拖拉机倒档拨叉”机械加工工艺规程及
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燕山大学课 程 设 计 说 明 书题目: “拖拉机倒档拨叉”机械加工工艺规程及“钻、扩、铰19.1孔” 夹具设计学院(系):里仁学院机械系年级专业:08级机制 学 号:081101011167学生姓名: 高明山 指导教师: 王军 教师职称: 教授 燕山大学课程设计(论文)任务书院(系):机械工程学院 基层教学单位:机制 学 号081101011207学生姓名高明山专业(班级)08机制2班设计题目“拖拉机倒档拨叉”机械加工工艺规程及“钻、扩、铰19.1孔” 夹具设计设计技术参数1.年生产纲领: 5000件 2.加工要求:见零件图设计要求 1.工艺规程必须保证加工质量和生产率要求,合理可行。2.夹具设计要保证加工精度,并定位合理、夹紧可靠、操作简便;尽量采用机动夹紧、多件夹紧等。3.设计图纸及说明书符合规范。工作量零件图 1张(A3/A4)夹具结构装配图 1张(A1/A0)机械加工工艺过程卡片及工序卡片 1套课程设计说明书 1份(不少于5千字)工作计划第1周 抄画零件图,完成机械加工工艺规程设计及毛坯图。第2周 进行夹具设计及计算,完成结构草图。第3周 完成夹具装配图,编写课程设计说明书,答辩。参考资料机械制造工艺学课程设计指导书机械制造工艺手册机床夹具设计图册机床夹具设计手册机械零件设计手册指导教师签字基层教学单位主任签字说明:此表一式四份,学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。 目 录第1章、 零件的分析11.1. 零件的功用及结构分析11.2. 零件的工艺分析1第2章、 手柄座的机械加工工艺规程设计22.1. 毛坯的选择22.2. 基准的选择2(1)粗基准的选择(2)精基准的选择2.3. 工艺路线的拟定22.4. 加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定3第3章、 加工19.1mm孔夹具设计123.1. 任务的提出123.2. 定位方案及定位装置的设计计算123.2.1. 定位方案的确定3.2.2. 定位元件及装置设计3.2.3. 定位误差的分析计算3.3. 对刀或导引元件(装置)设计133.4. 夹紧方案及装置的设计计算143.4.1. 夹紧方案的确定3.4.2. 夹紧力大小的分析计算3.4.3. 夹紧机构及装置设计3.5. 连接元件及夹具体设计143.6. 夹具操作及维护简要说明14参考文献15附录 机械加工工艺过程卡片附录 机械加工工序卡片燕山大学课程设计评审意见表指导教师评价:(1)工艺规程设计及毛坯图 优秀, 良好, 中等, 一般, 较差(2)夹具结构设计及分析计算 优秀, 良好, 中等, 一般, 较差(3)夹具装配图及说明书 优秀, 良好, 中等, 一般, 较差(4)出勤、平时表现及独立设计能力 优秀, 良好, 中等, 一般, 较差 成绩: 指导教师: 年 月 日答辩小组评价:(1)表达能力: 优秀, 良好, 中等, 一般, 较差(2)回答问题: 优秀, 良好, 中等, 一般, 较差(3)设计质量: 优秀, 良好, 中等, 一般, 较差成绩: 评阅人: 年 月 日课程设计总成绩:答辩小组成员签字:年 月 日燕山大学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拖拉机倒档拨叉共 2 页 第 1 页材料牌号QT500-5毛坯种类铸件毛坯外形尺寸每毛坯件数每台件数备注序号工序名称工序内容车间工段设备工艺装备工时夹具刀具量具准终单件1立式钻床上扩、铰孔19.1mm。立式钻床上扩、铰孔19.1mm。以拨叉叉口内圆非加工面、槽口和19.1mm孔的端面为粗基准定位。机加车间Z535立式钻床加工专用夹具 锥柄长麻花钻一把(16mm)、锥柄长扩孔钻一把(18.9mm)、铰刀两把(19.04mm19.1mm)。 