装配图车床变速箱中拔叉(831002)的机械加工工工艺及专用夹具设计
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无锡职业技术学院调研报告在机床上加工工件时,我们可以看到两种不同的情况:一种是用划针或指示表等量具,按工件的某一表面,或者按工件表面上所划的线进行找正,使工件在机床上处于所需要的正确位置,然后夹紧工件进行加工;另一种是把工件安装字夹具上进行加工。为了在工件的某一部位上加工出符合规定技术要求的表面,一般都按工件的结构形状,加工方法和生产批量的不同,采用各种不同的装置将工件准确,方便的而可靠地安装在机床上,然后进行加工.这种用来安装的工件以确定工件与切削刀具的相对位置并将工件夹紧的装置称为“机床夹具”。在实际的生产中,例如活塞,连杆的生产线上,几乎每道工序中都采用了夹具。十分明显,如果不采用夹具,不但工件的加工精度难以保证,而且加工生产率也会大大降低,有时甚至会造成无法加工的情况。除了机床加工时需要使用夹具外,有时在检验,装配等的工序中也要用到夹具,因之在这种场合中用到的夹具可分别称为“检验夹具”和“装配夹具”。 机床夹具通常是指装夹工件用的装置:至于装夹各种刀具用的装置,则一般称为“辅助工具”。辅助工具有时也广义地包括在机床夹具的范围内。按照机床夹具的应用范围,一般可分为通用夹具,专用夹具和可调整式夹具等。通用夹具是在普通机床上一般都附有通用夹具,如车床上的卡盘,铣床上的回转工作台,分度头,顶尖座等。它们都一标准化了,具有一定的通用性,可以用来安装一定形状尺寸范围内的各种工件而不需要进行特殊的调整。但是,在实际生产中,通用夹具常常不能够满足各种零件加工的需要;或者因为生产率低而必须把通用夹具进行适当的改进;或者由于工件的形状,加工的要求等的不同须专门设计制造一种专用夹具,以解决生产实际的需要。专用夹具是为了适应某一工件的某一工序加工的要求而专门设计制造的,其功用主要有下列几个方面:1.保证工件被加工表面的位置精度,例如与其他表面间的距离精度,平行度,同轴度等。对于外行比较复杂,位置精度要求比较高的工件,使用通用夹具进行加工往往难以达到精度要求。2.缩短了工序时间,从而提高了劳动生产率。进行某一工序所需要的时间,其中主要包括加工工件所需要的机动时间和装卸工件等所需要的辅助时间两部分。采用专用夹具后,安装工件和转换工位的工作都可以大为简化,不再需要画线和找正,缩短了工序的辅助时间并且节省了画线这个工序,从而提高了劳动生产率.在生产中由于采用了多工件平行加工的夹具,使同时加工的几个工件的机动时间将与加工一个工件的机动时间相同。采用回转式多工位连续加工夹具,可以在进行切削加工某个工件的同时,进行其它工件的装卸工作,从而使辅助时间与机动时间相重合。总之,随着专用夹具的采用和进一步改善,可以有效地缩短工序时间,满足生产不断发展的需要。3.采用专用夹具还能扩大机床的工艺范围。例如在普通车床上附加镗模夹具后,便可以代替镗床工作;装上专用夹具后可以车削成型表面等,以充分发挥通用机床的作用。4.减轻劳动强度,保障安全生产。根据生产需要,采用一些气动,液压或其它机械化,自动化程度较高的专用夹具,对于减轻工人的劳动强度,保障生产安全和产品的稳质高产都有很大作用。加工大型工件时,例如加工车床床身上,下两面上的螺孔,需要把床身工件翻转几次进行加工,劳动强度大而且不安全。采用电动回转式钻床家具后,就能够达到提高生产效率,减轻劳动强度,保障生产安全的目的。专用夹具在生产上起着很大的作用,那么是不是在任何场合都要设计和采用呢!这个问题就是具体问题具体的分析。上面说的关于专用夹具在生产中的作用,只是事物的一个方面。另一方面,由于夹具的设计,制造和所用的材料等须消耗一定的费用,增加了产品的成本。因之,在什么情况下采用什么样的夹具才是经济合算的,这是一个大问题,特别对于重大的,设计制造工作量大的专用夹具需与工人师傅等三结合共同研究解决。事物总是一分为二的,专用夹具也存在缺点,即专用夹具的专用性和产品多样性的矛盾。由于专用夹具只适用于一个工件加工的某一个工序,因而随着产品品种的不断增多,夹具数量也不断上升,造成存放和管理上的困难;而当某产品不再进行生产时,原来的夹具一般都无法重新利用,造成浪费.同时,专用夹具的设计生产时间周期长,与生产的迅速发展也有矛盾。但是在当前成批生产的机械工厂中,多数还是采用通用机床加上专用夹具进行工件的机械加工。可调整夹具是为了扩大夹具的使用范围,弥补专用夹具只适用与一个工件的某一特定工序的缺点,正在逐步推广使用可调整式的夹具。可调整式夹具一般可分为标准化夹具,成组夹具和组合夹具等。1.标准化夹具:标准化夹具就是利用本厂已规格化了的部分或全部标准零件装配成的专用夹具。专用夹具中的大件,如夹具体,以及定位元件,夹紧件和机械夹紧用的气缸部件等,经过标准化,尺寸规格化后有利于工厂成批准备配件,成批加工,这样可使夹具的设计,制造工作加快,节省费用。另外,当产品更改,夹具不再使用时可以拆开,把标准零件保存起来,备以后使用。2.成组夹具:多品种,小批量生产的机械加工车间中,往往可以采用成组加工法。采用成组加工法,是把多种产品的零件按加工所用的机床和刀具,夹具等工艺装备的共性分组,同一组的零件能在同一台机床上用共同的工艺装备和调整方法进行加工。例如分成轴类,套类,盘类,齿轮,杠杆,支架类等各种零件。成组夹具就是根据一组安装方法相类似的零件而设计的,只要稍作调整或更换夹具上的某些定位,夹紧件,就可以从加工某一工件转为加工另一工件。3.组合夹具:组合夹具是有一套专门设计制造,便于组装和拆卸的有各种不同的形状,不同尺寸规格并且有完全互换性和耐磨性的标准元件和合件所组成。利用这些元件和合件,根据加工工件的需要可以组装成车,磨,铣,刨,钻,镗等工序用的各种不同的机床夹具。夹具使用完毕,可以方便的拆开,洗净元件存放起来,留待以后组装新夹具时再用。因之组合夹具是具有高度标准化和系列化元件的新型工艺装备。关于组合夹具的问题,其设计原理基本相同。在实际生产中应用的夹具很多,分类方法也有很多种。通常还可按使用夹具的工序不同分为车床夹具,铣床夹具等;还可以根据在机床上运动的特点归并成以下几类,(1)车床类夹具:包括车床,内外圆磨床,螺纹磨床用夹具,其特点是夹具与工件一起作旋转运动。