变速叉-倒车零件[中心距133]加工工艺规程及铣φ16孔左端面工装夹具设计【CAD高清图纸和文档打包】
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目 录第1章 绪论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33.2.2精基准的选择33.3制订工艺路线43.4机械加工余量的确定53.5 确定切削用量及基本工时6第4章 专用夹具设计144.1 问题的提出144.2 定位基准的选择144.3 定位误差分析144.4 切削力的计算与夹紧力分析144.5定导向元件的设计164.6夹具设计及操作简要说明18致 谢19参考文献20第1章 绪论机床夹具是在切削加工中,用以准确地确定工件位置,并将其牢固地夹紧的工艺装备。它的重要作用是:可靠地保证工件的加工精度,提高加工效率,减轻劳动强度,冲锋发挥和扩大机床的工艺性能。因此夹具在机械制造中占有重要的地位。机床夹具的设计是工艺装备设计中的一个重要组成部分,是保证产品质量和提高劳动生产率的一项技术措施。我们在设计中也应该注意一些重要方法,我们必须深入生产实践调查研究,因为,这样有利于我们掌握一些重要资料,例如: (1)工件的图纸详细阅读图纸,了解工件被加工表面的技术要求,该件在机械中的位置和作用,以及装配中的特殊要求。(2)工艺文件了解工件的工艺过程,本工序的加工要求,工件已加工面及及待加工面的状况,基准面的选择状况,可用的机床设备的主要规格,与夹具连接部分的尺寸及切削用量等。(3)生产纲领夹具的结构形式应与工件批量大小相适应,做到经济合理。(4)制造与使用夹具的状况等。我深刻明白要想做好这次夹具设计,我也要了解并注意设计夹具出现的问题,对夹具最基本的要求是:工件的定位准确,定位精度满足加工要求,工件夹紧牢固可靠,操作安全方便,成本低廉。工件夹具中的定位精度,主要是定为基准是否与工序基准重合,定位基准的形式和精度,定位元件的形式和精度,定位元件的布置方式,定位基准与定位元件的配合状况等因素有关。这些因素所造成的误差,可以通过数学计算求得。在采取提高定位精度的措施时,要注意到夹具制造上的可能性。在总的定位精度满足加工要求的条件下,不要过高的提高工件在夹具中的定位精度。夹具在机床上的定位精度,和刀具在夹具上的导向精度也不应忽视。夹具在机床上的定位精度,主要与定位元件表面与机床配合处的位置精度。夹具与机床连接处的配合间隙等因素有关。因此,提高夹具制造精度,减小配合间隙就能提高夹具在机床上的定位精度。如果定位精度要求很高,而通过提高夹具制造精度的措施已不可能或不合理时,应采用调整法或就地加工法解决,即在安装夹具时找正定位表面的准确位置,或在夹具安装后加工定位表面,使夹具在机床上获得高精度定位。刀具在夹具上的导向精度通常利用导向元件或对刀元件来保证。因此影响刀具在夹具上的导向精度的因素有:导套中心到定位元件产生变形等。夹具中出现过定位时,可通过撤销多余定位定位元件,使多余定位元件失去限制重复自由度的能力,增加过定位元件与定位基准的配合间隙等办法来解决。第2章 零件的分析2.1零件的作用题目所给的零件是变速叉。它位于机床变速机构中,主要起换档,使主轴回转运动按照工作者的要求工作,获得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的16孔与操纵机构相连,二下方叉口则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。通过上方的力拨动下方的齿轮变速。2.2零件的工艺分析零件的材料为ZG45,铸钢生产工艺简单,铸造性能优良,但塑性较差、脆性高,不适合磨削,为此以下是拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求: 1.16右端面 2.16左端面3. 16孔4. 变速叉头凸台表面5. 30圆弧6. 6孔7. 变速叉脚两端面8. 变速叉口内侧面 变速叉两叉脚的同侧端面应垂直于16孔,其错开量不大于0.09;89孔与16的位置度公差为0.1。 第3章 工艺规程设计3.1确定毛坯的制造形式零件材料为ZG450。考虑到零件在机床运行过程中所受冲击不大,零件结构又比较简单,生产类型为大批生产,故选择铸件毛坯。选用铸件尺寸公差等级CT8级,已知此拨叉零件的生产纲领中批生产,所以初步确定工艺安排为:加工过程工序划分阶段;工序适当集中;加工设备以通用设备为主,大量采用专用工装。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,还会造成大批报废,使生产无法正常进行。3.2.1粗基准的选择粗基准选择应当满足以下要求:(1)粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面,则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。