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拨叉831003夹具设计.doc

发布时间：2022-06-05 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：1.01M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    3.5 拨叉偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定 ... 8
    4.1 研究原始质料 ................................
    4.2 定位基准的选择 ..............................
    4.3 切削力及夹紧力的计算 .......................... 16
    4.4 误差分析与计算 ..............................
    3.5 拨叉的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定
    钻、攻2—M8螺纹孔夹具设计
    4.1 研究原始质料
    4.2 定位基准的选择
    4.3 切削力及夹紧力的计算
    4.4 误差分析与计算
    中南林业科技大学课程设计 目录 一．序言 ....................................... 2 二．拨叉的分析 ................................. 3 2.1 拨叉的作用 ................................. 3 2.2 拨叉的工艺分析................................ 2.3 拨叉的工艺要求................................ 3 3 2.4 毛坯的选择 .................................. 4 三．工艺规程设计 ............................... 4 3.1 加工工艺过程 ................................ 4 3.2 确定各表面加工方案 ........................... 4 3.3 确定定位基准 ................................ 5 3.4 工艺路线的拟订 .............................. 6 3.5 拨叉偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定 ... 3.6 确定切削用量及基本工时（机动时间) ............. 8 9 3.7 时间定额计算及生产安排 ....................... 14 四．专用夹具设计 ............................... 16 4.1 研究原始质料 ................................ 16 4.2 定位基准的选择 .............................. 16 4.3 切削力及夹紧力的计算 .......................... 16 4.4 误差分析与计算 .............................. 18 五.结 论 ..................................... 19 参考文献 ....................................... 20 机械工艺学
    中南林业科技大学课程设计 一．序言 机械制造工艺学设计是在我们学完了大学的全部基础课，技术基础课以及大部分专业课 之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也 是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。 就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己末来将从事的工作进行一次适应性训 练，从中锻炼自己分析问题，解决问题的能力，为今后参加祖国的“四化”建设打下一个良 好的基础。 由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。 机械工艺学 2
    中南林业科技大学课程设计 二．拨叉的分析 2.1 拨叉的作用 题目所给的零件是 CA6140 车床的拨叉。它位于车床变速机构中，主要起换档，使主轴 回转运动按照工作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。 2.2 拨叉的工艺分析 拨叉是一个很重要的零件，因为其零件尺寸比较小，结构形状较复杂，其加工内花键 的精度要求较高，此外还有上端面要求加工，对精度要求也很高。其底槽侧边与花键孔中心 轴有垂直度公差要求，上端面与花键孔轴线有平行度要求。因为其尺寸精度、几何形状精度 和相互位置精度，以及各表面的表面质量均影响机器或部件的装配质量，进而影响其性能与 工作寿命，因此它们的加工是非常关键和重要的。 2.3 拨叉的工艺要求 一个好的结构不但要应该达到设计要求，而且要有好的机械加工工艺性，也就是要有 加工的可能性，要便于加工，要能够保证加工质量，同时使加工的劳动量最小。而设计和工 艺是密切相关的，又是相辅相成的。设计者要考虑加工工艺问题。工艺师要考虑如何从工艺 上保证设计的要求。 其余 2-M 8通孔 5锥孔配作 未注明圆角半径R 3~ 5m m 图 2.1 拨叉零件图 其加工有四组加工： 25 7H 内花键孔；粗精铣上端面；粗精铣 18H11 底槽；钻、铰 2-M8 通孔，并攻丝。 底边 3.2 内孔粗糙度 为主要加工面，拉内花键槽 25 7H Ra  ， 22 12H （1）．以 22 12H ，槽数为 6 个，其粗糙度要求是 6.3 6.1Ra ，侧边 Ra  。 （2）．另一组加工是粗精铣上端面，表面粗糙度要求为 （3）．第三组为粗精铣 18H11 底槽，该槽的表面粗糙度要求是两槽边 Ra  。 Ra  ，槽底的 3.2 3.2 表面粗糙度要求是 3.6Ra 。 机械工艺学 3
