34档拨叉小叉口铣扁说明书.doc

哈尔滨工业大学（威海）课程设计说明书目录 序言2一、零件的工艺分析及生产类型的确定2（一）零件的作用2（二）零件工艺分析2（三）零件生产类型的确定3二、选择毛坯、确定毛坯尺寸、设计毛坯图3（一）选择毛坯3（二）确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量3（三）设计毛坯图4三、选择加工方法，制定工艺路线4（一）定位基准的选择4（二）零件表面及内孔机加工方法的选择5（三）制定工艺路线5四、工序设计6（一）选择加工设备及工艺装备6（二）选择夹具6（三）选择刀具6（四）选择量具6五、确定切削及其基本时间7（一）粗铣内侧面7（二）半精铣内侧面8六、夹具设计9（一）问题的提出9（二）夹具设计9（三）夹具设计及操作的简要说明10七、参考文献10序言机械制造技术基础课程设计是在学完了机械制造技术基础和大部分专业课并进行了生产实习的基础上，进行的又个实践性教学环节，这次设计是我们能综合的运用机械制造技术基础的基本理论并结合生产实习中学习到的实践知识，独立地分析和解决了零件机械制造工艺问题，设计了专用机床夹具这一典型的工艺装备，提高了结构设计能力，为今后的毕业设计及未来所从事的工作打下良好的基础。一、零件的工艺分析及生产类型的确定（一）零件的作用题目所给定的零件是变速箱中的倒档拨叉，它位于倒档拨叉杆上，主要作用是通过倒档拨叉杆将扭矩传递给倒档拨叉，拨动倒档同步器，改变齿轮的啮合方向，实现车辆的倒行。零件上22mm的孔，装配在倒档拨叉杆上用螺丝固定保证拨叉和拨叉杆的相对位置。（二）零件工艺分析 从给定零件图上可以看出，它由两组加工表面，这两组表面之间也有一定的位置要求，现将这两组加工面分别叙述： 1、以22mm孔为中心的加工面这一组加工面包括：一个22mm孔及其倒角，一个8mm孔，22mm孔的两个端面。2、叉口处的加工面这一组加工面包括：铣叉口的内侧面，铣叉口的两端面。除了各自的尺寸及精度要求外，这两组加工面之间还有位置的要求：（1）叉口上端面对8mm的孔的中心线距离为200.2mm；（2）叉口两侧面对22mm的孔的中心线的垂直度为0.1mm。有以上分析可知，对于这两组加工表面而言，我们可以先加工其中一组表面，然后借助专用夹具进行另一组表面的加工，并保证他们之间的位置精度要求。 （三）零件生产类型的确定根据设计任务书中给定的参数可知，年产量为20000件，查询有关资料，可知大批量生产。二、选择毛坯、确定毛坯尺寸、设计毛坯图（一）选择毛坯选择该零件材料为45号钢，考虑到零件在工作中经常受到冲击性载荷，采用这种材料能够保证所需的强度和韧性。由于零件生产类型为成批生产，形状相对较复杂，因此采用普通模锻。既能保证零件的尺寸精度要求，又能保证较高的生产率，稳定的质量。（二）确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量1公差等级 由拨叉的功用和技术要求，确定该零件的公差等级为普通级。2锻件重量 零件成品质量约为2.3kg，可初步估计机械加工前锻件毛坯的重量为3.8kg。3锻件形状复杂系数 对拨叉零件图进行分析计算，可大致确定锻件外廓包容体的长度、宽度和高度，即=266mm，=190mm，=56mm；该拨叉锻件的形状复杂系数为=3.8kg(266mm190mm56mm7.810-6kgmm3)3.822.080.172由于0.172介于0.16和0.32之间，故该拨叉的形状复杂系数属S3级。 4锻件材质系数 由于该拨叉材料为45钢，是碳的质量分数小于0.65的碳素钢，故该锻件的材质系数属M1级。