16004拨叉轴加工工艺及钻45°直径6孔夹具设计

学 号课 程 设 计题 目16004拨叉轴加工工艺及钻45直径6孔夹具设计学 院专 业班 级姓 名指导教师年月日目 录序 言31 零件的工艺分析41.1零件分析41.1.1零件的作用41.1.2零件的工艺分析41.2零件毛坯的选择41.3零件的定位基准面的选择41.3.1粗基准的选择41.3.2 精基准的选择52 制定加工工艺路线52.1加工顺序的安排52.2确定切削用量及基本工时83 钻45直径6孔夹具设计153.1设计任务的提出153.2工序尺寸精度分析153.3定位方案确定153.4定位元件确定153.5定位误差分析计算153.6夹紧方案及元件确定163.7夹具总装草图16总 结17参考文献19全套设计加扣 3012250582序 言机械制造工艺及设备毕业设计是我们完成本专业教学计划的最后一个极为重要的实践性教学环节，是使我们综合运用所学过的基本课程，基本知识与基本技能去解决专业范围内的工程技术问题而进行的一次基本训练 。我们在完成毕业设计的同时，也培养了我们正确使用技术资料，国家标准，有关手册，图册等工具书，进行设计计算，数据处理，编写技术文件等方面的工作能力，也为我们以后的工作打下坚实的基础，所以我们要认真对待这次综合能力运用的机会！其主要目的是：1.培养学生综合分析和解决本专业的一般工程问题的独立能力，拓宽和深化所学的知识。2. 培养学生树立正确的设计思想，设计思维，掌握工程设计的一般程序，规范和方法。3.培养学生正确的使用技术知识，国家标准，有关手册，图册等工具书，进行设计计算，数据处理，编写技术文件等方面的工作能力和技巧。4. 培养学生进行调整研究，面向实际，面向生产，向工人和工程技术人员学习的基本工作态度，工作作风和工作方法。1 零件的工艺分析1.1零件分析1.1.1零件的作用 本零件的作用是用于减速器内部传动用的，且要求传动平稳。1.1.2零件的工艺分析 由零件图可知，主要加工表面有：（1）加工尺寸13圆周面 （2）加工槽4（3）.总长222（4）加工孔6、R3圆弧槽（5）加工二端面为基准面由上述可知，各加工表面以尺寸13圆周面为主，有较高的尺寸精度要求，因此，拟订13圆周面为主的工艺方案。为了保证各表面的相对位置精度要求，应以二端面为定位基准，便于实现基准重合和基准统一。以保证其它重要尺寸。1.2零件毛坯的选择考虑到零件的经济性和综合性能要求，零件材料为45钢。由于零件年生产量为10000件，已达到中批量生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大。故采用锻造成型 。它的毛坯精度较高，加工余量较小，对提高生产率，保证加工质量也是有利的。 1.3零件的定位基准面的选择1.3.1粗基准的选择 基准面的选择是工艺规程设计中重要的工作之一，基准面选择的正确与否，可以使加工质量得到保证，使生产力得到提高，否则，不但加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批量报废，使生产无法正常进行。粗基准的选择要保证粗基准定位所加工出的精基准有较高的精度，通过精基准定位使后续各被加工表面具有较高的均匀的加工余量，并与非加工表面保持应有的相对位置精度。在确定粗基准时，要保证相对位置精度要求和加工表面余量合理分配原则，在本零件中，先以左端面基准面为粗基准，加工13圆，然后加工保证各零件名称段的长度尺寸。调头以后以右端面为基准面来加工13左端面，然后加工6、R3圆弧槽和4宽槽加工且保证各零件名称段的长度尺寸； 1.3.2 精基准的选择为了避免基准不重合误差，考虑工艺基准与设计基准和各工序定位基准的统一，以及尽可能在一次装夹中加工较多的工件表面，所以在拨叉轴精加工的全部工序中，均采用端面作为定位基准。端面在使用过程中的磨损会影响定位精度，为了保证和提高定位精度，均需重新修整保证定位面的清洁。在使用过程中，不能随意拆卸和更换，都会引起基准的位置变动，从而造成误差。2 制定加工工艺路线拟订零件的加工路线是制定工艺规程的总体布局，主要任务是选择各表面的加工方法，及定位基准，确定加工顺序，各工序采用的机床设备和工艺装备等。2.1加工顺序的安排工序的安排 1、加工阶段的划分 当零件的加工质量要求较高时,往往不可能用一道工序来满足要求,而要用几道工序逐步达到所要求的加工质量和合理地使用设备、人力,零件的加工过程通常按工序性质不同,可以分为粗加工,半精加工,精加工三个阶段。 