34檔撥叉小叉口銑扁說明書.doc

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1、哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）課程設(shè)計(jì)說明書 目錄 序言 2 一、零件的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定 2 （一）零件的作用 2 （二）零件工藝分析 2 （三）零件生產(chǎn)類型的確定 3 二、選擇毛坯、確定毛坯尺寸、設(shè)計(jì)毛坯圖 3 （一）選擇毛坯 3 （二）確定毛坯的尺寸公差和機(jī)械加工余量 3 （三）設(shè)計(jì)毛坯圖 4 三、選擇加工方法，制定工藝路線 4 （一）定位基準(zhǔn)的選擇 4 （二）零件表面及內(nèi)孔機(jī)加工方法的選擇 5 （三）制定工藝路線 5 四、工序設(shè)計(jì) 6 （一）選擇加工設(shè)備及工藝裝備 6 （二）選擇夾具

2、6 （三）選擇刀具 6 （四）選擇量具 6 五、確定切削及其基本時(shí)間 7 （一）粗銑內(nèi)側(cè)面 7 （二）半精銑內(nèi)側(cè)面 8 六、夾具設(shè)計(jì) 9 （一）問題的提出 9 （二）夾具設(shè)計(jì) 9 （三）夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明 10 七、參考文獻(xiàn) 10 序言 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)是在學(xué)完了機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)和大部分專業(yè)課并進(jìn)行了生產(chǎn)實(shí)習(xí)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行的又個(gè)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，這次設(shè)計(jì)是我們能綜合的運(yùn)用機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)的基本理論并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)習(xí)到的實(shí)踐知識(shí)，獨(dú)立地分析和解決了零件機(jī)械制造工藝問題，設(shè)計(jì)了專用機(jī)床夾具這一典型的工藝裝備，提高了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力，為今后的

3、畢業(yè)設(shè)計(jì)及未來所從事的工作打下良好的基礎(chǔ)。 一、零件的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定 （一）零件的作用 題目所給定的零件是變速箱中的倒檔撥叉，它位于倒檔撥叉桿上，主要作用是通過倒檔撥叉桿將扭矩傳遞給倒檔撥叉，撥動(dòng)倒檔同步器，改變齒輪的嚙合方向，實(shí)現(xiàn)車輛的倒行。零件上φ22mm的孔，裝配在倒檔撥叉桿上用螺絲固定保證撥叉和撥叉桿的相對(duì)位置。 （二）零件工藝分析 從給定零件圖上可以看出，它由兩組加工表面，這兩組表面之間也有一定的位置要求，現(xiàn)將這兩組加工面分別敘述： 1、以22mm孔為中心的加工面 這一組加工面包括：一個(gè)22mm孔及其倒角，一個(gè)8mm孔，22mm孔的兩個(gè)端面。

4、2、叉口處的加工面 這一組加工面包括：銑叉口的內(nèi)側(cè)面，銑叉口的兩端面。 除了各自的尺寸及精度要求外，這兩組加工面之間還有位置的要求： （1）叉口上端面對(duì)8mm的孔的中心線距離為200.2mm； （2）叉口兩側(cè)面對(duì)22mm的孔的中心線的垂直度為0.1mm。 有以上分析可知，對(duì)于這兩組加工表面而言，我們可以先加工其中一組表面，然后借助專用夾具進(jìn)行另一組表面的加工，并保證他們之間的位置精度要求。 （三）零件生產(chǎn)類型的確定 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書中給定的參數(shù)可知，年產(chǎn)量為20000件，查詢有關(guān)資料，可知大批量生產(chǎn)。 二、選擇毛坯、確定毛坯尺寸、設(shè)計(jì)毛坯圖 （一）選擇毛坯 選擇該零件材

