1934--撥叉加工工藝及鉆孔夾具設計【類似831008】(含CAD圖紙+PDF圖)
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設計說明書
題目：撥叉的工藝規(guī)程及夾具設計
摘 要
本次設計內容涉及了機械制造工藝及機床夾具設計、金屬切削機床、公差配合與測量等多方面的知識。
撥叉加工工藝規(guī)程及夾具設計是包括零件加工的工藝設計、工序設計以及專用夾具的設計三部分。在工藝設計中要首先對零件進行分析，了解零件的工藝再設計出毛坯的結構，并選擇好零件的加工基準，設計出零件的工藝路線；接著對零件各個工步的工序進行尺寸計算，關鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量；然后進行專用夾具的設計，選擇設計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導元件、夾具體與機床的連接部件以及其它部件；計算出夾具定位時產(chǎn)生的定位誤差，分析夾具結構的合理性與不足之處，并在以后設計中注意改進。
關鍵詞：工藝、工序、切削用量、夾緊、定位、誤差。
ABSTRCT
This 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 components technological process and its the processing 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, understood 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 each 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; 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 零件的分析 2
1.1零件的作用 2
1.2零件的工藝分析 2
二 工藝規(guī)程設計 3
2.1確定毛坯的制造形式 3
2.2基面的選擇 3
2.2.1粗基準的選擇 3
2.2.2 精基準的選擇 4
2.3 制定工藝路線 4
2.3.1工藝路線方案一 4
2.3.2工藝路線方案二 4
2.3.3 工藝方案的比較與分析 5
3.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 6
3.4.1外圓表面（Ф32mm及Ф70mm外表面） 6
3.4.2兩小孔 6
3.5 確定切削用量及基本工時 6
3.5.1工序Ⅰ 6
3.5.2工序Ⅱ 7
三 夾具設計 9
3.1問題的提出 9
3.2定位基準選擇 9
3.3切削力及夾緊力計算 9
3.4定位誤差的分析 11
3.5夾具設計及操作的簡要說明 11
結論 13
參考文獻 14
14
序 言
機械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產(chǎn)品，并把它們裝備成機械裝備的行業(yè)。機械制造業(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，社會上有著各種各樣的機械或機械制造業(yè)的產(chǎn)品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要行業(yè)，是一個國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎及有力支柱。從某中意義上講，機械制造水平的高低是衡量一個國家國民經(jīng)濟綜合實力和科學技術水平的重要指標。
撥叉的加工工藝規(guī)程及其夾具設計是在學完了機械制圖、機械制造技術基礎、機械設計、機械工程材料等進行課程設計之后的下一個教學環(huán)節(jié)。正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，并設計出專用夾具，保證零件的加工質量。本次設計也要培養(yǎng)自己的自學與創(chuàng)新能力。因此本次設計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產(chǎn)實踐的需要，只有將各種理論與生產(chǎn)實踐相結合，才能很好的完成本次設計。
本次設計水平有限，其中難免有缺點錯誤，敬請老師們批評指正。
一 零件的分析
1.1零件的作用