(2) 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如:机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准,加工床身的底面,再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量,使表层保留而细致的组织,以增加耐磨性。(3) 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。(4) 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准,以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准,必要时需经初加工。(5) 粗基准应避免重复使用,因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一,他对零件的生产是非常重要的。3.2.2精基准的选择精基准的选择应满足以下原则:(1)“基准重合”原则 应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准,避免基准不重合引起的误差。(2)“基准统一”原则 尽可能在多数工序中采用同一组精基准定位,以保证各表面的位置精度,避免因基准变换产生的误差,简化夹具设计与制造。(3)“自为基准”原则 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均匀,应选择该加工表面本身为精基准,该表面与其他表面之间的位置精度由先行工序保证。(4)“互为基准”原则 当两个表面相互位置精度及自身尺寸、形状精度都要求较高时,可采用“互为基准”方法,反复加工。(5)所选的精基准 应能保证定位准确、夹紧可靠、夹具简单、操作方便。主要考虑精基准重合的问题,当设计基准与工序基准不重合的时候,应该进行尺寸换算,这在以后还要进行专门的计算,在此不再重复。3.3制订工艺路线制定工艺路线的出发点,应当是使零件的几何形状,尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领一确定为中批生产的条件下,可以考虑采用万能性的机床配以专用工夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外,还应当考虑经济效果,以便使生产成本尽量下降。工序01:铸造工序02:调质硬度:HB229-269工序03:铣16右端面工序04:铣16左端面工序05:钻、铰16孔; 倒角145工序06:铣变速叉头凸台表面工序07:铣30圆弧工序08:粗铣变速叉脚两端面工序09:钻6孔;倒角0.545工序10:高频淬火,表面硬度:HRC55-63,硬化层深度:0.5-2.5工序11:半精铣拨叉脚两端面工序12:铣变速叉口内侧面 ;倒角145工序13:去毛刺工序14:检验至图纸要求工序15:入库3.4机械加工余量的确定 工件毛坯为铸件,查相关资料知,采用金属模机械砂型铸造,铸造精度等级IT8,加工余量等级MA-G。1、 16右端面面的加工余量 由上述知,铸造等级IT8,加工余量等级MA-G,查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4知,单边加工余量Z=2.0mm,再由零件图知,22孔左右端面表面粗糙度Ra12.5,根据机械制造工艺设计简明手册表1.4-8知,一步铣削即可满足其精度要求。2、 16左端面的加工余量 由上述知,铸造等级IT8,加工余量等级MA-G,查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4知,单边加工余量Z=2.0mm,再由零件图知,22孔左右端面表面粗糙度Ra12.5,根据机械制造工艺设计简明手册表1.4-8知,一步铣削即可满足其精度要求。3、 16孔的加工余量 因孔的尺寸不大,故采用实心铸造,由零件图知,16孔的表面粗糙度Ra3.2,根据机械制造工艺设计简明手册表2.3-9知,需经钻、铰方可满足其精度要求。首先钻孔至15,后再铰15孔至16。4、 变速叉头凸台表面的加工余量 由上述知,铸造等级IT8,加工余量等级MA-G,查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4知,单边加工余量Z=2.0mm,再由零件图知,22孔左右端面表面粗糙度Ra12.5,根据机械制造工艺设计简明手册表1.4-8知,一步铣削即可满足其精度要求。5、 30圆弧的加工余量 因加工表面的尺寸不大,故采用实心铸造,由零件图知,16孔的表面粗糙度Ra12.5,根据机械制造工艺设计简明手册表1.4-8知,一步铣削即可满足其精度要求。6、 6孔的加工余量 因孔的尺寸不大,故采用实心铸造,由零件图知,16孔的表面粗糙度Ra6.3,根据机械制造工艺设计简明手册表1.4-8知,一步钻削即可满足其精度要求。7、 变速叉脚两端面的加工余量 由上述知,铸造等级IT8,加工余量等级MA-G,查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4知,单边加工余量Z=2.0mm,再由零件图知,22孔左右端面表面粗糙度Ra3.2,根据机械制造工艺设计简明手册表1.4-8知,两步铣削即粗铣精铣可满足其精度要求。