离合器接合叉铣端面工序的夹具设计【原创】
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机械加工工序卡片零件号零件名称物料编码工序号车间工序名称铣端面材料机床序号硬度名称型号平面图号45HB207269卧式铣床X62技术定额 单件工时(分)5每班件数工具类别工步号工具代号工具名称工具尺寸数量刀具镶尺端铣刀100*32*501刀片YT15Z=8工步号工部内容走刀次数转数或往返次数/切削速度每分进刀量机动时间(分)辅助时间(分)辅具铣刀刀杆锥度7/24,3211铣外圈28端面,保证尺寸97.5+0.3 -0.5300/1.57750数量卡规97.5+0.3 -0.51注:同时加工两件基准面外圆28和顶端设 计(日 期)审 核(日期)标准化(日期)会 签(日期)共10页第2页标记处数更改文件号签 字日 期标记处数更改文件号签 字日 期机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号产品名称零件名称离合器接合叉 共 页 第 页材料牌号45毛 坯 种 类锻件毛坯外形尺寸每件毛坯可制件数1每 台 件 数1备 注工序号工序名称工 序 内 容车 间工 段设 备工 艺 装 备工 时准终单件5铣端面铣外圆25端面,保证尺寸97.5卧式铣床X6210铣叉子端面同时铣叉子的四个端面保证尺寸84 ,11,及22.5Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.卧式铣床X6215车外圆、端面及倒角粗车外圆至26保证长度24.5.精车外圆,倒角245六角车床C365L20钻孔,铰孔钻铰9孔立式钻床25铣槽铣槽宽度7+ 00.30 ,保证尺寸9.70.2和180.2卧式铣床X6230去毛刺清除工件已加工部位周围所形成的刺状物或飞边钳工台35清洗并吹净清洗机4889240检验检验台 设 计(日 期) 校 对(日期) 审 核(日期) 标准化(日期) 会 签(日期)标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日 期 目 录序言2第一章:离合器接合叉零件工艺分析.31.1零件的作用和结构特点31.2零件的主要技术要求分析3第二章:离合器接合叉零件的工艺规程设计52.1确定毛坯制造形式52.2定位基准的选择52.3表面加工方法的选择52.4主要工艺设计72.5填写工艺卡片11第三章:铣端面工序的夹具设计123.1问题的提出133.2定位方案的确定133.3夹具的操作和使用说明15结束语16参考文献17序 言机械制造工艺夹具课程设计是机械类专业学生在完成了机械制造工艺学等技术基础和理论课程之后进行的一个实践教学环节。其目的是巩固和加深理论教学内容,培养学生综合运用所学理论,解决现代实际工艺设计问题的能力。通过此次课程设计要求我们:1、掌握零件机械加工工艺规程设计的能力;2、掌握加工方法及其机床、刀具及切削用量等的选择应用能力;3、掌握机床专用夹具等工艺装备的设计能力;4、学会使用、查阅各种设计资料、手册和国家标准等以及学会绘制工序图、夹具装配图,标注必要的技术条件等。通过三周的课程设计,我学会了综合运用所学过的理论知识进行工艺及结构设计的基本能力;熟悉运用机械制造工艺学课程中的基本理论知识,解决了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、切削用量的选择等问题。此次课程设计也是对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,同时也是我一次理论联系实际的实际训练。因此,他在我的大学生活中占据在相当重要的地位。由于能力有限,设计尚有很多不足之处,恳请各位老师能给予批评和指正。第一章:离合器接合叉零件工艺分析1.1零件的作用和结构特点此次所给的零件是离合器接合叉。