950-叉杆零件工艺设计与工装设计
950-叉杆零件工艺设计与工装设计,零件,工艺,设计,工装
叉杆设计1毕业设计叉杆零件工艺设计与工装设计说明书院 系:机电与信息工程分院专 业: 数控技术与应用班 级: 姓 名: 学 号: 指导老师: 叉杆设计2摘要本设计的零件为叉杆,选用 QT40-10 钢。根据零件的形状、尺寸精度、生产的经济效益等各方面的详细分析其加工工艺,多采用 专用机床加工。通 过对 零件的分析,此轴要求精度高,工序适当集中,要求光滑,所以选用工具和尺寸要准。最后对零件进行校核。以便达到零件精度的要求。关键词:夹具、校核、工艺设计Abstract:This design components are a beam holder.Selects the QT40-10 steel.According to the components shape, the size precision, the production economic efficiency and so on various aspects multianalysis its processing craft, uses the special purpose machine processing much. Through to the components analysis, this axis required accuracy is high, the working procedure suitable centralism, the request is smooth, therefore selects the tool and the size wants.Finally carries on the examination to the components.In order to achieve the components precision the request.Key word:Jig, examination, technological design叉杆设计3目 录 前言-41、绪言-51.1、课程设计的目的-52、机械制造工艺要求的基本任务和要求-52.1、基本任务-62.1.1、工艺设计的基本任务-62.1.2、夹具设计的基本任务-62.2、设计要求-72.2.1、工艺设计的设计要求-72.2.2、夹具设计的设计要求-73、机械制造工艺课程设计的方法和步骤-73.1 生产纲领的计算与生产类型的确定-73.2 零件材料的分析-73.3 分析零件图-73.4 确定毛坯-83.5 加工工艺路线-9叉杆设计43.6 确定工序尺寸及其公差-103.7 确定切削用量- -113.8 机床及工艺设备-113.9 制作工艺卡片-113.10 零件的程序编制-124、夹具设计-134.1 夹具设计的目的和要求-134.2 夹具设计步骤-134.3 夹具零件图-14结论:-15致谢:-16参考文献-17叉杆设计5前言随 着 科 技 技 术 的 不 断 进 步 , 生 产 都 向 着 自 动 化 、 专 业 化 和 大 批 量 化 的 方 向发 展 。 这 就 要 求 企 业 的 生 产 在 体 现 人 性 化 的 基 础 上 降 低 工 人 的 生 产 强 度 和 提 高工 人 的 生 产 效 率 , 降 低 企 业 的 生 产 成 本 。 现 代 的 生 产 和 应 用 设 备 多 数 都 采 用 机电 一 体 化 、 数 字 控 制 技 术 和 自 动 化 的 控 制 模 式 。 在 这 种 要 求 下 叉 杆 越 发 体 现 出其 广 阔 的 应 用 领 域 和 市 场 前 景 。 特 别 是 近 年 来 与 微 电 子 、 计 算 机 技 术 相 结 合 后 ,使 叉 杆 进 入 了 一 个 新 的 发 展 阶 段 。 又 因 需 求 的 增 加 , 所 以 生 产 也 步 入 大 批 量 化和 自 动 化 。为 适 应 机 械 设 备 的 要 求 , 对 叉 杆 的 设 计 要 求 和 技 术 领 域 的 拓 展 还 需 要不 断 的 更 新 。1.毕业设计的目的(1)培养工程意识叉杆设计6(2)训练基本技能(3)培养质量意识(4)培养规范意识2、机械制造工艺要求的基本任务和要求2.1、基本任务2.1.1、工艺设计的基本任务(1)绘制零件工作图一张(2)绘制毛坯 -零件合图一张(3)编制机械加工工艺规程卡片一套(4)编写设计说明书一份2.1.2、夹具设计的基本任务(1)收集资料 ,为夹具设计做好准备(2)绘制草图 ,进行必要的理论计算和分析以及夹具的结构方案(3)绘制总图和主要非标准件零件图,编写设计说明书(4)编制夹具的使用说明或技术要求2.2、设计要求2.2.1、工艺设计的设计要求(1)保证零件加工质量 ,达到图纸的技术要求(2)在保证加工质量的前提下,尽可能提高生产效率(3)要尽量减轻工人的劳动强度,生产安全(4)在立足企业的前提下,尽可能采用国内技术和装备(5)工艺规程应正确 .