k357-拨叉零件机械加工工艺规程及钻攻M18-6H螺纹孔的工装夹具设计【中心距178.5】【CAD高清图纸和文档打包】
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机械制造技术课程设计说明书设计题目: 专 业: 班 级: 学 号: 姓 名: 指导教师: 机械工程系20 年 月 日 摘要本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。 拨叉工艺规程工装及钻、攻M18-6H螺纹孔的夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析,了解零件的工艺再设计出毛坯的结构,并选择好零件的加工基准,设计出零件的工艺路线;接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算,关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量;然后进行专用夹具的设计,选择设计出夹具的各个组成部件,如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件;计算出夹具定位时产生的定位误差,分析夹具结构的合理性与不足之处,并在以后设计中注意改进。关键词:切削用量 夹紧 定位 误差。 Abstract The design involves the mechanical manufacturing process and machine tool fixture design, metal cutting machine tools, tolerance and measurement, and other aspects of knowledge.The shift fork processing equipment and drilling, tapping M18-6H screw hole fixture design is the process design, process design and the design of special fixture, including the three parts. In the process of design should first understand the analysis of parts, parts of the process to design a blank structure, and choose the good components the processing datum, designs the process routes of the parts; then the parts of each labor step process size calculation, is the key to decide the craft equipment and the cutting process of the various design parameters; then a special fixture, the fixture selection for the various components of the design, such as connecting parts positioning elements and clamping elements, guide element, fixture and machine tool and other components; positioning error is calculated when the fixture, analysis the rationality and shortcoming of fixture structure, improve and design in later.Key words: cutting amount clamping positioning error. 