拨叉零件机械加工工艺规程及其夹具设计(课程设计).doc

课程设计（论文）任务及评语学 院： 机械设计制造及其自动化 教研室：学 号学生姓名专业班级课程设计（论 文）题 目拨叉零件机械加工工艺规程及其夹具设计课程设计（论文）任务1.设计内容 （1）设计对象来源于生产实践，用于机床，属轴类或盘套类零件； （2）针对指定零件，利用相应工程软件（WORD,EXCEL,CAXA电子图版（或其它CAD软件）等）及相关参考资料（如工具书、指导书等）完成给定零件的工艺分析、制订机械加工工艺过程综合卡、设计夹具装配图，编写设计说明书等。2.技术参数与要求设备年产量1万件，废品率、备品率各0.1%，每台设备含该零件件数：1；主要技术指标，包括产品规格、外型尺寸、重量和各种技术数据见零件图（零件图见附页）；3.工作量画零件图制订零件加工工艺规程机床夹具设计编写设计说明书指导教师评语及成绩图纸( 20)说明书( 20)答辩( 40)平时( 20)成绩： 指导教师签字： 年 月 日19 / 22目 录第一章零件工艺性分析1第二章生产纲领计算及生产类型的确定1第三章毛坯种类及制造方法1第四章拟定工艺路线24.1 定位基准确定24.2 各表面加工方案确定24.3 工序安排2第五章计算各工序的加工余量、工序尺寸及公差45.1粗铣，半精铣，精铣右端面工序尺寸及公差确定45.2粗铣，半精铣，精铣左端面工序尺寸及公差确定45.320孔工序尺寸及公差确定55.4 拨叉脚内表面工序尺寸及公差确定55.55销孔工序尺寸及公差确定5第六章各工序机床、刀具、量具、夹具的选择6第七章工序切削用量和时间定额计算77.1 粗铣，半精铣，精铣右端面77.2粗铣，半精铣，精铣右端面97.3粗扩，精扩，铰20孔107.4 粗铣、半精铣拨叉脚内表面117.5 钻，粗铰，精铰5孔13第八章工艺规程的编制15第九章专用夹具设计169.1方案分析169.2定位误差的计算：169.3夹紧力的计算：16第十章设计体会17参考文献18附录19第一章 零件工艺性分析拨叉零件的作用：用在变速箱换挡机构中，通过叉轴孔20安装在变速叉轴上，销钉经拨叉上5孔与叉轴固定，齿轮在拨叉脚内，操纵拨叉头部带动拨叉使拨叉脚内表面拨动齿轮换挡本题目零件材料为球墨铸铁Q745-5,其力学性能:b745MPa ,硬度HB 231-304。毛坯形式为铸件，轻型零件，生产纲领为大量批生产。分析零件图，此零件需加工表面为拨叉两端面,20通孔，5销孔以及拨叉脚内表面。拨叉两端面和拨叉内表面加工精度可由铣削加工保证，20孔和5销孔加工精度可由钻，扩，铰一次加工就可以达到要求，所有加工表面都可在正常生产条件下，采用较经济的方法保质保量地加工出来。由此可见，该零件的工艺性很好。第二章 生产纲领计算及生产类型的确定生产纲领：N=Qn（1+a%）(1+b%) =10000(1+0.001)(1+0.001) =10020.01 件/年生产类型：查机械制造基础课程设计指导教程质量0.15kg4kg由表1-4知该零件属于轻型零件（P5）10020大于5000由表1-5知该零件属于大批生产第三章 毛坯种类及制造方法毛坯材料为球墨铸铁Q745-5，根据零件生产类型，制造精度，原材料，加工余量等综合选择砂型铸造，因为是大批生产，采用砂型机器铸造。图1 零件三维图第四章 拟定工艺路线4.1 定位基准确定 精基准：拨叉右端面，20孔和拨叉脚内表面 粗基准：拨叉左端面，20孔外圆面4.2 各表面加工方案确定 表1 加工方案表 加工表面经济精度表面粗糙度加工方案备注拨叉两端面IT73.2粗铣半精铣 精铣表11120孔IT71.6粗扩 精扩 铰表1105销孔IT71.6钻 粗铰 精铰表110拨叉脚内表面IT96.3粗铣半精铣表111 4.3 工序安排表2 工序方案一 粗铣、半精铣、精铣右端面粗铣、半精铣、精铣左端面粗扩、精扩、铰20孔校正拨叉脚粗铣、半精铣拨叉脚内表面钻、粗铰、精铰5销孔去毛刺清洗终检 表3 工序方案二粗铣、半精铣、精铣右端面粗铣、半精铣、精铣左端面校正拨叉脚粗铣、半精铣拨叉脚内表面粗扩、精扩、铰20孔钻、粗铰、精铰5销孔去毛刺清洗终检 方案比较：孔是精基准，方案二中先加工拨叉脚内表面，再以它加工20孔没有方案一中先加工孔，然后以孔为基准加工其他表面的加工精度高，所以选方案一。