機械制造技術課程設計-撥叉[831008 ]加工工藝及鉆φ8錐孔夾具設計

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1、目錄序言11零件的分析21.1零件的作用21.2零件的工藝分析22工藝規(guī)程設計32.1確定毛坯的制造形式32.2基面的選擇32.3制定工藝路線32.4機械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定53確立切削用量及基本工時74專用夾具設計194.1問題的提出194.2夾具設計194.2.1定位基準的選擇194.2.2鉆削力及夾緊力的計算194.3定位誤差的分析204.4夾具的操作設計及操作說明20結 論22參考文獻23致 謝24序言課程設計，是我們學完了大學的部分基礎課、技術基礎課以及大部分專業(yè)課之后進行的，對所學課程的一次深入的綜合性的總復習,也是一次理論聯(lián)系實際的訓練,因此,它在我們四年的大學生活

2、中占有重要的地位。就我個人而言，我希望能通過這次設計對自己未來將從事的工作進行一次適應性訓練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后參加祖國的“四化”建設打下一個良好的基礎。由于能力所限，設計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指導。全套圖紙加扣 3346389411或30122505821零件的分析1.1零件的作用題目所給的零件是CA6140車床的撥叉。它位于車床變速機構中，主要起換檔，使主軸回轉運動按照工作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的20孔與操縱機構相連，二下方的50半孔則是用于與所控制齒輪所在的軸接觸。通過上方的力撥動下方的齒輪變速。兩件零件鑄為一體，加工時分

3、開。1.2零件的工藝分析CA6140車床共有兩處加工表面，其間有一定位置要求。分述如下：1.以20為中心的加工表面這一組加工表面包括：20的孔，以及其上下端面，上端面與孔有位置要求，孔壁上有一個裝配時鉆鉸的錐孔，一個M8的螺紋孔。下端有一個47的斜凸臺。這三個都沒有高的位置度要求。2.以50為中心的加工表面這一組加工表面包括：50的孔，以及其上下兩個端面。這兩組表面有一定的位置度要求,即50的孔上下兩個端面與20的孔有垂直度要求。由上面分析可知，加工時應先加工一組表面，再以這組加工后表面為基準加工另外一組。2工藝規(guī)程設計2.1確定毛坯的制造形式零件材料為HT200?？紤]零件在機床運行過程中所受

4、沖擊不大，零件結構又比較簡單，故選擇鑄件毛坯。2.2基面的選擇基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一。基面選擇得正確與合理可以使加工質量得到保證，生產率得以提高。否則，加工工藝過程中回問題百出，更有甚者，還會造成零件的大批報廢，是生產無法正常進行。（1）粗基準的選擇。對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準。而對有若干個不加工表面的工件，則應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗基準。根據這個基準選擇原則，現選取20孔的不加工外輪廓表面作為粗基準，利用一組共兩塊V形塊支承這兩個32作主要定位面，限制5個自由度，再以一個銷釘限制最后1個自由度，達到完全定位,然后進行銑削。（2）精基準

5、的選擇。主要應該考慮基準重合的問題。當設計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不再重復。2.3制定工藝路線制定工藝路線得出發(fā)點,應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證,在生產綱領已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機床配以專用工卡具,并盡量使工序集中來提高生產率。除此之外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量下降。1.工藝路線方案一工序一 粗、精銑20孔上端面。工序二 鉆、擴、鉸、精鉸20、50孔。工序三 粗、精銑50孔上端面工序四 粗、精銑50、20孔下端面。工序五 切斷。工序六 鉆8孔（裝配時鉆鉸錐孔）。工序七 鉆一個5孔，攻M

6、6螺紋。工序八 銑缺口。工序九 檢查。上面工序加工效率較高，但同時鉆三個孔，對設備有一定要求。且看另一個方案。2.工藝路線方案二工序一 粗、精銑20孔上端面。工序二 粗、精銑20孔下端面。工序三 鉆、擴、鉸、精鉸20孔。工序四 鉆、擴、鉸、精鉸50孔。工序五 粗、精銑50孔上端面工序六 粗、精銑50孔下端面。工序七 切斷。工序八 鉆8孔（裝配時鉆鉸錐孔）。工序九 鉆一個5孔，攻M6螺紋。工序十 銑缺口。工序十一 檢查。上面工序可以適合大多數生產，但效率較低。綜合考慮以上步驟，得到我的工藝路線。3.工藝路線方案三工序號工序名稱工 序 內 容1鑄造鑄造2時效時效3涂底漆涂底漆4銑粗,半精銑，精銑5

