摩托車發(fā)動機撥叉零件機械加工工藝規(guī)程及專用夾具設計【CAD高清圖紙和文檔打包】

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分 類 號 密 級 寧寧波大紅鷹學院 課程設計說明書 摩托車發(fā)動機撥叉加工工藝及夾具設計 所在學院 專 業(yè) 班 級 姓 名 學 號 指導老師 年 月 日 摘 要 摩托車發(fā)動機撥叉零件的主要加工表面是平面及孔系。一般來說，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，本設計遵循先面后孔的原則。并將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證孔系加工精度。粗基準選擇頂面和兩個輸出軸孔為粗基準，以底面與兩個定位銷作為精基準。在工藝設計中要首先對零件進行分析，了解零件的工藝再設計出毛坯的結構，并選擇好零件的加工基準，設計出零件的工藝路線；接著對零件各個工步的工序進行尺寸計算，關鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量；然后進行專用夾具的設計，選擇設計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導元件、夾具體與機床的連接部件以及其它部件；計算出夾具定位時產(chǎn)生的定位誤差，分析夾具結構的合理性與不足之處，并在以后設計中注意改進。 關鍵詞：摩托車發(fā)動機撥叉工藝，工序，切削用量，夾緊，定位，誤差 目 錄 摘 要 II 目 錄 III 1、 生產(chǎn)綱領 5 2、摩托車發(fā)動機撥叉零件分析 5 2.1 摩托車發(fā)動機撥叉零件加工部位匯總 6 2.2 摩托車發(fā)動機撥叉零件重要部位加工方案 6 2.3 摩托車發(fā)動機撥叉零件基準 6 2.4 摩托車發(fā)動機撥叉零件各部位加工余量 7 3、摩托車發(fā)動機撥叉毛坯圖設計 8 3.1 摩托車發(fā)動機撥叉毛坯形式 8 3.2 摩托車發(fā)動機撥叉毛坯圖 8 4、摩托車發(fā)動機撥叉零件加工路線方案一 9 5、摩托車發(fā)動機撥叉零件加工路線方案二 10 6、摩托車發(fā)動機撥叉零件加工工藝過程卡片設計 10 6.1 摩托車發(fā)動機撥叉零件加工設備匯總 11 6.2 摩托車發(fā)動機撥叉零件加工刀具和量具匯總 11 6.3 摩托車發(fā)動機撥叉零件加工工藝過程卡片 12 7、摩托車發(fā)動機撥叉零件零件加工工序卡片設計 13 7.1 摩托車發(fā)動機撥叉零件加工各工序切削用量及基本工時 13 7.2 摩托車發(fā)動機撥叉零件加工工序尺寸計算 19 7.3 摩托車發(fā)動機撥叉零件加工各工序定位方式 22 7.4摩托車發(fā)動機撥叉零件加工工序卡片 25 8、摩托車發(fā)動機撥叉零件φ10孔部位鉆床夾具設計 27 8.1 摩托車發(fā)動機撥叉零件φ10孔部位加工定位方式 27 8.2 摩托車發(fā)動機撥叉零件φ10孔部位加工夾緊方式 27 8.3 摩托車發(fā)動機撥叉零件φ10孔部位加工誤差計算 30 8.4 鉆套、襯套、鉆模板設計與選用 32 8.5確定夾具體結構尺寸和總體結構 35 8.6夾具設計及操作的簡要說明 36 總 結 37 參 考 文 獻 39 致 謝 40 1、 生產(chǎn)綱領 1、任務零件圖樣，每臺產(chǎn)品中含該零件的數(shù)量為 1 件， 零件復雜程度中等。 2、產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領 9 萬臺/年， 零件備品率為 3 ％，廢品率為 0.5 ％。 3、毛坯為外協(xié)件，生產(chǎn)條件根據(jù)需要確定。 4、由機加銑間一班負責生產(chǎn)。 該零件材料為HT200，考慮到零件在工作時要有高的耐磨性，所以選擇鑄造鑄鐵材料。依據(jù)設計要求Q=90000件/年，n=1件/臺；結合生產(chǎn)實際，備品率α和 廢品率β分別取3%和0.5%代入公式得該工件的生產(chǎn)綱領： N=1XQn(1+α)（1+β)=93163.5件/年 2、摩托車發(fā)動機撥叉零件分析 題目給的零件是摩托車發(fā)動機撥叉零件，主要作用是對摩托車發(fā)動機進行換擋作用。零件的實際形狀如下圖所示，從零件圖上看，該零件是典型的零件，結構比較簡單。 由零件圖可知，其材料為HT200，具有較高強度，耐磨性，耐熱性及減振性，適用于承受較大應力和要求耐磨零件。題目所給的零件是摩托車發(fā)動機撥叉。它位于銑床變速機構中，主要起換檔，使主軸回轉(zhuǎn)運動按照工作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的Φ20孔與操縱機構相連，二下方的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。兩件零件鑄為一體，加工時分開。 2.1 摩托車發(fā)動機撥叉零件加工部位匯總 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，為此以下是摩托車發(fā)動機撥叉需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求： 1、小頭孔Φ20以及與此孔相通的M8螺紋孔 2、大頭半圓孔Φ50 3、摩托車發(fā)動機撥叉底面、小頭孔端面、大頭半圓孔端面，大頭半圓孔兩端面與小頭孔中心線的垂直度誤差為0.07mm，小頭孔上端面與其中心線的垂直度誤差為0.05mm。 