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課程設(shè)計說明書
題目：銑撥叉齒頂面銑床工藝及夾具設(shè)計
內(nèi)容： 1. 零件圖 1張
2. 毛坯圖 1張
3. 機械加工工藝過程綜合卡片 1張
4.機械加工工藝卡 1張
5. 夾具裝配圖 1張
6．課程設(shè)計說明書 1份
班 級
學 生
指 導 老 師
教研室主 任
二零一一年 九 月
21
目 錄
1 緒論 1
2 概述 1
2.1 選題的目的和意義 1
2.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 1
3 零件的分析 2
3.1 零件的作用 2
3.2 零件的工藝分析 2
4 工藝規(guī)程設(shè)計 3
4.1 確定毛坯的制造形式 3
4.2 基面的選擇 4
4.3 制定工藝路線 4
5 夾具設(shè)計 19
6 結(jié)束語 20
致謝 21
參考文獻 22
1 緒論
機械制造加工工藝與機床夾具設(shè)計主要是對零件的加工工藝進行分析和對零件的某幾個主要部位進行專用夾具的設(shè)計，從零件的工藝來說，它主要是分析零件在進行加工時應注意什么問題，采用什么方法和工藝路線加工才能更好的保證精度，提高勞動生產(chǎn)率。就專用夾具而言，好的夾具設(shè)計可以提高產(chǎn)品生產(chǎn)率、精度、降低成本等，還可以擴大機床的使用范圍，從而使產(chǎn)品在保證精度的前提下提高效率、降低成本。在本次設(shè)計中，就針對撥叉的加工工藝進行分析，制定和比較加工工藝路線，選擇一種較好的加工工藝路線進行加工。并對撥叉ｍｍ的半孔進行專用夾具的設(shè)計，在這過程中，制定多套夾具方案分別對各夾具的定位誤差和精度進行分析計算，選擇其一，以完成本次設(shè)計。通過這次設(shè)計，培養(yǎng)了編制機械加工工藝規(guī)程和機床夾具設(shè)計的能力，這也是在進行畢業(yè)之前對所學課程進行的最后一次深入的綜合性復習，也是一次理論聯(lián)系實際的訓練。因此，它在我們的大學生活中占有十分重要的地位。
就個人而言，希望通過這次畢業(yè)設(shè)計對自己未來將從事的工作進行一次適應性訓練，從中鍛煉自己的分析問題、解決問題的能力，為今后參加祖國的現(xiàn)代化建設(shè)打下一個良好的基礎(chǔ)。
2 概述
2.1 選題的目的和意義
機械加工工藝是實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計，保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源、降低成本的重要手段，是企業(yè)進行生產(chǎn)準備，計劃調(diào)度、加工操作、生產(chǎn)安全、技術(shù)檢測和健全勞動組織的重要依據(jù)，也是企業(yè)上品種、上質(zhì)量、上水平，加速產(chǎn)品更新，提高經(jīng)濟效益的技術(shù)保證。然而夾具又是制造系統(tǒng)的重要組成部分，不論是傳統(tǒng)制造，還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)，夾具都是十分重要的。因此，好的夾具設(shè)計可以提高產(chǎn)品勞動生產(chǎn)率，保證和提高加工精度，降低生產(chǎn)成本等，還可以擴大機床的使用范圍，從而使產(chǎn)品生產(chǎn)在保證精度的前提下提高效率、降低成本。當今激烈的市場競爭和企業(yè)信息化的要求,企業(yè)對夾具的設(shè)計及制造提出了更高的要求。
2.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
在我國現(xiàn)階段撥叉類零件的加工還沒有達到現(xiàn)代自動化的加工水平。在批量的生產(chǎn)中，它的加工工藝還需要人工畫線的方法來保證其精度，而對工件的裝夾也是通過人工的方法進行的。因此，我國對撥叉類不規(guī)則零件的加工還處于效率低、加工成本高的階段。
