CA6140撥叉831003加工工藝和精銑18H11槽夾具設計【夾具三維】

CA6140撥叉831003加工工藝和精銑18H11槽夾具設計【夾具三維】,夾具三維,CA6140,831003,加工,工藝,18,H11,夾具,設計,三維 機械制造基礎課程設計 設計題目：制定撥叉零件的加工工藝 設計銑尺寸18H11槽的銑床夾具 班 級：機械03-1班 學 生：張 盛 巖 指導教師：敖 曉 春 哈爾濱理工大學 2006-9-25 目 錄 設計任務書 一、 零件的分析………………………………………(3) 二、 工藝規程設計……………………………………(3) （一）、確定毛坯的制造形式……………………(3) （二）、基面的選擇………………………………(3) （三）、制訂工藝路線……………………………(3) （四）、機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺 才的確定……………………………………………(4) （五）、確定切削用量及基本工時………………(5) 三、 夾具設計…………………………………………(11) 四、 參考文獻…………………………………………(13) 哈爾濱理工大學 機械制造工藝及夾具課程設計任務書 設計題目：制定撥叉F零件的加工工藝，設計 銑尺寸18H11槽的銑床夾具 設計要求：1.中批生產； 2.盡量選用通用設備。 設計內容：1.填寫設計任務書； 2.制訂一個中等零件的加工工藝過程，填寫工 藝過程卡和工序卡各一張； 3.設計指導教師指定的工序夾具，繪制全套夾 具圖紙，要求用計算機繪圖； 4.編寫設計說明書一份，按照畢業論文的格式 寫，要求打印文稿。 班 級：機械03-1班 學 生：張 盛 巖 指導教師：敖 曉 春 2006年9月25日 一、 零件的分析 （一）零件的工藝分析 撥叉這個零件從零件圖上可以看出，它一共有兩組加工表面，而這二組加工表面之間有一定的位置要求，現將這二組加工表面分述如下： 1．以?25mm孔為中心的加工表面。這一組加工表面包括：?25H7mm的l六齒花鍵孔及倒角，尺寸為80㎜與花鍵孔垂直的兩端面，尺寸為18H11與花鍵孔垂直的通槽。 2． 與?25mm花鍵孔平行的表面。這一組加工表面包括：與花鍵孔中心軸 線相距22㎜的上表面，與上表面垂直的二個M8通孔和一個? 5錐孔。 這兩組加工表面之間有著一定的位置要求，主要是： 1． 上表面與?25mm花鍵孔中心線平行度為0.10㎜； 2． 18H11通槽兩側面與與?25mm花鍵孔中心線的垂直度為0.08㎜。 由以上分析可知，對于這二組加工表面而言，我們可以先加工其中一組表面，然后借助于專用夾具進行另一組表面的加工，并且保證它們之間的位置精度要求。 二、 工藝規程設計 （一）確定毛坯的制造形式 零件材料為HT200，考慮到該零件在車床中的受力并保證零件的工作可靠性，零件為中批生產，而且零件的尺寸不大，因此，毛坯可采用金屬模砂型鑄造。 （二）基面的選擇 基準面選擇是工藝規程設計中的重要工作之一?；孢x擇的正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產效率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產無法正常進行。 粗基準的選擇：以上下表面和兩 側面作為粗基準，以消除，，三個自由度，用以消除，，三個自由度，達到完全定位。 對于精基準而言，根據基準重合原則，選用設計基準作為精基準。 （三） 制訂工藝路線 制訂工藝路線的出發點，應當是使零件的幾何形狀，尺寸精度及位置精度等技術要求得到合理的保證。在生產綱領為中批生產的條件下，可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具來提高生產效率。除此以外，還應當考慮經濟效率，以便使生產成本盡量下降。 1.工藝路線方案一 工序Ⅰ 銑端面。 工序Ⅱ 鉆、擴花鍵底孔?22mm。 工序Ⅲ 內花鍵孔倒角。 工序Ⅳ 拉花鍵孔。 工序Ⅴ 銑上、下表面。 工序Ⅵ 鉆2—M8孔，?5mm錐孔。 工序Ⅶ 銑通槽18H11㎜。 工序Ⅷ 攻螺紋2—M8。 工序Ⅸ 去毛刺。 工序Ⅹ 檢查。 2.工藝路線方案二 工序Ⅰ 銑端面。 工序Ⅱ 鉆、擴花鍵底孔?22mm。 工序Ⅲ 內花鍵孔倒角。 工序Ⅳ 銑上、下表面。 工序Ⅴ 鉆2—M8孔，?5mm錐孔。 工序Ⅵ 銑通槽18H11㎜。 工序Ⅶ 拉花鍵孔。 工序Ⅷ 攻螺紋2—M8。 工序Ⅸ 去毛刺。 工序Ⅹ 檢查。 工藝方案的比較與分析： 上述兩個工藝方案的特點在于：方案一是先拉花鍵孔，再以該花鍵孔為基準加工其余平面；方案二是先加工上下面，再加工花鍵孔。兩相比較可以看出，方案一可以避免加工上表面和槽的設計基準和加工基準不重合的問題，而方案而不能，所以選用方案一作為零件的加工工序。 （四）機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “撥叉”零件材料為HT200，毛坯重量約為1.00Kg，生產類型為中批生產， 采用金屬砂型鑄造。 根據上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、 工序尺寸及毛坯尺寸如下： 1. 銑端面 考慮左端面的粗糙度Ra為3.2，參照《機械制造工藝設計手冊》——以下簡稱“手冊”，表1—43，確定工序尺寸為 Z=3.0mm，其中粗加工的加工余量Z=2.0mm，精加工的加工余量Z=1.0mm。右端面沒有粗糙度要求，只要求粗加工，所以余量定位3.0㎜。 2. 花鍵孔（6-?25H7×?22H12×6H11）。 要求花鍵孔為外徑定心，故采用拉削加工。 內孔?22H12㎜： 鉆孔：?20㎜ 擴鉆：?22㎜ 2Z=2.0㎜ 拉花鍵孔（6-?25H7×?22H12×6H11） 花鍵孔要求外徑定心，花鍵內徑拉削時的加工余量為孔的公差0.17㎜。 