5加工精度 零件各表面为一般加工精度。根据上述诸因素，可查参考文献【1】确定该锻件的尺寸公差和机械加工余量，所得结果列于表2.1中。表2.1 拨叉机械加工余量及锻造毛坯尺寸公差加工表面零件尺寸/mm机械加工余量/mm毛坯公差/mm毛坯尺寸/mm拨叉头左右端面562.02.5（取2）拨叉口内侧面2.02.5（取2）拨叉口两端面2.02.5（取2.5）拨叉头孔2.0对于8mm的孔，由于孔径太小。毛坯时直接做成实心。（三）设计毛坯图三、选择加工方法，制定工艺路线（一）定位基准的选择基准选择是生产工艺规程设计中的重要工作之一。基准选择的正确与合理可以是加工质量得到保证，生产率得以提高。工件在最初的工序里面，一般使用毛坯上的未加工的表面作为定位基准，这样基准称为粗基准。而用已经加工过表面作为定位基准，该基准被称为精基准。1.粗基准的选择应尽量选择不加工的表面作为粗基准，并且粗基准在同一加工尺寸方向上只能使用一次。选择粗基准时，硬件可能平整，不能有飞边、冒口或者其他表面缺陷，以便使工件定位稳定可靠，夹紧方便。对于本零件，我们选择拨叉的外圆面作为粗基准。2.精基准的选择精基准的选择主要考虑基准重合原则、基准统一原则、自为基准原则和互为基准原则，必须指出，定位基准选择不能单单考虑本工序定位、夹紧是否合理，而应该结合整个工艺路线进行同一考虑，使先行工序为后续工序创造条件，使每一个工序都有合适的定位基准和夹紧方式。由于本零件图上多数尺寸及形位公差以22mm内孔作为定位基准，因此必须首先将22mm内孔加工好，为后续工序作准备基准。根据基准统一、基准重合、自为基准、互为基准的原则，另外根据本零件的结构以及尺寸要求，拨叉头端面和22mm内孔在后序加工中是作为精基准，确定主要加工表面的基准如下：拨叉头端面：拨叉外圆面（粗基准）；22mm圆孔：拨叉头端面、拨叉外圆面；叉口两端面：22mm圆孔、拨叉头端面、叉口内圆面；叉口内侧面：22mm圆孔、拨叉头端面、叉口内圆面；锁销孔：22mm圆孔、拨叉头端面、拨叉口内侧面。（二）零件表面及内孔机加工方法的选择 所加工零件的加工面有孔、端面、内侧面等，材料为45号钢，根据公差等级和表面粗糙度要求，参考有关资料，制定其加工方法如下：（1）拨叉头两端面，表面粗糙度要求为Ra12.5m，需进行粗铣。（2）22mm孔，表面粗糙度要求为Ra3.2m，需进行扩和铰。（3）叉口两端面，表面粗糙度要求为Ra3.2m，需进行粗铣和半精铣。（4）叉口内侧面，表面粗糙度要求为Ra3.2m，需进行粗铣和半精铣。（5）8mm孔，表面粗糙度要求为Ra3.2m，需进行钻和铰。（三）制定工艺路线工艺路线的拟定为保证达到零件的几何形状，尺寸精度、位置精度及各项技术要求，必须制定和力度工艺路线。由于生产纲领为成批生产所采用的通用机床配以专用的加工夹具，并考虑工序集中以提高生产率和减少机床数量，使成本下降。由以上分析可知零件需要钻床、铣床来完成加工任务，则零件的加工可按下述工艺路线进行：工序：以倒档拨叉外圆面为定位，粗铣拨叉头两端面。工序：以拨叉头端面、拨叉外圆面为定位，扩22mm孔，铰孔，倒角。工序：以22mm圆孔、拨叉头端面、叉口内圆面为定位，粗铣、半精铣叉口两端面。工序：以22mm圆孔、拨叉头端面、叉口内圆面为定位，粗铣、半精铣叉口内侧面。工序：以22mm圆孔、拨叉头端面、拨叉口内侧面为定位，钻8mm孔，铰孔。工序：钳工去毛刺、尖角。工序：热处理。工序：校正拨叉口。工序：终检。四、工序设计（一）选择加工设备及工艺装备（1）工序是粗铣和半精铣，采用X62型铣床能满足要求。（2）工序是粗铣，工序是粗铣和半精铣，采用X63型铣床能满足要求。