批量生产I倒挡拨叉工艺及铣14槽夹具设计[I倒档拨叉]

批量生产I倒挡拨叉工艺及铣14槽夹具设计[I倒档拨叉],I倒档拨叉,批量,生产,倒挡拨叉,工艺,14,夹具,设计,倒档拨叉 目 录 一、序言 - 2 - 二、零件的工艺分析及生产类型的确定 - 2 - 1 零件的作用 - 2 - 2 零件的工艺分析 - 2 - 3 零件的生产类型 - 3 - 三、毛坯的选择与设计 - 4 - 1 选择毛坯 - 4 - 2 确定机械加工余量 - 4 - 3 设计毛坯图 - 5 - 四、加工方法和工艺路线的设计 - 6 - 1 定位基准的选择 - 6 - （1）粗基准的选择 - 6 - （2）精基准的选择 - 7 - 2 零件表面加工方法的选择 - 7 - 3 制订工艺路线 - 8 - 五、工序设计 - 10 - 1 选择加工设备与工艺装备 - 10 - （1）选择机床 - 10 - （3）选择量具 - 11 - 2 确定工序尺寸 - 11 - （1）φ24端面加工余量 - 11 - （2）钻13、扩8.7mm孔H9孔 - 12 - （3）面加工余量 - 12 - （3）钻孔 - 13 - 六、确定切削用量及基本时间 - 13 - 1工序3 - 13 - 2 工序4 - 8.7mm孔 - 2.1确定钻φ13mm孔的切削用量。 - 8.7mm孔 - 2.2确定扩φ8.7mm孔H9孔的切削用量。 - 8.7mm孔 - 2.3基本时间 - 8.7mm孔 - 3工序6 - 15 - 3.1确定铣开挡底面圆柱面R15的切削用量 - 15 - 3.2 确定铣开挡底面圆柱面R19的切削用量 - 15 - 3.3确定开挡脚面的切削用量 - 16 - 4工序7 - 16 - 5 、工序8 - 17 - 七、夹具设计 - 17 - 八、设计小结 - 18 - 九、参考资料 - 19 - - 20 - 一、 序言 机械制造技术基础设计是在学完了机械制造基础和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的又一个实践教学环节。这次设计我们能综合运用机械制造基础中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决了零件机械制造工艺问题，在老师和同学的帮助下，我还对夹具，机床，刀具的的结构和工作原理有了更深的了解，不知不觉中我的图纸分析、结构设计能力都得到了提高，为今后的毕业设计及未来从事的工作打下了良好的基础。 在结束了《机械制造基础》及有关的学习后，通过本次的设计使我们所学的知识得到了巩固和加深，并培养了我们学会全面综合地运用所学知识，去分析和解决机械制造中的问题的能力。 由于能力有限，经验不足，设计中还有许多不足之处，希望老师多加指教。 二、零件的工艺分析及生产类型的确定 1 零件的作用 题目所给的零件为倒挡拨叉，是与操纵机构零件结合用与拨动滑动齿轮实现输出轴的倒转。故对配合面、8.7mm孔H13槽以及下拨叉有精度要求。 2 零件的工艺分析 通过对该零件图的重新绘制，知原图样的试图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全。 从零件图上看，该零件是典型的叉架类零件，结构比较复杂，形位精度要求不算高。为大批量生产的铸件。