    中南林业科技大学课程设计 （4）钻并攻丝 2-M8。 2.4 毛坯的选择 拨叉毛坯选择金属行浇铸，因为生产率很高，所以可以免去每次造型。单边余量一般在 mm3~1 查《机械加工工艺手册》表 2.1-3，生产类型为中批量生产。 ，结构细密，能承受较大的压力，占用生产的面积较小。因其年产量是 5000 件， 三．工艺规程设计 3.1 加工工艺过程 由以上分析可知。该拨叉零件的主要加工表面是平面、内花键和槽系。一般来说，保证 平面的加工精度要比保证内花键的加工精度容易。因此，对于拨叉来说，加工过程中的主要 问题是保证内花键的尺寸精度及位置精度，处理好内花键和平面之间的相互关系以及槽的各 尺寸精度。 由上工艺分析知，上端面与槽边均与花键轴有位置度公差，所以，保证内花键高精度是 本次设计的重点、难点。 3.2 确定各表面加工方案 一个好的结构不但应该达到设计要求，而且要有好的机械加工工艺性，也就是要有加工 的可能性，要便于加工，要能保证加工的质量，同时是加工的劳动量最小。设计和工艺是密 切相关的，又是相辅相成的。对于设计拨叉的加工工艺来说，应选择能够满足内花键加工精 度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外，也要适当考虑经济 因素。在满足精度要求及生产率的条件下，应选择价格较底的机床。 3.2.1 在选择各表面、内花键及槽的加工方法时，要综合考虑以下因素 （1）．要考虑加工表面的精度和表面质量要求，根据各加工表面的技术要求，选择加工 方法及分几次加工。 （2）．根据生产类型选择，在大批量生产中可专用的高效率的设备。在单件小批量生产 中则常用通用设备和一般的加工方法。 （3）．考虑被加工材料的性质。 （4）．考虑工厂或车间的实际情况，同时也应考虑不断改进现有加工方法和设备，推广 新技术，提高工艺水平。 （5）．此外，还要考虑一些其它因素，如加工表面物理机械性能的特殊要求，工件形状 和重量等。 选择加工方法一般先按这个零件主要表面的技术要求选定最终加工方法。再选择前面各 工序的加工方法。 3.2.2 上端面的加工 查《机械加工工艺手册》表 2.1-12 可以确定，上端面的加工方案为：粗铣——精铣 7 IT ），粗糙度为 Ra  6.3~0.8，一般不淬硬的平面，精铣的粗糙度可以较小。 9 （ IT  3.2.3 孔的加工 （1） 加工内花键前的预制孔 22 12H 查《机械加工工艺手册》表 2.3-47，由于预制孔的精度为 H12，所以确定预制孔的加工 方案为：一次钻孔，由于在拉削过程中才能保证预制孔表面精度，所以，在加工内花键前预 制孔的精度可适当降低。 （2） 内花键的加工 加工 机械工艺学 4
    中南林业科技大学课程设计 通过拉刀实现花键的加工，由于拉削的精度高，所以能满足花键表面精度，同时也能保 证预制孔表面精度。 （3）2-M8 螺纹孔的加工 加工方案定为：钻，攻丝。 3.3 确定定位基准 3.3.1 粗基准的选择 选择粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量，使不加工表面与加工 表面间的尺寸、位子符合图纸要求。 粗基准选择应当满足以下要求： （1）．粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互 位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相 互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。 （2）．选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量 要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作 为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以 增加耐磨性。 （3）．应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。 （4）．应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧 可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。 （5）．粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难 以保证表面间的位置精度。 要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证拨叉 C 在整个加工过程中 基本上都能用统一的基准定位。从拨叉 C 零件图分析可知，选择作为拨叉 C 加工粗基准。 3.3.2 精基准选择的原则 （1）．基准重合原则。即尽可能选择设计基准作为定位基准。这样可以避免定位基准与 设计基准不重合而引起的基准不重合误差。 （2）．