撥叉零件的機(jī)械加工工藝及銑Φ32孔上端面工序的專用機(jī)床夾具設(shè)計(jì)

1、河北農(nóng)業(yè)大學(xué)設(shè)計(jì)說明書撥叉零件的機(jī)械加工工藝及銑32孔上端面工序的專用機(jī)床夾具設(shè)計(jì) 學(xué) 生：溫陽 學(xué) 號(hào)：2014212010120 專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí)：機(jī)制1203 指導(dǎo)老師：弋景剛、姜海勇、楊淑華職稱：教授、副教授、講師 目 錄序言1一. 設(shè)計(jì)任務(wù) 2二、零件工藝分析2三、毛坯的選擇3四、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)34.1 選擇定位基準(zhǔn)34.2 制定工藝路線3五、確定加工余量、工序尺寸及公差5六、對(duì)應(yīng)夾具分析66.1 加工條件66.2切削力及夾緊力計(jì)算67、 夾具設(shè)計(jì)77.1問題提出77.2夾具設(shè)計(jì)87.3切削力夾緊力計(jì)算87.4定位誤差分析97.5夾具設(shè)計(jì)及操作簡(jiǎn)要說明9設(shè)計(jì)體會(huì)1

2、0參考文獻(xiàn)11 序 言機(jī)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(huì)上有著各種各樣的機(jī)械或機(jī)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(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要行業(yè)，是一個(gè)國(guó)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(jī)械制造水平的高低是衡量一個(gè)國(guó)家國(guó)民經(jīng)濟(jì)綜合實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的重要指標(biāo)。撥叉831008的加工工藝規(guī)程及其銑端面的夾具設(shè)計(jì)是在學(xué)完了機(jī)械制圖、機(jī)械制造技術(shù)、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械工程材料等進(jìn)行課程設(shè)計(jì)之后的下一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。正確地解決一個(gè)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(jì)出專用夾具，保證零件的加工質(zhì)量。本次設(shè)計(jì)也要培養(yǎng)

3、自己的自學(xué)與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè)計(jì)綜合性和實(shí)踐性強(qiáng)、涉及知識(shí)面廣。所以在設(shè)計(jì)中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產(chǎn)實(shí)踐的需要，只有將各種理論與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，才能很好的完成本次設(shè)計(jì)。一、設(shè)計(jì)任務(wù) 撥叉零件的機(jī)械加工工藝及銑32孔上端面工序的專用機(jī)床夾具設(shè)計(jì)。二、零件的工藝分析2.1撥叉831008在機(jī)床中的作用撥叉831008位于CA6140車床變速機(jī)構(gòu)中，比如改變車床滑移齒輪的位置，實(shí)現(xiàn)變速。起換檔作用，使主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)按照工作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩。零件上方的20孔與操縱機(jī)構(gòu)相連，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(dòng)下方的齒輪變速。；也可應(yīng)用于控制

4、離合器的嚙合、斷開的機(jī)構(gòu)中，從而控制橫向或縱向進(jìn)給。2.2零件的工藝分析圖2-1 零件圖如圖2-1，撥叉需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求：1、左端20孔，孔的精度達(dá)到IT7。以及與此孔相通的8的錐孔、M6螺紋孔。2、右端半圓孔50，孔的精度達(dá)到IT12。3、撥叉底面、小頭孔端面、大頭半圓孔端面。50的孔上下兩個(gè)端面與20的孔中心線的垂直度誤差為0.07mm。上端面與孔有位置要求，垂直度誤差為0.05mm。由上面分析可知，可以粗加工撥叉下端面，然后以此作為基準(zhǔn)采用專用夾具進(jìn)行加工，并且保證位置精度要求。再根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟(jì)精度及機(jī)床所能達(dá)到的位置精度，并且此撥叉零件沒有復(fù)雜的加工曲面，