(2)铣床类夹具:包括铣床,刨床,平面磨床等机床用夹具,其特点是夹具固定字工作台上,只作纵向或横向往复运动或回转运动。(3)钻,镗床类夹具:用于在钻床上钻,扩,铰等工序或在镗孔工序,其实就是夹具固定在机床上,刀具通过夹具上的导向装置进行送进运动。上述的各种夹具都是固定在机床上的,但是在自动线加工中,有的夹具带着工件由生产线的输送装置,挨着每台机床逐步向前输送,这类夹具通常称为“随行夹具”。自动线上的随行夹具除了完成工件的定位,支承和夹紧外,还带着工件沿自动线的加工机床进行定位(相对于每台机床的刀具位置),夹紧,待加工完了再自动送至下一台机床加工,以便通过自动线的各台机床,完成工件的全部工序加工。随行夹具主要适用于采用组合机床自动线加工,但又无良好的输送基面和定位基面的工件,以便将这种畸形工件先装夹于基面完整的随行夹具上,然后在通过自动线进行加工。对一些有色金属等软件性材料的工件,虽然具有良好的输送基面,但为了保护工件的基面不受划伤,有时也采用随行夹具。通用可调夹具,若产品中有若干零件具有相似性,有选用通用可调整夹具的可能,应进一步探索,应用下面三方面分析判断(1)工件结构要素的相似性,主要是被加工表面形式和部位的相似,工序内容和技术要求基本相似;能有相似或相同的定位基准和定位方式。(2)有可能采用功能相同的定位方式和夹紧方式(包括夹紧动力源)。(3)工件尺寸要素相似,如定位基准和外廓尺寸的近似程度,看能否使用,可调夹具结构紧凑,布局协调的夹具。综上所述,机床夹具已成为机械加工中的重要装备。机床夹具的设计和使用是促进生产发展的重要工艺措施之一。随着我国机械工业生产的不断发展,机床夹具的改进和创造已成为广大机械工人和技术人员在技术革新中的一项重要任务。1.2 研究夹具的目的和意义随着我国改革开放的不断深入,市场经济体系的不断完善,我国工业逐渐向成熟化发展。在整个机械工业中,设计在其中占有的地位日益显现出来。工业设计主要包括三个方面的内容。第一是产品设计,第二是与产品有关的视觉传达设计,如产品的包装、商业广告等平面设计。第三是由产品设计扩展的环境设计如产品的展示与陈列,商品橱窗设计以及室内设计等。产品设计作为工业设计的核心,它涉及的面广,从人们的衣食住行,到社会的各行各业,产品设计无时不有,无时不在。产品设计的对象既包括一般的日用生活制品,也包括工业生产的机床,加工工具;既包括家用小电器产品,也包括专业的仪器,仪表;既包括私有的自行车,摩托车,也包括大型的汽车,飞机等交通工具;“从口红到宇宙飞船”都是属于产品的设计的范畴,本论文主要针对加工工具设计,在一定范围内又称“加工辅助设计”,即机床夹具体的设计。机床夹具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重要技术措施。在设计过程中应深人实际,进行调查研究,吸取国内外的先进技术,制定出合理的设计方案,再进行具体的设计。而深入生产实际调查研究中,应当掌握下面的一些资料:(1)工件图纸;详细阅读工件的图纸,了解工件被加工表面是技术要求,该件在机器中的位置和作用,以及装置中的特殊要求。(2)工艺文件:了解工件的工艺过程,本工序的加工要求,工件被加工表面及待加工面状况,基准面选择的情况,可用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的批量大小相适应,做到经济合理。(4)制造与使用夹具的情况,有无通用零部件可供选用。工厂有无压缩空气站;制造和使用夹具的工人的技术状况等。夹具的出现可靠地保证加工精度,提高整体工作效率,减轻劳动强度,充分发挥和扩大机床的工艺性能。1.3 夹具的国内外现状和发展趋势工业设计是人类社会发展和科学技术进步的产物,从英国莫里斯的“工艺美术运动”,到德国的包豪斯设计革命以及美国的广泛传播与推广,工业设计经过了酝酿,探索,形成,发展百余年的历史沧桑。时至今日,工业设计已成为一门独立的专业学科,并且有一套完整的研究体系。1980年国际工业设计协会理事会(ICSID)给工业作了明确定义:“就批量生产的工业产品而言,凭借训练,技术知识,经验及视觉感受,而预示材料、结构、构造、形态、色彩、表面加工,装饰以新的品质和规格,叫做工业设计。根据当时的具体情况,工业设计师应在上述工业产品全部侧面或其中几个方面进行工作,而且需要工业设计师对包装、宣传、展示,市场开发等问题的解决付出自己的技术知识和经验以及视觉评价能力时,这也属于工业设计的范畴”。材料、结构、工艺是产品设计的物质技术基础,一方面,技术制约着设计;另一方面,技术也推动着设计。从设计美学的观点看,技术不仅仅是物质基础还具有其本身的“功能”作用,只要善于应用材料的特性,予以相应的结构形式和适当的加工工艺,就能够创造出实用,美观,经济的产品,即在产品中发挥技术潜在的“功能”。任何设计都是时代的产物,它的不同的面貌,不同的特征反映着不同历史时期的科学技术水平。技术是产品形态发展的先导,新材料,新工艺的出现,必然给产品带来新的结构,新的形态和新的造型风格。材料,加工工艺,结构,产品形象有机地联系在一起的,某个环节的变革,便会引起整个机体的变化。6分类号 密级无锡职业技术学院毕业设计说明书题 目:车床变速箱中拔叉及专用夹具设计 英文并列题目: Electric Bicycle Speed Control System Design学生姓名: 袁鑫 专 业: 机电一体化技术 指导教师: 刘必柱 职 称: 高级工程师 毕业设计说明书提交日期 2008.4.11 地址:无锡职业技术学院无锡职业技术学院毕业设计(论文)摘 要本次设计是车床变速箱中拔叉零件的加工工艺规程及一些工序的专用夹具设计。此拔叉零件的结构较为复杂,其加工的地方主要是孔和平面。本设计先加工孔后加工面。将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证它们的加工精度。基准选择以拔叉右面的最大的平面作为粗基准,来加工中间的通孔,然后以此加工过的孔作为精基准。主要加工工序安排是先以中心孔定位加工出顶平面和右侧平面以及下面的大孔的两平面,再以中心孔定位加工出下端的大孔。加工时是用镗床镗孔。