機械設(shè)計課程設(shè)計撥叉加工工藝與銑夾具設(shè)計及其三維造型

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1、 JIANGSU TEACHERS UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 撥叉加工工藝與銑夾具設(shè)計及其三維造型 如需圖紙，工藝卡，QQ153893706 學(xué)院名稱： 機械與汽車工程學(xué)院 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級：

2、 姓 名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師姓名： 指導(dǎo)教師職稱： 2010年12月 前言 課程設(shè)計是機械類專業(yè)重要的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，設(shè)計需要結(jié)合大學(xué)四年所學(xué)的所有專業(yè)課知識，如機械設(shè)計工藝、機械設(shè)計裝備、互換性與精度測量、機械基礎(chǔ)還有機械制圖等機械類重要的學(xué)科，不僅讓學(xué)生把四年學(xué)習(xí)的知識運用到位，還讓我

3、們重新溫故了一下所必須的專業(yè)知識，此次設(shè)計也鍛煉了學(xué)生查找工具書的能力，讓學(xué)生增長了許多有關(guān)專業(yè)的其他知識，對課堂所學(xué)知識進行互補，此外，本次設(shè)計還鍛煉了學(xué)生利用軟件作圖的能力，這對今后的就業(yè)有一定的幫助。 課程設(shè)計采用學(xué)生與老師互動的方式展開，每個老師負責(zé)帶領(lǐng)幾個學(xué)生進行設(shè)計，老師安排了答疑時間和地點，學(xué)生有什么疑問，可以按時去找指導(dǎo)老師解答，促進了老師與學(xué)生的溝通。 此次課程設(shè)計，為學(xué)生更好的完成畢業(yè)設(shè)計，為學(xué)生更好的找到自己的缺陷打下了基礎(chǔ)。 由于能力所限，設(shè)計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指導(dǎo)。

4、 編者 2010年12月 目錄 第1章 課程設(shè)計………………………………………………………1 1.1零件的分析………………………………………………………………………1 1.1.1 零件的作用……………………………………………………………………1 1.1.2 零件的工藝分析………………………………………………………………1 1.2工藝規(guī)程設(shè)計……………………………………………………………………2 1.2.1確定毛坯制

5、造形式……………………………………………………………2 1.2.2 基準(zhǔn)的選擇……………………………………………………………………2 1.2.3 制定工藝路線…………………………………………………………………2 1.2.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定………………………………3 1.2.5 確定切削速度及基本工時……………………………………………………5 1.3專用夾具設(shè)計…………………………………………………………………10 1.3.1 問題的指出…………………………………………………………………10 1.3.2 夾具設(shè)計………………………………………………………

6、……………10 第2章 綜合訓(xùn)練 ……………………………………………………13 2.1撥叉的銑床夾具設(shè)計零件三維圖……………………………………………13 2.1.1 夾具設(shè)計零件………………………………………………………………13 2.1.2 夾具設(shè)計裝配………………………………………………………………19 參考文獻………………………………………………………………21 第 1 章 課程設(shè)計 1．1零件的分析 撥叉零件圖見圖1-1。 圖1-1 撥叉零件圖 1.1.1零件的作用 題目所給的零件是撥叉。它位于車床變速機構(gòu)中，主要起換檔，使主軸回轉(zhuǎn)運動

7、按照工作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩的作用。零件的φ20孔與操縱機構(gòu)相連，φ50半孔則是用于與所控制齒輪所在的軸接觸。通過上方的力撥動下方的齒輪變速。 1.1.2零件的工藝分析 零件的材料為HT200，灰鑄鐵生產(chǎn)工藝簡單，鑄造性能優(yōu)良，但塑性較差、脆性高，不適合磨削，為此以下是撥叉需要加工的表面： 1．鏜小頭孔φ20； 2．銑大頭半圓孔φ50及其端面； 3．車φ40圓柱兩端面； 4．撥叉上表面； 5．鉆、鉸φ10、φ8孔； 6. 銑φ8孔端面； 1.2工藝規(guī)程設(shè)計 1.2.1確定毛坯制造形式 已知此撥叉零件的生產(chǎn)類型為小批量生產(chǎn)，所以初步確定工藝安排為