粗铣 单边余量Z=1.5mm半精铣 单边余量Z=0.5mm8、 变速叉口内侧面的加工余量 因加工表面的尺寸不大,故采用实心铸造,由零件图知,16孔的表面粗糙度Ra6.3,根据机械制造工艺设计简明手册表1.4-8知,一步铣削即可满足其精度要求。3.5 确定切削用量及基本工时工序01:铸造工序02:调质硬度:HB229-269工序03:铣16右端面1、选择刀具刀具选取硬质合金端面铣刀,刀片采用YG8,,。 2. 决定铣削用量1)决定铣削深度 因为加工余量不大,且表面粗糙Ra12.5,要求不高,故可在一次走刀内铣完, 则2)决定每次进给量及切削速度 根据X52K型立式铣床说明书,其功率为为7.5kw,中等系统刚度。根据表查出 ,则按机床标准选取475当475r/min时按机床标准选取3)计算工时切削工时: ,则机动工时为 工序04:铣16左端面1、选择刀具刀具选取硬质合金端面铣刀,刀片采用YG8,,。 2. 决定铣削用量1)决定铣削深度 因为加工余量不大,且表面粗糙Ra12.5,要求不高,故可在一次走刀内铣完, 则2)决定每次进给量及切削速度 根据X52K型立式铣床说明书,其功率为为7.5kw,中等系统刚度。根据表查出 ,则按机床标准选取475当475r/min时按机床标准选取3)计算工时切削工时: ,则机动工时为 工序05:钻、铰16孔; 倒角145工步一:钻孔至15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) 531r/min 按机床选取n=545r/min 切削工时: ,则机动工时为工步二:铰15孔至16孔选用高速钢锥柄铰刀(工艺表3.16) 由切削表2.7和工艺表4.216查得 (切削表2.15) 995r/min 按机床选取n=960r/min 切削工时: ,则机动工时为工步三:倒角145工序06:铣变速叉头凸台表面1、选择刀具刀具选取硬质合金端面铣刀,刀片采用YG8,,。 2. 决定铣削用量1)决定铣削深度 因为加工余量不大,且表面粗糙Ra12.5,要求不高,故可在一次走刀内铣完, 则2)决定每次进给量及切削速度 根据X52K型立式铣床说明书,其功率为为7.5kw,中等系统刚度。根据表查出 ,则按机床标准选取475当475r/min时按机床标准选取3)计算工时切削工时: ,则机动工时为 工序07:铣30圆弧1、选择刀具刀具选取硬质合金三面刃铣刀,刀片采用YG8,,。 2. 决定铣削用量1)决定铣削深度 因为加工余量不大,且表面粗糙Ra12.5,要求不高,故可在一次走刀内铣完, 则2)决定每次进给量及切削速度 根据X52K型立式铣床说明书,其功率为为7.5kw,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08:粗铣变速叉脚两端面1、选择刀具刀具选取硬质合金三面刃铣刀,刀片采用YG8,,。 2. 决定铣削用量1)决定铣削深度 因为加工余量不大,且表面粗糙Ra6.3,要求不高,故可在一次走刀内铣完, 则2)决定每次进给量及切削速度 根据X62型卧式铣床说明书,其功率为为7.5kw,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09:钻6孔;倒角0.545工步一:钻6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) 531r/min 按机床选取n=545r/min 切削工时: ,则机动工时为工步二:倒角0.545工序10:高频淬火,表面硬度:HRC55-63,硬化层深度:0.5-2.5工序11:半精铣拨叉脚两端面1、选择刀具刀具选取硬质合金三面刃铣刀,刀片采用YG8,,。 2. 决定铣削用量1)决定铣削深度 因为加工余量不大,且表面粗糙Ra3.2,要求不高,故可在一次走刀内铣完, 则2)决定每次进给量及切削速度 根据X62型卧式铣床说明书,其功率为为7.5kw,中等系统刚度。根据表查出 ,则按机床标准选取6003)计算工时切削工时: ,则机动工时为 工序12:铣变速叉口内侧面 ;倒角145工步一:铣变速叉口内侧面1、选择刀具刀具选取硬质合金三面刃铣刀,刀片采用YG8,,。 2. 决定铣削用量1)决定铣削深度 因为加工余量不大,且表面粗糙Ra6.3,要求不高,故可在一次走刀内铣完, 则2)决定每次进给量及切削速度 根据X62型卧式铣床说明书,其功率为为7.5kw,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 工步二:倒角145工序13:去毛刺工序14:检验至图纸要求工序15:入库第4章 专用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04:铣16孔左端面的夹具。4.1 问题的提出 本夹具主要用于铣16孔左端面,表面粗糙度Ra12.5,精度要求不高,故设计夹具时主要考虑如何提高生产效率 。4.2 定位基准的选择为首道加工工序,定位选择按粗基准选择原则来选取,以变速叉16孔右端面,叉口内端面和叉口前端面定位,对应的定位元件为:支承板、A型固定式定位销和A型支承钉,定位分析如下:1、 变速叉16孔右端面作为第一定位基准,与支承板(两可调支承钉辅助定位)相配合,限制三个自由度,即X轴转动、Y轴转动和Z轴移动。