最后以这两个孔为基准,分别加工右侧的槽和顶面的螺纹底孔。整个加工过程选用了钻床、铣床和镗床。工件在机床上定位夹紧选用专用夹具,夹紧方式为手动夹紧,夹紧可靠,操作方便。因此生产效率较高,适用于大批量、流水线上加工。能够满足设计要求。关键词 加工工艺,定位,夹紧,专用夹具无锡职业技术学院毕业设(论文)ABSTRACTThis design is a lather to become soon an appropriation for inside pulling out fork spare parts processing craft rules distance and some work prefaces tongs design.This pull out the construction of the fork spare parts than for complicacy, its the place that process is a peaceful in bore primarily.This design processes after processing first the bore.Process with flat surface the clear and definite dividing the line the bore the coarseness processes to process with the nicety the stage to guarantee their process the precise degree.The basis choice to pull out rough basis of conduct and actions of the biggest flat surface of the right in fork, process the in the center in general use bore, then be used as the precise basis with the bore that processed.Processing primarily work preface arrangement is first to process a flat surface with the center bore fixed position with the right side flat surface and below big bore of two flat surface, again with center bore the fixed position processes the big bore that carry down.While processing is to use the boring machine boring bore.Regard these two bores as the basis finally, process the right-hand slot respectively with the thread bottom bore of the a.Whole processes the process chose to use to the drill machine, miller with the boring machine .The tongs chooses to use the appropriation tongs, clipping tight way as to move to clip tight, clip tight and dependable, operation convenience.Therefore produce the efficiency higher, be applicable to the large quantity measures, the flowing water is on-line to process.Can satisfy the design request.Keywords Process the craft,Fixed position,Clip tight,Appropriation tongs毕 业 设 计 任 务 书 2008 年2 月19 日 毕业设计题目车床变速箱中拔叉及专用夹具设计指导教师刘必柱职称高级工程师专业名称机电一体化技术班级机电50532学生姓名袁鑫学号5020053237设计要求1.完成资料翻译一份(3000字以上)2.完成毕业设计调研报告一份;3.完成相关程序设计;4.完成毕业设计说明书一份;5.完成相关图纸。完成毕业课题的计划安排序号内容时间安排1外文资料翻译2008.2.20至2008.2.292搜集相关资料并调研,完成调研报告2008.3.1至2008.3.53设计拨叉夹具设计,编写说明书,绘制相关图纸。 2008.3.6至2008.4.84整理毕业设计说明书并定稿,准备答辩2008.4.9至2008.4.105答辩2008.4.12答辩提交资料外文资料翻译,毕业设计调研报告,毕业设计说明书,相关图纸计划答辩时间2008.4.12 无锡职业技术学院 2008年 2 月 19日无锡职业技术学院毕业设计目 录摘 要Abstract1 绪论11.1课题背景11.2夹具的发展史11.3小结22 拨叉80-08的加工工艺规程设计32.1零件的分析32.1.1零件的作用32.1.2零件的工艺分析32.2确定生产类型32.3确定毛坯32.3.1确定毛坯种类32.3.2确定铸件加工余量及形状32.3.3绘制铸件零件图42.4工艺规程设计42.4.1选择定位基准42.4.2制定工艺路线42.4.3选择加工设备和工艺设备62.4.4机械加工余量、工序尺寸及公差的确定62.5确定切削用量及基本工时82.5.1工序1:粗铣25H7的两侧面82.5.2工序2:粗铣平下端面孔侧面的工艺凸台92.5.3工序3:钻25H7的通孔92.5.4工序4:扩25H7的通孔112.5.5工序5:铰25H7的通孔122.5.6工序6:粗铣a、b面122.5.7工序7:粗铣60H12孔的两面142.5.8工序8:精铣60H12孔的两面142.5.9工序9:粗镗下端60H12的孔152.5.10工序10:半精镗下端孔到60H12162.5.11工序11:粗铣16H11的槽162.5.12工序12:半精铣16H11的槽172.5.13工序13:钻20.50的孔182.5.14工序14:攻M221.5的螺纹192.5.15工序15:铣开60H12的孔202.6本章小结213 