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題 目
撥叉零件12機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)及鉆φ5孔工裝夾具設(shè)計(jì)
所屬部
機(jī)械工程系
所屬專業(yè)
機(jī)械設(shè)計(jì)與制造
所屬班級(jí)
學(xué) 號(hào)
學(xué)生姓名
指導(dǎo)教師
起訖日期
摘 要
此次設(shè)計(jì)是對(duì)撥叉12零件的加工工藝和夾具設(shè)計(jì)，其零件為鑄件，具有體積小，零件復(fù)雜的特點(diǎn)，由于面比孔易加工，在制定工藝規(guī)程時(shí)，就先加工面，再以面為基準(zhǔn)來(lái)加工其它，其中各工序夾具都采用專用夾具，特別的對(duì)于加工大頭孔、和鉆小頭孔斜面小孔的工序中，選一面兩銷的定位方式，并以操作簡(jiǎn)單的手動(dòng)夾緊方式夾緊，其機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，方便且能滿足要求。
關(guān)鍵詞 撥叉2，加工工藝，專用夾具，設(shè)計(jì)
13
Abstract
This design is to dials forks the components the processing craft and the jig design, its components are the forging, has the volume to be small, components complex characteristic,Because the surface is easier than the hole to process, when formulation technological process, first the machined surface, then processes other take the surface as the datum,In which various working procedures jig all uses the unit clamp, special regarding processes the big end of hole, the trough and drills the capitellum hole incline eyelet in the working procedure, Chooses locate mode which two sells at the same time, and operates the simple manual clamp way clamp, its organization design is simple, the convenience also can satisfy the request.
Key words： Dials the fork, the processing craft, unit clamp, design
目 錄
摘 要 I
Abstract II
目 錄 III
第1章 緒論 4
1.1 機(jī)械加工工藝概述 4
1.2機(jī)械加工工藝流程 4
第2章 撥叉2的分析 5
2.1撥叉2的工藝分析 5
2.2撥叉2的工藝要求 5
第3章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 7
3.1 加工工藝過(guò)程 7
3.2確定各表面加工方案 7
3.2.1影響加工方法的因素 7
3.2.2加工方案的選擇 8
3.3 確定定位基準(zhǔn) 8
3.3.1粗基準(zhǔn)的選擇 8
3.3.1精基準(zhǔn)選擇的原則 9
第4章 鉆擴(kuò)鉸?15孔夾具設(shè)計(jì) 10
4.1 夾具的夾緊裝置和定位裝置 10
4.2 切削力及夾緊力的計(jì)算 10
4.3 夾具的導(dǎo)向 12
參考文獻(xiàn) 13
致 謝 14
計(jì)
第1章 緒論
1.1 機(jī)械加工工藝概述
機(jī)械加工工藝流程是工件或者零件制造加工的步驟，采用機(jī)械加工的方法，直接改變毛坯的形狀、尺寸和表面質(zhì)量等，使其成為零件的過(guò)程稱為機(jī)械加工工藝過(guò)程。比如一個(gè)普通零件的加工工藝流程是粗加工-精加工-裝配-檢驗(yàn)-包裝，就是個(gè)加工的籠統(tǒng)的流程。
1.2機(jī)械加工工藝流程
機(jī)械加工工藝規(guī)程一般包括以上內(nèi)容：工件加工的工藝路線、各工序的具體內(nèi)容及所用的設(shè)備和工藝裝備、工件的檢驗(yàn)項(xiàng)目及 檢驗(yàn)方法、切削用量、時(shí)間定額等。
第2章 撥叉2的分析
2.1撥叉2的工藝分析
其小頭孔與底平面有垂直度的公差要求，撥叉2底面與大頭孔上平面有平行度公差要求，所要加工的，在其邊有平行度公差和對(duì)稱度公差要求等。因?yàn)槠涑叽缇?、幾何形狀精度和相互位置精度，以及各表面的表面質(zhì)量均影響機(jī)器或部件的裝配質(zhì)量，進(jìn)而影響其性能與工作壽命，因此它們的加工是非常關(guān)鍵和重要的。