5、料為45號(hào)鋼，考慮到零件在工作中經(jīng)常受到?jīng)_擊性載荷，采用這種材料能夠保證所需的強(qiáng)度和韌性。由于零件生產(chǎn)類型為成批生產(chǎn)，形狀相對(duì)較復(fù)雜，因此采用普通模鍛。既能保證零件的尺寸精度要求，又能保證較高的生產(chǎn)率，穩(wěn)定的質(zhì)量。 （二）確定毛坯的尺寸公差和機(jī)械加工余量 1．公差等級(jí) 由撥叉的功用和技術(shù)要求，確定該零件的公差等級(jí)為普通級(jí)。 2．鍛件重量 零件成品質(zhì)量約為2.3kg，可初步估計(jì)機(jī)械加工前鍛件毛坯的重量為3.8kg。 3．鍛件形狀復(fù)雜系數(shù) 對(duì)撥叉零件圖進(jìn)行分析計(jì)算，可大致確定鍛件外廓包容體的長度、寬度和高度，即=266mm，=190mm，=56mm；該撥叉鍛件的形狀復(fù)雜系數(shù)為=3.8

6、kg／(266mm190mm56mm7.810-6kg／mm3)≈3.8／22.08≈0.172 由于0.172介于0.16和0.32之間，故該撥叉的形狀復(fù)雜系數(shù)屬S3級(jí)。 4．鍛件材質(zhì)系數(shù) 由于該撥叉材料為45鋼，是碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.65％的碳素鋼，故該鍛件的材質(zhì)系數(shù)屬M(fèi)1級(jí)。 5．加工精度 零件各表面為一般加工精度。 根據(jù)上述諸因素，可查參考文獻(xiàn)【1】確定該鍛件的尺寸公差和機(jī)械加工余量，所得結(jié)果列于表2.1中。 表2.1 撥叉機(jī)械加工余量及鍛造毛坯尺寸公差 加工表面 零件尺寸/mm 機(jī)械加工余量/mm 毛坯公差/mm 毛坯尺寸/mm 撥叉頭左右端面 5

7、6 2.0～2.5（取2） 撥叉口內(nèi)側(cè)面 2.0～2.5（取2） 撥叉口兩端面 2.0～2.5（取2.5） 撥叉頭孔 2.0 對(duì)于8mm的孔，由于孔徑太小。毛坯時(shí)直接做成實(shí)心。 （三）設(shè)計(jì)毛坯圖 三、選擇加工方法，制定工藝路線 （一）定位基準(zhǔn)的選擇 基準(zhǔn)選擇是生產(chǎn)工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一?；鶞?zhǔn)選擇的正確與合理可以是加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)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為定位基準(zhǔn)，這樣基準(zhǔn)稱為粗基準(zhǔn)。而用已經(jīng)加工過表面作為定位基準(zhǔn)，該基準(zhǔn)被稱為精基準(zhǔn)。 1.粗基準(zhǔn)的選擇 應(yīng)盡量選擇不加

8、工的表面作為粗基準(zhǔn)，并且粗基準(zhǔn)在同一加工尺寸方向上只能使用一次。選擇粗基準(zhǔn)時(shí)，硬件可能平整，不能有飛邊、冒口或者其他表面缺陷，以便使工件定位穩(wěn)定可靠，夾緊方便。對(duì)于本零件，我們選擇撥叉的外圓面作為粗基準(zhǔn)。 2.精基準(zhǔn)的選擇 精基準(zhǔn)的選擇主要考慮基準(zhǔn)重合原則、基準(zhǔn)統(tǒng)一原則、自為基準(zhǔn)原則和互為基準(zhǔn)原則，必須指出，定位基準(zhǔn)選擇不能單單考慮本工序定位、夾緊是否合理，而應(yīng)該結(jié)合整個(gè)工藝路線進(jìn)行同一考慮，使先行工序?yàn)楹罄m(xù)工序創(chuàng)造條件，使每一個(gè)工序都有合適的定位基準(zhǔn)和夾緊方式。 由于本零件圖上多數(shù)尺寸及形位公差以φ22mm內(nèi)孔作為定位基準(zhǔn)，因此必須首先將φ22mm內(nèi)孔加工好，為后續(xù)工序作準(zhǔn)備基準(zhǔn)。根據(jù)