清晰,规范化,标准化的要求2.2.2、夹具设计的设计要求 (1)保证工件的加工精度(2)提高生产效率(3)工艺性好(4)使用性好叉杆设计7(5)经济性好3、机械制造工艺课程设计的方法和步骤3.1、 零 件 分 析1. 首 先 在 对 加 工 零 件 进 行 充 分 的 工 艺 分 析 , 确 定 零 件 的 编 程 坐 标 系 , 计算 零 件 的 几 何 元 素 坐 标 参 数 。 确 定 钻 孔 或 扩 孔 、 镗 孔 和 锪 孔 的 中 心 坐 标 , 铣 面时 的 起 点 坐 标 和 终 点 坐 标 , 两 端 点 坐 标 。2. 其 次 零 件 加 工 工 艺 路 线 或 加 工 顺 序 。 根 据 零 件 图 、 零 件 的 制 造 材 料 、零 件 的 质 量 要 求 确 定 主 运 动 的 启 动 、 停 止 、 方 向 、 变 速 ; 进 给 运 动 的 速 度 大 小 ;选 择 刀 具 的 参 数 及 冷 却 液 开 、 关 等 辅 助 装 置 的 动 作 。3. 根 据 零 件 的 形 状 和 加 工 位 置 设 计 制 造 其 专 用 夹 具 , 适 合 于 工 件 的 大 批量 生 产 。4. 零 件 的 图 形 、 尺 寸 及 公 差 、 形 位 公 差 、 表 面 粗 糙 度 、 材 料 、 热 处 理 及其 他 技 术 要 求 要 表 示 的 清 晰 明 了 。5. 要 做 到 加 工 效 率 高 、 加 工 质 量 符 合 要 求 、 加 工 费 用 低 等 要 求 。基 本 尺 寸考 虑 材 料 力 学 性 能 : 强 度 、 塑 性 、 硬 度 、 冲 击 韧 性 、 疲 劳 强 度 ;内 外 表 面 质 量十 字 接 头 此 零 件 用 于 两 轴 ,杆 之 间 连 接 传 递 ,扭 力 或 运 动 的 中间 联 接 器 所 以 对 韧 性 和 强 度 耐 磨 度 有 一 定 的 要 求 .如 零 件 图 所 示 该 零 件 主要 加 工 表 面 及 技 术 要 求 分 析 如 下 .1.零 件 整 体 在 未 注 尺 寸 公 差 为 IT14级 .这 对 一 般 的 铣 削 加 工 都 不 难 打 到 .2.零 件 的 形 位 公 差 要 求 也 不 高 .它 是 GBIT1184-1996K级 也 较 容 易 达 到 .3.T1.T2.T3.T4.T5.T6表 面3.2、 选 材接 头 的 许 用 应 力 和 安 全 系 数 的 关 系 : = /n=96.67MPa113.33MPa( 极 限 应 力 ,n=3) 脆 性 材 料 的 = b。 安 全 系数 n反 映 了 构 件 的 强 度 储 备 。 脆 性 材 料 的 n=23.5或 是 39。 =290 / 3=96.67MPa拉 伸 的 强 度 计 算 : =N/A =96.67叉杆设计8N = *AazN *A 材 料 为 QT500 3.3、 材 料 特 性牌 号 抗 拉 强 度 屈 服 硬 度 延伸 率 %布 氏 硬 度HBN/uu2(c / uu2)N/mm(kgf/mm2)QT400-18 400 250 18 130-18QT400-15 400 250 12 130-18QT400-10 450 310 10 160-210QT500-7 500 320 7 170-230QT600-3 600 370 3 190-270QT700-2 700 420 2 225-305QT800-2 800 480 2 245-335QT900-2 900 600 2 280-3603.4、 毛 坯根 据 零 件 材 料 确 定 毛 坯 为 铸 件 , 根 据 其 结 构 形 状 、 尺 寸 大 小 和 材 料 性 能 毛坯 的 铸造 方 法 选 用 -低 压 铸 造毛 坯 公 差 等 级 -IT8级球 墨 铸 铁 : 在 铁 水 ( 球 墨 生 铁 ) 浇 注 前 加 一 定 量 的 球 化 剂 ( 硅 , 镁 ) 使 铸铁 中 石墨 球 化 , 由 于 碳 以 球 状 存 在 于 铸 件 基 体 中 , 改 善 其 对 基 体 的 割 裂 作 用 , 球墨 铸 铁的 抗 拉 强 度 , 屈 服 强 度 , 塑 性 , 冲 击 韧 性 大 大 提 高 , 并 且 有 耐 磨 , 减 震 。