其主要加工的有8.7mm孔H9表面粗糙度为Ra6.3um，其轴轴要保证直线度M级0.03；斜脚面尺寸要求公差尺寸为-0.48到0；开挡公差尺寸为0.1到0.2，表面粗糙度为Ra6.3um并保证与8.7mm孔H9轴线的垂直度为0.25；R19面粗糙度为Ra12.5um，表面要求淬火处理，硬度要求为48~53HRC；下爪总长公差尺寸为-1到0；后脚面公差尺寸为0到0.52，前面到轴线尺寸18的公差尺寸为±0.2；孔8.7公差尺寸为0到0.09，其轴线到开挡前脚面的尺寸41.5的公差尺寸为±0.15，孔深32公差尺寸为-1到0；拨叉尺寸要求较高，两内表面归于孔8.7的对称度为0.4，内表面表面粗糙度为Ra12.5，内表面满足配合8.7mm孔H13公差尺寸为0到0.27，其槽底部分允许呈R3max圆角或2最大长为3的倒角；孔8.7还需锪平直径为12；孔24端面、开挡内R15面、孔8.7内表面以及槽8.7mm孔H13底面表面粗糙度为Ra25一般的加工都可获得。通过分析该零件，其布局合理，虽结构复杂，但加工要求比较容易保证，我们通过专用夹具可保证其加工要求，整个图面清晰，尺寸完整合理，能够完整表达物体的形状和大小，符合要求。 3 零件的生产类型 依设计题目，结合生产实际可知该零件的生产纲领零件是大批量生产的铸件。 三、毛坯的选择与设计 1 选择毛坯 该零件材料为ZG310-570，属于批量生产，而且零件的结构复杂，采用铸件成型。 2 确定机械加工余量 铸件的尺寸公差按GB/T648.7mm孔-1999确定，机械加工余量按GB/T11351-89确定，材料为ZG310-570。由于是大批量且形状复杂的零件，所以毛坯选择砂型铸造。 根据GB/T648.7mm孔-1999查表得尺寸公差CT为8-12级。加工余量等级为F~H。所以，可取CT=9级。查表（GB/T648.7mm孔）查出各表面的公差数值。 零件尺寸 公差CT 端面46 2 脚面圆柱面15 1.6 脚面圆柱面19 1.7 两脚面尺寸6 1.5 8.7mm孔H13槽面尺寸8.7mm孔 1.6 槽底面8.7mm孔 1.6 叉脚开挡尺寸23 1.7 3 设计毛坯图 拨叉毛坯图尺寸（单位：mm） 零件表面 总余量 毛坯尺寸 公差CT 端面46 2 50 2 脚面圆柱面15 2 13 1.6 脚面圆柱面19 2 17 1.7 两脚面尺寸6 2 10 1.5 8.7mm孔H13槽面尺寸8.7mm孔 2 10 1.6 槽底面8.7mm孔 2 12 1.6 叉脚开挡尺寸23 2 19 1.7 下图为该零件的毛坯图（具体尺寸请看毛坯图）： 四、加工方法和工艺路线的设计 1 定位基准的选择 （1）粗基准的选择 工件在加工第一道或最初几道工序时，一般选毛坯上未加工的表面作为定位基准，这个是粗基准，该零件选用肋板6的左端面作为粗基准来加工φ8.7mm孔H9孔。以上选择符合粗基准的选择原则中的余量最小原则、便于装夹原则，以及当零件有不加工表面应该以这些不加工表面做粗基准的原则，在以后的工序中，则使用经过加工的表面作为定位基准，加工φ8.7mm孔H9孔，保证其轴线的直线度，并作为以后工序的定位基准，这个基准就是精基准。 （2）精基准的选择 在选精基准时采用有基准重合，基准统一。这样定位比较简单可靠，为以后加工重要表面做好准备。 2 零件表面加工方法的选择 本零件的加工面有内孔、倒角、槽、下底面、圆环面等，材料为ZG310-570。以公差等级和表面粗糙度要求，参考有关资料，其加工方法选择如下。 （1）φ24端面:表面粗糙度为Ra25um，可选粗铣即可满足要求。 （2）φ8.7mm孔H9孔：公差等级为9级，表面粗糙度为Ra6.3um，公差尺寸0到0.043，根据GB/T1800.3-1998规定其公差等级按IT9，可以先钻后扩孔来满足要求。 （3）开挡φ15内圆柱面：表面粗糙度为Ra25um，未标注公差等级，故粗铣即可满足要求。 （4）脚面：表面粗糙度Ra6.3um，加工方法可采用粗铣即可达到要求。 （4）开挡：表面粗糙度为Ra12.5um，加工方法可采用粗铣即可达到要求。 （5）槽8.7mm孔H13：表面粗糙度为Ra12.5um，公差等级13，加工方法可采用粗铣即可达到要求。 （6）槽8.7mm孔H13底面：表面粗糙度为Ra25um，加工方法可采用粗铣即可达到要求。 （7）孔φ：表面粗糙度Ra25um，公差尺寸为0到0.1，根据GB1800-79规定其公差等级按IT11，采用钻孔即可达到要求。 3 制订工艺路线 工艺路线的拟定为保证达到零件的几何形状，尺寸精度、位置精度及各项技术要求，必须制定合理的工艺路线。由于生产纲领为成批生产所采用的通用机床配以专用加工夹具，并考虑工序集中以提高生产率和减少机床数量，使生产成本下降。现有工艺路线如下： 工艺路线一 工艺路线二 精铸退火 精铸退火 工序 工序 铣端面 钻孔 钻孔 粗铣脚面 扩孔 铣端面 倒角 扩孔 粗铣脚面 倒角 铣开挡 铣开挡 铣槽 铣槽 钻孔 钻孔 精铣脚面 方案的比较选择： 方案2先铣脚面虽然满足了先面后孔的原则，但是对于后面工序的基准选定却不够方便，所以不合理，根据根据经济性级工序内容的简便性可选择方案一，并制定出详细的工序内容。 毛坯为精铸件，拿到毛坯后应该先退火处理下，消除掉铸件在铸造过程中产生的内应力及误差。并在毛坯车间调整好毛坯的机械性能以达到技术要求，然后送到机械加工车间加工，具体工序如下： 铸造 热处理 铣端面 钻13孔、扩8.7mm孔H9孔 倒角 铣脚面、开挡 铣槽 钻8.7 去毛刺 检验 根据工序安排编出机械加工工序卡，共6张。 五、工序设计 1 选择加工设备与工艺装备 （1）选择机床 1-1工序4钻13孔、扩8.7mm孔H9孔、工序5倒角及工序8钻8.7，工步不多，选用立式钻床就能满足要求，本零件外廓尺寸不大，选用Z525立式钻床。 1-2工序3、6、7是粗铣和精铣，各工序的工步数不多，成批生产不要求很高的生产率，故选用卧式铣床就能满足要求，选用X62卧式铣床即可。 选择刀具（参考《指南》） 1-1工序3铣端面 1-2工序4钻13孔。选择莫氏锥柄麻花钻13 GB/T8.7mm孔38.1-1996。其直径为13mm，工作长度101mm，莫氏锥度为1号，总长182mm。 1-3工序4扩8.7mm孔H9孔。选择8.7mm孔 GB/T 18.7mm孔1-1984。其直径为8.7mm孔mm，工作长度108mm，莫氏锥度为1号，总长189mm。 1-4工序5倒角。 1-5工序3、6、7都是铣。铣刀按表5-105选镶齿三面刃铣刀，直径为100，孔径d=27，齿数z=12。 1-6工序8钻8.7孔。孔径为8.7mm无通用刀具，故可制造专用刀具，方便制造及经济效益，可做成直柄麻花钻。 （3）选择量具 本零件为中批量生产，一般尽可能采用通用量具，根据表面精度、尺寸和形状等要求，参考有关手册资料，选择量具如下表： 工序 工序名称 量具 3 铣端面 游标卡尺、粗糙块 4 钻13孔扩、8.7mm孔H9孔 游标卡尺、塞规 5 倒角 游标卡尺 6 铣脚面、开挡 游标卡尺、粗糙块 7 铣槽 游标卡尺、粗糙块 8 钻8.7 游标卡尺、塞规 2 确定工序尺寸 （1）φ24端面加工余量 加工表面 工序双边余量 工序尺寸及公差 表面粗糙度 粗铣 粗铣 粗铣 端面50 4 46 Ra25 （2）钻13、扩8.7mm孔H9孔 加工表面 工序双边余量 工序尺寸及公差 表面粗糙度 钻扩孔 钻孔 扩孔 钻孔 扩孔 