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    常州机电职业技术学院 毕业设计(论文)说明书 作 者 学 号 系 部 专 业 题 目 拨叉加工工艺及夹具设计 指导者 评阅者 年 月 毕业设计(论文)中文摘要 此次设计是对拨叉零件的加工工艺和夹具设计,其零件为铸件,具有体 积小,零件复杂的特点,由于面比孔易加工,在制定工艺规程时,就先加工面, 再以面为基准来加工其它,其中各工序夹具都采用专用夹具以操作简单的手动夹 紧方式夹紧,其机构设计简单,方便且能满足要求。 关键词 拨叉,加工工艺,专用夹具,设计 I 毕业设计(论文)外文摘要 TitleTitle The deflector fork and the fixture design process AbstractAbstract The design is on the processing technology and fixture design of the fork parts, parts for casting, has the advantages of small volume, parts of the complex characteristics, because the surface pore easy processing, in the development process, on the first surface, and then to surface as a benchmark to processing the other, including the processes used the special fixture to operation manual clamping method of simple clamping, the mechanism design is simple, convenient and can meet the requirements. KeywordsKeywords fork, machining process, fixture, design 1 目 录 1 绪 论??????????????????????????????1 2 拨叉的分析???????????????????????????2 2.1 拨叉的工艺分析 ?????????????????????????2 2.2 拨叉的工艺要求 ?????????????????????????2 3 工艺规程设计 ??????????????????????????5 3.1 加工工艺过程??????????????????????????5 3.2 确定各表面加工方案 ???????????????????????5 3.2.1 影响加工方法的因素 ????????????????????5 3.2.2 加工方案的选择 ??????????????????????6 3.3 确定定位基准??????????????????????????6 3.4 加工工艺路线方案的比较 ?????????????????????6 3.5 拨叉的偏差,加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸的确定 ?????????8 3.5.1 毛坯的结构工艺要求 ????????????????????8 3.5.2 拨叉的偏差计算 ??????????????????????8 3.6 确定切削用量及基本工时(机动时间) ???????????????9 3.7 时间定额计算及生产安排????????????????????16 4 专用夹具设计??????????????????????????19 4.1 问题的指出??????????????????????????19 4.2 定位基准的选择????????????????????????19 4.3 夹具方案的设计????????????????????????19 4.4 切削力和夹紧力计算??????????????????????20 4.5 夹紧力的计算?????????????????????????20 4.6 定位误差分析?????????????????????????21 5 零、部件的设计与选用??????????????????????23 5.1 挡销选用???????????????????????????23 5.2 钻套、衬套、钻模板设计与选用 ?????????????????23 2 6 确定夹具体结构尺寸和总体结构??????????????????24 结 论 ??????????????????????????????26 参考文献 ?????????????????????????????27 致 谢 ??????????????????????????????28 1 1 1 绪绪 论论 机械设计制造及其夹具设计是我们融会贯通四年所学的知识,将理论与实 践相结合,对专业知识的综合运用训练,为我们即将走向自己的工作岗位打下 良好的基础。 机械加工工艺是规定产品或零件机械加工工艺过程和操作方法,是指导生 产的重要的技术性文件。它直接关系到产品的质量、生产率及其加工产品的经 济效益,生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手 段都要通过机械加工工艺来体现,因此工艺规程的编制的好坏是生产该产品的 质量的重要保证的重要依据。在编制工艺时须保证其合理性、科学性、完善性。 而机床夹具是为了保证产品的质量的同时提高生产的效率、改善工人的劳 动强度、降低生产成本而在机床上用以装夹工件的一种装置,其作用是使工件 相对于机床或刀具有个正确的位置,并在加工过程中保持这个位置不变。它们 的研究对机械工业有着很重要的意义,因此在大批量生产中,常采用专用夹具。 而本次对于拨叉加工工艺及夹具设计的主要任务是 ⑴ 完成拨叉零件加工工艺规程的制定; ⑵ 完成钻孔 1 个专用夹具的设计。 通过对拨叉零件的初步分析,了解其零件的主要特点,加工难易程度,主 要加工面和加工粗、精基准,从而制定出拨叉加工工艺规程;对于专用夹具的 设计,首先分析零件的加工工艺,选取定位基准,然后再根据切销力的大小、 批量生产情况来选取夹紧方式,从而设计专用夹具。 2 2 2 拨叉的分析拨叉的分析 2.12.1 拨叉的工艺分析拨叉的工艺分析 拨叉是一个很重要的零件,因为其零件尺寸比较小,结构形状较复杂,但 其加工孔和底面的精度要求较高,此外还有小头孔端要求加工,对精度要求也 很高。拨叉的底面、大头孔上平面和小头孔粗糙度要求都是,所以都要6 . 1Ra 求精加工。