5、所以根據(jù)上述技術(shù)要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。3、 毛坯的選擇零件材料為HT200?？紤]零件在機(jī)床運(yùn)行過程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡(jiǎn)單，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，故選擇鑄件毛坯。查機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)第70頁常用的毛坯類型，根據(jù)砂型鑄造機(jī)器造型鑄件尺寸精度高、表面粗糙度值小，可以減少加工余量，適用于中批或大批量生產(chǎn)的特點(diǎn)，選擇砂型鑄造機(jī)器造型毛坯。4、 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 4.1 選擇定位基準(zhǔn)：1 .粗基準(zhǔn)的選擇：以零件的小頭上端面為主要的定位粗基準(zhǔn)，以兩個(gè)小頭孔外圓表面為輔助粗基準(zhǔn)。 2 .精基準(zhǔn)的選擇：考慮要保證零件的加工精度和裝夾準(zhǔn)確方便，依據(jù)“基準(zhǔn)重合”原則和“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則，以粗加工后的

6、底面為主要的定位精基準(zhǔn)，以兩個(gè)小頭孔外圓柱表面為輔助的定位精基準(zhǔn)。4.2 制定工藝路線:工藝方案一工序01 粗銑20、50下端面，以20上端面為基準(zhǔn)；工序02 粗銑20上端面，以20下端面為基準(zhǔn)；工序03 粗銑50上端面，以50下端面為定位基準(zhǔn)；工序04 鉆、擴(kuò)20孔，以32外圓和20上端面為基準(zhǔn)；工序05 粗鏜50孔，以20中心線為定位基準(zhǔn)；工序06 銑斜肩；工序07 精銑20下端面，以20上端面為基準(zhǔn)；工序08 精銑20上端面，以20下端面為基準(zhǔn)；工序09 粗鉸、精鉸20孔，以20中心線為基準(zhǔn)；工序10 精銑50端面，以20中心線為基準(zhǔn)；工序11 半精鏜50孔，以20中心線為定位基準(zhǔn)；工序

7、12 鉆、鉸8錐孔，以20下端面和零件中線為基準(zhǔn)；工序13 鉆M6底孔，攻螺紋，以20下端面和零件中線為基準(zhǔn)；工序14 銑斷，以20中心線為基準(zhǔn)；工序15 去毛刺；工序16 終檢。方案一分析：工序較多，工序太分散，可以適合大多數(shù)生產(chǎn)，但效率較低。工藝方案二工序一 粗、精銑20孔上端面。工序二 鉆、擴(kuò)、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（錐孔加工一半，裝配時(shí)鉆鉸）。工序七 鉆一個(gè)4孔，攻M6螺紋。工序八 銑47°凸臺(tái)。工序九 檢查。方案二分析：上面工序加工效率較高，違背先面后孔原則，基準(zhǔn)不合理，對(duì)機(jī)器要求高

8、。工藝方案三工序一 粗銑20、50下端面，以32外圓為粗基準(zhǔn)；工序二 粗銑20孔上端面，以20下端面為基準(zhǔn)；工序三 粗銑50上端面，以50下端面為基準(zhǔn)；工序四 以20孔上端面和32外圓為精基準(zhǔn)，鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸20孔，保證垂直度誤差不超過0.05mm,孔的精度達(dá)到IT7；工序四 以20孔為精基準(zhǔn)，鉆、擴(kuò)、鉸50孔，保證孔的精度達(dá)到IT12；工序五 銑斜角；工序六 以20孔為精基準(zhǔn)，精銑20孔下端面；工序七 以20孔為精基準(zhǔn)，精銑50孔下端面，保證端面相對(duì)孔的垂直度誤差不超過0.07；工序八 以20孔為精基準(zhǔn)，精銑20孔上端面；工序九 以20孔為精基準(zhǔn)，精銑50孔上端面，保證端面相對(duì)孔的垂直度誤

9、差不超過0.07；工序十 鉆、鉸8錐孔，以20下端面和零件中線為基準(zhǔn)；工序十一 鉆M6底孔，攻螺紋，以20下端面和零件中線為基準(zhǔn)；工序十二 銑斷，以20中心線為基準(zhǔn)；工序十三 去毛刺；工序十四 終檢。經(jīng)慎重比較，選擇工序三。五、確定機(jī)械加工余量、工序尺寸及公差確定鑄件加工余量及形狀圖3-1 零件各部分標(biāo)號(hào)如圖3-1，查機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)員手冊(cè)第171頁表5-6及第182頁表選用加工余量： （1）20孔端面T2，余量為3，雙邊加工。 銑削加工余量為：粗銑 2.4mm，精銑 0.6mm，雙邊加工。（2）50孔端面T2，余量為3，雙邊加工。 銑削加工余量為：粗銑2.4mm，精銑0.6mm，雙邊加工。（