钻孔 扩孔 13 1 —— Ra6.3 （3）面加工余量 加工表面 工序余量 工序尺寸及公差 表面粗糙度 粗铣 精铣 粗铣 精铣 粗铣 精铣 R15圆柱面 2 —— 15 —— Ra25 —— R19圆柱面 2 —— —— Ra12.5 —— 脚面 1.6 0.4 Ra12.5 Ra6.3 8.7mm孔H13槽底面 2 —— 10 —— Ra25 —— 8.7mm孔H13槽 1.6 0.4 8.7mm孔.4 Ra25 Ra12.5 （3）钻孔 加工表面 工序双边余量 工序尺寸及公差 表面粗糙度 孔 8.7 Ra25 六、确定切削用量及基本时间 1工序3 切削用量：本工序为粗车端面，已知加工材料为ZG310-570，表面淬火处理后HRC40-50。 确定粗铣端面的切削用量。所选刀具为镶齿三面刃铣刀。 =2mm,查表得进给量f =0.2mm/z，又X62铣床主轴转速30-1500 r/min，精度要求不高，选择n=150r/min。由前面可知刀具直径为100mm，则切削速度为。 校核机床功率： 参考公式 其中 d=100mm z=12 n=150/60r/s kpm=1，解得kw<7.5kw ，故可用。 2 工序4 切削用量：本工序为钻φ13mm、扩φ8.7mm孔H9。 2.1确定钻φ13mm孔的切削用量。 所选刀具为莫氏锥柄麻花钻，其直径为13mm，工作长度101mm，莫氏锥度为1号，总长182mm。 确定切削用量=13/2=6.5mm，查表得进给量f =0.28mm/r，切削速度v =21m/min。则主轴转速n==58.7mm孔.19r/min,故取n=545r/min，此时v==22.26m/min。 2.2确定扩φ8.7mm孔H9孔的切削用量。 所选刀具为8.7mm孔 GB/T 18.7mm孔1-1984，其直径为8.7mm孔mm，工作长度108mm，莫氏锥度为1号，总长189mm。 确定切削用量=1/2=0.5mm，查表得进给量f =0.45mm/r，切削速度v =60m/min。则主轴转速n==1364.19r/min,故取n=960r/min，此时v==42.2m/min。 2.3基本时间 确定钻φ13mm孔的基本时间 = 确定扩φ8.7mm孔H9孔的基本时间 = 3工序6 切削用量：本工序是铣脚面、开挡，先粗铣，后半精铣。 3.1确定铣开挡底面圆柱面R15的切削用量 所选刀具为镶齿三面刃铣刀。 =2mm,查表得进给量f =0.2mm/z，又X62铣床主轴转速30-1500 r/min，精度要求不高（Ra=25um），选择n=150r/min。由前面可知刀具直径为100mm，则切削速度为。 校核机床功率： 参考公式 其中 d=100mm z=12 n=150/60r/s kpm=1，解得kw<7.5kw ，故可用。 3.2 确定铣开挡底面圆柱面R19的切削用量 所选刀具为镶齿三面刃铣刀。 =2mm,查表得进给量f =0.2mm/z，又X62铣床主轴转速30-1500 r/min，精度要求不高（Ra=12.5um），选择n=200r/min。由前面可知刀具直径为100mm，则切削速度为 。 校核机床功率： 参考公式 其中 d=100mm z=12 n=200/60r/s kpm=1，解得kw<7.5kw ，故可用。 3.3确定开挡脚面的切削用量 所选刀具为镶齿三面刃铣刀。 =4mm,查表得进给量f =0.2mm/z，又X62铣床主轴转速30-1500 r/min，精度要求较高（Ra=6.3um及有垂直度要求），选择n=250r/min。由前面可知刀具直径为100mm，则切削速度为。 