7、0孔20孔下平面5銑粗,半精銑，精銑50孔20孔上平面6鉆鉆擴鉸20孔7鏜鏜50孔8鉆鉆擴鉸8孔9鉆鉆攻M6螺紋孔10銑銑缺口11銑切斷12鉗去除銳邊毛剌13檢驗檢驗14入庫入庫這樣的效率大大提高了。工序一和工序二比起工藝路線方案二快了一倍（實際銑削只有兩次，而且刀具不用調整）。多次加工50、20孔是精度要求所致。以上工藝過程詳見附表2.4機械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定”CA6140車床撥叉”；零件材料為HT200，硬度190241HB，毛皮重量2.2kg，生產類型大批量，鑄造毛坯。按以上原始資料及加工路線，分別確定各家工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1、由于工件較小，為

8、方便加工節(jié)省材料將兩件鑄在一起，同時加工。2、鑄件的圓角半徑 按表2.2.1 選則金屬型鑄造 R=3-5mm，拔模斜度外表面=0O30。毛坯熱處理方式為自然失效處理以消除鑄造應力。 3、兩內孔20 +0.0210,考慮其孔徑較小鑄造困難，為簡化鑄造毛坯外型，現直接將32圓柱鑄成實心的。4外圓表面延軸線方向長度方向的加工余量及公差（20，50端面）。查機械制造工藝設計簡明手冊（以下稱工藝手冊）表2.2.42.2.5，取20，50端面長度余量均為2.5（均為雙邊加工）銑削加工余量為：粗銑 2.0mm精銑 0.5mm 5、兩內孔精度要求IT7參照機械制造工藝設計簡明手冊（以下簡稱工藝手冊）表2.3-

9、8確定工序尺寸及余量為： 鉆孔： 18 擴孔： 19.8 2Z=1.8mm 半精絞： 19.94 2Z=0.14mm 精絞： 20+0.0210 6、內孔50+0.05+0.25 毛坯為鑄孔,內孔精度要求IT12表面粗糙度為Ra3.6,參照工藝手冊表2.3-10確定工序尺寸及余量為: 一次 鉆 48 二次 擴孔 49.75 2Z=1.75 三次 鉸空 49.93 2Z=0.18 四次 精鏜50+0.50+0.25 7.其他尺寸直接鑄造得到由于本設計規(guī)定的零件為大批量生產，應該采用調整加工。因此在計算最大、最小加工余量時應按調整法加工方式予以確認。3確立切削用量及基本工時工序一 以32外圓為粗基

10、準，粗銑20孔50上端面。1.加工條件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=190241,鑄造。機床：X62萬能銑床。刀具：W18Cr4V硬質合金鋼端銑刀,牌號YG6。銑削寬度ae=60,深度ap=4,齒數z=10,故根據切削用量簡明手冊（后簡稱切削）取刀具直徑do=80mm，根據切屑選擇刀具前角o5后角o8，副后角o=8，刀齒斜角s=10,主刃Kr=60,過渡刃Kr=30,副刃Kr=5過渡刃寬b=1mm。2.切削用量1）銑削深度 因為切削量較小，故可以選擇ap=2mm，一次走刀即可完成所需長度。2）每齒進給量根據X62萬能銑床說明書，機床功率為7.5KW。查切削表3.5，f=0.

11、140.24mm/z。由于是對稱銑，選較小量f=0.14 mm/z。3）查后刀面最大磨損及壽命 查切削手冊表3.7，后刀面最大磨損為1.01.5mm。查切削手冊表3.8，壽命T=180min4）計算切削速度和每分鐘進給量V 查切屑表3.16，當d=80mm，z=10，ap=2mm，f zPcc，所選用切屑用量可用。最終確定 ap=2mm，n=375r/min,Vf=375mm/s，V c=94.2m/min，f z=0.1mm/z。6）計算基本工時tmL/ Vf=(32+80)/375=0.297min。因銑上下端面，故該工序工時為工序二 精銑20，50孔上端面。1. 加工條件工件材料：HT2