3．銑表面 根據“手冊”表1—49，取上表面的機械加工余量為4.0㎜，下表面的余量為3.0㎜。 粗銑上表面 Z=3.0㎜ 精銑上表面的臺階面 Z=1.0㎜ 粗銑下表面 Z=3.0㎜ 4. 銑通槽18H11㎜ 粗銑16㎜ 2Z=4.0㎜ 半精銑18㎜ 2Z=2.0㎜ 毛坯制造尺寸及技術要求見毛坯圖。 （五）確定切削用量及基本工時 工序Ⅰ：銑端面。 1）粗銑左端面 α=0.25mm/Z (表3-28) ν=0.35m/s（21m/min） (表3-30) 采用高速三面刃銑刀，d=175mm,齒數Z=16。 n===0.637r/s (38.2r/min) 按機床選取n=31.5r/min=0.522r/s （表4—17） 故實際切削速度ν==0.29m/s 切削工時 l=75mm，l=175mm，l=3mm t== =121.2s=2.02min 2）粗銑右端面 粗銑右端面的進給量、切削速度和背吃刀量與粗銑左端面的切削用量相同。 切削工時 l=45mm，l=175mm，l=3mm t== =106.8s=1.78min 3）精銑左端面 α=0.10mm/Z (表3-28) ν=0.30m/s（18m/min） (表3-30) 采用高速三面刃銑刀，d=175mm,齒數Z=16。 n===0.546r/s (32.76r/min) 按機床選取n=31.5r/min=0.522r/s （表4—17） 故實際切削速度ν==0.29m/s 切削工時 l=75mm，l=175mm，l=3mm t== =302.92s=5.05min 工序Ⅱ：鉆、擴花鍵底孔 1）鉆孔? 20㎜ f=0.75mm/r·K=0.75×0.95=0.71㎜/s (表3—38) ν=0.35m/s （21m/min） （表3—42） n===5.57r/s (334r/min) 按機床選取 n=338r/min=5.63r/s 故實際切削速度 ν==0.35m/s 切削工時 l=80mm，l= 10mm，l=2mm t== =23s （0.4min） 2）擴孔? 22㎜ f=1.07 (表3—54) ν=0.175m/s （10.5m/min） n===2.53r/s (151.8r/min) 按機床選取 n=136r/min=2.27r/s 故實際切削速度 ν==0.16m/s 切削工時 l=80mm，l= 3mm，l=1.5mm t== =35s （0.6min） 工序Ⅲ：倒角1.07×15 f=0.05㎜/r (表3—17) ν=0.516m/s （參照表3—21） n===6.3r/s (378r/min) 按機床選取 n=380r/min=6.33r/s 切削工時 l=2.0mm，l= 2.5mm， t== =14s （0.23min） 工序Ⅳ：拉花鍵孔 單面齒升 0.05㎜ （表3—86） v=0.06m/s （3.6m/min） （表3—88） 切削工時 （表7—21） t= 式中： h——單面余量1.5㎜（由? 22㎜—? 25㎜）； l——拉削表面長度80㎜； ——考慮標準部分的長度系數，取1.20； K——考慮機床返回行程的系數，取1.40； V——切削速度3.6m/min； S——拉刀同時工作齒數 Z=L/t。 t——拉刀齒距， t=(1.25—1.5)=1.35=12㎜ Z=L/t=80/126齒 t==0.15min (9s) 工序Ⅴ：銑上、下表面 1）粗銑上表面的臺階面 α=0.15mm/Z (表3-28) ν=0.30m/s（18m/min） (表3-30) 采用高速三面刃銑刀，d=175mm,齒數Z=16。 n===0.546r/s (33r/min) 按機床選取n=30r/min=0.5r/s （表4—17） 故實際切削速度ν==0.27m/s 切削工時 l=80mm，l=175mm，l=3mm t== =215s=3.58min 2）精銑臺階面 α=0.07mm/Z (表3-28) ν=0.25m/s（18m/min） (表3-30) 采用高速三面刃銑刀，d=175mm,齒數Z=16。 n===0.455r/s (33r/min) 按機床選取n=30r/min=0.5r/s （表4—17） 故實際切削速度ν==0.27m/s 切削工時 l=80mm，l=175mm，l=3mm t== =467s=7.7min 3）粗銑下表面保證尺寸75㎜ 本工步的切削用量與工步1）的切削用量相同 切削工時 l=40mm，l=175mm，l=3mm t== =181.7s=3.03min 工序Ⅵ：鉆2-M8底孔（? 6.80㎜） f=0.36㎜/r (表3—38) ν=0.35m/s （參照表3—42） n===16.39r/s (983.4r/min) 按機床選取 n=960r/min=16r/s 故實際切削速度ν==0.34m/s 切削工時（表7—5） l=9.5mm，l= 4mm，l=3㎜ t== =2.86 （0.048min） 工序Ⅶ：銑槽18H11 1）粗銑 α=0.10㎜/s(表3-28) ν=0.30m/s（21m/min） (表3-30) 采用粗齒直柄立銑刀，d=16mm,齒數Z=3。 n===5.97/s (358.2/min) 按機床選取n=380r/min=6.33/s （表4—16） 故實際切削速度ν==0.32/s 切削工時 l=34mm，l=2mm，l=0mm t== =19s 因為要走刀兩次，所以切削工時為38s。 2）精銑通槽 α=0.07/s(表3-28) ν=0. 25m/s（15m/min） (表3-30) 采用細齒直柄立銑刀，d=12mm,齒數Z=5。 n===6.63s (397.8min) 按機床選取n=380r/min=6.33/s （表4—16） 故實際切削速度ν==0.24s 切削工時 l=35mm，l=2mm，l=0mm t== =16s 因為走刀兩次，所以切削工時為64s。 