10、3）50內(nèi)孔，已鑄成孔取50已鑄成孔單邊余量為3.5mm，即鑄成孔43mm；工序加工后尺寸：第一次鉆孔：46mm；第二次鉆孔：48mm；擴(kuò) 鉆 孔：49.93mm；粗 鉸：49.93mm；精 鉸：50mm；（4） 20H7內(nèi)孔，已鑄成孔取20已鑄成孔單邊余量為3mm，即鑄成孔17mm；鉆孔：18mm；擴(kuò) 鉆 孔：19.8mm；粗 鉸：19.94mm；精 鉸：20mm；（5） 8錐孔，精度為IT9鉆孔：7.8mm； （公差書P140）鉸：8mm； （機(jī)械加工工藝學(xué)P159）（6） 6孔鉆孔：4mm；攻螺紋：6（7）其他尺寸直接鑄造得到由于本設(shè)計(jì)規(guī)定的零件為大批量生產(chǎn)，應(yīng)該采用調(diào)整加工。因此在計(jì)算

11、最大、最小加工余量時(shí)應(yīng)按調(diào)整法加工方式予以確認(rèn)。六、 在設(shè)計(jì)夾具時(shí)以工藝方案三中的第二道工序計(jì)算工序二 粗銑20孔上端面，以20下端面為基準(zhǔn)。6.1 加工條件工件材料：HT200,b =170220MPa（簡(jiǎn)明機(jī)械加工工藝手冊(cè)表2-27），鑄造;工件尺寸：最大寬度72mm，最大長(zhǎng)度176mm;加工要求：粗銑20孔上端面，粗銑加工余量單邊1.2mm;機(jī)床：X5012B立式升降臺(tái)銑床（簡(jiǎn)明機(jī)械加工工藝手冊(cè)表6-10）;刀具：耐熱鋼端銑刀（簡(jiǎn)明機(jī)械加工工藝手冊(cè)P238表3-49）。銑削寬度ae100,深度ap6,齒數(shù)z=8,故根據(jù)簡(jiǎn)明機(jī)械加工工藝手冊(cè)表3-16，取刀具直徑d0=100mm。根據(jù)簡(jiǎn)明機(jī)

12、械加工工藝手冊(cè)P237，選擇刀具前角00°后角012°，副后角0=45°，刃傾角：s=10°,主偏角Kr=60°,過渡刃Kr=30°,副偏角Kr=2°。6.2切削用量1）確定切削深度ap 因?yàn)橛嗔枯^小，故選擇ap=1.2mm，一次走刀即可完成。2）確定每齒進(jìn)給量fz 由于本工序?yàn)榇旨庸?，尺寸精度和表面質(zhì)量可不考慮，從而可采用不對(duì)稱端銑，以提高進(jìn)給量提高加工效率。根據(jù)切削手冊(cè)P351，使用耐熱鋼端銑刀加工. fz=0.180.24mm/z故選擇：fz=0.2mm/z。3）確定刀具壽命及磨鈍標(biāo)準(zhǔn) 根據(jù)簡(jiǎn)明機(jī)械加工工藝手冊(cè)表3-2

13、5，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為1.51.8mm；由于銑刀直徑d0=100mm，故刀具使用壽命T=170min。4）計(jì)算切削速度vc和每分鐘進(jìn)給量vf根據(jù)切削手冊(cè)表3.16，當(dāng)d0=100mm，Z=8，ap1.2，fz0.2mm/z時(shí)，vt=98m/min ,nt=300r/min,vft=450mm/min。各修正系數(shù)為：kMV= 0.89，kSV= 0.89。切削速度計(jì)算公式為： V=VK=98×0.89×1.0=87.22m/minN=nk=300×0.89×1.0=267r/minV=VK=450×0.89×1.0=400.5m

