撥叉零件的機(jī)械加工工藝及鉆Φ20孔工序的專用夾具設(shè)計(jì)

1、機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)題目：撥叉零件的機(jī)械加工工藝及鉆20孔工序的專用夾具設(shè)計(jì) 姓名： 班級(jí)： 學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)教師： 教師職稱： 目 錄1、零件的分析.11.1零件的作用.11.2零件的工藝分析.12、工藝規(guī)程設(shè)計(jì).22.1確定毛坯的制造形式.22.2基面的選擇.22.3制定工藝路線.22.4機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定.43、確立切削用量及基本工時(shí).53.1鉆18孔.63.2擴(kuò)19.8孔.73.3鉸19.94孔.73.4、精鉸20孔.84、卡具設(shè)計(jì).94.1問(wèn)題的提出.94.2卡具設(shè)計(jì).95、設(shè)計(jì)體會(huì).10參考文獻(xiàn).111、零件的分析1.1零件的作用題目所給的零件是CA6140車床的

2、撥叉。它位于車床變速機(jī)構(gòu)中，主要起換檔，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的作用。零件上方的20孔與操縱機(jī)構(gòu)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(guò)上方的力撥動(dòng)下方的齒輪變速。也可應(yīng)用于控制離合器的嚙合、斷開(kāi)的機(jī)構(gòu)中，從而控制橫向或縱向進(jìn)給。兩件零件鑄為一體，加工時(shí)分開(kāi)。1.2零件的工藝分析 如圖所示，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

3、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(méi)有復(fù)雜的加工曲面，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。2、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)2.1確定毛坯的制造形式零件材料為HT200?？紤]零件在機(jī)床運(yùn)行過(guò)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(yè)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

4、砂型鑄造機(jī)器造型毛坯。2.2基面的選擇基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過(guò)程中回問(wèn)題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件的大批報(bào)廢，是生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行。粗基準(zhǔn)的選擇對(duì)于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。而對(duì)有若干個(gè)不加工表面的工件，則應(yīng)以與加工表面要求相對(duì)位置精度較高的不加工表面作粗基準(zhǔn)。根據(jù)這個(gè)基準(zhǔn)選擇原則，現(xiàn)選取20mm孔的不加工外輪廓表面作為粗基準(zhǔn)，利用一組共兩塊V形塊支承這兩個(gè)32mm作主要定位面，限制5個(gè)自由度，再以一個(gè)銷釘限制最后1個(gè)自由度，達(dá)到完全定位,然后進(jìn)行銑削。精基準(zhǔn)的選擇 主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的

5、問(wèn)題。當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算，這在以后還要專門(mén)計(jì)算，此處不再重復(fù)。2.3制定工藝路線制定工藝路線得出發(fā)點(diǎn),應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證,在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用萬(wàn)能性機(jī)床配以專用工卡具,并盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。現(xiàn)有三個(gè)方案進(jìn)行比較參考：工藝路線方案一工序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

6、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

7、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。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(guò)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、

8、精鉸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(guò)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)孔的垂直度誤差不超過(guò)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。2.4機(jī)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

9、為HT200，硬度170220HB，生產(chǎn)類型中批量，鑄造毛坯據(jù)以上原始資料及加工路線，分別確定各家工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：圖3-1 零件各部分標(biāo)號(hào)1. 外圓表面延軸線方向長(zhǎng)度方向的加工余量及公差（20，50端面）。查機(jī)械制造加工工藝設(shè)計(jì)員手冊(cè)（以下稱工藝手冊(cè)）第171頁(yè)表5-6及第182頁(yè)表，選用加工余量（1）20孔端面T2，余量為3mm，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T3，余量為3mm，雙邊加工。 銑削加工余量為：粗銑2.4mm，精銑0.6mm，雙邊加工。（3）50內(nèi)孔（已鑄成孔）取50已鑄成孔單邊余量為3.5

10、mm，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(shū)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)3、確立切削用