游标卡尺1.15min2对直径19.1mm孔倒角台钻上对直径19.1mm孔倒角, 以19.1mm和端面为基准定位。机加车间ZQ4015台式钻床加工专用夹具 锥柄长麻花钻一把(30mm)3粗铣叉口侧面卧式铣床上 以19.1mm和卡口对面的端面为定位基准。机加车间X62卧式铣床加工专用夹具 YG8硬质合金刀片(dw=125mm,z=12)0.84min4卧式铣床上铣叉口。卧式铣床上铣叉口。以19.1mm和毛坯上的槽口为基准定位。机加车间X62卧式铣床加工专用夹具 硬质合金镶齿三面刃铣刀 (dw=50mm,z=12,l=8mm)0.75min5手工去锐边。用扁平锉刀手工去锐边机加车间设计简易支撑台6卧式铣床上铣槽。卧式铣床上铣槽。以19.1mm孔、叉口内圆侧面为基准定位。机加车间X62卧式铣床加工专用夹具 硬质合金立铣刀(dw=19.3mm,z=8)0.071min7摇臂钻床上钻孔、攻丝,规格M12。摇臂钻床上钻孔、攻丝,规格M12。以19.1mm孔及其端面、叉口内圆侧面为基准定位。机加车间Z3025摇臂钻床加工专用夹具 锥柄长麻花钻一把(4mm)、锥柄长扩孔钻一把(10.4mm)、丝锥(M12)、锪孔钻一把(13.5mm)0.47min8手工去毛刺。用圆形小锉刀手工去毛刺,注意不要划伤内圆面。机加车间设计简易支撑台9卧式铣床上精铣叉口侧面。卧式铣床上精铣叉口侧面。以19.1mm孔和螺钉对准长销上的槽为基准定位。机加车间X62卧式铣床加工专用夹具 YG8硬质合金刀片(dw=125mm,z=12)0.87min10去毛刺用扁平锉刀手工去毛刺机加车间设计简易支撑台11清洗机加车间12终检机加车间设计高明山日期2011.7.19审核日期会签日期3燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书第1章 零件的分析(一)零件的功用及结构分析题目所给定的零件是拖拉机变速箱中的倒档拨叉,它位于倒档拨叉杆上,主要作用一是通过倒档拨叉杆将扭矩传递给倒档拨叉,拨动倒档同步器,改变齿轮的啮合方向,实现拖拉机的倒行;二是在倒档拨叉上有一个配合槽,与其他零件配合装配,在拨叉转动时带动其运动。零件上19.1mm的孔,装配在倒档拨叉杆上,用螺钉固定保证拨叉和拨叉杆的相对位置。宽19.3mm,深17mm的槽与其他零件相配合,半圆形叉口拨动同步器。(二)零件的工艺分析从倒档拨叉的零件图上可以看出,它有两组加工表面,这两组加工面之间也有一定的位置要求,现将这两组加工面分述如下:1.以19.1mm孔为中心的加工面这一组加工面包括:一个19.1mm的孔以及对其倒角,宽19.3mm深17mm的槽口,在19.1mm孔所在的轮毂上钻2个孔并攻丝,规格为M12,用来作为固定倒档拨叉和拨叉杆之用。2.叉口处的加工面这一组加工面包括:铣叉口的侧面,铣叉口内圆面,内圆面所在的圆弧半径为R48mm这两组加工面之间有一定的位置要求:1.R48mm叉口对19.1mm孔的轴心线及19.3mm槽口中心线位置公差0.5mm。2.叉口侧面和螺纹孔位置要求是46.40.25由以上分析可知,对于这两组加工表面而言,我们可以先加工其中一组表面,然后借助专用夹具进行另一组表面的加工,并保证他们之间的位置精度要求。“拖拉机倒档拨叉”零件工艺分析示意图第2章 拖拉机倒档拨叉机械加工工艺规程设计(一)毛坯的选择零件材料为QT500-5,考虑到拖拉机运行时经常需要挂倒档以倒行或辅助转向,因此零件在工作过程中经常收到冲击性载荷,采用这种材料零件的强度也能保证。由于零件为成批生产,而且零件的尺寸轮廓不大,选用砂型铸造,采用机械翻砂造型,铸造精度为2级,能保证铸件的尺寸要求,这从提高生产率和保证加工精度上考虑也是应该的。(二)基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一,基面选择的正确与合理,可以是加工质量得以保证,生产效率得到提高。