2、 变速叉叉口内端面作为第二定位基准,与A型固定式定位销相配合,限制两个自由度,即Y轴移动和Z轴转动。3、 变速叉叉口前端面作为第三定位基准,与A型支承钉相配合,限制一个自由度,即X轴移动, 工件六个自由度被完全限制,属于完全定位,故设计合理。4.3 定位误差分析一批工件在卡具中定位时,各个工件所占据的位置不完全一致,因此使加工后,各工件加工尺寸的不一致,而形成误差,即工件定位时造成的加工表面相对工序基准的误差。形成原因有两个,一是由于定位基准 与设计基准不重合而造成。二是定位基准与限位基准不重合而造成。根据零件图可知,T=0.28mm, Td=0.25mm,。已知孔的形状公差为0.28,根据经验公式,易知此结果符合。4.4 切削力的计算与夹紧力分析(1)刀具: 采用立铣刀 d=30mm 机床: X51立式铣床 由3 所列公式 得 查表 9.48 得其中: 修正系数 z=24 代入上式,可得 F=889.4N 因在计算切削力时,须把安全系数考虑在内。安全系数 K=其中:为基本安全系数1.5 为加工性质系数1.1 为刀具钝化系数1.1 为断续切削系数1.1 所以 (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定导向元件的设计定向键安装在夹具底面的纵向槽中,一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台T形槽的配合,使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。根据GB220780定向键结构如图所示:图 4.1 夹具体槽形与螺钉图根据T形槽的宽度 a=18mm 定向键的结构尺寸如下:表 4.1 定向键数据表 BLHhDd1夹具体槽形尺寸 公称尺寸允差d允差公称尺寸允差D18-0.013-0.03325124126.618+0.0774对刀装置由对刀块和塞尺组成,用来确定刀具与夹具的相对位置。对刀块选用圆形对刀块,其结构如下图所示: 图4-2 圆形对刀块圆形对刀块的规格及主要尺寸: 图4-3 圆形对刀块尺寸表塞尺选用平塞尺,其结构如下图所示: 图 4-4 平塞尺图塞尺尺寸为:表 4.2 平塞尺尺寸表公称尺寸H允差dC2-0.0140.54.6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。本道工序为铣床夹具选择由螺母、圆垫圈、弹簧、螺杆、移动压板和带肩螺母等组成夹紧机构夹紧工件。本工序为铣削余量小,铣削力小,所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。 致 谢这次课程设计使我收益不小,为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是,查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时,数据存在大量的重复和重叠,由于经验不足,在选取数据上存在一些问题,不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见,在我遇到难题时给我指明了方向,最终我很顺利的完成了毕业设计。这次课程设计成绩的取得,与指导老师的细心指导是分不开的。在此,我衷心感谢我的指导老师,特别是每次都放下她的休息时间,耐心地帮助我解决技术上的一些难题,她严肃的科学态度,严谨的治学精神,精益求精的工作作风,深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成,她都始终给予我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜,她不仅在学业上给我以精心指导,同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀,除了敬佩指导老师的专业水平外,她的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样,并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向指导老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。 参考文献1. 切削用量简明手册,艾兴、肖诗纲主编,机械工业出版社出版,1994年2.机械制造工艺设计简明手册,李益民主编,机械工业出版社出版,1994年3.机床夹具设计,哈尔滨工业大学、上海工业大学主编,上海科学技术出版社出版,1983年4.机床夹具设计手册,东北重型机械学院、洛阳工学院、一汽制造厂职工大学编,上海科学技术出版社出版,1990年5.金属机械加工工艺人员手册,上海科学技术出版社,1981年10月6.机械制造工艺学,郭宗连、秦宝荣主编,中国建材工业出版社出版,1997年19
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