拨叉零件的机械加工工艺规程及铣削86左侧端面工装夹具设计

拨叉零件的机械加工工艺规程及铣削86左侧端面工装夹具设计,拨叉零件的机械加工工艺规程及铣削86左侧端面工装夹具设计,零件,机械,加工,工艺,规程,铣削,86,左侧,端面,工装,夹具,设计 设计说明书 设计题目：拨叉零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计 所在系部 专 业 班 级 姓 名 学 号 指导老师 完成时间：2019年1月7日 目 录 摘 要 1 Abstract 2 引言 3 1 零件图的分析 4 1.1 零件作用 4 1.2 零件加工技术要求分析 4 2 工艺规程设计 5 2.1 毛坯的选择 5 2.2 选择定位基准 6 2.3 拟定加工工艺路线 7 2.4 切削用量和基本工时 8 3 专用夹具设计 19 3.1 定位方案的确定 19 3.2 定位误差的分析 19 3.3 夹紧装置的要求 19 3.4 铣削力的确定 20 3.5 夹紧力的确定 20 3.6 夹具简要说明 21 总结收获 23 参考文献 24 致 谢 25 II 摘 要 机械制造业在中国产业的地位相当于基石，有这个基石，大到国家重要机械制造产业，小到平常生活机械产品，可以说现代机械制造业离不开机械加工过程，随之而来的是机床的不断更新和加工技术不断优化。 拨叉用途广泛，变速器产品中零部件之一，批量生产拨叉零件，也是间接为国家制造业提供助力，并进行拨叉夹具设计，其主要内容包括零件的用途和作用，分析零件图尺寸精度要求等技术要求；分析零件工艺规程；设计零件加工工艺路线，以此为基础，选择其中一道工序夹具设计，批量生产拨叉。 关键词：拨叉 工艺 工序 夹具 Abstract The position of machinery manufacturing industry in China is equivalent to the cornerstone. With this cornerstone, it can be said that modern machinery manufacturing industry can not be separated from the mechanical processing process, which is accompanied by the continuous updating of machine tools and the continuous optimization of processing technology. The fork is widely used, one of the parts in engine products, mass production of fork parts is also indirect to the national manufacturing industry, and the fork jig design is carried out. Its main contents include the use and function of parts, analysis of the technical requirements such as dimensional accuracy requirements of parts drawings, analysis of parts process regulations, design of parts processing technology route, based on which to select one of them. One process fixture design, batch production fork. Key words: fork; technology; process; fixture 引言 机床的夹具是加工的支柱。机床夹具的设计和使用对今后的发展起着至关重要的作用。随着我国机械工业的不断发展，机床夹具的创新与制造已成为机械工人和技术人员在技术创新中的主要作用。 