基准统一原则，应尽可能选用统一的定位基准。基准的统一有利于保证各表面间 的位置精度，避免基准转换所带来的误差，并且各工序所采用的夹具比较统一，从而可减少 夹具设计和制造工作。例如：轴类零件常用顶针孔作为定位基准。车削、磨削都以顶针孔定 位，这样不但在一次装夹中能加工大多书表面，而且保证了各外圆表面的同轴度及端面与轴 心线的垂直度。 （3）．互为基准的原则。选择精基准时，有时两个被加工面，可以互为基准反复加工。 例如：对淬火后的齿轮磨齿，是以齿面为基准磨内孔，再以孔为基准磨齿面，这样能保证齿 面余量均匀。 自为基准原则。有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀，可以选择加工表面本身为基 准。例如：磨削机床导轨面时，是以导轨面找正定位的。此外，像拉孔在无心磨床上磨外圆 等，都是自为基准的例子。 此外，还应选择工件上精度高。尺寸较大的表面为精基准，以保证定位稳固可靠。并考 虑工件装夹和加工方便、夹具设计简单等。 要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证拨叉 C 在整个加工过程中 内花键槽，适于作 基本上都能用统一的基准定位。从拨叉 C 零件图分析可知，它的 25 7H 精基准使用。 选择精基准的原则时，考虑的重点是有利于保证工件的加工精度并使装夹准。 3.4 工艺路线的拟订 对于大批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。拨叉 C 的加工的第一个工序 也就是加工统一的基准。具体安排是：先加工预制孔，再加工花键槽，最后以花键槽定位粗、 机械工艺学 5
    中南林业科技大学课程设计 精加工拨叉上端面和底槽及 M8 螺纹孔。 后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。 3.4.1 工序的合理组合 确定加工方法以后，就按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等具体生产 条件确定工艺过程的工序数。确定工序数的基本原则： （1）．工序分散原则 工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺装备。 生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和工人数量多， 生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。 （2）．工序集中原则 工序数目少，工件装，夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面积， 也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。 使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。但采用复杂的专用设备和 工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。 一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但由于不采用专 用设备，工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。 加工工序完成以后，将工件清洗干净。清洗是在 80  90 c 的含 0.4%—1.1%苏打及 0.25% —0.5%亚硝酸钠溶液中进行的。清洗后用压缩空气吹干净。保证零件内部杂质、铁屑、毛刺、 砂粒等的残留量不大于 mg 200 。 3.4.2 工序的集中与分散 制订工艺路线时，应考虑工序的数目，采用工序集中或工序分散是其两个不同的原则。 所谓工序集中，就是以较少的工序完成零件的加工，反之为工序分散。 （1）．工序集中的特点 工序数目少，工件装，夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面积，也 简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。使 用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工 艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。 （2）．工序分散的特点 工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺装备。 生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和工人数量多， 生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。 工序集中与工序分散各有特点，必须根据生产类型。加工要求和工厂的具体情况进行综 合分析决定采用那一种原则。 一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但由于不采用专 用设备，工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。 由于近代计算机控制机床及加工中心的出现，使得工序集中的优点更为突出，即使在单 件小批生产中仍可将工序集中而不致花费过多的生产准备工作量，从而可取的良好的经济效 果。 3.4.3 加工阶段的划分 零件的加工质量要求较高时，常把整个加工过程划分为几个阶段： （1）．粗加工阶段 粗加工的目的是切去绝大部分多余的金属，为以后的精加工创造较好的条件，并为半精 加工，精加工提供定位基准，粗加工时能及早发现毛坯的缺陷，予以报废或修补，以免浪费 工时。 粗加工可采用功率大，刚性好，精度低的机床，选用大的切前用量，以提高生产率、粗 加工时，切削力大，切削热量多，所需夹紧力大，使得工件产生的内应力和变形大，所以加 工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等级为 IT11~IT12。粗糙度为 Ra=80~100μm。 机械工艺学 6
