副變速撥叉加工工藝及銑14H13槽夾具設計【含三維圖紙、CAD圖紙和說明書】

1 概述機械制造工藝學課程設計，是在學完機械制造工藝學及夾具設計原理課程，經過生產實習所獲得的感性知識后進行的一項教學環(huán)節(jié)；在老師的指導下，要求在設計中能初步學會綜合運用以前學過的全部課程，并且獨立完成一項工程基本訓練。同時，也為以后搞好畢業(yè)設計打下了良好基礎。通過課程設計達到以下目的：（1）、能熟練地運用機械制造技術基礎的基本理論和夾具設計原理的知識，正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及合理制定工藝規(guī)程等問題方法，培養(yǎng)自我學習能力和解決問題能力。（2）、通過對零件某道工序的夾具設計，學會工藝裝備設計的一般方法。通過學生親手設計夾具的訓練，提高結構能力設計。（3）、課程設計過程也是理論聯(lián)系實際的過程，并學會使用手冊，查詢相關資料等，增強解決實際工程問題的獨立能力。2 審查零件圖的工藝性撥叉副變速撥叉圖樣的視圖正確、完整，尺寸、公差及技術要求齊全。零件各表面的加工并不困難。只是14H9的要求精度較高，且對應軸線的直線度要求也較高，需進行半精加工。槽14H13兩壁關于孔8.7軸線的對稱度有要求，需在數控機床上完成加工。圖1 副變速零件圖3 選擇毛坯零件材料為KTH350-10,考慮到零件在加工過程中所受沖擊力不大，并且為大批量生產，所以，選擇金屬模機械砂型鑄造毛坯。查機械設計工藝制造設計簡明手冊表1.3-1。選用鑄件尺寸公差等級為CT10。保證的尺寸公差在1-3mm。4 工藝規(guī)程設計4.1 選擇定位基準：1：粗基準選擇：以鑄件左邊的端面為主要粗基準，以鑄件的24mm外圓為輔助粗基準。2：精基準選擇：本零件是帶孔的零件。其中14H9和右端面為設計基準，根據精基準的選擇原則“基準重合原則”，以及考慮到工件的裝夾與加工方便。在孔14H9未加工出來前可選用右端面為主要精基準，以鑄件的24mm外圓為輔助精基準。在孔14H9mm未加工出來后，以14H9mm的內孔面為定位精基準，右端面為輔助精基準。4.2零件各部分加工方法的選擇本零件的加工面有：內孔、平面以及槽，其材料為KTH350-10，參考機械制造工藝學其各部分加工方法如下：（1）圓柱左/右端面:由于表面粗糙度Ra為25m,只需進行粗銑。（2）兩叉頭左/右側面：由于表面粗糙度Ra為6.3m,需進行粗銑、半精銑。（3）14H9內孔：由于公差等級為9級，且表面粗糙度為Ra3.2m,需進行鉆、擴、鉸。 （4）兩叉頭內側：由于表面粗糙度Ra為12.5m，只需進行粗銑。（5）槽14H13：由于公差等級為13級，且表面粗糙度為Ra12.5m,只需進行粗銑。（6）孔：由于表面粗糙度Ra為25m,只需進行鉆孔即可。4.3制定工藝路線按照先粗后精的原則同時考慮到零件的幾何形狀，尺寸精度以及位置精度等技術要求，以及加工時的經濟性，盡量使工序能夠集中起來。選擇零件的加工方法及工藝路線如下：工序1：以mm外圓柱面及其左端面定位，粗銑mm右端面。工序2: 以mm外圓柱面及其右端面定位，粗銑mm左端面。工序3：以mm圓柱右端面以及mm外圓柱面為定位，鉆，擴，鉸H9mm孔。工序4：以H9mm內孔面及mm外圓柱右端面定位，粗銑兩叉頭內側。工序5：以H9mm內孔面及mm外圓柱左端面定位，粗銑14H13mm槽。工序6：以H9mm內孔面及mm外圓柱右端面定位，鉆8.7mm的孔。工序7：以H9mm內孔面及mm外圓柱右端面定位，粗銑兩叉頭至8mm。工序8：以H9mm內孔面及mm外圓柱右端面定位，半精銑兩叉頭至mm。