叉桿加工工藝及銑叉頭兩端面夾具設計【含CAD圖紙和說明書】

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Must first carry on the analysis in the technological design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; After that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; Then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; Position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement.Keywords: The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error目 錄序 言1一 零件的分析21.1零件的作用21.2零件的工藝分析2二 工藝規(guī)程設計32.1確定毛坯的制造形式32.2基面的選擇42.3制定工藝路線52.4機械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定82.5確立切削用量及基本工時8三 夾具設計173.1 問題的提出173.2 定位基準的選擇173.3切削力及夾緊力計算183.4 定位誤差分析203.5 夾具設計及操作簡要說明21總 結22致 謝23參 考 文 獻24 序 言機械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產(chǎn)品，并把它們裝備成機械裝備的行業(yè)。機械制造業(yè)的產(chǎn)品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產(chǎn)提供裝備，社會上有著各種各樣的機械或機械制造業(yè)的產(chǎn)品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要行業(yè)，是一個國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎及有力支柱。從某中意義上講，機械制造水平的高低是衡量一個國家國民經(jīng)濟綜合實力和科學技術水平的重要指標。叉桿的加工工藝規(guī)程及其夾具設計是在學完了機械制圖、機械制造技術基礎、機械設計、機械工程材料等進行課程設計之后的下一個教學環(huán)節(jié)。正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，并設計出專用夾具，保證零件的加工質量。本次設計也要培養(yǎng)自己的自學與創(chuàng)新能力。因此本次設計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產(chǎn)實踐的需要，只有將各種理論與生產(chǎn)實踐相結合，才能很好的完成本次設計。本次設計水平有限，其中難免有缺點錯誤，敬請老師們批評指正。一 零件的分析1.1零件的作用題目所給的零件是叉桿。它位于變速機構中，主要起換檔，使主軸回轉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30孔與操縱機構相連，二下方的R52.5的則是用于與所控制齒輪所在的軸接觸。1.2零件的工藝分析叉桿共有兩處加工表面，其間有一定位置要求。分述如下：1.以30作為定位基準這一組加工表面包括：30的孔，以及其上下端面，上端面與孔有位置要求，孔壁上有一個M8螺紋孔。2.以30端面作為定位基準這一組加工表面包括：30的孔的加工，叉口端面和叉口內側面。二 工藝規(guī)程設計2.1確定毛坯的制造形式考慮零件在機床運行過程中所受沖擊不大，零件結構又比較簡單，故選擇鑄件毛坯。2.2基面的選擇基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一。基面選擇得正確與合理可以使加工質量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中回問題百出，更有甚者，還會造成零件的大批報廢，是生產(chǎn)無法正常進行。粗基準選擇應當滿足以下要求：（1）粗基準的選擇應以加工表面為粗基準。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關系精度。如果工件上表面上有好幾個不需加工的表面，則應選擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準。以求壁厚均勻、外形對稱、少裝夾等。（2） 選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準。