工 艺 性能 好 , 成 本 低 等 优 点叉杆设计9因 为 零 件 要 求 无 砂 眼 , 所 以 在 毛 坯 铸 造 时 要 注 意 气 孔 的 产 生 气 孔 原 因 :1 空 气 夾 杂 在 熔 汤 中 2 气 体 的 来 源 : 熔 解 时 、 在 料 管 中 、 在 模 具 中 、 离 型 剂改 善 方 法 :1 适 当 的 慢 速2 检 查 流 道 转 弯 是 否 圆 滑 , 截 面 积 是 否 渐 減3 检 查 逃 气 道 面 积 是 否 够 大 , 是 否 有 被 阻 塞 , 位 置 是 否 位 於 最 后 充 填 的地 方4 检 查 离 型 剂 是 否 噴 太 多 , 模 温 是 否 太 低5 使 用 真 空 3.5、零件图的分析:要求:表面清晰,无毛刺,尺寸精度如上图。表面粗糙度要求高。叉杆设计103.6 加工工艺路线1定位基准的选择正确地选择定位基准是设计工艺过程的一向重要内容,也是保证加工精度的关键。定位基准分为精基准和粗基准。对于无合适定位面的零件可在毛坯上另外专门设计或加工出定位表面,称为辅助基准。 (机械制造基础 P254)2拟定工艺路线确定各表面的加工方法工件各加工表面的加工方法和加工次数是拟定工艺路线的重要内容。主要依据零件各加工表面本身的技术要求确定,同时还要综合考虑生产类型、零件的结构形状和加工表面的尺寸、工厂现有的设备情况、工件材料性质和毛坯情况等。各种加工方法的经济精度和粗糙度如下:表面加工的经济精度与表面粗糙度序号 加工方法 经济精度(IT)表面粗糙度Ra(m)适用范围1 粗铣 1113 256.32 粗铣半精铣 810 6.33.23 粗铣半精铣精铣 69 1.60.84 粗铣半精铣精铣抛光 68 0.20.025适用于淬火钢以外的各种金属5 粗铣半精铣精铣磨削 68 0.80.46 粗铣半精铣粗磨精磨 57 0.40.17 粗铣半精铣粗磨精磨超精加工 56 0.10.0128 粗铣半精铣精铣精磨研磨 5级以上 加工顺序的安排在确定了零件各表面的加工方法之后,就要安排加工的先后顺序。零件加工顺叉杆设计11序是否合适,对加工质量、生产率和经济性有着较大的影响。1机械加工顺序的安排在安排机械加工顺序时,一般遵循先粗后精、先面后孔、先主后次、基准先行的原则。对于工序内容复杂的零件则视具体情况采取工序集中与分散的原则处理。2加工阶段的划分对于精度和表面质量要求较高的零件,应将粗、精加工分开进行。为此,一般将整个工艺过程划分阶段,按加工性质和作用不同,一般划分为粗加工阶段、半精加工阶段、精加工家段和光整加工阶段。这对于保证零件加工质量、合理使用机床设备、及时发现毛坯缺陷及合理安排热处理工序等有很大好处。3热处理工序的安排热处理工序主要用来改善材料的性能及消除应力。热处理的方法、次数和在工艺路线中的位置,应根据零件材料和热处理的目的而定。如图 1-4所示为热处理工序安排图。毛坯-粗加工-半精加工-精加工-抛光 4合理安排辅助工序辅助工序种类很多,主要包括检验、划线、去毛刺、清洗、平衡、退磁、防锈、包装等,根据工艺需要穿插在工序中。3.7 确定工序尺寸及其公差工序顺序确定后,就要计算各个工序加工时所应达到的工序尺寸及其公差。工序尺寸公差一般按经济加工精度确定,但就其性质和特点而言,一般可以归纳为两类:1基准重合时(定位基准或工序基准重合)工序尺寸的计算当确定了各个工序间余量和工序所能达到的加工精度后,将余量一层层叠加在被加工表面上,计算顺序是从最后一道工序开始,由后往前推,就可计算出每道工序的工序尺寸。叉杆设计122基准不重合时工序尺寸的计算在零件的加工过程中为了加工和检验的方便可靠,或由于零件表面的多次加工等原因,往往不能直接采用设计基准作定位基准,会出现基准不重合的情况。形状复杂的零件在加工过程中需要多次转换定位基准,这时工艺尺寸的计算微比较复杂,应利用尺寸链原理进行分析和计算,并对工序余量进行必要的验算(是否够切)以确定工序尺寸及其公差。3.8 确定切削用量在单件小批生产中,各工序的切削用量一般又操作工人根据具体情况自己确定,以简化工艺文件。在大批大量生产中则应科学地、严格地选择切学用量,以充分发挥高效率设备的潜力和作用。切学用量的选用与下列因素 关:生产率,加工质量(主要是表面粗糙度) ,切削力所引起的工艺系统的弹性变形,工艺系统的振动,刀具的耐用度,机床功率等。在综合考虑上诉因素的基础上,使背吃刀量 ap,进给量 f,切削速度 v 的乘积最大。一般应先尽量取大 ap,其次尽量取大 f,最后取合适的 v。3.8 机床及工艺设备的选择(1)选择机床选择机床和工艺装备的总原则是根据生产类型与加工要求使所选择的机床及工艺装备既能保证加工质量,又经济合理。基于次原则本叉杆设计所选机床如下:数控机床、铣床、钻床、磨床等(具体铣床类型及型号请看工艺卡片) 。(2)选择夹具粗铣、半精铣可采用压板对底面进行固定。红金控可以用直径 10mm 的铣刀直接铣出。(3)选择量具粗加工、半精加工可选用通用量具。