Ⅷ：攻螺紋2—M8 v=0.35m/s (表3—42) n===13.9 (834min) 按機床選取n=850r/min=14.2s 故實際切削速度ν==0.357m/s。 三、專用夾具設計 為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。 （二） 提出問題 利用本夾具主要用來鉆? 22㎜花鍵底孔。在加工本工序是，其他重要表面都還未加工，因此，在本道工序加工時，主要考慮如何保證底面的定位，如何降低勞動強度、提高勞動生產率，而精度則不是主要問題。 （三） 夾具設計 1. 定位基準的選擇 由零件圖可知，為了定位誤差為零，選擇零件的上下表面為主要定位基準面。 2．切削力及夾緊力計算 刀具：高速鋼鉆頭，直徑d=20mm，f=0.71mm/r 鉆頭轉速 n=5.63r/s 工件材料：灰鑄鐵 HB=210 則： 切屑扭矩 M=10 （表3—36） =225.63×20×0.71×1.059×10 =53.86（N·m） 軸向力 F==588.60×20×0.71×1.059 =9478.8（N） 其中 K=K=()=()=1.059 切削功率 P=2Mn×10 =2×3.14×53.86×5.63×10 =1.90 KW 由零件定位、裝夾方式可知，只有鉆削時產生的軸向力能引起零件的松動。 由夾緊機構產生的實際夾緊力應滿足下式： P=K·F 式中，安全系數 為基本安全系數1.5； 為加工性質系數1.1； 為刀具鈍化系數1.2； 為斷續切削系數1.2。 所以 （N） 所需的實際夾緊力為22521.6N是比較大的，為了使得整個夾具結構緊湊，決定選用鉸鏈夾緊機構。 結構形式：Ⅰ型單臂鉸鏈夾緊機構 夾緊時，臂的最小允許傾斜角：α=15 擴力比：i=3.14 活塞桿的最大拉力為： F=22521.6/3.14=7172.5N 計算驅動氣缸直徑： F=·p=7172.5 式中：p——壓縮空氣單位壓力，取p=0.4MPa。 D=151㎜ 按標準，取氣缸直徑D=150㎜.此時，當壓縮空氣壓力p=0.4MPa時，驅動氣缸的拉力 F=7068N,則鉸鏈機構的放大倍數i可降至： i=3.19 此時，臂的最小允許傾角在20°到25°之間，取放大倍數為3.41。 ∴ 實際的夾緊力應為： P=7068×3.41=24101.9N 這遠遠大于所需的22521.6N的夾緊力，因此工作是可靠的。 3． 位誤差分析 定位尺寸幾公差的確定。夾具的主要是底面的一側及頂面，并且要求不是很高，可以滿足。 4． 夾具設計及操作的簡要說明 如前所述，在設計夾具時，應該注意提高勞動生產率。為此，應首先著眼于采用何種夾緊裝置以減少更換工件的輔助時間。本夾具設計時，盡量使夾具體簡單，緊湊。 四、參考文獻 1.《機械制造工藝學課程設計指導書》 機械工業出版社 趙家齊 編 2.《機械制造工藝設計手冊》 機械工業出版社 王紹俊 編 3.《機床夾具設計》 哈爾濱工業大學出版社 王啟平 編 - 15 - 遼寧工程技術大學 機 械 制 造 技 術 基 礎 課 程 設 計 題 目：車床撥叉機械加工工藝規程及工藝裝備設計 班　　級：　機械10-3 姓　　名：　 郭威望 指導教師：　 孫遠敬 完成日期：　2013-6-29 I 一、 設計題目 車床撥叉機械加工工藝規程及工藝裝備設計　　 二、原始資料 (1) 被加工零件的零件圖 1張 (2) 生產類型:（中批或大批大量生產） 三、上交材料 1．繪制零件圖 1張 2．毛坯圖 1張 3．編制機械加工工藝過程綜合卡片 1套 4．編制機械加工工藝卡片（僅編制所設計夾具對應的那道工序的機械加工工藝卡片） 1套 5．繪制夾具裝配圖（A0或A1） 1張 6．繪制夾具中1個零件圖（A1或A2。裝配圖出來后，由指導教師為學生指定需繪制的零件圖，一般為夾具體）。 1張 7．編寫課程設計說明書（約5000-8000字）。 1份 四、進度安排 本課程設計要求在3周內完成。 1．第l～2天查資料，熟悉題目階段。 2．第3～7天，完成零件的工藝性分析,確定毛坯的類型、制造方法和機械加工工藝規程的設計并編制出零件的機械加工工藝卡片。 3．第8～10天，完成夾具總體方案設計（畫出草圖，與指導教師溝通，在其同意的前提下，進行課程設計的下一步）。 4．第11～13天，完成夾具總裝圖的繪制。 5．第14～15天，零件圖的繪制。 6．第16～18天，整理并完成設計說明書的編寫。 7．第19天，完成圖紙和說明書的輸出打印。 8．第20～21天，答辯 III 遼寧工程技術大學課程設計III 五、指導教師評語 綜合評定成績： 指導教師　　　　　　　 日　　期　　　　　　　 摘　要 機械制造技術基礎課程設計是在完成生產實習的基礎上，并且學完了機械制造技術和大部分專業課之后進行的又一個實踐性教學環節。也是我們在進行畢業設計之前對所學各課程的一次深入的綜合性的復習。 這次設計的是撥叉，包括零件圖、毛坯圖、裝配圖各一張，機械加工工藝過程卡片和與工序卡片各一張。首先我們要熟悉零件和了解其作用，它主要用來改變其在齒輪軸上的位置進而改變速度。然后，根據零件的性質和零件圖上各端面的粗糙度確定毛坯的尺寸和機械加工余量。最后擬定支架的工藝路線圖，制定該工件的夾緊方案，畫出夾具裝配圖。 通過這次的課程設計，我要學會將所學的理論知識和生產實際結合在一起的能力，鍛煉自己分析零件，設計加工工藝，設計夾具的能力，為自己將來的工作打下良好的基礎。 由于本人設計水平所限和時間比較倉促，錯誤和欠妥之處懇請老師批評指正。 