例如：機床床身導軌面是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時選擇導軌面作為粗基準，加工床身的底面，再以底面作為精基準加工導軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量，使表層保留而細致的組織，以增加耐磨性。（3） 應選擇加工余量最小的表面作為粗基準。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。（4） 應盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準，以保證定位準確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準，必要時需經(jīng)初加工。（5） 粗基準應避免重復使用，因為粗基準的表面大多數(shù)是粗糙不規(guī)則的。多次使用難以保證表面間的位置精度。粗基準的選擇。對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準。而對有若干個不加工表面的工件，則應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗基準。根據(jù)這個基準選擇原則，現(xiàn)選取30孔的不加工外輪廓表面作為粗基準，用一個經(jīng)過特殊加工的定位銷定位，這樣就限制了空間的5個自由度，又因為鉆削時鉆削力是向下的，因此上下的自由度不需要限制精基準的選擇應滿足以下原則：（1）“基準重合”原則 應盡量選擇加工表面的設計基準為定位基準，避免基準不重合引起的誤差。（2）“基準統(tǒng)一”原則 盡可能在多數(shù)工序中采用同一組精基準定位，以保證各表面的位置精度，避免因基準變換產(chǎn)生的誤差，簡化夾具設計與制造。（3）“自為基準”原則 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均勻，應選擇該加工表面本身為精基準，該表面與其他表面之間的位置精度由先行工序保證。（4）“互為基準”原則 當兩個表面相互位置精度及自身尺寸、形狀精度都要求較高時，可采用“互為基準”方法，反復加工。（5）所選的精基準 應能保證定位準確、夾緊可靠、夾具簡單、操作方便。精基準的選擇。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，此處不再重復。2.3制定工藝路線制定工藝路線得出發(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)綱領已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機床配以專用工卡具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。工藝路線方案一工序號工 名序 稱工 序 內 容1銑粗銑叉桿頭2端面2銑半精銑叉桿頭左端面3鉆鉆擴鉸30孔4鉗校正叉桿腳5銑粗銑叉桿腳2端面6銑銑叉口爪內側面7銑粗銑操縱槽底面和內側面8銑精銑叉桿腳2端面9鉆鉆倒角，粗鉸，精鉸8孔10鉗去毛刺11中檢12熱處理，叉桿腳2端面淬火13校正叉桿腳14檢驗檢驗工藝路線方案二：工序號工 名序 稱工 序 內 容1銑粗銑叉桿頭2端面2銑半精銑叉桿頭左端面3銑粗銑叉桿腳2端面4銑銑叉口爪內側面5銑粗銑操縱槽底面和內側面6銑精銑叉桿腳2端面7鉆鉆擴鉸30孔8鉗校正叉桿腳9鉆鉆倒角，粗鉸，精鉸8孔10鉗去毛刺11中檢12熱處理，叉桿腳2端面淬火13校正叉桿腳14檢驗檢驗方案一和方案二的區(qū)別在于方案一在先鉆30孔然后開始銑叉口內側面，同時才端面和兩側面，叉口內側面的采用粗銑加工和精銑加工，這樣更有利于保證叉口2側面和叉口內側面的精度。綜上所述，我們選擇方案一具體的工藝路線如下工序號工 名序 稱工 序 內 容1銑粗銑叉桿頭2端面2銑半精銑叉桿頭左端面3鉆鉆擴鉸30孔4鉗校正叉桿腳5銑粗銑叉桿腳2端面6銑銑叉口爪內側面7銑粗銑操縱槽底面和內側面8銑精銑叉桿腳2端面9鉆鉆倒角，粗鉸，精鉸8孔10鉗去毛刺11中檢12熱處理，叉桿腳2端面淬火13校正叉桿腳14檢驗檢驗2.4機械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定叉桿生產(chǎn)類型大批量，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. 外圓表面延軸線方向長度方向的加工余量及公差（，30端面）。查機械制造工藝設計簡明手冊（以下稱工藝手冊）表2.22.5，取54端面長度余量均為2mm（均為雙邊加工）2. 30孔 30孔的粗糙度3.2，查手冊可知留余量2mm3. 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)，應該采用調整加工。因此在計算最大、最小加工余量時應按調整法加工方式予以確認。2.5確立切削用量及基本工時工序：粗銑叉桿頭2端面1. 選擇刀具刀具選取端銑刀，刀片采用YG8,，。2. 