工序9：鉗工去毛刺，并到0.545角。工序10：終檢。5確定機械加工余量及毛坯尺寸、設計毛坯圖 5.1確定加工余量由于該撥叉才有啥新機器造型，材料為可鍛鑄鐵，且為大批量生產，查機械制造工藝設計簡明手冊可選鑄件的尺寸公差等級為10級，又鑄件基本尺寸在63-100范圍內，故取鑄件尺寸公差數值為3.2，鑄件機械加工余量單側為4mm,雙側為3mm。5.2 確定毛坯尺寸本零件的外表面均屬于雙側切削，主要以粗加工為主，故取粗加工余量為3mm,但撥叉兩側面需進行半精加工，取半精加工余量為1mm?？傻妹鞒叽绫砣缦?。其余尺寸可以直接鑄造出來。其毛坯圖如下。表1 副變速撥叉毛坯尺寸零件尺寸雙側余量機加工余量鑄件尺寸703076311430343085.3 確定圓角半徑由于采用砂型鑄造，所以圓角計算公式，取，所以本鑄件內外圓角取R=5mm。對于特殊位置24mm圓柱與撥叉連接處的圓角要求為R=2mm，故可直接取其為2mm。5.4 確定拔模角根據機械制造工藝設計簡明手冊可查得，砂型鑄造外表面拔模斜度為030，內表面拔模斜度為1。5.5 確定分模位置本零件較復雜，分型面為不同平面組合而成。5.6 確定毛坯的熱處理鑄造完毛坯后應安排正火處理，以消除殘留的鑄造應力，以減少加工中的變形，同時改善加工性。圖2 副變速撥叉毛坯圖6 工序設計6.1 選擇加工設備與工藝裝備6.1.1 選擇機床（1） 工序1、2是粗銑。各工序的步數不多，成批生產不要求很高的生產率，故選擇立式銑床就能滿足要求，本零件外輪廓尺寸不大，精度要求不高，選用最常用的X51。（2） 工序3為孔加工，且一次定位需完成三個工步，可選用Z525的四聯(lián)鉆床，并采用隨行夾具。（3） 工序4為粗銑，且工步數較少，精度要求不高，選用最常用的X51。（4） 工序5、6為半精銑，工步數較少，精度要求不高，選用最常用的X51。（5） 工序7粗銑，精度要求不高，選用最常用的X51。（6） 工序8為鉆孔，精度要求不高，選用最常用的Z525。6.1.2 選擇夾具在各工序中由于是大批量生產，所以都采用專用夾具。6.1.3 選擇量具本零件屬于大批生產，一般采用通用量具，對于精度要求高，不易測量的可采用專用夾具。6.1.3.1 選擇各軸向測量量具工序2中要保證24圓柱兩端面的距離為70mm，且未標注公差，取IT14級，T=0.74mm,按計量器具的不確定度選擇該表面加工時所用的量具，由于它所對應的不確定允許值為0.054mm，所以可選分度值為0.05mm的游標卡尺。即取測量范圍為0-150mm，分度值為0.05mm的游標卡尺。在此工序中，還要保證撥叉兩叉頭的厚度為8mm，未標注公差，取IT14級，T=0.36mm，不確定允許值為0.029mm，所用的量具為分度值為0.02mm的游標卡尺。即取測量范圍為0-150mm，分度值為0.02mm的游標卡尺。兩個外部軸向測量在同一工序中，故可采用其中一個精度較高的游標卡尺即可，故選用范圍為0-150mm，分度值為0.02mm的游標卡尺。工序6中，加工撥叉的右側，且保證與24mm圓柱右端面的距離為5mm，由于未標注公差，取IT14級，T=0.30mm,其不確定允許值為0.016mm,故選用的量具為分度值為0.01mm的游標卡尺，測量范圍為0-100mm。工序7中加工撥叉的左側，且保證撥叉厚度為mm，此時可采用專用量具，通規(guī)、止規(guī)的具體參數如下：6.1.3.2 選擇加工孔用量具工序3中經過鉆、擴、鉸三次孔加工，鉆孔至12mm，擴孔至13.8mm，鉸孔至mm。