第五章 计算各工序的加工余量、工序尺寸及公差毛坯总余量及公差：查得毛坯尺寸公差等级CT=10（表21）；加工余量等级H（表25）；公差为2.8mm（表23）；总余量为4.0mm（机械加工余量手册表4-1）。5.1 粗铣，半精铣，精铣右端面工序尺寸及公差确定（1）加工方案 粗铣半精铣精铣（2）基本尺寸、工步公差及偏差 表4 右端面工序尺寸工序名称加工余量工序尺寸工序公差工序尺寸及偏差粗铣1.120.90.21半精铣0.720.20.052精铣0.220.00.021 （3）加工余量由表225查得，经济精度由表18查得，公差由表2-30查得，单边毛坯总余量2mm，工序尺寸为mm5.2 粗铣，半精铣，精铣左端面工序尺寸及公差确定（1）加工方案 粗铣半精铣（2）基本尺寸、工序公差及偏差 表5 左端面工序尺寸工序名称加工余量工序尺寸工序公差工序尺寸及偏差粗铣1.118.90.21半精铣0.918.00.09 （3）加工余量由表225查得，经济精度由表18查得，公差由表2-30查得，单边毛坯总余量2mm，工序尺寸为mm5.3 20孔工序尺寸及公差确定（1）加工方案 粗扩精扩铰（2）基本尺寸、工序公差及偏差 表5 20孔工序尺寸工序名称工序余量工序尺寸工序公差工序尺寸及偏差粗扩218.00.21精扩1.819.80.084铰0.220.00.021 （3）加工余量由表220查得，经济精度由表18查得，公差由表2-30查得，单边毛坯总余量2mm，工序尺寸为 mm5.4 拨叉脚内表面工序尺寸及公差确定（1）加工方案 粗铣两次（2）基本尺寸、工序公差及偏差表7 拨叉脚工序尺寸工序名称工序余量工序尺寸工序公差工序尺寸及偏差粗铣3.318.30.13粗铣0.7150.11 （3） 加工余量由表220查得，经济精度由表18查得，公差由表2-30查得，单边毛坯总余量2mm，工序尺寸为 mm5.5 5销孔工序尺寸及公差确定（1）加工方案 钻粗铰精铰（2）基本尺寸、工序公差及偏差表8 5销孔工序尺寸工序名称工序余量工序尺寸工序公差工序尺寸及偏差钻4.84.80.12粗铰0.25.00.048铰05.00.012 （3）加工余量由表220查得，经济精度由表18查得，公差由表2-30查得，工序尺寸为mm第六章 各工序机床、刀具、量具、夹具的选择工序(1)（2） 拨叉右端面、左端面机床：立式铣床X51 （P69）刀具：YG8 80 面铣刀 (P69)量具：游标卡尺0125（精度0.02）(P80)夹具：支承板工序（3）机床：摇臂钻 Z3025 （P84）刀具：1.高速钢19.0直柄扩孔钻 (P51)2.高速钢19.7直柄扩孔钻 (P51) 3.硬质合金20.0铰刀 (P57)量具：塞规 百分表1835（精度0.01）(P80)夹具：支承板、V型块、支承钉工序（5）机床：卧式铣床 X60 （P90）刀具：80镶齿三面刃铣刀 L=14mm量具：游标卡尺0125（精度0.02）夹具：V型块、支承钉工序（6）机床：摇臂钻 Z3025刀具：1.高速钢4.8 直柄短麻花钻 2.