題目所給的零件是CA6140車床的撥叉。它位于車床變速機構中，主要起換檔，使主軸回轉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φ20孔與操縱機構相連，二下方的φ50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。兩件零件鑄為一體，加工時分開。
1.2零件的工藝分析
零件的材料為HT200，灰鑄鐵生產(chǎn)工藝簡單，鑄造性能優(yōu)良，但塑性較差、脆性高，不適合磨削，為此以下是撥叉需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求
需要加工的表面：
1.小孔的上端面、大孔的上下端面；
2.小頭孔mm；
3.大頭圓孔mm；
位置要求：
小頭孔上端面與小頭孔中心線的垂直度誤差為0.05mm、大孔的上下端面與小頭孔中心線的垂直度誤差為0.07mm。
由上面分析可知，可以粗加工撥叉底面，然后以此作為粗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雜的加工曲面，所以根據(jù)上述技術要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。
二 工藝規(guī)程設計
2.1確定毛坯的制造形式
零件材料為HT200?？紤]到零件在機床運行過程中所受沖擊不大，零件結構又比較簡單，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，故選擇鑄件毛坯。選用鑄件尺寸公差等級CT9級，已知此撥叉零件的生產(chǎn)綱領為4000件/年，零件的質量是1.0Kg/個，可確定該撥叉生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，所以初步確定工藝安排為：加工過程工序劃分階段；工序適當集中；加工設備以通用設備為主，大量采用專用工裝。
2.2基面的選擇
基面的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產(chǎn)效率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。
2.2.1粗基準的選擇
以零件的底面為主要的定位粗基準，以兩個小頭孔外圓表面為輔助粗基準。這樣就可以達到限制五個自由度，再加上垂直的一個機械加緊，就可以達到完全定位。
2.2.2 精基準的選擇
考慮要保證零件的加工精度和裝夾準確方便，依據(jù)“基準重合”原則和“基準統(tǒng)一”原則，以粗加工后的底面為主要的定位精基準，以兩個小頭孔內圓柱表面為輔助的定位精基準。當設計基準和工序基準不重合時，應該進行尺寸換算，這在以后還要專門的計算，此處不再重復。
2.3 制定工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。再生產(chǎn)綱領已確定為大批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機床配以專用的夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。處此之外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
2.3.1工藝路線方案一
1
鑄造
鑄造
2
時效處理
時效處理
3
銑
粗，半精銑Φ32的頂端面
4
銑
粗，半精銑Φ70頂端面
5
銑
粗，半精銑Φ32的底端面
6
銑
粗，半精銑Φ70底端面
7
鏜
粗，半精鏜Φ50孔
8
鉆
鉆，擴，鉸Φ20孔
9
檢驗
檢驗，入庫
2.3.2工藝路線方案二
1
鑄造
鑄造
2
時效處理
時效處理
3
鏜
粗，半精鏜Φ50孔
4
鉆
鉆，擴，鉸Φ20孔
5
銑
粗，半精銑Φ32的頂端面
6
銑
粗，半精銑Φ70頂端面
7
銑
粗，半精銑Φ32的底端面
8
銑
粗，半精銑Φ70底端面
9
檢驗
檢驗，入庫
2.3.3 工藝方案的比較與分析
方案二先鉆鏜孔，再銑端面，違反了先面后孔的原則，不能保證加工精度，所以選擇方案一。
1
鑄造
鑄造
2
時效處理
時效處理
3
銑
粗，半精銑Φ32的頂端面
4
銑
粗，半精銑Φ70頂端面
5
銑
粗，半精銑Φ32的底端面
6
銑
粗，半精銑Φ70底端面
7
鏜
粗，半精鏜Φ50孔
8
鉆
鉆，擴，鉸Φ20孔
9
檢驗
檢驗，入庫
以上工藝過程詳見“機械加工工藝過程綜合卡片”。
3.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
“CA6140車床撥叉”零件材料為HT200，毛坯重量約為1.6㎏,生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，采用砂型鑄造毛坯。
