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設(shè) 計 說 明 書
設(shè)計題目：撥叉的加工工藝及鉆M10螺紋孔的夾具設(shè)計
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摘 要
本次設(shè)計內(nèi)容涉及了機械制造工藝及機床夾具設(shè)計、金屬切削機床、公差配合與測量等多方面的知識。
工擋撥叉加工工藝規(guī)程及其鉆M10螺紋孔的夾具設(shè)計是包括零件加工的工藝設(shè)計、工序設(shè)計以及專用夾具的設(shè)計三部分。在工藝設(shè)計中要首先對零件進行分析，了解零件的工藝再設(shè)計出毛坯的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的加工基準，設(shè)計出零件的工藝路線；接著對零件各個工步的工序進行尺寸計算，關(guān)鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量；然后進行專用夾具的設(shè)計，選擇設(shè)計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導(dǎo)元件、夾具體與機床的連接部件以及其它部件；計算出夾具定位時產(chǎn)生的定位誤差，分析夾具結(jié)構(gòu)的合理性與不足之處，并在以后設(shè)計中注意改進。
關(guān)鍵詞：工藝、工序、切削用量、夾緊、定位、誤差。
ABSTRCT
This design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal-cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge.
The reduction gear box body components technological process and its the processing ￠ 140 hole jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. Must first carry on the analysis in the technological design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; After that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; Then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; Position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement.
Keywords: The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error
目 錄
序言…………………………………………………………………1
一. 零件分析 ……………………………………………………2
1.1 零件作用 ………………………………………………2
1.2零件的工藝分析 …………………………………………2
二. 工藝規(guī)程設(shè)計…………………………………………………2
2.1確定毛坯的制造形式 ……………………………………2
2.2基面的選擇傳 ……………………………………………2
2.3制定工藝路線 ……………………………………………3
2.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 …………4
2.5確定切削用量及基本工時………………………………6
三 夾具設(shè)計……………………………………………………8
3.1問題的提出………………………………………………8
3.2定位基準的選擇…………………………………………8
3.3切削力及夾緊力計算……………………………………9
3.4定位誤差分析……………………………………………11
3.5夾具設(shè)計及操作簡要說明………………………………12
總 結(jié)………………………………………………………………13
致 謝………………………………………………………………14
參考文獻 …………………………………………………………15
序 言
機械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產(chǎn)品，并把它們裝備成機械裝備的行業(yè)。機械制造業(yè)的產(chǎn)品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產(chǎn)提供裝備，社會上有著各種各樣的機械或機械制造業(yè)的產(chǎn)品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要行業(yè)，是一個國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎(chǔ)及有力支柱。從某中意義上講，機械制造水平的高低是衡量一個國家國民經(jīng)濟綜合實力和科學(xué)技術(shù)水平的重要指標。
撥叉的加工工藝規(guī)程及其鉆M10螺紋孔的夾具設(shè)計是在學(xué)完了機械制圖、機械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機械設(shè)計、機械工程材料等進行課程設(shè)計之后的下一個教學(xué)環(huán)節(jié)。正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，并設(shè)計出專用夾具，保證零件的加工質(zhì)量。本次設(shè)計也要培養(yǎng)自己的自學(xué)與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè)計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設(shè)計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產(chǎn)實踐的需要，只有將各種理論與生產(chǎn)實踐相結(jié)合，才能很好的完成本次設(shè)計。
本次設(shè)計水平有限，其中難免有缺點錯誤，敬請老師們批評指正。
一 零件的分析
1.1 零件的作用
題目給定的零件是撥叉，它位于車床變速機構(gòu)中，主要起換檔，使主軸回轉(zhuǎn)運動按照工作者的要求進行工作。寬度為30mm的槽尺寸精度要求很高，因為在撥叉拔動使滑移齒輪時如果槽的尺寸精度不高或間隙很大時，滑移齒輪得不到很高的位置精度。所以，寬度為30mm的槽和滑移齒輪的配合精度要求很高。
1.2 零件的工藝分析
工擋撥叉共有2組加工表面：
1、 零件Φ28兩端面，可以一端面為粗基準加工另一端面，然后在以另一端面為精基準加工一端面，然后鉆Φ19孔
2、 以Φ19孔為基準的加工面：這一組面包括M10螺紋孔寬30mm的槽，及R24和R30的圓?。?
