拨叉机械加工工艺规程及工艺装备设计说明书

机械制造技术基础课程设计题目拨叉机械加工工艺规程及工艺装备设计班级机械112完成日期20140630一、设计题目二、原始资料1被加工零件的零件图1张2生产类型（中批或大批大量生产）三、上交材料1绘制零件图1张2毛坯图1张3编制机械加工工艺过程综合卡片1套4编制机械加工工艺卡片（仅编制所设计夹具对应的那道工序的机械加工工艺卡片）1套5绘制夹具装配图（A0或A1）1张6绘制夹具中1个零件图（A1或A2。装配图出来后，由指导教师为学生指定需绘制的零件图，一般为夹具体）。1张7编写课程设计说明书（约50008000字）。1份四、进度安排本课程设计要求在3周内完成。1第L2天查资料，熟悉题目阶段。2第37天，完成零件的工艺性分析,确定毛坯的类型、制造方法和机械加工工艺规程的设计并编制出零件的机械加工工艺卡片。3第810天，完成夹具总体方案设计（画出草图，与指导教师沟通，在其同意的前提下，进行课程设计的下一步）。4第1113天，完成夹具总装图的绘制。5第1415天，零件图的绘制。6第1618天，整理并完成设计说明书的编写。7第19天，完成图纸和说明书的输出打印。8第2021天，答辩五、指导教师评语该同学在课程设计过程中表现认真，工艺路线夹具设计方案，说明书及图纸质量，综合评定其成绩为。成绩指导教师日期。摘要本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。拨叉加工工艺规程及其铣面的夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。关键词工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。ABSTRCTTHISDESIGNCONTENTHASINVOLVEDTHEMACHINEMANUFACTURECRAFTANDTHEENGINEBEDJIGDESIGN,THEMETALCUTTINGMACHINETOOL,THECOMMONDIFFERENCECOORDINATIONANDTHESURVEYANDSOONTHEVARIOUSKNOWLEDGEMUSTFIRSTCARRYONTHEANALYSISINTHETECHNOLOGICALDESIGNTOTHECOMPONENTS,UNDERSTOODTHECOMPONENTSTHECRAFTREDESIGNSTHESEMIFINISHEDMATERIALSTHESTRUCTURE,ANDCHOOSESTHEGOODCOMPONENTSTHEPROCESSINGDATUM,DESIGNSTHECOMPONENTSTHECRAFTROUTEAFTERTHATISCARRYINGONTHESIZECOMPUTATIONTOACOMPONENTSEACHLABORSTEPOFWORKINGPROCEDURE,THEKEYISDECIDESEACHWORKINGPROCEDURETHECRAFTEQUIPMENTANDTHECUTTINGSPECIFICATIONSTHENCARRIESONTHEUNITCLAMPTHEDESIGN,THECHOICEDESIGNSTHEJIGEACHCOMPOSITIONPART,LIKELOCATESTHEPART,CLAMPSTHEPART,GUIDESTHEPART,TOCLAMPCONCRETEANDTHEENGINEBEDCONNECTIONPARTASWELLASOTHERPARTSPOSITIONERRORWHICHCALCULATESTHEJIGLOCATESWHENPRODUCES,ANALYZESTHEJIGSTRUCTURETHERATIONALITYANDTHEDEFICIENCY,ANDWILLDESIGNINLATERPAYSATTENTIONTOTHEIMPROVEMENTKEYWORDSTHECRAFT,THEWORKINGPROCEDURE,THECUTTINGSPECIFICATIONS,CLAMP,THELOCALIZATION,THEERROR目录序言1一零件分析211零件作用212零件的工艺分析2二、确定生产类型3三、确定毛坯331、确定毛坯种类332、确定铸件加工余量及形状3四、工艺规程设计441选择定位基准442制定工艺路线443机械加工余量、工序尺寸及公差的确定544确定切削用量及时间定额7五、夹具设计1951问题的提出1952夹具设计1953切削力及夹紧力计算1954定位误差分析2155定向键与对刀装置设计2256夹具设计及操作简要说明25总结26致谢27参考文献28序言机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。