专用夹具设计223.1镗孔夹具设计223.1.1问题的提出223.1.2夹具的设计223.2铣槽夹具设计253.2.1问题的提出253.2.2夹具的设计253.3钻孔夹具设计293.3.1问题的提出293.3.2夹具的设计303.4本章小结35结论36参考文献37致 谢3838无锡职业技术学院毕业设计1 绪论1.1课题背景随着科学技术的发展,各种新材料、新工艺和新技术不断涌现,机械制造工艺正向着高质量、高生产率和低成本方向发展。各种新工艺的出现,已突破传统的依靠机械能、切削力进行切削加工的范畴,可以加工各种难加工材料、复杂的型面和某些具有特殊要求的零件。数控机床的问世,提高了更新频率的小批量零件和形状复杂的零件加工的生产率及加工精度。特别是计算方法和计算机技术的迅速发展,极大地推动了机械加工工艺的进步,使工艺过程的自动化达到了一个新的阶段。“工欲善其事,必先利其器。”工具是人类文明进步的标志。自20世纪末期以来,现代制造技术与机械制造工艺自动化都有了长足的发展。但工具(含夹具、刀具、量具与辅具等)在不断的革新中,其功能仍然十分显著。机床夹具对零件加工的质量、生产率和产品成本都有着直接的影响。因此,无论在传统制造还是现代制造系统中,夹具都是重要的工艺装备。1.2夹具的发展史夹具在其发展的200多年历史中,大致经历了三个阶段:第一阶段,夹具在工件加工、制造的各工序中作为基本的夹持装置,发挥着夹固工件的最基本功用。随着军工生产及内燃机,汽车工业的不断发展,夹具逐渐在规模生产中发挥出其高效率及稳定加工质量的优越性,各类定位、夹紧装置的结构也日趋完善,夹具逐步发展成为机床工件工艺装备工艺系统中相当重要的组成部分。这是夹具发展的第二阶段。这一阶段,夹具发展的主要特点是高效率。在现代化生产的今天,各类高效率,自动化夹具在高效,高精度及适应性方面,已有了相当大的提高。随着电子技术,数控技术的发展,现代夹具的自动化和高适应性,已经使夹具与机床逐渐融为一体,使得中,小批量生产的生产效率逐步趋近于专业化的大批量生产的水平。这是夹具发展的第三个阶段,这一阶段,夹具的主要特点是高精度,高适应性。可以预见,夹具在不一个阶段的主要发展趋势将是逐步提高智能化水平。1.3小结一项优秀的夹具结构设计,往往可以使得生产效率大幅度提高,并使产品的加工质量得到极大地稳定。尤其是那些外形轮廓结构较复杂的,不规则的拔叉类,杆类工件,几乎各道工序都离不开专门设计的高效率夹具。目前,中等生产规模的机械加工生产企业,其夹具的设计,制造工作量,占新产品工艺准备工作量的50%80%。生产设计阶段,对夹具的选择和设计工作的重视程度,丝毫也不压于对机床设备及各类工艺参数的慎重选择。夹具的设计,制造和生产过程中对夹具的正确使用,维护和调整,对产品生产的优劣起着举足轻重的作用。无锡职业技术学院毕业设计2 拨叉80-08的加工工艺规程设计2.1零件的分析2.1.1零件的作用题目所给的零件是CA6140车床的拨叉。它位于车床变速机构中,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。2.1.2零件的工艺分析零件的材料为HT200,灰铸铁属于脆性材料,故不能锻造和冲压。但灰铸铁的铸造性能和切削加工性能优良。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) 中心圆孔。(2) 的螺纹孔垂直于中心孔,其中心与右面的距离为。(3) 键槽与中心孔有0.08的垂直度,深为。(4) 半孔与中心孔有的位置关系,其宽为与中心孔有0.1的垂直度。由上面分析可知,可以先加工拨叉中心孔,然后以此作为基准采用专用夹具进行加工,并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度,并且此拨叉零件没有复杂的加工曲面,所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。2.2确定生产类型已知此拨叉零件的生产类型为大批量生产,所以初步确定工艺安排为:加工过程划分阶段;工序应当集中;加工设备以通用设备为主,大量采用专用工装。2.3确定毛坯2.3.1确定毛坯种类零件材料为HT200。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大,零件结构不是太复杂,生产类型为大批生产,故选择金属型铸造毛坯。2.3.2确定铸件加工余量及形状查机械零件切削加工工艺与技术标准实用手册125页表1-4-7,选用各个加工面的铸件机械加工余量均为3mm。2.3.3绘制铸件零件图图2.1 零件毛坯图2.4工艺规程设计2.4.1选择定位基准粗基准的选择以零件的下端孔为主要的定位粗基准,以较大面a面为辅助粗基准。精基准的选择考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便,依据“基准重合”原则和“基准统一”原则,以加工后的通孔为主要的定位精基准,以下端孔为辅助的定位精基准。2.4.2制定工艺路线根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求,以及加工方法所能达到的经济精度,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用各种机床配以专用夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外,还应当考虑经济效果,以便使生产成本尽量下降。