摘要II第1章 序 言1第2章 零件的分析22.1 零件的作用22.2 零件的工艺分析2第3章 工艺规程设计33.1 确定毛坯的制造形式33.2 基面的选择33.2.1 粗基准的选择原则33.2.2 精基准选择的原则33.3 制订工艺路线43.4 机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定、切削用量及基本工时的确立5第4章 钻床夹具设计154.1 定位基准的选择154.2 定位基准的选择154.3 定位误差的分析与计算154.4 夹紧力的确定164.5 钻套的设计174.6夹具设计及操作简要说明20总 结21参考文献22III第1章 序 言机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品,并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用,也可以为其它行业的生产提供装备,社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业,因此制造业是国民经济发展的重要行业,是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲,机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。 拨叉工艺规程工装及钻、攻M18-6H螺纹孔的夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行毕业设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位,夹紧以及工艺路线安排,工艺尺寸确定等问题,并设计出专用夹具,保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论,又要注意生产实践的需要,只有将各种理论与生产实践相结合,才能很好的完成本次设计。本设计选用拨叉来进行工艺编制与夹具设计,以说明书、绘图为主,设计手册与国家标准为附来进行详细说明。第2章 零件的分析2.1 零件的作用拨叉主要是用在操纵机构中,比如改变车床滑移齿轮的位置,实现变速;或者应用于控制离合器的啮合断开的机构中,从而控制横向或纵向进给。 拨叉是汽车变速箱上的部件,与变速手柄相连,位于手柄下端,拨动中间变速轮,使输入/输出转速比改变。 如果是机床上的拨叉是用于变速的,主要用在操纵机构中。就是把2个咬合的齿轮拨开来再把其中一个可以在轴上滑动的齿轮拨到另外一个齿轮上以获得另一个速度。即改变车床滑移齿轮的位置,实现变速。 2.2 零件的工艺分析拨叉共有十一处加工表面,其间有一定位置要求。分述如下:1、 拨叉40后端面2、 拨叉40前端面3、 拨叉25H7孔4、 拨叉M18-6H端口5、 拨叉宽36端面6、 拨叉30斜面7、拨叉宽15槽8、拨叉16.5孔9、拨叉M18-6H10、拨叉叉口前后端面11、拨叉叉口内侧端面第3章 工艺规程设计3.1 确定毛坯的制造形式铸件有多种分类方法:按其所用金属材料的不同,分为铸钢件、铸铁件、铸铜件、铸铝件、铸镁件、铸锌件、铸钛件等。而每类铸件又可按其化学成分或金相组织进一步分成不同的种类。如铸铁件可分为灰铸铁件、球墨铸铁件、蠕墨铸铁件、可锻铸铁件、合金铸铁件等;按铸型成型方法的不同,可以把铸件分为普通砂型铸件、金属型铸件、压铸件、离心铸件、连续浇注件、熔模铸件、陶瓷型铸件、电渣重熔铸件、双金属铸件等。其中以普通砂型铸件应用最多,约占全部铸件产量的80%。而铝、镁、锌等有色金属铸件,多是压铸件。3.2 基面的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确、合理,可以保证质量,提高生产效率。否则,就会使加工工艺过程问题百出,严重的还会造成零件大批报废,使生产无法进行。3.2.1 粗基准的选择原则1)如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面 之间的位置要求,应以不加工表面作为粗基准。如果在工件上有很多不需加工的表面,则应以其中与加工面位置精度要求较高的表面作粗基准。2)如果必须首先保证工件某重要表面的加工余量均匀,应选择该表面作精基准。3)如需保证各加工表面都有足够的加工余量,应选加工余量较小的表面作粗基准。4)选作粗基准的表面应平整,没有浇口、冒口、飞边等缺陷,以便定位可靠。5)粗基准一般只能使用一次,特别是主要定位基准,以免产生较大的位置误差。由以上及零件知,选用工件中心线作为定位粗基准。3.2.2 精基准选择的原则选择精基准时要考虑的主要问题是如何保证设计技术要求的实现以及装夹准确、可靠、方便。精基准选择应当满足以下要求:用设计基准作为定位基准,实现“基准重合”,以免产生基准不重合误差。