大端面工序尺寸中无高公差,而查参考文献知计量器具不确定度允许值为 0.012mm,故选择分度值为 0.01mm 的游标卡尺,其不确定度值为0.006mm,可满足要求。叉杆设计13仿形铣工序中轴向尺寸 32f6 其上偏差为-0.025,下偏差为-0.041,查表并根据有关公式计算得,计量器具不确定度允许值为 0.045mm,查参考文献选择分度值为 0.02mm 的游标卡尺,其不确定值可满足要求。精加工工序为零件完工尺寸,精度要求高,若用通用量具,需选用比较仪、指示表,使用不便。故宜选用专用量具。内圆测量宜采用卡规,测量时要注意从相互垂直的两个方向测量。4、夹具设计4.1 夹具设计的目的和要求目的1保证加工精度2提高劳动生产率3改善工人劳动条件4降低生产成本5扩大机床工艺范围要求1保证工件的加工精度2提高生产效率3工艺性好4使用性好5经济性好4.2 夹具设计步骤1夹具类型的选择根据本叉杆加工要求及其工艺性,在铣孔时所用夹具为专用夹具,故无须浪费人力、物力设计新夹具。由于该工件生产为中批量生产,且工件体积小,结构不复杂,从经济耐用的要求考虑,本工序加工家具不适宜太复杂,自动化声度不宜太高。故拟定选用简单的 V形块定位螺旋压板夹紧机构。2.定位装置的设计叉杆设计14(1)定位方案的确定(2)定位误差分析3.夹紧装置设计(1)夹紧机构根据该产品不是批量生产,因此夹具的夹紧机构不用太过复杂,自动化程度也不能太高,采用螺旋压板夹紧机构,采用 M12螺栓作为夹具夹紧螺栓。(2)夹紧力的计算根据理论力学的力平衡理论,夹紧摩擦力矩应与铣削力矩平衡,即 M摩=M 切。铣削力矩 M切的计算和夹紧力的计算3、工件的夹紧方式,计算夹紧力并设计夹紧装置夹紧机构应保证工件夹紧可靠安全不破坏工件的定位及夹压表面的精度和粗糙度。在设计夹紧装置时必须合理选择夹紧力的方向和作用点,必要时还应进行夹紧力的估算。(1)切削力的计算(C a 吃刀量 f 进给量 v 切削速度 k 修正系数)0.75 0Fz=9.81Cafvk=9.811800.24 10 (300/190)0.551.8=1561.18N0.9 0.75 0Fy=9.81Cafvk=9.81940.2 4 10 (300/190)1.31.63=1795.36N1.2 0.65 0Fx=9.81Cafvk=9.81540.2 4 10 (300/190)1.10.7=1092.82N2 2 2故总的切削力 F=【Fz_+ Fy + Fx 】开平方根 =2618.27N叉杆设计15(2)夹紧力的计算Fwk=KM/LF(Fwk 实际夹紧力,M 切削力矩,L 压板长度,F 进给量)=0.1 2618.2720 /500.2=523.65N在确定夹紧力的大小时,为简化计算,通常将夹具和工件看成一个刚性系统。根据工件所受切削力。夹紧力(大型工件还应考虑重力,惯性力等)的作用情况,找出加工过程中对夹紧最不利的状态,按静力平衡原理计算出理论夹紧力,最后再乘以安全系数。4.3 夹具零件图此叉杆夹具图形如下:叉杆设计16叉杆设计17叉杆设计18叉杆设计19结 论经过两个月的分析零件、查阅资料、绘图、计算、等复杂的步骤,最终完成了止动块的模具设计。在此期间本人遇到了不少的疑难问题,通过网上查询、请教师、跟同学讨论之后得到了解决问题的办法。经过这次毕业设计,让我巩固了以前所学的知识,也为我以后的工作打下了很好的基础。这篇毕业设计虽然已经完成了,但由于本人缺少实际经验,在实际利用中次设计肯定还存在不少的问题,需要改进。希望老师能给我提点意见和建议。接下来的时间本人会在公司里好好学习,以提高自己的水平,为将来的工作打下更坚实的基础。致 谢在这里,在这本设计即将完成之际,我要感谢我们宁波摩多卡汽铣配件有限公司的领导,是他们给了我设计的空间;我还要感谢一直帮助我的杨伟超、叉杆设计20廖飞军两位导师,他们在我的设计中给了我很多的指导,在一些对我来说比较艰深,比较把握不了方向的地方,给予了我指明,帮我除去了许多不必要的麻烦;在此我还要感谢我们公司技术课的同仁,是他们不遗余力的帮助,才使我有充足的时间来完成本设计,谢谢,谢谢你们,因为有你们才有本设计的实现,谢谢!参考文献1、吴兆祥, 机械制造技术课程设计 ,浙江大学出版社,2005.12、蒋建强, 数控加工技术与实训 ,北京:电子工业出版社, 2003.83、李启炎, 计算机绘图(初级)AUTOCAD2004 版 ,同济大学出版社,2004.74、夏凤芳, 数控机床 ,高等教育出版社,2002.75、廖兆荣, 数控几双电气控制 ,高等教育出版社,2005.16、 机械工程手册 工程材料,1996 年第二版7、成大先, 机械设计手册北京:机械工业出版社8、甘永立, 几何量公差与检测上海:上海科学技术出版社,1993叉杆设计1毕业设计叉杆零件工艺设计与工装设计说明书院 系:机电与信息工程分院专 业: 数控技术与应用班 级: 姓 名: 学 号: 指导老师: 叉杆设计2摘要本设计的零件为叉杆,选用 QT40-10 钢。