隨著機械工業(yè)的迅速發(fā)展，對產(chǎn)品的品種和生產(chǎn)率提出了愈來愈高的要求，氣動、液壓夾緊等夾具正是適應發(fā)展的產(chǎn)物。它對縮短工藝裝備的設(shè)計、制造周期起到至關(guān)重要的作用。國外把柔性制造系統(tǒng)作為開發(fā)新產(chǎn)品的有效手段，并將其作為機械制造業(yè)的主要發(fā)展。夾具是機械加工不可缺少的部件，在機床技術(shù)向高速、高效、精密、復合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術(shù)正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟方向發(fā)展。
機械制造工藝學課程設(shè)計使我們學完了大學的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進行的.這是我們在進行畢業(yè)設(shè)計之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習,也是一次理論聯(lián)系實際的訓練,因此,它在我們四年的大學生活中占有重要的地位。
就我個人而言，我希望能通過這次課程設(shè)計對自己未來將從事的工作進行一次適應性訓練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后參加祖國的“四化”建設(shè)打下一個良好的基礎(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教。
3、零 件 的 分 析
（一）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φ30孔與操縱機構(gòu)相連，二下方的φ55mm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。
（二）零件的工藝分析
零件的材料為QT450-10，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以及加工表面之間的位置要求
需要加工的表面：
1.小孔的上端面、大孔的上下端面；
2.小頭孔30mm孔；
3.大頭半圓孔47.5mm；
位置要求：
小頭孔上端面與小頭孔中心線的垂直度誤差為0.05mm、大孔的上下端面與小頭孔中心線的垂直度誤差為0.07mm。
由上面分析可知，可以粗加工撥叉底面，然后以此作為粗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，并且此撥叉零件沒有復雜的加工曲面，所以根據(jù)上述技術(shù)要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。
4、 工 藝 規(guī) 程 設(shè) 計
（一）確定毛坯的制造形式
零件材料為QT450-10?？紤]到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)類型為大批生產(chǎn)，故選擇鑄件毛坯。選用鑄件尺寸公差等級CT9級，已知此撥叉零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為4000件/年，零件的質(zhì)量是1.0Kg/個，可確定該撥叉生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，所以初步確定工藝安排為：加工過程工序劃分階段；工序適當集中；加工設(shè)備以通用設(shè)備為主，大量采用專用工裝。
（二）基面的選擇
基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理，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。
（1） 粗基準的選擇：以零件的底面為主要的定位粗基準，以兩個小頭孔外圓表面為輔助粗基準。這樣就可以達到限制五個自由度，再加上垂直的一個機械加緊，就可以達到完全定位。
（2） 精基準的選擇：考慮要保證零件的加工精度和裝夾準確方便，依據(jù)“基準重合”原則和“基準統(tǒng)一”原則，以粗加工后的底面為主要的定位精基準，以兩個小頭孔內(nèi)圓柱表面為輔助的定位精基準。當設(shè)計基準和工序基準不重合時，應該進行尺寸換算，這在以后還要專門的計算，此處不再重復。