硬质合金5.0直柄机用铰刀量具：塞规 内径千分尺530（精度0.01）夹具：专用夹具第七章 工序切削用量和时间定额计算7.1 粗铣，半精铣，精铣右端面工步1 粗铣（1）计算切削用量由表5-7按机床功率和工件材料取f=0.2mm/z背吃刀量等于加工余量=Z1=1.1mm铣刀寿命T查表5-10得T=180min Z=10切削速度由表5-13得：=64m/min主轴转速由机床转速表4-16 取=255实际转速：（2）时间定额 基本时间L=62mm L1=0.5，d=80，=30,得L1=4mm L2=1mm辅助时间tf =0.151.314=0.197min其他时间tb+tx =6 % （1.314+0.197）=0.091min单件时间tdj =1.602min工步2 半精铣（1）计算切削用量由表5-7按机床功率和工件材料取f=0.2m/r背吃刀量等于加工余量=Z2=0.7mm切削速度由表5-13得：=72m/min主轴转速由机床转速表 取=300r/min实际转速：（2）时间定额 基本时间L=62mm L1=0.5，d=80，=30,得L1=4mm L2=1mm辅助时间tf =0.151.12=0.168min其他时间tb+tx =6 % （1.12+0.168）=0.077min单件时间tdj =1.361min工步3精铣（1）计算切削用量由表5-7按机床功率和工件材料取f=0.2mm/r背吃刀量等于加工余量= Z3 = 0.2mm切削速度由表5-13得：=81min主轴转速由机床转速表 取=300r/min实际转速：（2）时间定额 基本时间L=62mm L1=0.5，d=80，=30,得L1=4mm L2=1mm辅助时间tf =0.151.12=0.168min其他时间tb+tx =6 %（1.12+0.168）=0.077min单件时间tdj =1.361min7.2 粗铣，半精铣，精铣右端面工序(二)切削用量和时间定额与工序(一)相同。7.3 粗扩，精扩，铰20孔工步1 粗扩（1）计算切削用量由表5-25按扩孔钻直径和工件材料取f=0.7mm/r背吃刀量=Z2/2 =1 mm切削速度由表5-27得：=23.7m/min主轴转速由机床转速表 取=400r/min实际转速：（2）时间定额 基本时间L=18mm L1=(D-d)/2cotKr+1，Kr=45,D=19,d=16，得L1=2.5mm L2=2mm辅助时间tf =0.150.08=0.012min其他时间tb+tx =6 %（0.08+0.012）=0.006min单件时间td j =5.8s=0.097min工步2 精扩（1）计算切削用量由表5-25按扩孔钻直径和工件材料取f=0.6mm/r背吃刀量=Z3/2 =0.35 mm切削速度由表5-27得：=28.6m/min主轴转速由机床转速表 取=500r/min实际转速：（2）时间定额 基本时间L=18mm L1=(D-d)/2cotKr+1，Kr=45,D=19.7,d=19，得L1=1.35mm L2=4mm辅助时间t f =0.150.078=0.012min其他时间tb+tx =6 %（0.078+0.012）=0.005min单件时间tdj =0.095min工步3铰孔（1）计算切削用量由表5-32按铰刀直径和工件材料取f=0.35mm/r背吃刀量=Z1/2 =0.1 mm切削速度由表5-32得：=10m/min主轴转速由机床转速表 取=200r/min实际转速：（2）时间定额 基本时间L=18mm 由表546得L1=0.1mm L2=15mm辅助时间tf =0.150.473=0.071min其他时间tb+tx =6 %（0.473+0.071）=0.033min单件时间tdj =0.871min7.4 粗铣、半精铣拨叉脚内表面工步1粗铣（1）计算切削用量由表5-6按铣床功率，工艺系统刚度和工件材料取f=0.007mm/z背吃刀量=0.35mm切削速度由表5-15得：=31m/min主轴转速由机床转速表 取=140实际转速：（2）时间定额 基本时间L=16mm L1=，d=15，得L1=31.4mm ， L2=2mm辅助时间tf =0.1550.4=7.56min其他时间tb+tx =6 %（50.4+7.56）=3.48min单件时间tdj =61.44min工步2 半精铣（1）计算切削用量由表5-6按铣床功率，工艺系统刚度和工件材料取f=0.015mm/z背吃刀量=1.65mm切削速度由表5-15得：=31m/min主轴转速由机床转速表 