機械制造技術(shù)課程設(shè)計-五六檔撥叉加工工藝規(guī)程及鉆φ22孔夾具設(shè)計

目錄22347摘要 212871第一章零件的工藝分析 3165671.1零件的作用 375331.2零件的加工要求分析 331918第二章零件工藝規(guī)程的制定 457482.1確定毛坯的制造形式 470282.2基準(zhǔn)的選用 5273062.3制定工藝路線 689212.4機械加工余量、工序尺寸的確定 719312.5切削余量的計算 730117第三章專用夾具設(shè)計 13203583.1確定夾具方案 13189313.2夾具體設(shè)計 14167383.3夾具定位分析 15271673.4夾具導(dǎo)向裝置的設(shè)計 15146473.5夾緊力計算 1619634總結(jié) 2014827參考文獻 21摘要本次課設(shè)的題目為：設(shè)計零件“5、6檔撥叉鉆孔夾具”機械加工及工藝裝備。主要內(nèi)容包括以下幾點：繪制產(chǎn)品零件圖；分析零件特性及結(jié)構(gòu)，查閱資料了解零件的作用及用途；分析零件的加工工藝，確定零件的加工路線，根據(jù)產(chǎn)品圖紙要求及工藝路線，合理利用設(shè)備及刀具，計算相應(yīng)的切削速度；設(shè)計加工零件鉆孔直徑22mm專用夾具夾具，繪制夾具裝配圖及夾具體圖（兩維）；進行夾具的定位誤差分析及夾緊力的分析；全套圖紙加V信153893706或扣3346389411零件的工藝分析1.1零件的作用題目給出的靈劍士某汽車的5、6檔撥叉零部件，從字面上理解它主要作用就是起到換擋作用，按理論來講，該零件主要承受速度及扭矩所帶來的力。圖1.1零部件兩維圖：圖1.1零部件兩維圖1.2零件的加工要求分析經(jīng)審閱零部件圖紙，該零件加工主要表現(xiàn)在如下幾方面：孔?22F8兩端面的加工，尺寸51mm，粗糙度Ra=12.5；兩叉角外側(cè)兩端面的加工，尺寸12mm,粗糙度Ra=3.2；兩叉角內(nèi)側(cè)加工，尺寸166mm，粗糙度Ra=3.2孔?22F8的加工，粗糙度要求Ra=3.2，尺寸要求距叉角圓弧中心160mm；孔?8H9的加工，粗糙度要求Ra=3.2，尺寸要求距右側(cè)端面11mm；個別表面倒角及熱處理（淬火）的加工。零件工藝規(guī)程的制定機械加工工藝是規(guī)定產(chǎn)品或零件機械加工工藝過程和操作方法，是指導(dǎo)生產(chǎn)的重要的技術(shù)性文件。它直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)率及其加工產(chǎn)品的經(jīng)濟效益，生產(chǎn)規(guī)模的大小、工藝水平的高低以及解決各種工藝問題的方法和手段都要通過機械加工工藝來體現(xiàn)，因此工藝規(guī)程的編制的好壞是生產(chǎn)該產(chǎn)品的質(zhì)量的重要保證的重要依據(jù)。在編制工藝時須保證其合理性、科學(xué)性、完善性。機械加工工藝規(guī)程的作用：=1\*GB3①指導(dǎo)生產(chǎn)；=2\*GB3②組織生產(chǎn)和管理生產(chǎn)。工藝規(guī)程的設(shè)計原則：=1\*GB3①技術(shù)上的先進性；=2\*GB3②經(jīng)濟上的合理性；=3\*GB3③良好的勞動條件。2.1確定毛坯的制造形式毛坯的種類很多，每一種毛坯又有許多不同的制造方法。常用的毛坯主要有：（1）軋制件主要包括各種熱軋和冷拉圓鋼、方鋼、六角鋼等型材。（2）鑄件鑄件適用于形狀較復(fù)雜的毛坯。（3）鍛件鍛件適用于強度要求高、形狀較簡單的毛坯。（4）焊接件焊接件是將型材或板料等焊接成所需的毛坯，簡單方便，生產(chǎn)周期短，但常需經(jīng)過時效處理消除應(yīng)力后才能進行機械加工。（5）其它毛坯如沖壓件、粉末冶金和塑料壓制件等。選擇毛坯時應(yīng)全面考慮下列因素：（1）零件的材料及力學(xué)性能要求（2）零件的結(jié)構(gòu)形狀與尺寸（3）生產(chǎn)綱領(lǐng)的大?。?）