倒擋撥叉[倒檔撥叉]加工工藝及鉆φ8.7斜孔夾具設(shè)計(jì)【含三維源文件】

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在結(jié)束了機(jī)械制造基礎(chǔ)及有關(guān)課程的學(xué)習(xí)后，通過本次的設(shè)計(jì)使我們所學(xué)的知識得到了鞏固和加深，并培養(yǎng)了我們學(xué)會(huì)全面綜合地運(yùn)用所學(xué)知識，去分析和解決機(jī)械制造中的問題的能力。由于能力有限，經(jīng)驗(yàn)不足，設(shè)計(jì)中還有許多不足之處，希望老師多加指教。二、零件的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定1 零件的作用 題目所給的零件為倒擋撥叉，是與操縱機(jī)構(gòu)零件結(jié)合用與撥動(dòng)滑動(dòng)齒輪實(shí)現(xiàn)輸出軸的倒轉(zhuǎn)。故對配合面、14H13槽以及下?lián)懿嬗芯纫蟆? 零件的工藝分析通過對該零件圖的重新繪制，知原圖樣的試圖正確、完整，尺寸、公差及技術(shù)要求齊全。從零件圖上看，該零件是典型的叉架類零件，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，形位精度要求不算高。為大批量生產(chǎn)的鑄件。其主要加工的有14H9表面粗糙度為Ra6.3um，其軸軸要保證直線度M級0.03；斜腳面尺寸要求公差尺寸為-0.48到0；開擋公差尺寸為0.1到0.2，表面粗糙度為Ra6.3um并保證與14H9軸線的垂直度為0.25；R19面粗糙度為Ra12.5um，表面要求淬火處理，硬度要求為4853HRC；下爪總長公差尺寸為-1到0；后腳面公差尺寸為0到0.52，前面到軸線尺寸18的公差尺寸為0.2；孔8.7公差尺寸為0到0.09，其軸線到開擋前腳面的尺寸41.5的公差尺寸為0.15，孔深32公差尺寸為-1到0；撥叉尺寸要求較高，兩內(nèi)表面歸于孔8.7的對稱度為0.4，內(nèi)表面表面粗糙度為Ra12.5，內(nèi)表面滿足配合14H13公差尺寸為0到0.27，其槽底部分允許呈R3max圓角或2最大長為3的倒角；孔8.7還需锪平直徑為12；孔24端面、開擋內(nèi)R15面、孔8.7內(nèi)表面以及槽14H13底面表面粗糙度為Ra25一般的加工都可獲得。通過分析該零件，其布局合理，雖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但加工要求比較容易保證，我們通過專用夾具可保證其加工要求，整個(gè)圖面清晰，尺寸完整合理，能夠完整表達(dá)物體的形狀和大小，符合要求。3 零件的生產(chǎn)類型依設(shè)計(jì)題目，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際可知該零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)零件是大批量生產(chǎn)的鑄件。三、毛坯的選擇與設(shè)計(jì)1 選擇毛坯 該零件材料為ZG310-570，屬于批量生產(chǎn)，而且零件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，采用鑄件成型。2 確定機(jī)械加工余量 鑄件的尺寸公差按GB/T6414-1999確定，機(jī)械加工余量按GB/T11351-89確定，材料為ZG310-570。由于是大批量且形狀復(fù)雜的零件，所以毛坯選擇砂型鑄造。根據(jù)GB/T6414-1999查表得尺寸公差CT為8-12級。加工余量等級為FH。所以，可取CT=9級。查表（GB/T6414）查出各表面的公差數(shù)值。零件尺寸公差CT端面462腳面圓柱面151.6腳面圓柱面191.7兩腳面尺寸61.514H13槽面尺寸141.6槽底面141.6叉腳開擋尺寸231.73 設(shè)計(jì)毛坯圖 撥叉毛坯圖尺寸（單位：mm）零件表面總余量毛坯尺寸公差CT端面462502腳面圓柱面152131.6腳面圓柱面192171.7兩腳面尺寸62101.514H13槽面尺寸142101.6槽底面142121.6叉腳開擋尺寸232191.7下圖為該零件的毛坯圖（具體尺寸請看毛坯圖）：四、加工方法和工藝路線的設(shè)計(jì)1 定位基準(zhǔn)的選擇 （1）粗基準(zhǔn)的選擇工件在加工第一道或最初幾道工序時(shí)，一般選毛坯上未加工的表面作為定位基準(zhǔn)，這個(gè)是粗基準(zhǔn)，該零件選用肋板6的左端面作為粗基準(zhǔn)來加工14H9孔。