撥叉加工工藝的設(shè)計說明書

1、 . . . 目 錄序 言-2零件分析-2工藝規(guī)程設(shè)計-2確定毛坯的制造形式-2基面的選擇-3制訂工藝-3機械加工余量、工序尺寸與毛坯尺寸的確定-4確定切削用量與基本工時-6夾具設(shè)計-15參考文獻-17序 言機械制造工藝學課程設(shè)計是我們學完了大學的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以與大部分專業(yè)課之后進行的。這是我們在進行畢業(yè)設(shè)計之前對所學各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中占有重要地位。就我個人而言，我希望能通過這次課程設(shè)計對自己未來將從事的工作進行一次適應(yīng)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(shè)打下一個良好的基礎(chǔ)

2、。由于能力所限，設(shè)計尚有許多不足之處，懇請各位老師給與指教。一零件分析 零件的作用題目所給定的零件是撥叉（見附圖1）。主要作用是：它位于車床變速機構(gòu)中，主要起換檔，是主軸回轉(zhuǎn)運動按照操作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩。 零件的工藝分析撥叉共有兩組加工表面，他們之間有一定的位置要求?，F(xiàn)分述如下：銑40×47mm的平面，保證長度尺寸80mm，鉆、擴花鍵底孔，保證尺寸mm，拉花鍵，保證尺寸mm。倒15°角，銑28×40mm平面，銑寬度為mm的槽，銑寬度為mm的槽。由以上分析可知，對于這兩組加工表面而言，可以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，并且保

3、證他們的表面質(zhì)量要求。二工藝規(guī)程設(shè)計 確定毛坯的制造形式零件材料為HT200?？紤]到機床在運行中要經(jīng)常地變速，以與實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，零件在工作工程中經(jīng)常承受變載荷，又由于零件結(jié)構(gòu)比較復雜，零件毛坯比較適合鑄造成型。因此，應(yīng)選用HT200，以保證足夠的強度、硬度，從而保證零件的工作可靠性。由于零件批量生產(chǎn)，已經(jīng)達到大批生產(chǎn)的水平，而且零件的輪廓尺寸不大，故可采用金屬模機器造型砂型鑄造。這從提高生產(chǎn)率、保證加工精度上考慮，也是應(yīng)該的。 基面的選擇基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一。基面的選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)效率得以提高。否則，加工工藝過程中會出現(xiàn)問題百出，更有甚者，還會造成

4、零件大批報廢，使生產(chǎn)無常進行。1、粗基準的選擇。零件加工時粗基準是必須選用的。在選用時要考慮如何保證各個加工表面有足夠的余量，如何保證各個表面間的相互位置精度和自身的尺寸精度。因此，選擇粗基準時，應(yīng)遵循以下幾個原則：以不加工表面為粗基準；選擇毛坯余量最小的表面最為粗基準；選擇零件上重要的表面最為粗基準；選擇零件上加工面積大，形狀復雜的表面最為粗基準；粗基準在同一尺寸方向上通常只能使用一次，不應(yīng)重復使用，以免產(chǎn)生不必要的定位誤差。按照有關(guān)粗基準的選擇原則(選擇零件的不加工平面為粗基準；若零件右若干個不加工平面時，則應(yīng)以與加工表面面積較大的為粗基準)，選擇40的端面為粗基準，利用一組一長一短兩個V

5、型塊夾緊零件的圓柱輪廓部分作為定位面，以消除X方向的移動，X方向的轉(zhuǎn)動，Y方向的移動和轉(zhuǎn)動，Z方向的轉(zhuǎn)動，以達到完全定位。2、精基準的選擇。精基準的選擇應(yīng)使工件的定位誤差較小，能保證工件的加工精度，同時還應(yīng)使加工過程操作方便，夾具結(jié)構(gòu)簡單。選擇時應(yīng)遵循以下原則：基準重合；一次安裝的原則；互為基準的原則；自為基準的原則。 主要應(yīng)該考慮基準重合的問題。當設(shè)計基準與工序基準不重合的時候，應(yīng)該進行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不再重復。 制訂工藝路線制訂工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當是使零件的幾何形狀、尺寸精度以與位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用外能性