粗加工阶段：其任务是切除毛坯上大部分余量，使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品，因此，主要目标是提高生产率，去除内孔，端面以及外圆表面的大部分余量，并为后续工序提供精基准，如加工13外圆柱表面。 半精加工阶段：其任务是使主要表面达到一定的精加工余量，为主要表面的精加工做好准备，如13外圆柱面，6、槽4和R3圆弧槽等。 精加工阶段：其任务就是保证各主要表面达到规定的尺寸精度，留一定的精加工余量，为主要表面的精加工做好准备，并可完成一些次要表面的加工。如精度和表面粗糙度要求，主要目标是全面保证加工质量。 2、基面先行原则 该零件进行加工时，要将端面先加工，再以左端面、外圆柱面为基准来加工，因为左端面和13外圆柱面为后续精基准表面加工而设定的，才能使定位基准更准确，从而保证各位置精度的要求，然后再把其余部分加工出来。 3、先粗后精 即要先安排粗加工工序，再安排精加工工序，粗车将在较短时间内将工件表面上的大部分余量切掉，一方面提高金属切削效率，另一方面满足精车的余量均匀性要求，若粗车后留余量的均匀性满足不了精加工的要求时，则要安排半精车，以此为精车做准备。 4、先面后孔 对该零件应该先加工平面，后加工孔，这样安排加工顺序，一方面是利用加工过的平面定位，稳定可靠，另一方面是在加工过的平面上加工孔，比较容易，并能提高孔的加工精度，所以对于拨叉轴来讲先加工13外圆柱面，做为定位基准再来加工其余各孔。 （2）工序划分的确定工序集中与工序分散：工序集中是指将工件的加工集中在少数几道工序内完成每道工序加工内容较多，工序集中使总工序数减少，这样就减少了安装次数，可以使装夹时间减少，减少夹具数目，并且利用采用高生产率的机床。工序分散是将工件的加工分散在较多的工序中进行，每道工序的内容很少，最少时每道工序只包括一简单工步，工序分散可使每个工序使用的设备，刀具等比较简单，机床调整工作简化，对操作工人的技术水平也要求低些。综上所述：考虑到工件是中批量生产的情况，采用工序分散辅助工序的安排：辅助工序一般包括去毛刺，倒棱角，清洗，除锈，退磁，检验等。 （3）热处理工序的安排 热处理的目的是提高材料力学性能，消除残余应力和改善金属的加工性能，热处理主要分预备热处理，最终热处理和内应力处理等，本零件材料为45钢，在加工过程中预备热是消除零件的内应力，在毛坯锻造之后。最终热处理在半精车之后精车之前，按规范在840温度中保持30分钟释放应力。 该零件是批量生产，可以采用机床配以专用夹具，工序以分散为主，某些工序可以适当集中应划分加工阶段，将粗加工和精加工分开；刀具和量具的选择可以专用的与适用的相结合，根据以上分析，初步拟订的工艺路线方案（一）如下：锻造锻造毛胚热处理正火（消除内应力）1车削控制总长222车两端面及两中心孔2车削顶车外圆至直径13.3h83铣铣4槽4铣铣深3mm两槽及深1.5mm槽5铣铣深2mm槽6钻钻、铰30直径67钻钻、铰45直径68热处理R槽部淬火G489磨顶磨外圆直径1310去毛刺 去除全部毛刺11终检按零件图样要求全面检查填写机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡工艺过程综合卡片简要写明各道工序，作为生产管理使用。工艺卡片详细说明整个工艺过程，作为指导工人生产和帮助管理人员、技术人员掌握整个零件加工过程的一种工艺文件，除 写明工序内容外，还应填写工序所采用的切削用量和工装设备名称、代号等。工序卡片用于指导工人进行生产的更为详细的工艺文件，在大批量生产的关键零件的关键工序才使用。（1）简图可按比例缩小，用尽量少的投影视图表达。简图也可以只画出与加工部位有关的局部视图，除加工面、定位面夹紧面、主要轮廓面，其余线条可省略，以必需、明了为度。（2）被加工表面用粗实线（或红线）表示，其余均用细实线。应标明本工序的工序尺寸，公差及粗糙度要求。 详见工序卡片（附件工序卡）2.2确定切削用量及基本工时工序一 控制总长222车两端面及两中性孔1.加工条件工件材料：45，硬度197229HB,铸造。本工序选用CA6140，三抓卡盘，分三个工步：工步1为车长度223，工步2为右端面及倒角。加工后表面粗糙度为Ra12.5。(1) 工步1车长度2231）选择刀具 选择外圆车刀。 