选择零件的加工方法及工艺路线方案如下:表2.1工艺路线方案一工序号工序内容工序一钻、扩、铰25H7的通孔工序二粗铣a、b面,使粗糙度达到6.3,a面到25H7的孔中心距为,b面到25H7的中心距为36工序三粗铣、半精铣16H11的槽工序四粗铣下端圆孔的两侧面,使两面之间的距离为12d11工序五粗镗下端圆孔的内孔到59半精镗此孔到60H12工序六铣开下端圆孔工序七钻20.50的孔,垂直于25H7的通孔工序八攻M221.5的螺纹工序九钳工打毛刺工序十检验表2.2工艺路线方案二工序号工序内容工序一粗铣25H7的两侧面,使两面间距为80 工序二粗铣平下端孔侧面的工艺凸台工序三钻25H7的通孔工序四扩25H7的通孔工序五铰25H7的通孔工序六粗铣a、b面,使粗糙度达到6.3,a面到25H7的孔中心距为,b面到25H7的中心距为36工序七粗铣60H12孔的两面,使两面的间距为14工序八精铣60H12孔的两面,使两面的间距为12d11,粗糙度3.2工序九粗镗下端孔工序十半精镗下端孔到60H12,粗糙度达到3.2工序十一粗铣16H11的槽续表2.2工序十二半精铣16H11的槽工序十三钻20.50的孔,垂直于25H7的通孔工序十四攻的螺纹工序十五铣开60H12的孔工序十六钳工打毛刺工序十七检验工艺立方案的比较与分析:上述两个工艺方案的特点在于:方案二是加工工序分散,适合流水线生产,缩短装换刀具的时间。加工完前次的又可成为下次加工的基准,这样使工序非常清晰易提高加工精度,是对大批量生产是很合适的。方案一把工件加工工序分得很紊乱并且很集中,基准得不到保证,加工出来的精度低,不符合现代化的生产要求。两种方案的装夹比较多,但是考虑到加工零件的方便性,及加工精度,且还是大批生产,所以采用方案二比较合适。2.4.3选择加工设备和工艺设备机床的选择 工序1、7、8、11、12、15采用X6022型卧式铣床 工序2、6采用X5028立式铣床工序3、4、5、13、14 采用Z535立式钻床 工序9、10采用T618卧式镗床选择夹具该拨叉的生产纲领为大批生产,所以采用专用夹具。选择刀具在铣床上加工的各工序,采用硬质合金铣刀即可保证加工质量。在铰孔,由于精度不高,可采用硬质合金铰刀。选择量具加工的孔均采用极限量规。其他对垂直度误差采用千分表进行检测,对角度尺寸利用专用夹具保证,其他尺寸采用通用量具即可。2.4.4机械加工余量、工序尺寸及公差的确定根据前面资料已初步确定工件各面的总加工余量,现在确定各表面的各个加工工序的加工余量如下:表2.3各加工工序的加工余量及达到的尺寸、经济度、粗糙度工序号工序内容加工余量经济精度工序尺寸表面粗糙度工序余量最小最大1粗铣25H7的两侧面3IT11806.3-0.10.12粗铣平下端孔侧面的工艺凸台3IT1106.3-0.10.13钻25H7通孔IT126.3-114扩25H7通孔2.0IT123.2-0.050.055铰25H7通孔0.2IT81.6-0.0060.0066粗铣a、b面粗铣a面3IT12(距中心孔)6.3-0.10.1粗铣b面36(距中心孔)7粗铣60H12孔的两面2IT116.3-0.10.18精铣60H12孔的两面1IT93.2-0.050.059粗镗下端孔2.5IT136.3-0.20.210半精镗下端孔0.5IT113.2-0.020.02续表2.311粗铣16H11的槽IT116.3-0.10.112半精铣16H11的槽1IT103.2-0.020.0213钻20.50的孔IT136.3-1114攻的螺纹15铣开60H12的孔4IT136.3-0.050.052.5确定切削用量及基本工时2.5.1工序1:粗铣25H7的两侧面机床:X6022型卧式铣床刀具:两块镶齿套式面铣刀(间距为80),材料:, ,齿数,为粗齿铣刀。因其单边余量:Z=3mm所以铣削深度:每齿进给量:根据参考文献3表2.4-73,取铣削速度:参照参考文献3表2.4-81,取机床主轴转速:,按照参考文献3表3.1-74 实际铣削速度: 进给量: 工作台每分进给量: :根据参考文献3表2.4-81,切削工时被切削层长度:由毛坯尺寸可知, 刀具切入长度:刀具切出长度:取走刀次数为1机动时间:查参考文献1,表2.5-45工步辅助时间为:1.23min2.5.2工序2:粗铣平下端孔侧面的工艺凸台机床:X5028刀具:硬质合金端铣刀(面铣刀) 齿数粗铣a面铣削深度每齿进给量:根据机械加工工艺手册表2.4-73,取铣削速度:参照机械加工工艺手册表2.4-81,取机床主轴转速:,取实际铣削速度:进给量:工作台每分进给量:根据机械加工工艺手册表2.4-81,被切削层长度:由毛坯尺寸可知刀具切入长度:刀具切出长度:取走刀次数为1机动时间:查参考文献1,表2.5-45工步辅助时间为:1.52min2.5.3工序3:钻25H7的通孔工件材料为HT200铁,硬度200HBS。孔的直径为25mm,公差为H7,表面粗糙度。加工机床为Z535立式钻床。钻头为22mm标准高速钢麻花钻,磨出双锥和修磨横刃。确定钻削用量确定进给量 根据参考文献2,表28-10可查出,查Z535立式钻床说明书,取。 根据参考文献2表28-8,钻头强度所允许是进给量。由于机床进给机构允许的轴向力(由机床说明书查出),根据参考文献2,表28-9,允许的进给量。 由于所选进给量远小于及,故所选可用。确定切削速度、轴向力F、转矩T及切削功率 根据参考文献2,表28-15,由插入法得 , , 由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同,故应对所的结论进行修正。根据参考文献2,由表28-3,故查Z535机床说明书,取。实际切削速度为 由参考文献2,表28-5,故 校验机床功率 切削功率为 机床有效功率故选择的钻削用量可用。即,相应地,切削工时 被切削层长度:刀具切入长度: 刀具切出长度: 取走刀次数为1机动时间:查参考文献1,表2.5-41工步辅助时间为:1.76min2.5.4工序4:扩25H7的通孔加工机床为Z535立式钻床。扩孔钻为24.7mm标准高速钢扩孔钻;确定扩孔切削用量确定进给量 根据参考文献2,表28-31,有。根据Z535机床说明书,取=0.57mm/r。确定切削速度及 根据表28-33,取。修正系数: ,故查机床说明书,取。