拨叉831008的加工工艺规程及其铣端面的夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。一、零件的分析11零件的作用题目所给的零件是CA6140车床的拨叉831008。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。零件上方的20孔与操纵机构相连，下方的50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。12零件的工艺分析零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此以下是拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求1、小头孔20以及与此孔相通的8的锥孔、M6螺纹孔。2、大头半圆孔50。3、拨叉底面、小头孔端面、大头半圆孔端面，大头半圆孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差为007MM，小头孔上端面与其中心线的垂直度误差为005MM。由上面分析可知，可以粗加工拨叉下端面，然后以此作为基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，并且此拨叉零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。二、确定生产类型已知此拨叉零件的生产纲领为5000件/年，零件的质量是10KG/个，查机械制造工艺设计简明手册第2页表112，可确定该拨叉生产类型为中批生产，所以初步确定工艺安排为加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。三、确定毛坯31、确定毛坯种类零件材料为HT200。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为中批生产，故选择木摸手工砂型铸件毛坯。查机械制造工艺设计简明手册第41页表225,选用铸件尺寸公差等级为CT12。32、确定铸件加工余量及形状查机械制造工艺设计简明手册第41页表225，选用加工余量为MAH级，并查表224确定各个加工面的铸件机械加工余量，铸件的分型面的选用及加工余量，如下表所示简图加工面代号基本尺寸加工余量等级加工余量说明D250H352孔降一级双侧加工T230H5单侧加工T312H5单侧加工T412H5单侧加工四、工艺规程设计41选择定位基准1粗基准的选择以零件的小头上端面为主要的定位粗基准，以两个小头孔外圆表面为辅助粗基准。2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，以粗加工后的底面为主要的定位精基准，以两个小头孔外圆柱表面为辅助的定位精基准。42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。查机械制造工艺设计简明手册第20页表147、148、1411，选择零件的加工方法及工艺路线方案如下工序01粗铣20、50下端面，以T2为粗基准，采用X51立式铣床加专用夹具；工序02粗铣20上端面，以T1为定位基准，采用X51立式铣床加专用夹具；工序03粗铣50上端面，以T4为定位基准，采用X51立式铣床加专用夹具；工序04钻、扩20孔，以32外圆和T2为基准，采用Z525立式钻床加专用夹具；工序05粗镗50孔，以D1为定位基准，采用T616卧式镗床加专用夹具；工序06铣斜肩，以D1和T2为定位基准，采用X51立式铣床加专用夹具；工序07精铣20下端面，以T2为基准，采用X51立式铣床加专用夹具；工序08精铣20上端面，以T1为基准，采用X51立式铣床加专用夹具；工序09粗铰、精铰20孔，以T2和32外圆为基准，采用Z525立式钻床加专用夹具；工序10精铣50端面，以D1为基准，采用X51立式铣床加专用夹具；工序11半精镗50孔，以D1做定位基准，采用T616卧式镗床加专用夹具；工序12钻、铰8锥孔，以T1和零件中线为基准，采用Z525立式钻床加专用夹具；工序13钻M6底孔，攻螺纹，以T1和零件中线为基准，采用Z525立式钻床并采用专用夹具；工序14铣断，以D1为基准，采用X60卧式铣床加专用夹具；工序15去毛刺；工序16终检。