9、基準(zhǔn)統(tǒng)一、基準(zhǔn)重合、自為基準(zhǔn)、互為基準(zhǔn)的原則，另外根據(jù)本零件的結(jié)構(gòu)以及尺寸要求，撥叉頭端面和φ22mm內(nèi)孔在后序加工中是作為精基準(zhǔn)，確定主要加工表面的基準(zhǔn)如下： 撥叉頭端面： 撥叉外圓面（粗基準(zhǔn)）； φ22mm圓孔：撥叉頭端面、撥叉外圓面； 叉口兩端面：φ22mm圓孔、撥叉頭端面、叉口內(nèi)圓面； 叉口內(nèi)側(cè)面：φ22mm圓孔、撥叉頭端面、叉口內(nèi)圓面； 鎖銷孔：φ22mm圓孔、撥叉頭端面、撥叉口內(nèi)側(cè)面。 （二）零件表面及內(nèi)孔機(jī)加工方法的選擇 所加工零件的加工面有孔、端面、內(nèi)側(cè)面等，材料為45號(hào)鋼，根據(jù)公差等級(jí)和表面粗糙度要求，參考有關(guān)資料，制定其加工方法如下： （1）撥叉頭

10、兩端面，表面粗糙度要求為Ra12.5μm，需進(jìn)行粗銑。 （2）φ22mm孔，表面粗糙度要求為Ra3.2μm，需進(jìn)行擴(kuò)和鉸。 （3）叉口兩端面，表面粗糙度要求為Ra3.2μm，需進(jìn)行粗銑和半精銑。 （4）叉口內(nèi)側(cè)面，表面粗糙度要求為Ra3.2μm，需進(jìn)行粗銑和半精銑。 （5）φ8mm孔，表面粗糙度要求為Ra3.2μm，需進(jìn)行鉆和鉸。 （三）制定工藝路線 工藝路線的擬定為保證達(dá)到零件的幾何形狀，尺寸精度、位置精度及各項(xiàng)技術(shù)要求，必須制定和力度工藝路線。由于生產(chǎn)綱領(lǐng)為成批生產(chǎn)所采用的通用機(jī)床配以專用的加工夾具，并考慮工序集中以提高生產(chǎn)率和減少機(jī)床數(shù)量，使成本下降。 由以上分析可知零件需

11、要鉆床、銑床來完成加工任務(wù)，則零件的加工可按下述工藝路線進(jìn)行： 工序Ⅰ：以倒檔撥叉外圓面為定位，粗銑撥叉頭兩端面。 工序Ⅱ：以撥叉頭端面、撥叉外圓面為定位，擴(kuò)φ22mm孔，鉸孔，倒角。 工序Ⅲ：以φ22mm圓孔、撥叉頭端面、叉口內(nèi)圓面為定位，粗銑、半精銑叉口兩端面。 工序Ⅳ：以φ22mm圓孔、撥叉頭端面、叉口內(nèi)圓面為定位，粗銑、半精銑叉口內(nèi)側(cè)面。 工序Ⅴ：以φ22mm圓孔、撥叉頭端面、撥叉口內(nèi)側(cè)面為定位，鉆φ8mm孔，鉸孔。 工序Ⅵ：鉗工去毛刺、尖角。 工序Ⅶ：熱處理。 工序Ⅷ：校正撥叉口。 工序Ⅸ：終檢。 四、工序設(shè)計(jì) （一）選擇加工設(shè)備及工藝裝備 （1）工序Ⅳ是

12、粗銑和半精銑，采用X62型銑床能滿足要求。 （2）工序Ⅰ是粗銑，工序Ⅲ是粗銑和半精銑，采用X63型銑床能滿足要求。 （3）工序Ⅱ是擴(kuò)孔和鉸孔，采用Z525立式鉆床能滿足要求。 （4）工序Ⅴ是鉆孔和鉸孔，采用Z525立式鉆床能滿足要求。 （二）選擇夾具 由于零件屬于不規(guī)則體，故使用專用夾具 （三）選擇刀具 根據(jù)不同工序選擇刀具 （1）工序Ⅰ：選高速鋼鑲齒三面刃銑刀，直徑D=200mm，齒數(shù)z=20。 （2）工序Ⅱ：選錐柄擴(kuò)孔鉆，直徑D=21mm；選錐柄機(jī)用鉸刀，D=22mm。 （3）工序Ⅲ：選高速鋼鑲齒三面刃銑刀，直徑D=100mm，齒數(shù)z=12。 （4）工序Ⅳ：選高速鋼錯(cuò)