由上面分析可知，可以粗加工摩托車發(fā)動機撥叉下端面，然后以此作為基準采用專用夾具進行加工，并且保證位置精度要求。再根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟精度及機床所能達到的位置精度，并且此摩托車發(fā)動機撥叉零件沒有復雜的加工曲面，所以根據(jù)上述技術要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。 2.2 摩托車發(fā)動機撥叉零件重要部位加工方案 摩托車發(fā)動機撥叉加工表面，他們之間有一定的位置要求?，F(xiàn)分述如下： 工序1 粗銑Φ32、Φ72下端面，以T2為粗基準，采用X51立式銑床加專用夾具； 工序2 粗銑Φ32，Φ72上端面，以T1，T4為定位基準，采用X51立式銑床加專用夾具； 工序3 精銑Φ32下端面，以T2為基準。精銑Φ72端面，以D1為基準，采用X51立式銑床加專用夾具； 工序4 鉆、擴Φ20孔，以Φ32外圓和T2為基準，采用Z525立式鉆床加專用夾具； 工序5；粗鉸、精鉸Φ20孔，以T2和Φ32外圓為基準，采用Z525立式鉆床加專用夾具； 工序6精銑Φ20上端面，以T1為基準，精銑Φ50端面，以D1為基準,采用X51立式銑床加專用夾具； 工序7：粗，精鏜Φ50孔，以Φ20孔軸線為基準； 工序8：鉆Φ7通孔，鉆M6孔； 工序9：用三面刃銑刀銑斜槽面； 工序10 銑斷，以D1為基準，采用X60臥式銑床加專用夾具； 工序11 去毛刺； 工序12 終檢。 2.3 摩托車發(fā)動機撥叉零件基準 基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一，基面選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)效率得以提高。否則，不但使加工工藝過程中的問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。 粗基準的選擇，對像從摩托車發(fā)動機撥叉這樣的零件來說，選好粗基準是至關重要的。對本零件來說，如果外圓的端面做基準，則可能造成這一組內(nèi)外圓的面與零件的外形不對稱，按照有關粗基準的選擇原則(即當零件有不加工表面時，應以這些不加工表面做粗基準，若零件有若干個不加工表面時，則應以與加工表面要求相對應位置精度較高的不加工表面做為粗基準)。粗基準選擇Φ32mm外圓。 對于精基準而言，主要應該考慮基準重合的問題，當設計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不在重復。 選擇2-Φ20mm孔和底面作為定位精基準比較關鍵。 2.4 摩托車發(fā)動機撥叉零件各部位加工余量 工序 加工尺寸及公差 鍛件毛坯（，上下端面距離，零件尺寸34mm） 擴20孔 粗，精鉸20孔 加工前尺寸 34mm 18mm 19.8mm 加工后尺寸 30mm 19.7mm 19.94mm 加工余量（單邊） 2.0mm 0.85mm 0.07mm 加工公差（單邊） +0.021/0 +0.021/0 3、摩托車發(fā)動機撥叉毛坯圖設計 3.1 摩托車發(fā)動機撥叉毛坯形式 零件材料為HT200，鑄件的特點是液態(tài)成形，其主要優(yōu)點是適應性強，在無毛坯圖的情況下，需實際了解毛坯的形狀、尺寸及機械性能等。不同的選材會影響到零件的使用，不同的選材會讓零件的使用壽命和其的生產(chǎn)成本變的大大的不同，所以零件的選材尤其重要。我可以型材來決定零件的選材，這從提高生產(chǎn)效率，保證加工精度，減少生產(chǎn)成本上考慮，也是應該的。 3.2 摩托車發(fā)動機撥叉毛坯圖 4、摩托車發(fā)動機撥叉零件加工路線方案一 制定工藝路線的出發(fā)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(chǎn)綱領已經(jīng)確定為成批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 工序1 粗銑Φ32、Φ72下端面，以T2為粗基準，采用X51立式銑床加專用夾具； 工序2 粗銑Φ32，Φ72上端面，以T1，T4為定位基準，采用X51立式銑床加專用夾具； 工序3 精銑Φ32下端面，以T2為基準。精銑Φ72端面，以D1為基準，采用X51立式銑床加專用夾具； 工序4 鉆、擴Φ20孔，以Φ32外圓和T2為基準，采用Z525立式鉆床加專用夾具； 工序5；粗鉸、精鉸Φ20孔，以T2和Φ32外圓為基準，采用Z525立式鉆床加專用夾具； 工序6精銑Φ20上端面，以T1為基準，精銑Φ50端面，以D1為基準,采用X51立式銑床加專用夾具； 工序7：粗，精鏜Φ50孔，以Φ20孔軸線為基準； 工序8：鉆Φ6.8通孔，鉆M8孔； 工序9：銑斷，以D1為基準，采用X60臥式銑床加專用夾具； 工序10 去毛刺； 工序11 終檢。 5、摩托車發(fā)動機撥叉零件加工路線方案二 工序號 工序名稱 工序內(nèi)容 01 鑄造 鑄造毛坯 02 銑削 粗、精銑Ф20 mm、Ф50 mm的下表面，保證其粗糙度為3.2 um 03 銑削 以Ф20 mm的下表面為精基準，粗、精銑Ф20 mm、Ф50 mm的孔的上表面，保證其粗糙度為3.2 um，Ф20 mm的上、下表面尺寸為30mm，Ф50 mm的上、下表面尺寸為12mm 04 鉆孔 以Ф20 mm 的下表面為精基準，鉆、擴、鉸、精鉸Ф2 0 mm的孔，保證其內(nèi)表面粗糙度為1.6 um，垂直度誤差不超過0.05 mm 05 鏜孔 以Ф20 mm 的下表面為精基準，粗、半精鏜Ф50 mm的孔，保證其內(nèi)表面粗糙度為3.2 um 06 銑削 銑斷 07 銑削 銑削Ф15凸臺端面 08 鉆孔 以Ф20 mm的孔為精基準，鉆Ф6.8 mm的孔，攻M8的螺紋 09 檢查 檢查 6、摩托車發(fā)動機撥叉零件加工工藝過程卡片設計 上述兩個方案的特點在于：方案一的定位和裝夾等都比較方便，但是要更換多臺設備，加工過程比較繁瑣，而且在加工過程中位置精度不易保證。