其小头孔与底平面有垂直度的公差要求,拨叉底面与大头孔上平面 有平行度公差要求,所要加工的槽,在其槽边有平行度公差和对称度公差要求 等。因为其尺寸精度、几何形状精度和相互位置精度,以及各表面的表面质量 均影响机器或部件的装配质量,进而影响其性能与工作寿命,因此它们的加工 是非常关键和重要的。 2.22.2 拨叉的工艺要求拨叉的工艺要求 一个好的结构不但要应该达到设计要求,而且要有好的机械加工工艺性, 也就是要有加工的可能性,要便于加工,要能够保证加工质量,同时使加工的 劳动量最小。而设计和工艺是密切相关的,又是相辅相成的。设计者要考虑加 工工艺问题。工艺师要考虑如何从工艺上保证设计的要求。 图 2.1 拨叉零件图 3 拨叉毛坯的选择模铸,因为生产率很高,所以可以免去每次造型。单边余 量一般在,结构细密,能承受较大的压力,占用生产的面积较小。因其13mm 年产量是 5000 件,由[3]表 2.1~3 可知是中批量生产。 上面主要是对拨叉零件的结构、加工精度和主要加工表面进行了分析,选 择了其毛坯的的制造方法为模铸和中批的批量生产方式,从而为工艺规程设计 提供了必要的准备。 5 3 3 工艺规程设计工艺规程设计 3.13.1 加工工艺过程加工工艺过程 由以上分析可知,该拨叉零件的主要加工表面是平面、孔系和槽系。一般 来说,保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此,对于拨叉来 说,加工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度,处理好孔和平面 之间的相互关系以及槽的各尺寸精度。 由上面的一些技术条件分析得知拨叉的尺寸精度,形状精度以及位置关 系精度要求都不是很高,这样对加工要求也就不是很高。 3.23.2 确定各表面加工方案确定各表面加工方案 一个好的结构不但应该达到设计要求,而且要有好的机械加工工艺性,也 就是要有加工的可能性,要便于加工,要能保证加工的质量,同时使加工的劳 动量最小。设计和工艺是密切相关的,又是相辅相成的。对于我们设计拨叉的 加工工艺来说,应选择能够满足平面孔系和槽加工精度要求的加工方法及设备。 除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外,也要适当考虑经济因素。在满足 精度要求及生产率的条件下,应选择价格较底的机床。 3.2.1 影响加工方法的因素 ⑴ 要考虑加工表面的精度和表面质量要求,根据各加工表面的技术要求, 选择加工方法及分几次加工。 ⑵ 根据生产类型选择,在大批量生产中可专用的高效率的设备。在单件小 批量生产中则常用通用设备和一般的加工方法。如、柴油机连杆小头孔的加工, 在小批量生产时,采用钻、扩、铰加工方法;而在大批量生产时采用拉削加工。 ⑶ 要考虑被加工材料的性质,例如淬火钢必须采用磨削或电加工;而有 色金属由于磨削时容易堵塞砂轮,一般都采用精细车削,高速精铣等。 ⑷ 要考虑工厂或车间的实际情况,同时也应考虑不断改进现有加工方法和 设备,推广新技术,提高工艺水平。 ⑸ 此外,还要考虑一些其它因素,如加工表面物理机械性能的特殊要求, 工件形状和重量等。 选择加工方法一般先按这个零件主要表面的技术要求来选定最终加工方法。 再选择前面各工序的加工方法,如加工某一轴的主要外圆面,要求公差为 IT6,表面粗糙度为 Ra0.63μm,并要求淬硬时,其最终工序选用精度,前面准 备工序可为粗车半精车淬火粗磨。 6 3.2.2 加工方案的选择 1、由参考文献[3]表 2.1~12 可以确定,平面的加工方案为粗铣精 铣() ,粗糙度为6.3~0.8,一般不淬硬的平面,精铣的粗糙度可79ITIT a R 以较小。 2、小头孔加工方法 加零件毛坯不能直接铸出孔,只能铸出一个小坑,以便在以后加工时找正 其中心,但其表面粗糙度的要求为,所以选择加工的方法是钻扩6 . 1?Ra 铰。 3、大头端面槽的加工方法是 因槽两侧面表面粗糙度的要求较高,为,所以我们采用粗铣6 . 1?Ra 精铣。 3.33.3 确定定位基准确定定位基准 选择粗基准时,考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量,使不加 工表面与加工表面间的尺寸、位子符合图纸要求。 粗基准选择应当满足以下要求 ⑴ 粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工 面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面,则应选 择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、 外形对称、少装夹等。 ⑵ 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如机床床身导轨面 是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准,加工床 身的底面,再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的 余量,使表层保留而细致的组织,以增加耐磨性。 ⑶ 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加 工余量。 ⑷ 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准,以保证定位 准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准,必要时需 经初加工。 要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置,能保证拨叉在整个 加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从拨叉零件图分析可知,主要是选 择加工拨叉底面的装夹定位面为其加工粗基准。 3.43.4 加工工艺路线方案的比较加工工艺路线方案的比较 在保证零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技术条件下,成批量生产 可以考虑采用专用机床,以便提高生产率。但同时考虑到经济效果,降低生产 7 成本,拟订两个加工工艺路线方案。见下表 表 3.1 加工工艺路线方案比较表 方案Ⅰ方案Ⅱ工序号 工序内容定位基准工序内容定位基准 010粗铣平面 B、A 平面和孔粗、精铣 B 平 面 平面和孔 020精铣平面 B、A 平面和孔粗、精铣 A 平 面 平面和孔 030钻、扩、铰 孔 底面和侧面钻、扩、铰 孔 底面和侧面 040粗铣槽底面、孔和孔粗、精铣槽底面、孔和孔 050精铣槽底面和孔检验 加工工艺路线方案的论证 ⑴ 从前两步工序可以看出方案Ⅱ把粗、精加工都安排在一个工序中, 以便装夹、安装工件。 ⑵ 再看后面的镗孔、铣槽工序,方案Ⅰ把粗、精加工分在两个不同的工序 中,而方案Ⅱ都在一个工序中,这样不但有利于工件的安装,且在设计专用夹 具时也可以减少工件的安装次数。 方案 2 中其工序较为集中,如粗、精加工都安排在一个工序中,以便装夹、 安装工件。 由以上分析方案Ⅱ为合理、经济的加工工艺路线方案。具体的工艺过程 如下表 表 3.2 加工工艺过程表 工序号工 种 工作内容说 明 010 铸造木模,手工造型 铸件毛坯 020 冷作 清砂,浇冒口 030 热处 理 人工时效 040 油漆 非加工表面涂红色底漆 050 铣 铣 ?15.8 孔右侧端面铣床 X52K 070 钻扩 以孔端面定位,钻扩铰 ?mm.81F851钻床 Z525 8 铰孔至图纸要求 100 铣 以铣叉口内侧面定位铣将尺寸 51mm 加工到图纸要求 铣床 X52K 110 铣 铣 14.5 开口槽,将尺寸 14.2mm 加工 到图纸要求 铣床 X52K 120 钻 钻 ?mm 孔至图纸要求8.4钻床 Z525 3.53.5 拨叉的偏差,加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸的确定拨叉的偏差,加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸的确定 拨叉的铸造采用的是 HT200 钢模铸制造,其材料是 HT200,生产类型为中 批量生产,采用模铸毛坯。 3.5.1 毛坯的结构工艺要求 拨叉为铸造件,对毛坯的结构工艺性有一定要求 ⑴ 由于模铸件尺寸精度较高和表面粗糙度值低,因此零件上只有与其它机 件配合的表面才需要进行机械加工,其表面均应设计为非加工表面。 ⑵ 为了使金属容易充满模膛和减少工序,模铸件外形应力求简单、平直的 对称,尽量避免模铸件截面间差别过大,或具有薄壁、高筋、高台等结构。 ⑶ 模铸件的结构中应避免深孔或多孔结构。 ⑷ 模铸件的整体结构应力求简单。 ⑸ 工艺基准以设计基准相一致。 ⑹ 便于装夹、加工和检查。 ⑺ 结构要素统一,尽量使用普通设备和标准刀具进行加工。 在确定毛坯时,要考虑经济性。虽然毛坯的形状尺寸与零件接近,可以减 少加工余量,提高材料的利用率,降低加工成本,但这样可能导致毛坯制造困 难,需要采用昂贵的毛坯制造设备,增加毛坯的制造成本。因此,毛坯的种类 形状及尺寸的确定一定要考虑零件成本的问题但要保证零件的使用性能。在毛 坯的种类 形状及尺寸确定后,必要时可据此绘出毛坯图。 3.5.2 拨叉的偏差计算 ⑴ 拨叉底平面和大头孔上平面的偏差及加工余量计算 底平面加工余量的计算。根据工序要求,其加工分粗、精铣加工。各工步 余量如下 粗铣由参考文献[4]表 11~19。其余量值规定为,现取2.0 2.5mm 。查[3]可知其粗铣时精度等级为 IT12,粗铣平面时厚度偏差取2.2mm 0.21mm? 9 精铣由参考文献[3]表 2.3~59,其余量值规定为。1.0mm ⑵ 小头孔的偏差及加工余量计算 参照参考文献[3]表 2.2~2,2.2~25,2.3~13 和参考文献[15]表 1~8, 可以查得 孔 钻孔的精度等级,表面粗糙度,尺寸偏差是。12?IT12.5Raum?mm21 . 0 扩孔的精度等级,表面粗糙度,尺寸偏差是。10?IT3.2Raum?mm084 . 0 铰孔的精度等级,表面粗糙度,尺寸偏差是。8IT ?1.6Raum?0.043mm 钻孔 参照参考文献[3]表 2.3~47,表 2.3~48。确定工序尺寸及加工余量为 加工该孔的工艺是钻扩铰 钻孔 扩孔 (Z 为单边余量)22.7Zmm? 铰孔 (Z 为单边余量)20.3Zmm? ⑶.粗、精铣槽 3.6 确定切削用量及基本工时(机动时间) 工序 5铣 ?15.8 孔右侧端面 机床铣床 X52k 刀具硬质合金可转位端铣刀(面铣刀) ,材料, ,齿15YT100Dmm? 数,此为粗齿铣刀。5Z ? 因其单边余量Z2.2mm 所以铣削深度 p a2.2 p amm? 精铣该平面的单边余量Z1.0mm 铣削深度 p a1.0 p amm? 每齿进给量根据参考文献[3]表 2.4~73,取根据参 f a0.15/ f amm Z? 考文献[3]表 2.4~81,取铣削速度2.8/Vm s? 每齿进给量根据参考文献[3]表 2.4~73,取根据参考 f aZmmaf/18 . 0 ? 文献[3]表 2.4~81,取铣削速度2.47/Vm s? 机床主轴转速n 10 10001000 2.47 60 471.97 /min 3.14 100 V nr d? ?? ??? ? 按照参考文献[3]表 3.1~74,取 475 /minnr? 实际铣削速度 v 3.14 100 475 2.49/ 10001000 60 dn vm s ??? ??? ? 进给量 f V0.18 5 475/607.12/ ff Va Znmm s??? ?? 工作台每分进给量 m f7.12/427.5/min mf fVmm smm??? 根据参考文献[3]表 2.4~81,取 ? amma60? ? 切削工时 被切削层长度 由毛坯尺寸可知, l141lmm? 68lmm? 刀具切入长度 1 l 22 1 0.51 3lDDa????? 22 0.510010060 1 312mm????? 刀具切出长度取 2 lmml2 2 ? 走刀次数为 1 机动时间 1j t 12 1 141 122 0.36min 427.5 j m lll t f ???? ??? 机动时间 1j t 12 1 68 122 0.19min 427.5 j m lll t f ???? ??? 所以该工序总机动时间 11 0.55min jjj ttt??? 工序 2铣 ?15.8 孔左侧端面 机床铣床 X52K 刀具硬质合金可转位端铣刀(面铣刀) ,材料, ,齿15YT100Dmm? 数 8,此为细齿铣刀。 因其单边余量Z2.2mm 所以铣削深度 p a2.2 p amm? 精铣该平面的单边余量Z1.0mm 铣削深度 p a1.0 p amm? 每齿进给量根据参考文献[3]表 2.4~73,取根据参考 f aZmmaf/18 . 0 ? 11 文献[3]表 2.4~81,取铣削速度2.47/Vm s? 每齿进给量根据参考文献[3]表 2.4~73,取根据参 f a0.15/ f amm Z? 考文献[3]表 2.4~81,取铣削速度2.8/Vm s? 机床主轴转速n 10001000 2.8 60 535 /min 3.14 100 V nr d? ?? ??? ? 按照参考文献[3]表 3.1~31,取 600 /minnr? 