43机械加工余量、工序尺寸及公差的确定1、圆柱表面工序尺寸前面根据资料已初步确定工件各面的总加工余量，现在确定各表面的各个加工工序的加工余量如下工序余量加工表面加工内容加工余量精度等级工序尺寸表面粗糙度最小最大铸件70CT128243粗镗40IT122507630956850IT12（D2）半精镗30IT10103229325钻18IT11108178918扩18IT1008496317161910粗铰014IT80394320107022420IT7（D1）精铰00IT0211600670390932、平面工序尺寸工序余量工序号工序内容加工余量基本尺寸经济精度工序尺寸偏差最小最大铸件50CT12501粗铣20孔下端面40360120251577502粗铣20孔上端面40320120251577503粗铣50孔上端面40140120181863807精铣20孔下端面10310803075128308精铣20孔上端面10300803075128310精铣5010212080160951101孔端面644确定切削用量及时间定额工序01粗铣20、50下端面，以T2为粗基准。1加工条件工件材料HT200,B170240MPA，铸造工件尺寸AEMAX72MM，L176MM加工要求粗铣20孔下端面，加工余量4MM机床X51立式铣床；刀具YG6硬质合金端铣刀。铣削宽度AE90,深度AP6,齿数Z12,故根据机械制造工艺设计简明手册（后简称简明手册）表31，取刀具直径D0125MM。根据切削用量手册（后简称切削手册）表316，选择刀具前角00后角08，副后角010，刃倾角S10,主偏角KR60,过渡刃KR30,副偏角KR5。2切削用量1）确定切削深度AP因为余量较小，故选择AP4MM，一次走刀即可完成。2）确定每齿进给量FZ由于本工序为粗加工，尺寸精度和表面质量可不考虑，从而可采用不对称端铣，以提高进给量提高加工效率。根据切削手册表35，使用YG6硬质合金端铣刀加工，机床功率为45KW（据简明手册表4235，X51立式铣床）时FZ009018MM/Z故选择FZ018MM/Z。3）确定刀具寿命及磨钝标准根据切削手册表37，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为15MM；由于铣刀直径D0125MM，故刀具使用寿命T180MIN（据简明手册表38）。4）计算切削速度VC和每分钟进给量VF根据切削手册表316，当D0125MM，Z12，AP75，FZ018MM/Z时，VT98M/MIN,NT250R/MIN,VFT471MM/MIN。各修正系数为KMV10，KSV08。切削速度计算公式为VPEVZPTCKUAYFXQDM0其中，AE724245VC20QV15XV，350YV801KSVMVP32M，将以上数据代入公式IN18TZFZ/80ZMI/42801273512430VC确定机床主轴转速。MIN/36RDVNWCS根据简明手册表4236，选择NC300R/MIN,VFC390MM/MIN,因此，实际进给量和每分钟进给量为VCM/MIN118M/MIN10D15FZCVFC/NCZ390/30012MM/Z01MM/Z5校验机床功率根据切削手册表324，近似为PCC33KW,根据机床使用说明书，主轴允许功率PCM45075KW3375KWPCC。故校验合格。最终确定AP40MM，NC300R/MIN，VF390MM/S，VC118M/MIN，FZ01MM/Z。6）计算基本工时TML/VF，LLY，L176MM查切削手册表326，入切量及超切量为Y40MM，则TML/VF17640/390081MIN。工序02粗铣20上端面，以T1为定位基准。切削用量和时间定额及其计算过程同工序01。工序03粗铣50上端面，以T4为定位基准刀具YG6硬质合金端铣刀，,0ZD机床X51立式铣床根据切削手册查得，。根据MAZFPZ4,/13简明手册表4236查得，取，故实际切IN0RNW削速度I/710MNDVW当时，工作台每分钟进给量应为MI/30RNIN/3903NZFWZ查说明书，取IN/40M计算切削基本工时YL82172因此，IN05398FTM工序04钻、扩20孔，以32外圆和T2为基准，保证垂直度误差不超过005MM,孔的精度达到IT10。1选择钻头根据切削手册表2122，选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时DO18MM，钻头采用双锥后磨横刀，后角O12，二重刃长度B35MM,横刀长B2MM,宽L4MM,棱带长度，L51102302选择切削用量（1）确定进给量按加工要求确定进给量查切削手册，由切削手册表RMF/53043671830DL27,系数为05,则RMF/25按钻头强度选择查切削手册表28,钻头允许进给量为；RMF/02按机床进给机构强度选择查切削手册表29，机床进给机构允许轴向力为8330N时，进给量为。