粗基准的选择:对于零件的加工而言,粗基准的选择对后面精加工至关重要。为了保证19.1mm孔的位置精度要求,选择叉口内圆面和叉口侧面作为粗基准,以保证孔的轴心线与叉口的X、Y方向的位置要求以及19.1mm孔轴心线的垂直度,依照粗基准的选择原则(即当零件有不加工表面时,应该以这些不加工表面作为粗基准,若零件有若干个不加工表面时,则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作为粗基准)来选取。精基准的选择:对于精基准而言,主要应该考虑基准重合问题,当设计基准与工序基准不重合时,应进行尺寸换算,此步在后面专门计算。(三)工艺路线的拟定工序1:立式钻床上扩、铰孔19.1mm。以拨叉叉口内圆非加工面、槽口和19.1mm孔的端面为粗基准定位。选用Z535立式钻床加工,采用专用夹具。工序2:台钻上对19.1mm倒角。 以19.1mm和端面为基准定位。选用ZQ4015台式钻床加工,采用专用夹具。工序3:卧式铣床上粗铣叉口侧面。以19.1mnm和端面为基准定位。选用X62卧式铣床加工,采用专用夹具。工序4:卧式铣床上铣叉口。 以19.1mm和毛坯上的槽口为基准定位。 选用X62卧式铣床加工,采用专用夹具。工序5:手工去锐边。 用扁平锉刀手工去锐边,可设计简易的支撑台。工序6:卧式铣床上铣槽。 以19.1mm孔、叉口内圆侧面为基准定位。 选用X62卧式铣床加工,采用专用夹具。工序7:摇臂钻床上钻孔、攻丝,规格M12。 以19.1mm孔及其端面、叉口内圆侧面为基准定位。 选用Z3025摇臂钻床加工,采用专用夹具。工序8:手工去毛刺。 用圆形小锉刀手工去毛刺,可以设计简易的支撑台,注意不要划伤内圆面。工序9:卧式铣床上精铣叉口侧面。 以19.1mm孔和螺钉对准长销上的槽为基准定位。 选用X62卧式铣床加工,采用专用夹具。工序10:去毛刺 用扁平锉刀手工去毛刺,可设计简易的支撑台。工序11:清洗。 用专用清洗机清洗。工序12:终检。(四)加工余量、工序尺寸及其公差的确定1. 19.1mm孔扩孔: 16mm 2Z=6mm二次扩孔: 18.9mm 2Z=2.9mm粗铰: 19.04mm 2Z=0.14mm精铰: 19.1mm 2Z=0.06mm2.叉口侧面粗铣: 2Z=2.05mm精铣: 2Z=0.4mm3.叉口内圆面一次精铣: 2Z=2mm4.铣槽一次精铣: 2Z=2mm5.钻孔、攻丝在19.1mm的孔处钻孔、攻丝、锪孔。先在加工面上钻出4mm小孔,再扩孔至10.4mm,这是攻丝前的底孔,然后用M12的机用锥攻丝,最后锪孔13.5mm。(五)切削用量及工时定额的确定工序1 钻孔16mm、扩孔18.9mm、铰孔19.1mm1.钻孔16mm根据资料可知 按照机床型号选取nw=1100r/min所以,该钻床实际切削速度为切削工时:其中:切入深度l1=10mm,切出深度l1=4mm2.扩孔18.9根据资料查得扩孔钻扩18.9mm孔时的进给量,并根据机床的型号规格取f=0.72mm/r扩孔钻扩孔是的切削速度,根据其他有关资料确定为v=0.4v钻其中,v钻为用钻头钻同样材料、同样尺寸实心孔时的切削速度。故:根据资料并由机床型号选取所以,该床的实际切削速度为:切削工时:其中:切入深度l1=3mm,切出深度l1=1.5mm3.粗铰19.04mm根据资料查得铰19.04mm孔时的进给量,并由机床及零件材料的硬度可以选取根据资料并按照机床型号选取nw=275r/min所以,该钻床的实际切削速度为 切削工时:其中:切入深度l1=3mm,切出深度l1=1.5mm4.精铰19.1mm根据资料查得铰19.1mm孔时的进给量,并由机床及零件材料硬度可以选取根据资料并按照机床型号选取nw=275r/mm所以,该钻床的实际切削速度为 切削工时:其中:切入深度l1=3mm,切出深度l1=1.5mm工序2 19.1mm孔倒角为缩短辅助工作时间,提高工作效率,取倒角主轴转速与扩孔时转速相同。 采用手动进给。工序3 粗铣叉口侧面叉口两侧面在铸造毛坯时两个面的加工余量是相同的,故可以算一个面就行。