經(jīng)上述分析可知， 對于后兩組加工表面，可先加工其中一組表面，然后借助于專用夾具加工另一組表面。
二 工藝規(guī)程設(shè)計
2.1 定位基準的選擇
定位基準的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一，定位基準的選擇得正確合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。
2.1.1 粗基準的選擇
在選擇粗基準時，一般遵循下列原則：⑴保證相互位置要求原則；⑵保證加工表面加工余量合理分配的原則；⑶便于工件裝夾原則；⑷粗基準一般不得重復(fù)使用的原則；⑸為了保證所有加工表面有足夠的加工余量，選用加工余量小的表面作粗基準，不要用同一尺寸方向上。
兩端面，后端面為精加工面，故在銑兩端面時，先以后端面為粗基準，粗銑前端面。
2.1.2 精基準的選擇
在選擇精基準時要考慮的主要問題是如何保證設(shè)計技術(shù)要求的實現(xiàn)以及裝夾準確、可靠、方面，提高工件的加工精度。一般遵循下列原則：⑴基準重合原則；⑵統(tǒng)一基準原則；⑶互為基準原則；⑷自為基準原則；⑸便于裝夾原則。
為保證定位基準和工序基準重合，加工M10螺紋孔、30mm槽，R24和R30圓弧都以Φ19孔中心線為精基準，
2.2 重點工序的說明
拔叉零件的重要加工面有Φ19孔、兩端面，槽，圓弧面材料為HT200，參考《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》，其加工方法選擇如下：
2.2.1加工前后兩端面
根據(jù)GB1800-79規(guī)定毛坯的公差等級為IT13，表面粗糙度為Ra12.5μm，，經(jīng)過粗銑即可滿足要求。
2.2.2 加工Φ16孔
此工序重點在于找正毛坯對稱面，故采用V型塊自動定心夾緊機構(gòu)，找正對稱面，進行加工。零件技術(shù)要求底孔的表面粗糙度達到Ra6.3μm，毛坯為實心，故采用鉆孔→擴孔，可以達到要求。
2.2.3 加工30槽
零件技術(shù)要求槽底面要達到表面粗糙度為Ra6.3μm，側(cè)面粗糙度為Ra6.3μm，本身有精度要求，30mm相對于Φ19孔中心線的垂直度為0.05，故以孔中心線和左端面為精基準，用心軸定位，采用車即可滿足要求。
頂面的鉆-M10螺紋孔不是很重要，在此不做詳細說明， M10通孔先鉆孔，再攻絲。
2.3 制訂工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當是使零件的加工精度和表面質(zhì)量等技術(shù)要求能得到合理的保證。在此零件為大批量生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用通用機床配以專用夾具并盡量使工序分散來提高生產(chǎn)率，此外，還應(yīng)考慮經(jīng)濟效果，使生產(chǎn)成本盡量降低。
2.3.1 工藝路線方案一的制訂
工序Ⅰ：鑄造
工序Ⅱ：時效處理
工序Ⅲ：銑Φ28上下端面，
工序Ⅳ：鉆，擴，鉸刀Φ19H9孔
工序Ⅴ：車R24和R30內(nèi)圓端面
工序Ⅵ：銑距中心線4mm的面
工序Ⅶ：銑Φ20端面
工序VIII ：鉆M10螺紋 孔
工序IX：去毛刺
工序X：終檢
2.3.2 工藝路線方案二的制訂
工序Ⅰ：鑄造
工序Ⅱ：時效處理
工序Ⅲ：銑Φ28上下端面，
工序Ⅳ：車R24和R30內(nèi)圓端面
工序Ⅴ：鉆，擴，鉸刀Φ19H9孔
工序Ⅵ：銑距中心線4mm的面
工序Ⅶ：銑Φ20端面
工序VIII ：鉆M10螺紋 孔
工序IX：去毛刺
工序X：終檢
2.3.3 兩種工藝路線的比較與分析
上述兩種方案，工藝路線一是先鉆Φ19，然后以Φ19孔定位加工R24和R30的圓弧，這樣我們在加工R24和R30圓弧的時間可以用加工過的Φ19孔定位，這樣就為后續(xù)的加工提供了基準，保證了加工精度，而方案二則不能。
通過以上的兩種工藝路線的優(yōu)、缺點的分析，最后確定工藝路線一為該零件的加工路線。具體的工藝路線如下
工序Ⅰ：鑄造
工序Ⅱ：時效處理
工序Ⅲ：銑Φ28上下端面，
工序Ⅳ：鉆，擴，鉸刀Φ19H9孔
工序Ⅴ：車R24和R30內(nèi)圓端面
工序Ⅵ：銑距中心線4mm的面
工序Ⅶ：銑Φ20端面