Abstract Fundamentals of mechanical manufacturing technology course design is done in the production practice foundation, and finished machinery manufacturing technology and the most professional course after another practical teaching link. We are also in the graduation design before the various courses of study by an in-depth comprehensive review. This design is the oil pump drive shaft support, including the part drawing, assembly drawing blank map, each one, machining process card and process card each one. First of all we should be familiar with and understanding of its role, which is mainly used for bearing transmission .Then, according to parts of nature and map parts of the surface roughness to determine the dimensions of the blank and the machining allowance. The final formulation of stent technology roadmap, the formulation of the workpiece clamping scheme, draw the jig assembly drawing. Through the curriculum design, I want to learn to learn the theoretical knowledge and practical combination of ability, exercise their own analysis of parts, design process, design the fixture's ability, for the future work to lay a good foundation. As I design constraints and the time is hasty, errors and defects to teacher criticism. I 目錄 1.零件工藝性分析 2 1.1零件的作用 2 1.1.1零件的工藝分析 2 2. 機械加工工藝規程制訂 4 2.1確定毛坯制造形成 4 2.2基面的選擇 4 2.3制定工藝路線 5 2.4機械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定 6 2.5確立切削用量及基本工時 7 2.5.1 撥叉腳端面A銑削用量及基本時間的確定 11 3.夾具設計 14 3.1夾具的分析 14 3.2銑槽專用夾具設計 15 3.2.1 定位基準的選擇 15 3.2.2 切削力及夾緊力的計算 16 3.3 定位誤差分析 17 3.4 夾具設計及操作的簡要說明 18 3.5夾具體上排屑措施的確定 19 4. 方案的綜合評價與結論...................................................20 5. 體會與展望.....................................................................21 6.參 考 文 獻 22 21 遼寧工程技術大學課程設計 1.零件工藝性分析 1.1零件的作用 題目給的是撥叉CA6140，撥叉是一種輔助零件，位于車床變速機構中，通過撥叉控制滑套與旋轉齒輪的接合，起換擋作用?；咨厦嬗型箟K，滑套的凸塊插入齒輪的凹位，把滑套與齒輪固連在一起，使齒輪帶動滑套，滑套帶動輸出軸，將動力從輸入軸傳送至輸出軸。擺動撥叉可以控制滑套與不同齒輪的結合與分離，達到換檔的目的。寬度為30+0.0120mm的面的尺寸精度要求很高，在撥叉工作工程中，和如果撥叉和槽的配合尺寸精度不高或者它們之間的空隙很大時?；讫X輪就達不到很高的定位精度，這樣滑移齒輪就不能很好的與其他齒輪進行正確有效的嚙合。從而影響整個傳動系統的工作。所以撥叉寬度為30+0.0120mm的面和槽之間要達到很高的配合精度。 1.1.1零件的工藝分析 一個好的結構不但要應該達到設計要求，而且要有好的機械加工工藝性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能夠保證加工質量，同時使加工的勞動量最小。撥叉是一個很重要的零件，因為其零件尺寸比較小，結構形狀較復雜，其加工內花鍵的精度要求較高，此外還有上端面要求加工，所以對精度要求也很高。其底槽側面與花鍵孔中心軸有垂直度公差要求，上端面與花鍵孔軸線有平行度要求。因為其尺寸精度、幾何形狀精度和相互位置精度，以及各表面的表面質量均影響機器或部件的裝配質量，進而影響其性能與工作壽命，因此它們的加工是非常關鍵和重要的。 撥叉零件圖如下圖1.1 圖1.1 撥叉零件圖 大致的加工順序和過程：銑側面；拉內花鍵孔；銑上端面；銑18H11底槽；鉆、鉸2-M8通孔，并攻絲。 （1） 側面的加工主要是為了后續工序中能有更好的定位面，確保后續加工所要求的精度，粗糙度在6.3即可。 （2） 以為主要加工面，拉內花鍵槽，槽數為6個，其粗糙度要求是底邊，側邊，內孔粗糙度。 （3）加工是銑上端面，表面粗糙度要求為。 （4）銑18H11底槽，該槽的表面粗糙度要求是兩槽邊，槽底的表面粗糙度要求是。 （5） 鉆并攻絲2-M8，保證兩螺紋孔中心距為25mm。 