工工藝手冊824頁表8-1得后刀面最大磨損限度為0.30 . 8 mm耐用度壽命 T =45min (3)切削速度v1000V 1000*6.78 n s 則二 d°

16、3.14*19.8n =120r/min= 109.05r/min查實用切削加工手冊表3-52得，擴孔時的切削速度為：V=0.4V鉆 所以，V= 0.4V鉆=0.4*16.96=6.78m/min查簡明機械加工工藝手冊取機床轉(zhuǎn)速為3.2.3 計算工時tmLnf30 10120 0.6=0.55min3.3 較19.94孔3.3.1 選擇刀具由簡明機械加工工藝手冊232頁查得選擇直柄機用絞刀(GB/T1132-2004),前角丫 =5° , a =9° , k Y =40 , B=15° 。3.3.2 選擇切削用量(1)決定進給量根據(jù)簡明機械加工工藝手冊528頁查出

17、：f=0.2-0.35mm/r最終決定選擇機床已有的進給量f=0.35mm/r。(2)切削速度v查實用切削加工手冊表3-53得，擴孔時的切削速度為：Vc=8-15m/min,ns1000v1000*10所以，初選Vc=10m/min則主軸轉(zhuǎn)速-d0=159.71r/min3.14*19.94查簡明機械加工工藝手冊528頁選擇機床轉(zhuǎn)速為n = 200r/min,，一 ，一 、 vc = TTT故實際的切削速度 1000二d°n 3.14*19.94* 2001000=12.5mm/ r3.3.3 計算工時tm”旦: 0.57 minnf 200 0.353.4 、精錢20孔3.4.1

18、選擇刀具由于錢孔時所用的刀具精度滿足精錢需求，為了節(jié)省工作時間，所以仍使用直柄機用絞刀3.4.2 選擇切削用量(1)決定進給量根據(jù)簡明機械加工工藝手冊查得，最終決定選擇機床已有的進給量f=0.3mm/r(2)切削速度v查實用切削加工手冊表3-52得，擴孔時的切削速度為：Vc=8 m/min,3.4.3計算工時tmLnf30 100.3 150=0.8min則整個工序四的工藝卡片如圖:機械加工ZW卡-產(chǎn)品型記零件FS3100S廠品名新CA6140零伯宮新?lián)懿孳囬gI序號工序名稱材料牌號4鉆HT200式登中類1百坯外形尺寸三好可制件數(shù)每等牛數(shù)TA鑄件217/,2i支備名稱設(shè)備型號輻編號后小如琛上式鉆

19、床Z5Q401E/ZZZ夾具編號夾具名稱切削液Z if* / J專用夾具1二位器具編號工位器具名稱工序工時/分準”單件工步號工步內(nèi)容工藝設(shè)備窿蠢嫄麻菊福一榔腳齦進給:工步工時趨r/mlnn/mlnrin/rmn次數(shù)機動輔助1也幽面孔25DM 前螂楸帶尺瓶16910.1S2樨及附竹曲孔2KM0擴赫卡及豳媾a?101133翻HL咖由概LZSMO粕瞰ZI卡尺即012.«1海QW10.144血處1喃孔2S0W郁蝌（的1卡尺1508(H3(H031在、姍核對標準化標記包更改文件號m朝示記處數(shù)更改文件號淵二4、卡具設(shè)計經(jīng)過與小組成員協(xié)商，決定設(shè)計第四道工序一一以 620mm孔上端面為精基準，鉆擴

20、較 精錢620mm孔，保證垂直精度誤差不超過0.05mm孔精度達IT7。本卡具將用于Z5040圓柱 立式鉆床。鉆頭選用高速鋼麻花鉆。4.1 問題的提出利用本夾具主要是鉆20mm兩孔，且孔與端面有一定的位置精度要求。在本工序中， 主要考慮保證其位置精度并提高勞動效率，及降低勞動強度。4.2 卡具設(shè)計4.2.1 定位基準的選擇由零件圖可知，6 20mm孔與其上下端面均有一定的垂直度要求， 在本工藝中上下端面 已銃并達到一定精度，故采用 i20mm孔的上端面為主要定位基準，使用固定與活動 V®塊 卡緊。4.2.2 卡緊力計算 本步加工可按鉆削估算卡緊力。實際效果可以保證可靠的卡緊由前計算可

21、知：F =3950NM =CMd；M f yMkM =34.88N *M在計算卡緊力時，只考慮扭矩的影響，查手冊可得：M K . ：35 1.5sin1 = 970( N)卡緊力：W=D f 2 0.18 0.3使用快速螺旋定位機構(gòu)快速人工卡緊，調(diào)節(jié)卡緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的卡緊力。4.2.3 定位誤差分析0.0610.040A = ±=：0.01 0mm),所以本工序采用920mm孔上端面定位，工序基準與定位基準重合，故其基準不重合誤差為0,在本工藝中主要考慮鉆套所形成的誤差： =0.02 <0.021,所以可以保證孔的精度要求。4.2.4 卡具設(shè)計及操作的簡要說明卡具的卡緊力不大，故使用手動卡緊。為了提高生產(chǎn)力，使用快速螺旋卡緊機構(gòu)。卡具上設(shè)置有鉆套，用于確定的鉆頭位置。安裝工件時，將星形螺釘連同活動V形塊向右拉， 工件以其上端面放在支承套上，工件一620圓弧面對準固定 渡塊，然后推動星形螺釘使活 動V形塊靠緊工件右端的圓弧面，擰緊星形螺釘，通過鋼球使半圓鎖緊塊