（3）工序是扩孔和铰孔，采用Z525立式钻床能满足要求。（4）工序是钻孔和铰孔，采用Z525立式钻床能满足要求。（二）选择夹具由于零件属于不规则体，故使用专用夹具（三）选择刀具根据不同工序选择刀具（1）工序：选高速钢镶齿三面刃铣刀，直径D=200mm，齿数z=20。（2）工序：选锥柄扩孔钻，直径D=21mm；选锥柄机用铰刀，D=22mm。（3）工序：选高速钢镶齿三面刃铣刀，直径D=100mm，齿数z=12。（4）工序：选高速钢错齿三面刃铣刀，直径D=100mm，齿数z=18。（5）工序：选直柄麻花钻，直径D=7.8mm；选铰刀，D=8mm。（四）选择量具本零件属于成批成产，一般情况下尽量采用通用量具。五、确定切削及其基本时间 (工序 小叉口铣扁)切削用量包括切削深度、进给量、切削速度，确定顺序为、f、。（一）工位1粗铣小叉口外、内侧面，保证表面粗糙度Ra= 12.51.1切削用量本工序为粗铣侧面，所选刀具为高速钢错齿三面刃铣刀。铣刀为什么选用这个参数的铣刀？直径，宽度，齿数。根据切削用量简明手册第三部分表3.2选择铣刀的几何形状。由于加工钢料的b在6001000MPa范围内，故选前角0=15，后角0=12（周齿）0=6（端齿）。已知切削宽度垂直于轴线的距离ae=17mm，切削深度ap=1.5mm。机床选用X62型卧式铣床。1.1.1确定每齿进给量fz 根据表3.3，X62型卧式铣床的功率为7.5KW（表4.238），工艺系统刚性为中等，细齿盘铣刀加工钢料，查得每齿进给量fz=0.060.1mm/z，现取fz=0.07 mm/z。1.1.2选择铣刀磨钝标准及耐用度 根据表3.7，用高速钢盘铣刀粗加工钢料，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.40.6mm，铣刀直径d=100mm，耐用度T=120min（表3.8）。1.1.3确定切削速度v和工作台每分钟进给量fMz 根据表3.27中公式计算：v=式中Cv=48，qv=0.25，xv=0.1，yv=0.2，uv=0.3，Pv=0.1，m=0.2，T=120min，ap=1.5mm，fz=0.07mm/z，ae切削宽度=17，z=18，d=100mm，kv=1.0.v=30.49m/minn=97.05r/min根据X62型卧式铣床主轴转速表（表4.239，）选择n=95r/min=1.58r/s，实际切削速度v=29.84m/min=0.50m/s，工作台每分钟进给量为fMz=0.071895mm/min=119.7mm/min根据X62型卧式铣床工作台进给量表（表4.240），选择fMz=118mm/min，则实际的每齿进给量为fz=0.07mm/z1.1.4校验机床功率 根据表3.28的计算公式，铣削时的功率（单位kW）为Pc=Fc=式中CF=650，xF=1.0，yF=0.72，uF=0.86，WF=0，qF=0.86，ap= 1. 5mm，fz=0.07mm/z，ae=17mm，z=18，d=100mm，n=95r/min，kFc=0.63V=0.50m/sX62铣床主动电机的功率为7.5kW，故所选切削用量可以采用。所确定的切削用量为fz=0.07mm/z，fMz=118mm/min，n=95r/min=1.58r/s，v=0.50m/s1.2基本时间 根据表6.27，三面刃铣刀铣平面(不对称铣削)的基本时间为式中=48mm，+（13），d=100mm，=30.4mm，fMz=188mm/min，（二）工位2半精铣小叉口内侧面，保证Ra= 3.22.1切削用量本工序为半精铣小叉口内侧面，所选刀具为高速钢错齿三面刃铣刀。