決定銑削用量1） 決定銑削深度 因為加工余量不大，一次加工完成2） 決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X51型銑床說明書，其功率為為6kw，中等系統(tǒng)剛度。根據(jù)表查出 ，則按機床標準選取1000當1000r/min時按機床標準選取3） 計算工時切削工時：，則機動工時為工序：半精銑叉桿頭左端面1. 選擇刀具刀具選取端銑刀，刀片采用YG8，。2. 決定銑削用量4） 決定銑削深度 因為加工余量不大，一次加工完成5） 決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X51型銑床說明書，其功率為為6kw，中等系統(tǒng)剛度。根據(jù)表查出 ，則按機床標準選取600當600r/min時按機床標準選取6） 計算工時切削工時：，則機動工時為工序：鉆擴鉸30孔工步一鉆孔至28確定進給量：根據(jù)參考文獻表2-7，當鋼的，時，。由于本零件在加工28孔時屬于低剛度零件，故進給量應乘以系數(shù)0.75，則根據(jù)Z525機床說明書，現(xiàn)取切削速度：根據(jù)參考文獻表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根據(jù)機床說明書，取，故實際切削速度為切削工時：，則機動工時為工步二：擴孔利用鉆頭將孔擴大至，根據(jù)有關手冊規(guī)定，擴鉆的切削用量可根據(jù)鉆孔的切削用量選取根據(jù)機床說明書，選取則主軸轉速為，并按車床說明書取，實際切削速度為切削工時：，則機動工時為工步3：鉸孔根據(jù)參考文獻表2-25，得查參考文獻表4.2-2，按機床實際進給量和實際轉速，取，實際切削速度。切削工時：，則機動工時為工序：粗銑叉桿腳2端面1. 選擇刀具刀具選取不重磨損硬質合金套式面銑刀，刀片采用YG8,，。2. 決定銑削用量7） 決定銑削深度 因為加工余量不大，一次加工完成8） 決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X51型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。根據(jù)表查出 ，則按機床標準選取1000當1000r/min時按機床標準選取9） 計算工時切削工時：，則機動工時為工序：銑叉口爪內側面1. 選擇刀具刀具選取不重磨損硬質合金套式面銑刀，刀片采用YG8,，。2. 決定銑削用量10） 決定銑削深度 因為加工余量不大，一次加工完成11） 決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X51型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。根據(jù)表查出 ，則按機床標準選取600當600r/min時按機床標準選取12） 計算工時切削工時：，則機動工時為工序：粗銑操縱槽底面和內側面1. 選擇刀具刀具選取不重磨損硬質合金套式面銑刀，刀片采用YG8,，。2. 決定銑削用量13） 決定銑削深度 因為加工余量不大，一次加工完成14） 決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X51型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。根據(jù)表查出 ，則按機床標準選取500當500r/min時按機床標準選取15） 計算工時切削工時：，則機動工時為工序：精銑叉桿腳2端面1. 選擇刀具刀具選取不重磨損硬質合金套式面銑刀，刀片采用YG8,，。2. 決定銑削用量16） 決定銑削深度 因為加工余量不大，一次加工完成17） 決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X51型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。根據(jù)表查出 ，則按機床標準選取800當800r/min時按機床標準選取18） 計算工時切削工時：，則機動工時為三 夾具設計為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。由指導老師的分配，決定設計的工序銑叉頭2端面的夾具設計。3.1 問題的提出 本夾具主要用于銑叉頭2端面，粗糙度要求12.5，只需要粗銑就可以了，為此，需要考慮如何提高生產(chǎn)效率上。我們采用外圓作為定位基準。3.2 定位基準的選擇基準是用來確定生產(chǎn)對象上幾何要素間的幾何關系所依據(jù)的那些點、線、面。根據(jù)基準的不同功能，基準分為設計基準和工藝基準兩大類。1. 設計基準 在零件圖樣上所采用的基準，稱為設計基準。2. 工藝基準零件在工藝過程中所采用的基準，稱為工藝基準。工藝基準按用途不同，又分為裝配基準、測量基準、工序基準和定位基準。（1）裝配基準裝配時用以確定零件在部件或產(chǎn)品中的位置的基準，稱為裝配基準。（2）測量基準測量時用以檢驗已加工表面尺寸幾 位置的基準，稱為測量基準。