撥叉2是一個(gè)很重要的零件，因?yàn)槠淞慵叽绫容^小，結(jié)構(gòu)形狀較復(fù)雜，但其加工孔和底面的精度要求較高，此外還有小頭孔端要求加工，對(duì)精度要求也很高。撥叉2的底面、大頭孔上平面和小頭孔粗糙度要求都是，所以都要求精加工。
2.2撥叉2的工藝要求
設(shè)計(jì)和工藝是密切相關(guān)的，又是相輔相成的。設(shè)計(jì)者要考慮加工工藝問(wèn)題。工藝師要考慮如何從工藝上保證設(shè)計(jì)的要求。一個(gè)好的結(jié)構(gòu)不但要應(yīng)該達(dá)到設(shè)計(jì)要求，而且要有好的機(jī)械加工工藝性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能夠保證加工質(zhì)量，同時(shí)使加工的勞動(dòng)量最小。
該加工有七個(gè)加工表面：平面加工包括撥叉2底面、大頭孔上平面；孔系加工包括大、小頭孔、小孔；小頭孔端的加工以及大頭孔的銑斷加工。
⑴ 以平面為主有：① 撥叉2底面的粗、精銑加工，其粗糙度要求是；
② 大頭孔端面的粗、精銑加工，其粗糙度要求是。
⑵ 孔系加工有： ① 的大頭孔粗、精鏜加工，其表面粗糙度為；
② 的小頭孔鉆、擴(kuò)和鉸加工，其表面粗糙度要求
；
③ 的小孔鉆加工小孔表面粗糙度要求。
⑷ 最后為大頭孔的銑斷加工，要求斷口粗糙度。
撥叉2毛坯的選擇鑄造，因?yàn)樯a(chǎn)率很高，所以可以免去每次造型。單邊余量一般在，結(jié)構(gòu)細(xì)密，能承受較大的壓力，占用生產(chǎn)的面積較小。因其年產(chǎn)量是5000件，由[3]表2.1～3可知是中批量生產(chǎn)。
上面主要是對(duì)撥叉2零件的結(jié)構(gòu)、加工精度和主要加工表面進(jìn)行了分析，選擇了其毛坯的的制造方法為鑄造和中批的批量生產(chǎn)方式，從而為工藝規(guī)程設(shè)計(jì)提供了必要的準(zhǔn)備。
第3章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
3.1 加工工藝過(guò)程
由以上分析可知，該撥叉2零件的主要加工表面是平面、孔系和系。一般來(lái)說(shuō)，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，對(duì)于撥叉2來(lái)說(shuō)，加工過(guò)程中的主要問(wèn)題是保證孔的尺寸精度及位置精度，處理好孔和平面之間的相互關(guān)系以及的各尺寸精度。
由上面的一些技術(shù)條件分析得知：撥叉2的尺寸精度，形狀精度以及位置關(guān)系精度要求都不是很高，這樣對(duì)加工要求也就不是很高。
3.2確定各表面加工方案
一個(gè)好的結(jié)構(gòu)不但應(yīng)該達(dá)到設(shè)計(jì)要求，而且要有好的機(jī)械加工工藝性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能保證加工的質(zhì)量，同時(shí)使加工的勞動(dòng)量最小。設(shè)計(jì)和工藝是密切相關(guān)的，又是相輔相成的。對(duì)于我們?cè)O(shè)計(jì)撥叉2的加工工藝來(lái)說(shuō)，應(yīng)選擇能夠滿足平面孔系和加工精度要求的加工方法及設(shè)備。除了從加工精度和加工效率兩方面考慮以外，也要適當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)因素。在滿足精度要求及生產(chǎn)率的條件下，應(yīng)選擇價(jià)格較底的機(jī)床。
3.2.1影響加工方法的因素
⑴ 要考慮加工表面的精度和表面質(zhì)量要求，根據(jù)各加工表面的技術(shù)要求，選擇加工方法及分幾次加工。
⑵ 根據(jù)生產(chǎn)類型選擇，在大批量生產(chǎn)中可專用的高效率的設(shè)備。在單件小批量生產(chǎn)中則常用通用設(shè)備和一般的加工方法。如、柴油機(jī)連桿小頭孔的加工，在小批量生產(chǎn)時(shí)，采用鉆、擴(kuò)、鉸加工方法；而在大批量生產(chǎn)時(shí)采用拉削加工。
⑶ 要考慮被加工材料的性質(zhì)，例如：淬火鋼必須采用磨削或電加工；而有色金屬由于磨削時(shí)容易堵塞砂輪，一般都采用精細(xì)車削，高速精銑等。
⑷ 要考慮工廠或車間的實(shí)際情況，同時(shí)也應(yīng)考慮不斷改進(jìn)現(xiàn)有加工方法和設(shè)備，推廣新技術(shù)，提高工藝水平。
⑸ 此外，還要考慮一些其它因素，如加工表面物理機(jī)械性能的特殊要求，工件形狀和重量等。
選擇加工方法一般先按這個(gè)零件主要表面的技術(shù)要求來(lái)選定最終加工方法。再選擇前面各工序的加工方法，如加工某一軸的主要外圓面，要求公差為IT6，表面粗糙度為Ra0.63μm，并要求淬硬時(shí)，其最終工序選用精度，前面準(zhǔn)備工序可為粗車——半精車——淬火——粗磨。