实际切削速度为 切削工时被切削层长度:刀具切入长度,有:刀具切出长度: 取走刀次数为1机动时间:查参考文献1,表2.5-41工步辅助时间为:1.16min2.5.5工序5:铰25H7的通孔加工机床为Z535立式钻床。铰刀为25mm标准高速铰刀。确定铰孔切削用量确定进给量 根据表28-36,按该表注4,进给量取小植。查Z535说明书,取。确定切削速度及 由表28-39,取。由表28-3,得修正系数 , 故查Z535说明书,取,实际铰孔速度 切削工时被切削层长度:刀具切入长度,刀具切出长度: 取走刀次数为1机动时间:查参考文献1,表2.5-41工步辅助时间为:1.51min该工序的加工机动时间的总和是: 2.5.6工序6:粗铣a、b面机床:X5028刀具:硬质合金端铣刀(面铣刀) 齿数粗铣a面铣削深度每齿进给量:根据机械加工工艺手册表2.4-73,取铣削速度:参照机械加工工艺手册表2.4-81,取机床主轴转速:,取实际铣削速度:进给量:工作台每分进给量:根据机械加工工艺手册表2.4-81,被切削层长度:由毛坯尺寸可知刀具切入长度:刀具切出长度:取走刀次数为1机动时间:查参考文献1,表2.5-45工步辅助时间为:2.03min粗铣b面同样的铣削深度每齿进给量:根据机械加工工艺手册表2.4-73,取铣削速度:参照机械加工工艺手册表2.4-81,取机床主轴转速:,取实际铣削速度:进给量:工作台每分进给量:根据机械加工工艺手册表2.4-81,被切削层长度:由毛坯尺寸可知刀具切入长度:刀具切出长度:取走刀次数为1机动时间:查参考文献1,表2.5-45工步辅助时间为:1.52min2.5.7工序7:粗铣60H12孔的两面机床:X6022型卧式铣床刀具:两块镶齿套式面铣刀(间距为14),材料:, ,齿数,为粗齿铣刀。因其单边余量:Z=2mm所以铣削深度:每齿进给量:根据参考文献3表2.4-73,取铣削速度:参照参考文献3表2.4-81,取机床主轴转速:,按照参考文献3表3.1-74 实际铣削速度: 进给量: 工作台每分进给量: :根据参考文献3表2.4-81,切削工时被切削层长度:由毛坯尺寸可知, 刀具切入长度:刀具切出长度:取走刀次数为1机动时间:查参考文献1,表2.5-45工步辅助时间为:1.57min2.5.8工序8:精铣60H12孔的两面机床:X6022型卧式铣床刀具:两块镶齿套式面铣刀(间距为),材料:, ,齿数Z=25,为细齿铣刀。精铣该平面的单边余量:Z=1.0mm铣削深度:每齿进给量:根据参考文献3表2.4-73,取铣削速度:参照参考文献3表2.4-81,取机床主轴转速:,按照参考文献3表3.1-31 实际铣削速度:进给量:工作台每分进给量: 被切削层长度:由毛坯尺寸可知 刀具切入长度:精铣时刀具切出长度:取走刀次数为1机动时间:查参考文献1,表2.5-45工步辅助时间为:1.94min2.5.9工序9:粗镗下端60H12的孔机床:卧式镗床刀具:硬质合金镗刀,镗刀材料:切削深度:,毛坯孔径。进给量:根据参考文献3表2.4-66,刀杆伸出长度取,切削深度为=2.5mm。因此确定进给量。切削速度:参照参考文献3表2.4-9取机床主轴转速:,按照参考文献3表3.1-41取实际切削速度:工作台每分钟进给量: 被切削层长度:刀具切入长度: 刀具切出长度: 取行程次数:机动时间:查参考文献1,表2.5-37工步辅助时间为:2.61min2.5.10工序10:半精镗下端孔到60H12机床:卧式镗床刀具:硬质合金镗刀,镗刀材料:切削深度:进给量:根据参考文献3表2.4-66,刀杆伸出长度取,切削深度为=。因此确定进给量切削速度:参照参考文献3表2.4-9,取机床主轴转速:,取实际切削速度,: 工作台每分钟进给量:被切削层长度:刀具切入长度:刀具切出长度: 取行程次数:机动时间:所以该工序总机动工时查参考文献1,表2.5-37工步辅助时间为:1.86min2.5.11工序11:粗铣16H11的槽机床:X6022型卧式铣床 刀具:错齿三面刃铣刀 切削深度:根据参考文献查1表4.4-8有:刀具的直径D=80mm,刀具的齿数 Z=14,刀具的宽度L=14mm。查2表2.4-76得:进给量,根据参考文献3表查得切削速度,机床主轴转速:,按照参考文献2表3.1-74取实际切削速度:进给量:机床工作台每分进给量: 被切削层长度:由毛坯尺寸可知 刀具切入长度: =42mm刀具切出长度:取走刀次数为1机动时间: 查参考文献1,表2.5-45工步辅助时间为:1.92min 2.5.12工序12:半精铣16H11的槽机床:X6022型卧式铣床 刀具:错齿三面刃铣刀刀具直径D=80,齿数Z=14,宽度L=16。切削深度:根据参考文献2表查得:进给量,根据参考文献3表查得切削速度,机床主轴转速:,按照参考文献3表3.1-74取实际切削速度:进给量:工作台每分进给量: 被切削层长度:由毛坯尺寸可知, 刀具切入长度: =42mm刀具切出长度:取走刀次数为1机动时间: 查参考文献1,表2.5-45工步辅助时间为:1.41min 本工序机动时间2.5.13工序13:钻20.50的孔机床:Z535立式钻床刀具:20.50直柄短麻花钻确定钻削用量确定进给量 根据参考文献2,表28-10可查出,查Z535立式钻床说明书,取。 根据参考文献2表28-8,钻头强度所允许是进给量。由于机床进给机构允许的轴向力(由机床说明书查出),根据参考文献2,表28-9,允许的进给量。 由于所选进给量远小于及,故所选可用。确定切削速度、轴向力F、转矩T及切削功率 根据参考文献2,表28-15,由插入法得 , , 由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同,故应对所的结论进行修正。根据参考文献2,由表28-3,故查Z535机床说明书,取。实际切削速度为 由参考文献2,表28-5,故 校验机床功率 切削功率为 机床有效功率故选择的钻削用量可用。即,相应地,切削工时 被切削层长度:刀具切入长度: 刀具切出长度: 取走刀次数为1机动时间:查参考文献1,表2.5-41工步辅助时间为:1.58min2.5.14工序14:攻M221.5的螺纹机床:Z535立式钻床刀具:细柄机用丝锥()进给量:由于其螺距,因此进给量切削速度:参照机械加工工艺手册表2.4-105,取机床主轴转速:,取丝锥回转转速:取实际切削速度: 被切削层长度:刀具切入长度:刀具切出长度:走刀次数为1机动时间:查参考文献1,表2.5-41工步辅助时间为:1.33min2.5.15工序15:铣开60H12的孔机床:X6022型卧式铣床刀具:中齿锯片铣刀刀具直径D=80mm,齿数Z=32,宽度L=4mm。