根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：
3.4.1外圓表面（Ф32mm及Ф70mm外表面）
考慮到此表面為非加工表面，其精度為鑄造精度CT9即可。又因它們是對稱的兩個零件最后還需銑斷，故對Ф32mm的中心軸線的尺寸偏差為120±1.25的范圍內。
3.4.2兩小孔
毛坯為實心，兩內孔精度要求界于IT7~IT8之間，參照《切屑加工簡明實用手冊》表8-21確定工序尺寸及余量：
鉆孔：Ф19.8mm 2Z20mm
鉸孔：mm 2Z=0.2mm
3.5 確定切削用量及基本工時
3.5.1工序Ⅰ
粗銑Ф32mm孔的兩頭的端面。
1. 加工條件
工件材料：HT200，硬度190～260HBS，σb =0.16Gpa，鑄造。
加工要求：粗銑兩頭端面至51mm、粗銑大孔端面至30mm。
機床：X52K立式銑床參數(shù)。
刀具：涂層硬質合金盤銑刀Ф45mm，選擇刀具前角γo＝＋5°后角αo＝8°，副后角αo’=8°，刀齒斜角λs=－10°,主刃Kr=60°,過渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°過渡刃寬bε=1mm。
2.計算切削用量
1）銑削深度 因為切削量較小，故可以選擇ap=2mm，一次走刀即可完成所需長度。
2）計算切削速度 按《簡明手冊》
V c=
算得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s
據(jù)X52K立式銑床參數(shù)，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,則實際切削速度 V c=3.14×80×475/1000=1.06m/s,實際進給量為
f zc=V fc/ncz=475/(300×10)=0.16mm/z。
3)校驗機床功率 查《簡明手冊》Pcc=1.5kw,而機床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗合格。
最終確定 ap=2mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=1.06m/s，f z=0.15mm/z。
4）計算基本工時
tm＝L/ Vf=9.4s。
3.5.2工序Ⅱ
鉆、鉸，鉸兩端Ф20mm孔之圖樣尺寸。
1. 加工條件
工件材料：HT200，硬度190～260HBS，σb =0.16Gpa，鑄造。
加工要求：鉆孔至Ф21.8mm，精鉸至Ф22mm，保證孔壁粗糙度Ra=1.6μm。
機床：Z512臺式鉆床。
刀具：YG8硬質合金麻花鉆Ф20mm，鉆頭采用雙頭刃磨法，后角＝12°、二重刃長度=2.5mm、橫刀長b=1.5mm、寬l=3mm、棱帶長度 、° °、°。YG8硬質合金鉸刀Ф22mm。
2.計算切削用量
1）查《切削用量簡明手冊》 。
按鉆頭強度選擇 按機床強度選擇，
最終決定選擇機床已有的進給量 。
2）鉆頭磨鈍標準及壽命
后刀面最大磨損限度（查《簡明手冊》）為0.5～0.8mm，壽命．
3）切削速度
查《切削用量簡明手冊》 修正系數(shù) 故。
查《簡明手冊》機床實際轉速為。
故實際的切削速度。
3. 計算基本工時
由于所有工步所用工時很短，所以使得切削用量一致，以減少輔助時間。
鉆和精鉸的切削用量如下：
鉆孔： 。
精鉸： 。
三 夾具設計
為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。并設計鉆擴鉸Φ20的孔。
3.1問題的提出
本夾具是用來鉆擴鉸Φ20的孔, 精度要求不高，和其他面沒有任何為主度要求，所以主要考慮如何提高勞動生產(chǎn)率,降低勞動強度和表面粗糙度要求。
3.2定位基準選擇
方案設計是夾具設計的第一步，也是夾具設計關鍵的一步，方案設計的
好、壞將直接影響工件的加工精度、加工效率，稍不注意就會造成不能
滿足工件加工要求，或加工精度不能達到設計要求，因此必須慎重考慮。
設計方案的擬定必須遵循下列原則：
1、 定位裝置要確保工件定位準確和可靠，符合六位定位原理。
2、 夾具的定位精度能滿足工件精度的要求。
3、 夾具結構盡量簡單，操縱力小而夾緊可靠，力爭造價低
本工序加工鉆擴鉸Φ20的孔，采用固定V型塊和活動V型塊定位，用手柄壓緊活動V型塊，因為銑削力較小，因此不在采用其他的輔助定位，星型把手的壓緊力即可以滿足要求。
3.3切削力及夾緊力計算
1）.切削力
查表得其中： 修正系數(shù)
z=24
代入上式，可得 F=889.4N
因在計算切削力時，須把安全系數(shù)考慮在內。
安全系數(shù) K=
其中：為基本安全系數(shù)1.5
為加工性質系數(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