，。机床亦选用X62型卧式铣床。2.1.1确定每齿进给量本工序要求保证的表面粗糙度为，根据表3.3，每转进给量，现取，则2.1.2选择铣刀磨钝标准根据表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.25mm；耐用度为（表3.8）2.1.3确定切削速度v和工作台每分钟进给量 根据表3.27中公式计算：v=式中Cv=48，qv=0.25，xv=0.1，yv=0.2，uv=0.3，Pv=0.1，m=0.2，T=120min，ap=0.5mm，fz=0.03mm/z，ae切削宽度=17，z=18，d=100mm，kv=1.0.v=40.31m/minn=128.31r/min根据X62型卧式铣床主轴转速表（表4.239，）选择n=118r/min=1.97r/s，实际切削速度v=37.07m/min=0.62m/s，工作台每分钟进给量为fMz=0.0318118mm/min=63.72mm/min根据X62型卧式铣床工作台进给量表（表4.240），选择fMz=60mm/min，则实际的每齿进给量为fz=0.03mm/z2.1.4确定切削力FcFc=式中CF=650，xF=1.0，yF=0.72，uF=0.86，WF=0，qF=0.86，ap= 0. 5mm，fz=0.03mm/z，ae=17mm，z=18，d=100mm，n=118r/min，kFc=0.632.2基本时间六、夹具设计（一）问题的提出机床夹具的加工在工业中是不可却少的重要部分。机床夹具的加工有利 于提高企业生产效率，降低劳动强度，保证加工产品质量，从而降低生产成本，提高企业效益。从而在某种程度上对提高我国企业的竞争力有一定的促进作用。 在我们实际生产中夹具的作用是将工件定位，以使加工工件获得相对于机床和刀具的正确位置，并把工件可靠地夹紧。由于小叉口铣扁比较简单，铣刀尺寸受被加工拨叉安装孔端面的限制，如果 采用划线找正的方法加工小叉口侧面时，不仅生产效率低，而且加工质量也不高。有必要采用成组专用夹具。设计该成组夹具，有利于保证加工精度，提高生产率，保证定位准确，保证夹紧可靠，并尽可能使夹具结构简单合理，降低成本。本夹具主要用来粗铣和半精铣小叉口内外侧面。（二）夹具设计2.1定位基准的选择以22mm圆孔、拨叉头端面、叉口内圆面为定位基准。2.2切削力及夹紧力计算刀具：高速钢错齿三面刃铣刀，由1.14得水平分力：垂直分力：在计算切削力时，必须把安全系数考虑在内。安全系数: K=K1K2K3K4。其中：基本安全系数K1=1.5，加工性质系数K2=1.1，刀具钝化系数K3=1.1，断续切削系数K4=1.1。所以为克服水平切削力，实际夹紧力为其中和为夹具定位面和夹紧面上的摩擦系数，=0.25，则设工人的平均装夹力为50N。装夹力矩为转换为螺纹的轴向力为根据理论力学相关知识可得出工件的夹紧力为故夹紧机构可靠（三）夹具设计及操作的简要说明如夹具图所示，在设计夹具时，应该注意提高劳动率。为此，在螺母夹紧时采用球面垫圈，以便装卸，夹具体底面上的一对定位挡板可使整个夹具在机床工作台上有正确的安装位置，以利于铣削加工。夹具上装有对刀块装置，可使夹具在一批零件的加工之前很好的对刀（与塞尺配合使用）；同时，夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有一正确的安装位置，以有利于铣削加工。七、参考文献1 李益民主编 机械制造工艺设计简明手册 北京 机械工业出版社 1993.62 艾兴、肖诗纲编 切削用量简明手册 北京 机械工业出版社 2002.6 12 / 12页