3.2.2加工方案的選擇
⑴ 由參考文獻(xiàn)[3]表2.1～12可以確定，平面的加工方案為：粗銑——精銑（），粗糙度為6.3～0.8，一般不淬硬的平面，精銑的粗糙度可以較小。
⑵ 由參考文獻(xiàn)[3]表2.1～11確定，孔的表面粗糙度要求為6.3，則選擇孔的加方案序?yàn)椋捍昼M——精鏜。
⑶ 小頭孔加工方法：
加零件毛坯不能直接鑄出孔，只能鑄出一個(gè)小坑，以便在以后加工時(shí)找正其中心，但其表面粗糙度的要求為，所以選擇加工的方法是鉆——擴(kuò)——鉸。
⑷ 孔加工方法：
因?yàn)榭椎谋砻娲植诙鹊囊蠖疾桓?，是，所以我們采用一次鉆孔的加工方法。
⑸ 小頭端面的加工方法是：
因兩側(cè)面表面粗糙度的要求較高，為，所以我們采用粗銑——精銑。
3.3 確定定位基準(zhǔn)
3.3.1粗基準(zhǔn)的選擇
粗基準(zhǔn)選擇應(yīng)當(dāng)滿足以下要求：
⑴ 粗基準(zhǔn)的選擇應(yīng)以加工表面為粗基準(zhǔn)。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關(guān)系精度。如果工件上表面上有好幾個(gè)不需加工的表面，則應(yīng)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(zhǔn)。以求壁厚均勻、外形對(duì)稱、少裝夾等。
⑵ 選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準(zhǔn)。例如：機(jī)床床身導(dǎo)軌面是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時(shí)選擇導(dǎo)軌面作為粗基準(zhǔn)，加工床身的底面，再以底面作為精基準(zhǔn)加工導(dǎo)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(xì)致的組織，以增加耐磨性。
⑶ 應(yīng)選擇加工余量最小的表面作為粗基準(zhǔn)。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。
⑷ 應(yīng)盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準(zhǔn)，以保證定位準(zhǔn)確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準(zhǔn)，必要時(shí)需經(jīng)初加工。
要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置，能保證撥叉2在整個(gè)加工過(guò)程中基本上都能用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位。從撥叉2零件圖分析可知，主要是選擇加工撥叉2底面的裝夾定位面為其加工粗基準(zhǔn)。
3.3.1精基準(zhǔn)選擇的原則
⑴ 基準(zhǔn)重合原則。即盡可能選擇設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)。這樣可以避免定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合而引起的基準(zhǔn)不重合誤差。
⑵ 基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，應(yīng)盡可能選用統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)?；鶞?zhǔn)的統(tǒng)一有利于保證各表面間的位置精度，避免基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換所帶來(lái)的誤差，并且各工序所采用的夾具比較統(tǒng)一，從而可減少夾具設(shè)計(jì)和制造工作。例如：軸類零件常用頂針孔作為定位基準(zhǔn)。車削、磨削都以頂針孔定位，這樣不但在一次裝夾中能加工大多書表面，而且保證了各外圓表面的同軸度及端面與軸心線的垂直度。
⑶ 互為基準(zhǔn)的原則。選擇精基準(zhǔn)時(shí)，有時(shí)兩個(gè)被加工面，可以互為基準(zhǔn)反復(fù)加工。例如：對(duì)淬火后的齒輪磨齒，是以齒面為基準(zhǔn)磨內(nèi)孔，再以孔為基準(zhǔn)磨齒面，這樣能保證齒面余量均勻。
第4章 鉆擴(kuò)鉸?15孔夾具設(shè)計(jì)
4.1 夾具的夾緊裝置和定位裝置
夾具中的裝夾是由定位和夾緊兩個(gè)過(guò)程緊密聯(lián)系在一起的。定位問(wèn)題已在前面研究過(guò)，其目的在于解決工件的定位方法和保證必要的定位精度。
4.2 切削力及夾緊力的計(jì)算
刀具：鉆頭φ5。
則軸向力：見(jiàn)《工藝師手冊(cè)》表28.4
F=Cdfk……………………………………3.1