6、機床配以專用工夾具，并盡量是工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。工藝路線方案一工序 銑40×47mm的平面工序 鉆、擴花鍵底孔工序 拉花鍵工序 車15°角工序 銑28×40mm平面工序 銑寬度為mm的槽工序 銑寬度為mm的槽工藝路線方案二工序 銑40×47mm的平面工序 銑28×40mm平面工序 銑寬度為mm的槽工序 銑寬度為mm的槽工序 擴花鍵底孔工序 拉花鍵工序 锪15°角工藝方案的比較與分析上述兩個工藝方案的特點在于：方案一是先鉆、擴花鍵底孔，保證尺寸 22，然后銑28×40mm

7、平面，以車削的方法來倒15°角。方案二是先銑28×40mm平面，然后再鉆、擴花鍵底孔，并其以锪的方式倒15°角?？傮w上來看，兩個方案各有優(yōu)缺點：方案一先鉆、擴花鍵底孔、拉花鍵槽，然后以花鍵孔的中心為基準銑28×40mm平面，這樣就能保證設(shè)計基準與工藝基準的重合，尺寸精度和位置精度都易于實現(xiàn)，且定位和裝夾也易于實現(xiàn)。但是，方案一中倒角采用車削的方法，由于零件結(jié)構(gòu)的不規(guī)則性，不易與定位于裝夾，若要保證尺寸與位置精度還要設(shè)計專用夾具，這樣不利于生產(chǎn)效率的提高和成本的降低；方案二剛好與方案一相反，先銑28×40mm平面，然后銑寬度為mm的槽，再鉆、擴花

8、鍵底孔，這樣設(shè)計基準與工藝基準就不重合，容易產(chǎn)生加工誤差，若要尺寸精度和位置精度，還需要基準的轉(zhuǎn)換，這樣就給設(shè)計與計算帶來不便。但是，方案二采取锪的方式倒15°角，這樣的加工易于實現(xiàn)。因此，綜合以上兩個方案得出具體合理的工藝過程如下：工序 銑40×47mm的平面工序 鉆、擴花鍵底孔工序 拉花鍵工序 锪15°角工序 銑28×40mm平面工序 銑寬度為mm的槽工序 銑寬度為mm的槽 機械加工余量、工序尺寸與毛坯尺寸的確定“撥叉”零件材料為鑄鐵HT200，生產(chǎn)類型為中批量生產(chǎn)（300010000件）采用砂型鑄造法鑄造毛坯件。根據(jù)上述原始材料以與加工工藝，分別確

9、定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸與毛坯尺寸如下：1. 40×48端面考慮零件加工長度并無要求，40×48表面粗糙度要求為 ，參照簡明工藝手冊查表得知粗銑至精銑的工藝路線可以滿足要求，需兩次加工可達到精度。因此確定加工余量Z=3mm可以滿足加工要求。其中第一步粗銑要求達到長度80.2mm。2鉆擴孔毛坯為實心，不沖出孔?？拙却植诙纫?。需要由鉆孔，擴孔，精鏜的工藝路線可以達到要求?？壮叽鐬椋簠⒄蘸喢鞴に囀謨圆楸淼弥椎募庸び嗔糠峙淙缦拢恒@孔：20mm擴孔：22mm精鏜：mm3花鍵孔花鍵要求外徑定心，拉削時的加工余量參照工藝手冊，應(yīng)取2Z=2mm。但查刀具尺寸可知花鍵拉刀標

10、準尺寸為22、25mm。此步驟不要求加工余量。4銑削28×40 的平面銑削余量：銑削的公稱余量（單邊）為： Z=2.0-0.2=1.8mm由于毛坯與以后每道工序（或工步）的加工都有加工公差，因此所規(guī)定的加工余量只是名義上的加工余量。實際上，加工余量由最大加工余量和最小加工余量之分。由于本設(shè)計規(guī)定零件為中批量生產(chǎn)，此加工表面要求達到粗糙度。因此在計算最大、最小加工余量時，應(yīng)查表予以確定。查工藝手冊，確定加工路線為粗銑到精銑的兩步加工。查得單邊鑄造余量為Z=3mm。要求精銑銑削余量為0.2mm，所以第一步粗銑余量為：銑削余量：Z= 3-0.2 = 2.8mm5銑削槽 單邊鑄造余量為Z=3