以上選擇符合粗基準(zhǔn)的選擇原則中的余量最小原則、便于裝夾原則，以及當(dāng)零件有不加工表面應(yīng)該以這些不加工表面做粗基準(zhǔn)的原則，在以后的工序中，則使用經(jīng)過加工的表面作為定位基準(zhǔn)，加工14H9孔，保證其軸線的直線度，并作為以后工序的定位基準(zhǔn)，這個(gè)基準(zhǔn)就是精基準(zhǔn)。（2）精基準(zhǔn)的選擇在選精基準(zhǔn)時(shí)采用有基準(zhǔn)重合，基準(zhǔn)統(tǒng)一。這樣定位比較簡單可靠，為以后加工重要表面做好準(zhǔn)備。2 零件表面加工方法的選擇本零件的加工面有內(nèi)孔、倒角、槽、下底面、圓環(huán)面等，材料為ZG310-570。以公差等級和表面粗糙度要求，參考有關(guān)資料，其加工方法選擇如下。（1）24端面:表面粗糙度為Ra25um，可選粗銑即可滿足要求。（2）14H9孔：公差等級為9級，表面粗糙度為Ra6.3um，公差尺寸0到0.043，根據(jù)GB/T1800.3-1998規(guī)定其公差等級按IT9，可以先鉆后擴(kuò)孔來滿足要求。（3）開擋15內(nèi)圓柱面：表面粗糙度為Ra25um，未標(biāo)注公差等級，故粗銑即可滿足要求。（4）腳面：表面粗糙度Ra6.3um，加工方法可采用粗銑即可達(dá)到要求。（4）開擋：表面粗糙度為Ra12.5um，加工方法可采用粗銑即可達(dá)到要求。（5）槽14H13：表面粗糙度為Ra12.5um，公差等級13，加工方法可采用粗銑即可達(dá)到要求。（6）槽14H13底面：表面粗糙度為Ra25um，加工方法可采用粗銑即可達(dá)到要求。（7）孔：表面粗糙度Ra25um，公差尺寸為0到0.1，根據(jù)GB1800-79規(guī)定其公差等級按IT11，采用鉆孔即可達(dá)到要求。3 制訂工藝路線 工藝路線的擬定為保證達(dá)到零件的幾何形狀，尺寸精度、位置精度及各項(xiàng)技術(shù)要求，必須制定合理的工藝路線。由于生產(chǎn)綱領(lǐng)為成批生產(chǎn)所采用的通用機(jī)床配以專用加工夾具，并考慮工序集中以提高生產(chǎn)率和減少機(jī)床數(shù)量，使生產(chǎn)成本下降?，F(xiàn)有工藝路線如下：- 23 -機(jī)自0802 洪立星 0401080217工藝路線一工藝路線二精鑄退火精鑄退火工序工序1. 銑端面1. 鉆孔2. 鉆孔2. 粗銑腳面3. 擴(kuò)孔3. 銑端面4. 倒角4. 擴(kuò)孔5. 粗銑腳面5. 倒角6. 銑開擋6. 銑開擋7. 銑槽7. 銑槽8. 鉆孔8. 鉆孔9. 精銑腳面方案的比較選擇：方案2先銑腳面雖然滿足了先面后孔的原則，但是對于后面工序的基準(zhǔn)選定卻不夠方便，所以不合理，根據(jù)根據(jù)經(jīng)濟(jì)性級工序內(nèi)容的簡便性可選擇方案一，并制定出詳細(xì)的工序內(nèi)容。毛坯為精鑄件，拿到毛坯后應(yīng)該先退火處理下，消除掉鑄件在鑄造過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力及誤差。并在毛坯車間調(diào)整好毛坯的機(jī)械性能以達(dá)到技術(shù)要求，然后送到機(jī)械加工車間加工，具體工序如下：1. 鑄造2. 熱處理3. 銑端面4. 鉆13孔、擴(kuò)14H9孔5. 倒角6. 銑腳面、開擋7. 銑槽8. 鉆8.79. 去毛刺10. 檢驗(yàn)根據(jù)工序安排編出機(jī)械加工工序卡，共6張。五、工序設(shè)計(jì)1 選擇加工設(shè)備與工藝裝備（1）選擇機(jī)床1-1工序4鉆13孔、擴(kuò)14H9孔、工序5倒角及工序8鉆8.7，工步不多，選用立式鉆床就能滿足要求，本零件外廓尺寸不大，選用Z525立式鉆床。1-2工序3、6、7是粗銑和精銑，各工序的工步數(shù)不多，成批生產(chǎn)不要求很高的生產(chǎn)率，故選用臥式銑床就能滿足要求，選用X62臥式銑床即可。（2） 選擇刀具（參考指南） 1-1工序3銑端面1-2工序4鉆13孔。