校核机床功率： 参考公式 其中 d=100mm z=12 n=250/60r/s kpm=1，解得kw<7.5kw ，故可用。 4工序7 本工序为铣槽，先粗铣槽底，再铣槽。 4.1确定槽底面的切削用量 所选刀具为镶齿三面刃铣刀。 =2mm,查表得进给量f =0.2mm/z，又X62铣床主轴转速30-1500 r/min，精度要求不高（Ra=25um），选择n=150r/min。由前面可知刀具直径为100mm，则切削速度为。 校核机床功率： 参考公式 其中 d=100mm z=12 n=150/60r/s kpm=1，解得kw<7.5kw ，故可用。 4.2确定槽的切削用量 所选刀具为镶齿三面刃铣刀。 =4mm,查表得进给量f =0.2mm/z，又X62铣床主轴转速30-1500 r/min，精度要求较高（Ra=12.5um且对称度为0.4），选择n=220r/min。由前面可知刀具直径为100mm，则切削速度为。 校核机床功率： 参考公式 其中 d=100mm z=12 n=220/60r/s kpm=1，解得kw<7.5kw ，故可用。 5 、工序8 本工序为钻8.7，并锪平12。 确定钻8.7孔的切削用量。所选刀具为直柄麻花钻，其直径为8.7mm，工作长度80mm，，总长122mm。 确定切削用量=8.7/2=4.35mm，查表得进给量f =0.49mm/r，切削速度v =27m/min。则主轴转速n==987.8r/min,故取n=960r/min，此时v==26.24m/min。 七、夹具设计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。并设计工序——钻孔Φ8.7mm孔。两夹具将分别用于Z525立式钻床，刀具为高速麻花钻。 (一)问题的提出 本夹具主要用来钻孔Φ8.7mm孔，在加工时应保证和Φ8.7mm孔孔的垂直度要求。此外，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。精度不是主要考虑的问题。 (二)夹具设计 1、定位基准选择 由零件图可知, ,相对于Φ8.7mm孔孔有0.15的垂直度要求，为使定位误差为零，应该选择孔中心为定位基准保证该垂直度。 2、切削力及夹紧力计算 根据《切削手册》查得，。根据《简明手册》表4.2-36查得，取：，故实际切削速度： 当时，工作台每分钟进给量应为： 查说明书，取 计算切削基本工时： 因此， 3、夹具设计及操作的简要说明 如前所述，在设计夹具时，应该考虑提高劳动生产率。为此，设计采用了快换装置。拆卸时，松开夹紧螺母扣，拔下固定V型块，实现工件的快换。 八、设计小结 机械制造技术基础设计是我们在学完了大学的全部基础课，专业基础课以及专业课后进行的。这是进行了生产实习之后的一项重要的实践性教学环节，也是在进行毕业设计之前对所学的各科一次深入的综合性总复习，和一次理论联系实际的训练。因此，它在我们的大学四年生活中占有重要的地位。 就我个人而言，我希望通过这次设计对自己未来将从事的工作进一步适应性的训练，希望自己在设计中能锻炼自己的分析问题、解决问题、查资料的能力 ，为以后的工作打下良好的基础. 由于能力有限、时间有限，设计尚有很多不足之处，希望各位老师给予指导 九、参考资料 [1]《机械制造技术基础设计指南》 秦凯主编 化学工业出版社 [2]《机床夹具设计手册》 王光斗 王春福主编 上海科学技术出版社 [3]《机械制造技术基础》 吉卫喜 高等教育出版社 [4]《机床夹具设计手册》 上海科学技术出版社