车床叉拨工艺及夹具设计.rtf

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1、 航空制造工程学院航空制造工程学院 机械制造工艺课程设计课程名称：机械制造工艺及装备课程设计设计课题：车床拔叉零件工艺及夹具设计专业：机械设计制造及其自动化 班级：100313 姓名：方洲 学号：10031338 评分：指导老师：（签字）13 年11 月26 日南昌航空大学 航空制造工程学院机械设计制造及其自动化专业机械制造工艺及装备课程设计课题单航空制造工程学院班级：10031338 学生：方洲 课题：变速箱拨叉零件工艺及钻孔攻丝夹具设计 原始条件：车床拨叉零件图 生产纲领：中等批量 设计要求 1.绘制车床拨叉零件图 2.编制变速箱拨叉机械加工工艺规程 3.设计铣40上端面工序专用夹具 4.

2、编写课程设计说明书 课题发给日期：13 年11 月 7 日 课程设计完成日期：13 年11 月27 日 指导教师：1 目录目录1、零件的分析.2 1.1零件的作用.2 1.2零件的工艺分析.2 1.3确定零件的生产类型.32、确定毛坯，绘制毛坯简图.3 2.1 选择毛坯.3 2.2确定毛坯的尺寸公差和加工余量.33、工艺规程设计.4 3.1基面的选择.4 3.2制定工艺路线.4 3.3确立切削用量及基本工时的计算.54、夹具设计.11 4.1问题的提出.11 4.2夹具设计.11 4.3夹具装配图.115、参考文献.126、设计总结.13 21、零件的分析、零件的分析1.1 零件的作用题目所给

3、的零件是某车床的拨叉。它位于车床变速机构中，主要起换档，使主轴回转运动按照工作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。零件的14孔与操纵机构相连，40 半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。通过上方的力拨动下方的齿轮变速。两件零件铸为一体，加工时分开。1.2 零件的工艺分析零件的材料为ZG45，该材料具有足够的强度、刚度和韧性，适用于承受弯曲应力和冲击载荷作用的工作条件。该拨叉形状特殊、结构简单，属典型的叉杆类零件。为实现换档、变速的功能，其叉轴孔与变速叉轴有配合要求，因此加工精度要求较高。叉脚两端面在工作中需承受冲击载荷，为增强其耐磨性，该表面要求高频淬火处理，硬度为4858HRC；为保证

4、拨叉换档时叉脚受力均匀，要求叉脚两端面对叉轴孔14011.00的垂直度要求为 0.05mm，其自身的平面度为 0.08mm。由此可见，该零件的工艺性较好。该零件的主要工作表面为拨叉脚两端面和叉轴孔 14011.00)，在设计工艺规程时应重点予以保证。31.3 确定零件的生产类型依设计题目知：产品的年产量为8000 台年，每台产品中该零件数量为1 件台；结合生产实际，备品率和废品率分别取3%和0.5%，零件年产量为N=8000 台年1 件台(1+3%)(1+0.5%)=8281.2 件年拨叉属轻型零件，该拨叉的生产类型为大量生产。2.确定毛坯、绘制毛坯简图2.1 选择毛坯2.1 选择毛坯由于该拨

5、叉在工作过程中要承受冲击载荷，为增强拨叉的强度和冲击韧度，获得纤维组织，毛坯选用锻件。该拨叉的轮廓尺寸不大，且生产类型属大批生产，为提高生产率和锻件精度，宜采用模锻方法制造毛坯。毛坯的拔模斜度为5。2.2 机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定1.外圆表面延轴线方向长度方向的加工余量及公差（14，40 端面）。查机械制造工艺设计简明手册（以下称工艺手册）表 2.22.5，取 14，40端面长度余量均为 2.5（均为双边加工）铣削加工余量为：粗铣 1mm精铣 0mm2.内孔（40 已铸成孔）查工艺手册表 2.22.5，取 40 已铸成孔长度余量为 3，即铸成

6、孔半径为 34mm。工序尺寸加工余量：钻孔 2mm扩孔:0.125mm铰孔:0.035mm精铰:0mm3.其他尺寸直接铸造得到由于本设计规定的零件为大批量生产，应该采用调整加工。因此在计算最大、最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认。43、工艺规程设计、工艺规程设计3.1 定位基准的选择：粗基准的选择：按有关基准的选择原则，即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作粗基准；若零件有若干不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度高的不加工表面作粗基准。现以零件的底面为主要的定位粗基准。精基准的选择：考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，大头半圆孔