切削深度:根据参考文献2表查得:进给量,根据参考文献3表查得切削速度,机床主轴转速:,按照参考文献3表3.1-74取实际切削速度:进给量:工作台每分进给量: 被切削层长度:由毛坯尺寸可知, 刀具切入长度: =41mm刀具切出长度:取走刀次数为1机动时间: 查参考文献1,表2.5-45工步辅助时间为:1.59min 2.6本章小结本章节主要从零件的结构和外型入手分析,从而得出设计毛坯的依据。再查阅有关资料,设计出零件加工的毛坯。在工艺规程的制定上,将两种方案进行比较,选取一个最佳方案来。在计算每一步的切削用量时,先选用刀具和机床,再查阅资料找出进给量,由它算出机床所需的转速,翻阅机床手册选一个最接近它的一值。算切削速度、机动时间等。无锡职业技术学院毕业设计3 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。在加工此拔叉零件时,需要设计专用夹具。根据任务要求中的设计内容,需要设计镗孔夹具、铣槽夹具及钻顶面螺纹底孔夹具各一套。3.1镗孔夹具设计3.1.1问题的提出本夹具是用来镗此拔叉下端60H12的孔,零件图中此孔与25H7的孔中心距有公差要求。此工序为粗镗、半精镗加工,因此本工序加工时要考虑如何提高劳动生产率,降低劳动强度,重点是保证加工精度的问题.3.1.2夹具的设计定位基准的选择因为25H7的孔与此孔有公差要求,所以应以这个长通孔为主要定位基准。由于铸件的公差要求较大,利用60H12的孔的左侧面作为辅助定位基准。在小孔处采用移动压板对零件进行夹紧。在60H12的孔旁边有筋板的缘故,有足够的强度,可以进行直接的镗削,能保证加工精度。定位元件及夹紧元件的选择据上面所述,查参考文献1,选用固定式定位销(长销)穿过25H7的孔。由于此孔两侧面没加工,故用定位块进行支承。这样一销一面就限制了五个自由度,最后在待加工孔下面加上一个支承钉再限制最后一个自由度,即一面两销定位。这样就可以完全定位了。图3.1 固定式定位销(GB2203-80)夹紧元件选用压板,由于压板种类很多,当选用转动压板时,其行程不够,选用U型压板又不合适,故在充分比较分析的情况下,选用移动压板,其夹紧可靠、操作方便,在很多地方都有用到。图3.2 移动压板(GB2175-80)切削力及夹紧力计算镗刀材料:(机夹单刃硬质合金镗刀),机床为:T68由参考文献3,表1-12选择刀具的几何参数为: 1)粗镗:由参考文献12,查表可得:圆周切削分力公式: 查表得: 取 由表可得参数: 同理:径向切削分力公式 : 式中参数: 轴向切削分力公式 : 式中参数: 根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况,找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态,按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠,再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。即:安全系数K可按下式计算, 式中:为各种因素的安全系数,见参考文献12表可得: 所以,有: 2)半精镗:同理,圆周切削分力公式:因为: ,则 所以,有: 当夹紧力方向与切削力方向一致时,仅需要较小的夹紧力来防止工件在加工过程中产生的振动和转动。故该夹具采用移动压板夹紧机构,为了方便操作,通过手动拧紧螺母将压板压紧工件。由于夹紧力方向与切削力方向在水平上有一段距离,使工件在夹紧的地方产生了弯矩,如图:图3.3 弯矩示意图既是加上转矩M,所以319.65N 误差分析与计算该夹具以一长销和一支承钉定位,要求保证孔中心与小通孔中心距的尺寸公差。为了满足工序的加工要求,必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的工序公差。由参考文献12可知孔销间隙配合的定位误差为:夹具体设计夹具体的设计参考镗孔夹具体零件图。3.2铣槽夹具设计3.2.1问题的提出本夹具主要用来粗、精铣此拨叉的槽。粗、精铣槽时,槽宽有尺寸要求,其深度要求为,槽的左右两侧面粗糙度要求Ra3.2,底面粗糙度要求Ra6.3。本道工序仅是对槽进行粗、精铣削加工。同样在本道工序加工时,还是应考虑提高劳动生产率,降低劳动强度。同时应保证加工尺寸精度和表面质量。3.2.2夹具的设计定位基准的选择在进行铣槽加工工序时,由于和的孔已经加工。因此工件选择的孔一面与两孔作为定位基准。由一个长销穿在的孔加上此孔的一面就限制了五个自由度,再在的孔中间加上个削边销,就把自由度限制完了。即是一面两孔定位。定位元件及夹紧元件的选择此过程定位元件主要是长圆柱销和削边销,所以对他们进行选取。查参考文献1,选用的元件如下图:图3.4 长圆柱销(GB2203-80 A型)图3.5 削边销(GB2203-80 B型)夹紧元件选用压板,考虑到工件装夹的方便,此选用转动压板图3.6 转动压板(GB2176-80)铣削力与夹紧力计算根据参考文献1,表2.497可查得:铣削力计算公式为圆周分力 查表可得: 代入得 =查表可得铣削水平分力、垂直分力、轴向分力与圆周分力的比值为: 查参考文献1,表5.1-4可知,所需的夹紧力为:式中: L=62.53mm f=1.22 l=34mm 定位误差分析图3.7 转角定位误差示意图由图可知这时的一面两销定位的转角定位误差为:定向键与对刀装置设计定向键安装在夹具体底面的槽中,一般使用两个。其距离应尽可能布置得远些。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。定向键可承受铣削时产生的扭转力矩,可减轻夹紧夹具的螺栓的负荷,加强夹具在加工中的稳固性。