11、量及基本工時(shí)在設(shè)計(jì)夾具時(shí)以工藝方案三中的第四道工序來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算。工序四 以20孔上端面為精基準(zhǔn)，鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸20孔，保證垂直度誤差不超過(guò)0.05mm,孔的精度達(dá)到IT7。工件材料為HT200，硬度170220HB,表面粗糙度為Ra3.2m，由簡(jiǎn)明機(jī)械加工工藝手冊(cè)529頁(yè)查得選用Z5040圓柱立式鉆床。3.1鉆18孔選擇刀具 選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時(shí)do=18mm，鉆頭采用雙頭刃磨法，后角o12°，二重刃長(zhǎng)度b=2.5mm,橫刀長(zhǎng)b=1.5mm,寬l=3mm,棱帶長(zhǎng)度 螺旋角°。 3.1.2選擇切削用量（1）決定進(jìn)給量按加工要求選擇進(jìn)給量：根據(jù)簡(jiǎn)明機(jī)械加工工藝手冊(cè)

12、，由表10.4.1可查出：f=0.210.4mm/r由孔深與孔徑比 ，修正系數(shù)取=1.0所以，f=0.210.4mm/r 。按鉆頭強(qiáng)度選擇：f=1.5mm/r 。按機(jī)床強(qiáng)度選擇：f=0.4mm/r。最終決定選擇機(jī)床已有的進(jìn)給量f=0.4mm/r經(jīng)校驗(yàn) ，校驗(yàn)成功。（2）鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命查簡(jiǎn)明機(jī)械加工工藝手冊(cè)824頁(yè)表8-1得后刀面最大磨損限度為0.3.mm，耐用度壽命（3）切削速度查實(shí)用切削加工手冊(cè)表3-52得，鉆孔時(shí)理論切削速度為：20m/min 所以，Vc=Vt*K=20*0.8=16m/min則查簡(jiǎn)明機(jī)械加工工藝手冊(cè)取機(jī)床轉(zhuǎn)速為故實(shí)際的切削速度（4）校驗(yàn)扭矩P及功率M 因?yàn)?，查?shí)用切削

13、加工手冊(cè)表2-21得：Mt=43.16N.m。修正系數(shù)Km=1.0，所以Mc=43.16N.m。由簡(jiǎn)明機(jī)械加工工藝手冊(cè)查得，當(dāng)n=300r/min時(shí)，Mm=120N.m。McMm，則校驗(yàn)扭矩成功。因?yàn)?，f0.5mm/r，Vc=16m/min，Pc=1.08kw。根據(jù)簡(jiǎn)明機(jī)械加工工藝手冊(cè)得Pe=3*0.82=2.46kw，所以PcPe，選擇的切削用量可用。即：d=18mm，f=0.4mm/r，n=300r/min,v=16.96m/min。計(jì)算工時(shí)3.2擴(kuò)19.8孔3.2.1選擇刀具 由簡(jiǎn)明機(jī)械加工工藝手冊(cè)229頁(yè)查得選擇高速鋼19.8專用擴(kuò)孔鉆。 3.2.2選擇切削用量（1）決定進(jìn)給量最終決定

14、選擇機(jī)床已有的進(jìn)給量f=0.4mm/r。（2）鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命查簡(jiǎn)明機(jī)械加工工藝手冊(cè)824頁(yè)表8-1得后刀面最大磨損限度為0.3.mm，耐用度壽命（3）切削速度查實(shí)用切削加工手冊(cè)表3-52得，擴(kuò)孔時(shí)的切削速度為：V=0.4V鉆 所以，V= 0.4V鉆=0.4*16.96=6.78m/min則查簡(jiǎn)明機(jī)械加工工藝手冊(cè)取機(jī)床轉(zhuǎn)速為計(jì)算工時(shí)3.3鉸19.94孔3.3.1選擇刀具 由簡(jiǎn)明機(jī)械加工工藝手冊(cè)232頁(yè)查得選擇直柄機(jī)用絞刀（GB/T1132-2004），前角=5°，=9°，k=4°，=15°。3.3.2選擇切削用量（1）決定進(jìn)給量最終決定選擇機(jī)床已有的進(jìn)