方案二減少了裝夾次數(shù)，但是要及時更換刀具因此綜合兩個工藝方案，取優(yōu)棄劣，具體工藝過程如下： 工序號 工序名稱 工序內(nèi)容 01 鑄造 鑄造毛坯 02 銑削 粗、精銑Ф20 mm、Ф50 mm的下表面，保證其粗糙度為3.2 um 03 銑削 以Ф20 mm的下表面為精基準，粗、精銑Ф20 mm、Ф50 mm的孔的上表面，保證其粗糙度為3.2 um，Ф20 mm的上、下表面尺寸為30mm，Ф50 mm的上、下表面尺寸為12mm 04 鉆孔 以Ф20 mm 的下表面為精基準，鉆、擴、鉸、精鉸Ф2 0 mm的孔，保證其內(nèi)表面粗糙度為1.6 um，垂直度誤差不超過0.05 mm 05 鏜孔 以Ф20 mm 的下表面為精基準，粗、半精鏜Ф50 mm的孔，保證其內(nèi)表面粗糙度為3.2 um 06 銑削 銑斷 07 銑削 銑削Ф15凸臺端面 08 鉆孔 以Ф20 mm的孔為精基準，鉆Ф6.8 mm的孔，攻M8的螺紋 09 檢查 檢查 6.1 摩托車發(fā)動機撥叉零件加工設備匯總 工序 粗銑Φ32、Φ72下端面，以T2為粗基準，采用X51立式銑床加專用夾具； 工序 粗銑Φ32，Φ72上端面，以T1，T4為定位基準，采用X51立式銑床加專用夾具； 工序 精銑Φ32下端面，以T2為基準。精銑Φ72端面，以D1為基準，采用X51立式銑床加專用夾具； 工序 鉆、擴Φ20孔，以Φ32外圓和T2為基準，采用Z525立式鉆床加專用夾具； 工序；粗鉸、精鉸Φ20孔，以T2和Φ32外圓為基準，采用Z525立式鉆床加專用夾具； 工序精銑Φ20上端面，以T1為基準，精銑Φ50端面，以D1為基準,采用X51立式銑床加專用夾具； 工序 粗，精鏜Φ50孔，以Φ20孔軸線為基準； 工序：鉆Φ6.8通孔，鉆M8孔； 工序：銑斷，以D1為基準，采用X51銑床加專用夾具； 6.2 摩托車發(fā)動機撥叉零件加工刀具和量具匯總 1.選擇刀具 ①.在銑床上加工的工序,一般選用硬質(zhì)合金銑刀和鏜刀。加工刀具選用YG6類硬質(zhì)合金銑刀，它的主要應用范圍為普通鑄鐵、冷硬鑄鐵、高溫合金的精加工和半精加工。為提高生產(chǎn)率及經(jīng)濟性,可選用可轉(zhuǎn)位銑刀(GB5343.1-85,GB5343.2-85)。 ②.鉆孔時選用高速鋼麻花鉆，參考《機械加工工藝手冊》（主編 孟少農(nóng)），第二卷表10.21-47及表10.2-53可得到所有參數(shù)。 ③.磨具的選用：磨具通常又稱為砂輪。是磨削加工所使用的“刀具”。磨具的性能主要取決于磨具的磨料、結合劑、粒度、硬度、組織以及砂輪的形狀和尺寸。參考《簡明機械加工工藝手冊》（主編 徐圣群） 表12-47，選擇雙斜邊二號砂輪。 2. 選擇量具 本零件屬于成批量生產(chǎn)，一般均采用通常量具。選擇量具的方法有兩種：一是按計量器具的不確定度選擇；二是按計量器的測量方法極限誤差選擇。采用其中的一種方法即可。 6.3 摩托車發(fā)動機撥叉零件加工工藝過程卡片 摩托車發(fā)動機撥叉零件加工工藝過程卡片內(nèi)容詳見附頁。 7、摩托發(fā)動機撥叉零件零件加工工序卡片設計 7.1 摩托車發(fā)動機撥叉零件加工各工序切削用量及基本工時 切削用量一般包括切削深度、進給量及切削速度三項。確定方法是先是確定切削深度、進給量，再確定切削速度?，F(xiàn)根據(jù)《切削用量簡明手冊》（第三版，艾興、肖詩綱編，1993年機械工業(yè)出版社出版）確定本零件各工序的切削用量所選用的表格均加以*號，與《機械制造設計工工藝簡明手冊》的表區(qū)別。 工序1 粗銑Φ32、Φ72下端面，以T2為粗基準 1. 加工條件 工件材料：HT200,σb =170~240MPa，鑄造;工件尺寸：aemax=72mm，l=176mm; 加工要求：粗銑φ20孔下端面，加工余量4mm; 機床：X51立式銑床； 刀具：YG6硬質(zhì)合金端銑刀。銑削寬度ae≤90,深度ap≤6,齒數(shù)z=12,故根據(jù)《機械制造工藝設計簡明手冊》（后簡稱《簡明手冊》）表3.1，取刀具直徑d0=120mm。根據(jù)《切削用量手冊》（后簡稱《切削手冊》）表3.16，選擇刀具前角γ0＝0°后角α0＝8°，副后角α0’=10°，刃傾角λs=－10°,主偏角Kr=60°,過渡刃Krε=30°,副偏角Kr’=5°。 2. 切削用量 1）確定切削深度ap 因為余量較小，故選擇ap=4mm，一次走刀即可完成。 2）確定每齒進給量fz 由于本工序為粗加工，尺寸精度和表面質(zhì)量可不考慮，從而可采用不對稱端銑，以提高進給量提高加工效率。根據(jù)《切削手冊》表3.5，使用YG6硬質(zhì)合金端銑刀加工，機床功率為4.5kw（據(jù)《簡明手冊》表4.2-35，X51立式銑床）時： fz=0.09~0.18mm/z 故選擇：fz=0.18mm/z。 3）確定刀具壽命及磨鈍標準 根據(jù)《切削手冊》表3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為1.5mm；由于銑刀直徑d0=120mm，故刀具使用壽命T=180min（據(jù)《簡明手冊》表3.8）。 