選擇莫氏錐柄麻花鉆13 GB/T1438.1-1996。其直徑為13mm，工作長度101mm，莫氏錐度為1號，總長182mm。1-3工序4擴(kuò)14H9孔。選擇14 GB/T 1141-1984。其直徑為14mm，工作長度108mm，莫氏錐度為1號，總長189mm。1-4工序5倒角。1-5工序3、6、7都是銑。銑刀按表5-105選鑲齒三面刃銑刀，直徑為100，孔徑d=27，齒數(shù)z=12。1-6工序8鉆8.7孔?？讖綖?.7mm無通用刀具，故可制造專用刀具，方便制造及經(jīng)濟(jì)效益，可做成直柄麻花鉆。（3）選擇量具本零件為中批量生產(chǎn)，一般盡可能采用通用量具，根據(jù)表面精度、尺寸和形狀等要求，參考有關(guān)手冊資料，選擇量具如下表：工序工序名稱量具3銑端面游標(biāo)卡尺、粗糙塊4鉆13孔擴(kuò)、14H9孔游標(biāo)卡尺、塞規(guī)5倒角游標(biāo)卡尺6銑腳面、開擋游標(biāo)卡尺、粗糙塊7銑槽游標(biāo)卡尺、粗糙塊8鉆8.7游標(biāo)卡尺、塞規(guī)2 確定工序尺寸（1）24端面加工余量加工表面工序雙邊余量工序尺寸及公差表面粗糙度粗銑粗銑粗銑端面50446Ra25（2）鉆13、擴(kuò)14H9孔加工表面工序雙邊余量工序尺寸及公差表面粗糙度鉆擴(kuò)孔鉆孔擴(kuò)孔鉆孔擴(kuò)孔鉆孔擴(kuò)孔131Ra6.3（3）面加工余量加工表面工序余量工序尺寸及公差表面粗糙度粗銑精銑粗銑精銑粗銑精銑R15圓柱面2 15Ra25R19圓柱面2Ra12.5腳面1.60.4Ra12.5Ra6.314H13槽底面210Ra2514H13槽1.60.414.4Ra25Ra12.5（3）鉆孔 加工表面工序雙邊余量工序尺寸及公差表面粗糙度孔8.7Ra25六、確定切削用量及基本時(shí)間1工序3切削用量：本工序?yàn)榇周嚩嗣妫阎庸げ牧蠟閆G310-570，表面淬火處理后HRC40-50。確定粗銑端面的切削用量。所選刀具為鑲齒三面刃銑刀。=2mm,查表得進(jìn)給量f =0.2mm/z，又X62銑床主軸轉(zhuǎn)速30-1500 r/min，精度要求不高，選擇n=150r/min。由前面可知刀具直徑為100mm，則切削速度為。校核機(jī)床功率： 參考公式其中 d=100mm z=12 n=150/60r/s kpm=1，解得kw7.5kw ，故可用。2 工序4切削用量：本工序?yàn)殂@13mm、擴(kuò)14H9。2.1確定鉆13mm孔的切削用量。所選刀具為莫氏錐柄麻花鉆，其直徑為13mm，工作長度101mm，莫氏錐度為1號，總長182mm。 確定切削用量=13/2=6.5mm，查表得進(jìn)給量f =0.28mm/r，切削速度v =21m/min。則主軸轉(zhuǎn)速n=514.19r/min,故取n=545r/min，此時(shí)v=22.26m/min。2.2確定擴(kuò)14H9孔的切削用量。所選刀具為14 GB/T 1141-1984，其直徑為14mm，工作長度108mm，莫氏錐度為1號，總長189mm。 確定切削用量=1/2=0.5mm，查表得進(jìn)給量f =0.45mm/r，切削速度v =60m/min。則主軸轉(zhuǎn)速n=1364.19r/min,故取n=960r/min，此時(shí)v=42.2m/min。 2.3基本時(shí)間確定鉆13mm孔的基本時(shí)間=確定擴(kuò)14H9孔的基本時(shí)間=3工序6 切削用量：本工序是銑腳面、開擋，先粗銑，后半精銑。3.1確定銑開擋底面圓柱面R15的切削用量 所選刀具為鑲齒三面刃銑刀。=2mm,查表得進(jìn)給量f =0.2mm/z，又X62銑床主軸轉(zhuǎn)速30-1500 r/min，精度要求不高（Ra=25um），選擇n=150r/min。由前面可知刀具直徑為100mm，則切削速度為。校核機(jī)床功率： 參考公式 其中 d=100mm z=12 n=150/60r/s kpm=1，解得kw7.5kw ，故可用。3.2 確定銑開擋底面圓柱面R19的切削用量 所選刀具為鑲齒三面刃銑刀。=2mm,查表得進(jìn)給量f =0.2mm/z，又X62銑床主軸轉(zhuǎn)速30-1500 r/min，精度要求不高（Ra=12.5um），選擇n=200r/min。由前面可知刀具直徑為100mm，則切削速度為。