1.1.2毛坯的選擇 本次課程設計的撥叉材料為HT200，根據材料成型工藝可知用金屬型鑄造。該零件能夠承受較大載荷和沖擊載荷，并且撥叉不經常受交變載荷作用，受力也不是太大，所以能夠滿足使用要求。因其年產量為5000件，查《機械加工工藝手冊》表2-1-3，生產類型為中批量生產。 因為零件形狀簡單故毛坯形狀需與零件的形狀盡量接近，又因內孔很小，不可以鑄出，18H11的底槽也不能鑄出 2. 機械加工工藝規程制訂 2.1確定毛坯制造形成 零件的材料是HT200，工作環境良好，不會承受較大的沖擊載荷，由于年生產量為2000件，已經達到了中批量生產，并且材料可鑄。因此從提高生產率，保證經濟性的角度講，應該采用鑄造成型中的“金屬模機械砂型”鑄造的方法制造毛坯。 2.2基面的選擇 基面選擇是工藝規程設計中的重要工作之一，合理正確的選擇基面，可以使加工質量得到保證，生產率得以提高，否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產無法正常進行。 （1）粗基準的選擇。 該零件屬于一般軸類零件，以外圓為粗基準就已經合理了（夾持長四點定位），為保證A面與花鍵孔軸線垂直，以便于保證以該兩面為定位精基準時其它表面的尺寸精度加工要求，可以把A面與花鍵底孔放在一個工序中加工，因而該工序總共要消除X，Y，Z，X，Y五個自由度（建立空間坐標系為：以花鍵孔軸線方向為Z軸，垂直花鍵孔軸線，平行槽、花鍵、肋板對稱線并且從槽18+0.110mm指向80+0.030mm的方向為X軸，同時垂直于X軸、Z軸的方向為Y軸，取坐標原點為花鍵孔軸線與A面的交點為原點），用擋板、支撐板、支承板消除X，Y，X，Y 四個自由度，再用一個浮動支承頂住B面，消除Z 自由度，達到定位要求。 （2）精基準的選擇。精基準的選擇有利于保證加工精度，并使工件裝夾方便。在選擇時，主要應該考慮基準重合、基準統一等問題。當設計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算。精基準選擇為花鍵孔和72×40的端面，在加工中采用專用夾具夾持。 2.3制定工藝路線 ?制訂工藝路線的出發點，應當是使零件的幾何形狀，尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產綱領已經確定為中批量生產的條件下，可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具，并盡量是工序集中來提高生產效率。除此之外，還應當考慮經濟效果，以使生產成本盡量下降。工藝路線如下： 工序名稱 設備 工藝裝備 粗銑左端面 立式銑床X51 端面銑刀、游標卡尺 鉆孔φ20mm 、擴孔至φ22+00.021mm Ra=3.2m 立式鉆床Z535 麻花鉆、擴孔鉆、鉸刀、卡尺、塞規 拉花鍵 臥式拉床L6110A 拉刀、卡規 精銑左端面至80mm Ra=3.2m 立式銑床X51 端面銑刀、游標卡尺 粗銑溝槽 、精銑溝槽 18+00.11×35 槽底Ra=6.3m 槽內側Ra=3.2m 立式銑床X51 三面刃銑刀、卡規、深度游標卡尺 粗銑上平面 、精銑上平面 Ra=3.2m 立式銑床X51 端面銑刀、游標卡尺 鉆孔2×φ7 立式鉆床Z525 麻花鉆、內徑千分尺 攻螺紋2×M8mm 立式鉆床Z525 絲錐 鉆、鉸φ5錐銷孔 立式鉆床Z525 麻花鉆、錐度鉸刀、塞規、卡尺 去毛刺 鉗工臺 平銼 清洗 清洗機 清洗機 終檢 塞規、百分表、卡尺等 表2-1 車床撥叉加工工藝路線順序 2.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “撥叉”零件的材料為HT200，凈重量為0.84千克，生產類型為中批量生產，可以采用“金屬模機械砂型”鑄造的方法進行毛坯的制造。 根據上述原始資料及加工工藝，分別確定各個加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下： 考慮到零件的很多表面沒有粗糙度要求，不需要加工。從鑄造出來即可符合使用要求，因此，只采取75×40mm的表面留有2.5×75×40mm的加工余量。毛坯的尺寸公差為IT8,可以從《機械制造設計工藝簡明手冊》得到IT8=1.6mm。相應計算如下： 最大極限尺寸=80+2.5+IT8/2=83.3mm 最小極限尺寸=80+2.5-IT8/2=81.7mm 75×40mm的端面的精加工余量為1mm，粗加工余量2.5-1=1.5mm。 2.5確立切削用量及基本工時 在工藝文件中還要確定每一工步的切削用量。 (1)切削用量指：背吃刀量(即切削深度)、進給量f及切削速度V 。 (2)確定方法是：確定切削深度——>確定進給量——>確定切削速度 (3)具體要求是： ①由工序或工步余量確定切削深度：精、半精加工全部余量在一次走刀中去除；在中等功率機床上一次走刀可達8～10mm。 ②按本工序或工步加工表面粗糙度確定進給量：對粗加工工序或工步按加工表面粗糙度初選進給量后還要校驗機床進給機構強度。 ③可用查表法或計算法得出切削速度(查表)，用公式 換算出查表或計算法所得的轉速n查，根據（查表）在選擇機床實有的主軸轉速表中選取接近的主軸轉速n機作為實際的轉速，再用 換算出實際的切削速度機填入工藝文件中。對粗加工，選取實際切削速度機、實際進給量f機和背吃刀量之后，還要校驗機床功率是否足夠等，才能作為最后的切削用量填入工藝文件中。 工序1：銑75×40mm的端面至符合要求。 工步1：粗銑 (1)背吃刀量為=2.5-1.0=1.5mm。 進給量的確定：機床的功率5～10Kw,工件夾具系統的剛度為中等條件，按《切削用量簡明手冊》中表3.3選取該工序的每齒進給量為=0.2mm/z。 (2)銑削速度：參考《機械制造技術基礎課程設計指導教程》得，選用鑲齒銑刀，其中在d/z=80/10的條件下選取。銑削速度為v=40m/min。