4）計算切削速度vc和每分鐘進給量vf 根據(jù)《切削手冊》表3.16，當d0=120mm，Z=12，ap≤7.5，fz≤0.18mm/z時，vt=98m/min,nt=200r/min,vft=471mm/min。各修正系數(shù)為：kMV= 1.0，kSV= 0.8。切削速度計算公式為： 其中 ，，，，，，，，，，，，，將以上數(shù)據(jù)代入公式： 確定機床主軸轉(zhuǎn)速： 。 根據(jù)《簡明手冊》表4.2-36，選擇nc=300r/min,vfc=390mm/min,因此，實際進給量和每分鐘進給量為： vc==m/min=118m/min f zc=v fc/ncz=390/300×12 mm/z=0.1mm/z 5)校驗機床功率 根據(jù)《切削手冊》表3.24，近似為Pcc=3.3kw,根據(jù)機床使用說明書，主軸允許功率Pcm=4.5×0.75kw=3.375kw>Pcc。故校驗合格。最終確定:ap=4.0mm，nc=300r/min，vf=390mm/s，vc=118m/min，fz=0.1mm/z。 6）計算基本工時 tm＝L/ vf，L=l+ y+Δ，l=176mm. 查《切削手冊》表3. 26，入切量及超切量為：y+Δ=40mm，則： tm＝L/ Vf=(176+40)/390=0.81min。 工序2 粗銑Φ32, Φ72上端面，以T1，T4為定位基準; 粗銑Φ32上端面: 切削用量和時間定額及其計算過程同工序1 粗銑Φ32上端面: 刀具：YG6硬質(zhì)合金端銑刀， 機床：X51立式銑床 根據(jù)《切削手冊》查的， 現(xiàn)采用X51立式銑床，根據(jù)《簡明手冊》4.2-36查得取 ，故實際切削速度 當時，工作臺每分鐘進給量應為 查說明書，取 計算切削工時 因此 工序3 精銑Φ32下端面，以T2為基準。精銑Φ72端面，以D1為基準， 刀具：YG6硬質(zhì)合金端銑刀； 機床：X51立式銑床； 查《切削手冊》表3.5，進給量，取為0.5mm/r 參考有關手冊，確定，采用YG6硬質(zhì)合金端銑刀，，則： 現(xiàn)采用X51立式銑床，根據(jù)《簡明手冊》表4.2-36，取 故實際切削速度： 當時，工作臺每分鐘進給量：，取為980mm/min 本工序切削時間為：min 工序4 鉆、擴Φ20孔，以Φ32外圓和T2為基準，采用Z520立式鉆床加專用夾具； 1. 選擇鉆頭 根據(jù)《切削手冊》表2.1.2.2，選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時do=18mm，鉆頭采用雙錐后磨橫刀，后角αo＝12°，二重刃長度bε=3.5mm,橫刀長b=2mm,寬l=4mm,棱帶長度，°，° 2.選擇切削用量 （1）確定進給量 按加工要求確定進給量：查《切削手冊》，，，由《切削手冊》表2.7,系數(shù)為0.5,則： 按鉆頭強度選擇:查《切削手冊》表2.8,鉆頭允許進給量為：； 按機床進給機構強度選擇：查《切削手冊》表2.9，機床進給機構允許軸向力為8330N時，進給量為。 以上三個進給量比較得出，受限制的進給量是工藝要求，其值為：0.215~0.265mm/r。根據(jù)《簡明手冊》表4.2-16,最終選擇進給量。 由于是通孔加工，為避免即將鉆穿時鉆頭折斷，故應在即將鉆穿時停止自動進給而改為手動進給。 根據(jù)《切削手冊》表2.19查出,鉆孔時軸向力Ff=2000N，軸向力修正系數(shù)為1.0，故Ff=2000N。根據(jù)Z520立式鉆床使用說明書，機床進給機構允許的最大軸向力為8830N﹥Ff，故所選進給量可用。 （2）確定鉆頭磨鈍標準及壽命　 后刀面最大磨損限度（查《簡明手冊》）為0.6mm，壽命． ?。?）切削速度 查《切削手冊》表2.30，切削速度計算公式為： （m/min） 其中，，，，，，，，，查得修正系數(shù)：，=，，，故實際的切削速度： （4）檢驗機床扭矩及功率 查《切削手冊》表2.20，當f≤0.26, do≤19mm時，Mt=31.78N?m，修正系數(shù)均為1.0，故MC=31.78 N?m。 查機床使用說明書：Mm =144.2 N?m。 查《切削手冊》表2.23,鉆頭消耗功率：Pc=1.3kw。 查機床使用說明書，。 由于，，故切削用量可用，即： ，， 3、計算工時 4、擴孔至Φ19.8 查《切削手冊》表2.10，擴孔進給量為：，并由機床使用說明書最終選定進給量為：。 根據(jù)資料，切削速度 ，其中為用鉆頭鉆同樣尺寸實心孔時的切削速度，故 根據(jù)機床使用說明書選取 。 基本工時 工序5 粗鉸、精鉸Φ20孔，以T2和Φ32外圓為基準， （1）粗鉸至 刀具：專用鉸刀 機床：Z520立式鉆床 根據(jù)有關手冊的規(guī)定，鉸刀的進給量為0.8～1.2mm/z,進給量取0.81mm/r，機床主軸轉(zhuǎn)速取為=140r/min，則其切削速度為： 。 機動時切削工時，=38mm， (2) 精鉸至 刀具： 機床：Z520立式鉆床 根據(jù)有關手冊的規(guī)定，鉸刀的進給量取0.48mm/r，機床主軸轉(zhuǎn)速取為：=140r/min，則其切削速度為： 機動時切削工時，=38mm 工序6 精銑Φ20上端面，以T1為基準，精銑Φ50端面，以D1為基準。 精銑Φ20上端面 刀具：YG6硬質(zhì)合金端銑刀； 機床：X51立式銑床； 查《切削手冊》表3.5，進給量，取為0.5mm/r 參考有關手冊，確定，采用YG6硬質(zhì)合金端銑刀，，則： 現(xiàn)采用X51立式銑床，根據(jù)《簡明手冊》表4.2-36，取 故實際切削速度： 當時，工作臺每分鐘進給量：，取為980mm/min 精銑時 基本工時：min 精銑Φ50端面 由《切削手冊》表3.6查得：,即27m/min，因此，。