校核機(jī)床功率： 參考公式 其中 d=100mm z=12 n=200/60r/s kpm=1，解得kw7.5kw ，故可用。 3.3確定開擋腳面的切削用量 所選刀具為鑲齒三面刃銑刀。=4mm,查表得進(jìn)給量f =0.2mm/z，又X62銑床主軸轉(zhuǎn)速30-1500 r/min，精度要求較高（Ra=6.3um及有垂直度要求），選擇n=250r/min。由前面可知刀具直徑為100mm，則切削速度為。校核機(jī)床功率： 參考公式 其中 d=100mm z=12 n=250/60r/s kpm=1，解得kw7.5kw ，故可用。4工序7本工序?yàn)殂姴?，先粗銑槽底，再銑槽?.1確定槽底面的切削用量 所選刀具為鑲齒三面刃銑刀。=2mm,查表得進(jìn)給量f =0.2mm/z，又X62銑床主軸轉(zhuǎn)速30-1500 r/min，精度要求不高（Ra=25um），選擇n=150r/min。由前面可知刀具直徑為100mm，則切削速度為。校核機(jī)床功率： 參考公式 其中 d=100mm z=12 n=150/60r/s kpm=1，解得kw7.5kw ，故可用。4.2確定槽的切削用量 所選刀具為鑲齒三面刃銑刀。=4mm,查表得進(jìn)給量f =0.2mm/z，又X62銑床主軸轉(zhuǎn)速30-1500 r/min，精度要求較高（Ra=12.5um且對稱度為0.4），選擇n=220r/min。由前面可知刀具直徑為100mm，則切削速度為。校核機(jī)床功率： 參考公式 其中 d=100mm z=12 n=220/60r/s kpm=1，解得kw7.5kw ，故可用。5 、工序8 本工序?yàn)殂@8.7，并锪平12。確定鉆8.7孔的切削用量。所選刀具為直柄麻花鉆，其直徑為8.7mm，工作長度80mm，總長122mm。 確定切削用量=8.7/2=4.35mm，查表得進(jìn)給量f =0.49mm/r，切削速度v =27m/min。則主軸轉(zhuǎn)速n=987.8r/min,故取n=960r/min，此時(shí)v=26.24m/min。第5章 鉆孔夾具設(shè)計(jì)5.1研究原始質(zhì)料利用本夾具主要用來鉆8.7孔，加工時(shí)要滿足粗糙度要求。為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準(zhǔn)。同時(shí)，應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低勞動(dòng)強(qiáng)度。5.2定位基準(zhǔn)的選擇由零件圖可知：在對鉆8.7孔進(jìn)行加工前，外圓平面進(jìn)行了粗、精銑加工，孔進(jìn)行了鉆、擴(kuò)、鉸加工，因此，定位、夾緊方案有：方案：選外圓平面V塊、工藝孔和大頭孔定位，即外圓面、大孔側(cè)面和支撐圓柱銷定位，夾緊方式選用螺母在壓板上夾緊。方案：選一面兩銷定位方式，工藝孔用短圓柱銷，用棱形銷定位，夾緊方式用操作簡單，通用性較強(qiáng)的移動(dòng)壓板來夾緊。分析比較上面二種方案：方案中的心軸夾緊、定位是不正確的，孔端是不加工的，且定位與夾緊應(yīng)分開，因夾緊會(huì)破壞定位。心軸上的開孔也不利于排銷。通過比較分析只有方案滿足要求，孔其加工與孔的軸線間有尺寸公差，選擇外圓平面V塊和支撐銷來定位，從而保證其尺寸公差要求。圖中對孔的的加工沒有位置公差要求，所以我們選擇外圓平面V塊和支撐銷為定位基準(zhǔn)來設(shè)計(jì)鉆模，從而滿足孔的加工要求。工件定位用底面和兩孔定位限制5個(gè)自由度。5.3 切削力及夾緊力的計(jì)算鉆該孔時(shí)選用：鉆床Z525，刀具用高速鋼刀具。由參考文獻(xiàn)5查表可得：切削力公式： 式中d=8.7MM 查表得： 其中： 即：實(shí)際所需夾緊力：由參考文獻(xiàn)5表得： 有：安全系數(shù)K可按下式計(jì)算有：式中：為各種因素的安全系數(shù)，見參考文獻(xiàn)5表 可得： 所以 由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。取，查參考文獻(xiàn)51226可知移動(dòng)形式壓板螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計(jì)算：式中參數(shù)由參考文獻(xiàn)5可查得： 其中： 螺旋夾緊力：由上述計(jì)算易得： 因此采用該夾緊機(jī)構(gòu)工作是可靠的。