11、mm，槽兩側(cè)面精度要求達到，精銑可以達到此精度。查表取兩邊精銑加工余量為0.5mm,槽底面加工余量為1mm,故粗銑選用7mm 寬直齒三面銑刀。粗銑單邊加工余量為Z=3-1=2mm。精銑選用高速細齒三面刃銑刀。6銑削槽 因為平面沒有精度要求，故鑄造時平面無加工余量。槽表面要求達到表面粗糙度，槽兩側(cè)面要求粗糙度達到。參照工藝手冊，查表取底面精銑加工余量為1mm,兩側(cè)面留加工余量0.5mm。粗銑分4次進刀達到精銑加工余量。 確定切削用量與基本工時工序：銑削40×48端面。本工序采用計算法確定切削用量。1. 加工條件工件材料：HT200鑄鐵=200N/mm加工要求：銑40×48平面

12、達到 ，粗銑，精銑。機床：X63臥式銑床刀具：圓柱銑刀2. 計算切削用量（1）粗銑40×48平面，保證尺寸80.2mm查切削手冊，查表3-3，取 =0.20.3mm/Z(取0.02mm/Z)切削速度：參考有關(guān)手冊，確定=20m/min采用高速鋼圓柱銑刀，d =100mm，齒數(shù)z=10現(xiàn)采用X63臥式銑床,根據(jù)機床使用說明書（見工藝手冊表4.2-39）取 = 75r/min故實際切削速度為：當 =75r/min時，工作臺的進給量 應(yīng)為：查機床使用說明書，剛好有 =150m/min,故直接選用該值切削工時：由于粗銑，故銑刀不必銑過整個工件，銑刀行程： =48 + 18 +4 =70( =

13、 2 5)所以機加工工時為：（2）精銑40×48平面，保證尺寸80mm查切削手冊，查表3-3，取 =0.20.3mm/Z(取0.02mm/Z)切削速度：參考有關(guān)手冊，確定=20m/min采用高速鋼快速銑刀，d =100mm，齒數(shù)z=10采用X63臥式銑床， = 75r/min 實際切削速度： 工作臺的進給量 應(yīng)為 = 6 . 5 切削工時：工序：鉆、擴22mm花鍵孔1 鉆孔20mm確定進給量，根據(jù)切削手冊，當材料為HT200 硬度 <200Mpa時，= 20 mm , 取0.70.8mm/r由于本零件在加工20孔時屬于低剛度零件，故進給量應(yīng)乘以系數(shù)0.75 為0.450.6 根

14、據(jù)機床說明書，立式鉆床Z525，進給量圍0.10.81mm/r現(xiàn)取=0.48mm/r切削速度：根據(jù)切削手冊，查得切削速度=19m/min。所以，根據(jù)機床說明書，取 =272 r/min。故實際切削速度為： =D/2 × ctg Kr+1=11mm =3mm切削工時： = 93mm2. 擴孔21.8mm利用21.8mm專用鉆頭對20mm的孔進行擴鉆，根據(jù)有關(guān)手冊的規(guī)定，擴鉆的切削用量可根據(jù)鉆孔的切削用量選取。=(1.21.8) = （1.21.8）×0.48根據(jù)機床說明書，選取=0.62mm/r=(1/21/3)× =(5.6 8.5)m/min則主軸轉(zhuǎn)速 n=81

15、130r/min, 按機床說明書取 =97r/min實際切削速度為：切削工時：3 精鉸21.8mm進給量選取=0.28mm/r 按機床說明書選取 =392 r/min，則切削速度為：切削工時：工序 拉花鍵25mm單面齒升：根據(jù)有關(guān)手冊，確定拉花鍵孔時花鍵拉刀單面齒升為0.06mm,拉削速度=0.06m/s(3.6m/min)切削工時：選用外徑26齒數(shù)為6的769mm拉刀式中 單面余量 1.5mm(由22mm拉削到25mm)l 拉削表面長度，80mm考慮校準部分的長度系數(shù)k 考慮機床返回行程系數(shù)，取1.4拉削速度(m/min)拉刀單面齒升z 拉刀同時工作齒數(shù)，z=6p 拉刀齒距 p=(1.251