8、：加工過程劃分階段；工序集中；加工設(shè)備以通用設(shè)備為主，大量采用通用工裝。 零件材料為HT200?？紤]零件在機床運行過程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡單，生產(chǎn)類型為小批生產(chǎn)，故選擇鑄件毛坯。 1.2.2基準(zhǔn)的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一?；孢x擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)效率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。 粗基準(zhǔn)的選擇：按有關(guān)基準(zhǔn)的選擇原則，即當(dāng)零件有不加工表面時，應(yīng)以這些不加工表面作粗基準(zhǔn)；若零件有若干不加工表面時，則應(yīng)以與加工表面要求相對位置精度高的不加工表面作粗基準(zhǔn)。現(xiàn)以零件的底面

9、為主要的定位粗基準(zhǔn)。 精基準(zhǔn)的選擇：考慮要保證零件的加工精度和裝夾準(zhǔn)確方便，依據(jù)“基準(zhǔn)重合”原則和“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則，大頭半圓孔兩端面與小頭孔中心線的垂直度誤差為0.1mm；槽端面與小頭孔中心線的垂直度誤差為0.08m，故以φ20孔為精基準(zhǔn)。 1.2.3制定工藝路線 1.工件表面加工方法的選擇 本零件的加工面有平面、內(nèi)孔等，材料為HT200，其加工方法選擇如下： 1）孔φ20:：公差等級為IT7~IT8, 表面粗糙度為1.6μm，采用粗鏜→半精鏜→精鏜的加工方法。 2）半圓孔φ50：公差等級為IT9~IT10, 表面粗糙度為6.3μm，采用粗鏜→半精鏜的加工方法。 3）圓柱φ4

10、0左右端面 ：公差等級為IT8~IT9, 表面粗糙度為12.5μm，采用粗車。 4）R35左右端面：公差等級為IT7~IT8, 表面粗糙度為6.3μm，采用粗銑→半精銑。 5）工件上表面：公差等級IT8~IT9，表面粗糙度為12.5μm，采用粗銑的加工方法。 6）φ8孔的端面： 公差等級IT8~IT9，表面粗糙度為12.5μm，采用粗銑的加工方法。 7）φ10孔：公差等級IT7~IT8，表面粗糙度為3.2μm，采用鉆→鉸的加工方法。 8) φ8：公差等級IT7~IT8，表面粗糙度為3.2μm，采用鉆→鉸的加工方法。 2.制定工藝路線 根據(jù)零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要

11、求，以及加工方法所能達到的經(jīng)濟精度，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用通用工卡具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 工藝路線方案： 工序10：將的φ20的粗鏜至φ18.2mm；半精鏜至φ19.8；精鏜至φ20。 工序20：將φ40左端面粗車5.15mm；右端面粗車5.15mm。 工序30：將R35的左右端面粗銑至12mm。 工序40：將φ8的端面粗銑4mm。 工序50：粗銑上表面6.8mm。 工序60：粗鏜φ50至φ49.2；半精鏜至φ50。 工序70：鉆φ10的孔至φ9.8。 工序80：鉆φ8的孔至φ7.8。 工序9

12、0：鉸φ10的孔至φ10。 工序100：鉸φ8的孔至φ8。 1.2.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 撥叉毛坯圖見圖1-2。 圖1-2 撥叉毛坯圖 “撥叉”；零件材料為HT200，硬度190～210HB，毛皮重量1.12kg，生產(chǎn)類型小批量，鑄造毛坯。 據(jù)以上原始資料及加工路線，分別確定各家工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下： 1. 求最大輪廓尺寸 根據(jù)零件圖計算輪廓尺寸，高102mm，長44mm，寬70mm，最大輪廓尺寸為102mm。 2. 選取公差等級CT 查《機械制造工藝學(xué)與機床夾具設(shè)計學(xué)習(xí)指導(dǎo)及習(xí)題》表4-28，生產(chǎn)類型按成批，