（1） 鉆孔時采用標準鉆頭，且其精度要求低，可不需要量具；（2） 擴孔時，按計量器具的測量方法極限誤差選擇量具，由于公差等級為IT9，則K=20%.=KT=0.20.09=0.018mm?？蛇x擇測量范圍為50-100mm的游標卡尺，分度值為0.01mm；（3） 鉸孔時，由于精度要求較高，加工每個工件都要進行測量，故宜選擇極限量規(guī)，其具體尺寸如下:通規(guī)、止規(guī)工序8中，鉆8.7mm的內孔時由于采用標準鉆頭，且其精度要求低，可不需要量具。6.1.3.3 選擇加工所用的量具銑槽時，由于采用了標準刀具，平時無需測量，但刀具磨損到一定時候時，應進行測量以便及時更換刀具，此時可以選擇通用量具。槽的精度為13級，T=0.27mm, 其不確定允許值為0.016mm,故選用的量具為分度值為0.01mm的游標卡尺，測量范圍為0-100mm。6.2 確定工序尺寸確定工序尺寸的一般方法，由表面加工的最后工序往前推，最后工序的工序尺寸按零件圖的要求標準。當無基準轉換時，統(tǒng)一表面多車加工的工序尺寸（或工步）的加工余量有關。當基準不重合時，工序尺寸應用尺寸鏈計算。6.2.1 確定內孔的工序尺寸內孔表面多次加工的工序尺寸只與加工余量有關。前面已確定零件各工序的加工余量，現由后往前計算工序尺寸。中間工序尺寸的公差按加工方法的經濟精度確定。本零件各內孔的各工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度如下表所示。表2 內孔的各工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度加工表面工序雙邊余量工序尺寸及公差表面粗糙度鉆擴鉸鉆擴鉸鉆擴鉸14H960.90.112Ra25mRa6.3mRa3.2m8.74.358.7Ra25m6.2.2 確定軸向工序尺寸圖3 工序軸向尺寸6.2.2.1確定各加工面的工序尺寸表3 各加工面的工序尺寸工序加工表面總加工余量工序加工余量11、302312330431651076106.2.2.2 確定工序尺寸、該尺寸在工序6和工序2中應達到零件的圖樣要求，則，=mm，=70mm，=5mm。6.2.2.3 確定工序尺寸、該尺寸只與加工余量有關，所以=+1=7mm，=+1=8mm，=+3=73mm、=-1=4mm。6.2.2.4 確定工序尺寸尺寸徐階工藝尺寸鏈來確定。工藝尺寸鏈如圖4所示。圖4 含尺寸L4的工藝尺寸鏈尺寸L4的基本尺寸：L4（基）=70-5-3-50.5mm=11.5mm尺寸L4的上偏差：EI（L4）=-（-0.12）-（-0.15）=0.27mm尺寸L4的下偏差：ES（L4）=-0.06-0.15=-0.21mm所以L4的尺寸為：L4=mm，此尺寸為槽14H13mm的中心線距外圓柱左端面的距離。7 確定切削用量及時間定額7.1 銑mm外圓柱兩端面以及兩叉頭左右兩側加工條件：被加工材料KTH350-10 其最小抗拉強度為330MPa，最低延伸率為10的黑心可鍛鑄鐵。零件大小為x=70mm，y=85mm。加工要求：粗銑右端面，加工余量為3mm。1、刀具選擇：選擇硬質合金端銑刀YG8，銑刀直徑80mm。背吃刀量，齒數12。2、切屑深度:因為加工余量較小，一次走刀即可完成。即。3、選用銑床：查機械制造技術基礎課程設計指南，選用X51立式銑床，同時查得主軸轉速：100電動機功率：4.5kw。4、確定切削速度和工作臺每分鐘進給量。查機械制造技術基礎課程設計指南表2-17中公式計算查表74.8m/min5、工時定額的確定完成零件加工的一個工序的時間定額公式：其中-單件時間定額；-基本時間 ；-輔助時間；-布置工作時間；-休息及生理需要時間；-準備與終結時間；N-一批零件的數量?