16、.5)=12mm經(jīng)計算，切削工時為： t = 0.15min工序 倒角 4×15 锪 4×15 的倒角，采用150 的特殊锪鉆。為縮短輔助時間，取倒角的主軸轉(zhuǎn)速與擴孔時間一樣，n=97r/min切削工時：t=1.65min 采用手動進給方式工序銑削28×40 的平面精銑余量 查工藝手冊可知，單邊0.20.3mm，取0.3mm銑削余量：Z= 3-0.2 = 2.8mm粗銑精銑(1)粗銑28×40，保證尺寸：27.2mm查工藝手冊表2.2-4鑄件機械加工余量：取單邊銑削加工余量為Z=3mm鑄造毛坯 CT=81028×40的平面粗糙度 粗糙度 ： 粗

17、銑520 精銑 0.635查切削手冊表3-3，得=0.20.3mm/Z(取0.02mm/Z)切削速度：參考有關(guān)手冊，確定=20m/min采用高速鋼圓柱銑刀，d =100mm，齒數(shù)z=10當 =75r/min時，工作臺的進給量 應(yīng)為：加工時間： =16.5mm= 60mm(2)精銑28×40，保證尺寸：27mm 取0.02mm/Z切削速度：參考有關(guān)手冊，確定=20m/min采用高速錯齒三面刃銑刀，d =100mm，齒數(shù)z=10加工工時：工序：銑寬為 的槽。 銑削體積 8×9×40(1) 粗銑查切削手冊表3-3得 =0.20.3mm/Z(取0.02mm/Z)切削速度根

18、據(jù)切削用量簡明手冊第三部分表3-2*由于HT200的硬度大于150HBS，故 可取8 后角=12 已知切削寬度為8mm，銑削寬度為9mm機床選用X62型臥式銑床。X62銑床的功率為75kw，工藝剛度為中等。選用細齒盤銑刀加工銑料查切削手冊表3-3得 =0.20.3mm/Z(取0.02mm/Z)決定切削速度v和工作進給每分鐘進給量其中Cv =47 qv=0.2 uv=0.5 pv=0.1 m=0.15 T=100min 最大磨削量為：0.8，銑刀直徑為d=50 T=100min (表3.8*)ap=7mmfz=0.25mm/Z ae=9mm Z=14 d=50mmkv=1.0 xv=0.1經(jīng)計算

19、，v=19m/min n=121r/min根據(jù)X62型臥式銑床主軸轉(zhuǎn)速（表4.2-39）選擇n=118r/min,即n=1.97r/s實際切削速度v=3.14×50÷1000×1.97=0.31m/s工作臺每分鐘進給量=0.23×14×60=210mm/min根據(jù)X62型銑床工作進給量（表4.2-40）選擇=190mm/min則實際的每步進給量 = 0.23mm/Z根據(jù)機床功率：根據(jù)表3.28的計算方式，銑削時的功率（單位kw）為 Pc=(Fc v)/1000其中CF=30 xF=1.0 yF=0.65 uF=0.83 wF=0 qF=0.83

20、ap=9mmfZ=0.23mm/Z ae=7mm Z=14 d=50mmn=118r/min 經(jīng)計算，F(xiàn)c=284.83 Pc=(284.83×0.31) ÷1000kw =0.09 kw 故可采用。基本時間： 根據(jù)表6.2-7三面刃錯齒銑刀銑槽的基本時間為：ae=9ap=7=l 經(jīng)計算切削時間 t=0.51min(2)精銑兩側(cè)面：同上查切削手冊表3-3得 =0.20.3mm/Z(取0.02mm/Z)ap=9mmae=0.5mm Z=14經(jīng)計算，v=(4.7×2.19)/ (1.895×1.25×0.57×0.71×1.3)

21、=78m/minn=1000×78÷(×50)=496.8r/min根據(jù)工藝手冊查得n=475r/min, 即n=7.92r/s v=3.14×50÷1000×7.92=1.24m/s fmz=0.25×14×60=210mm/min查表4.2-40選擇fmz=0.23mm/Z經(jīng)計算，F(xiàn)c=(30×9×0.385×14×0.56) / 25.713=31 .7v=1.24 m/sPc=0.04kw =(0.5+21+4) ×3÷190= 0.4min工序

22、加工下面的槽 加工18×23×40（1）粗銑選擇細齒盤銑刀，d=100 L=16 Z=20 ap=16 ae=23X62型銑床：7.5kw 查切削手冊表3-3得 =0.20.3mm/Z(取0.02mm/Z)切削速度ap=16ae=22經(jīng)計算，v=9.9m/min n=(1000×13.1) ÷(×100)=39.4r/min查表選： n=37.5r/min n=0.792r/s v=3.14×100÷1000×0.792=0.249m/s工作臺：fzm=0.2×20×60=240mm/min查表