現(xiàn)有生產(chǎn)條件（5）充分考慮利用新技術(shù)、新工藝、新材料的性能根據(jù)零件技術(shù)要求材料為HT200，即為灰鐵材質(zhì)，根據(jù)零件結(jié)構(gòu)，本次零件結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，已知材料特性，最終決定本次零件毛坯的制造形式為鑄造，采用金型鑄造。具體毛坯尺寸如下圖：2.2基準(zhǔn)的選用基準(zhǔn)的選用是工藝設(shè)計的重要組成部分，基準(zhǔn)選擇的正確性及合理性直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量，是產(chǎn)品質(zhì)量保證的關(guān)鍵；及生產(chǎn)效率的保障。否則基準(zhǔn)的選擇錯誤，在加工過程中會問題不斷，更甚者出現(xiàn)批量事故?；鶞?zhǔn)是用來確定工件上其他幾何要素之間的幾何關(guān)系所依據(jù)的點、線、面等，基準(zhǔn)根據(jù)用途分為設(shè)計基準(zhǔn)和加工基準(zhǔn)。設(shè)計基準(zhǔn)是零件在圖紙上標(biāo)注設(shè)計尺寸是所采用的基準(zhǔn)。工藝基準(zhǔn)是指零件在加工過程中采用的基準(zhǔn)。按照用途及作用工藝基準(zhǔn)又分為：工序基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)、測量基準(zhǔn)和裝配基準(zhǔn)粗基準(zhǔn)的選用：粗基準(zhǔn)選用R99、R109的肋筋構(gòu)成的平面及輪廓進行定位加工撥叉孔兩端面；精基準(zhǔn)的選擇：考慮該零件在加工過程中的易產(chǎn)生變形，精基準(zhǔn)選用撥叉孔的一個端面及撥叉孔作為精基準(zhǔn)，后在合理的部位加輔助支撐進行定位加工。2.3制定工藝路線零件的工藝路線的設(shè)定直接關(guān)系到加工過程是否流暢，影響加工過程的效率，同樣關(guān)系到產(chǎn)品質(zhì)量。工藝路線的擬定應(yīng)遵循降低勞動強度、降低成本為目的，盡量減少工藝步驟，縮短工藝路線。通過上述分析制定工藝路線分析如下：工序號工序名稱工序內(nèi)容備注10鑄造鑄造造毛坯20熱處理人工時效處理30銑銑撥叉孔兩端面，粗糙度Ra=12.540鉆鉆孔?21.5mm（通）鉸孔?22F8mm（通），粗糙度Ra=3.250銑粗、精銑叉角內(nèi)側(cè)，保證尺寸166mm，粗糙度Ra=3.260銑銑叉角兩端面，保證尺寸12mm，粗糙度Ra=3.2，垂直度0.1mm70鉆鉆孔?7.5mm（通）鉸孔?8H9mm(通）保證尺寸距撥叉孔右端面，粗糙度Ra=3.280倒角鉗工手工按圖示倒角90淬火按圖示在要求部位淬火處理100清理去除尖角毛刺、清洗、刷油130檢驗按圖紙檢驗各尺寸2.4機械加工余量、工序尺寸的確定根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定個加工表面的加工余量、工序尺寸，具體如下?！?、6檔撥叉”零件材料HT200，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采用鍛造形式制造毛坯。端面余量為2mm（包括撥叉孔兩端面、叉角兩端面及叉角內(nèi)側(cè)）；孔徑?22mm、?8mm過小采用實心鍛造，后期有加工獲得；2.5切削余量的計算切削用量包括機床的主軸轉(zhuǎn)速、切削深度、進給量、吃刀量以及切削時間，根據(jù)查切削用量手冊并計算切削用量，具體如下：零件切削用量及基本工時的確定：工序30：銑，銑端面至尺寸根據(jù)工藝工序要求本次加工方式為銑削加工且為兩面加工，所以設(shè)備采用XD200型雙面銑床，根據(jù)工步加工方式及部位刀具采用鑲嵌式端面銑刀，刀具直徑為?50mm，已知本次加工面粗糙度為Ra=12.5，余量為單面2mm，一次加工可滿足零件要求。