根据切削用量简明手册表1.1，由于车床的中心高为200mm（表1.30），故选刀杆尺寸BXH=16mmX25mm，刀片厚度为4.5mm。 根据切削用量简明手册表1.2，可选择YG6牌号硬质合金。 车刀几何形状（见表1.3），选择平面带倒棱前刀面，r=60，r=10，。=6，。=12，s= 10，=0.8mm， =10，=0.4mm。2）选择切削用量 确定切削深度p 由于粗加工余量仅为1.6mm，可在一次走刀内切完，故p=1.6mm 确定进给量f 根据切削用量简明手册表1.6，在粗车45、表面粗糙度Ra=12.5m时f=0.250.40mm/r按CA6140数控车床说明书选择f=0.36mm/r 选择车刀磨钝标准及寿命 根据切削用量简明手册表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为1.0mm，车刀寿命T=60min。 确定切削速度Vc 切削速度Vc可根据公式计算，也可直接由表中查出。根据切削用量简明手册表1.27 (11)式中=故Vc=69.6m/min n=492r/min按CA6140数控车床说明书，选择n=500r/min，这时Vc=110m/min。最后决定的车削用量为p=1.6mm，f=0.36mm/r，n=500r/min，Vc=110m/min。3）计算基本工时 （12）式中L=l+y+，对于外圆端面L=R=42/2=390，根据切削用量简明手册表1.26，车削时的入切量及超切量y+=2.1mm，则L=390+2.1mm=392.1mm，故tm=2.18min(2) 工步2右端面及倒角1）选择刀具 选择外圆车刀。 根据切削用量简明手册表1.1，由于车床的中心高为200mm（表1.30），故选刀杆尺寸BXH=16mmX25mm，刀片厚度为4.5mm。 根据切削用量简明手册表1.2，可选择YG6牌号硬质合金。 车刀几何形状（见表1.3），选择平面带倒棱前刀面，r=60，r=10，。=6，。=12，s= 10，=0.8mm， =10，=0.4mm。2）选择切削用量 确定切削深度p 由于粗加工余量仅为1.6mm，可在一次走刀内切完，故p=1.6mm 确定进给量f 根据切削用量简明手册表1.6，在粗车45、表面粗糙度Ra=12.5m时f=0.250.40mm/r按CA6140数控车床说明书选择f=0.36mm/r 选择车刀磨钝标准及寿命 根据切削用量简明手册表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为1.0mm，车刀寿命T=60min。 确定切削速度Vc 切削速度Vc可根据公式计算，也可直接由表中查出。根据切削用量简明手册表1.27 (11)式中=故Vc=69.6m/min n=492r/min按CA6140数控车床说明书，选择n=500r/min，这时Vc=110m/min。最后决定的车削用量为p=1.6mm，f=0.36mm/r，n=500r/min，Vc=110m/min。3）计算基本工时 （12）式中L=l+y+，对于外圆端面L=R=42/2=390，根据切削用量简明手册表1.26，车削时的入切量及超切量y+=2.1mm，则L=390+2.1mm=392.1mm，故tm=2.18min工序二 顶车外圆至直径13.3h8(1) 工步1车左端面1）选择刀具 选择外圆车刀。 根据切削用量简明手册表1.1，由于车床的中心高为200mm（表1.30），故选刀杆尺寸BXH=16mmX25mm，刀片厚度为4.5mm。 根据切削用量简明手册表1.2，可选择YG6牌号硬质合金。 车刀几何形状（见表1.3），选择平面带倒棱前刀面，r=60，r=10，。=6，。=12，s= 10，=0.8mm， =10，=0.4mm。2）选择切削用量 确定切削深度p 由于粗加工余量仅为1.6mm，可在一次走刀内切完，故p=1.6mm 确定进给量f 根据切削用量简明手册表1.6，在粗车45、表面粗糙度Ra=12.5m时f=0.250.40mm/r按CA6140数控车床说明书选择f=0.36mm/r 选择车刀磨钝标准及寿命 根据切削用量简明手册表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为1.0mm，车刀寿命T=60min。 确定切削速度Vc 切削速度Vc可根据公式计算，也可直接由表中查出。