14、m/min根據(jù)簡(jiǎn)明機(jī)械加工工藝手冊(cè)選擇X5020B立式升降銑床根據(jù)說明書選擇：n=300r/min , V=400mm/min因此實(shí)際切屑速度和每齒進(jìn)給量為：V=5)校驗(yàn)機(jī)床功率 根據(jù)切削手冊(cè)表3.24，近似為Pcc=3.3kw,根據(jù)機(jī)床使用說明書，主軸允許功率Pcm=4.5x0.75=3.325KW>Pcc=3。故校驗(yàn)合格。最終確定:ap=1.2mm，nc=300r/min，vf=400mm/s，vc=94.2m/min，fz=0.16mm/z。6）計(jì)算基本工時(shí) tmL/ vf，L=l+ y+，l=176mm.查切削手冊(cè)表3. 26，入切量及超切量為：y+=40mm，則：tmL/ Vf

15、=(176+50)/400=0.56min。七、夾具設(shè)計(jì)為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。并設(shè)計(jì)工序2銑32孔上端面的夾具。本夾具將用于X5020B立式升降銑床，刀具為高速鋼端銑刀。7.1 問題的提出本夾具主要用來銑32外圓上端面，該端面與其他面沒有任何關(guān)系。在本工序加工時(shí)還應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，而其位置尺寸為自由公差，精度不是主要問題。7.2 夾具設(shè)計(jì)定位基準(zhǔn)選擇 由零件圖可知，銑32外圓上端面，因?yàn)槭谴旨庸?，?0的下端面和外圓用一個(gè)固定V型塊和一個(gè)活動(dòng)V型塊夾緊定位。7.3 切削力及夾緊力計(jì)算 （1）刀具： 采用端銑刀 50mm z=8,

16、用1把鋸片銑刀保證同時(shí)安裝在主軸上面中間用隔套把兩把銑刀隔開，保證兩把銑刀之間距離為7mm。這樣就可以一次銑出兩個(gè)面，并且尺寸易保證。機(jī)床：X5020B立式升降銑床由3 所列公式 得 查表 9.48 得其中： 修正系數(shù) z=24 代入上式，可得 F=592.93N 因在計(jì)算切削力時(shí)，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(jì)算選用夾緊螺釘夾緊機(jī) 由其中f為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取 F=+G G為工件自重 夾緊螺釘： 公稱直徑d=15mm，材料 45鋼 性能級(jí)數(shù)為6.8級(jí) 螺釘疲勞極限：

17、 極限應(yīng)力幅：許用應(yīng)力幅：螺釘?shù)膹?qiáng)度校核：螺釘?shù)脑S用切應(yīng)力為 s=3.54 取s=4 得 滿足要求 經(jīng)校核： 滿足強(qiáng)度要求，夾具安全可靠，使用快速螺旋定位機(jī)構(gòu)快速人工夾緊，調(diào)節(jié)夾緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的夾緊力。7.4 定位誤差分析本工序采用一活動(dòng)V型塊，一擋快定位，工件始終靠近擋塊的一面。但是，由于此道工序后還有精加工，因此本道工序要求不高，故應(yīng)當(dāng)能滿足定位要求。7.5 夾具設(shè)計(jì)及操作簡(jiǎn)要說明 如前所述，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，應(yīng)該注意提高勞動(dòng)生產(chǎn)率避免干涉。應(yīng)使夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于操作，降低成本。提高夾具性價(jià)比。本道工序?yàn)殂姶矈A具選擇了壓緊螺釘夾緊方式。本工序?yàn)殂娗邢饔嗔啃?，切削力小，所以一般的手?dòng)

18、夾緊就能達(dá)到本工序的要求。 本夾具的最大優(yōu)點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊。夾具的夾緊力不大，故使用手動(dòng)夾緊。為了提高生產(chǎn)力，使用快速螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。 設(shè)計(jì)體會(huì)本次設(shè)計(jì)即將結(jié)束了，時(shí)間雖然短暫但是它對(duì)我們來說受益菲淺的，通過這次的設(shè)計(jì)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(shí)踐相結(jié)合進(jìn)行實(shí)實(shí)在在的設(shè)計(jì)，使我們不但鞏固了理論知識(shí)而且掌握了設(shè)計(jì)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(jì)手冊(cè)和AUTOCAD等制圖軟件，為我們踏入設(shè)計(jì)打下了好的基礎(chǔ)。本次設(shè)計(jì)使我們認(rèn)識(shí)到了只努力的學(xué)好書本上的知識(shí)是不夠的，還應(yīng)該更好的做到理論和實(shí)踐的結(jié)合。非常感謝老師給我們的辛勤指導(dǎo)