具體參數(shù)見下分析：確定切削速度：查《切削用量簡明手冊》表1.10得：切削速度為；表1.4得：進給速度為；根據(jù)本次材料及硬度取進給為；計算主軸轉(zhuǎn)速：，根據(jù)XD200機床參數(shù)取轉(zhuǎn)速為；計算實際切削速度：；計算切削時間：根據(jù)圖紙及工藝分析本次加工為切削外徑，余量為單面2mm，加工方式為銑削加工，余量不大，所以一刀可以滿足，一已知直徑為36mm，查《切削用量簡明手冊》表1.26得：過切量及入切量為：，即本次切削總長度：；根據(jù)公式計算切削時間為：；工序40：鉆，鉆、鉸?22mm至尺寸（通）根據(jù)加工需要采用Z525型搖臂鉆床。根據(jù)零件圖紙分析本次加工孔數(shù)為1，直徑為?22mm，表面粗糙度為Ra=3.2，孔徑精度為F8，所以本次采用鉆—鉸的加工方式完成零件要求；鉆孔?21.5mm：刀具采用直徑?21.5mm直柄硬直合金鉆頭，已知切削余量為21.5/2=10.75mm；確定切削速度：查《切削用量簡明手冊》表2.27得：切削速度為；進給速度為；計算主軸轉(zhuǎn)速：根據(jù)公式計算得：；根據(jù)機床參數(shù)選用轉(zhuǎn)速為：；計算實際切削速度：；計算切削時間：根據(jù)零件圖紙已知本次切削長度為72mm，孔數(shù)量為1，即計算切削長度為72mm，查表《切削用量簡明手冊》表2.29得過切量及入切量為10mm，即本次總切削量為72+10=82mm；根據(jù)公式計算切削時間為：；鉸孔?22mm：刀具采用直徑?22mm直柄硬直合金鉆頭，已知切削余量為22-21.5/2=0.25mm；確定切削速度：查《切削用量簡明手冊》表2.27得：切削速度為；進給速度為；計算主軸轉(zhuǎn)速：根據(jù)公式計算得：；根據(jù)機床參數(shù)選用轉(zhuǎn)速為：；計算實際切削速度：；計算切削時間：根據(jù)零件圖紙已知本次切削長度為72mm，孔數(shù)量為1，即計算切削長度為72mm，查表《切削用量簡明手冊》表2.29得過切量及入切量為10mm，即本次總切削量為72+10=82mm；根據(jù)公式計算切削時間為：；工序50：鉆，鉆、鉸?8mm至尺寸（通）根據(jù)加工需要采用Z525型搖臂鉆床。根據(jù)零件圖紙分析本次加工孔數(shù)為1，直徑為?8mm，表面粗糙度為Ra=3.2，孔徑精度為H9，所以本次采用鉆—鉸的加工方式完成零件要求；1、鉆孔?7.5mm：刀具采用直徑?7.5mm直柄硬直合金鉆頭，已知切削余量為7.5/2=3.75mm；確定切削速度：查《切削用量簡明手冊》表2.27得：切削速度為；進給速度為；計算主軸轉(zhuǎn)速：根據(jù)公式計算得：；根據(jù)機床參數(shù)選用轉(zhuǎn)速為：；計算實際切削速度：；計算切削時間：根據(jù)零件圖紙已知本次切削長度為36mm，孔數(shù)量為1，即計算切削長度為36mm，查表《切削用量簡明手冊》表2.29得過切量及入切量為10mm，即本次總切削量為36+10=46mm；根據(jù)公式計算切削時間為：；2、鉸孔?8mm：刀具采用直徑?8mm直柄硬直合金鉆頭，已知切削余量為8-7.5/2=0.25mm；確定切削速度：查《切削用量簡明手冊》表2.27得：切削速度為；進給速度為；計算主軸轉(zhuǎn)速：根據(jù)公式計算得：；根據(jù)機床參數(shù)選用轉(zhuǎn)速為：；計算實際切削速度：；計算切削時間：根據(jù)零件圖紙已知本次切削長度為36mm，孔數(shù)量為1，即計算切削長度為36mm，查表《切削用量簡明手冊》表2.29得過切量及入切量為10mm，即本次總切削量為36+10=46mm；根據(jù)公式計算切削時間為：；工序60：銑，銑叉角兩端面至尺寸根據(jù)工藝工序要求本次加工方式為銑削加工，所以設(shè)備采用X61型普通銑床，根據(jù)工步加工方式及部位刀具采用三面刃銑刀，刀具直徑為?100mm，已知本次加工面粗糙度為Ra=3.2，余量為單面2mm，分粗—精兩刀加工可滿足零件要求。