；緯r間： 計算可得.輔助時間：=0.2=0.08min.布置工作時間：=0.05*0.48=0.024min.休息及生理需要時間=0.03*0.480.02min準備與終結時間在中批量生產中可以忽視。工時定額T=0.53min7.2 加工H9內孔加工條件：被加工材料KTH350-10 其最小抗拉強度為330MPa，最低延伸率為10的黑心可鍛鑄鐵，孔直徑為14mm。鉆孔至12mm，擴孔至13.8mm，鉸至14mm。1，選擇刀具：鉆孔時，高速鋼，鉆頭直徑12mm，擴孔時，高速鋼，擴孔刀直徑13.8mm，鉸孔時，YG8，鉸刀直徑為14mm。進給量，切削速度 查機械制造技術基礎課程設計指導表， 算得擴孔時，硬質合金，擴孔刀直徑13.8mm。2，選用鉆床：查機械制造技術基礎課程設計指導表，選用立式鉆床Z525。主軸最大行程175mm，主軸轉速97r/min，主軸最大轉矩245.25N，功率2.8kw。3，時間定額的確定完成零件加工的一個工序的時間定額公式：其中-單件時間定額；-基本時間 ；-輔助時間；-布置工作時間；-休息及生理需要時間；-準備與終結時間；N-一批零件的數量。鉆孔的基本時間：；計算可得：輔助時間：=0.2=0.76min.布置工作時間：=0.05*3.8=0.19min.休息及生理需要時間=0.03*3.80.11min準備與終結時間在中批量生產中可以忽視。工時定額4.86min擴孔的基本時間：；計算可得：輔助時間：=0.2=1.02min.布置工作時間：=0.05*5.1=0.26min.休息及生理需要時間=0.03*5.10.15min準備與終結時間在中批量生產中可以忽視。工時定額6.53min鉸孔的基本時間：；計算可得：輔助時間：=0.2=0.98min.布置工作時間：=0.05*4.9=0.25min.休息及生理需要時間=0.03*4.90.15min準備與終結時間在中批量生產中可以忽視。工時定額6.28min加工H9mm孔所用的額定工時為：T=17.6min7.3 加工mm孔加工條件：被加工材料KTH350-10 其最小抗拉強度為330MPa，最低延伸率為10的黑心可鍛鑄鐵，孔直徑為8.7mm。直接鉆孔至8.7mm。1，選擇刀具：鉆孔時，高速鋼，鉆頭直徑8.7mm。進給量，切削速度 查機械制造技術基礎課程設計指導表2-13 算得。2，選用鉆床：查機械制造技術基礎課程設計指導表5-64，選用立式鉆床Z525。主軸最大行程175mm，主軸轉速97r/min，主軸最大轉矩245.25N，功率2.8kw。3，時間定額的確定完成零件加工的一個工序的時間定額公式：其中-單件時間定額；-基本時間 ；-輔助時間；-布置工作時間；-休息及生理需要時間；-準備與終結時間；N-一批零件的數量。鉆孔的基本時間：；計算可得：輔助時間：=0.2=0.46min.布置工作時間：=0.05*2.3=0.12min.休息及生理需要時間=0.03*2.3=0.07min準備與終結時間在中批量生產中可以忽視。工時定額2.95min加工H13mm孔所用的額定工時為:2.95min7.4 銑槽1、加工情況：銑槽寬：14mm，槽長度：19mm，槽深度16mm。被加工材料KTH350-10 其最小抗拉強度為350MPa，最低延伸率為10的黑心可鍛鑄鐵。2、選用刀具：YG8硬質合金盤銑刀。銑刀直徑為80mm，寬度14mm，齒數20。3、選機床：查機械制造技術基礎課程設計指南表5-74，選用X62型臥式銑床。機床功率為7.5kw。每齒進給量為0.06-0.1mm/z。取f=0.08mm/z。