現(xiàn)采用X51立式銑床，取 ，工作臺每分鐘進給量應為： 查機床使用說明書，取 。 銑削基本工時： 工序7：粗，精鏜Φ50孔，以Φ20孔軸線為基準； 粗鏜Φ50孔： 機床：T68臥式鏜床 單邊余量 由《簡明手冊》4.2-20查得取 由《簡明手冊》4.2-21查得取 計算切削工時 半精鏜Φ50孔： 單邊余量,可一次切除，則 。 由《切削手冊》表1.6查得，進給量取為0.27mm/r。由《切削手冊》表1.1查得，，則： 查《簡明手冊》表4.2-20，取為630r/min。 加工基本工時： 工序8：鉆Φ7通孔，鉆M6孔； 鉆Φ7通孔 刀具：專用刀具 機床：Z520立式鉆床 確定進給量：根據(jù)《切削手冊》表2.7查得，， 查Z520機床使用說明書，現(xiàn)取。查《切削手冊》表2.15， ，計算機床主軸轉(zhuǎn)速： 按機床選取，所以實際切削速度為： 計算切削基本工時： 鉆M6孔 （1）鉆螺紋底孔mm 機床：Z520立式鉆床 刀具：高速鋼麻花鉆 根據(jù)《切削手冊》查得，進給量為0.18～0.22mm/z,現(xiàn)取f=0.22mm/z，v=17m/min，則： 查《簡明手冊》表4.2-15，取。所以實際切削速度為： 計算切削基本工時： （2）攻螺紋M6 機床：Z520立式鉆床 刀具：絲錐M6，P=1mm 切削用量選為：，機床主軸轉(zhuǎn)速為：，按機床使用說明書選?。?，則 ；機動時，，計算切削基本工時： 工序9：用三面刃銑刀銑斜槽面； 刀具：硬質(zhì)合金三面刃銑刀 機床：X51立式銑床 根據(jù)《簡明手冊》查得：。根據(jù)《切削手冊》查得：因此： 現(xiàn)采用X51立式銑床，?。?，故實際切削速度為： 當時，工作臺每分鐘進給量應為： 根據(jù)《切削手冊》表4.2-37查得,?。?。 計算切削基本工時： 因此： 工序10 銑斷，以D1為基準，采用X60臥式銑床加專用夾具； 選擇鋸片銑刀，d=160mm，l=4mm，中齒，Z=40 采用X61臥式銑床，查《簡明手冊》，選擇進給量為：,切削速度為：，則： 根據(jù)《簡明手冊》表4.2-39，取，故實際切削速度為： 此時工作臺每分鐘進給量應為： 查《簡明手冊》表4.2-40，剛好有。 計算切削基本工時： 7.2 摩托車發(fā)動機撥叉零件加工工序尺寸計算 “摩托車發(fā)動機撥叉” 零件材料為HT200，查《機械加工工藝手冊》（以后簡稱《工藝手冊》），表2.2-17 各種鑄鐵的性能比較，HT200的硬度HB為143～269，表2.2-23 HT200的物理性能，HT200密度ρ=7.2～7.3（），計算零件毛坯的重量約為2。 表3-1 機械加工銑間的生產(chǎn)性質(zhì) 生產(chǎn)類別 同類零件的年產(chǎn)量[件] 重型 （零件重>2000kg） 中型 （零件重100~2000kg） 輕型 （零件重<100kg） 單件生產(chǎn) 5以下 10以下 100以下 小批生產(chǎn) 5~100 10~200 100~500 中批生產(chǎn) 100~300 200~500 500~5000 大批生產(chǎn) 300~1000 500~5000 5000~50000 大量生產(chǎn) 1000以上 5000以上 50000以上 根據(jù)所發(fā)的任務書上的數(shù)據(jù)，該零件的月工序數(shù)不低于30～50，毛坯重量2<100為輕型，確定為大批生產(chǎn)。 根據(jù)生產(chǎn)綱領，選擇鑄造類型的主要特點要生產(chǎn)率高，適用于大批生產(chǎn)，查《工藝手冊》表3.1-19 特種鑄造的類別、特點和應用范圍，再根據(jù)表3.1-20 各種鑄造方法的經(jīng)濟合理性，采用機器砂模造型鑄件。 表3-2 成批和大量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級 鑄造方法 公差等級CT HT200 砂型手工造型 11~13 砂型機器造型及殼型 8~10 金屬型 7~9 低壓鑄造 7~9 熔模鑄造 5~7 根據(jù)上表選擇金屬型公差等級為7級。 3-3 鑄件尺寸公差數(shù)值 鑄件基本尺寸 公差等級CT 大于 至 8 63 100 160 100 160 250 1.6 1.8 2.0 根據(jù)上表查得鑄件基本尺寸大于100至160，公差等級為8級的公差數(shù)值為1.8。 表3-4 鑄鐵件機械加工余量（JB2854-80）如下 鑄件基本尺寸 加工余量等級 6 澆注時位置 >120~250 6.0 4.0 頂、側(cè)面 底 面 鑄孔的機械加工余量一般按澆注時位置處于頂面的機械加工余量選擇。 根據(jù)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。 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. 外圓表面延軸線方向長度方向的加工余量及公差（φ20，φ50端面）。 查《機械制造工藝設計簡明手冊》（以下稱《工藝手冊》）表2.2～2.5，取φ20，φ50端面長度余量均為2（均為雙邊加工） 銑削加工余量為： 粗銑 1mm 精銑 1mm 2. 內(nèi)孔（φ50已鑄成孔） 查《工藝手冊》表2.2～2.5，取φ50已鑄成孔長度余量為2，即鑄成孔半徑為46mm。 工序尺寸加工余量： 鉆孔 9mm 擴孔 0.120mm 粗鉸 0.035mm 精鉸 0.015mm 3. 其他尺寸直接鑄造得到 由于本設計規(guī)定的零件為大批量生產(chǎn)，應該采用調(diào)整加工。