实际铣削速度 v 3.14 100 600 3.14/ 10001000 60 dn vm s ??? ??? ? 进给量 f V0.15 8 600/6012/ ff Va Znmm s??? ?? 工作台每分进给量 m f12/720/min mf fVmm smm??? 被切削层长度 由毛坯尺寸可知,l141lmm? 68lmm? 刀具切入长度精铣时 1 l 1 100lDmm?? 刀具切出长度取 2 lmml2 2 ? 走刀次数为 1 机动时间 2j t 12 2 141 1002 0.34min 720 j m lll t f ???? ??? 机动时间 2j t 12 2 68 1002 0.24min 720 j m lll t f ???? ??? 所以该工序总机动时间 22 0.58min jjj ttt??? 工序 3钻、扩、铰 ?孔。.81F851 机床立式钻床 Z525 刀具根据参照参考文献[3]表 4.3~9 选高速钢锥柄麻花钻头。 ⑴ 钻孔 切削深度 p a4.5 p amm? 进给量根据参考文献[3]表 2.4~38,取。frmmf/33 . 0 ? 切削速度参照参考文献[3]表 2.4~41,取。V0.48/Vm s? 机床主轴转速n , 10001000 0.48 60 539.53 / min 3.14 9 v nr d? ?? ??? ? 按照参考文献[3]表 3.1~31,取630 /minnr? 12 所以实际切削速度 v 3.14 17 630 0.56/ 10001000 60 dn vm s ??? ??? ? 切削工时 被切削层长度 l42lmm? 刀具切入长度 1 l 1 17 1 212015.96 22 r D lctgkctgmmmm????? ?? 刀具切出长度,取 2 lmml41 2 ?mml3 2 ? 走刀次数为 1 机动时间 1 j t 1 4263 0.25min 0.33 630 j L t fn ?? ??? ? ⑵ 扩孔 刀具根据参照参考文献[3]表 4.3~31 选择硬质合金锥柄麻花扩孔钻头。 片型号B403 切削深度 p a1.35 p amm? 进给量根据参考文献[3]表 2.4~52,取。f0.6/fmm r? 切削速度参照参考文献[3]表 2.4~53,取。V0.44/Vm s? 机床主轴转速n 10001000 0.44 60 426.78 /min 3.14 19.7 v nr D? ?? ??? ? 按照参考文献[3]表 3.1~31,取500 /minnr? 所以实际切削速度 v 3.14 19.7 500 0.52/ 10001000 60 dn vm s ??? ??? ? 切削工时 被切削层长度 l42lmm? 刀具切入长度有 1 l 1 1 19.7 17 1 212022.863 22 r Dd lctgkctgmmmm ?? ??????? 刀具切出长度 ,取 2 lmml41 2 ?mml3 2 ? 走刀次数为 1 13 机动时间 2j t 2 4233 0.16min 0.6 500 j L t fn ? ? ??? ? ⑶ 铰孔 刀具根据参照参考文献[3]表 4.3~54,选择硬质合金锥柄机用铰刀。 切削深度,且。 p a0.15 p amm?20Dmm? 进给量根据参考文献[3]表 2.4~58,取frmmf/0 . 20 . 1? 。rmmf/0 . 2? 切削速度参照参考文献[3]表 2.4~60,取。VsmV/32 . 0 ? 机床主轴转速n 10001000 0.32 60 305.73 /min 3.14 20 V nr D? ?? ??? ? 按照参考文献[3]表 3.1~31 取315 /minnr? 实际切削速度 v 3.14 20 600 0.63/ 10001000 60 Dn vm s ??? ??? ? 切削工时 被切削层长度 l42lmm? 刀具切入长度, 1 l 0 1 20 19.7 1 212022.09 22 r Dd lctgkctgmm ?? ?????? 刀具切出长度 取 2 lmml41 2 ?mml3 2 ? 走刀次数为 1 机动时间 3j t 3 422.093 0.07min 2 315 j L t nf ?? ??? ? 该工序的加工机动时间的总和是 j t0.250.160.070.48min j t ???? 工序以铣叉口内侧面定位铣将尺寸 51mm 加工到图纸要求 机床铣床 X52K 刀具硬质合金可转位端铣刀(面铣刀) ,材料, ,齿15YT100Dmm? 数 8,此为细齿铣刀。 因其单边余量Z2.2mm 所以铣削深度 p a2.2 p amm? 精铣该平面的单边余量Z1.0mm 铣削深度 p a1.0 p amm? 14 每齿进给量根据参考文献[3]表 2.4~73,取根据参考 f aZmmaf/18 . 0 ? 文献[3]表 2.4~81,取铣削速度2.47/Vm s? 每齿进给量根据参考文献[3]表 2.4~73,取根据参 f a0.15/ f amm Z? 考文献[3]表 2.4~81,取铣削速度2.8/Vm s? 机床主轴转速n 10001000 2.8 60 535 /min 3.14 100 V nr d? ?? ??? ? 按照参考文献[3]表 3.1~31,取 600 /minnr? 实际铣削速度 v 3.14 100 600 3.14/ 10001000 60 dn vm s ??? ??? ? 进给量 f V0.15 8 600/6012/ ff Va Znmm s??? ?? 工作台每分进给量 m f12/720/min mf fVmm smm??? 被切削层长度 由毛坯尺寸可知,l141lmm? 68lmm? 刀具切入长度精铣时 1 l 1 100lDmm?? 刀具切出长度取 2 lmml2 2 ? 走刀次数为 1 机动时间 2j t 12 2 141 1002 0.34min 720 j m lll t f ???? ??? 机动时间 2j t 12 2 68 1002 0.24min 720 j m lll t f ???? ??? 所以该工序总机动时间 22 0.58min jjj ttt??? 工序 5粗、精铣 14.5 槽。 机床双立轴圆工作台铣床KX52 刀具错齿三面刃铣刀 ⑴ 粗铣槽 切削深度 p a9.5 p amm? 根据参考文献[3]表查得进给量,根据参考文献[1]2.476?0.06/ f amm z? 表查得切削速度。3032?24/minVm? 机床主轴转速n , 10001000 24 62.1 /min 3.14 125 V nr d? ? ??? ? 按照参考文献[3]表 3.1~74,取75 /minnr? 15 实际切削速度 v 3.14 125 75 0.50/ 10001000 60 dn vm s ??? ??? ? 