（三） 制定工藝路線
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(shù)要求能得到合理的保證。再生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機床配以專用的夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。處此之外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
1.工藝路線方案一
工序Ⅰ 粗銑Ф47.5mm孔的兩頭的端面。
工序Ⅱ 精銑Ф47.5mm孔的兩頭的端面。
工序Ⅲ 粗鏜、半精鏜、精鏜Ф47.5mm孔至圖樣尺寸。
工序Ⅳ 鉆、擴、鉸兩端Ф30mm孔至圖樣尺寸。
工序Ⅴ 銑斷保證圖樣尺寸。
工序Ⅵ 去毛刺，檢查。
2.工藝路線方案二
工序Ⅰ 粗銑Ф47.5mm孔的兩頭的端面。
工序Ⅱ 鉆、鉸兩端Ф30mm孔之圖樣尺寸。
工序Ⅲ 粗銑中間孔上端面至Ф55mm。
工序Ⅳ 粗鏜、半精鏜、精鏜Ф47.5mm孔至圖樣尺寸。
工序Ⅴ 銑斷保證圖樣尺寸
工序Ⅵ 去毛刺，檢查。
3. 工藝方案的比較與分析
上述兩個工藝方案的特點在于：方案一是先加工完與Ф30mm的孔有垂直度要求的面再加工孔。而方案二悄悄相反，先是加工完Ф30mm的孔，再以孔的中心軸線來定位加工完與之有垂直度要求的三個面。方案一的裝夾次數(shù)少，但在加工Ф30mm的時候最多只能保證一個面定位面與之的垂直度要求。其他兩個面很難保證。因此，此方案有很大的弊端。方案二在加工三個面時都是用Ф30mm孔的中心軸線來定位這樣很容易就可以保證其與三個面的位置度要求。這樣也體現(xiàn)了基準重合的原則。很是審美！其他的工序尤為平常簡單無需再議。這樣一比較最終的工藝方案為：
工序Ⅰ 粗銑Ф47.5mm孔的兩頭的端面。
工序Ⅱ 鉆、鉸兩端Ф30mm孔之圖樣尺寸。
工序Ⅲ 粗銑中間孔上端面至Ф55mm。
工序Ⅳ 粗鏜、半精鏜、精鏜Ф47.5mm孔至圖樣尺寸。
工序Ⅴ 銑斷保證圖樣尺寸
工序Ⅵ 去毛刺，檢查。
以上工藝過程詳見“機械加工工藝過程綜合卡片”。
（四） 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
“撥叉”零件材料為QT450-10，毛坯重量約為1.6㎏,生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，采用砂型鑄造毛坯。
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如下：
1.外圓表面（Ф47.5mm）
考慮到此表面為非加工表面，其精度為鑄造精度CT9即可。又因它們是對稱的兩個零件最后還需銑斷，故對Ф47.5mm的中心軸線的尺寸偏差為115.5的范圍內(nèi)。
2. 兩小孔Ф30mm
毛坯為實心，兩內(nèi)孔精度要求界于IT7~IT8之間，參照《切屑加工簡明實用手冊》表8-21確定工序尺寸及余量：
鉆孔：Ф29.8mm 2Z=29.8mm
鉸孔：Ф30mm 2Z=0.2mm
3.中間孔（Ф47.5mm）
中間孔尺寸相對較大可以鑄造，根據(jù)機械制造工藝設(shè)計手冊表1-13得：孔的鑄造毛坯是在Ф47.5孔的基礎(chǔ)之上銑削加工得到，其軸向尺寸上下表面距離為30mm，由于其對軸向的尺寸要求不高，直接鑄造得到。
參照《切屑加工簡明實用手冊》表8-95確定Ф47.5mm工序尺寸及余量：
粗 鏜：Ф43mm 2Z=4mm
半精鏜：Ф47mm
精 鏜：Ф47.5mm
4.銑斷
（五）確定切削用量及基本工時
工序Ⅰ 粗銑Ф47.5mm孔的兩頭的端面。
1. 加工條件
工件材料：QT450-10，硬度190～260HBS，σb =0.16Gpa，鑄造。
加工要求：粗銑兩頭端面至81mm、粗銑大孔端面至30mm。
機床：X52K立式銑床參數(shù)。
刀具：涂層硬質(zhì)合金盤銑刀Ф45mm，選擇刀具前角γo＝＋5°后角αo＝8°，副后角αo’=8°，刀齒斜角λs=－10°,主刃Kr=60°,過渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°過渡刃寬bε=1mm。