具體參數(shù)見下分析：確定切削速度：查《切削用量簡明手冊》表1.10得：切削速度為；表1.4得：進給速度為；根據(jù)本次材料及硬度取進給為；計算主軸轉(zhuǎn)速：，根據(jù)X61機床參數(shù)取轉(zhuǎn)速為；計算實際切削速度：；計算切削時間：根據(jù)圖紙及工藝分析本次加工為切削端面，余量為單面2mm，加工方式為銑削加工，表面有粗糙度要求，所以兩刀可以滿足，一已知長度為12mm，查《切削用量簡明手冊》表1.26得：過切量及入切量為：，即本次切削總長度：；根據(jù)公式計算切削時間為：粗加工：；精加工：；專用夾具設(shè)計為提高生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量，降低勞動強度，需設(shè)計專用夾具。夾具設(shè)計的主要目的就是通過設(shè)計一個適當(dāng)?shù)亩ㄎ谎b置或元件，使其與零件的定位基準(zhǔn)相接觸，能夠限制住工件的自由度，從而實現(xiàn)定位。在進行夾具設(shè)計時，首先要確保所設(shè)計的夾具能夠達到零件的加工精度以及表面粗糙度的加工要求。其次，設(shè)計的夾具能夠提高工作效率。最后，在質(zhì)量和工作效率都能夠保障的的前提下最好能夠降低工件的生產(chǎn)成本。當(dāng)然，我們同時也需要考慮到夾具的操作是否安全方便，適用性是否強等各個方面的問題。3.1確定夾具方案按照本次課設(shè)要求，設(shè)計零件鉆孔夾具，鉆孔22mm孔。本次定位限制三個自由度。平面以撥叉孔端端面定位限制一個自由度。利用定位塊與外輪廓定位輔助支撐（在撥叉角位置）限制兩個自由度。壓緊方式采用手柄式手動螺釘鎖緊進行手動鎖緊。如圖3.1夾具裝配圖：圖3.1夾具裝配圖3.2夾具體設(shè)計夾具體用于將各種元件、裝置連接為一體，并通過它將整個夾具安裝在機床上。夾具體是整個夾具的基體和骨架，要服從所有元件、機構(gòu)和裝置的安裝要求來精心設(shè)計，夾具體需要正確安裝在機床上，故夾具體的形狀和尺寸，主要取決于夾具上各組成體的分布、工件形狀、尺寸、加工性質(zhì)等?？紤]到加工過程中，夾具體要承受一定的切削力，為防止產(chǎn)生變形和振動，在夾具體設(shè)計時要保證有足夠的強度和剛性。本次夾具體設(shè)計材料采用HT200材料，該材料易鑄造，后期進行時效處理后，不易變形，并且易切削。具體夾具體結(jié)構(gòu)如圖圖3.2夾具體設(shè)計：圖3.2夾具體設(shè)計圖3.3夾具定位分析根據(jù)本次夾具設(shè)計，夾具為設(shè)計鉆孔22mm孔，本次采用輪廓定位，利用v型塊進行輪廓定位，并且根據(jù)本次零件結(jié)構(gòu)分析，本次零件的基準(zhǔn)為孔徑22mm，即本次加工為后工序加工制定加工基準(zhǔn)，所以本次加工的誤差可忽略不計，只要保證孔徑即可。3.4夾具導(dǎo)向裝置的設(shè)計本次夾具為鉆孔夾具，孔徑精度要求較高導(dǎo)向，裝置為鉆套/鉸套。本次采用快換式式鉆/鉸套，，采用T10A材質(zhì)，原材料調(diào)質(zhì)處理25~32HRC,粗加工后再精心淬火處理，硬度在50~62HRC，后序進行磨削加工，保證同軸度在0.02mm。3.5夾緊力計算1、鉆削力計算：根據(jù)本次材料特性，材料為HT200，查相關(guān)材料得：本次材料抗拉強度為≧200Mpa，根據(jù)本次切削方式可知本次為鉆孔加工，根據(jù)公式計算本次加工受力情況如下：①、切削力矩：根據(jù)公式計算得：其中M為切削力矩（M/N)；D為鉆頭直徑；為每轉(zhuǎn)進給速度（mm）；Kp為修正系數(shù)（查表）；根據(jù)工藝內(nèi)容已知本次加工孔徑為21.5mm，即本次鉆頭直徑D=21.5mm；根據(jù)前章分析切削參數(shù)本次進給速度為0.22mm/r，即本次進給速度為；根據(jù)資料得取修正系數(shù)Kp=1，即本次計算切削力矩為：；②、鉆削力計算：根據(jù)公式計算得：鉆削切削力的計算公式如下，進給量計算孔的切削力，帶入得：在計算切削力時，必須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。