根据零件的形状、尺寸精度、生产的经济效益等各方面的详细分析其加工工艺,多采用 专用机床加工。通 过对 零件的分析,此轴要求精度高,工序适当集中,要求光滑,所以选用工具和尺寸要准。最后对零件进行校核。以便达到零件精度的要求。关键词:夹具、校核、工艺设计Abstract:This design components are a beam holder.Selects the QT40-10 steel.According to the components shape, the size precision, the production economic efficiency and so on various aspects multianalysis its processing craft, uses the special purpose machine processing much. Through to the components analysis, this axis required accuracy is high, the working procedure suitable centralism, the request is smooth, therefore selects the tool and the size wants.Finally carries on the examination to the components.In order to achieve the components precision the request.Key word:Jig, examination, technological design叉杆设计3目 录 前言-41、绪言-51.1、课程设计的目的-52、机械制造工艺要求的基本任务和要求-52.1、基本任务-62.1.1、工艺设计的基本任务-62.1.2、夹具设计的基本任务-62.2、设计要求-72.2.1、工艺设计的设计要求-72.2.2、夹具设计的设计要求-73、机械制造工艺课程设计的方法和步骤-73.1 生产纲领的计算与生产类型的确定-73.2 零件材料的分析-73.3 分析零件图-73.4 确定毛坯-83.5 加工工艺路线-9叉杆设计43.6 确定工序尺寸及其公差-103.7 确定切削用量- -113.8 机床及工艺设备-113.9 制作工艺卡片-113.10 零件的程序编制-124、夹具设计-134.1 夹具设计的目的和要求-134.2 夹具设计步骤-134.3 夹具零件图-14结论:-15致谢:-16参考文献-17叉杆设计5前言随 着 科 技 技 术 的 不 断 进 步 , 生 产 都 向 着 自 动 化 、 专 业 化 和 大 批 量 化 的 方 向发 展 。 这 就 要 求 企 业 的 生 产 在 体 现 人 性 化 的 基 础 上 降 低 工 人 的 生 产 强 度 和 提 高工 人 的 生 产 效 率 , 降 低 企 业 的 生 产 成 本 。 现 代 的 生 产 和 应 用 设 备 多 数 都 采 用 机电 一 体 化 、 数 字 控 制 技 术 和 自 动 化 的 控 制 模 式 。 在 这 种 要 求 下 叉 杆 越 发 体 现 出其 广 阔 的 应 用 领 域 和 市 场 前 景 。 特 别 是 近 年 来 与 微 电 子 、 计 算 机 技 术 相 结 合 后 ,使 叉 杆 进 入 了 一 个 新 的 发 展 阶 段 。 又 因 需 求 的 增 加 , 所 以 生 产 也 步 入 大 批 量 化和 自 动 化 。为 适 应 机 械 设 备 的 要 求 , 对 叉 杆 的 设 计 要 求 和 技 术 领 域 的 拓 展 还 需 要不 断 的 更 新 。1.毕业设计的目的(1)培养工程意识叉杆设计6(2)训练基本技能(3)培养质量意识(4)培养规范意识2、机械制造工艺要求的基本任务和要求2.1、基本任务2.1.1、工艺设计的基本任务(1)绘制零件工作图一张(2)绘制毛坯 -零件合图一张(3)编制机械加工工艺规程卡片一套(4)编写设计说明书一份2.1.2、夹具设计的基本任务(1)收集资料 ,为夹具设计做好准备(2)绘制草图 ,进行必要的理论计算和分析以及夹具的结构方案(3)绘制总图和主要非标准件零件图,编写设计说明书(4)编制夹具的使用说明或技术要求2.2、设计要求2.2.1、工艺设计的设计要求(1)保证零件加工质量 ,达到图纸的技术要求(2)在保证加工质量的前提下,尽可能提高生产效率(3)要尽量减轻工人的劳动强度,生产安全(4)在立足企业的前提下,尽可能采用国内技术和装备(5)工艺规程应正确 .