取=140实际转速：（2）时间定额 基本时间L=16mm L1=，d=15，得L1=31.4mm ， L2=2mm辅助时间tf =0.1523.5=3.5min其他时间tb+tx =6 %（23.5+3.5）=1.62min单件时间tdj =28.62min7.5 钻，粗铰，精铰5孔工步1 钻（1）计算切削用量由表5-22按麻花钻直径和工件材料取f=0.07mm/r背吃刀量=钻/2 =2.4 mm切削速度由表5-22得：=15m/min主轴转速由机床转速表 取=1000r/min实际转速：（2）时间定额 基本时间L=30mm l1=D/2cotKr+1，Kr=45,得L1=3.5mm L2=1mm辅助时间tf=0.150.493=0.034min其他时间tb+tx=6%（0.493+0.074）=0.034min单件时间tdj=0.601min工步2 粗铰（1）计算切削用量由表5-32按铰刀直径和工件材料取f=0.18mm/r背吃刀量=Z2/2 =0.1mm切削速度由表5-32得：=8m/min主轴转速由机床转速表 取=500r/min实际转速：（2）时间定额 基本时间L=30mm 由表546 L1=(D-d)/2cotKr+1得L1=0.1mm L2=15mm辅助时间tf = 0.150.346=0.052min其他时间tb+tx = 6 %（0.346+0.052）=0.024min单件时间tdj = 0.422min工步3 精铰（1）计算切削用量由表5-32按铰刀直径和工件材料取f=0.15mm/r背吃刀量=0mm切削速度由表5-32得：=10m/min主轴转速由机床转速表 取=630r/min实际转速：（2）时间定额 基本时间L=30mm 由表546得L1=0.1mm L2=1mm辅助时间tf=0.150.324=0.049min其他时间tb+tx=6%（0.324+0.049）=0.022min单件时间tdj=0.395min第八章 工艺规程的编制按照工序设计所得的计算结果填写机械加工工艺过程综合卡片，绘制工序简图。(综合卡见附录)第九章 专用夹具设计9.1 方案分析钻床夹具的用途是来完成工序（六），通过一次装夹，完成对5孔的钻、铰加工。同样采用“一面两销（其中一个销限制绕轴向的转动）”的定位方式，使用平压板，双头螺柱+垫片+六角螺母，调整支撑对工件夹紧。(夹具图见附录)夹具设计的主要目的是保证加工孔的同轴度。为完成钻、铰孔，采用快换钻套以提高效率。夹具应用在摇臂钻床Z3025上。夹具的优点是夹紧快速简单，适合大量生产。1.可换钻套高度H钻套高度与孔距精度，工件材料，孔加工深度，刀具刚度，工件表面形状等因素等有关,可换钻套高度由表9-9由孔径d确定，H=12mm，h=8mm 2.排屑间隙h钻套底部与工件间的距离h称为排屑间隙。h应适当选取，间隙太小，排屑难以自由排出，将加工表面损坏，甚至折断钻头。h太大时将导致导向精度降低。 排屑间隙h=(0.3-0.7)d=2.5mm9.2 定位误差的计算：由课程设计指导教程P170一面一销定位得dw=TD+Td+S=0.012mm9.3 夹紧力的计算：由P191表10-1 查得公式并计算F=42N 夹紧力符合要求第十章 设计体会参考文献【1】 邹青主编.机械制造技术基础课程设计指导教程北京：机械工业出版社 2004 【2】 孙本绪主编.机械加工余量手册北京：国防工业出版社 1999【3】 陈宏钧主编.实用机械加工工艺手册北京:机械工业出版社,2012,第1版【4】 李名望主编.机床夹具选用简明手册北京:化学工业出版社,2012,第1版【5】 白海清主编.机床夹具及量具设计重庆:重庆大学出版社,2013,第1版【6】 王光斗主编.机床夹具设计手册上海：上海科学技术出版社，2000，第3版 附录零件图机械加工工艺过程综合卡片夹具图