该零件是拖拉机变速箱变速齿轮操作拨叉,拨叉头以孔套在轴上,并用销钉经孔与轴联结,拨叉脚夹在双联交换齿轮的槽中,变速操纵机构通过拨叉头部的操纵槽带动拨叉与轴一起在变速箱中滑动,拨叉脚拨动双联交换齿轮在花键轴上滑动,从而实现了拖拉机等工程机械的离合作用。该零件的主要工作面是操纵槽拨叉脚两端面,主要配合为和拨叉脚内侧面。零件的形状比较特殊,属特形零件,结构简单。由于拨叉在工作时承受一定的冲击载荷,因此要有足够的强度,韧性和刚度1.2零件的主要技术要求分析 分析零件图可知,离合器结合叉主要有三组加工表面,他们之间有一定的位置要求,现分别叙述如下:1. 以9.5H9 mm为中心的加工表面这一组加工表面包括两个9.5H9 mm孔,尺寸为 mm及106的与两个9.5H9 mm相垂直的四个平面。2. 以25d6 mm外圆为中心的加工表面这一组加工表面包括:25d6 mm的外圆,25 mm尺寸所在的两个端面及B面上1.545的倒角。3. 25d6mm外圆上 mm的槽以上三组加工表面之间有着一定的位置要求,主要是:1)2-9.5H9 mm共同轴线对25d6 mm轴线的不垂直度不大于0.5/100。2)2-9.5H9 mm对共同轴线的不同轴度不大于0.5mm。3)端面C对25d6 mm轴线的端跳动不大于0.1mm。4)A面对2-9.5H9 mm共同轴线的不垂直度不大于0.3 mm,9.5H9 mm轴线对19 mm轴线的不同轴度不大于1.5mm。由以上分析可知,对于这三组加工表面而言,可以先加工其中一组表面,然后借助于专用夹具加工另一组表面,并且保证它们之间的位置精度要求。第二章:离合器结合叉零件工艺规程的设计2.1确定毛坯的制造形式由于该拨叉在工作过程中要承受冲击载荷,为增强拨叉的强度和抗冲击强度,零件的材料选用45钢。又因为年生产量为5000件,生产类型属大批生产,所以毛坯选用铸件。该拨叉的轮廓尺寸不大,为提高生产率和铸件的精度,宜采用蜡模型浇铸,实现毛坯的精铸工艺要求。2.2定位基准的选择基准选择是工艺规程设计中的重要工作之一,基准选择得正确与合理,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,还会造成零件大批报废,使生产无法正常进行。在此零件中,加工外圆时以叉子端面为定位基准,而叉子端面的加工以外圆为定位基准,主要考虑了互为基准、基准统一、基准重合原则,加工孔和槽时都以外圆为定位基准。2.3表面加工方法的选择加工方法主要牵涉到零件加工的经济性和高效性,在本次所设计的零件中,外圆及端面等特征采用车床加工;叉子端面采用铣削加工而成,可利用工装,将4个面一次加工成,即保证了零件的尺寸要求,又节约了时间,提高了效率;孔的加工选择在立式钻床上,而槽的加工应采用立铣。经初步考虑,制定出以下两种工艺方案:1. 工艺路线方案一工序1:铣圆柱部分端面。工序2:铣叉子端面。工序3:车外圆25d6、端面及倒角1.545。工序4:钻-铰9.5H9 。工序5:铣槽。工序6:去毛刺。工序7:清洗。工序8:终检。2. 工艺路线方案二工序1:铣圆柱部分端面。工序2:铣叉子端面。工序3:钻-铰9.5H9 。工序4:车外圆25d6 、端面及倒角1.545。工序5:铣槽。工序6:去毛刺。工序7:清洗。工序8:终检。3. 工艺方案比较与分析上述两个方案的不同点在于:方案一时先车外圆、端面及倒角,然后钻-铰2-9.5H9 mm孔;而方案二与此相反,先钻-铰2-9.5 H9 mm孔,再车外圆。两个方案通过比较可以看出,方案一钻-铰2-9.5H9 mm孔时可以通过已加工过的外圆作为定位基准,孔的位置精度很容易得到保证,此方案先加工外圆的目的就时为孔加工提供定为基准;方案二在加工外圆时通过叉子端面就可以精确的定位,又保证定位基准和设计基准的重合,所以先加工孔没有多大作用,而此方案在加工孔时,需用外圆定位,此时外圆未加工,只能作为粗基准。通过综合分析,方案一较为合理。2.4 主要工序设计离合器拨叉零件材质为45钢,硬度为HB207-269,采用在锻锤上合模模锻毛坯。根据上述资料及加工工艺,分别确定各工序加工表面的机械加工余量、切削用量、工时计算、机床等如下:1. 