    中南林业科技大学课程设计 （2）．半精加工阶段 半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备，保证合适的加 工余量。半精加工的公差等级为 IT9~IT10。表面粗糙度为 Ra=10~1.25μm。 （3）．精加工阶段 精加工阶段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保证零件的形状位置几精度,尺寸精 度及表面粗糙度,使各主要表面达到图纸要求.另外精加工工序安排在最后,可防止或减少工 件精加工表面损伤。 精加工应采用高精度的机床小的切前用量，工序变形小，有利于提高加工精度．精加工 的加工精度一般为 IT6~IT7，表面粗糙度为 Ra10~1.25μm。 （4）．光整加工阶段 对某些要求特别高的需进行光整加工，主要用于改善表面质量，对尺度精度改善很少。 一般不能纠正各表面相互位置误差，其精度等级一般为 IT5~IT6,表面粗糙度为 Ra1.25~0.32 μm。 此外，加工阶段划分后，还便于合理的安排热处理工序。由于热处理性质的不同，有的 需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之间。 但须指出加工阶段的划分并不是绝对的。在实际生活中，对于刚性好，精度要求不高或 批量小的工件，以及运输装夹费事的重型零件往往不严格划分阶段，在满足加工质量要求的 前提下，通常只分为粗、精加工两个阶段，甚至不把粗精加工分开。必须明确划分阶段是指 整个加工过程而言的，不能以某一表面的加工或某一工序的性质区分。例如工序的定位精基 准面，在粗加工阶段就要加工的很准确，而在精加工阶段可以安排钻小空之类的粗加工。 3.4.4 加工工艺路线方案的比较 在保证零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技术条件下，成批量生产可以考虑采用 专用机床，以便提高生产率。但同时考虑到经济效果，降低生产成本，拟订两个加工工艺路 线方案。见下表： 工序号 表 3.1 加工工艺路线方案比较表 方案Ⅰ 方案Ⅱ 工序内容 定位基准 工序内容 定位基准 钻预制孔 底面和侧面 钻预制孔 底面和侧面 粗、精铣上端面 已加工预制孔和 侧面 已加工预制孔和 侧面 已加工预制孔和 侧面 已加工预制孔和 侧面 粗、精铣 18H11 底槽 钻 2-M8 通孔，攻 丝 拉内花键  25H7 去毛刺，清洗 已加工预制孔和 侧面 拉内花键  25H7 粗、精铣 18H11 底槽 粗、精铣上端面 内花键和侧面 内花键和侧面 内花键和侧面 钻 2-M8 通孔，攻 丝 去毛刺，清洗 检验 检验 010 020 030 040 050 060 070 加工工艺路线方案的论证： 方案Ⅰ、Ⅱ主要区别在于在加工上端面及以下工序时，所选定位基准不同，方案Ⅰ选用 预制孔为主要定位基准，方案Ⅱ选用花键作主要定位基准，很显然选用内花键做定位基准更 符合设计要求，因为其表面精度更高，且和某些需加工面有位置精度要求。 由以上分析：方案Ⅱ为合理、经济的加工工艺路线方案。具体的工艺过程如下表： 机械工艺学 7
    中南林业科技大学课程设计 工序号 010 工 种 铸造 工作内容 金属型浇铸 表 3.2 加工工艺过程表 020 030 040 050 060 070 080 090 热处理 退火 钻 拉 铣 铣 钻预制孔 22 12H 拉内花键 25 7H 铣底槽 18H11，深 35mm 粗、精铣上端面 钻、铰、 攻丝 钻通孔6.7mm 攻 M8 螺纹 去毛刺 清洗 检验 入库 说 明 铸件毛坯尺寸： 长：80mm 宽： 40mm 高： 75mm 预制孔、底槽不铸出 ZQ 专用夹具装夹；轻型圆柱立式 5035) 钻床 ( 专用夹具装夹； 卧式拉床（L6120） 专用夹具装夹； 卧式铣床（ 52X K ） 专用夹具装夹； 卧式铣床（ 52X K ） 专用夹具装夹； 摇臂钻床 ( 3025) Z 组合攻丝机 3.5 拨叉的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定 拨叉的制造采用的是金属型浇铸，其材料是 HT200，生产类型为中批量生产，采用铸造 毛坯。 3.5.1 毛坯的结构工艺要求 （1）．拨叉为铸造件，对毛坯的结构工艺有一定要求： ①、铸件的壁厚应合适、均匀，不得有突然变化。 ②、铸造圆角要适当，的得有尖棱、尖角。 ③、铸件的结构要尽量简化，并要有合理的起模斜度，以减少分型面、芯子。并便于起 模。 ④、加强肋的厚度和分布要合理，以免冷却时铸件变形或产生裂纹。 ⑤、铸件的选材要合理，应有较好的可铸性。 （2）．设计毛坯形状、尺寸还应考虑到： ①、各加工面的几何形状应尽量简单。 ②、工艺基准以设计基准相一致。 ③、便于装夹、加工和检查。 ④、结构要统一，尽量使用普通设备和标准刀具进行加工。 在确定毛坯时，要考虑经济性。虽然毛坯的形状尺寸与零件接近，可以减少加工余量， 机械工艺学 8
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