RF/930以上三个进给量比较得出，受限制的进给量是工艺要求，其值为02150265MM/R。根据简明手册表4216,最终选择进给量。F由于是通孔加工，为避免即将钻穿时钻头折断，故应在即将钻穿时停止自动进给而改为手动进给。根据切削手册表219查出,钻孔时轴向力FF2500N，轴向力修正系数为10，故FF2500N。根据Z525立式钻床使用说明书，机床进给机构允许的最大轴向力为8830NFF，故所选进给量可用。（2）确定钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查简明手册）为06MM，寿命MIN45T（3）切削速度查切削手册表230，切削速度计算公式为（M/MIN）VYXPMVCKFATDZ0其中，59CV180250VZ1259PA0VX，查得修正系数，Y2FVTK85LK，故实际的切削速度TVKMIN/5980216059520C（4）检验机床扭矩及功率查切削手册表220，当F026,DO19MM时，MT3178NM，修正系数均为10，故MC3178NM。查机床使用说明书MM1442NM。查切削手册表223,钻头消耗功率PC13KW。查机床使用说明书，。KPE68由于，故切削用量可用，即MCEC，RF/20IN/27RNCIN/415VC3、计算工时I64083FLTM4、扩孔至198查切削手册表210，扩孔进给量为，并由机床使用说明书最终选定进给量为RF/07。M81根据资料，切削速度，其中为用钻头钻同样钻V40钻V尺寸实心孔时的切削速度，故，MIN/8359，根据机床使用说明书选取IN/1681930RNS。MIN/97RW基本工时MIN480197380YLT工序05粗车50孔，以D1为定位基准。机床车床CA6140单边余量可一次切除，则。根据,2MZAP52简明手册4220查得，取。根据简明RMF/50手册4221查得，取。IN/2R计算切削基本工时I1305FLTM工序06铣斜肩，以D1和T2为定位基准。刀具硬质合金三面刃铣刀机床X51立式铣床根据简明手册查得。根据切1663ZMDW，削手册查得因此,/0ZFZIN1632710RDVNWS现采用X51立式铣床，取，故实际切削速度MI/0W为IN/8190631NDVW当时，工作台每分钟进给量应为MI/30RNWMI/6ZFWZ根据切削手册表4237查得,取。MIN/165F计算切削基本工时MYLL53721因此IN06FTM工序07精铣20下端面，以T2为基准。刀具YG6硬质合金端铣刀；机床X51立式铣床；查切削手册表35，进给量为，取为05MM/RIN/0MFZ参考有关手册，确定，采用YG6硬质合金端铣IN124V刀，则,125ZDWI/361250RVNS现采用X51立式铣床，根据简明手册表4236，取，故实际切削速度MI/30RWMIN/75103251NDVW当时，工作台每分钟进给量I/30R，取为980MM/MININ/18325NZFWM本工序切削时间为MIN6209572FLTM工序08精铣20上端面，以T1为基准。切削用量同工序07精铣时DY15基本工时3109826FLTM工序09粗铰、精铰20孔，以T2和32外圆为基准。（1）粗铰至M941刀具专用铰刀机床Z525立式钻床根据有关手册的规定，铰刀的进给量为0812MM/Z,进给量取081MM/R，机床主轴转速FZFZ取为140R/MIN，则其切削速度为NW。I/78DV机动时切削工时，38MM，0LIN41403FNTWM2精铰至2刀具DW机床Z525立式钻床根据有关手册的规定，铰刀的进给量取048MM/R，机床主轴转速取为140R/MIN，则其FNW切削速度为MI/8DNV机动时切削工时，38MM0LIN5741038FNTWM工序10精铣50端面，以D1为基准。机床X51立式铣床刀具硬质合金立铣刀（镶齿螺旋形刀片），由切削手册表36查得，SMV/45,即27M/MIN，因此，IN/08,40FZDZ。现采用X51立式铣床，取MIN/2140710RDVNWS，工作台每分钟进给量应为MIN/2RFM，IN/810268ZFW查机床使用说明书，取。FM铣削基本工时IN84017TI62840TM工序11半精车50孔，以D1做定位基准。单边余量,可一次切除，则。ZMAP01由切削手册表16查得，进给量取为027MM/R。由切削手册表11,/4025RMFZ查得，则IN1VIN/6351RDNW查简明手册表4220，取为630R/MIN。W加工基本工时851FNLT工序12钻、铰8锥孔，以T1和零件中线为基准。刀具专用刀具机床Z525立式钻床确定进给量根据切削手册表27查得，F，查Z525机床使用说明书，现取RMF/60。