铣圆柱部分端面B1) 机械加工余量:查机械加工工艺手册表3.1-56,锻件重量在0.4-1.0 Kg之间,锻件复杂系数为S3、长度为25 mm时,查出该零件余量是:厚度方向为1.5-2.0 mm,水平方向为1.5-2.0 mm,所以B面余量取2 mm。2)切削用量、工时计算及机床:此工序为铣端面B面,保证尺寸, 易知fZ=0.08mm/齿(参考切削用量简明手册表3.3)切削速度:参考有关手册,确定V=1.57 m/s,即94.2 m/min采用高速钢镶齿三面刃铣刀dW=100 mm,齿数Z=8。则:nS= 300 r/min 现采用X62W卧式铣床,根据机床使用说明书(见机械制造工艺设计简明手册表4.2-39),取nw=300 r/min,故实际切削速度为 v=94.2 m/min当nw=300 r/min时,工作台的每分钟进给量fm应为: fm= fZznw=0.088300=192 mm/min查机床说明书,fm =190 mm/min。切削工时:机动工时tm =0.75 min2、铣叉子端面1)机械加工余量:机械加工工艺手册表3.1-56已查出厚度方向余量为1.5-2.0mm,所以叉子端面单边余量取2mm。2)切削用量、工时计算及机床:此工序为铣叉子端面,可在卧式铣床上采用隔套同时装四把铣刀一次铣削四个面成。易知fZ=0.08mm/齿(参考切削用量简明手册表3.3)切削速度:参考有关手册,确定V=0.43m/s,即25.8m/min采用高速钢三面刃铣刀dW=110 mm,齿数Z=4。则:nS= 75 r/min现采用X62W卧式铣床,根据机床使用说明书(见机械制造工艺设计简明手册表4.2-39),取nw=75 r/min,故实际切削速度为 v=25.9 m/min当nw=75 r/min时,工作台的每分钟进给量fm应为: fm= fZznw=0.08475=24 mm/min查机床说明书,fm =23.5 mm/min。切削工时:机动工时tm = 6 min3、车外圆mm及C面1)机械加工余量:机械加工工艺手册表3.1-56已查出厚度方向余量为1.5-2.0 mm,水平方向余量为1.5-2.0 mm,所以外圆余量取4 mm,C面余量取2 mm。2)切削用量、工时计算及机床:此工序为车外圆250 -0.14mm、C面及1.545倒角。切削深度:单边余量Z=2mm,因外圆表面粗糙度Ra12.5,加工精度为IT6级,需经两次切削,粗车后单边留余量Z=0.5mm,选用卧式车床C365L。进给量f:根据切削用量简明手册表1.4,选用f=0.5 mm/r计算切削速度:见切削用量简明手册表1.27 Vc=123 m/min确定主轴转速: ns=313 r/min按机床选取n=322r/min所以实际切削速度v= 126 m/min切削工时: t=0.2min4、钻-铰两内孔2-9.5H9 mm(叉部),选用机床:立式钻床Z5251) 机械加工余量:毛坯为实心,不冲出孔,两内孔精度要求IT9,参照机械制造工艺设计简明手册表2.3-9工序尺寸及余量为:钻孔:9.3mm 2Z=0.2mm铰孔:9.5+0.03 0mm 2) 切削用量、工时计算及机床: 钻孔9.3mm f=0.25 mm/r(见切削用量简明手册表2.7)v=12 m/min(见切削用量简明手册表2.13及表2.14,按5类加工性考虑)ns=411r/min按机床选取nw =392r/min(按机械制造工艺设计简明手册表4.2-15)所以实际切削速度 v=11.45 m/min切削工时:t=1.2min 铰孔9.5H9 mm孔 f=0.5 mm/r(见切削用量简明手册表2.11) v=6 m/min(见切削用量简明手册表2.24) ns=201 r/min 按机床选取nw=195 r/min(按机械制造工艺设计简明手册表4.2-15)所以实际切削速度 v=5.8 m/min切削工时:t=1.2 min 5、铣宽7+0.36 