13、齒三面刃銑刀，直徑D=100mm，齒數(shù)z=18。 （5）工序Ⅴ：選直柄麻花鉆，直徑D=7.8mm；選鉸刀，D=8mm。 （四）選擇量具 本零件屬于成批成產(chǎn)，一般情況下盡量采用通用量具。 五、確定切削及其基本時(shí)間 (工序Ⅳ 小叉口銑扁) 切削用量包括切削深度、進(jìn)給量、切削速度，確定順序?yàn)?、f、。 （一）工位1粗銑小叉口外、內(nèi)側(cè)面，保證表面粗糙度Ra= 12.5 1.1切削用量 本工序?yàn)榇帚妭?cè)面，所選刀具為高速鋼錯(cuò)齒三面刃銑刀。銑刀為什么選用這個(gè)參數(shù)的銑刀？ 直徑，寬度，齒數(shù)。根據(jù)《切削用量簡明手冊(cè)》第三部分表3.2選擇銑刀的幾何形狀。由于加工鋼料的σb在600—1000MPa范

14、圍內(nèi)，故選前角γ0=15，后角α0=12（周齒）α0=6（端齒）。 已知切削寬度垂直于軸線的距離 ae=17mm，切削深度ap=1.5mm。機(jī)床選用X62型臥式銑床。 1.1.1確定每齒進(jìn)給量fz 根據(jù)表3.3，X62型臥式銑床的功率為7.5KW（表4.2—38），工藝系統(tǒng)剛性為中等，細(xì)齒盤銑刀加工鋼料，查得每齒進(jìn)給量fz=0.06~0.1mm/z ，現(xiàn)取fz=0.07 mm/z。 1.1.2選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)表3.7，用高速鋼盤銑刀粗加工鋼料，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為0.4~0.6mm ，銑刀直徑d=100mm，耐用度T=120min（表

15、3.8）。 1.1.3確定切削速度v和工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量fMz 根據(jù)表3.27中公式計(jì)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切削寬度 =17，z=18，d=100mm，kv=1.0 . v==30.49m/min n==97.05r/min 根據(jù)X62型臥式銑床主軸轉(zhuǎn)速表（表4.2—39，）選擇n=95r/min=1.58r/s，實(shí)際切削速度v=29.84m/min=0.50m/s，工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量為fMz=0.0718

16、95mm/min=119.7mm/min 根據(jù)X62型臥式銑床工作臺(tái)進(jìn)給量表（表4.2—40），選擇fMz=118mm/min，則實(shí)際的每齒進(jìn)給量為fz==0.07mm/z 1.1.4校驗(yàn)機(jī)床功率 根據(jù)表3.28的計(jì)算公式，銑削時(shí)的功率（單位kW）為 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=0.63 V=0.50m/s X62銑床主動(dòng)電機(jī)的功率為7.5kW，故所選切

17、削用量可以采用。 所確定的切削用量為 fz=0.07mm/z，fMz=118mm/min，n=95r/min=1.58r/s，v=0.50m/s 1.2基本時(shí)間 根據(jù)表6.2—7，三面刃銑刀銑平面(不對(duì)稱銑削)的基本時(shí)間為 式中=48mm ，+（1~3），，d=100mm，=30.4mm，，fMz=188mm/min， （二）工位2半精銑小叉口內(nèi)側(cè)面，保證Ra= 3.2 2.1切削用量 本工序?yàn)榘刖娦〔婵趦?nèi)側(cè)面，所選刀具為高速鋼錯(cuò)齒三面刃銑刀。，，，。機(jī)床亦選用X62型臥式銑床。 2.1.1確定每齒進(jìn)給量 本工序要求保證的表面粗糙度為，根據(jù)表3.