式中： C=420， Z=1.0, y=0.8, f=0.35
k=(
F=420
轉(zhuǎn)矩
T=Cdfk
式中: C=0.206, Z=2.0, y=0.8
T=0.206
功率 P=
在計(jì)算切削力時(shí),必須考慮安全系數(shù),安全系數(shù)
K=KKKK
式中 K—基本安全系數(shù)，1.5;
K—加工性質(zhì)系數(shù)，1.1;
K—刀具鈍化系數(shù), 1.1;
K—斷續(xù)切削系數(shù), 1.1
則 F=KF=1.5
鉆削時(shí) T=17.34 N
切向方向所受力:
F=
取
F=4416
F> F
所以,時(shí)工件不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng),故本夾具可安全工作。
根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過(guò)程中對(duì)夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計(jì)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(shí)際所需夾緊力的數(shù)值。即：
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)，查參考文獻(xiàn)[5]表可得：
所以有：
該孔的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為中心軸，故以回轉(zhuǎn)面做定位基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)“基準(zhǔn)重合”原則； 參考文獻(xiàn)，因夾具的夾緊力與切削力方向相反，實(shí)際所需夾緊力F夾與切削力Ｆ之間的關(guān)系F夾＝KF
軸向力：F夾＝KF （N）
扭距：
Nm
在計(jì)算切削力時(shí)必須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)，安全系數(shù)
由資料《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》查表可得：
切削力公式： 式（2.17）
式中
查表得：
即：
實(shí)際所需夾緊力：由參考文獻(xiàn)[16]《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表得：
安全系數(shù)K可按下式計(jì)算，由式（2.5）有：：
式中：為各種因素的安全系數(shù)，見(jiàn)參考文獻(xiàn)[16]《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》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(jiǎn)單、操作方便，決定選用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。
4.3 夾具的導(dǎo)向
在鉆床上加工孔時(shí)，大都采用導(dǎo)向元件或?qū)蜓b置，用以引導(dǎo)刀具進(jìn)入正確的加工位置，并在加工過(guò)程中防止或減少由于切削力等因素引起的偏移，提高刀具的剛性，從而保證零件上孔的精度，在鉆床上加工的過(guò)程中，導(dǎo)向裝置保證同軸各孔的同軸度、各孔孔距精度、各軸線間的平行度等，因此，導(dǎo)向裝置如同定位元件一樣，對(duì)于保證工件的加工精度有這十分重要的作用。
參考文獻(xiàn)
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致 謝
我要特別感謝我的導(dǎo)師的精心指導(dǎo)，不僅指導(dǎo)我們解決了關(guān)鍵性技術(shù)難題，更重要的是為我們指引了設(shè)計(jì)的思路并給我們講解了設(shè)計(jì)中用到的實(shí)際工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，從而使我們?cè)O(shè)計(jì)中始終保持著清晰的思維也少走了很多彎路，也使我學(xué)會(huì)綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，提高分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。不僅如此，老師的敬業(yè)精神更是深深的感染了我，鞭策著我在以后的工作中愛(ài)崗敬業(yè)，導(dǎo)師是真真正正作到了傳道、授業(yè)、解惑。
同時(shí)也要感謝其他同學(xué)、老師和同事的熱心幫助，感謝院系領(lǐng)導(dǎo)對(duì)我們課程設(shè)計(jì)的重視和關(guān)心，為我們提供了作圖工具和場(chǎng)所，使我們能夠全身心的投入到設(shè)計(jì)中去，為更好、更快的完成課程設(shè)計(jì)提供了重要保障。