15、給量f=0.35mm/r。（2）切削速度查實(shí)用切削加工手冊(cè)表3-53得，擴(kuò)孔時(shí)的切削速度為：Vc=8-15m/min， 所以，初選Vc=10m/min則主軸轉(zhuǎn)速查簡(jiǎn)明機(jī)械加工工藝手冊(cè)528頁(yè)選擇機(jī)床轉(zhuǎn)速為故實(shí)際的切削速度計(jì)算工時(shí)3.4、精鉸20孔3.4.1選擇刀具 由于鉸孔時(shí)所用的刀具精度滿足精鉸需求，為了節(jié)省工作時(shí)間，所以仍使用直柄機(jī)用絞刀。3.4.2選擇切削用量（1）決定進(jìn)給量根據(jù)簡(jiǎn)明機(jī)械加工工藝手冊(cè)查得，最終決定選擇機(jī)床已有的進(jìn)給量f=0.3mm/r。（2）切削速度查實(shí)用切削加工手冊(cè)表3-52得，擴(kuò)孔時(shí)的切削速度為：Vc=8 m/min，計(jì)算工時(shí)則整個(gè)工序四的工藝卡片如圖：4、卡具設(shè)計(jì)

16、經(jīng)過(guò)與小組成員協(xié)商，決定設(shè)計(jì)第四道工序以孔上端面為精基準(zhǔn)，鉆擴(kuò)鉸精鉸孔，保證垂直精度誤差不超過(guò)0.05mm，孔精度達(dá)IT7。本卡具將用于Z5040圓柱立式鉆床。鉆頭選用高速鋼麻花鉆。4.1問(wèn)題的提出 利用本夾具主要是鉆兩孔，且孔與端面有一定的位置精度要求。在本工序中，主要考慮保證其位置精度并提高勞動(dòng)效率，及降低勞動(dòng)強(qiáng)度。4.2卡具設(shè)計(jì)4.2.1定位基準(zhǔn)的選擇 由零件圖可知，孔與其上下端面均有一定的垂直度要求，在本工藝中上下端面已銑并達(dá)到一定精度，故采用孔的上端面為主要定位基準(zhǔn)，使用固定與活動(dòng)V型塊卡緊。4.2.2卡緊力計(jì)算本步加工可按鉆削估算卡緊力。實(shí)際效果可以保證可靠的卡緊。由前計(jì)算可知：在

17、計(jì)算卡緊力時(shí)，只考慮扭矩的影響，查手冊(cè)可得：卡緊力：W=使用快速螺旋定位機(jī)構(gòu)快速人工卡緊，調(diào)節(jié)卡緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的卡緊力。4.2.3定位誤差分析本工序采用孔上端面定位，工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合，故其基準(zhǔn)不重合誤差為0，在本工藝中主要考慮鉆套所形成的誤差：，所以，所以可以保證孔的精度要求。4.2.4卡具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明 卡具的卡緊力不大，故使用手動(dòng)卡緊。為了提高生產(chǎn)力，使用快速螺旋卡緊機(jī)構(gòu)?？ň呱显O(shè)置有鉆套，用于確定的鉆頭位置。安裝工件時(shí)，將星形螺釘連同活動(dòng)V形塊向右拉，工件以其上端面放在支承套上，工件一圓弧面對(duì)準(zhǔn)固定V形塊，然后推動(dòng)星形螺釘使活動(dòng)V形塊靠緊工件右端的圓弧面，擰緊星形

18、螺釘，通過(guò)鋼球使半圓鎖緊塊向兩邊張緊，從而鎖緊工件。兩V形塊做成兩側(cè)帶有斜度的斜面，在夾緊時(shí)產(chǎn)生向下的分力，防止工件產(chǎn)生上抬的趨勢(shì)。由于孔需要擴(kuò)鉸，故采用快換鉆套。 本夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，適用于成批生產(chǎn)小型連桿類零件。若將加工孔處的支承套做成浮動(dòng)支承形式，則定位精度能進(jìn)一步提高，但是相應(yīng)結(jié)構(gòu)要復(fù)雜些且增加了一些輔助時(shí)間。 5、設(shè)計(jì)體會(huì) 機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)是我們學(xué)完了大學(xué)的全部機(jī)械類基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進(jìn)行的一次課程設(shè)計(jì)。這是我們?cè)谶M(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對(duì)所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí),也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練,因此,它在我們四年的大學(xué)生活中占有重要的地位。就我個(gè)人而言，這三個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)無(wú)疑讓我自身的機(jī)械基礎(chǔ)知識(shí)又得到一次鞏固，正所謂溫故而知新，在同組隊(duì)員和老師的幫助和指導(dǎo)下，完成這些任務(wù)更使自己有了史無(wú)前例的自豪感。我希望能通過(guò)這次三個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)對(duì)自己未來(lái)將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自