7、两端面与小头孔中心线的垂直度误差为 0.1mm；槽端面与小头孔中心线的垂直度误差为 0.08m，故以14 小头孔为精基准。3.2 制定工艺路线 根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。1.加工阶段的划分 该拨叉加工质量要求较高，可将加工阶段划分成粗加工、半精加工和精加工几个阶段。在粗加工阶段，首先将精基准(拨叉头左端面和叉轴孔)准备好，使后续工序都可采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求；然后粗铣拨

8、叉头右端面、拨叉脚内表面、拨叉脚两端面的粗铣、凸台。在半精加工阶段，完成拨叉脚两5端面的半精铣加工和螺纹孔的钻孔丝锥攻丝；在精加工阶段，进行拨叉脚两端面的磨削加工。2.工序的集中与分散 选用工序集中原则安排拨叉的加工工序。该拨叉的生产类型为大批生产，可以采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表面之间的相对位置精度要求。3.工序顺序的安排机械加工工序 遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准拨叉头左端面和叉轴孔；遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序；遵循“先

9、主后次”原则，先加工主要表面-拨叉头左端面和叉轴孔 和拨叉脚两端面；热处理工序模锻成型后切边，进行调质，调质硬度为141285HBS，并进行酸洗、喷丸处理。喷丸可以提高表面硬度，增加耐磨性，消除毛坯表面因脱碳而对机械加工带来的不利影响。叉脚两端面在精加工之前进行局部高频淬火，提高其耐磨性和在工作中承受冲击载荷的能力。辅助工序 粗加工拨叉脚两端面和热处理后，应安排校直工序；在半精加工后，安排去毛刺和中间检验工序；精加工后，安排去毛刺、清洗和终检工序。综上所述:该拨叉工序的安排顺序为：基准加工主要表面粗加工及一些余量大的表面粗加工主要表面半精加工和次要表面加工热处理主要表面精加工。在综合考虑上述工

10、序顺序安排原则的基础上，可以将工序定为：工序一；退火 工序二：粗、精铣14 mm、40 mm的下表面，保证其粗糙度为3.2 um 工序三：以14 mm的下表面为精基准，粗、精铣14 mm、40 mm的孔的上表面，保证其粗糙度为3.2 um，14 mm的上、下表面尺寸为30mm，40 mm的上、下表面尺寸为12mm 工序四：以14 mm 的下表面为精基准，钻、扩、铰、精铰2 0 mm的孔，保证其内表面粗糙度为1.6 um，垂直度误差不超过0.05 mm 工序五：以14 mm 的下表面为精基准，粗、半精镗40 mm的孔，保证其内表面粗糙度为3.2 um 工序六：铣断 63.确定切削用量及基本工时3

11、.确定切削用量及基本工时 工序二：粗、精铣孔14mm、40mm的下表面（1）加工条件 工件材料：HT140。b=0.16GPa HBS=190210，铸件 机床：XA4032立式铣床 刀具；W18Cr4V硬质合金端铣刀 W18Cr4V硬质合金端铣刀，牌号为YG6，由切削用量简明手册 后称切削手册表3.1查得铣削宽度ae=60mm,深度ap Pcc,故校验合格。最终确定ap=1.5mm nc=475r/min vfc=600mm/min vc=119.3m/min fz=0.13mm/z f)计算基本工时7 公式中：L=l+y+；根据切削手册表3.26，可得 l+=12mm,所以L=l+y+=3

12、2+12=44mm 故 mt=44/600=0.073min2)粗铣40mm的下表面 a)铣削40mm的下表面与铣削14mm的下表面的相关参数及其用量等都相同。即 ap=1.5mm nc=475r/min vfc=600mm/s vc=119.3m/min fz=0.13mm/z b)计算基本工时公式中：L=l+y+；根据切削手册表3.26，可得 l+=0所以L=l+y+=72mm 故 mt=72/600=0.12min 3)精铣孔14mm的下表面 a)切削深度 因切削用量较小，故可以选择ap=1.0mm,一次走刀即可完成所需尺寸 b)每齿进给量由切削手册表3.30可知机床的功为7.5KW，查