工序VIII ：鉆M10螺紋 孔
工序IX：去毛刺
工序X：終檢
2.4 機械加工余量的確定
確定工序（或工步）尺寸的一般方法是：由加工表面的最后工序（或工步）向前推算，前面已經(jīng)根據(jù)有關(guān)資料查出了零件各加工表面的加工總余量（即毛坯余量），將加工余量分配給各工序加工余量，然后往前推算工序尺寸。
工擋撥叉材料為HT200。，生產(chǎn)類型為由大批量生產(chǎn)，毛坯為鑄件，精度為2級鑄件，大體尺寸確定，外表面加工面少，根據(jù)以上原始資料加工工藝，分別確定各個加工表面的機械加工余量，工序尺寸及加工余量如下：
⒈：前后端面的加工余量
前后端面有4mm的加工余量，足以把鑄鐵的硬質(zhì)表面層切除。
⒉：Φ19孔
要求以Φ19孔定位，故先鉆中心孔，再擴尺寸為Φ19，見零件圖，參照《金屬機械加工工藝人員手冊》 表3-59確定孔加工余量的分配。
鉆孔Φ18mm，工序經(jīng)濟精度等級為IT11，公差值0.13mm。
擴孔Φ19mm，工序經(jīng)濟精度等級為IT10，公差值0.084mm，粗糙度Ra6.3μm。
槽的加工余量
車削的加工余量：，側(cè)面粗糙度為Ra6.3μm。查表知道余量為2mm
2.5 確定切削用量及基本工時
3.5.1鉆M10螺紋底孔
機床：立式鉆床
刀具：麻花鉆
切削深度： 鉆刀直徑取
進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》[1]表2.4-39，取
切削速度：參照《機械加工工藝手冊》[1]表2.4-41，取
機床主軸轉(zhuǎn)速，代入（式3.1）得：
，取
實際切削速度：
被切削層長度：
刀具切入長度，代入（式3.5）得：
刀具切出長度：
走刀次數(shù)為1
機動時間：
3.5.2 攻絲
機床：立式鉆床
刀具：釩鋼機動絲錐
進給量：由于其螺距,因此進給量
切削速度：參照《機械加工工藝手冊》[1]表2.4-105，取
機床主軸轉(zhuǎn)速，代入（式3.1）得：
，取
絲錐回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速：取
實際切削速度：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度： （盲孔）
機動時間：
則：本工序用的時間：
三 夾具設(shè)計
3.1 問題的提出
為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具
經(jīng)過與指導(dǎo)老師協(xié)商，決定設(shè)計鉆M10螺紋孔的鉆床夾具。
3.2 定位基準的選擇
由零件圖可知，我們采用Φ19孔及其端面，R24圓弧為定位基準，采用一個削邊銷和一個心軸定位，Φ19端面限制3個自由度，心軸限制2個自由度，削邊銷限制最后一個旋轉(zhuǎn)方向的自由度，這樣空間的6個自由度都已經(jīng)限制完了，定位好后我們就可以開始加工了
3.3 切削力和夾緊力的計算
(1)刀具： 麻花鉆
機床： Z525立式鉆床
由[3] 所列公式 得
查表 9.4—8 得其中： 修正系數(shù)
z=24
代入上式，可得 F=889.4N
因在計算切削力時，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。
安全系數(shù) K=
其中：為基本安全系數(shù)1.5
為加工性質(zhì)系數(shù)1.1
為刀具鈍化系數(shù)1.1
為斷續(xù)切削系數(shù)1.1
所以
(2)夾緊力的計算
因為我們鉆孔的時間鉆削力產(chǎn)生的扭矩和夾緊力方向一致，因此夾緊力不予計算，
3.4 定位誤差分析
因為我們加工的是M10螺紋孔，螺紋孔本身和其他的面沒有任何精度要求，只要我們鉆套導(dǎo)向設(shè)計好，就可以滿足加工要求，因此定位誤差分析不予計算。
3.5 鉆套的設(shè)計
M10的孔加工需鉆，然后攻絲，因為鉆后還要攻絲，為了我們鉆后能及時的的攻絲，我們切削才能滿足加工要求。故選用快換鉆套（其結(jié)構(gòu)如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時間。根據(jù)工藝要求：。即先用Φ8.4的麻花鉆鉆孔，根據(jù)GB1141—84的規(guī)定鉆頭上偏差為零，故鉆套孔徑為Φ8.4。再用標準M10絲錐攻絲，
