Ⅰ、Ⅱ档变速叉[中心距132]加工工艺及铣叉口两端面夹具设计【CAD高清图纸和文档打包】
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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。变速叉的加工工艺规程和铣叉口两端面的工艺设计、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 processing procedure of the shift fork and the process design of the two end face of the fork, the design of the process and the design of the special fixture are introduced in the three part. 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I第1章 序 言1第2章 计算生产纲领、生产效率分析22.1生产纲领22.2 生产效率分析2第3章 零件的分析33.1 零件的分析33.2 零件的作用33.3 零件的工艺分析4第4章 工艺规程设计54.1 确定毛坯的制造形式54.2 基面的选择54.2.1 粗基准的选择原则54.2.2 精基准选择的原则54.3 制订工艺路线64.4 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7第5章 铣床夹具设计135.1 专用夹具的提出135.2 定位装置设计135.3定位元件及夹紧元件的选择135.4切削力和夹紧力的计算135.5定位误差分析145.6定向键与对刀装置设计155.7 夹具设计及操作简要说明17总 结18参考文献19II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。变速叉的加工工艺规程和铣叉口两端面的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分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。本设计选用变速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 计算生产纲领、生产效率分析2.1生产纲领生产纲领:企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。年生产纲领是包括备品和废品在内的某产品的年产量。零件的生产纲领按下式计算。 N=Qn(1+a+)式中: N零件的生产纲领(件/年) Q机器产品的年产量(台/年) n每台产品中该零件的数量(件/台) a备品百分率 废品百分率2.2 生产效率分析操作者按规定的作业方法工作时,他的能力或努力程度叫效率。主要用来考核纯生产能力,不包括由技术、材料等其它问题所引起的能力损耗。1)标准工时:标准工时=标准作业时间+辅助时间指在正常情况下,从零件到成品直接影响成品完成的有效动作时间,其包含直接工时与间接工时。即加工每件(套)产品的所有工位有效作业时间的总和。a标准工时:标准工时=生产一个良品的作业时间。b标准工时=正常工时+宽放时间=正常工时(1+宽放率)c工厂使用的宽放率一般在10%20%,对一些特殊的工种,如体力消耗较大的工种,宽放率可适当放宽一些d正常工时是人工操作单元工时+机器自动作业工时的总和。2)制定方法:对现有各个工位(熟练工人)所有的有效工作时间进行测定,把所有组成产品的加工工位的工时,考虑车间生产的均衡程度、环境对工人的影响、以及工人的疲劳生产信息等因素后,计算得到标准工时。生产率(产出数量标准工时)(日工作小时直接人工数)100%第3章 零件的分析3.1 零件的分析变速叉材料采用RZG310-570,铸件是用各种铸造方法获得的金属成型物件,即把冶炼好的液态金属,用浇注、压射、吸入或其它浇铸方法注入预先准备好的铸型中,冷却后经打磨等后续加工手段后,所得到的具有一定形状,尺寸和性能的物件。3.2 零件的作用 图1 变速叉零件,指机械中不可分拆的单个制件,是机器的基本组成要素,也是机械制造过程中的基本单元。其制造过程一般不需要装配工序。如轴套、轴瓦、螺母、曲轴、叶片、齿轮、连杆头、变速叉等。 3.3 零件的工艺分析变速叉共有七处加工表面 ,其间有一定位置要求。分述如下:1、变速叉30后端面2、变速叉30前端面3、变速叉22孔4、变速叉15端面5、变速叉6孔6、变速叉叉口两端面 7、变速叉叉口内侧端面第4章 工艺规程设计4.1 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。4.2 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。4.2.1 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。4.2.2 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。4.3 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在叉口的颈口长度为50上高频淬火,硬度为45HRC-53HRC,淬硬层深1.2-2.5,其余硬度229HB-269HB工序03铣30后端面工序04铣30前端面工序05钻、铰22孔;倒145角工序06铣15端面工序07钻6孔工序08粗铣、半精铣叉口两端面工序09粗铣叉口内侧端面工序10去毛刺工序11检验至图纸要求工序12包装并入库4.4 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:在叉口的颈口长度为50上高频淬火,硬度为45HRC-53HRC,淬硬层深1.2-2.5,其余硬度229HB-269HB工序03:铣30后端面工步一:铣30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475 3)计算工时切削工时:,则机动工时为工序04:铣30前端面工步一:铣30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475 3)计算工时切削工时:,则机动工时为工序05:钻、铰22孔;倒145角工步一:钻21.8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) 512r/min 按机床选取n=545r/min 切削工时: ,则机动工时为工步二:铰22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) 724r/min 按机床选取n=680r/min 切削工时: ,则机动工时为工步三:倒145角工序06:铣15端面工步一:铣15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475 3)计算工时切削工时:,则机动工时为工序07:钻6孔工步一: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: ,则机动工时为工序08:粗铣、半精铣叉口两端面工步一:粗铣叉口两端面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475 3)计算工时切削工时:,则机动工时为工步二:半精铣叉口两端面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600 3)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475 3)计算工时切削工时:,则机动工时为工序10:去毛刺工序11:检验至图纸要求工序12:包装并入库第5章 铣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08:铣变速叉叉口两端面的专用夹具。5.1 专用夹具的提出本夹具主要用于铣变速叉叉口两端面,粗糙度为Ra3.2,有一定的精度要求,故设计夹具时即考虑生产效率,也要注意工件的质量。5.2 定位装置设计铣铣变速叉叉口两端面,选择工件22孔及其端面和工件一端面及叉口口颈定位。5.3定位元件及夹紧元件的选择 本工序选用的定位基准工件22孔及其端面和工件一端面及叉口口颈定位,所以相应的夹具上的定位元件应是芯轴和定位销及支承钉。因此进行定位元件的设计主要是对芯轴和定位销支撑浮动,在芯轴上的螺栓用带帽螺母进行夹紧。选择工件22孔及其端面和工件一端面定位,对应的定位元件为芯轴和定位销支撑浮动。1、 芯轴和22孔及其端面相配合限制5个自由度,即X轴转动、Y轴转动、Y轴旋转、Z轴移动和Z轴转动。2、 定位销与工件一侧相配合限制一个自由度,即X轴旋转。3、 工件另一端面与支承钉相配合起到一个浮动支承的作用,变速叉六个自由度被完全限制,属于完全定位5.4切削力和夹紧力的计算查表4得切削力计算公式:式中,f=1mm/r,查表得=736MPa, 即=1547N所需夹紧力,查表5得,安全系数K=式中为各种因素的安全系数,查表得:K=1.872,当计算K2.5时,取K=2.5孔轴部分由M6螺母锁紧,查表得夹紧力为12360N=30900N由上计算得,因此采用该夹紧机构工作是可靠的。5.5定位误差分析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22孔在轴上定位铣变速叉两端面,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 =5.6定向键与对刀装置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 3.3 夹具体槽形与螺钉图根据T形槽的宽度 a=12mm 定向键的结构尺寸如下:表 3.1 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D20-0.013-0.0332085105.520+0.0214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:圆莆对刀块的规格及主要尺寸:塞尺选用平塞尺,其结构如下图所示: 图 3.5 平塞尺图塞尺尺寸为:表 3.2 平塞尺尺寸表公称尺寸H允差dC2-0.0140.255.7 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、心轴和快换垫圈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。总 结本次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,200618
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