查切削手册表215，计算2MIN/V机床主轴转速MIN/69487101RDVNWS按机床选取，所以实际切削速度为IN/IN/6101NVW计算切削基本工时MI2684FYLTM工序13钻M6底孔，攻螺纹，以T1和零件中线为基准（1）钻螺纹底孔MM4机床Z525立式钻床刀具高速钢麻花钻根据切削手册查得，进给量为018022MM/Z,现取F022MM/Z，V17M/MIN，则FIN/1847RDVNWS查简明手册表4215，取。所以实际切IN/960RW削速度为MI/810968NDVW计算切削基本工时IN47296FYLTM（2）攻螺纹M6机床Z525立式钻床刀具丝锥M6，P1MM切削用量选为，机床主轴转速为IN/6/0SV，按机床使用说明书选取，则MIN/318RNSMIN/27RNW；机动时，计算切削基本工时5VML1046IN0271FLTM工序14铣断，以D1为基准。选择锯片铣刀，D160MM，L4MM，中齿，Z40采用X61卧式铣床查切削手册，选择进给量为,切削速ZF/10度为，则IN/27MVIN/541602710RDWS根据简明手册表4239，取，故实际切MIN/10RW削速度为MIN/50180NDVW此时工作台每分钟进给量应为FI/4NZFWZM查切削手册表4240，刚好有。MIN/40FM计算切削基本工时IN537FYLTM五、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3铣32孔上端面的夹具。本夹具将用于X51立式铣床，刀具为高速钢端铣刀。51问题的提出本夹具主要用来铣32外圆上端面，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。52夹具设计定位基准选择由零件图可知，铣32外圆上端面，因为是粗加工，用50的端面和外圆用一个固定V型块和一个活动V型块夹紧定位。53切削力及夹紧力计算（1）刀具采用端铣刀50MMZ24,用1把锯片铣刀保证同时安装在主轴上面中间用隔套把两把铣刀隔开，保证两把铣刀之间距离为7MM。这样就可以一次铣出两个面，并且尺寸易保证。机床X51W立式铣床由3所列公式得FVZWQUEYXPFNDAFC0查表948得其中修正系数01VK30FC30FQ1FX65FY83FUZ248PAW代入上式，可得F8894N因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。安全系数K4321其中为基本安全系数151K为加工性质系数112为刀具钝化系数113为断续切削系数114K所以NF715（2）夹紧力的计算选用夹紧螺钉夹紧机由FKF21其中F为夹紧面上的摩擦系数，取2501FFGG为工件自重ZPNFN435121夹紧螺钉公称直径D15MM，材料45钢性能级数为68级MPAB06MPABS801螺钉疲劳极限B9260321极限应力幅PAKMA751LI许用应力幅MSA3LI螺钉的强度校核螺钉的许用切应力为SS354取S4得MPA120满足要求824CHDFPANC1532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54定位误差分析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。本夹具是用来在铣床上加工，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TDDMAXDMIN本工序采用一活动V型块，一挡快定位，工件始终靠近挡块的一面。但是，由于此道工序后还有精加工，因此本道工序要求不高，故应当能满足定位要求。55定向键与对刀装置设计定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台T形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。根据GB220780定向键结构如图所示O图33夹具体槽形与螺钉图根据T形槽的宽度A25MM定向键的结构尺寸如下表31定向键数据表夹具体槽形尺寸B2B2H公称尺寸允差D允差4LHHD1公称尺寸允差D2500140045401461562400237对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定刀具与夹具的相对位置。由于本道工序是完成后钢板弹簧吊耳内侧端面的粗铣加工，所以选用圆形对刀块。圆形对刀块的结构和尺寸如图所示图34对刀块图对刀块尺寸如下塞尺选用平塞尺，其结构如下图所示标记四周倒圆图35平塞尺图塞尺尺寸为表32平塞尺尺寸表公称尺寸H