采用V型塊夾緊
防止轉動
=
K=2.5
=0.16
R=18
得出
=11.2
防止移動
=
K=2.5
=0.2
得出
=8686.1N
由于工件所受夾緊力大于工件所受的切削力，而且實際夾緊力大于所需夾緊力。故本夾具安全可靠。
3.4定位誤差的分析
工件的工序基準為孔心，當工件孔徑為最大，定位銷的孔徑為最小時，孔心在任意方向上的最大變動量等于孔與銷配合的最大間隙量。本夾具是用來在銑床上加工，所以工件上孔與夾具上的定位銷保持固定接觸。此時可求出孔心在接觸點與銷中心連線方向上的最大變動量為孔徑公差多一半。工件的定位基準為孔心。工序尺寸方向與固定接觸點和銷中心連線方向相同，查夾具設計手冊知定位誤差為： Td=Dmax-Dmin=0.043-0.035=0.009
本工序采用一活動V型塊，一固定V型塊定位，工件始終靠近固定V型塊的一面。由于此道工序后還有精加工，因此本道工序要求不高，故應當能滿足定位要求。
3.5夾具設計及操作的簡要說明
如前所述，在設計夾具時，應該注意提高勞動生產(chǎn)率避免干涉。應使夾具結構簡單，便于操作，降低成本。提高夾具性價比。本道工序為鏜床夾具選擇了壓緊螺釘夾緊方式。本工序為銑切削余量小，切削力小，所以一般的手動夾緊就能達到本工序的要求。本夾具的最大優(yōu)點就是結構簡單緊湊。夾具的夾緊力不大，故使用手動夾緊。為了提高生產(chǎn)力，使用快速螺旋夾緊機構。
裝配圖附圖：
夾具體附圖：
結論
通過本次設計在讓我們對中國的機械制造業(yè)有了一些基本的認識,我們可以看到制造業(yè)在國民經(jīng)濟中的重要地位,它常?？梢杂脕碜鳛楹饬恳粋€國家工業(yè)水平的重要標志之一.于世界主要工業(yè)國家相比,我們的機械工業(yè)還相當落后,標準化有待于繼續(xù)做好,優(yōu)質化工作還未形成聲勢,智能化的工作剛剛在準備起步,為此必須急起直追,才能迎頭趕上.
本次設計的主要內容有零件的分析,加工規(guī)程的設計,專用夾具的設計計算,以及其定位基準的確定、定位誤差的分析,夾具的操作方法等.最后還對機械工藝方案進行了經(jīng)濟分析.
工作量大、專業(yè)范圍廣,要求高,對即將畢業(yè)踏上工作崗位的我們來說,是一次對我們專業(yè)的考驗.也是我們參加工作前的一次很好的歷練,是對大學四年學習知識的總結.
通過不斷的翻閱資料和小組成員的討論,改正了以前的知識誤區(qū),對機械零件的制造過程有了更加深刻的理解,這既提高了我們的專業(yè)要求,又培養(yǎng)了我們的團隊合作精神.
增強了我們對機械專業(yè)深刻的認識,同時要求我們謹慎認真的完成任務,虛心聽取別人的意見,及時改正.
參考文獻
1 王先逵. 機械制造工藝學[M]. 北京:機械工業(yè)出版社,2004.
2 方若愚. 金屬機械加工工藝人員手冊[M]. 北京:機械工業(yè)出版社,1996.
3 張龍勛. 機械制造工藝學課程設計指導書及習題[M]. 北京:北京工藝出版社,2004.
4 趙家齊. 機械制造工藝學課程設計指導書(第二版)[M]. 北京:機械工業(yè)出版社,2001.
5 孟少農(nóng). 機械加工手冊(1)(第一版)[M]. 北京:機械工業(yè)出版社,1995.
6 孟少農(nóng). 機械加工手冊(2)(第一版)[M]. 北京:機械工業(yè)出版社,1995.
7 鄒 清. 機械制造技術基礎課程設計指導教程[M]. 北京 :機械工業(yè)出版社,2004.
8 李 旦. 機床專用夾具圖冊[M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學出版社,1998.
9 張進生,房曉東.機械工程專業(yè)課程設計指導[M].北京:機械工業(yè)出版社,2003.
10 成大仙. 機械設計手冊[M].化學工業(yè)出版社,2002.
11 王小華. 機械夾具圖冊[M].北京:機械工業(yè)出版社,1995.
12 李益民. 機械制造工藝設計簡明手冊. 北京:機械工業(yè)出版社,1994.
13 王紹俊. 機械制造工藝設計手冊. 北京:機械工業(yè)出版社,1985.
14 徐鴻本. 機械制圖[M]. 北京:國家標準局批準,2002.
15 孫麗媛. 機械制造工藝及專用夾具設計指導[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2003.
16 薛源順. 機床夾具設計[M]. 北京:機械工業(yè)出版社,2001.
17 孟憲棟,劉彤安. 機床夾具圖冊[M]. 北京:機械工業(yè)出版社,2002.
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