进给量 f V0.06 18 75/601.35/ ff Va Znmm s????? 工作台每分进给量 m f1.35/81/min mf fVmm smm??? 被切削层长度 由毛坯尺寸可知, l20lmm? 刀具切入长度 1 l 1 0.51 2lD?? 63mm 刀具切出长度取 2 lmml2 2 ? 走刀次数为 1 机动时间 1j t 12 1 20632 1.05min 81 j m lll t f ???? ??? ⑵ 精铣槽 切削深度 p a2.0 p amm? 根据参考文献[3]表查得进给量,根据参考文献[1]2.476?0.08/ f amm z? 表查得切削速度,3032?23/minVm? 机床主轴转速n , 10001000 23 45.8 /min 3.14 160 V nr d? ? ??? ? 按照参考文献[3]表 3.1~74,取。47.5 /minnr? 实际切削速度 v 3.14 160 47.5 0.40/ 10001000 60 dn vm s ??? ??? ? 进给量 f V0.08 22 47.5/601.39/ ff Va Znmm s????? 工作台每分进给量 m f1.39/83.6/min mf fVmm smm??? 被切削层长度 由毛坯尺寸可知, l20lmm? 刀具切入长度 1 l 1 0.51 2lD?? 81mm 刀具切出长度取 2 lmml2 2 ? 走刀次数为 1 16 机动时间 2j t 12 2 20812 1.23min 83.6 j m lll t f ???? ??? 本工序机动时间 12 1.05 1.232.28min jjj ttt????? 工序钻 ?mm 孔至图纸要求8.4 机床钻床 Z525 刀具根据参照参考文献[3]表 4.3~9,选硬质合金锥柄麻花钻头 切削深度 p ammap3? 根据参考文献[3]表查得进给量,切削速度394 . 2?0.22/fmm r? 。smV/36 . 0 ? 机床主轴转速n ,min/1147 614 . 3 6036. 010001000 r d V n? ? ?? ?? ? 按照参考文献[3]表 3.1~31,取。1600 /minnr? 实际切削速度 v 3.14 6 1600 0.50/ 10001000 60 Dn vm s ?? ? ??? ? 切削工时 被切削层长度 l30lmm? 刀具切入长度 1 l 1 6 1 212024 22 r D lctgkctgmm?????? 刀具切出长度 取。 2 lmml41 2 ?mml3 2 ? 加工基本时间 j t 12 3043 0.11min 0.22 1600 j Lll t f n ???? ??? ?? 3.7 时间定额计算及生产安排 根据设计任务要求,该拨叉的年产量为 5000 件。一年以 240 个工作日计算, 每天的产量应不低于 21 件。设每天的产量为 21 件。再以每天 8 小时工作时间 计算,则每个工件的生产时间应不大于 22.8min。 参照参考文献[3]表 2.5~2,机械加工单件(生产类型中批以上)时间 定额的计算公式为 (大量生产时) Ntkttt zzfjd /1????0/?Ntzz 因此在大批量生产时单件时间定额计算公式为 1kttt fjd ??? 其中 单件时间定额 基本时间(机动时间) d t j t 17 辅助时间,用于某工序加工每个工件时都要进行的各种辅助动 f t 作所消耗的时间,包括装卸工件时间和有关工步辅助时间 布置工作地、休息和生理需要时间占操作时间的百分比值k ⑴ 粗、精铣 B、A 面 粗加工机动时间 j t0.55min j t? 粗 精加工机动时间 j t0.58min j t? 精 辅助时间参照参考文献[3]表 2.5~HT200,取工步辅助时间为。 f tmin41 . 0 由于在生产线上装卸工件时间很短,所以取装卸工件时间为,min1 则 min41 . 1 141. 0??? f t 根据参考文献[3]表 2.5~48, k 13?k 单间时间定额有 d t 10.55 1.411 132.21min22.8min fdj tttk???????? 粗粗 10.58 1.411 132.25min22.8min fdj tttk???????? 精精 因此应布置二台粗、精机床即可以完成此二道工序的加工,达到生产要求。 ⑵ 钻、扩、铰孔 机动时间 j t0.250.160.070.48min j t ???? 辅助时间参照参考文献[3]表 2.5~41,取工步辅助时间为。 f tmin775 . 1 由于在生产线上装卸工件时间很短,所以取装卸工件时间为,min1 则 min775 . 1 1775 . 1 ??? f t 根据参考文献[3]表 2.5~43, k14.12?k 单间时间定额 d t 10.48 1.7751 12.142.04min22.8min djf tttk???????? 因此应布置一台机床即可完成本工序的加工,达到生产要求 ⑷ 粗、精铣槽 加工机动时间 j t2.28min j t ? 辅助时间参照参考文献[3]表 2.5~HT200,取工步辅助时间为。 f tmin41 . 0 由于在生产线上装卸工件时间很短,所以取装卸工件时间为,min1 则 min41 . 1 141. 0??? f t 根据参考文献[3]表 2.5~48,。 k 13?k 单间时间定额有 d t 18 12.28 1.411 134.17min22.8min djf tttk???????? 因此应布置一台机床即可以完成此道工序的加工,达到生产要求。 ⑸ 钻孔6? 机动时间 j t0.11min j t ? 辅助时间参照参考文献[3]表 2.5~41,取工步辅助时间为。 f tmin775 . 1 由于在生产线上装卸工件时间很短,所以取装卸工件时间为,min1 则 min775 . 1 1775 . 1 ??? f t 根据参考文献[3]表 2.5~43,。 k14.12?k 单间时间定额,由式(1.11)有 d t 10.11 1.7751 12.142.11min22.8min djf tttk???????? 因此应布置一台机床即可完成本工序的加工,达到生产要求 19 4 4 专用夹具设计专用夹具设计 4.14.1 问题的指出问题的指出 由于生产类型为成批,大批生产,要考虑生产效率,降低劳动强度,保证 加工质量,故需设计专用夹具。 由于对加工精度要求不是很高,所以在本道工序加工时,主要考虑如何降 低降低生产成本和降低劳动强度。 本次设计选择设计是针对钻 ?mm 孔的夹具,它将用于 Z525 钻床。8.4 4.24.2 定位基准的选择定位基准的选择 该工序要求中心线与端面(有位置要求,因此可以得出该孔在两个侧面的 正中心上,并且还要求其孔为通孔,由于端面经过精铣,精度比较高,因而工 序基准为端面 A,为了便于加工,选取适当的定位基准,保证其加工要求。