设计对我们每个大学生来说都非常重要，因为它可以帮助我们将来去工作。但是，对于我们的机械专业，在以后的工作中会有一些机械设计和夹具设计的工作，在这里，在我的设计身体部分，例如，在它的工艺过程和夹具设计。通过在毕业设计前进行设计可以很好地获得更好的综合运用知识，同时加强学习和学习知识的早期阶段，从而提高判断、分析和解决问题的能力。因此，做好课程设计是必要的。 本次设计主要拨叉工艺规程及夹具设计，其具体设计流程主要包括以下几个方面： 1，对拨叉零件的主要技术要求进行分析 2，完成拨叉零件的加工工艺设计 3，完成拨叉零件的机械加工工艺过程卡片的编制 4，根据拨叉零件的结构合理设计夹具。 1 零件图的分析 1.1 零件作用 汽车变速箱上的部件，与变速手柄相连，位于手柄下端，拨动中间变速轮，使输入/输出转速比改变。如果是机床上的拨叉是用于变速的，主要用在操纵机构中，就是把2个咬合的齿轮拨开来再把其中一个可以在轴上滑动的齿轮拨到另外一个齿轮上以获得另一个速度。即改变车床滑移齿轮的位置，实现变速。或者应用于控制离合器的啮合、断开的机构中，从而控制横向或纵向进给。零件如下图1.1： 图1-1 拨叉的零件图 1.2 零件加工技术要求分析 拨叉零件一共有两个加工基准面，要求如下： 1.以内孔φ25为基准面，铣各端面及内孔； 2.以底面和端面为基准面，钻扩铰内孔φ25； 拨叉零件的在加工时，既然考虑他的尺寸精度及形位公差，又要看清图纸，各个尺寸所在的位置，由于此零件属于复杂性的加工件，在选择加工面及定位基准时，都要按照图纸的得要求，保证其要求。 2 工艺规程设计 2.1 毛坯的选择 确定毛坯的制造形式 包括以下2个方面 1、选择毛坯类型 2、确定其制造方法 1.常见的毛坯类型有铸造、锻造、压制、冲压、焊接型材和板材等7大类根据加工零件的不同，确定毛坯采用什么类型时 要考虑以下几个因素： （1）加工零件的材料：其承受的力。当选好零件材料后，就基本定了毛坯的类型。比如，材料是是HT200、毛坯类型就为铸造， （2）材料如果是钢材的比如HT200，其塑性较强，就选铸造； （3）力学性能要求非常高，或者较高时，我们可以选择铸造，。 2.壁厚较薄的零件，不宜用砂型铸造；形状复杂，尺寸有比较大的铸件，宜用砂型铸造；中、小型零件可用较先进的熔模铸造及其他铸造方法。 3.生产类型。大批量生产应根据零件的精度不同，选者不同的加工方法 如果精度较高，铸件应采用金属模机器造型精密铸造；锻件应采用模锻冷轧冷拉型材等。 如果精度较低就可以采用成本更低的砂型铸造，以满足生产需求，同时又降低成本。单件或者小批量生产的毛坯，则应采用木模手工造型，自由锻。 4.生产条件。确定毛坯类型必须与具体的生产条件相结合，如现场毛坯制造的实际水平和能力、外协的可能性等，外协工厂的制作能力，制作设备的新旧程度等等。 5.在控制好成本，保证质量的前提下，可以考虑采用新工艺新技术 新材料的可能性。目前新技术 新材料的发展很快。毛坯制造方面的新工艺，采用这些新的方法，可大大减少机械加工量，降低机床的磨损，减少工人的劳动强度，同时也降低了整个公司的成本，其经济效果非常显著，并且采用新方法后 有时甚至可不再进行机械加工。零件材料为HT200。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不稳定，零件结构又比较简单一些，在加工过程中，加工斜度面，有难度，故选择铸造毛坯。 6.毛坯的形状和大小的影响因素主要包括几个加工等因素的测定毛坯的形状大小表面结构尺寸部分,尽可能,为了减少劳动过程,并努力实现很少或没有处理。然而,由于现有毛坯的制造成本限制,需求和产品精密机械加工表面质量越来越高,因此,需要有一些粗糙表面加工,零件加工技术。模式之间的差异的大小的大小称为一个毛坯的边缘。之间的差异最大尺寸和最小尺寸允许的公称尺寸锻造毛坯的尺寸公差。毛坯的边缘毛坯的大小和形状。 综上说述，拨叉的材料为HT200，毛坯类型为铸造。 毛坯图如下： 图2-1 拨叉的毛坯图 2.2 选择定位基准 正确地选择定位基准是设计工艺过程的一项重要内容，也是保证零件加工精度的关键。