確定切屑速度和工作臺每分鐘進給量。查機械制造技術基礎課程設計指南表2-17中公式計算 式中，計算得25.4m/min根據X62型臥式銑床工作臺進給表，選擇n=60r/min=1r/s，則實際的切削速度v=0.36m/s，工作臺每分鐘進給量為：根據X62型臥式銑床工作臺進給表，選擇。則實際的每齒進給量為5，工時定額的確定完成零件加工的一個工序的時間定額公式：其中-單件時間定額；-基本時間 ；-輔助時間；-布置工作時間；-休息及生理需要時間；-準備與終結時間；N-一批零件的數量?；緯r間： 計算可得.輔助時間：=0.2=0.16min.布置工作時間：=0.05*0.8=0.04min.休息及生理需要時間=0.03*0.80.024min準備與終結時間在中批量生產中可以忽視。工時定額T=1.02min=62s8 夾具設計這個夾具主要的功能是，實現在銑床上，銑出14H13mm的槽。它的主要原理是：通過長圓柱銷與平面結合，消除工件的5個自由度，由于槽具有較高的位置要求，所以還需通過R23的圓弧凸臺限制工件繞著圓柱銷軸線的旋轉自由。夾具的鎖緊是靠壓板和旋轉螺桿來固定的。其具體緊固方式如下圖所示。小 結為期兩周的夾具課程設計已經結束，課程設計作為機械制造技術基礎、機床夾具設計課程的重要環(huán)節(jié)，使理論與實踐更加接近，加深了理論知識的理解，強化了生產實習中的感性認識。本次課程設計主要經歷了兩個階段：第一階段是機械加工工藝規(guī)程設計，第二階段是專用夾具設計。第一階段我們運用了基準選擇、切削用量選擇計算、機床選用、時間定額計算等方面的知識；夾具設計的階段運用了工件定位、夾緊機構及零件結構設計等方面的知識。通過此次設計，使我們基本掌握了零件的加工過程分析、工藝文件的編制、專用夾具設計的方法和步驟等。學會了查相關手冊、選擇使用工藝裝備等等?？偟膩碚f，這次設計，使我們在基本理論的綜合運用及正確解決實際問題等方面得到了一次較好的訓練。提高了我們的思考、解決問題創(chuàng)新設計的能力，為以后的設計工作打下了較好的基礎。由于能力所限，設計中還有許多不足之處，懇請老師指正參考文獻1崇凱.機械制造技術基礎課程設計指南.北京.化學工業(yè)出版社，2006.122張龍勛. 機械制造工藝學課程設計指導書及習題.北京:機械工業(yè)出版社，2006.13孟少農，機械加工工藝手冊.北京:機械工業(yè)出版社，1991.9 4艾興，肖詩綱.切削用量簡明手冊.北京:機械工業(yè)出版社5李益明.機械制造工藝設計簡明手冊.哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學出版6 趙家奇，機械制造工藝學課程設計指導書2版.北京:機械工業(yè)出版社，2000.107 李云，機械制造及設備指導手冊. 北京:機械工業(yè)出版社，1997.8 1 概述2 審查零件圖的工藝性3 選擇毛坯4 工藝規(guī)程設計4.1 選擇定位基準：4.2零件各部分加工方法的選擇4.3制定工藝路線5確定機械加工余量及毛坯尺寸、設計毛坯圖5.1確定加工余量5.2 確定毛坯尺寸5.3 確定圓角半徑5.4 確定拔模角5.5 確定分模位置5.6 確定毛坯的熱處理6 工序設計6.1 選擇加工設備與工藝裝備6.1.1 選擇機床6.1.2 選擇夾具6.1.3 選擇量具6.2 確定工序尺寸6.2.1 確定內孔的工序尺寸6.2.2 確定軸向工序尺寸7 確定切削用量及時間定額7.1 銑 mm外圓柱兩端面以及兩叉頭左右兩側7.2 加工14H9內孔7.3 加工8.7mm孔7.4 銑槽8 夾具設計小 結