查機床夾具標準件知快換鉆套的尺寸如下
鉆套的具體尺寸如下
快換鉆套和夾具體是靠鉆套螺釘壓緊連在一起的，有上面的圖我們可知8.4的快換鉆套需要的壓緊螺釘是M6的，查機床夾具標準件我們可知，鉆套螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)如下
具體的尺寸如下
3.6 夾具設(shè)計及簡要操作說明
如前所述,在設(shè)計夾具時,應(yīng)該注意提高勞動率.為此,在夾緊方案上我們螺旋加開口墊圈壓緊，當我們需要裝工件的時間，我們我們順著心軸，把工件裝上，然后放入開口墊圈，開口墊圈放入之后，我們旋合螺母壓緊工件，當我們需要卸下工件的時間，我們反方向松開螺母，然后抽出開口墊圈，由于我們的螺母的直徑小于孔的直徑，這樣我們都可以在不把螺母卸掉的情況下順著心軸把工件取出
夾具裝配圖附圖如下
總 結(jié)
課程設(shè)計即將結(jié)束了，時間雖然短暫但是它對我們來說受益菲淺的，通過這次的設(shè)計使我們不再是只知道書本上的空理論，不再是紙上談兵，而是將理論和實踐相結(jié)合進行實實在在的設(shè)計，使我們不但鞏固了理論知識而且掌握了設(shè)計的步驟和要領(lǐng)，使我們更好的利用圖書館的資料，更好的更熟練的利用我們手中的各種設(shè)計手冊和AUTOCAD等制圖軟件，為我們踏入設(shè)計打下了好的基礎(chǔ)。
課程設(shè)計使我們認識到了只努力的學(xué)好書本上的知識是不夠的，還應(yīng)該更好的做到理論和實踐的結(jié)合。因此同學(xué)們非常感謝老師給我們的辛勤指導(dǎo)，使我們學(xué)到了好多，也非常珍惜學(xué)院給我們的這次設(shè)計的機會，它將是我們畢業(yè)設(shè)計完成的更出色的關(guān)鍵一步。
致 謝
這次課程設(shè)計使我收益不小，為我今后的學(xué)習(xí)和工作打下了堅實和良好的基礎(chǔ)。但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時，數(shù)據(jù)存在大量的重復(fù)和重疊，由于經(jīng)驗不足，在選取數(shù)據(jù)上存在一些問題，不過我的指導(dǎo)老師每次都很有耐心地幫我提出寶貴的意見，在我遇到難題時給我指明了方向，最終我很順利的完成了畢業(yè)設(shè)計。
這次課程設(shè)計成績的取得，與指導(dǎo)老師的細心指導(dǎo)是分不開的。在此，我衷心感謝我的指導(dǎo)老師，特別是每次都放下她的休息時間，耐心地幫助我解決技術(shù)上的一些難題，她嚴肅的科學(xué)態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，她都始終給予我細心的指導(dǎo)和不懈的支持。多少個日日夜夜，她不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，除了敬佩指導(dǎo)老師的專業(yè)水平外，她的治學(xué)嚴謹和科學(xué)研究的精神也是我永遠學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。在此謹向指導(dǎo)老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。
參 考 文 獻
1. 切削用量簡明手冊,艾興、肖詩綱主編,機械工業(yè)出版社出版，1994年
2.機械制造工藝設(shè)計簡明手冊，李益民主編，機械工業(yè)出版社出版，1994年
3.機床夾具設(shè)計，哈爾濱工業(yè)大學(xué)、上海工業(yè)大學(xué)主編，上海科學(xué)技術(shù)出版社出版，1983年
4.機床夾具設(shè)計手冊，東北重型機械學(xué)院、洛陽工學(xué)院、一汽制造廠職工大學(xué)編，上海科學(xué)技術(shù)出版社出版，1990年
5.金屬機械加工工藝人員手冊，上海科學(xué)技術(shù)出版社，1981年10月
6.機械制造工藝學(xué)，郭宗連、秦寶榮主編，中國建材工業(yè)出版社出版，1997年