13、切削手册表3.5可得f=0.50.7mm/r，由于是对称铣，选较小量f=0.7mm/r c)查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表3.7，后刀面最大磨损为（1.01.5）mm 查切削手册表3.8,寿命T=180min d)计算切削速度 按切削手册表3.27中的公式：也可以由表3.16查得cv=124mm/s vf=395mm/min n=494r/min,根据XA4032铣床参数，选 n=475r/min vf=375mm/min,则实际的切削速度为V=119.3m/min,实际进给量f=0.08mm/ze)校验机床功率 查切削手册表3.24，Pcc=1.1KW,而机床所提供的功率Pcm为1.7

14、KW，所以8Pcm Pcc,故校验合格。最终确定ap=1.0mm nc=475r/min vfc=375mm/min vc=119.3mm/min f)计算基本工时公式中：L=l+y+；根据切削手册表3.26，可得 l+=80mm,所以L=l+y+=32+80=112mm 故 mt=112/375=0.3min 2)精铣40mm的下表面 a)铣削40mm的下表面与铣削14mm的下表面的相关参数及其用量等都相同。即 ap=1.0mm nc=475r/min vfc=375mm/min vc=119.3mm/m b)计算基本工时公式中：L=l+y+；根据切削手册 表3.26，可得 l+=80mm所

15、以L=l+y+=72+80=152mm 故t=0.405min2.5.2 工序三：粗、精铣孔14mm、40mm的上表面 本工序的切削用量及基本工时与工序一中的粗、精铣孔14mm、40mm的下表面相同。2.5.3 工序四：钻、扩、铰、精铰14mm的孔（一）钻18mm的孔（1）加工条件 工艺要求：孔径d=18mm,孔深l=30mm,通孔，用乳化液冷却 机床 ：Z535型立式钻床 刀具 ：高速钢麻花钻头 选择高速钢麻花钻头，其直径do=18mm,钻头几何形状为：由切削手册表2.1 及 表 2.2 选 修 磨 横 刃，=28o o=10o 2 =118o 2 1=70o b=3.5mm b=2mm l

16、=4mm(2)切削用量 1)决定进给量f a)、按加工要求决定进给量 根据切削手册表2.7，当铸铁的强度 b=140HBS do=18mm时，f=0.700.86mm/r 由于L/d=30/18=1.673,故取修正系数K=1 所以 f=(0.700.86)x1=(0.700.86)mm/r b)按钻头强度决定进给量 9根据表2.8，当b=190MPa,do=18mm,钻头强度允许的进给量f=1.6mm/r c)按机床进给机构强度决定进给量 根据表2.9，当b210MPa,do14.5mm,机床进给机构允许的轴向力为11760N（Z535钻床允许的轴向力为15696N（见工艺设计手册表4.2-

17、14）时，进给量为1.5mm/r。从以上三个进给量比较可以看出，受限制的进给量是工艺要求，其值为f=0.700.86mm/r，根据Z535钻床说明书，选f=0.80mm/r（见工艺设计手册表4.2-16），又 由 切 削 手 册 表 2.19 可 以 查 出 钻 孔 时 的 轴 向 力，当f=0.80mm/r do=21mm时，轴向力Ff=7260N 轴向力的修正系数为1.0，故Ff=7260N 根据Z535钻床说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力为Fmax=15696N，由于FfFmax,故f=0.80mm/r可以用。2）决定钻头的磨钝标准及寿命 由切削手册表2.12，当do=18 mm

18、时，钻头后刀面最大磨钝量取为（0.50.8）mm,寿命T=60min 3)决定切削速度 由切削手册表2.15可知f=0.80mm/r时，双修磨横刃的钻头，do=18 mm时，Vt=17m/min 切削速度的修正系数由切削手册表2.31可知 Ktv=1.0 Kmv=1.0 KTv=1.0 Klv=0.85 所以 V=VtxKv=17x1.0 x1.0 x1.0 x0.85=14.4m/min 4）检验机床扭转及功率 根据切削手册 表2.21，当f=0.8mm/r，do Mc 又根据切削手册表2.23，当b=(170213)MPa do=14mm f=0.9mm/r vc=17.4m/min时 P