清晰,规范化,标准化的要求2.2.2、夹具设计的设计要求 (1)保证工件的加工精度(2)提高生产效率(3)工艺性好(4)使用性好叉杆设计7(5)经济性好3、机械制造工艺课程设计的方法和步骤3.1、 零 件 分 析1. 首 先 在 对 加 工 零 件 进 行 充 分 的 工 艺 分 析 , 确 定 零 件 的 编 程 坐 标 系 , 计算 零 件 的 几 何 元 素 坐 标 参 数 。 确 定 钻 孔 或 扩 孔 、 镗 孔 和 锪 孔 的 中 心 坐 标 , 铣 面时 的 起 点 坐 标 和 终 点 坐 标 , 两 端 点 坐 标 。2. 其 次 零 件 加 工 工 艺 路 线 或 加 工 顺 序 。 根 据 零 件 图 、 零 件 的 制 造 材 料 、零 件 的 质 量 要 求 确 定 主 运 动 的 启 动 、 停 止 、 方 向 、 变 速 ; 进 给 运 动 的 速 度 大 小 ;选 择 刀 具 的 参 数 及 冷 却 液 开 、 关 等 辅 助 装 置 的 动 作 。3. 根 据 零 件 的 形 状 和 加 工 位 置 设 计 制 造 其 专 用 夹 具 , 适 合 于 工 件 的 大 批量 生 产 。4. 零 件 的 图 形 、 尺 寸 及 公 差 、 形 位 公 差 、 表 面 粗 糙 度 、 材 料 、 热 处 理 及其 他 技 术 要 求 要 表 示 的 清 晰 明 了 。5. 要 做 到 加 工 效 率 高 、 加 工 质 量 符 合 要 求 、 加 工 费 用 低 等 要 求 。基 本 尺 寸考 虑 材 料 力 学 性 能 : 强 度 、 塑 性 、 硬 度 、 冲 击 韧 性 、 疲 劳 强 度 ;内 外 表 面 质 量十 字 接 头 此 零 件 用 于 两 轴 ,杆 之 间 连 接 传 递 ,扭 力 或 运 动 的 中间 联 接 器 所 以 对 韧 性 和 强 度 耐 磨 度 有 一 定 的 要 求 .如 零 件 图 所 示 该 零 件 主要 加 工 表 面 及 技 术 要 求 分 析 如 下 .1.零 件 整 体 在 未 注 尺 寸 公 差 为 IT14级 .这 对 一 般 的 铣 削 加 工 都 不 难 打 到 .2.零 件 的 形 位 公 差 要 求 也 不 高 .它 是 GBIT1184-1996K级 也 较 容 易 达 到 .3.T1.T2.T3.T4.T5.T6表 面3.2、 选 材接 头 的 许 用 应 力 和 安 全 系 数 的 关 系 : = /n=96.67MPa113.33MPa( 极 限 应 力 ,n=3) 脆 性 材 料 的 = b。 安 全 系数 n反 映 了 构 件 的 强 度 储 备 。 脆 性 材 料 的 n=23.5或 是 39。 =290 / 3=96.67MPa拉 伸 的 强 度 计 算 : =N/A =96.67叉杆设计8N = *AazN *A 材 料 为 QT500 3.3、 材 料 特 性牌 号 抗 拉 强 度 屈 服 硬 度 延伸 率 %布 氏 硬 度HBN/uu2(c / uu2)N/mm(kgf/mm2)QT400-18 400 250 18 130-18QT400-15 400 250 12 130-18QT400-10 450 310 10 160-210QT500-7 500 320 7 170-230QT600-3 600 370 3 190-270QT700-2 700 420 2 225-305QT800-2 800 480 2 245-335QT900-2 900 600 2 280-3603.4、 毛 坯根 据 零 件 材 料 确 定 毛 坯 为 铸 件 , 根 据 其 结 构 形 状 、 尺 寸 大 小 和 材 料 性 能 毛坯 的 铸造 方 法 选 用 -低 压 铸 造毛 坯 公 差 等 级 -IT8级球 墨 铸 铁 : 在 铁 水 ( 球 墨 生 铁 ) 浇 注 前 加 一 定 量 的 球 化 剂 ( 硅 , 镁 ) 使 铸铁 中 石墨 球 化 , 由 于 碳 以 球 状 存 在 于 铸 件 基 体 中 , 改 善 其 对 基 体 的 割 裂 作 用 , 球墨 铸 铁的 抗 拉 强 度 , 屈 服 强 度 , 塑 性 , 冲 击 韧 性 大 大 提 高 , 并 且 有 耐 磨 , 减 震 。