0mm的槽,选用机床:卧式铣床X62W1)机械加工余量:参照机械制造工艺设计简明手册表2.3-22工序尺寸及余量为: 粗铣:5 mm 2Z=2 mm 精铣: mm3) 切削用量及机床: fz=0.01 mm/齿(参考切削用量简明手册表3.4)切削速度v=0.39 m/s及23.4 m/min采用错齿三面刃铣刀,dw=100,齿数z=1,则 ns=74.5 r/min根据机床使用说明书(见机械制造工艺设计简明手册表4.2-39,取nw=75r/min,故实际切削速度为 v=23.55 m/min2.5 填写工艺卡片按上述确定的工艺过程填写机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片(见附表)第三章:铣端面工序的夹具设计设计目的:提高劳动生产率,保证加工精度,降低劳动强度。专用夹具是为了适应某一工件的某一工序加工的要求而专门设计制造的,其功用主要有下列几个方面:1.保证工件被加工表面的位置精度,例如与其他表面间的距离精度,平行度,同轴度等。对于外行比较复杂,位置精度要求比较高的工件,使用通用夹具进行加工往往难以达到精度要求。2.缩短了工序时间,从而提高了劳动生产率。进行某一工序所需要的时间,其中主要包括加工工件所需要的机动时间和装卸工件等所需要的辅助时间两部分。采用专用夹具后,安装工件和转换工位的工作都可以大为简化,不再需要画线和找正,缩短了工序的辅助时间并且节省了画线这个工序,从而提高了劳动生产率.在生产中由于采用了多工件平行加工的夹具,使同时加工的几个工件的机动时间将与加工一个工件的机动时间相同。采用回转式多工位连续加工夹具,可以在进行切削加工某个工件的同时,进行其它工件的装卸工作,从而使辅助时间与机动时间相重合。总之,随着专用夹具的采用和进一步改善,可以有效地缩短工序时间,满足生产不断发展的需要。3.采用专用夹具还能扩大机床的工艺范围。例如在普通车床上附加镗模夹具后,便可以代替镗床工作;装上专用夹具后可以车削成型表面等,以充分发挥通用机床的作用。4.减轻劳动强度,保障安全生产。根据生产需要,采用一些气动,液压或其它机械化,自动化程度较高的专用夹具,对于减轻工人的劳动强度,保障生产安全和产品的稳质高产都有很大作用。加工大型工件时,例如加工车床床身上,下两面上的螺孔,需要把床身工件翻转几次进行加工,劳动强度大而且不安全。采用电动回转式钻床家具后,就能够达到提高生产效率,减轻劳动强度,保障生产安全的目的。此次课程设计本着提高劳动生产率,保证加工质量,降低劳动强度的宗旨,具体需要设计的专用夹具为工序1中铣25mm圆柱部分端面的专用铣床夹具。本夹具将用于通用X62W卧式铣床,刀具为合金盘铣刀,刀片采用YT15合金。3.1问题的提出本夹具是用来铣25mm圆柱部分端面的专用铣床夹具,因该零件的毛坯为精密铸造件,故其加工余量很小。图中25mm圆柱的中心轴线与2-9.5H9mm孔的共同轴线有位置公差要求,端面和19mm不加工外圆有间接位置要求,同时本道工序将是后续工序的定位基准,因此这个端面的加工需要有高的精度要求。由于位置公差要求较低,因此本工序加工时主要考虑如何提高劳动生产率,降低劳动强度,并保证其几何精度,位置精度则不是主要问题。3.2 定位方案的确定因这个端面的加工位置精度要求较低,为了使工艺基准与设计基准一致,所以选择19mm不加工外圆面作为主要定位基准,以确保2-9.5H9mm孔与19mm的不同轴度不大于1.5mm,限制、四个自由度。同时25mm外圆面对2-9.5H9mm孔的中心线有一定的位置公差要求,因此应以25mm外圆面也为主要定位基准,限制、两个自由度。由于铸件的公差要求较大,利用拨叉口处表面作为辅助定位基准时, 选用一对V形块定位。考虑设计的经济性、适用性,目前快换式铣床夹具为通用结构,故在其基础上设计定位、夹紧和导向原件,缩短设计制造周期。在此设计使用V型块起自调心定位作用,用压板螺母起夹紧功能。1) 定位误差的分析与计算: 零件图规定拨叉19mm外圆面不要求切削加工,而19mm外圆面与2-9.5H9mm孔有同轴度要求,其同轴度要求1.5mm;同时25mm外圆面对2-9.5H9mm孔的中心线有一定的位置公差要求。