12、00,b =0.16GPa HB=190241,鑄造。加工要求：精銑20上下端面。機床：X62萬能銑床。刀具：W18Cr4V硬質合金鋼端銑刀,牌號YG6。銑削寬度ae=60,深度apPcc，故已選切削用量可用。最終確定 ap=0.5mm，n=475r/min,Vf=375mm/min，V c=119.3m/min，f z=0.08mm/z。6）計算基本工時tmL/ Vf=(32+80)/375=0.297min。因精銑上下端面，故該工序工時工序三 以20孔上端面為精基準，鉆、擴、鉸、精鉸20孔，保證垂直度誤差不超過0.05mm,孔的精度達到IT7。一鉆頭1. 選擇鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗

13、鉆時do=18mm，鉆頭采用雙頭刃磨法，查切削表2.1，2.2，后角o12，二重刃長度b=2.5mm,橫刀長b=1.5mm,寬l=3mm,棱帶長度 2選擇機床，Z525機床3.選擇切削用量 （1）決定進給量查切 所以， 按鉆頭強度選擇 按機床強度選擇最終決定選擇機床已有的進給量 經校驗 校驗成功。 （2）鉆頭磨鈍標準及壽命后刀面最大磨損限度（查切）為0.5.mm，壽命（3）切削速度查切 修正系數 故。查切機床實際轉速為故實際的切削速度（4）校驗扭矩功率 所以 故滿足條件，校驗成立。.計算工時由于所有工步所用工時很短，所以使得切削用量一致，以減少輔助時間。擴鉸和精鉸的切削用量如下：擴鉆： 鉸孔：

14、 精鉸： 工序四 以20孔為精基準，鏜50孔，保證空的精度達到IT7。1. 選擇鏜刀 選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鏜時do=40mm，鏜刀采用雙頭刃磨法，后角o11，二重刃長度b=11mm,橫刀長b=5mm,弧面長l=9mm,棱帶長度 2.選擇切削用量（1）決定進給量查切 按鉆頭強度選擇 按機床強度選擇最終決定選擇T68機床已有的進給量 經校驗 校驗成功。（2）鏜刀磨鈍標準及壽命后刀面最大磨損限度（查切）為0.81.2mm，壽命擴孔后刀面最大磨損限度（查切）為0.9.mm，壽命鉸和精鉸孔后刀面最大磨損限度（查切）為.mm，壽命（3）切削速度查切 修正系數 故。查切機床實際轉速為故實際的切削速度（4

15、）校驗扭矩功率 所以 故滿足條件，校驗成立。擴鉸和精鉸的切削用量同理如下：粗鏜： 精鏜： .計算工時所有工步工時相同。工序五 切斷。1.選擇工具 據切削手冊 (1)根據表1.2選擇YG6硬質合金刀具 根據表3.1 銑前深度ap4 銑削寬度ae90 端銑刀直徑D0=100mm 由于采用標準硬質合金端銑刀,故齒數Z=10 (2)銑刀幾何形狀查表(3.2) 由于 HBS=200150,r0=00=8Kr=45Kre=30 Kr=5 s=-20 0=8 bq=1.2 2.選擇切削用量 (1)決定銑削深度ap (由于加工余量不大,鑄體為金屬型,鑄造表面粗糙度為12.56.3 所以可以在一次走刀內切完)a

16、p=h=2mm (2)決定每齒進給量fz 當使用YG6銑床功率為7.5KW 查表3.5時 fz=0.140.24mm/z 取fz=0.18 (3)選擇銑刀磨純標準及刀具壽命 根據表3.7 銑刀刀齒刀面最大磨損量為粗加工時2.0,精加工時0.5,由于銑刀直徑d0=100mm 故刀具壽命T=180min (查表3.8) (4)根據(表3.16)當d0=100mm Z=10 ap=2 fz=0.18 i=98m/min nt =32r/min ft=490mm/min 各修正系數為: km=kmn=kmf=0.89 Ks=ksn=ksf=0.8 故:c=t k=980.890.8=70m/min工序

17、六 以20孔為精基準，粗銑5020，孔下端面。1. 加工條件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=190241,鑄造。機床：XA5032臥式銑床。刀具：W18Cr4V硬質合金鋼端銑刀,牌號YG6。銑削寬度ae60,深度apPcc=2.7kw。故校驗合格。6）計算基本工時tmL/ Vf=(72+9)/375=0.216min.工序七 以20孔為精基準，精銑50，20孔下端面，保證上下端面相平行直度誤差不超過0.10。1. 加工條件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=190241,鑄造。機床：XA5032臥式銑床。刀具：W18Cr4V硬質合金鋼端銑刀,牌號YG6。銑削寬度