13、鑄造方法按金屬性鑄造，鑄件材料按灰鑄鐵，得公差等級CT范圍7～9級，取8級。 3. 求鑄件尺寸公差 根據(jù)加工面的基本尺寸和鑄件公差等級CT，查《機械制造工藝學(xué)與機床夾具設(shè)計學(xué)習(xí)指導(dǎo)及習(xí)題》表4-29，得鑄件尺寸公差數(shù)值為1.6mm。 4．求機械加工余量等級 查《機械制造工藝學(xué)與機床夾具設(shè)計學(xué)習(xí)指導(dǎo)及習(xí)題》表4-26，生產(chǎn)類型按成批，鑄造方法按金屬性鑄造，鑄件材料按灰鑄鐵，得機械加工余量等級為F。 5．求RMA（要求的機械加工余量）對所有加工表面取同一數(shù)值 查《機械制造工藝學(xué)與機床夾具設(shè)計學(xué)習(xí)指導(dǎo)及習(xí)題》表4-27，最大輪廓尺寸為102mm，機械加工余量等級為F級，得RMA數(shù)值為1m

14、m 6．求毛坯基本尺寸 1）撥叉兩端面屬雙側(cè)加工，即 R=F+2RMA+=12+22.5+=14.8mm。 2）φ20孔屬內(nèi)腔加工，即 R=F-2RMA-=20-22.5-=14.2mm。 3）φ50孔屬內(nèi)腔加工，即 R=F-2RMA-=50-22.5-=43.2mm。 4）φ40左右端面加工，即 R=F+RMA+=34+42.5+=44.3mm。 5) φ8端面加工，即， R=F+RMA+=24+22.5+=28.4mm。 6)上表面加工，即 R=F+RMA+=78+22.5+=81.4mm。 1.2.5確定切削速度及基本工時 工序10：鏜孔至φ20mm

15、1）加工條件 工件材料：HT200，鑄造。 加工要求：孔鏜至φ20mm 機床：普車CA6140 刀具：硬質(zhì)合金焊接式鏜刀 2）計算切削速度 查《機械加工工藝手冊》第二版表3.4-26，得： 切屑速度：v=20 進給量：f=0.3 切屑深度a=1mm 主軸轉(zhuǎn)速n==≈450 工序20：粗車φ20mm左右端面 1）加工條件 工件材料：HT200，鑄造。 加工要求：加工至34mm 機床：普車CA6140 刀具：硬質(zhì)合金焊接式端面車刀 2）計算切削速度 查《機械加工工藝手冊》第二版表3.4-40，得： 切屑速度：v=30 進給量：f=0.5 切屑深度a=2.5

16、75mm 主軸轉(zhuǎn)速n==≈450 工序30：銑R35端面 1）加工條件 工件材料：HT200，鑄造。 加工要求：銑至12mm 機床：臥式升降臺銑床X6130A 刀具：高速鋼錯齒三面刃銑刀I型 2）計算切削速度 查《機械加工工藝手冊》第二版表1.2-33，得： 切屑速度：v=31 進給量：f=2.4 切屑深度a=1.4mm 主軸轉(zhuǎn)速n==≈310 工序40：粗銑φ8端面 1）加工條件 工件材料：HT200，鑄造。 加工要求：銑去4mm 機床：臥式升降臺銑床X6130A 2）計算切削速度 查《機械加工工藝手冊》第二版表2.1-89，得： 切屑速度：v=22

17、 進給量：f=1.6 切屑深度a=2mm 主軸轉(zhuǎn)速n==≈219 工序50：粗銑上面 1）加工條件 工件材料：HT200，鑄造。 加工要求：至φ20軸線78mm 機床：臥式升降臺銑床X6130A 刀具：圓柱形銑刀 2）計算切削速度 查《機械加工工藝手冊》第二版表2.1-87，得： 銑刀直徑為φ100，齒數(shù)為12 切屑速度：v=18 進給量：f=0.96 切屑深度a=3.4mm 主軸轉(zhuǎn)速n==≈115 工序60：鏜孔φ50 1）加工條件 工件材料：HT200，鑄造。 加工要求：粗精鏜φ50，半精鏜φ50 機床：臥式鏜床TA617 刀具：可轉(zhuǎn)位式雙刃鏜刀