夹 具设计应首先满足这些要求,在保证较高的生产效率的前提下,还应考虑夹具 体制造工艺性和生产经济性。加工过程中夹具的操作应方便,定位夹紧稳定可 靠,并且夹具体应具有较好的刚性。 据夹具手册知定位基准应尽可能与工序基准重合,在同一工件的各道 工序中,应尽量采用同一定位基准进行加工。拟定加工路线的第一步是选择定 位基准。定位基准的选择必须合理,否则将直接影响所制定的零件加工工艺规 程和最终加工出的零件质量?;佳≡癫坏蓖嵩黾庸ば蚧蚴构ひ章废卟缓?理,或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度(特别是位置精度) 要求。因此我们应该根据零件图的技术要求,从保证零件的加工精度要求出发, 合理选择定位基准。此零件图没有较高的技术要求,也没有较高的平行度和对 称度要求,所以我们应考虑如何提高劳动效率,降低劳动强度,提高加工精度。 圆台外圆及两端面都已加工好,为了使定位误差减小,选择已加工好的端面作 为定位精基准,来设计本道工序的夹具,以已加工好的端面作为定位夹具。 4.34.3 夹具方案的设计夹具方案的设计 一面心轴和菱形销定位,这样既简单。如上图所示,一底面限制的自由度 有 3 个为使定位可靠,加工稳定,我所设计的定位方案,总共限制了工件的全 部 6 个自由度,属于完全定位??墒钦庵址桨肝薹ǖ鹘?。如果毛坯超差还得通 过螺丝调节。 20 4.44.4 切削力和夹紧力计算切削力和夹紧力计算 (1)刀具刀具用高速钢刀具钻头 机床 Z525 机床 切削力公式 1.20.7 667 fP FDfK? 式中 0.22/fmm r? 查表得 821?? 0.75 736 b p K ? ? 其中 0.6 b ??0.0048 p K ? 即955.08 f FN? 实际所需夹紧力由参考文献[5]表得1 2 12?? 12 K FK W ?? ? ? ? 有 12 0.7,0.16???? 安全系数 K 可按下式计算有 6543210 KKKKKKKK ? 式中为各种因素的安全系数,见参考文献[5]表 可得 60 KK121?? 1.2 1.0 1.0 1.0 1.3 1.0 1.01.56K ???????? 所以 955.08 1.561489.92 Kf WK FN????? 4.54.5 夹紧力的计算夹紧力的计算 选用夹紧螺钉夹紧机 由??FKffN??? 21 其中 f 为夹紧面上的摩擦系数,取25 . 0 21 ?? ff FG G 为工件自重 z P N ff F N 4 . 3551 21 ? ? ? ?? 夹紧螺钉 公称直径 d20mm,材料 HT200 钢 性能级数为 6.8 级 MPa B 1006???MPa B s 480 10 8??? ? ? 螺钉疲劳极限 MPa B 19260032 . 0 32 . 0 1 ???? ? ?? 21 极限应力幅MPa k kkm a 76.51 1lim ?? ? ? ? ? ? ? 许用应力幅? ? ? ? MPa Sa a a 3 . 17 lim ?? ? ? 螺钉的强度校核螺钉的许用切应力为 ? ? ? ?s s ? ?? [s]2.54 取[s]4 得 ? ?MPa120?? 满足要求? ?? ? ?? ? 8 . 2 2 4 2 c H d F ? ?? ? ?? ?? MPa d N c 15 43 . 1 2 经校核 满足强度要求,夹具安全可靠, 使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧,调节夹紧力调节装置,即可指定可靠的 夹紧力 4.64.6 定位误差分析定位误差分析 (1)定位元件尺寸及公差确定。 夹具的主要定位元件为一平面和间隙配合。 (2) 工件的工序基准为孔心,当工件孔径为最大,定位销的孔径为最小 时,孔心在任意方向上的最大变动量等于孔与销配合的最大间隙量。本 夹具是用来在卧式镗床上加工,所以工件上孔与夹具上的定位销保持固 定接触。此时可求出孔心在接触点与销中心连线方向上的最大变动量为 孔径公差多一半。工件的定位基准为孔心。工序尺寸方向与固定接触点 和销中心连线方向相同,则其定位误差为 TdDmax-Dmin 该夹具以一面两销定位,两定位销孔尺寸公差为 80。为了满足工序的加工 要求,必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的尺寸公差。 gwj ????? 与机床夹具有关的加工误差,一般可用下式表示 j ? 22 MjjjWDADZWj????? ??????????? 由参考文献[5]可得 ⑴ 两定位销的定位误差 11 1minD WDd ?? ? ????? 1122 1min2min . 2 DdDd J W arctg L ??????????? ?? 其中 , 1 0.052 D mm?? 2 0 D mm?? , 1 0.011 d mm?? 2 0.023 d mm?? , 1min 0mm?? 2min 0.034mm?? 0.063 D W mm ? ?? . 0.0032 J W mm?? ⑵ 夹紧误差 ?cos minmax yy jj ??? ? 其中接触变形位移值 1 19.62 n HBZ yRaZaZ kN kRc HBl ? ??? 查[5]表 1~2~15 有。 1 0.004,0.0016,0.412,0.7 RazHB KKCn?? ??? cos0.0028 j jy mm? ? ?? ?? ⑶ 磨损造成的加工误差通常不超过 Mj? ?mm005 . 0 ⑷ 夹具相对刀具位置误差取 AD? ?mm01 . 0 误差总和0.0850.3 jw mmmm? ?? ?? 从以上的分析可见,所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。 23 5 5 零、部件的设计与选用零、部件的设计与选用 5.15.1 挡销选用挡销选用 本夹具选用一挡销来定位,其参数如下表 表 2.2 挡销销 d dH 公称尺寸允差 Lh 1 hb 1 bC 1 C 122010 0.034 ~0.02 3 6553816 1.5 5.25.2 钻套、衬套、钻模板设计与选用钻套、衬套、钻模板设计与选用 工艺孔的加工只需钻切削就能满足加工要求。故选用可换钻套(其结构如 下图所示)以减少更换钻套的辅助时间。 .尺寸表 dDD1Ht 基基 本尺寸本尺寸 极限极限 偏差偏差 F7 基基 本尺寸本尺寸 极限极限 偏差偏差 D6 >0~130.010 0.004 6 >1~1. 8 47 >1.8~ 2.6 58 69-- >2.6~ 3 0.016 0.006 6 0.016 0.008 9 81216 0.008 24 >3~3. 