2.計算切削用量
1）銑削深度 因為切削量較小，故可以選擇ap=2mm，一次走刀即可完成所需長度。
2）計算切削速度 按《簡明手冊》
V c=
算得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s
據(jù)X52K立式銑床參數(shù)，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,則實際切削速度 V c=3.14×80×475/1000=1.06m/s,實際進給量為
f zc=V fc/ncz=475/(300×10)=0.16mm/z。
3)校驗機床功率 查《簡明手冊》Pcc=1.5kw,而機床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗合格。
最終確定 ap=2mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=1.06m/s，f z=0.15mm/z。
4）計算基本工時
tm＝L/ Vf=9.4s。
工序Ⅱ 鉆、鉸兩端Ф30mm孔之圖樣尺寸。
1. 加工條件
工件材料：QT450-10，硬度190～260HBS，σb =0.16Gpa，鑄造。
加工要求：鉆孔至Ф29.8mm，精鉸至Ф30mm，保證孔壁粗糙度Ra=1.6μm。
機床：Z512臺式鉆床。
刀具：YG8硬質(zhì)合金麻花鉆Ф21.8mm，鉆頭采用雙頭刃磨法，后角＝12°、二重刃長度=2.5mm、橫刀長b=1.5mm、寬l=3mm、棱帶長度 、° °、°。YG8硬質(zhì)合金鉸刀Ф30mm。
2.計算切削用量
1）查《切削用量簡明手冊》 。
按鉆頭強度選擇 按機床強度選擇，
最終決定選擇機床已有的進給量 。
2）鉆頭磨鈍標準及壽命
后刀面最大磨損限度（查《簡明手冊》）為0.5～０.８mm，壽命．
3）切削速度
查《切削用量簡明手冊》 修正系數(shù) 故。
查《簡明手冊》機床實際轉(zhuǎn)速為。
故實際的切削速度。
3. 計算基本工時
由于所有工步所用工時很短，所以使得切削用量一致，以減少輔助時間。
鉆和精鉸的切削用量如下：
鉆孔： 。
精鉸： 。
工序Ⅲ 粗銑中間孔上端面至Ф55mm。
1. 加工條件
工件材料：QT450-10，硬度190～260HBS，σb =0.16Gpa，鑄造。
加工要求：粗銑中間孔上端面至Ф55mm保證端面粗糙度Ra=3.2μm，保證孔壁粗糙度Ra=6.3μm。
機床：X63臥式銑床。
刀具：涂層硬質(zhì)合金盤銑刀Ф45mm，選擇刀具前角γo＝＋5°后角αo＝8°，副后角αo’=8°，刀齒斜角λs=－10°,主刃Kr=60°,過渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°過渡刃寬bε=1mm。
2.計算切削用量
1）銑削深度 因為切削量較小，故可以選擇ap=4mm，一次走刀即可完成所需長度。
2）計算切削速度 按《簡明手冊》
V c=
算得 Vc＝98mm/s，n=780r/min,Vf=490mm/s
據(jù)X52K立式銑床參數(shù)，選擇nc=750r/min,Vfc=475mm/s,則實際切削速度 V c=3.14×80×750/1000=1.78m/s,實際進給量為
f zc=V fc/ncz=750/(300×10)=0.25mm/z。
3)校驗機床功率 查《簡明手冊》Pcc=2kw,而機床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗合格。
最終確定 ap=1mm，nc=750r/min,Vfc=475mm/s，V c=1.78m/s， f z=0.15mm/z。
4）計算基本工時
粗銑中間孔上端面至Ф55 mm，tm1=L/ Vf=13s
粗銑中間孔下端面至30mm，tm2=L/ Vf=13s
精銑小孔上端面至55mm，tm3=L/ Vf=8s
工序Ⅳ 粗鏜、半精鏜、精鏜Ф47.5mm孔至圖樣尺寸。
1. 加工條件
工件材料：QT450-10，硬度190～260HBS，σb =0.16Gpa，鑄造。
加工要求：粗鏜中間孔至Ф25mm、半精鏜中間孔至Ф28.5mm、精鏜中間孔至Ф30mm。
機床：T616臥式鏜床。
刀具：YG8硬質(zhì)合金鏜刀。