当工件以某一组精基准定位可以较方便地加工很多表面时,应尽可能采用此组精基准定位,实现“基准统一”,以免生产基准转换误差。当精加工或光整加工工序要求加工余量尽量小而均匀时,应选择加工表面本身作为精基准,即遵循“自为基准”原则。该加工表面与其他表面间的位置精度要求由先行工序保证。为获得均匀的加工余量或较高 的位置精度,可遵循“互为基准”、反复加工的原则。有多种方案可供选择时应选择定位准确、稳定、夹紧可靠,可使夹具结构简单的表面作为精基准。3.3 制订工艺路线制定工艺路线的出发点,应当使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工具,并尽量使工序集中来提高生产率。此外,还应当考虑经济效果,以便使生产成本尽量下降。表3.1 工艺路线工序号 工序内容工序01金属型浇注工序02正火处理以消除内应力工序03铣40后端面工序04铣40前端面工序05钻、铰25H7孔;倒130角工序06铣M18-6H端口;铣宽36端面;铣30斜面;粗铣宽15槽工序07钻16.5孔;攻M18-6H螺纹工序08粗铣叉口前后端面工序09粗铣叉口内侧端面工序10按图纸要求淬火,淬硬层深度1-2硬度HRC48-53工序11半精铣宽15槽工序12半精铣叉口前后端面工序13半精铣叉口内侧端面工序14去毛刺工序15检验至图纸要求入库3.4 机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定、切削用量及基本工时的确立工序01:金属型浇注工序02:正火处理以消除内应力工序03:铣40后端面工步一:铣40后端面1. 选择刀具刀具选取端面铣刀,刀片采用YG8,,。2. 决定铣削用量1) 决定铣削深度 因为加工精度相对不高,故分一次(即粗铣 )完成,则2) 决定每次进给量及切削速度 根据X52K型铣床说明书,其功率为为4.5kw,中等系统刚度。根据表查出 ,则按机床标准选取4753) 计算工时切削工时:,则机动工时为 工序04:铣40前端面工步一:铣40前端面1. 选择刀具刀具选取端面铣刀,刀片采用YG8,,。2. 决定铣削用量4) 决定铣削深度 因为加工精度相对不高,故分一次(即粗铣 )完成,则5) 决定每次进给量及切削速度 根据X52K型铣床说明书,其功率为为4.5kw,中等系统刚度。根据表查出 ,则按机床标准选取4756) 计算工时切削工时:,则机动工时为 工序05:钻、铰25H7孔;倒130角工步一:钻24.8孔选用高速钢锥柄麻花钻(工艺表3.16) 由切削表2.7和工艺表4.216查得 (切削表2.15) 514r/min 按机床选取n=545r/min 切削工时: ,则机动工时为工步二:铰25H7孔选用高速钢锥柄麻花钻(工艺表3.16) 由切削表2.7和工艺表4.216查得 (切削表2.15) 637r/min 按机床选取n=680r/min 切削工时: ,则机动工时为工步三:倒130角工序06:铣M18-6H端口;铣宽36端面;铣30斜面;粗铣宽15槽工步一:铣M18-6H端口1. 选择刀具刀具选取端面铣刀,刀片采用YG8,,。2. 决定铣削用量7) 决定铣削深度 因为加工精度相对不高,故分一次(即粗铣 )完成,则8) 决定每次进给量及切削速度 根据X52K型铣床说明书,其功率为为4.5kw,中等系统刚度。根据表查出 ,则按机床标准选取4759) 计算工时切削工时:,则机动工时为 工步二:铣宽36端面1. 选择刀具刀具选取端面铣刀,刀片采用YG8,,。2. 决定铣削用量10) 决定铣削深度 因为加工精度相对不高,故分一次(即粗铣 )完成,则11) 决定每次进给量及切削速度 根据X52K型铣床说明书,其功率为为4.5kw,中等系统刚度。根据表查出 ,则按机床标准选取47512) 计算工时切削工时:,则机动工时为 工步三:铣30斜面1. 选择刀具刀具选取单角铣刀,刀片采用YG8,,。2. 决定铣削用量13) 决定铣削深度 因为加工精度相对不高,故分一次(即粗铣 )完成,则14) 决定每次进给量及切削速度 根据X52K型铣床说明书,其功率为为4.5kw,中等系统刚度。根据表查出 ,则按机床标准选取47515) 计算工时切削工时:,则机动工时为 工步四:粗铣宽15槽1. 选择刀具刀具选取三面刃铣刀,刀片采用YG8,,。2. 决定铣削用量16) 决定铣削深度 因为加工精度相对不高,故分一次(即粗铣 )完成,则17) 决定每次进给量及切削速度 根据X52K型铣床说明书,其功率为为4.5kw,中等系统刚度。