根据切削用量简明手册表1.27 (11)式中=故Vc=69.6m/min n=492r/min按CA6140数控车床说明书，选择n=500r/min，这时Vc=110m/min。最后决定的车削用量为p=1.6mm，f=0.36mm/r，n=500r/min，Vc=110m/min。3）计算基本工时 （12）式中L=l+y+，对于外圆端面L=R=40/2=20，根据切削用量简明手册表1.26，车削时的入切量及超切量y+=2.1mm，则L=20+2.1mm=22.1mm，故tm=0.14min工序三 铣4槽工步1铣槽41）选择刀具1.选择铣刀选择立式铣刀，X61,粗钻时，钻头采用双头刃磨法，查切削表2.1，2.2，后角，二重刃长度,横刀长,宽,棱带长度，2.选择切削用量（1）决定进给量1）铣槽查表11-266 ，,取按机床选取 所以实际切削速度为 切削工时 工序四 铣深3mm两槽及深1.5mm槽工步1铣槽31）选择刀具1.选择铣刀选择立式铣刀，X61,粗钻时，钻头采用双头刃磨法，查切削表2.1，2.2，后角，二重刃长度,横刀长,宽,棱带长度，2.选择切削用量（1）决定进给量1）铣槽查表11-266 ，,取按机床选取 所以实际切削速度为 切削工时 工步2铣槽1.51）选择刀具1.选择铣刀选择立式铣刀，X61,粗钻时，钻头采用双头刃磨法，查切削表2.1，2.2，后角，二重刃长度,横刀长,宽,棱带长度，2.选择切削用量（1）决定进给量1）铣槽查表11-266 ，,取按机床选取 所以实际切削速度为 切削工时 工序五 铣深2mm槽工步1铣深2mm槽1）选择刀具1.选择铣刀选择立式铣刀，X61,粗钻时，钻头采用双头刃磨法，查切削表2.1，2.2，后角，二重刃长度,横刀长,宽,棱带长度，2.选择切削用量（1）决定进给量1）铣槽查表11-266 ，,取按机床选取 所以实际切削速度为 切削工时 工序六、钻、铰306 1）选择刀具1.选择钻头选择高速钢麻花钻钻头，Z5125A,粗钻时，钻头采用双头刃磨法，查切削表2.1，2.2，后角，二重刃长度,横刀长,宽,棱带长度，2.选择切削用量（1）决定进给量1）钻孔查表11-266 ，,取按机床选取 所以实际切削速度为 切削工时 工序七、钻、铰456 1）选择刀具1.选择钻头选择高速钢麻花钻钻头，Z5125A,粗钻时，钻头采用双头刃磨法，查切削表2.1，2.2，后角，二重刃长度,横刀长,宽,棱带长度，2.选择切削用量（1）决定进给量1）钻孔查表11-266 ，,取按机床选取 所以实际切削速度为 切削工时 工序八、R槽部淬火G48工序九、顶磨外圆直径13 3 钻45直径6孔夹具设计3.1设计任务的提出设计在成批生产条件下,由老师分配，设计在专用立式钻床上钻456H7孔的钻床夹具。3.2工序尺寸精度分析钻孔406孔，需限制的自由度有X转动，Z转动。到小端面距离需限制的自由度有X转动，Z转动，Y移动。需限制的自由度有X移动，Z转动。0.08平行度要求需限制的自由度有Z移动，X转动。因此，本工序加工所需限制的自由度有X移动，X转动，Y移动，Z移动，Z转动。3.3定位方案确定采用V型块和222台阶面定位。3.4定位元件确定用V型块限制4个自由度，有222台阶面限制一个自由度。3.5定位误差分析计算工序位置尺寸公差T=0.2定位基准13零件名称中心线和222台阶面。工序基准为该段零件名称下母线和小端面中心线。一. 保证13的基准不重合误差 Jb=1/2（+0.023+0.003）=0.013基准位移误差 该工序用V型块定位，所以： Db=Td/2sin(a/2)=0.026/1.414=0.018 因工件的工序基准与工件和定位元件的定位接触点位于工件定位基准的同侧，所以： dw=db-jb=0.018-0.013=0.005小于1/3*T二.保证尺寸10的定位误差分析见尺寸链图A=179.23+0.0155 -0.035，不能符合要求，所以应提高尺寸197的加工精度为：IT8时，又基准不重合误差db=0。所以定位误差dw小于1/3*T，才能符合要求。 3.6夹紧方案及元件确定用U型压板夹紧13外圆面。3.7夹具总装草图总 结时光飞逝，为期1个月的课程设计已经接近尾声。回首这1个月的设计过程，感慨万千。使我从中学到了以前在课内根本就学不到的东西。受益匪浅！在这次设计过程中，使我真正的认识到自己的不足之处，以前上课没有学到的知识，在这次设计当中也涉及到了。