18、ae60,深度apPcc=2.7kw。故校驗合格。6）計算基本工時tmL/ Vf=(72+9)/375=0.216min.結果ap=1.0mm, f=0.21 mm/z, nc=235r/min,Vfc=600.4mm/s.工序八 以20孔為精基準，鉆8孔（裝配時鉆鉸錐孔）。1. 選擇鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時do=8mm，后角o16，二重刃長度 2.選擇切削用量 （1）決定進給量查切 按鉆頭強度選擇 按機床強度選擇最終決定選擇機床已有的進給量 經校驗校驗成功。 （2）鉆頭磨鈍標準及壽命后刀面最大磨損限度（查切）為0.50.8mm，壽命（3）切削速度查切 修正系數 故。查切機床實際轉速

19、為故實際的切削速度（4）校驗扭矩功率 故滿足條件，校驗成立。.計算工時工序 以20孔為精基準，攻M6螺紋。1. 選擇鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時do=4mm，后角o16，二重刃長度 2.選擇切削用量 （1）決定進給量查切 按鉆頭強度選擇 按機床強度選擇最終決定選擇機床已有的進給量 經校驗校驗成功。 （2）鉆頭磨鈍標準及壽命后刀面最大磨損限度（查切）為0.50.8mm，壽命（3）切削速度查切 修正系數 故。查切機床實際轉速為故實際的切削速度（4）校驗扭矩功率 故滿足條件，校驗成立。.計算工時螺紋鉆削由于沒有手冊可查，故以鉆削切削用量及其他鉆螺紋工序估算。祥見工藝卡片。工序 以20孔為精基準

20、，銑47凸臺。.切削用量及基本工時的確定：銑47凸臺，選用機床：立式銑床銑缺口： 選擇銑刀半徑為25mm，齒數Z=6（見工藝手冊表3.127） ，（切削表3.7和切削表3.8） （切削表3.9） 按機床選取 實際切削速度： 工作臺每分鐘進給量： 銑床工作臺進給量： 基本工時：精銑缺口： 加工余量為Z=1mm 切削速度為 選用主軸為 工作臺進給量： 基本工時：工序 精鏜50通孔，選用機床：T68鏜床精鏜50通孔： 選擇23mm硬質合金鏜刀（見工藝手冊表3.16） （切削表2.7和工藝表4.216） （切削表2.15）硬度200217 按機床選?。üに嚤?.25） 實際切削速度： 基本工時：（工藝

21、表6.25）工序 檢查。4專用夾具設計為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。經過指導老師同意，決定設計工序鉆8錐孔的鉆床夾具，本夾具將用于立式鉆床。刀具為高速鋼莫式錐柄麻花鉆對零件進行鉆孔加工。4.1問題的提出在撥叉上鉆四個孔徑相同且均勻分布的孔，為減少輔助加工時間，由于工件是鑄件，在此工序之前只精加工了軸孔和下底平面，又由于工件尺寸位置要求為關于中心軸孔中心線對稱分布，且尺寸公差要求，所以此工序的定位基準只能是中心軸孔和底平面。4.2夾具設計4.2.1定位基準的選擇由零件圖和工藝方案分析可知，鉆8的孔應以中心軸孔為尺寸精基準，用心軸進行定位，限制四個自由度，由于工

22、件需要限制繞Z軸轉動的自由度，所以可以用棱型銷進行定位，限制工件繞Z軸轉動的自由度，這樣就能精確保證撥叉孔的位置精度。4.2.2鉆削力及夾緊力的計算本工序為鉆孔,刀具選用高速鋼錐孔鉆頭,直徑d=8;鉆孔進給量f=0.36mm./r v=14m/min,n=342r/min.根據鉆床選擇主軸實際轉速為392r/min，所以實際鉆削速度由教材金屬切削原理與刀具P119查得鉆削力的實驗公式：進給力（即軸向力） 扭矩 一般估計時，可取、為1 。查表7-3得 帶入數據得功率： 加工時主要靠螺紋的夾緊力來抵抗力矩和軸向力，由于加工孔孔比較小，力不大，且用的是M20的螺紋來預緊?？刹槐匦：?。4.3定位誤差的