因此在計算最大、最小加工余量時應按調(diào)整法加工方式予以確認。 加工余量計算表 工序 加工尺寸及公差 鍛件毛坯（，上下端面距離，零件尺寸34mm） 擴20孔 粗，精鉸20孔 加工前尺寸 34mm 18mm 19.8mm 加工后尺寸 30mm 19.7mm 19.94mm 加工余量（單邊） 2.0mm 0.85mm 0.07mm 加工公差（單邊） +0.021/0 +0.021/0 7.3 摩托車發(fā)動機撥叉零件加工各工序定位方式 工序圖不對，更換該零件對應的。 工序30： 工序40： 工序50： 工序60： 工序70： 工序80： 工序90： 工序100： 工序110： 工序120： 7.4摩托車發(fā)動機撥叉零件加工工序卡片 各工序卡片請見附頁。 8、摩托車發(fā)動機撥叉零件銑斷部位銑床夾具設計 夾具不對，需要參考另外一份 為了提高勞動生產(chǎn)，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。本夾具將用于Z525鉆床。成批生產(chǎn)，任務為設計一鉆孔φ10孔。 本夾具無嚴格的技術要求，因此，應主要考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度，精度不是主要考慮的問題。 8.1 摩托車發(fā)動機撥叉零件φ10孔部位加工定位方式 為了提高加工效率及方便加工，決定材料使用高速鋼，用于對進行加工，準備采用手動夾緊。 由零件圖可知：進行加工前，外圓面進行了粗、精銑加工，進行了粗、精加工。因此，定位、夾緊方案有： 方案：選外圓面平面、端面和V型塊定位夾緊方式用操作簡單，通用性較強的螺旋機構來夾緊。 根據(jù)要求，需要限制工件X方向轉(zhuǎn)動自由度、Y方向轉(zhuǎn)動自由度和Z方向轉(zhuǎn)動自由度；根據(jù)加工要求，需要限制工件X方向移動自由度和Z方向移動自由度。但考慮到加工時工件定位的穩(wěn)定性，可以將六個不定度全部限制。 由于外圓表面已經(jīng)加工，加上V形塊起到支撐定位，螺母夾緊加工件。此方案實現(xiàn)了工件的完全定位，無重復定位，方案可取。 為了使定位誤差達到要求的范圍之內(nèi)，這種定位在結構上簡單易操作。 8.2 摩托車發(fā)動機撥叉零件φ10孔部位加工夾緊方式 鉆該孔時選用：鉆床Z525，刀具用高速鋼刀具。 由參考文獻[5]查表可得： 切削力公式： 式中 查表得： 其中： 即： 實際所需夾緊力：由參考文獻[5]表得： 有： 安全系數(shù)K可按下式計算有： 式中：為各種因素的安全系數(shù)，見參考文獻[5]表 可得： 所以 根據(jù)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(tài)，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(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值，即： 安全系數(shù)K可按下式計算： 式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻[5]1～2～1可知其公式參數(shù)： 由此可得： 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。 夾緊力的確定 夾緊力方向的確定 夾緊力應朝向主要的定位基面。 夾緊力的方向盡可能與切削力和工件重力同向。 (1) 夾緊力作用點的選擇 a. 夾緊力的作用點應落在定位元件的支承范圍內(nèi)。 b. 夾緊力的作用點應落在工件剛性較好的部位上，這樣可以防止或減少工件變形變形對加工精度的影響。 c. 夾緊力的作用點應盡量靠近加工表面。 (3)夾緊力大小的估算 理論上確定夾緊力的大小，必須知道加工過程中，工件所受到的切削力、離心力、慣性力及重力等，然后利用夾緊力的作用應與上述各力的作用平衡而計算出。但實際上，夾緊里的大小還與工藝系統(tǒng)的剛性、夾緊機構的傳遞效率等有關。而且，切削力的大小在加工過程中是變化的，因此，夾緊力的計算是個很復雜的問題，只能進行粗略的估算。 估算的方法：一是找出對夾緊最不利的瞬時狀態(tài)，估算此狀態(tài)下所需的夾緊力；二是只考慮主要因素在力系中的影響，略去次要因素在力系中的影響。 估算的步驟： a.建立理論夾緊力FJ理與主要最大切削力FP的靜平衡方程：FJ理=Ф (FP)。 b.實際需要的夾緊力FJ需，應考慮安全系數(shù)，F(xiàn)J需=KFJ理。 c.校核夾緊機構的夾緊力FJ是否滿足條件：FJ>FJ需。 夾具中的裝夾是由定位和夾緊兩個過程緊密聯(lián)系在一起的。定位問題已在前面研究過，其目的在于解決工件的定位方法和保證必要的定位精度。 僅僅定好位在大多數(shù)場合下，還無法進行加工。只有進而在夾具上設置相應的夾緊裝置對工件進行夾緊，才能完成工件在夾具中裝夾的全部任務。 夾緊裝置的基本任務是保持工件在定位中所獲得的即定位置，以便在切削力、重力、慣性力等外力作用下，不發(fā)生移動和震動，確保加工質(zhì)量和生產(chǎn)安全。有時工件的定位是在夾緊過程中實現(xiàn)的，正確的夾緊還能糾正工件定位的不正確。 一般夾緊裝置由動源即產(chǎn)生原始作用力的部分。夾緊機構即接受和傳遞原始作用力，使之變?yōu)閵A緊力，并執(zhí)行夾緊任務的部分。他包括中間遞力機構和夾緊元件。 考慮到機床的性能、生產(chǎn)批量以及加工時的具體切削量決定采用手動夾緊。 螺旋夾緊機構是斜契夾緊的另一種形式，利用螺旋桿直接夾緊元件，或者與其他元件或機構組成復合夾緊機構來夾緊工件。