使我真正感受到了知识的重要性。这次设计将我以前学过的机械制造工艺与装备、公差与配合、机械制图、工程材料与热处理工艺等知识很好的串联了起来，起到了穿针引线的作用，巩固了所学知识的作用。在课程设计中，首先是对工件机械加工工艺规程的制定，这样在加工工件就可以知道用什么机床加工，怎样加工，加工工艺装备及设备等，因此，工件机械加工工艺规程的制定是至关重要的。在课程设计中还用到了CAD制图和一些计算机软件，因为学的时间长了，因此在开始画图的时候有很多问题，而且不熟练，需参阅课本。但不久就能熟练的画了。CAD制图不管是现在，对以后工作也是有很大的帮助的。因此，这次课程设计真正将以前所学的联系到实际应用中来了。在这次课程设计中，还有一个重要的就是关于专用夹具的设计，因为机床夹具的设计在学习的过程中只是作为理论知识讲的，并没有亲自设计过，因此，在开始的设计过程中，存在这样那样的问题，在老师的细心指导下，我根据步骤一步一步的设计，画图，查阅各种关于专用夹具的设计资料，终于将它设计了出来，我感到很高兴，因为在这之中我学到了以前没有学到的知识，也懂得了很多东西，真正做到了理论联系实际。在这次课程设计中，我学到了很多知识，有一点更是重要，就是我能作为一个设计人员，设计一个零件，也因此，我了解了设计人员的思想，每一个零件，每件产品都是先设计出来，再加工的，因此，作为一个设计人员，在设计的过程中一点不能马虎，每个步骤都必须有理有据，不是凭空捏造的。而且，各种标准都要严格按照国家标准和国际标准，查阅大量资料，而且设计一个零件，需要花好长时间。亲自上阵后我才知道，做每件是都不是简简单单就能完成的，是要付出大量代价的。因此，我们也要用心去体会每个设计者的心思，这样才能像他们一样设计出好的作品。在这次课程设计中，对我来说有所收获也存在着不足之处。收获：（1）能把以前所学的各种知识，综合的运用的这次设计中，巩固了以前所学的知识。 （2）学会了参阅各种资料及查各种余量、切削用量等手册。 （3）学会了，分析问题，解决问题的能力。不足之处：（1）有些步骤，问题解决的方法不是很好，需在以后的学习、实践中进一步改进。 （2）有些工艺路线制定的不是太好，而且余量、切削用量设计不是很精确，需在以后的实践中积累经验，进一步改进。综上所述：这次的课程设计对我以后的工作起了很大的帮助，我认识到，无论是工作还是学习都必须做到认真、谨慎，时时处处细心。 参考文献1. 顾崇衍 等编著。机械制造工艺学。陕西：科技技术出版社，1981。2. 倪森寿 主编。机械制造工艺与装备。化学工业出版社，2001。3. 张进生 主编。机械制造工艺与夹具设计指导。机械工业出版社，1994。4. 姜敏凤 主编。工程材料及热成型工艺。高等教育出版社，2003。5. 机械制造工艺及设备设计手册编写组 编。机械制造工艺及设备设计手册。机械工业出版社，1989。6. 胡家秀 主编。简明机械零件设计实用手册。机械工业出版社，1999。7. 江南学院 肖继德 南京金陵职业大学 陈宁平 主编。机床夹具设计（第二版）。机械工业出版社，1997。8. 倪森寿 主编。机械制造工艺与装备习题集和课程设计指导书。化学工业出版社，2001。9. 刘越 主编。机械制造技术。化学工业出版社，2001。10. 赵如福 主编。金属机械加工工艺人员手册（第三版）。上海科技技术出版社，1981。11. 南京工程学院 陈于萍 主编 沈阳大学 周兆元副主编。互换性与测量技术基础。机械工业出版社，2004。12. 孙本绪 熊万武 编。机械加工余量手册。国防工业出版社，1999。13. 哈尔滨工业大学 上海工业大学 主编。机床夹具设计（第二版）。上海科技出版社，1989。14. 王启平 主编。机床夹具设计。哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1998。15. 浦林祥 主编。金属切削机床夹具设计手册。北京：机械工业出版社，1995。16. 张耀宸 主编。机械加工工艺设计实用手册。北京：航空工业出版社，1993。17. 艾兴，肖诗纲编。切削用量手册。18. 马贤智 主编。机械加工余量与公差手册。北京：中国标准出版社，1994。19. 张龙勋 主编。机械制造工艺学课程设计指导书及习题。北京：机械工业出版社，1994。20. 赵家齐 主编。机械制造工艺学课程设计指导书。北京：机械工业出版社，1993。20