定位基准分为精基准、粗基准。 1.粗基准选择应当满足以下要求： （1）不管如何选择；都要考虑到产品表面平整、光洁等因素；所以在粗基准的选择当中包括这方面的要求。 （2）由于粗糙和不规则的基准面没有重复使用；所以对粗基准的选择应该考虑较多；保证了加工精度。 粗基准选择拨叉内孔φ25。 2.精基准的选择应满足以下原则： （1）“基准重合”原则 应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准，避免基准不重合引起的误差。 （2）“基准统一”原则 尽可能在多数工序中采用同一组精基准定位，以保证各表面的位置精度，避免因基准变换产生的误差，简化夹具设计与制造。 （3）“自为基准”原则 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均匀，应选择该加工表面本身为精基准，该表面与其他表面之间的位置精度由先行工序保证。 （4）“互为基准”原则 当两个表面相互位置精度及自身尺寸、形状精度都要求较高时，可采用“互为基准”方法，反复加工。 综合考虑采用加工好的86左侧端面为精基准，之后加工其他工序的尺寸。 2.3 拟定加工工艺路线 制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领为成批生产的条件下，可以考虑采用机床配以专用夹具，并尽量使工序集中在提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降下来。 表2-1 加工路线表 01 铣 粗铣86左侧端面 02 钻 钻孔23 03 铣 粗铣86右侧端面 04 铣 粗铣右侧II端面 05 铣 粗铣左侧II端面 06 铣 粗铣右侧I端面 07 铣 粗铣左侧I端面 08 铣 粗铣B向端面 09 钻 钻孔18 10 铰 铰孔φ15.5 10 攻 攻丝18H6 10 铣 铣平台 11 铣 粗铣三面凹槽 12 铣 粗铣上平面 13 铰 扩孔24.8 14 铰 粗铰孔24.94 15 铣 半精铣右侧II平面 16 铣 半精铣左侧II平面 2.4 切削用量和基本工时 加工切削用量包括主轴转速n（切削速度Vc）、背吃刀量ap和进给量f（或进给速度Vf）其确定原则与普通机械加工相似，对于不同的加工方法，需要选择不同的切削用量，合理选择切削用量的原则是：粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据机床说明书，参考的切削用量手册，并结合经验而定。 1.粗铣86左侧端面 专用夹具、φ40高速钢立铣刀、游标卡尺、立式铣床X51 粗铣时，确定背吃刀量（ap）：ap=0.5mm 确定切削速度：由实用金属切削计算手册v＝15~21m/min，选择v=15m/min 相近的转速为160r/min。 确定每齿进给量fz：f=0.07~0.18mm/z，取f=0.15mm/z 所以实际切削速度 确定进给量 基本工时：式中，，取，则有： 。 则 2.钻孔23 专用夹具、φ23硬质合金麻花钻、游标卡尺、立式钻床Z525 确定背吃刀量（ap）：ap=11.5mm 确定切削速度：v＝45~60m/min，选择v=46m/min 相近的转速为680r/min。 确定进给量f：f=0.3~0.5mm/r，取f=0.48mm/r 所以实际切削速度 基本工时：式中，，取，则有： 则 3.粗铣86右侧端面 专用夹具、φ40高速钢立铣刀、游标卡尺、立式铣床X51 确定切削速度：由实用金属切削计算手册v＝15~21m/min，选择v=15m/min 相近的转速为160r/min。 确定每齿进给量fz：f=0.07~0.18mm/z，取f=0.15mm/z 所以实际切削速度 确定进给量 基本工时：式中，，取，则有： 。 则 4.粗铣右侧II平面 专用夹具、φ10高速钢立铣刀、游标卡尺、立式铣床X51 粗铣时，确定背吃刀量（ap）：ap=0.25mm 确定切削速度：由实用金属切削计算手册v＝15~21m/min，选择v=15m/min 相近的转速为490r/min。 