根据参考文献1选用定向键为 图3.8 定向键(GB220780)及其与机床连接示意图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。由于本工序是完成此拨叉的槽粗、精铣加工,所以选用直角对刀块。根据参考文献5选用直角对刀块,其结构和尺寸如图所示: 图3.9 直角对刀块(GB224180 A型)塞尺选用平塞尺,其结构如图所示: 图3.10 平塞尺(GB2244-80)夹具体的设计夹具体的设计参考铣槽夹具体零件图。3.3钻孔夹具设计3.3.1问题的提出本夹具主要用来钻拔叉顶部螺纹孔的底孔。这个孔距右平面有尺寸精度要求为,与中心孔垂直。因为位置精度要求不高,也无需表面粗糙度要求,故再本道工序加工时主要应考虑如何提高劳动生产率,降低劳动强度。3.3.2夹具的设计定位基准的选择此零件放在Z535立式钻床上加工,刀具为20.50直柄短麻花钻。由零件分析,选择用中心孔的长销加上这个孔的一面定位,就可以限制5个自由度,在由下面的大孔加个削边销就可以实现完全定位。定位元件与夹紧元件的选择查参考文献1,表5.2-6,选用固定式定位销图3.11 固定式定位销(GB2203-80)图3.12 削边销(GB2203-80 B型)压板还是选用操作方便的转动压板图3.13 转动压板(GB2176-80)切削力与夹紧力的计算由于本道工序完成螺纹底孔的钻削,因此切削力为钻削力。由参考文献1,表2.4-69得:轴向力F: 扭矩M: 式中: 如图:图3.14 扭矩图夹紧力的方向在轴线上,与M产生的转矩同轴,所以夹紧力F不需要太大,只要工件相对与夹具体没有移动就可以了。钻套、衬套、钻模板及夹具体设计螺纹底孔的加工只需钻削加工就能满足加工要求。考虑到钻套可能出现的磨损,故查参考文献1,表5.2-13选用可换钻套(GB2264-80其结构如下图所示),当磨损就可更换。与其装配的是钻套用衬套(GB2263-80查表5.2-14),起固定的是钻套螺钉(GB2268-80查表5.2-16)。图3.15 可换钻套表3.1 可换钻套dDHhCr基本尺寸极限偏差基本尺寸极限偏差20.5+0.041+0.02030+0.021+0.008464225125.518132.529.5图3.16 钻套用衬套表3.2 钻套用衬套dDHC基本尺寸极限偏差基本尺寸极限偏差30+0.041+0.02042+0.033+0.0172513图3.17 钻套螺钉表3.3 钻套螺钉dL1d1Dd2LL0nt基本尺寸极限偏差基本尺寸极限偏差M85.5+0.20+0.0512-0.05-0.162062211.522.5钻模板选用伸出式钻模板,用螺钉将其连接在夹具体上。安装前先调整好位置然后用销定位,后用螺钉将其拧紧在夹具体上。钻模板参见钻孔装配图。夹具精度分析利用夹具在机床上加工时,机床、夹具、工件、刀具等形成一个封闭的加工系统。它们之间相互联系,最后形成工件和刀具之间的正确位置关系。因此在夹具设计中,当结构方案确定后,应对所设计的夹具进行精度分析和误差计算。由工序可知,本道工序只需钻螺纹底孔,所以孔的精度无需考虑,只保证它垂直与中心孔就可以了。由于是立钻,又是一面两销定位,在垂直方向可能存在偏转(参见钻孔装配图)。其计算同前面的计算相同。转角定位误差为既是(由下的图可知):图3.18 转角误差分析图除了上面的误差外,影响孔位置度的因素还有:1)、钻模板上装衬套孔的尺寸公差:2)、衬套与钻套配合的最大间隙:3)、钻套与钻头配合的最大间隙:4)、钻套的同轴度公差: 综合误差为:能满足零件要求。夹具体设计夹具体的设计参考钻孔夹具体零件图。3.4本章小结在本章是对夹具结构的设计和分析其精确度的阶段。重点在于选择基准面将零件如何定位、夹紧在夹具体上。在选择基准面时,主要参考已加工面,在此主要用到的是一面两销定位,一个圆柱销和一个削边销,他们分别穿过已加工过的长中心孔和大端面的孔,再由中心孔的一面定位,就使零件在夹具体上完全定位了。选用压紧件时,分别用了移动和转动压板。最后设计出夹具体,参考有关资料计算夹具的定位误差。无锡职业技术学院毕业设计 结论本次设计从零件的毛坯生产到最终成品,中间经过了铣、镗、钻、攻螺纹、打毛刺等工序。因为是大批量生产,工序就分得很散,中间就可省去换刀具和调试的时间。在每道工序中都有计算切削用量和工时。在夹具设计中,先确定工件的基准,然后通过一面两销定位,将工件固定夹紧在夹具上。在此计算了了夹紧力和夹具体的误差等。在本次设计中已无大的问题,基本达到了要求。只是在夹具的设计中没有能提出多中方案进行分析比较,有所不足。无锡职业技术学院毕业设计参 考 文 献1 李 洪机械加工工艺手册M 北京出版社,199612 陈宏钧实用金属切削手册M 机械工业出版社,200513 上海市金属切削技术协会金属切削手册M上海科学技术出版社,20024 杨叔子机械加工工艺师手册M机械工业出版社,20005 徐鸿本机床夹具设计手册M 辽宁科学技术出版社,2003106 都克勤机床夹具结构图册M 贵州人民出版社,198347 胡建新机床夹具M 中国劳动社会保障出版社,200158 冯 道机械零件切削加工工艺与技术标准实用手册M 安徽文化音像出版社,20039 王先逵机械制造工艺学M机械工业出版社,200010 马贤智机械加工余量与公差手册M中国标准出版社,19941211 刘文剑夹具工程师手册M黑龙江科学技术出版社,198712 王光斗机床夹具设计手册M上海科学技术出版社,20028无锡职业技术学院毕业设计致谢在毕业设计即将结束之际我向所有帮助过我的老师和同学说一声,谢谢!我想没有他们的帮助,毕业设计就会做得很困难。这次毕业设计是在刘必柱(无锡职院 高级工程师)老师悉心指导下完成的。卢老师以其渊博的学识、严谨的治学风范、高度的责任感使我受益非浅。在做设计的过程中也遇到了不少的问题,刘老师给了我许多关怀和帮助,并且随时询问我毕业设计的进展情况、细心的指导我们,也经常打电话或者发电子邮件过来指导我的设计。在论文工作中,得到了机电工程学院有关领导和老师的帮助与支持,在此表示衷心的感谢。最后,在即将完成毕业设计之时,我再次感谢对我指导、关心和帮助过老师、领导及同学。谢谢了!
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