3 >3.3~ 4 710 >4~5811 >5~6 0.022 0.010 10 0.019 0.010 13 >6~81215 101620 >8~10 0.028 0.0131518 >10~1 2 18 0.023 0.01222122025 >12~1 5 2226 >15~1 8 0.034 0.016 2630 162836 >18~2 2 30 0.028 0.015 34 >22~2 6 3539 2036HT200 >26~3 0 0.041 0.020 4246 >30~3 5 48 0.033 0.017 52 25HT20056 >35~4 2 5559 >42~4 8 6266 0.012 >48~5 0 0.050 0.025 70 0.039 0.020 74 305667 0.040 钻模板选用翻转钻模板,用沉头螺钉锥销定位于夹具体上。 6 6 确定夹具体结构尺寸和总体结构确定夹具体结构尺寸和总体结构 夹具体夹具的定位、引导、夹紧装置装在夹具体上,使其成为一体,并 能正确的安装在机床上。夹具体是将夹具上的各种装置和元件连接成一个整体 的最大最复杂的基础件。夹具体的形状和尺寸取决于夹具上各种装置的布置以 及夹具与机床的连接,而且在零件的加工过程中,夹具还要承受夹紧力、切削 力以及由此产生的冲击和振动,因此夹具体必须具有必要的强度和刚度。切削 加工过程中产生的切屑有一部分还会落在夹具体上,切屑积聚过多将影响工件 的可靠的定位和夹紧,因此设计夹具体时,必须考虑结构应便于排屑。此外, 夹具体结构的工艺性、经济性以及操作和装拆的便捷性等,在设计时也应加以 25 考虑。 夹具体设计的基本要求 (1)应有适当的精度和尺寸稳定性 夹具体上的重要表面,如安装定位元件的表面、安装对刀块或导向元件的表 面以及夹具体的安装基面,应有适当的尺寸精度和形状精度,它们之间应有适 当的位置精度。 为使夹具体的尺寸保持稳定,铸造夹具体要进行时效处理,焊接和铸造夹具 体要进行退火处理。 (2)应有足够的强度和刚度 为了保证在加工过程中不因夹紧力、切削力等外力的作用而产生不允许的变 形和振动,夹具体应有足够的壁厚,刚性不足处可适当增设加强筋。 (3)应有良好的结构工艺性和使用性 夹具体一般外形尺寸较大,结构比较复杂,而且各表面间的相互位置精度 要求高,因此应特别注意其结构工艺性,应做到装卸工件方便,夹具维修方便。 在满足刚度和强度的前提下,应尽量能减轻重量,缩小体积,力求简单。 (4)应便于排除切屑 在机械加工过程中,切屑会不断地积聚在夹具体周围,如不及时排除,切 削热量的积聚会破坏夹具的定位精度,切屑的抛甩可能缠绕定位元件,也会破 坏定位精度,甚至发生安全事故。因此,对于加工过程中切屑产生不多的情况, 可适当加大定位元件工作表面与夹具体之间的距离以增大容屑空间对于加工 过程中切削产生较多的情况,一般应在夹具体上设置排屑槽。 (5)在机床上的安装应稳定可靠 夹具在机床上的安装都是通过夹具体上的安装基面与机床上的相应表面的 接触或配合实现的。当夹具在机床工作台上安装时,夹具的重心应尽量低,支 承面积应足够大,安装基面应有较高的配合精度,保证安装稳定可靠。夹具底 部一般应中空,大型夹具还应设置吊环或起重孔。 工件装夹方案确定以后,根据定位元件及夹紧机构所需要的空间范围及机 床工作台的尺寸,确定夹具体的结构尺寸,然后绘制夹具总图。详见绘制的夹 具装配图。 26 结 论 在具体设计过程中,必须考虑到方方面面的问题,在理论上正确无误的设 计,在实际中往往存在各种问题。这样,在设计时就必须考虑所设计的机构是 否合理,在实际运用中能否正常工作,而不仅仅考虑理论上的可行性,毕业设 计使我学会了从实际出发加工零件和设计夹具。 在本次设计中,考虑到零件的加工难易、材料、成本等问题,所选用的零、 部件都是操作简单,通用性较强的标准件,从现时以最低的成本实现最先进的 加工。但也有不足之处特别是对于镗孔夹具,在刀具加工完退出工件孔时, 有可能会划伤工件内孔表面,本可以在夹具体内部设置液压升降系统,使工件 孔与定位立台可升可降,这样,在刀具退出时,使定位立台连同工件孔一起升 起,从而避免划伤。但考虑到成本问题,未采用这种方法。为此,镗孔的专用 夹具还有待改进。无论怎样,这次的毕业设计使我获益良多,是我在学校的最 后一次答卷,也是我成功迈向社会的第一步。 27 参考文献 [1] 杨叔子,机械加工工艺师手册[M],北京机械工业出版社,2004。 [2] 上海金属切削技术协会,金属切削手册[M],上海上??蒲Ъ际醭霭嫔?,2004。 [3] 李洪,机械加工工艺手册[M],北京机械工业出版社,1990。 [4] 方昆凡,公差与配合手册[M],北京机械工业出版社,1999。 [5] 王光斗,王春福,机床夹具设计手册[M],上??蒲Ъ际醭霭嫔?,2000。 [6] 东北重型机械学院等,机床夹具设计手册[M],上海上??蒲Ъ际醭霭嫔?, 1979。 [7] 吴宗泽,机械设计实用手册[M],北京化学工业出版社,2000。 [8] 刘文剑,曹天河,赵维,夹具工程师手册[M],哈尔滨黑龙江科学技术出版社, 1987。 [9] 上海金属切削技术协会,金属切削手册[M],上海上??蒲Ъ际醭霭嫔?,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。 [11] 黄如林,切削加工简明实用手册[M],北京化学工业出版社,2004。 [12] 余光国,马俊,张兴发,机床夹具设计[M],重庆重庆大学出版社,1995。 [13] 东北重型机械学院,洛阳农业机械学院,长春汽车厂工人大学,机床夹具设计手 册[M],上海上??蒲Ъ际醭霭嫔?,1980。 [14] 李庆寿,机械制造工艺装备设计适用手册[M],银州宁夏人民出版社,1991。 [15] 廖念钊,莫雨松,李硕根,互换性与技术测量[M],中国计量出版社, 20009~19。 [16] 乐兑谦,金属切削刀具,机械工业出版社,20054~17。 [17] 王先逵,机械机械制造工艺学,机械工业出版社,2006。 . 28 致 谢 首先,我要感谢指导毕业设计的老师。在毕业设计中,他给予了很多指导 性的意见,我万分的感谢他给我的宝贵的意见和鼓励。 我也非常感谢我的父母。在学习和生活上,他们一直都很支持我,使我能 全身心地投入到学习中。 最后,很感谢阅读这篇毕业设计(论文)的人们。感谢您
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           此次设计是对拨叉零件的加工工艺和夹具设计,其零件为铸件,具有体积小,零件复杂的特点,由于面比孔易加工,在制定工艺规程时,就先加工面,再以面为基准来加工其它,其中各工序夹具都采用专用夹具以操作简单的手动夹紧方式夹紧,其机构设计简单,方便且能满足要求。