确定每齿进给量fz：f=0.07~0.18mm/z，取f=0.15mm/z 所以实际切削速度 确定进给量 基本工时：式中，，取，则有： 。 则 5.粗铣左侧II平面 专用夹具、φ10高速钢立铣刀、游标卡尺、立式铣床X51 粗铣时，确定背吃刀量（ap）：ap=0.25mm 确定切削速度：由实用金属切削计算手册v＝15~21m/min，选择v=15m/min 相近的转速为490r/min。 确定每齿进给量fz：f=0.07~0.18mm/z，取f=0.15mm/z 所以实际切削速度 确定进给量 基本工时：式中，，取，则有： 。 则 6.粗铣右侧I平面 专用夹具、φ15高速钢立铣刀、游标卡尺、立式铣床X51 粗铣时，确定背吃刀量（ap）：ap=0.5mm 确定切削速度：由实用金属切削计算手册v＝15~21m/min，选择v=15m/min 相近的转速为490r/min。 确定每齿进给量fz：f=0.07~0.18mm/z，取f=0.15mm/z 所以实际切削速度 确定进给量 基本工时：式中，，取，则有： 。 则 7.粗铣左侧I平面 专用夹具、φ15高速钢立铣刀、游标卡尺、立式铣床X51 粗铣时，确定背吃刀量（ap）：ap=0.5mm 确定切削速度：由实用金属切削计算手册v＝15~21m/min，选择v=15m/min 相近的转速为490r/min。 确定每齿进给量fz：f=0.07~0.18mm/z，取f=0.15mm/z 所以实际切削速度 确定进给量 基本工时：式中，，取，则有： 。 则 8.粗铣B向端面 专用夹具、φ30高速钢立铣刀、游标卡尺、立式铣床X51 粗铣时，确定背吃刀量（ap）：ap=0.5mm 确定切削速度：由实用金属切削计算手册v＝15~21m/min，选择v=15m/min 相近的转速为160r/min。 确定每齿进给量fz：f=0.07~0.18mm/z，取f=0.15mm/z 所以实际切削速度 确定进给量 基本工时：式中，，取，则有： 。 则 9.钻孔18 专用夹具、φ18高速钢麻花钻、游标卡尺、立式钻床Z525 确定背吃刀量（ap）：ap=9mm 确定切削速度：v＝16~24m/min，选择v=18m/min 相近的转速为380r/min。 确定进给量f：f=0.2~0.4mm/r，取f=0.36mm/r 所以实际切削速度 基本工时：式中，，取，则有： 则 10.铰孔15.5、攻丝M18H6、铣平台 （1）专用夹具、φ15.5硬质合金铰刀偏角45°、游标卡尺、立式铣床X51 确定背吃刀量（ap）：ap=7.75mm 确定切削速度：v＝8~15m/min，选择v=15m/min 相近的转速为300r/min。 确定进给量f：f=0.12~0.15mm/r，取f=0.13mm/r 所以实际切削速度 基本工时：式中，则有： 则 （2）攻18 专用夹具、M18丝锥、游标卡尺、立式铣床X51 确定切削速度：v＝5~10m/min，选择v=8m/min 相近的转速为160r/min。 确定进给量f：f=P=1.5mm/r 所以实际切削速度 基本工时：其中，，取。是螺距，所以，取；取；进给次数 则： （3）铣平台 专用夹具、φ5高速钢立铣刀、游标卡尺、立式铣床X51 粗铣时，确定背吃刀量（ap）：ap=2.5mm 确定切削速度：由实用金属切削计算手册v＝15~21m/min，选择v=15m/min 相近的转速为1225r/min。 确定每齿进给量fz：f=0.07~0.18mm/z，取f=0.15mm/z 所以实际切削速度 确定进给量 基本工时：式中，，取，则有： 。 则 11.粗铣三面凹槽 专用夹具、φ15高速钢立铣刀、游标卡尺、立式铣床X51 粗铣时，确定背吃刀量（ap）：ap=7.5mm 确定切削速度：由实用金属切削计算手册v＝15~21m/min，选择v=15m/min 相近的转速为380r/min。 确定每齿进给量fz：f=0.07~0.18mm/z，取f=0.15mm/z 所以实际切削速度 确定进给量 基本工时：式中，，取，则有： 。 则 12.