根据表查出 ,则按机床标准选取47518) 计算工时切削工时:,则机动工时为 工序07:钻16.5孔;攻M18-6H螺纹工步一:钻16.5孔选用高速钢锥柄麻花钻(工艺表3.16) 由切削表2.7和工艺表4.216查得 (切削表2.15) 580r/min 按机床选取n=545r/min 切削工时: ,则机动工时为工步二:攻M18-6H螺纹选择18m高速钢机用丝锥 等于工件螺纹的螺距,即f=0.75mm/r354r/min 按机床选取n=400r/min切削工时: ,则机动工时为 工序08:粗铣叉口前后端面工步一:粗铣叉口前后端面1. 选择刀具刀具选取三面刃铣刀,刀片采用YG8,,。2. 决定铣削用量19) 决定铣削深度 因为加工精度相对不高,故分一次(即粗铣 )完成,则20) 决定每次进给量及切削速度 根据X62型铣床说明书,其功率为为4.5kw,中等系统刚度。根据表查出 ,则按机床标准选取47521) 计算工时切削工时:,则机动工时为 工序09:粗铣叉口内侧端面工步一:粗铣叉口内侧端面1. 选择刀具刀具选取三面刃铣刀,刀片采用YG8,,。2. 决定铣削用量22) 决定铣削深度 因为加工精度相对不高,故分一次(即粗铣 )完成,则23) 决定每次进给量及切削速度 根据X52K型铣床说明书,其功率为为4.5kw,中等系统刚度。根据表查出 ,则按机床标准选取47524) 计算工时切削工时:,则机动工时为 工序10:按图纸要求淬火,淬硬层深度1-2硬度HRC48-53工序11:半精铣宽15槽工步一:半精铣宽15槽1. 选择刀具刀具选取三面刃铣刀,刀片采用YG8,,。2. 决定铣削用量25) 决定铣削深度 因为加工精度相对不高,故分一次(即粗铣 )完成,则26) 决定每次进给量及切削速度 根据X62型铣床说明书,其功率为为4.5kw,中等系统刚度。根据表查出 ,则按机床标准选取60027) 计算工时切削工时:,则机动工时为 工序12:半精铣叉口前后端面工步一:半精铣叉口前后端面1. 选择刀具刀具选取三面刃铣刀,刀片采用YG8,,。2. 决定铣削用量28) 决定铣削深度 因为加工精度相对不高,故分一次(即粗铣 )完成,则29) 决定每次进给量及切削速度 根据X62型铣床说明书,其功率为为4.5kw,中等系统刚度。根据表查出 ,则按机床标准选取60030) 计算工时切削工时:,则机动工时为 工序13:半精铣叉口内侧端面工步一:半精铣叉口内侧端面1. 选择刀具刀具选取三面刃铣刀,刀片采用YG8,,。2. 决定铣削用量31) 决定铣削深度 因为加工精度相对不高,故分一次(即粗铣 )完成,则32) 决定每次进给量及切削速度 根据X62型铣床说明书,其功率为为4.5kw,中等系统刚度。根据表查出 ,则按机床标准选取60033) 计算工时切削工时:,则机动工时为 工序14:去毛刺工序15:检验至图纸要求入库 第4章 钻床夹具设计为了提高劳动生产率,保证加工质量,降低劳动强度,需要设计专用夹具。由指导老师的分配,决定设计工序07:钻、攻M18-6H螺纹。4.1 定位基准的选择本夹具主要用于钻拨叉钻、攻M18-6H螺纹,粗糙度为Ra6.3,精度要求不高,故设计夹具时主要考虑生产效率。4.2 定位基准的选择拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理,否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理,或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度(特别是位置精度)要求。因此我们应该根据零件图的技术要求,从保证零件的加工精度要求出发,合理选择定位基准。此道工序后面还有精加工,因此本次铣有一定的技术要求,有较高的平行度和对称度要求,所以我们应考虑如何提高劳动效率,降低劳动强度,提高加工精度。选择拨叉25H7孔及其端面和叉口内侧端面及作为定位基准,对应的定位元件为心轴和定位销。叉口后端面做为浮动支承面,对应的定位元件为六角头支承,4.3 定位误差的分析与计算1、 基准位移误差由于定位副的制造误差或定位副配合同间所导致的定位基准在加工尺寸方向上最大位置变动量,称为基准位移误差,用表示。工件以后端面和16孔定位钻2-5孔,如果工件内孔直径与轴外圆直径做成完全一致,做无间隙配合,即孔的中心线与轴的中心线位置重合,则不存在因定位引起的误差。但实际上,轴和工件内孔都有制造误差,于是工件套在轴上必然会有间隙,孔的中心线与轴的中心线位置不重合,导致这批工件的加工尺寸H中附加了工件定位基准变动误差,其变动量即为最大配合间隙。