工 艺 性能 好 , 成 本 低 等 优 点叉杆设计9因 为 零 件 要 求 无 砂 眼 , 所 以 在 毛 坯 铸 造 时 要 注 意 气 孔 的 产 生 气 孔 原 因 :1 空 气 夾 杂 在 熔 汤 中 2 气 体 的 来 源 : 熔 解 时 、 在 料 管 中 、 在 模 具 中 、 离 型 剂改 善 方 法 :1 适 当 的 慢 速2 检 查 流 道 转 弯 是 否 圆 滑 , 截 面 积 是 否 渐 減3 检 查 逃 气 道 面 积 是 否 够 大 , 是 否 有 被 阻 塞 , 位 置 是 否 位 於 最 后 充 填 的地 方4 检 查 离 型 剂 是 否 噴 太 多 , 模 温 是 否 太 低5 使 用 真 空 3.5、零件图的分析:要求:表面清晰,无毛刺,尺寸精度如上图。表面粗糙度要求高。叉杆设计103.6 加工工艺路线1定位基准的选择正确地选择定位基准是设计工艺过程的一向重要内容,也是保证加工精度的关键。定位基准分为精基准和粗基准。对于无合适定位面的零件可在毛坯上另外专门设计或加工出定位表面,称为辅助基准。 (机械制造基础 P254)2拟定工艺路线确定各表面的加工方法工件各加工表面的加工方法和加工次数是拟定工艺路线的重要内容。主要依据零件各加工表面本身的技术要求确定,同时还要综合考虑生产类型、零件的结构形状和加工表面的尺寸、工厂现有的设备情况、工件材料性质和毛坯情况等。各种加工方法的经济精度和粗糙度如下:表面加工的经济精度与表面粗糙度序号 加工方法 经济精度(IT)表面粗糙度Ra(m)适用范围1 粗铣 1113 256.32 粗铣半精铣 810 6.33.23 粗铣半精铣精铣 69 1.60.84 粗铣半精铣精铣抛光 68 0.20.025适用于淬火钢以外的各种金属5 粗铣半精铣精铣磨削 68 0.80.46 粗铣半精铣粗磨精磨 57 0.40.17 粗铣半精铣粗磨精磨超精加工 56 0.10.0128 粗铣半精铣精铣精磨研磨 5级以上 加工顺序的安排在确定了零件各表面的加工方法之后,就要安排加工的先后顺序。零件加工顺叉杆设计11序是否合适,对加工质量、生产率和经济性有着较大的影响。1机械加工顺序的安排在安排机械加工顺序时,一般遵循先粗后精、先面后孔、先主后次、基准先行的原则。对于工序内容复杂的零件则视具体情况采取工序集中与分散的原则处理。2加工阶段的划分对于精度和表面质量要求较高的零件,应将粗、精加工分开进行。为此,一般将整个工艺过程划分阶段,按加工性质和作用不同,一般划分为粗加工阶段、半精加工阶段、精加工家段和光整加工阶段。这对于保证零件加工质量、合理使用机床设备、及时发现毛坯缺陷及合理安排热处理工序等有很大好处。3热处理工序的安排热处理工序主要用来改善材料的性能及消除应力。热处理的方法、次数和在工艺路线中的位置,应根据零件材料和热处理的目的而定。如图 1-4所示为热处理工序安排图。毛坯-粗加工-半精加工-精加工-抛光 4合理安排辅助工序辅助工序种类很多,主要包括检验、划线、去毛刺、清洗、平衡、退磁、防锈、包装等,根据工艺需要穿插在工序中。3.7 确定工序尺寸及其公差工序顺序确定后,就要计算各个工序加工时所应达到的工序尺寸及其公差。工序尺寸公差一般按经济加工精度确定,但就其性质和特点而言,一般可以归纳为两类:1基准重合时(定位基准或工序基准重合)工序尺寸的计算当确定了各个工序间余量和工序所能达到的加工精度后,将余量一层层叠加在被加工表面上,计算顺序是从最后一道工序开始,由后往前推,就可计算出每道工序的工序尺寸。叉杆设计122基准不重合时工序尺寸的计算在零件的加工过程中为了加工和检验的方便可靠,或由于零件表面的多次加工等原因,往往不能直接采用设计基准作定位基准,会出现基准不重合的情况。形状复杂的零件在加工过程中需要多次转换定位基准,这时工艺尺寸的计算微比较复杂,应利用尺寸链原理进行分析和计算,并对工序余量进行必要的验算(是否够切)以确定工序尺寸及其公差。3.8 确定切削用量在单件小批生产中,各工序的切削用量一般又操作工人根据具体情况自己确定,以简化工艺文件。在大批大量生产中则应科学地、严格地选择切学用量,以充分发挥高效率设备的潜力和作用。切学用量的选用与下列因素 关:生产率,加工质量(主要是表面粗糙度) ,切削力所引起的工艺系统的弹性变形,工艺系统的振动,刀具的耐用度,机床功率等。在综合考虑上诉因素的基础上,使背吃刀量 ap,进给量 f,切削速度 v 的乘积最大。一般应先尽量取大 ap,其次尽量取大 f,最后取合适的 v。3.8 机床及工艺设备的选择(1)选择机床选择机床和工艺装备的总原则是根据生产类型与加工要求使所选择的机床及工艺装备既能保证加工质量,又经济合理。基于次原则本叉杆设计所选机床如下:数控机床、铣床、钻床、磨床等(具体铣床类型及型号请看工艺卡片) 。(2)选择夹具粗铣、半精铣可采用压板对底面进行固定。红金控可以用直径 10mm 的铣刀直接铣出。(3)选择量具粗加工、半精加工可选用通用量具。大端面工序尺寸中无高公差,而查参考文献知计量器具不确定度允许值为 0.012mm,故选择分度值为 0.01mm 的游标卡尺,其不确定度值为0.006mm,可满足要求。