18、3，每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 ，現(xiàn)取，則 2.1.2選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn) 根據(jù)表3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為0.25mm ；耐用度為（表3.8） 2.1.3確定切削速度v和工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量 根據(jù)表3.27中公式計(jì)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切削寬度 =17，z=18，d=100mm，kv=1.0 . v==40.31m/min n==128.31r/min 根據(jù)X62型臥式銑床主軸轉(zhuǎn)速表（表4.2—

19、39，）選擇n=118r/min=1.97r/s，實(shí)際切削速度v=37.07m/min=0.62m/s，工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量為fMz=0.0318118mm/min=63.72mm/min 根據(jù)X62型臥式銑床工作臺(tái)進(jìn)給量表（表4.2—40），選擇fMz=60mm/min，則實(shí)際的每齒進(jìn)給量為fz==0.03mm/z 2.1.4確定切削力Fc Fc= 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=0.63

20、 2.2基本時(shí)間 六、夾具設(shè)計(jì) （一）問題的提出 機(jī)床夾具的加工在工業(yè)中是不可卻少的重要部分。機(jī)床夾具的加工有利 于提高企業(yè)生產(chǎn)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，保證加工產(chǎn)品質(zhì)量，從而降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)效益。從而在某種程度上對(duì)提高我國企業(yè)的競爭力有一定的促進(jìn)作用。 在我們實(shí)際生產(chǎn)中夾具的作用是將工件定位，以使加工工件獲得相對(duì)于機(jī)床和刀具的正確位置，并把工件可靠地夾緊。由于小叉口銑扁比較簡單，銑刀尺寸受被加工撥叉安裝孔端面的限制，如果 采用劃線找正的方法加工小叉口側(cè)面時(shí)，不僅生產(chǎn)效率低，而且加工質(zhì)量也不高。有必要采用成組專用夾具。設(shè)計(jì)該成組夾具，有利于保證加工精度，提高生產(chǎn)率，保證定位

21、準(zhǔn)確，保證夾緊可靠，并盡可能使夾具結(jié)構(gòu)簡單合理，降低成本。本夾具主要用來粗銑和半精銑小叉口內(nèi)外側(cè)面。 （二）夾具設(shè)計(jì) 2.1定位基準(zhǔn)的選擇 以φ22mm圓孔、撥叉頭端面、叉口內(nèi)圓面為定位基準(zhǔn)。 2.2切削力及夾緊力計(jì)算 刀具：高速鋼錯(cuò)齒三面刃銑刀， 由1.14得 水平分力： 垂直分力： 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): K=K1K2K3K4。 其中：基本安全系數(shù)K1=1.5，加工性質(zhì)系數(shù)K2=1.1，刀具鈍化系數(shù)K3=1.1，斷續(xù)切削系數(shù)K4=1.1。所以 為克服水平切削力，實(shí)際夾緊力為 其中和為夾具定位面和夾緊面上的摩擦系數(shù)，==0.25

22、，則 設(shè)工人的平均裝夾力為50N。 裝夾力矩為 轉(zhuǎn)換為螺紋的軸向力為 根據(jù)理論力學(xué)相關(guān)知識(shí)可得出工件的夾緊力為 故夾緊機(jī)構(gòu)可靠 （三）夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明 如夾具圖所示，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，應(yīng)該注意提高勞動(dòng)率。為此，在螺母夾緊時(shí)采用球面墊圈，以便裝卸，夾具體底面上的一對(duì)定位擋板可使整個(gè)夾具在機(jī)床工作臺(tái)上有正確的安裝位置，以利于銑削加工。夾具上裝有對(duì)刀塊裝置，可使夾具在一批零件的加工之前很好的對(duì)刀（與塞尺配合使用）；同時(shí)，夾具體底面上的一對(duì)定位鍵可使整個(gè)夾具在機(jī)床工作臺(tái)上有一正確的安裝位置，以有利于銑削加工。 七、參考文獻(xiàn) [1] 李益民主編 機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊(cè) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1993.6 [2] 艾興、肖詩綱編 切削用量簡明手冊(cè) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2002.6 12 / 12頁