23、分析夾具的主要定位心軸和鉆套，心軸的精度等級為IT9，由于工件的中心軸孔與地面的垂直度公差為0.03，所以心軸的垂直度公差也為0.03，由于心軸和鉆模板鉆套都是夾具的一部分，二者的中心線距離能夠精確保證鉆孔到中心軸的距離，而活動V形塊又是標準件，其定向精度可以保證撥叉孔中心線鉆模板鉆套中心線同軸，二者結合可精確保證鉆撥叉孔的初始定位，再由鋼球分度裝置來保證鉆其他三個孔的定位精度，工件尺寸位置要求為關于中心軸孔中心線對稱分布，且尺寸公差要求為，經此夾具公差轉化為4.4夾具的操作設計及操作說明把心軸，夾具體，鉆模板等連接在夾具體裝置上，并將此夾具裝置安裝在鉆床上；把工件按裝配圖中的位置套在心軸上，

24、用螺母進行夾緊并用開口墊圈等夾緊裝置對工件進行夾緊。夾具原理圖如下：結 論經過接近兩周的設計，使我自己比較充分的了解了正常的設計的方法以及步驟，不僅僅是對所學過的專業(yè)知識的一個復習，也從設計當中得到了新的啟發(fā)以及感受，而且也增強了自己使用理論的知識，解決實際問題的能力也有所提高，并且比較全面的了解了，零件機械加工工藝以及夾具設計的整個的過程。在整個的工藝與夾具的設計的過程當中，我本著腳踏實地理念，抱著科學與嚴謹的學習的態(tài)度，主要就是根據教科書上的步驟，到圖書館查看相關的資料，也在網上查找一些與本課題有關的資料。本次設計是大學幾年當中比較系統(tǒng)，且比較完整的一次設計，也是比較難的。在設計當中不時的

25、需要計算與比較，然后修改，再來比較然后再來修改，我自己也付出了比較多的心血與汗水，在設計當中也遇到了很多的困難以及挫折，幸虧有了xxx老師的指導以及幫助，我才能夠在這次的設計當中少走了許多的彎路，還算順利的完成了柴油機推手零件的設計。本次的設計研究的過程當中依然存在很多不合理的地方，比如：（1）缺少實際工廠加工的經驗，對于一些參數以及元件的選取大概不是比較的合理，具有浪費可能。（2）和專用夾具有關的刀具以及量具的分析還不是太明確。（3）系統(tǒng)化的設計還不是比較的完善，在和計算機的配合，所進行的比較精確的數據的選取，以及控制上面還有不足之處。（4）有的地方不能使用：人工的操作比較多，零部件的磨損度

26、在實際當中還不是太明確。參考文獻1李洪 主編 機械加工工藝手冊 北京: 北京出版社 1990,122鄧文英 主編 金屬工藝學 北京: 高等教育出版社 2000 3 韓虎，曾慶良，王成龍等虛擬樣機技術在柴油機推手設計中的研究與應用煤礦機4 孫中涌先進制造技術北京：機械工業(yè)出版社，1999 (12)：3144。5黃茂林 主編 機械原理 重慶: 重慶大學出版社 2002,76丘宣懷 主編 機械設計 北京: 高等教育出版社 19977儲凱 許斌 等主編 機械工程材料 重慶: 重慶大學出版社 1997,128廖念釗 主編 互換性與技術測量 北京: 中國計量出版社 2000,19樂兌謙 主編 金屬切削刀具

27、 北京: 機械工業(yè)出版社 1992,1210孫麗媛.機械制造工藝及專用夾具設計指導M.冶金工業(yè)出版社,2002致 謝經過了的很長時間，終于比較圓滿完成了設計任務。回想撥叉工藝夾具設計的這段時間真的比較的艱辛。通過各個方面的查找資料，對自己的專業(yè)知識得到了鞏固。對所學到的知識都有了比較深刻的理解撥叉的設計能夠完成，與我的老師的細心的教導是離不開的，她們不止教會了我們解決撥叉的設計中，遇到的主要的技術問題，最主要的是教我的撥叉設計從哪開始，而且為我分析了撥叉設計中，所要用到的實際的原理，讓我們在設計當中至始至終著清晰的思維。，使我們學會了綜合的使用所學到的知識，增高了自己研究以及解決實際的問題的能力。24