2.計算切削用量
單邊余量 分三次切除，則 第一次。根據(jù)《簡明手冊》4.2-20查得，取 。根據(jù)《簡明手冊》4.2-21查得，?。?。
3.計算切削基本工時：
同理，當?shù)诙?，第三次時，進給量和，機床主軸轉(zhuǎn)速都取64r/min，切削基本工時分別為100s和80s。
2.計算切削用量
工序Ⅵ 銑斷保證圖樣尺寸
1. 加工條件
工件材料：QT450-10，硬度190～260HBS，σb =0.16Gpa，鑄造。
加工要求：銑斷后保證兩邊對稱相等。
刀具：YG硬質(zhì)合金圓盤銑刀，厚度為4mm。
機床：組合機床。
2.計算切削用量
查《切削手冊》，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：
查《切削手冊》表4.2-40，剛好有。
計算切削基本工時：
工序Ⅶ 去毛刺，檢查。
5、 夾具設(shè)計
為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具。并設(shè)計銑撥叉齒頂面銑床夾具。
(一)問題的提出
本夾具是用來銑撥叉齒頂面,包括后面工序的精銑，該工序完成后此端面主要作為后道工序的精基準，所以主要考慮如何提高勞動生產(chǎn)率,降低勞動強度和表面粗糙度要求。
(二)夾具設(shè)計
1．定位基準選擇
由于是第一道工序，只能是以底面為粗基準。由于底面是粗基準，所以采用四個球頭支撐釘。
2．切削力及夾緊力計算
1）.切削力
查表得其中： 修正系數(shù)
z=24
代入上式，可得 F=889.4N
因在計算切削力時，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。
安全系數(shù) K=
其中：為基本安全系數(shù)1.5
為加工性質(zhì)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
采用V型塊夾緊
防止轉(zhuǎn)動
=
K=2.5
=0.16
R=18
得出
=11.2
防止移動
=
K=2.5
=0.2
得出
=8686.1N
由于工件所受夾緊力大于工件所受的切削力，而且實際夾緊力大于所需夾緊力。故本夾具安全可靠。
3. 具體夾具的裝配圖見附圖
4.夾具設(shè)計及操作的簡要說明
如前所述，在設(shè)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(jié)構(gòu)簡單，便于操作，降低成本。提高夾具性價比。本道工序為鏜床夾具選擇了壓緊螺釘夾緊方式。本工序為精鏜切削余量小，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(jié)構(gòu)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(gòu)。
6 結(jié)束語
通過對撥叉零件加工工藝的編制和專用夾具的設(shè)計，對零件的加工過程和夾具設(shè)計的認識有進一步的提高。在這次的設(shè)計中也遇到了不少的問題，如在編寫加工工藝時，對所需加工面的先后順序編排，零件的定位面的選擇，采用什么方式定位，夾緊方式及夾緊力方向的確定等等。這些問題都直接影響到零件的加工精度和勞動生產(chǎn)率，為使零件能在保證精度的前提下進行加工，而且方便快速，以提高勞動生產(chǎn)率，降低成本的目的。通過不懈努力和指導老師的精心指導下，針對這些問題查閱了大量的相關(guān)資料。
致 謝
本論文是在老師的悉心指導下完成的，在我即將完成課程設(shè)計之際，衷心感謝老師對我的關(guān)心、指導和幫助。老師淵博的學識、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、平易近人的作風和認真負責的工作態(tài)度讓我收益匪淺。通過本次設(shè)計我學到了許多的專業(yè)知識和相關(guān)的設(shè)計方法。最重要的是學習到怎樣把我們課本上所學的知識運用在生產(chǎn)實際中的方法和技巧。在此，謹向恩師表示最真誠的感謝，感謝老師在百忙中給予我的指導。
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