现在以其中一面为粗基准,对另一面进行粗加工,切削用量和切削工时如下:根据资料可知X62卧式铣床的电动机功率为7.5kw。因此,再根据资料可查得(采用不对称端铣,以提高进给量)切削速度:参照有关资料,确定v=0.45m/s即27m/min选用YG8硬质合金刀片 直径dw=125mm 齿数为z=12则:根据资料,按照机床型号选取nw=75r/min故实际切削速度为: 当nw=75r/min时,工作台每分钟进给量fm应为:根据资料,按照机床型号选取fm=190mm/min铣削加工时间:由于是粗铣,故整个刀盘不必过整个工件,根据作图法,可知总行程为则:工序4 精铣叉口R480.5mm根据资料可得知X62卧式铣床的电动机功率为7.5kw。因此查得 (采用对称铣削,以提高进给量)切削速度:参照有关资料,确定v=0.45m/s即27m/min根据资料选取硬质合金镶齿三面刃铣刀 直径dw=50mm 齿数为z=12 齿宽l=8mm则根据资料,按照机床型号选取nw=190r/min故实际切削速度为: 当nw=190r/min时,工作台每分钟进给量fm应为: 根据资料按照机床型号选取fm=235mm/min铣削工作时间:由于是精铣,故整个刀盘应该过整个工件,利用作图法,可知总行程为 其中,入切量+超切量为21mm。则:工序6 铣槽根据资料可得X62卧式铣床的电动机功率为7.5kw。因此,查得 切削速度:参照有关资料,确定v=0.45m/s即27m/min选取硬质合金立铣刀 直径dw=19.3mm 齿数为z=8则:根据资料,按照机床型号取nw=475r/min故实际切削速度为:当nw=475r/min时,工作台每分钟进给量fm应为:根据资料,按照机床选取铣削加工时间:工序7 钻孔、锪孔13.5、攻丝2-M121.751.钻孔10.4mm根据资料可知 f=0.08mm/r v=48m/min 根据资料,按照机床型号选取ns=1600r/min所以,该钻床的实际切削速度为切削工时:2.锪孔13.5mm根据有关资料,锪沉头孔时进给量及切削速度约为钻孔时的1/21/3查得 取 取 v=18m/min 根据资料,按照机床型号选取nw=500r/min所以,实际切削速度为:切削工时:3.攻丝2-M121.75攻丝M121.75时,v=0.1m/s=6m/min所以,根据资料,按照机床型号选取nw=125r/min所以,实际切削速度为:切削工时:工序9 精铣叉口侧面在工序3粗铣叉口侧面时两个面剩余的加工余量是相同的,所以计算一个面即可。现在以其中一个面为精基准,对另一个面进行精加工,切削用量和切削工时如下:根据资料可得X62卧式铣床的电动机功率为7.5kw。因此查得:(采用不对称端铣,以提高进给量)切削速度:取v=0.45m/s即27m/min。选用YG8硬质合金刀片 直径dw=125mm 齿数为z=12则:根据资料,按照机床型号选取nw=75r/min故实际切削速度为: 当nw=75r/min时,工作台每分钟进给量fm应为: 根据资料,按照机床型号选取fm=190mm/min铣削加工时间:由于是精铣,故整个刀盘必须过整个工件,利用作图法,可知总行程为其中入切量为10mm 超切量为5mm则第3章 精铣叉口两侧面夹具设计(一)任务的提出为了提高生产率,保证加工质量,降低劳动强度,需要设计专用夹具。经过指导老师指定,决定设计第9道工序精铣叉口两侧面,本夹具将用于X62卧式铣床上,刀具为硬质合金端铣刀一把(直径dw=125mm 齿数为z=12)由于本道工序是精铣,所以在进行夹具设计时,应主要考虑加工精度。(二)定位方案和定位装置的设计和计算1.定位方案的确定经分析可知,铣叉口两侧面需要保证的尺寸是上侧面距离第一个M12螺纹孔的距离是46.40.25mm,两侧面之间的距离是7.550.2mm。定位基准选择19.1mm孔及第一个M12螺纹孔中心线。工件的19.1mm孔套在定位销上限制4个自由度,用拧在指定螺纹孔内的定位钉上的锥面拧入定位销上的锥槽内,限制一个自由度,属于不完全定位。