由于本件多处为非加工表面,先铣圆柱部分端面,可以为后续加工提供一个定位端面,故本道工序的定位误差要求不是很严格,依靠定位基准面的配合即可满足加工要求。 2) 夹紧力确定由于实际加工的经验可知,铣削时的主要切削力为铣刀的切削方向,可分为追品水平和垂直两个分力,在两侧只需要采用两个V型块适当夹紧后本夹具即可安全工作。考虑到本次设计的实际情况,具体切削力与夹紧力计算如下:刀具:YT15合金盘铣刀 切削手册表3.28:其中:Cr=54.5,=4.5,=0.9,=0.18,=0.74,=28,=1.0,=100,=1.0,n=300,Z=8 所以 F=442.9(N)水平分力:Fr=1.1F实=487.2 (N)垂直分力:Fv=0.3F实=123.9 (N)在计算切削力时,必须把安全系数考虑在内:安全系数k=k1k2k3k4其中:k1为基本安全系数1.5 ;k2为加工性质系数1.1 ;k3为刀具钝化系数1.1 ;k4为断续切削系数1.1 ;所以F切=kF=1.51.11.11.1487.2=972.7(N)实际夹紧力为N夹:N夹= F切/查机械制造工艺学课程设计指导书附录表1得摩擦系数=0.160.25,在此取=0.25 ,=0.25则N夹= 972.7/(0.25+0.25)=1945.4(N)夹紧螺母采用M20粗牙螺母,查相关手册易知M20粗牙螺母夹紧力远大于所需夹紧力。3.3 夹具的操作和使用说明如前所述,在设计夹具时,应注意提高劳动效率,为此,螺母夹紧时采用带长腰形孔的压板,以便装卸时,不许将螺母全部拧下,只需松动几扣,将压板前后拉动,便可不妨碍上下工件。夹具体底面上的一对定位键,可是整个夹具体在机床工作台有正确的安装位置,以利于铣削加工。结果,本夹具体的结构还比较的紧凑。为了保证零件的加工精度,我们采用可换定位销来进行定位加紧,夹具体的底面有一对定位键与机床的T型槽相连接,保证夹具与铣床的纵向进給方向相平行的位置。另外在夹具体的两端设置了可供机床工作台T型螺栓穿过夹具体压紧的U型耳座。夹具体的装配图和夹具体的零件图见附图。结 束 语在自己努力和指导老师悉心的指导下,经过这段时间的设计学习,我的课程设计终于圆满完成了。在设计过程中,我通过各种方式收集、查找相关资料,深入工厂加工车间仔细观察,虚心请教,解决设计中出现的各种问题,从中学到了许多课本里没有的知识,切身地体会到了零件从毛坯到成品的一个工艺设计过程,从而对于机械制造工艺学课程有了一个更为清晰的认识。经过了课程设计锻炼,我发现自己欠缺的东西很多。尤其是实践经验,对加工过程的了解甚少。通过这次完整的课程设计,我系统地回顾和复习了大学所学的相关专业知识,同时也深刻体会到学习的重要性并领会到设计也是一种学习的方式。在设计的过程中,我综合运用了系统的设计方法和相关设计软件(如AutoCAD、CAXA、Word等),且应用熟悉相关设计资料(包括手册、标准和规范等)以及进行经验估算等方面有了一定程度的提高,深刻的感受到计算机和工具书及手册在设计中带来的便利和帮助。通过课程设计,它也使我明白了如果要想更好地掌握好这门技术,还需要我进一步的学习与实践,在实际工作中不断地积累经验,这样我才能更好的学好这门技术,更好地了解机械制造基础工业,从而为以后的工作打下坚实的基础。由于能力所限,设计尚有许多不足之处,恳请老师多多指正与批评。参 考 文 献1 陈明,机械制造工艺学M,北京,机械工业出版社,2005.8.2 赵如福,金属机械加工工艺人员手册第二版M,上海,上海科学技术出版社, 2006.103 赵家奇,机械制造工艺学课程设计指导书M,北京,机械工业出版社, 2000.104 肖继德,机床夹具设计M,北京,机械工业出版社,2000.55 李益民,机械制造工艺设计简明手册M, 北京,机械工业出版社,1994 共 17 页第 17 页
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