是應用最廣泛的一種夾緊機構。 螺旋夾緊機構中所用的螺旋，實際上相當于把契繞在圓柱體上，因此他的作用原理與斜契是一樣的。也利用其斜面移動時所產(chǎn)生的壓力來夾緊工件的。不過這里上是通過轉(zhuǎn)動螺旋，使繞在圓柱體是的斜契高度發(fā)生變化來夾緊的。 典型的螺旋夾緊機構的特點： （1）結構簡單； （2）擴力比大； （3）自瑣性能好； （4）行程不受限制； （5）夾緊動作慢。 夾緊裝置可以分為力源裝置、中間傳動裝置和夾緊裝置，在此套夾具中，中間傳動裝置和夾緊元件合二為一。力源為機動夾緊，通過螺栓夾緊移動壓板。達到夾緊和定心作用。 工件通過定位銷的定位限制了繞Z軸旋轉(zhuǎn)，通過螺栓夾緊移動壓板，實現(xiàn)對工件的夾緊。并且移動壓板的定心裝置是與工件外圓弧面相吻合的移動壓板，通過精確的圓弧定位，實現(xiàn)定心。此套移動壓板制作簡單，便于手動調(diào)整。通過松緊螺栓實現(xiàn)壓板的前后移動，以達到壓緊的目的。壓緊的同時，實現(xiàn)工件的定心，使其定位基準的對稱中心在規(guī)定位置上。 查參考文獻[5]1～2～26可知螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算：螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算有： 式中參數(shù)由參考文獻[5]可查得： 螺旋夾緊力： 該夾具采用夾緊機構， 由上述計算易得： 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。 8.3 摩托車發(fā)動機撥叉零件φ10孔部位加工誤差計算 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(guī)定的尺寸公差。 與機床夾具有關的加工誤差，一般可用下式表示： ⑴V型塊定位誤差 ： 注：V型塊夾角α=90°。 基準位移誤差： 工件以外圓柱面在V型塊定位，由于工件定位面外圓直徑有公差δD，因此對一批工件來說，當直徑由最小D－δD變大到D時，工件中心（即定位基準）將在V型塊的對稱中心平面內(nèi)上下偏移，左右不發(fā)生偏移，即工件由變大到,其變化量（即基準位移誤差Δ）從圖（a）中的幾何關系退出： ΔY== 基準不重合誤差： 從圖（b）中設計基準與定位基準不重合，假設定位基準不動，當工件直徑由最小D－δD變到最大D時，設計基準的變化量為，即基準不重合誤差ΔB=。 從圖(c)中可知，設計基準為工件的下母線。即，上述方向由a到a′與定位基準變到的方向相反，故其定位誤差ΔD是ΔY與ΔB之差. ΔD=ΔY－ΔB=－=0.207δD=0.207×0.01=0.00207 ΔD=0.00207＜T 即滿足要求 ⑵ 夾緊誤差 ： 其中接觸變形位移值： 查[5]表1～2～15有。 ⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過 ⑷ 夾具相對刀具位置誤差：取 誤差總和： 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。 8.4 鉆套、襯套、鉆模板設計與選用 工藝孔的加工只需鉆切削就能滿足加工要求。故選用可換鉆套（其結構如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時間。 夾具在機床上安裝完畢，在進行加工的時候，由于本次是鉆孔，需要用導向件使得鉆套下鉆可以增強同軸度的特性。本次選用的鉆套采用可換鉆套，連同鉆套并選用鉆套螺釘將鉆套固定，選用的可換鉆套和鉆套螺釘均為機床夾具的標準件，本次設計采用可換鉆套，國標號為JB/T8045.2-1999，鉆套螺釘?shù)膰鴺颂枮镴B/T8045.5-1999。本次設計采用的鉆套和鉆套螺釘?shù)膱D形如下： 圖1-4鉆套螺釘?shù)臉藴始? 圖1-5可換鉆套的標準件 .尺寸表 d D D1 H t 基本尺寸 極限偏差F7 基本尺寸 極限偏差D6 ＞0～1 +0.016 +0.006 3 +0.010 +0.004 6 6 9 -- 0.008 ＞1～1.8 4 +0.016 +0.008 7 ＞1.8～2.6 5 8 ＞2.6～3 6 9 8 12 16 ＞3～3.3 +0.022 +0.010 ＞3.3～4 7 +0.019 +0.010 10 ＞4～5 8 11 ＞5～6 10 13 10 16 20 ＞6～8 +0.028 +0.013 12 +0.023 +0.012 15 ＞8～10 15 18 12 20 25 ＞10～12 +0.034 +0.016 18 22 ＞12～15 22 +0.028 +0.015 26 16 28 36 ＞15～18 26 30 0.012 ＞18～22 +0.041 +0.020 30 34 20 36 45 ＞22～26 35 +0.033 +0.017 39 ＞26～30 42 46 25 45 56 ＞30～35 +0.050 +0.025 48 52 ＞35～42 55 +0.039 +0.020 59 30 56 67 ＞42～48 62 66 ＞48～50 70 74 0.040 鉆模板選用翻轉(zhuǎn)鉆模板，用沉頭螺釘錐銷定位于夾具體上。 8.5確定夾具體結構尺寸和總體結構 夾具體：夾具的定位、引導、夾緊裝置裝在夾具體上，使其成為一體，并能正確的安裝在機床上。夾具體是將夾具上的各種裝置和元件連接成一個整體的最大最復雜的基礎件。夾具體的形狀和尺寸取決于夾具上各種裝置的布置以及夾具與機床的連接，而且在零件的加工過程中，夾具還要承受夾緊力、切削力以及由此產(chǎn)生的沖擊和振動，因此夾具體必須具有必要的強度和剛度。