      

      

    关键词  拨叉,加工工艺,专用夹具,设计


    毕业设计(论文)外文摘要


    Title:  The deflector fork and the fixture design process                     


    Abstract:

    The design is on the processing technology and fixture design of the fork parts, parts for casting, has the advantages of small volume, parts of the complex characteristics, because the surface pore easy processing, in the development process, on the first surface, and then to surface as a benchmark to processing the other, including the processes used the special fixture to operation manual clamping method of simple clamping, the mechanism design is simple, convenient and can meet the requirements.


    Keywords: fork, machining process, fixture, design

                            目 录


    1  绪 论1

    2   拨叉的分析2

    2.1拨叉的工艺分析2

    2.2拨叉的工艺要求2

    3  工艺规程设计5

    3.1 加工工艺过程5

    3.2确定各表面加工方案5

    3.2.1影响加工方法的因素5

    3.2.2加工方案的选择6

    3.3 确定定位基准6

    3.4加工工艺路线方案的比较6

    3.5拨叉的偏差,加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸的确定8

    3.5.1毛坯的结构工艺要求8

    3.5.2拨叉的偏差计算8

    3.6确定切削用量及基本工时(机动时间)9

    3.7时间定额计算及生产安排16

    4  专用夹具设计19

    4.1问题的指出19

    4.2定位基准的选择19

    4.3夹具方案的设计19

    4.4切削力和夹紧力计算20

    4.5夹紧力的计算20

    4.6定位误差分析21

    5  零、部件的设计与选用23

    5.1挡销选用23

    5.2 钻套、衬套、钻模板设计与选用23

    6  确定夹具体结构尺寸和总体结构24

    结  论26

    参考文献27

    致  谢28

    1  绪 论


       机械设计制造及其夹具设计是我们融会贯通四年所学的知识,将理论与实践相结合,对专业知识的综合运用训练,为我们即将走向自己的工作岗位打下良好的基础。

       机械加工工艺是规定产品或零件机械加工工艺过程和操作方法,是指导生产的重要的技术性文件。它直接关系到产品的质量、生产率及其加工产品的经济效益,生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺来体现,因此工艺规程的编制的好坏是生产该产品的质量的重要保证的重要依据。在编制工艺时须保证其合理性、科学性、完善性。

       而机床夹具是为了保证产品的质量的同时提高生产的效率、改善工人的劳动强度、降低生产成本而在机床上用以装夹工件的一种装置,其作用是使工件相对于机床或刀具有个正确的位置,并在加工过程中保持这个位置不变。它们的研究对机械工业有着很重要的意义,因此在大批量生产中,常采用专用夹具。

       而本次对于拨叉加工工艺及夹具设计的主要任务是:

      ?、?完成拨叉零件加工工艺规程的制定;

    ⑵ 完成钻孔1个专用夹具的设计。


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    本文标题:拨叉加工工艺及钻φ8.4孔孔夹具设计【版本4】[含CAD图纸,工艺工序卡,说明书等资料全套]
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