安全系數(shù)。其中：-為基本安全系數(shù)，取安全系數(shù)為1.5；-為加工性質(zhì)系數(shù)，取加工性質(zhì)系數(shù)為1.1；-為刀具鈍化系數(shù)，取刀具鈍化系數(shù)為1.1；-為斷續(xù)切削系數(shù)，取斷續(xù)切削系數(shù)為1.1；所以：2、夾緊力計算由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構(gòu)。夾緊力的確定夾緊力方向的確定夾緊力應(yīng)朝向主要的定位基面。夾緊力的方向盡可能與切削力和工件重力同向。1）、夾緊力作用點的選擇a.夾緊力的作用點應(yīng)落在定位元件的支承范圍內(nèi)。b.夾緊力的作用點應(yīng)落在工件剛性較好的部位上，這樣可以防止或減少工件變形變形對加工精度的影響。c.夾緊力的作用點應(yīng)盡量靠近加工表面。2）、夾緊力大小的估算理論上確定夾緊力的大小，必須知道加工過程中，工件所受到的切削力、離心力、慣性力及重力等，然后利用夾緊力的作用應(yīng)與上述各力的作用平衡而計算出。但實際上，夾緊里的大小還與工藝系統(tǒng)的剛性、夾緊機構(gòu)的傳遞效率等有關(guān)。而且，切削力的大小在加工過程中是變化的，因此，夾緊力的計算是個很復(fù)雜的問題，只能進行粗略的估算。估算的方法：一是找出對夾緊最不利的瞬時狀態(tài)，估算此狀態(tài)下所需的夾緊力；二是只考慮主要因素在力系中的影響，略去次要因素在力系中的影響。估算的步驟：a.建立理論夾緊力FJ理與主要最大切削力FP的靜平衡方程：FJ理=Ф(FP)。b.實際需要的夾緊力FJ需，應(yīng)考慮安全系數(shù)，F(xiàn)J需=KFJ理。c.校核夾緊機構(gòu)的夾緊力FJ是否滿足條件：FJ>FJ需。夾具中的裝夾是由定位和夾緊兩個過程緊密聯(lián)系在一起的。定位問題已在前面研究過，其目的在于解決工件的定位方法和保證必要的定位精度。僅僅定好位在大多數(shù)場合下，還無法進行加工。只有進而在夾具上設(shè)置相應(yīng)的夾緊裝置對工件進行夾緊，才能完成工件在夾具中裝夾的全部任務(wù)。夾緊裝置的基本任務(wù)是保持工件在定位中所獲得的即定位置，以便在切削力、重力、慣性力等外力作用下，不發(fā)生移動和震動，確保加工質(zhì)量和生產(chǎn)安全。有時工件的定位是在夾緊過程中實現(xiàn)的，正確的夾緊還能糾正工件定位的不正確。一般夾緊裝置由動源即產(chǎn)生原始作用力的部分。夾緊機構(gòu)即接受和傳遞原始作用力，使之變?yōu)閵A緊力，并執(zhí)行夾緊任務(wù)的部分。他包括中間遞力機構(gòu)和夾緊元件?？紤]到機床的性能、生產(chǎn)批量以及加工時的具體切削量決定采用手動夾緊。螺旋夾緊機構(gòu)是斜契夾緊的另一種形式，利用螺旋桿直接夾緊元件，或者與其他元件或機構(gòu)組成復(fù)合夾緊機構(gòu)來夾緊工件。是應(yīng)用最廣泛的一種夾緊機構(gòu)。螺旋夾緊機構(gòu)中所用的螺旋，實際上相當(dāng)于把契繞在圓柱體上，因此他的作用原理與斜契是一樣的。也利用其斜面移動時所產(chǎn)生的壓力來夾緊工件的。不過這里上是通過轉(zhuǎn)動螺旋，使繞在圓柱體是的斜契高度發(fā)生變化來夾緊的。典型的螺旋夾緊機構(gòu)的特點：（1）結(jié)構(gòu)簡單；（2）擴力比大；（3）自瑣性能好；（4）行程不受限制；（5）夾緊動作慢。夾緊裝置可以分為力源裝置、中間傳動裝置和夾緊裝置，在此套夾具中，中間傳動裝置和夾緊元件合二為一。力源為機動夾緊，通過螺栓夾緊移動壓板。達到夾緊和定心作用。工件通過定位銷的定位限制了繞Z軸旋轉(zhuǎn)，通過螺栓夾緊移動壓板，實現(xiàn)對工件的夾緊。并且移動壓板的定心裝置是與工件外圓弧面相吻合的移動壓板，通過精確的圓弧定位，實現(xiàn)定心。此套移動壓板制作簡單，便于手動調(diào)整。通過松緊螺栓實現(xiàn)壓板的前后移動，以達到壓緊的目的。壓緊的同時，