2.定位元件及装置设计 3.定位误差的分析计算在这一步工序中,定位元件为长销和定位钉,19.1mm孔的尺寸公差为js9,即19.10.026mm ,定位销与其配合,尺寸公差为mm,可以保证叉口相对于19.1mm孔在X、Y方向上的圆跳动保证在0.5mm内。 在这道工序之前,已经加工出M12螺纹孔,叉口上侧面与螺纹孔直径间的距离得以保证。(三)对刀或导引元件(装置)设计用压板进行对刀。(四)夹紧方案及装置的设计计算1,夹紧方案的确定此工序中被加工面为叉口侧面,由于叉口处为薄壁件,防止其变形并减少切削中的震动,所以采用4个压板,分别夹紧叉口两端。2.夹紧力大小的分析计算先计算铣削力。刀具:硬质合金端铣刀(直径dw=125mm 齿数为z=12),Fz=0.18mm/z,nw=75r/min端铣刀铣削力公式:计算得F=49.6N端铣刀铣削叉口侧面时铣削力是水平的,夹紧力也是水平的,实际夹紧力为:P=KF 安全系数K=K1K2K3K4式中 K1基本安全系数1.5;K2加工性质系数1.1;K3刀具钝化系数1.3K4连续切削系数1.0所以P=KF=106.4N3.夹紧机构及装置设计旋转手柄,压紧螺钉下移,压动横杆,横杆两端为突出楔形,向下移动,推出两个移动滑块,由于杠杆原理,压块夹紧工件。(五)连接元件及夹具体设计四块压板由4个M12阶形螺钉连接,楔形块所在的杆由2个M4阶形螺钉固定,由弹簧支撑。定位销支座由2个4的销定位,由4个M4螺钉固定。夹具体定位键由M6螺钉固定。(六)夹具操作及维护简要说明安装工件时,先将工件套在定位销上,把两叉脚放入已张开的两对压板之间,再将定位钉拧入工件指定螺纹孔内,并将工件沿定位销轴向稍加移动,让定位钉的定位锥面旋入定位销的锥形槽中。然后转动手柄,使两对压板夹紧工件叉口。该夹具采用拧入指定螺纹孔的定位钉完成轴向定位的方法,增加了劳动量,影响生产率,但这样精度得以保证。其夹紧机构能防止薄壁件夹紧变形和减少切削中的震动。参考文献1 赵家齐机械制造工艺学课程设计指导书(第2版)机械工业出版社,2000年10月:141。2 王先逵机械制造工艺学(第2版)机械工业出版社,2007年8月:13183。3 李益民.机械制造工艺设计简明手册.(第1版). 机械工业出版社,1994年7月:56406。4金属机械加工工艺人员手册 .电子版5上海市金属切削技术协会金属切削手册(第3版)上海科学技术出版社,2000年6月:102347。6 机床夹具设计手册.(第二版). 电子版7 切削用量手册 .电子版8 张世昌.机械制造技术基础.(第2版)高等教育出版社,2003年5月:231439 邹青.机械制造技术基础课程设计指导教程.机械工业出版社,2006年12月:163815车间工序号工序名称材料牌号钻、扩、铰19.1m m孔QT500-5毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯件数每台件数球墨铸铁3902102821设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式钻床Z535立式钻床夹具编号夹具名称切削液工位器具编号工位器具名称工序工时/分准终单件工步号工步内容工艺设备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1钻孔Z535立式钻床110055.260.13810.44min0.2min2扩孔Z535立式钻床 110023.740.723810.13min0.2min3粗铰Z535立式钻床27516.430.483810.29min0.2min4精铰Z535立式钻床27516.480.483810.29min0.2min设计 高明山日期2011.7.19审核日期会签日期2
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