有公式n=1000r/πd可以得到:n=1000×40/π×80=159.15r/min (3)由于手冊中的X51型立式銑床的主軸轉速為n=160r/min,所以，實際的銑削速度為：V=nπd/1000=160×3.14×80/1000=40.19m/min (4)基本時間t: 根據面銑刀平面（對稱銑削、主偏角=90°）的基本時間計算公式:t=()/。其中，=75mm，=1～3mm， 取=2mm，=40mm。則有： =0.5（d- ）+(1～ 3)=0.5(80-)+2=7.36mm。 =×n=×z×n=0.2×10×160=320mm/min t=()/=(75+7.36+2)/320=0.264min≈15.82s 工步2：精銑 (1)背吃刀量的確定：=1mm . (2)進給量的確定：由《切削用量簡明手冊》中表3.3，按表面粗糙度為=3.2μm的條件選取，該工序的每轉進給量f=0.8mm/r。 (3)銑削速度的計算：根據其他有關資料確定，按鑲齒銑刀，d/z=80/10，=0.08mm/z?的條件選取，銑削速度v為： v=57.6mm/min。由公式：n=1000r/πd可以求得銑刀轉速n=229.3r/min 。參照《機械制造技術基礎課程設計指導教程》中4-15的X51型立式銑床的主軸轉速，選取轉速為n=210r/min。再將此轉速代入上面公式，可以求得： v= nπd/1000=52.78mm/min。 (4)基本時間的確定：根據《機械制造技術基礎課程設計指導教程》中表5-43中面銑刀銑平面（對稱銑削、主偏角=90°）的基本時間公式t=()/，可以求得該工序的基本時間，其中=75mm，=1～3mm，取=2mm，=40mm，=7.36mm，得 =×n=0.8mm/r×210r/min=168mm/min t=()/=(75+2+7.36)/168=0.502min≈30.13s 工序2：鉆φ20mm的孔，擴孔至φ22mm。 工步1：鉆φ20mm的孔。 (1)背吃刀量=20mm (2)進給量的確定：選取該工步的每齒進給量f=0.3mm/r。 (3)切削用量的計算：因為該工件的材料為HT200，所以選取切削速度v=22m/min。由式n=1000v/πd可以求得： n=1000×22/(π×20)=350.32r/min (4)參照《機械制造技術基礎課程設計指導教程》中表4-9所列的Z525 型立式鉆床的主軸轉速，選取n=392r/min，再將n代入n=1000v/πd中，得到：v=392×π×20/1000=24.6m/min (5)基本時間t: 其中=80mm，==10×1.66+1=12.66mm，=1～4mm,取=2mm。所以基本時間t為： 工步2：擴φ20mm的孔至φ22mm。 (1)背吃刀量的確定：取=1mm。 (2)進給量的確定：由《切削用量簡明手冊》中表2.10的資料，選取該工件的每轉的進給量f=1.1 mm/r 。 (3)切削速度的確定：根據相關資料，確定: v=0.4=0.1×22=8.8m/min 由公式n=1000v/πd?？梢缘玫剑簄=1000×8.8/22π=127.4r/min 按機床選取n=140r/min，得切削速度v= (4)基本時間t: 其中=80mm, ==1×1.66+1=3.66mm/min, =1～4mm, 取=2mm。所以基本時間t為： 工序3：粗銑溝槽，上平面 工步1：粗銑溝槽。 (1)背吃刀量的確定：雙邊背吃刀量為=16mm。 (2)進給量的確定：按《切削用量簡明手冊》中表3.14中資料選擇刀具為“直柄立銑刀”，d/z=16/3;銑刀每齒進給量為=0.04mm/z。 (3)銑削速度=18mm/min。主軸轉速為n=358r/min。 (4)基本時間t: 按《機械制造技術基礎課程設計指導教程》中表5-43得： ， 式中=0.5d+(1～2)，=1～3mm，， 其中h為溝槽深度，為銑削輪廓的實際長度，為溝槽深度的背吃刀量。，取=2mm,i=34/17=2, 工步2: 銑上平面 (1)由工序1可知，精加工余量為1mm,背吃刀量為3-1=2 (2)進給量的確定：機床的功率按5～10Kw，按《切削用量簡明手冊》中表3.3選取該工序的每齒進給量為=0.2mm/z。 (3)銑削速度：參考《機械制造技術基礎課程設計指導教程》得，選用鑲齒銑刀，其中在d/z=80/10的條件下選取。銑削速度為v=40m/min。有公式n=1000r/πd可以得到: n=1000×40/π×80=159.15r/min 由于手冊中的X51型立式銑床的主軸轉速為n=160r/min,所以，實際的銑削速度為：V=nπd/1000=160×3.14×80/1000=40.19m/min (5)基本時間t據面銑刀銑平面不對稱銑削的計算時間計算公式： 按《機械制造技術基礎課程設計指導教程》表5-45切入和切出行程速度, =×n=×z×n=0.2×10×160=320mm/min t=(80+29)/320=0.34min20.7s。 2.5.1 撥叉腳端面A銑削用量及基本時間的確定 (1)、加工條件 工件材料：HT200正火，δb=220MPa，190～220HBS 加工要求：粗銑撥叉腳端面。 機床選擇：為X51臥式銑床，采用端銑刀粗銑。 機床功率：4.5kw 工件裝夾：工件裝夾在銑床專用夾具上。 (2)、確定切削用量及基本工時 (2.1) 粗銑 1）、選擇刀具： 根據《工藝手冊》表3.1-27，選擇用一把YG6硬質合金端銑刀，其參數為：銑刀外徑=100mm，銑刀齒數Z=10。 2）、確定銑削深度： 單邊加工余量Z=3，余量不大，一次走刀內切完，則：=3mm 3）、確定每齒進給量: 根據《切削手冊》表3.5，用硬質合金銑刀在功率為4.5kw的X51銑床加工時，選擇每齒進給量=0.14～0.24mm/z，由于是粗銑，取較大的值?