粗铣上平面 专用夹具、φ36高速钢立铣刀、游标卡尺、立式铣床X51 粗铣时，确定背吃刀量（ap）：ap=0.5mm 确定切削速度：由实用金属切削计算手册v＝15~21m/min，选择v=18m/min 相近的转速为160r/min。 确定每齿进给量fz：f=0.07~0.18mm/z，取f=0.15mm/z 所以实际切削速度 确定进给量 基本工时：式中，，取，则有： 。 则 13.扩孔24.8 专用夹具、φ24.8硬质合金麻花钻、游标卡尺、立式钻床Z525 确定背吃刀量（ap）：ap=0.9mm 确定切削速度：v=46m/min 相近的转速为680r/min。 确定进给量f：f=0.3~0.5mm/r，取f=0.48mm/r 所以实际切削速度 基本工时：式中，，取，则有： 则 14.粗铰孔24.94 专用夹具、φ24.94硬质合金铰刀偏角45°、游标卡尺、立式钻床Z525 确定背吃刀量（ap）：ap=0.07mm 确定切削速度：v＝8~15m/min，选择v=15m/min 相近的转速为195r/min。 确定进给量f：f=0.12~0.15mm/r，取f=0.13mm/r 所以实际切削速度 基本工时：式中，则有： 则 15.半精铣右侧II平面 专用夹具、φ10高速钢立铣刀、游标卡尺、立式铣床X51 半精铣时，确定背吃刀量（ap）：ap=0.25mm 确定切削速度：由实用金属切削计算手册v＝15~21m/min，选择v=20m/min 相近的转速为590r/min。 确定每齿进给量fz：f=0.07~0.18mm/z，取f=0.8mm/z 所以实际切削速度 确定进给量 基本工时：式中，，取，则有： 。 则 16.半精铣左侧II平面 专用夹具、φ10高速钢立铣刀、游标卡尺、立式铣床X51 半精铣时，确定背吃刀量（ap）：ap=0.25mm 确定切削速度：由实用金属切削计算手册v＝15~21m/min，选择v=20m/min 相近的转速为590r/min。 确定每齿进给量fz：f=0.07~0.18mm/z，取f=0.8mm/z 所以实际切削速度 确定进给量 基本工时：式中，，取，则有： 。 则 3 专用夹具设计 3.1 定位方案的确定 此零件需要铣削夹具设计，由于此工件的形状和加工位置，不好加工，于是确定定位方案将工件固定好机床上，之后加工此零件。 该设计为了满足铣削86左侧端面的需要选择以下定位 铣86左侧端面时，在定位过程中需要保证零件自由度限制达到要求，故选用圆柱销以及支承板进行定位，加上移动压板，同时一个圆柱销防止工件旋转。满足定位要求。 3.2 定位误差的分析 铣86左侧端面时，此夹具的主要定位是两销，于是这里计算定位误差分析。 式中——第一定位基准孔与圆柱定位销间的最小间隙； ——第二定位基准孔与圆柱定位销间的最小间隙； 注：为工件中心线的偏转角度误差。 经计算分析，定位合格。 3.3 夹紧装置的要求 对夹紧装置的基本要求： 1）在夹紧过程中，不得改变其夹紧固定的位置。 2）夹紧力的大小适当，夹紧力误差越小对定位误差影响也越小。 本设计是铣削平面夹具，加工工件的86的左侧端面，由于拨叉分别以内孔和右侧端面定位，为必须保证在铣削过程中零件位置保持不动，所以必须设计夹紧装置。铣削左侧夹具设计的夹紧方式为移动压板夹紧机构进行夹紧，采用螺旋压紧压板机构。 3.4 铣削力的确定 1.铣左侧端面的铣削力 式中 F ——铣削力（N） CP——高速钢立铣刀铣削系数 ap ——铣削深度（mm） fz ——每齿进给量（mm） D ——铣刀直径（mm） B ——铣削宽度（mm） n ——铣刀每分钟转数 z ——铣刀齿数 KP ——修正系数 根据工序得出， ap =0.5mm，fz =0.15mm，D =40mm，B =40mm，z=2，查表确定KP =0.6，Cp=294。 代入上式得粗铣F=108.263N 3.5 夹紧力的确定 拨叉铣夹具的夹紧力，计算步骤如下： 由《机床夹具设计手册》得： 可知图中的六角螺母的夹紧力：M=10mm, P=1.5mm作用力：F=45N，夹紧力：Wk=3550N 定位形式：工件以平面定位 夹紧形式：夹紧力与切削力方向垂直 公式： 参数: K = 1.2 参数: F =108.263 参数:μ1 = 0.16 参数:μ2 = 0.16 计算结果 =405.986 理论夹紧力大于实际夹紧力405.986N，故此夹紧机构合格。 