19、c=1.7KW 根据Z535钻床说明书,PcPE 所以有Mc Mm PcPE 故选择的切削用量可用。即 f=0.80mm/r n=nc=275r/min vc=14.4m/min(3)计算基本工时（二）扩14mm的孔（1）加工条件 工艺要求：孔径d=14mm,孔深l=30mm,通孔，用乳化液冷却 机床 ：Z535型立式钻床 10 刀具 ：高速钢扩孔钻头 选择高速钢扩孔钻头，其直径do=14.2mm,钻头几何形状为：由切削手册表2.5 ro=18o ao=10o kr=60o kr=30o =15o ba1=1mm(2)切削用量 1)决定进给量f a)、按加工要求决定进给量 根据切削手册表2.1

20、0，当铸铁的强度 b140HBS do=14.2mm时，f=(0.91.1)mm/r 由于L/d=30/14.2=1.52 因扩孔之后还须铰孔，故取修正系数K=0.7 所以 f=(0.91.1)x0.7=(0.630.77)mm/r b)按钻头强度决定进给量 根据表2.8，当b=190MPa,do=14.2mm,钻头强度允许的进给量f=1.75mm/r c)按机床进给机构强度决定进给量 根据表2.9，当b210MPa,do14.5mm,机床进给机构允许的轴向力为11760N（Z535钻床允许的轴向力为15696N工序六：铣断 1）加工条件 工件尺寸：长72mm 深12mm 加工要求：将双体铣开

21、 刀具：选高速钢细齿圆锯片刀 由工艺设计手册表3.1-27可得，又由（金属切削手册第三版）表6-7 B=4mm do=160mm Z=40 d=32mm ro=10o ao=16o 2)切削用量 a)决定每齿进给量fz 查切削手册表3.4可得 fz=(0.030.02)x(1+40%)=(0.0420.028)mm/z 由于是对称铣 取f=0.028mm/z b)后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表3.7后刀面最大磨损为：（0.150.14）mm 查切削手册表3.8 寿命T=140min c)计算切削速度 可得vc=76.7m/min4.专用夹具设计4.1 问题的提出问题的提出11本夹具主要用来

22、铣46端面，该端面与其他面没有任何关系。在本工序加工时还应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，而其位置尺寸为自由公差，精度不是主要问题。4.2 夹具设计夹具设计定位基准选择由零件图可知，铣46端面，因为是粗加工，用一个固定V型块和一个活动V型块夹住零件两头以定位。该夹具可限制5个自由度该夹具能够进行装夹工件，此夹具结构简单，定位夹紧稳定，能够进行大批量生产。参考文献参考文献 1许晓旸.专用机床设备设计M.重庆：重庆大学出版社，2003.122孙己德.机床夹具图册M.北京：机械工业出版社，1984：20-23.3贵州工学院机械制造工艺教研室.机床夹具结构图册M.贵州：贵州任命出版社，1983：

23、42-50.4东北重型机械学院等.机床夹具设计图册M.上海：上海科学技术出版社，1979.5孟少龙.机械加工工艺手册第1卷M.北京：机械工业出版社，1991.6金属机械加工工艺人员手册修订组.金属机械加工工艺人员手册M.上海：上海科学技术出版社，1979.7李洪.机械加工工艺手册M.北京：机械工业出版社，1990.8马贤智.机械加工余量与公差手册M.北京：中国标准出版社，1994.9上海金属切削技术协会.金属切削手册M.上海：上海科学技术出版社，1984.10周永强.高等学校毕业设计指导M.北京：中国建材工业出版社，2002.结结 论论 毕业设计是学生在校学习阶段的最后一个重要的教学环节，其目

24、的是培养学生13综合运用所学的专业和基础理论知识，独立解决专业一般工程技术问题的能力。树立正确的设计思想和工作作风。经过两个月的毕业设计，获得如下心得：1.运用机械制造工艺及有关课程的知识，结合生产实习中学到的实践知识。独立地分析和解决工艺问题。初步具有设计一些中等复杂零件的能力。2.能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法。学会拟定夹具设计方案。3.熟悉并运用有关手册，能快速查表得到所需的数据。4.有一定的识图制图能力。通过设计，培养了我综合运用理论知识和专业知识的技能。熟悉一般机械零件的加工工艺过程，设计夹具的能力。中国加入WTO以后，大量的机械产品技术进入我国市场。中国企业能够与国外产品竞争，拥有自己的国内外市场就必须产品的质量好，技术含量高，价格低廉，这就要求我们扎实学习先进的技术，认真研究。