（3）工序基準在加工工序中，用以確定本工序被加工表面家工后的尺寸、形狀及位置的基準，稱為工序基準。（4）定位基準工件定位時所采用的基準，稱為定位基準。選擇外圓和其端面作為定位基準，來設計本道工序的夾具，以V型塊和擋銷作為定位夾具，同時采用手柄夾緊即可滿足要求。3.3切削力及夾緊力計算 （1）刀具： 采用端銑刀 60mm z=24,機床： x51立式銑床 由3 所列公式 得 查表 9.48 得其中： 修正系數(shù) z=24 代入上式，可得 F=854N 因在計算切削力時，須把安全系數(shù)考慮在內。安全系數(shù) K=其中：為基本安全系數(shù)1.5 為加工性質系數(shù)1.1 為刀具鈍化系數(shù)1.1 為斷續(xù)切削系數(shù)1.1 所以 （2）夾緊力的計算 選用夾緊螺釘夾緊機 由 其中f為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取 F=+G G為工件自重 夾緊螺釘： 公稱直徑d=15mm，材料45鋼 性能級數(shù)為6.8級 螺釘疲勞極限： 極限應力幅：許用應力幅：螺釘?shù)膹姸刃：耍郝葆數(shù)脑S用切應力為 s=3.54 取s=4 得 滿足要求 經(jīng)校核： 滿足強度要求，夾具安全可靠， 使用開口墊圈快速人工夾緊，調節(jié)夾緊力調節(jié)裝置，即可指定可靠的夾緊力。 3.4 定位誤差分析工件的工序基準為孔心，當工件孔徑為最大，V型塊的孔徑為最小時，孔心在任意方向上的最大變動量等于孔與V型塊配合的最大間隙量。本夾具是用來在銑床上加工，所以工件上孔與夾具上的V型塊保持固定接觸。此時可求出孔心在接觸點與銷中心連線方向上的最大變動量為孔徑公差多一半。工件的定位基準為孔心。工序尺寸方向與固定接觸點和V型塊中心連線方向相同，則其定位誤差為： Td=Dmax-Dmin=0.053-0.024=0.029 本工序采用V型塊和定位銷定位，工件始終靠近定位銷的一面。由于本道工序要求不高，故應當能滿足定位要求。3.5 夾具設計及操作簡要說明如前所述，在設計夾具時，應該注意提高勞動生產(chǎn)率避免干涉。應使夾具結構簡單，便于操作，降低成本。提高夾具性價比。本道工序為銑床夾具選擇了手柄夾緊方式。本工序為銑切削余量小，切削力小，所以一般的手動夾緊就能達到本工序的要求。本夾具的最大優(yōu)點就是結構簡單緊湊，夾具的夾緊力不大，故使用手動夾緊。為了提高生產(chǎn)力，使用快速螺旋夾緊機構。總 結這次設計即將結束了，時間雖然短暫但是它對我們來說受益菲淺的，通過這次的設計使我們不再是只知道書本上的空理論，不再是紙上談兵，而是將理論和實踐相結合進行實實在在的設計，使我們不但鞏固了理論知識而且掌握了設計的步驟和要領，使我們更好的利用圖書館的資料，更好的更熟練的利用我們手中的各種設計手冊和AUTOCAD等制圖軟件，為我們踏入設計打下了好的基礎。這次設計使我們認識到了只努力的學好書本上的知識是不夠的，還應該更好的做到理論和實踐的結合。因此同學們非常感謝老師給我們的辛勤指導，使我們學到了好多，也非常珍惜學院給我們的這次設計的機會，它將是我們畢業(yè)設計完成的更出色的關鍵一步。致 謝這次設計使我收益不小，為我今后的學習和工作打下了堅實和良好的基礎。但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時，數(shù)據(jù)存在大量的重復和重疊，由于經(jīng)驗不足，在選取數(shù)據(jù)上存在一些問題，不過我的指導老師每次都很有耐心地幫我提出寶貴的意見，在我遇到難題時給我指明了方向，最終我很順利的完成了畢業(yè)設計。這次設計成績的取得，與指導老師的細心指導是分不開的。在此，我衷心感謝我的指導老師，特別是每次都放下她的休息時間，耐心地幫助我解決技術上的一些難題，她嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，她都始終給予我細心的指導和不懈的支持。多少個日日夜夜，她不僅在學業(yè)上給我以精心指導，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關懷，除了敬佩指導老師的專業(yè)水平外，她的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。在此謹向指導老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 參 考 文 獻1. 切削用量簡明手冊,艾興、肖詩綱主編,機械工業(yè)出版社出版，1994年2.機械制造工藝設計簡明手冊，李益民主編，機械工業(yè)出版社出版，1994年3.機床夾具設計，哈爾濱工業(yè)大學、上海工業(yè)大學主編，上?？茖W技術出版社出版，1983年4.機床夾具設計手冊，東北重型機械學院、洛陽工學院、一汽制造廠職工大學編，上?？茖W技術出版社出版，1990年5.金屬機械加工工藝人員手冊，上?？茖W技術出版社，1981年10月6.機械制造工藝學，郭宗連、秦寶榮主編，中國建材工業(yè)出版社出版，1997年第 25 頁 共 29 頁