3.6 夹具简要说明 图4.1铣左侧端面装配图 铣削夹具一般为固定零件对零件进行平面或槽等加工的夹具。它是一种专用夹具，它能跟好的对零件进行定位和加紧，在空间具有唯一确定位置。 1.如图4.1为夹具装配图，夹具体采用的是铸件。夹具体材料使用灰铸铁（HT200）。内六角圆柱头螺钉的作用主要用于直角对刀块和定位键与夹具体连接，为防止其断裂其材料需要较高的强度和韧性，连接使用螺钉跟方便拆卸。使用短圆柱销和圆柱销可以定位工件。 采用移动压板组合机构进行夹紧，其中六角螺母等可以方便拆卸和确保夹紧力。其中定位键是为了找准机床定位。对刀装置选择直角对刀块。 图4.2夹紧图示 2.此夹具为铣86左侧端面的夹具设计：由装配图可以看出，此夹具的定位方式为短圆柱销和圆柱销组合机构限制了工件的4个自由度，工件底面支承板与限制了工件的1个自由度，移动压板限制了1个自由度，这样共限制了工件的6个自由度。首先先把夹具体通过定位键向安装在铣床上，之后T型槽通过螺钉固定，其次安装短圆柱销、圆柱销和支承板以及螺钉等，直角对刀块通过螺钉及圆柱销固定在夹具体上，接着安装工件，工件定好位后，安装移动压板组合夹紧机构，之后检查夹具体是否安装正确，工件是否安装在正确的位置等，进行加工。 总结收获 通过这次论文，我发现了自身存在的许多不足，在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做毕业设计发现自己的看法有点太片面。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次毕业设计，深深的浇灭我的骄傲之心，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。 在设计过程中，我通过上网查阅资料和有关书籍、文献等，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少相关专业知识，也吃了不少苦，但是回报也是巨大。在整个设计过程中中我懂得了许多东西，培养了我独立自主的能力，树立了对未来即将工作的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响，而且不惧社会艰难。在实践操作机床等实践过程中，同时提高了我的动手实践操作的能力，使我充分体会到了在艰苦奋斗直至成功一刻的成功时的喜悦。脚踏实地，认真严谨，实事求是的人生态度是我在毕业设计过程中感悟最深的一种态度，徜徉在书海中，面对资料和书本，只有这种态度，才能找出自己需要的资料。也是这种态度，慢慢培养自己的良好学习习惯和敏捷的思路，可以说这是我在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富，使我终身受益。 参考文献 [1]王先逵主编，《机械制造技术基础》，华中科技大学出版社，2007 [2]孙丽媛主编，《机械制造工艺及专用夹具设计指导》，冶金工业出版社，2003 [3]李益民主编，《机械制造工艺设计简明手册》，机械工业出版社，1994 [4]刘守勇主编，《机械制造与机床夹具》，机械工业出版社，1994 [5]杨兴骏，莫雨松等编，《互换性与技术测量》第4版，中国计量出版社，2005 [6]南京市机械研究所主编,《金属切削机床夹具图册》下册(专用夹具)，机械工艺出版社，1984 致 谢 这次设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是，查阅资料尤其是在查阅夹具计算手册时，由于经验不足，在选取数据上存在一些问题，不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见，在我遇到难题时给我指明了方向，最终我很顺利的完成了毕业设计。在此谨向指导老师致以诚挚的谢意。 同时，在这次设计过程中，本组同学也给予我很大的帮助。在此，对老师和各位同学以及帮助过我的人表示由衷的感谢！ 25