，F?。? =0.15mm/z 4）、選擇銑刀磨鈍標準及刀具耐用度： 根據《切削手冊》表3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為1.0～1.5mm，現取1.2mm，根據《切削手冊》表3.8銑刀直徑=100mm的硬質合金端銑刀的耐用度T=180min。 5）、確定切削速度： 根據《切削手冊》表3.16可以查： 由 =3mm =0.15mm/z，查得 =72mm/z n=235mm/z V?=360mm/z 根據X51型臥銑床說明書 =160r/min V?c=40.2 mm/min (橫向) 實際切削速度和齒進給量： 6）、計算基本工時： t=28.8s (2.2) 精銑 1）、選擇刀具： 根據《工藝手冊》表3.1-27，選擇用一把YG6硬質合金端銑刀，銑刀外徑d0=100mm，銑刀齒數Z=10 2）、確定銑削深度： 由于單邊加工余量Z=1，故一次走刀內切完，則：= 1 mm 3）、確定每齒進給量: 由《切削手冊》表3.5，用硬質合金銑刀在功率為4.5kw的X51銑床加工時，選擇每齒進給量=0.14～0.24mm/z，半精銑取較小的值。現?。? =0.14mm/z 4）、選擇銑刀磨鈍標準及刀具耐用度： 根據《切削手冊》表3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為1.0～1.5mm，現取1.2mm，根據《切削手冊》表3.8銑刀直徑=100mm的硬質合金端銑刀的耐用度T=180min。 5）、確定切削速度： 根據《切削手冊》表3.16可以查： 由 ≤4mm ?z=0.14mm/z，查得： =110mm/z n=352mm/z V?=394mm/z 根據X51型臥銑床說明書 =210 r/min V?c= 52.78mm/min 實際切削速度和每齒進給量： 6）、計算基本工時： t=28.8s 所以本工序的基本時間為： T=t1+t2=28.8+28.8=57.6 3.夾具設計 為了在考慮零件的技術要求的前提下降低勞動強度提高勞動生產率。根據任務要求中的設計內容，需要設計專用夾具來銑18H11底槽，該槽相對于花鍵孔中心有一定的技術要求。加工底槽的夾具將用于臥式鏜床，刀具采用三面刃銑刀。 3.1夾具的分析 對工件進行機械加工時，為了保證加工要求，首先要使工件相對于機床有正確的位置，并使這個位置在加工過程中不因外力的影響而變動。為此，在進行機械加工前，先要將工件裝夾好。用夾具裝夾工件有下列優點： 1).能穩定的保證工件的加工精度 用夾具裝夾工件時，工件相對于道具及機床的位置精度由夾具保證，不受工人技術水平的影響，使一批工件的加工極度趨于一致。 2).能提高勞動生產率 使用夾具裝夾工件方便、快捷，工件不需要劃線找正，可顯著的減少輔助工時，提高勞動生產率；工件在夾具中裝夾后提高了工件的剛性，因此可加大切屑用量，提高勞動生產率；可使用多件、多工位裝夾工件的夾具，并可采用高效夾緊機構，進一步提高勞動生產率。 3).能擴大機床的使用范圍 4).能降低成本 在批量生產中使用夾具后，由于勞動生產率的提高、使用技術等級較低的工人以及廢品率下降等原因，明顯得降低了生產成本。夾具制造成本分攤在一批工件上。每個工件增加的成本時極少的，遠遠小于由于提高勞動生產率而降低的成本。工件批量愈大，使用夾具所取得的經濟效益就愈顯著。 夾具上的各種裝置和元件通過夾具體連接成一個整體。因此，夾具體的形狀及尺寸取決于夾具上各種裝置的布置及夾具于機床的連接。對于夾具體有以下幾點要求： (1).有適當的精度和尺寸穩定性 夾具體上的重要表面，應有適當的尺寸和形狀精度，它們之間應有適當的位置精度。 (2).有足夠的強度和剛度 加工過程中，夾具體要承受較大的切屑力和夾緊力。為保證夾具體不產生不允許的變形和震動，夾具體應有足夠的強度和剛度。 (3).結構工藝性好 夾具體應便于制造、裝配和檢驗。鑄造夾具體上安裝各種元件的表面應鑄出凸臺，以減少加工面積。夾具體結構形式應便于工件的裝卸。 (4).排屑方便 切屑多時，夾具體上應考慮排屑結構。 (5).在機床上安裝穩定可靠 夾具在機床上的安裝都是通過夾具體上的安裝基面與機床上相應表面的接觸或配合實現的。當夾具在機床工作臺上安裝時，夾具的重心應盡量低，重心越高則支撐面應越大；夾具底面四邊應凸臺，使夾具體的安裝基面與機床的工作臺面接觸良好。 為了在考慮零件的技術要求的前提下降低勞動強度提高勞動生產率。根據任務要求中的設計內容，需要設計專用夾具來銑18H11底槽，該槽相對于花鍵孔中心有一定的技術要求。加工底槽的夾具將用于臥式鏜床，刀具采用三面刃銑刀。 3.2銑槽專用夾具設計 3.2.1 定位基準的選擇 由零件圖可知：槽兩側面面對花鍵孔的中心線有尺寸要求及垂直度要求，其設計基準為花鍵孔的中心線。為了使定位誤差達到要求的范圍之內，在此選擇以花鍵孔中心線為主要定位基準，則由定位其準不重合引起的誤差較小，這種定位在結構上也簡單易操作。 采用花鍵軸定心定位的方式，保證底槽加工的技術要求。同時，應加一圓柱銷固定好花鍵軸，防止花鍵軸帶動工件在X方向上的旋轉自由度。 其中花鍵軸限制五個自由度，包括3個轉動自由度和兩個移動自由度;平面限制軸向方向的移動自由度。 3.2.2 切削力及夾緊力的計算 刀具材料：高速鋼鑲齒三面刃銑刀（） 刀具有關幾何參數： 由參考文獻[13]表1-2-9 可得銑削切削力的計算公式： 查參考文獻[13]表得： 對于灰鑄鐵： 取 ， 即 所以 由參考文獻[3]表1-2可得： 垂直切削力 ：（對稱銑削） 背向力： 根據工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數作為實際所需夾緊力的數值。即： 安全系數K可按下式計算： 式中：為各種因素的安全系數，見參考文獻[13]表可得： 所以 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結構簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構。 