18、 2）計算切削速度 查《機械加工工藝手冊》第二版表2.1-87，得： 切屑速度：v=30 進給量：f=0.8 切屑深度a=1.5mm 主軸轉(zhuǎn)速n==≈320 切屑速度：v=30 進給量：f=0.3 切屑深度a=0.4mm 主軸轉(zhuǎn)速n==≈212 工序70：鉆φ10孔 1）加工條件 工件材料：HT200，鑄造。 加工要求：鉆φ10孔 機床：立式鉆床Z5125A 刀具：整體硬質(zhì)合金直柄麻花鉆 2）計算切削速度 查《機械加工工藝手冊》第二版表2.1-87，得： 切屑速度：v=40 進給量：f=0.3 切屑深度a=4.9mm 主軸轉(zhuǎn)速n==≈1299 工序

19、80：鉆φ8孔 1）加工條件 工件材料：HT200，鑄造。 加工要求：鉆φ8孔 機床：立式鉆床Z5125A 刀具：整體硬質(zhì)合金直柄麻花鉆 2）計算切削速度 查《機械加工工藝手冊》第二版表2.1-89，得： 切屑速度：v=40 進給量：f=0.3 切屑深度a=3.9mm 主軸轉(zhuǎn)速n==≈1633 工序90：鉸φ10孔 1）加工條件 工件材料：HT200，鑄造。 加工要求：鉸φ10孔 手動 刀具：手用鉸刀 工序100：鉸孔φ8 1）加工條件 工件材料：HT200，鑄造。 加工要求：鉸孔φ8 手動 刀具：手用鉸刀 1.3專用夾具設(shè)計 為了提高勞動

20、生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具。經(jīng)過與指導(dǎo)老師協(xié)商，決定設(shè)計加工序50的夾具。本夾具將用臥式升降臺銑床X6130A，對工件進行銑削加工。 1.3.1問題的指出 本夾具主要用來銑工件上表面，由于采用圓柱形銑刀，二次銑削，所以主要應(yīng)該考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度。 1.3.2夾具設(shè)計 1．定位基準(zhǔn)的選擇 由零件圖可知，上面，其設(shè)計基準(zhǔn)為φ20孔中心線和工件的右加工表面為定位基準(zhǔn)。因此選用工件以加工右端面和φ20的中心線為主定位基準(zhǔn)。如圖所示1-3銑槽的定位夾緊 圖1-3銑槽的定位夾緊 2．切削力及夾緊力的計算 刀具：高速鋼直齒三面

21、刃銑刀，100mm, Z=12 Fz=CPt0.83Sz0.65D-O.83BZkP (見《切削手冊》3-56表) 解得 Fz =200 (N) 其中CP=52， t=8mm, Sz=0.08mm/s, B=8mm, D=63mm, Z=14, kP=(HB/198)0.55 在計算切削力時，必須考慮安全系數(shù)。安全系數(shù)K= k1 k2 k3 k4 水平切削分力FH=1.1 Fz =220 (N) 垂直切削分力Fv=0.3 Fz=60 (N) 其中： k1為基本安全系數(shù)1.5 k1為加工性質(zhì)系數(shù)1.1 k1為刀具鈍化系數(shù)

22、1.1 k1為斷續(xù)切削系數(shù)1.1 F,=KFH =1.5 X 1.1 X 1.1 X 1.1 X 200=400 (N) 實際加緊力為WK= KFH/U1U2=400/0.5=800 (N) 其中U1和U2為夾具定位面及加緊面上的磨擦系數(shù)，U1=U2=0.025 螺母選用M16X1.5細牙三角螺紋，產(chǎn)生的加緊力為 W=2M/D2tg(a+6’55)+0.66(D3- d3/ D2- d2) 解得： W=1O405 (N) 其中： M=19000 N.M D2=14.8mm a=2029, D=23mm d=16mm 此時螺母的加緊力W已大于所需的

23、800(N)的加緊力，故本夾具可安全工作。 3.定位誤差分析 由于槽的軸向尺寸的設(shè)計基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合，故軸向尺寸無基準(zhǔn)不重合度誤差。徑向尺寸無極限偏差、形狀和位置公差，故徑向尺寸無基準(zhǔn)不重合度誤差。即不必考慮定位誤差，只需保證夾具的花鍵心軸的制造精度和安裝精度。 4．夾具設(shè)計及操作說明 如前所述,在設(shè)計夾具時,應(yīng)該注意提高勞動率.為此,在螺母夾緊時采用墊圈,以便裝卸,夾具體底面上的一對定位鍵可使整個夾具在機床工作臺上有正確的安裝位置,以利于銑削加工。結(jié)果，本夾具總體的感覺還比較緊湊。 夾具上裝有對刀塊裝置，可使夾具在一批零件的加工之前很好的對刀（與塞尺配合使用）；同時，夾具體底面上