叉杆设计13仿形铣工序中轴向尺寸 32f6 其上偏差为-0.025,下偏差为-0.041,查表并根据有关公式计算得,计量器具不确定度允许值为 0.045mm,查参考文献选择分度值为 0.02mm 的游标卡尺,其不确定值可满足要求。精加工工序为零件完工尺寸,精度要求高,若用通用量具,需选用比较仪、指示表,使用不便。故宜选用专用量具。内圆测量宜采用卡规,测量时要注意从相互垂直的两个方向测量。4、夹具设计4.1 夹具设计的目的和要求目的1保证加工精度2提高劳动生产率3改善工人劳动条件4降低生产成本5扩大机床工艺范围要求1保证工件的加工精度2提高生产效率3工艺性好4使用性好5经济性好4.2 夹具设计步骤1夹具类型的选择根据本叉杆加工要求及其工艺性,在铣孔时所用夹具为专用夹具,故无须浪费人力、物力设计新夹具。由于该工件生产为中批量生产,且工件体积小,结构不复杂,从经济耐用的要求考虑,本工序加工家具不适宜太复杂,自动化声度不宜太高。故拟定选用简单的 V形块定位螺旋压板夹紧机构。2.定位装置的设计叉杆设计14(1)定位方案的确定(2)定位误差分析3.夹紧装置设计(1)夹紧机构根据该产品不是批量生产,因此夹具的夹紧机构不用太过复杂,自动化程度也不能太高,采用螺旋压板夹紧机构,采用 M12螺栓作为夹具夹紧螺栓。(2)夹紧力的计算根据理论力学的力平衡理论,夹紧摩擦力矩应与铣削力矩平衡,即 M摩=M 切。铣削力矩 M切的计算和夹紧力的计算3、工件的夹紧方式,计算夹紧力并设计夹紧装置夹紧机构应保证工件夹紧可靠安全不破坏工件的定位及夹压表面的精度和粗糙度。在设计夹紧装置时必须合理选择夹紧力的方向和作用点,必要时还应进行夹紧力的估算。(1)切削力的计算(C a 吃刀量 f 进给量 v 切削速度 k 修正系数)0.75 0Fz=9.81Cafvk=9.811800.24 10 (300/190)0.551.8=1561.18N0.9 0.75 0Fy=9.81Cafvk=9.81940.2 4 10 (300/190)1.31.63=1795.36N1.2 0.65 0Fx=9.81Cafvk=9.81540.2 4 10 (300/190)1.10.7=1092.82N2 2 2故总的切削力 F=【Fz_+ Fy + Fx 】开平方根 =2618.27N叉杆设计15(2)夹紧力的计算Fwk=KM/LF(Fwk 实际夹紧力,M 切削力矩,L 压板长度,F 进给量)=0.1 2618.2720 /500.2=523.65N在确定夹紧力的大小时,为简化计算,通常将夹具和工件看成一个刚性系统。根据工件所受切削力。夹紧力(大型工件还应考虑重力,惯性力等)的作用情况,找出加工过程中对夹紧最不利的状态,按静力平衡原理计算出理论夹紧力,最后再乘以安全系数。4.3 夹具零件图此叉杆夹具图形如下:叉杆设计16叉杆设计17叉杆设计18叉杆设计19结 论经过两个月的分析零件、查阅资料、绘图、计算、等复杂的步骤,最终完成了止动块的模具设计。在此期间本人遇到了不少的疑难问题,通过网上查询、请教师、跟同学讨论之后得到了解决问题的办法。经过这次毕业设计,让我巩固了以前所学的知识,也为我以后的工作打下了很好的基础。这篇毕业设计虽然已经完成了,但由于本人缺少实际经验,在实际利用中次设计肯定还存在不少的问题,需要改进。希望老师能给我提点意见和建议。接下来的时间本人会在公司里好好学习,以提高自己的水平,为将来的工作打下更坚实的基础。致 谢在这里,在这本设计即将完成之际,我要感谢我们宁波摩多卡汽铣配件有限公司的领导,是他们给了我设计的空间;我还要感谢一直帮助我的杨伟超、叉杆设计20廖飞军两位导师,他们在我的设计中给了我很多的指导,在一些对我来说比较艰深,比较把握不了方向的地方,给予了我指明,帮我除去了许多不必要的麻烦;在此我还要感谢我们公司技术课的同仁,是他们不遗余力的帮助,才使我有充足的时间来完成本设计,谢谢,谢谢你们,因为有你们才有本设计的实现,谢谢!参考文献1、吴兆祥, 机械制造技术课程设计 ,浙江大学出版社,2005.12、蒋建强, 数控加工技术与实训 ,北京:电子工业出版社, 2003.83、李启炎, 计算机绘图(初级)AUTOCAD2004 版 ,同济大学出版社,2004.74、夏凤芳, 数控机床 ,高等教育出版社,2002.75、廖兆荣, 数控几双电气控制 ,高等教育出版社,2005.16、 机械工程手册 工程材料,1996 年第二版7、成大先, 机械设计手册北京:机械工业出版社8、甘永立, 几何量公差与检测上海:上海科学技术出版社,1993
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