單個螺旋夾緊時產生的夾緊力按以下公式計算： 式中參數由《機床夾具設計手冊》可查得： 其中： 螺旋夾緊力： 易得： 經過比較實際夾緊力遠遠大于要求的夾緊力，因此采用該夾緊機構工作是可靠的。 3.3 定位誤差分析 該夾具以平面定位心軸定心，心軸定心元件中心線與底槽側面規定的垂直度偏差0.08mm，槽的公差為mm。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規定的工序公差。 由于該定位采用工件孔與定位心軸間隙配合，工件孔與定位心軸水平放置。工序基準與定位基準重合=0；但由于工件的自重作用使工件孔與定位心軸的上母線單接，孔中心線對于定位心軸軸線將總是下移。由于定位副的制造誤差，將產生基準位移誤差，孔中心線在鉛直方向上的最大變動量為 =（0.012+0.08）/2=0.046 =0.046+0<0.11 從以上的分析可見，所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求。 3.4 夾具設計及操作的簡要說明 如前所述，在夾具設計時，應該注意提高生產率，但該夾具設計采用了手動夾緊方式，在夾緊和松開工件時比較費時費力。由于該工件體積小，工件材料易切削，切削力不大等特點。經過方案的認真分析和比較，選用了手動夾緊方式（螺旋夾緊機構）。這類夾緊機構結構簡單，操作方便，容易鑄成，加工定位方便，在機床夾具中應用廣泛。 此外，當夾具有制造誤差，工作過程出現磨損，以及零件尺寸變化時，影響定位、夾緊的可靠。為防止此現象，心軸可采用可換的。以便隨時根據情況進行調整。 3.5夾具體上排屑措施的確定 切屑多時，夾具體上應考慮排屑結構。排屑措施有兩種： 1）增加容納排屑空間。在夾具體上增設容屑溝或增大定位元件工作表面與夾具體之間的距離。適用于加工時產生的切屑不多的場合。 2）采用切屑自動排除結構。在夾具體上專門設計排屑用的斜面和缺口，使切屑自動由斜面處滑下而排至夾具體外。a圖是在夾具體上開出排屑用的斜弧面，使鉆孔的切屑，沿斜弧面排出。b圖是在銑床夾具的夾具體內，設計排屑腔，切屑落入腔內后，沿斜面排出。適用于切屑較多的場合。 4.方案綜合評價與結論 為期三周的夾具課程設計已經接近尾聲，回顧整個過程，在老師的指導下，我的課程設計取得了可喜的成績，課程設計作為《機械制造工藝學》、《機床夾具設計》課程的重要環節，使理論與實踐更加接近，加深了理論知識的理解，強化了生產實習中的感性認識。 本次課程設計主要經歷了兩個階段：第一階段是機械加工工藝規程設計，第二階段是專用夾具設計。第一階段我們運用了基準選擇、切削用量選擇計算、機床選用、時間定額計算等方面的知識；夾具設計的階段運用了工件定位、夾緊機構及零件結構設計等方面的知識。 通過此次設計，使我們基本掌握了零件的加工過程分析、工藝文件的編制、專用夾具設計的方法和步驟等。學會了查相關手冊、選擇使用工藝裝備等等。 總的來說，這次設計，使我們在基本理論的綜合運用及正確解決實際問題等方面得到了一次較好的訓練。提高了我們的思考、解決問題創新設計的能力。 由于能力所限，設計中還有許多不足之處，懇請各位老師、同學們批評指正！如果要想更好地掌握好這門技術，還需要我們進一步的學習與實踐，在實際工作中不斷地積累經驗，這樣我們才能更好的學好這門技術，更好地了解機械制造基礎工業，從而為以后的工作打下堅實的基礎。 5.體會與展望 在車床撥叉設計的三周里，終于完成課程設計的全部內容，這讓我對夾具有了進一步的了解：夾具要保證工件加工出的產品有較高的精度，就必須要求其自身有較高的精度，定位元件擁有較高精度的同時，要有一定的剛度和強度，以保證在加工過程中自身不會變形和一定的壽命。夾緊結構要求有一定的剛度和強度，以確保在一定的力的作用下加緊元件不會先于工件發生變形、損壞。夾具體是夾具的主體部分，是與機床相接的部位、也是支撐夾緊元件、工件的主要部分；要求有一定的強度剛度和穩定性。 通過本次課程設計，使我將所學的理論與生產實際相結合，得到了解決問題和分析問題能力的初步培養，另外也為以后搞好畢業設計，周三工作崗位進行一次綜合訓練。是我具有： 1.指定工藝規程的能力，能綜合運用機械制造技術基礎和其他課程的基本理論和方法，正確的制定一個零件的加工工藝規程。 2.具有設計專用夾具的初步能力，提高結構設計能力。 3.結合工藝設計內容，能夠數量的應用工藝計算方法，正確的進行工藝計算，如工藝參數、切削力、切削功率等。 4.進一步提高查閱資料，熟練的使用設計手冊、參考資料的能力。 5.通過設計的全過程，是我學會了進行工藝設計的程序和方法，培養了獨立思考和獨立工作的能力。 6.參 考 文 獻 [1] 黃健求主編 . 《機械制造技術基礎》 . 機械工業出版社 2005.11 [2] 崇凱主編 . 《機械制造技術基礎課程設計指南》 . 化學工業出版社 2007.2 [3] 肖繼德、陳寧平主編 . 《機床夾具設計（第二版）》 . 機械工業出版社 2000.5 [4] 秦國華、張衛紅主編 . 《機床夾具的現代設計方法》 . 航空工業出版社 2006.11 [5] 秦寶榮主編 . 《機床夾具設計》 . 中國建材工業出版社 1998.2 [6] 陳國香主編 . 《機械制造與模具制造工藝學》 . 清華大學出版社 2006.5 [7] 李彩霞主編 . 《機械精度設計與檢測技術》 . 上海交通大學出版社 2006.1 [8] 方子良主編 . 《機械制造技術基礎》 . 上海交通大學出版社 2005.1 [9] 孫志禮，冷興聚，魏延剛，曾海泉主編 .《機械設計》 . 東北大學出版社 2000.9 [10] 孫麗媛主編 . 《機械制造工藝及專用夾具設計指導》 . 冶金工業出版社 2002.12 [11] 鄒青主編 .《機械制造技術基礎課程設計指導教程》 . 機械工業出版社 2004.8