23、得：fzm=235mm/minfz =235/(20×60)=0.196mm/Z（2）精銑：選高速鋼錯齒三面刃銑刀 d=80 D=27 L=8 Z=16 選用X62臥式銑床定fr=1.6 fr=0.230.5 取fr=0.48mm/r銑刀磨鈍標準與耐用度，根據(jù)表3.7*，最大磨損量為0.25mmT=60min加工速度：Cv =35 qv=0.2 uv=0.5 pv=0.1 m=0.15 T=100min Xv=0.1 yv=0.4 經(jīng)計算，v=112/3 m/min =37.3m/min 即0.62m/sn=446r/min 查表4.2-39，得n=475r/min最后，將以上各工序

24、切削用量、工時定額的計算結(jié)果，連同其他數(shù)據(jù)，一并填入機械加工工序卡片，見附表。三夾具設(shè)計機械加工過程中，為了保證加工精度，工件必須在機床中占有正確的加工位置，并使之固定或夾緊，這個定位、夾緊的過程就叫做工件的安裝。工件的安裝在機械加工中占有重要的地位，安裝的質(zhì)量直接影響加工質(zhì)量、生產(chǎn)率、勞動條件和加工成本。由于本工件的結(jié)構(gòu)特點，需要設(shè)計專用夾具。經(jīng)過與同組其他同學協(xié)商，決定設(shè)計第道工序銑寬度為mm的槽的夾具。本夾具用于X62的臥式銑床。刀具為一把直齒三面銑刀（D=16，d=50,L=7mm,Z=14）,和一把高速鋼錯齒三面銑刀（d=80,D=27,L=8,Z=16）對工件的上平面進行加工。（一

25、）問題的提出本夾具主要用來銑寬度為mm的槽，保證兩側(cè)的粗糙度等級為1.6，底部的粗糙度等級為6.3。這一槽對40×47的端面有一定的位置與尺寸要求。加工本道工序時，40×47的端面已經(jīng)加工出來，這樣就保證了設(shè)計基準與工藝基準的重合，保證了加工精度，避免了加工誤差。因此，在本道工序加工時，主要應(yīng)考慮如何提高勞動生產(chǎn)效率，降低勞動強度。（二）夾具設(shè)計 定位基準的選擇由零件可知，寬為的槽對40×47的端面有尺寸要求，故其設(shè)計基準為40×47的端面。為了使定位誤差為零，應(yīng)該選擇自動定心夾具。但這種自動定心夾具在結(jié)構(gòu)上過于復雜，因此，這里只選用以40×4

26、7的端面為主要定位基準。為了提高加工效率，現(xiàn)決定用高速鋼錯齒三面刃銑刀（d=80,D=27,L=8,Z=16），對工件采用氣動夾緊。 切削力與夾緊力的計算刀具：直齒三面銑刀：50，Z= 16（見切削手冊表3.28）其中：=30 =7 =1.0 = 0.23 =0.65 =2.8（在加工面上測量的近似值） =0.83 = 50 =0.83 =0 Z=16F= =118N水平分力：= 1.1=130 N垂直分力：= 0.3=35.4 N計算切削力時，必須把去安全系數(shù)考慮在。安全系數(shù)K=。其中：為基本安全系數(shù)2.0為加工性質(zhì)系數(shù)1.2為刀具鈍化系數(shù)1.2為斷續(xù)切削系數(shù)1.1F=K= 2.0×1.2×1.2×1.1×130=412NN（f+f）= KN=設(shè)f= f=0.2 則N=1030N氣缸選用=60mm,當p=0.5Mpa 氣缸推力為1413N此時已大于所需的1030N的夾緊力，故是可以用的 定位誤差分析（1）定位元件尺寸與公差的確定。夾具的主要定位元件為一花鍵軸，該定位花鍵軸的尺寸與公差規(guī)定為與本零件在工作時與其相配花鍵軸的尺寸與公差一樣。（2）花鍵孔鍵槽寬為mm，夾具中定位花鍵軸寬為mm,因此，當零件安裝在鍵槽最大側(cè)向間隙為：=0.08-（-0.065）=0.1