5.4誤差分析與計(jì)算該夾具以外圓平面V塊和支撐銷為定位基準(zhǔn)，要求保證被加工和孔粗糙度為12.5。該孔次性加工即可滿足要求。由參考文獻(xiàn)5可得： 兩定位銷的定位誤差 ： 其中：， 且：L=69mm ，得 夾緊誤差 ： 其中接觸變形位移值： 查5表1215有。 磨損造成的加工誤差：通常不超過 夾具相對刀具位置誤差：取誤差總和：5.5 零、部件的設(shè)計(jì)與選用5.5.1定位銷選用本夾具選用一可換定位銷和V塊來定位，其參數(shù)如表6.1和6.2：表6.1可換定位銷dHD公稱尺寸允差141816150.01122514M124 表6.2 固定棱形銷dHd公稱尺寸允差40502022+0.0340.0236553816 1.55.5.2 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時(shí)間。 圖3.1 可換鉆套鉸工藝孔鉆套結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表3.4：表6.4 鉆套dHD公稱尺寸允差61212+0.018+0.007221810490.518襯套選用固定襯套其結(jié)構(gòu)如圖所示：圖3.2 固定襯套其結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表3.5：表3.5 固定襯套dHDC 公稱尺寸允差公稱尺寸允差12+0.034+0.0161218+0.023+0.0120.52鉆模板選用固定式鉆模板，用4個(gè)沉頭螺釘和2個(gè)錐銷定位于夾具體上。5.6夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明本夾具用于在鉆床上加工孔。工件以圓柱外圓平面、孔為定位基準(zhǔn)，在定位環(huán)上實(shí)現(xiàn)完全定位。采用手動(dòng)螺旋壓板機(jī)構(gòu)夾緊工件。該夾緊機(jī)構(gòu)操作簡單、夾緊可靠。 八、設(shè)計(jì)小結(jié) 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)是我們在學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課，專業(yè)基礎(chǔ)課以及專業(yè)課后進(jìn)行的。這是進(jìn)行了生產(chǎn)實(shí)習(xí)之后的一項(xiàng)重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，也是在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對所學(xué)的各科課程一次深入的綜合性總復(fù)習(xí)，和一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練。因此，它在我們的大學(xué)四年生活中占有重要的地位。 就我個(gè)人而言，我希望通過這次課程設(shè)計(jì)對自己未來將從事的工作進(jìn)一步適應(yīng)性的訓(xùn)練，希望自己在設(shè)計(jì)中能鍛煉自己的分析問題、解決問題、查資料的能力 ，為以后的工作打下良好的基礎(chǔ). 由于能力有限、時(shí)間有限，設(shè)計(jì)尚有很多不足之處，希望各位老師給予指導(dǎo) 九、參考資料1機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南 秦凱主編 化學(xué)工業(yè)出版社2機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊 王光斗 王春福主編 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社3機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) 吉衛(wèi)喜 高等教育出版社4機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊 上海科學(xué)技術(shù)出版社