24、的一對定位鍵可使整個夾具在機床工作臺上有一正確的安裝位置，以有利于銑削加工。 銑槽的夾具裝配圖見圖1-4。 圖1-3 夾具裝配圖 第 2 章 綜合訓(xùn)練 2.1撥叉的銑床夾具設(shè)計零件三維圖 為了更好的表達所設(shè)計夾具，采用Pro/E進行三維設(shè)計。 2.1.1夾具設(shè)計零件 零件1：夾具體 圖2-1 夾具體。 圖2-1 夾具體 畫圖步驟： 1.拉伸夾具體，點擊“拉伸”按鈕，在“定義內(nèi)部草繪”里面，根據(jù)有關(guān)尺寸進行草繪，草繪完成后點擊“完成”即可。然后在輸入拉伸的長度，點擊“完成”拉伸完畢。如圖所示2-2 拉伸夾具體。

25、 圖2-2拉伸夾具體 2.拉伸薄板，點擊“拉伸”按鈕，在“定義內(nèi)部草繪”里面，根據(jù)有關(guān)尺寸進行草繪，草繪完成后點擊“完成”即可。插入厚度點擊“完成”拉伸完畢。如圖2-3所示。 圖2-3拉伸薄板 3.在薄板上打孔，點擊按鈕，放置在板上億側(cè)面上根據(jù)偏移參照來定孔德具體位置輸入孔的直徑，孔的長度即可，點擊完成打孔。如圖2-4所示。 圖2-4薄板上打孔 4.重復(fù)打孔，步驟同上，放置位置一樣，偏移參照，如圖2-5所示。 圖2-5 打孔 5.拉伸支撐板，點擊按鈕，右擊進入“定義內(nèi)部草繪”，根據(jù)尺

26、寸畫出截面形狀，點擊完成，然后輸入拉伸的厚度，點擊即可，如圖2-6所示。 2-6拉伸支撐板 6.鏡像支撐板，選中上一支撐板，點擊按鈕，選擇中間對稱面，點擊即可，如圖2-7所示。 圖2-7 鏡像支撐板 7.拉伸U形槽，點擊按鈕，右擊進入“定義內(nèi)部草繪”，選擇階臺面進行草繪，根據(jù)所需尺寸畫出圖形，點擊完成，拉伸厚度比地板厚即可，點擊，點擊完成拉伸如圖2-8所示。 圖2-8 拉伸U形槽 零件2：擋銷 圖2-9 擋銷。 2-9 擋銷 零件3：開口墊片 圖2-10 開口墊片。 圖2-10 開口墊片 零件4：可換定位銷 圖2-11 可換定位銷。

27、 圖2-11 可換定位銷 零件5：螺母 圖2-12 螺母。 圖2-12 螺母 2.1.2 夾具設(shè)計裝配 夾具裝配圖如圖2-9,2-10,2-11 2-9裝配圖1 2-10裝配圖2 2-11裝配圖3 參考文獻 [1]孫麗媛.機械制造工藝及專用夾具設(shè)計指導(dǎo)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2008 [2]黃鶴汀.機械制造裝備[M].北京:機械工業(yè)出版社,2001 [3]吉衛(wèi)喜.機械制造技術(shù)[M].北京:機械工業(yè)出版社,2002 [4]王紹俊.機械制造工藝設(shè)計手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社,1987 [5]李益民.機械制造工藝設(shè)計簡明手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社,1998 [6]艾興，肖詩綱.切削用量簡明手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社,1985 [7]浦林祥.金屬切削機床夾具設(shè)計手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社,1995 [8]崇凱.機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指南[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2006 [9]程軍，李虹.畫法幾何及機械制圖[M].北京：國防工業(yè)出版社,2005