切削加工過程中產(chǎn)生的切屑有一部分還會落在夾具體上，切屑積聚過多將影響工件的可靠的定位和夾緊，因此設計夾具體時，必須考慮結構應便于排屑。此外，夾具體結構的工藝性、經(jīng)濟性以及操作和裝拆的便捷性等，在設計時也應加以考慮。 夾具體設計的基本要求 （1）應有適當?shù)木群统叽绶€(wěn)定性 夾具體上的重要表面，如安裝定位元件的表面、安裝對刀塊或?qū)蛟谋砻嬉约皧A具體的安裝基面，應有適當?shù)某叽缇群托螤罹龋鼈冎g應有適當?shù)奈恢镁取? 為使夾具體的尺寸保持穩(wěn)定，鑄造夾具體要進行時效處理，焊接和鍛造夾具體要進行退火處理。 （2）應有足夠的強度和剛度 為了保證在加工過程中不因夾緊力、切削力等外力的作用而產(chǎn)生不允許的變形和振動，夾具體應有足夠的壁厚，剛性不足處可適當增設加強筋。 （3）應有良好的結構工藝性和使用性 夾具體一般外形尺寸較大，結構比較復雜，而且各表面間的相互位置精度要求高，因此應特別注意其結構工藝性，應做到裝卸工件方便，夾具維修方便。在滿足剛度和強度的前提下，應盡量能減輕重量，縮小體積，力求簡單。 （4）應便于排除切屑 在機械加工過程中，切屑會不斷地積聚在夾具體周圍，如不及時排除，切削熱量的積聚會破壞夾具的定位精度，切屑的拋甩可能纏繞定位元件，也會破壞定位精度，甚至發(fā)生安全事故。因此，對于加工過程中切屑產(chǎn)生不多的情況，可適當加大定位元件工作表面與夾具體之間的距離以增大容屑空間：對于加工過程中切削產(chǎn)生較多的情況，一般應在夾具體上設置排屑槽。 （5）在機床上的安裝應穩(wěn)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的相應表面的接觸或配合實現(xiàn)的。當夾具在機床工作臺上安裝時，夾具的重心應盡量低，支承面積應足夠大，安裝基面應有較高的配合精度，保證安裝穩(wěn)定可靠。夾具底部一般應中空，大型夾具還應設置吊環(huán)或起重孔。 工件裝夾方案確定以后，根據(jù)定位元件及夾緊機構所需要的空間范圍及機床工作臺的尺寸，確定夾具體的結構尺寸，然后繪制夾具總圖。詳見繪制的夾具裝配圖。 8.6夾具設計及操作的簡要說明 由于是大批大量生產(chǎn)，主要考慮提高勞動生產(chǎn)率。因此設計時，需要更換零件加工時速度要求快。本夾具設計，用移動夾緊的大平面定位三個自由度，定位兩個自由度，用定位塊定位最后一個轉(zhuǎn)動自由度。 夾具體是夾具的基礎件，夾具體上所有組成部分都必須最終通過這一基礎件連接成一個有機整體。為了滿足加工要求，夾具體應有足夠的剛度和強度，同時結構工藝性要好。 由于鑄造工藝性好，幾乎不受零件大小、形狀、重量和結構復雜程度的限制，同時吸振性良好、抗壓能力好，故此選用鑄造夾具體，材料選取HT200，鑄造成型后時效處理，以消除內(nèi)應力。 由于工件采用V型塊定位Φ30mm外圓面，這就要求V型塊固定在一個與水平面成45°的支撐面上。我們可以采用加工一有45°面的支撐塊固定在夾具體上，經(jīng)過切削加工達到我們要求的定位尺寸。 總 結 在本次設計過程中，我們閱讀了一些技術資料及設計手冊，認真探討了機械領域內(nèi)的各種基本問題。因此，本次設計不僅加強了對自己所學專業(yè)課程的理解和認識，而且也對自己的知識面進行了拓寬。此外，本次設計在繪圖的過程中，使用了AUTOCAD繪圖軟件，并同時進行了手工繪圖，這些都不同程度地使我們學到了更多的知識，進一步提高了我們繪圖識圖的能力。 但知識所學有限，實際經(jīng)驗更加不足，因此我的設計還存在著很多的不足之處。如：各部分時間分配不是很合理，雖然得到了計算機繪圖的鍛煉，但手工繪圖相比下占的比例少了一些，還有夾具設計中，加緊機構為手動，盡管降低成本，但過于簡單。這些在以后的設計中都是需要改進的。 最后，在這里，感謝教師的認真指導和同學們的幫助。 參 考 文 獻 [1] 李 洪．機械加工工藝手冊[M] ．北京出版社，2006．1． [2] 陳宏鈞．實用金屬切削手冊[M] ．機械工業(yè)出版社，2005．1． [3] 上海市金屬切削技術協(xié)會．金屬切削手冊[M]．上?？茖W技術出版社，2002． [4] 楊叔子．機械加工工藝師手冊[M]．機械工業(yè)出版社，2000． [5] 徐鴻本．機床夾具設計手冊[M] ．遼寧科學技術出版社，2003．10． [6] 都克勤．機床夾具結構圖冊[M] ．貴州人民出版社，2003．4 [7] 胡建新．機床夾具[M] ．中國勞動社會保障出版社，2001．5． [8] 馮 道．機械零件切削加工工藝與技術標準實用手冊[M] ．安徽文化音像出版社，2003． [9] 王先逵．機械制造工藝學[M]．機械工業(yè)出版社，2000． [10] 馬賢智．機械加工余量與公差手冊[M]．中國標準出版社，1994．12． [11] 劉文劍．夾具工程師手冊[M]．黑龍江科學技術出版社，2007 [12] 王光斗．機床夾具設計手冊[M]．上?？茖W技術出版社，2002．8． 致 謝 在課程設計即將結束之際我向所有幫助過我的老師和同學說一聲，謝謝！我想沒有他們的幫助，課程設計就會做得很困難。 這次課程設計是在老師悉心指導下完成的。老師以其淵博的學識、嚴謹?shù)闹螌W風范、高度的責任感使我受益非淺。在做設計的過程中也遇到了不少的問題，楊老師給了我許多關懷和幫助，并且隨時詢問我課程設計的進展情況、細心的指導我們，也經(jīng)常打電話或者發(fā)電子郵件過來指導我的設計。 在論文工作中，得到了機電學院有關領導和老師的幫助與支持，在此表示衷心的感謝。 最后，在即將完成課程設計之時，我再次感謝對我指導、關心和幫助過老師、領導及同學。謝謝了！