按下式计算 式中 基准位移误差,mm 孔的最大直径,mm 轴的最小直径,mm =0.027mm2、 基准不重合误差 加工尺寸h的基准是外圆柱面的母线上,但定位基准是工件圆柱孔中心线。这种由于工序基准与定位基准不重合导致的工序基准在加工尺寸方向上的最大位置变动量,称为基准不重合误差,用表示。基准不重合误差为= 式中 基准不重合误差,mm 工件的最大外圆面积直径公差,mm =4.4 夹紧力的确定(1)切屑力计算查表1-2-3 圆周力: 径向力: 轴向力:其中:查机床夹具手册表1-2-4,表1-2-5表1-2-6由上得:Fc=725N,Fp=459N,Ff=695N(2)夹紧力的计算 选用夹紧螺钉夹紧机 由 其中f为夹紧面上的摩擦系数,取 F=+G G为工件自重 夹紧螺钉: 公称直径d=8mm,材料45钢 性能级数为6.8级 螺钉疲劳极限: 极限应力幅:许用应力幅:螺钉的强度校核:螺钉的许用切应力为 s=3.54 取s=4 得 满足要求 经校核: 满足强度要求,夹具安全可靠4.5 钻套的设计钻M18H7螺纹,精度Ra6.3,粗糙度Ra6.3,需钻、攻螺纹,因为钻过孔之后,还要攻丝,所以选用快换钻套。钻M18H7螺纹孔底孔16.5,需16.5快换钻套(其结构如下图所示)。查机床夹具标准件可知16.5相配的可换钻套的具体结构如下:具体的尺寸如下:因为快换钻套和夹具体是间隙配合,加工的时间可换钻套靠压紧螺钉把它压紧在钻模板上,以防止加工的时间工件的旋转,有上图可知和8可换钻套相配的螺钉的尺寸为M8,查机床夹具标准件可知,M8可换钻套压紧螺钉的具体结构如下具体的尺寸如下:4.6夹具设计及操作简要说明 如前所述,在设计夹具时,应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单,便于操作,降低成本。提高夹具性价比。本道工序为钻床夹具选择由螺母、和铰链压板组成夹紧机构夹紧工件。本工序为钻削余量小,钻削力小,所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。总 结本次课程设计综合了大学里所学的专业知识,是理论与实际相结合的一次考验。通过这次设计,我的综合运用知识的能力有了很大的提高,尤其是看图,绘图,设计能力为我今后的工作打下了良好的基础。在此过程中,我进一步加深了对课本知识的理解,进一步了解了零件的工艺以及夹具设计过程。收获颇丰。首先,我要感谢老师对毕业设计的指导。本次设计是在老师的悉心指导和帮助下完成的,我的机械工艺知识有限,在设计中常常碰到问题,是老师不厌其烦的指导,不断的点拨迷津,提供相关资料,才使设计顺利完成。老师的耐心讲解,使我如沐春风,不仅如此,老师严谨的治学态度和高尚的敬业情操深深打动了我,在此,我向老师表示最真诚的感谢。同时,感谢同班同学的支持和帮助,使我更好的完成了毕业设计。我也非常感谢我的父母。在学习和生活上,他们一直都很支持我,使我能全身心地投入到学习中,在此,我想对我的父母说:你们辛苦了,我会尽最大的努力来让你们过上最幸福的日子,请相信我。最后,很感谢阅读这篇课程设计的人们。感谢你们抽出宝贵的时间来阅读这篇课程设计。参考文献1 张耀宸主编.机械加工工艺设计手册.北京:航空工业出版社,19892 肖继德,陈宁平主编. 机床夹具设计(第2版). 北京:机械工业出版社20053 浦林祥主编.金属切削机床夹具设计手册(第2版).北京:机械工业出版社,19954 任嘉卉主编. 公差与配合手册.北京:机械工业出版社,19935东北工学院机械零件设计手册编写组 编. 机械零件设计手册.北京:冶金工业出版社,19836江南大学郑修本主编. 机械制造工艺学(第二版).北京:机械工业出版社,19997上海理工大学陆剑中,孙家宁主编. 金属切削原理与刀具(第4版).北京:机械工业出版社,20058刘力,王冰主编. 机械制图(第二版).北京:高等教育出版社,20049陈于萍,高晓康编著. 互换性与测量技术(第二版).北京:高等教育出版社,200510张龙勋主编. 机械制造工艺学课程设计知道书及习题. 北京:机械工业出版社,199911孟宪栋,刘彤安主编. 机床夹具图册.北京:机械工业出版社,199914江洪,郦祥林,李仲兴编著. Solidworks2006基础教程(第2版).北京:机械工业出版社,200621
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