變速撥叉capp與鉆φ25孔加工夾具設計

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. 設計 題 目 變速撥叉capp與鉆φ25孔加工夾具設計 姓 名 學 號 專業(yè)班級 所在學院 指導教師 20xx 年 x 月xx 日 28 目 錄 第1章 緒論 1 第2章 機械工藝規(guī)程設計 3 2.1設計工藝規(guī)程的內容及步驟 3 2.1.1熟悉原始資料對零件進行工藝分析 4 2.1.2定為基準的選擇 5 2.2計算零件的生產綱領、確定生產類型 6 2.3選擇毛坯類型和制造方法 7 2.4工藝路線的擬定 7 2.5機械加工余量，毛坯尺寸及工序尺寸的確定 7 2.6確定切削用量及基本時間、輔助時間 9 第3章 鉆夾具設計 17 3.1夾具設計分析 17 3.2夾具設計 18 3.2.1專用夾具設計的基本要求 18 3.2.2專用夾具的設計步驟 18 3.2.3.定位基準的選擇 19 第4章 夾具三維造型.....................................................................................20 總結.....................................................................................................................23 參考文獻.............................................................................................................24 第1章 緒 論 1.1概述 培養(yǎng)學生綜合運用機械制造工程原理畢業(yè)及專業(yè)畢業(yè)的理論知識，結合金工實習、生產實習中學到的實踐知識，獨立地分析和解決機械加工工藝問題，初步具備設計中等復雜程度零件工藝規(guī)程的能力。能根據被加工零件的技術要求，運用夾具設計的基本原理和方法，學會擬訂夾具設計方案，完成夾具結構設計，進一步提高結構設計能力。熟悉并運用有關手冊、圖表、規(guī)范等有關技術資料的能力。進一步培養(yǎng)學生識圖、制圖、運算和編寫技術文件的基本技能。 1.2畢業(yè)設計目的 學生通過設計能獲得綜合運用過去所學過的全部畢業(yè)進行機械制造工藝及結構設計的基本能力，為以后做好畢業(yè)設計、走上工作崗位進行一次綜合訓練和準備。它要求學生全面地綜合運用本畢業(yè)及有關選修畢業(yè)的理論和實踐知識，進行零件加工工藝規(guī)程的設計和機床夾具的設計。其目的是： （1）培養(yǎng)學生綜合運用機械制造工程原理畢業(yè)及專業(yè)畢業(yè)的理論知識，結合金工實習、生產實習中學到的實踐知識，獨立地分析和解決機械加工工藝問題，初步具備設計中等復雜程度零件工藝規(guī)程的能力。 （2）培養(yǎng)學生能根據被加工零件的技術要求，運用夾具設計的基本原理和方法，學會擬訂夾具設計方案，完成夾具結構設計，進一步提高結構設計能力。 （3）培養(yǎng)學生熟悉并運用有關手冊、圖表、規(guī)范等有關技術資料的能力。 （4）進一步培養(yǎng)學生識圖、制圖、運算和編寫技術文件的基本技能。 （5）培養(yǎng)學生獨立思考和獨立工作的能力，為畢業(yè)后走向社會從事相關技術工作打下良好的基礎。 1.3機械制造與制造技術 機械制造是各種機械、機床、工具、儀器、儀表制造過程的總稱。機械制造技術則是研究上述機械產品的加工原理、工藝過程和方法以及相應設備的一門工程技術，也是一門以制造一定質量的產品為目標，研究如何以最少的消耗，最低的成本和最高的效率進行生產的綜合技術。 1.4機械制造過程的組成 根據“小制造”概念的制造過程定義，制造過程主要是指生產過程，它主要包括以下過程： （1） 生產技術準備過程。這個過程主要應完成產品投入生產前的各項生產和技術準備工作。 （2） 毛坯的制造，如鑄造、鍛造和沖壓等。 （3） 零件的加工過程，如機械加工、焊接、鉚接和熱處理等。 （4） 產品的裝配，如部裝、調試、總裝等。 （5） 產品的質量檢驗。 （6） 各種生產服務，包括原材料、半成品、工具的供應、運輸、保管以及產品的油漆、包裝等。 根據“大制造”概念的制造過程定義，制造過程不僅包含了物質的轉化，而且還包含了信息向物質的轉化，即信息的物化。顯然，這必須通過基于信息的管理和控制來實現(xiàn)。同時，制造過程的輸出不僅是產品，而且還包括為保證產品正常使用所進行的服務等。 第2章 機械工藝規(guī)程設計 2.1設計工藝規(guī)程的內容及步驟 2.1.1熟悉原始資料對零件進行工藝分析 零件的作用： CA6140車床是應用較為廣泛的機床之一，本次設計的零件為CA6140的撥叉其是安裝在車床變速箱中，用于調速之用。 (1) 分析零件的結構工藝性 零件的結構對機械加工工藝過程的影響很大。實用功能完全相同而結構不同的兩個零件，他們的加工難易程度和制造的成本可能存在很大的差別。對零件進行結構工藝性審查，目的是使其在滿足實用功能的前提下，符合一定的工藝性能指標的要求，一邊在現(xiàn)有的生產條件下能用比較經濟、合理的方法將其制造出來。零件的結構工藝性包括其鑄造工藝性、鍛造工藝性、沖壓工藝性、焊接工藝性、熱處理工藝性、切削加工工藝性和裝配工藝性等[3]。 (2) 車床CA6140撥叉的工藝分析 小撥叉零件三維實體建模如圖 2-1。 圖2-1　CA6140小撥叉三維實體模型圖 小撥叉零件圖如圖 2-2。 圖2-2 小撥叉零件圖 從零件圖上看出，它共有四組加工表面，每組內表面都有一定的相互位置精度，其要求分述如下： 40×32的底表面 這是一組包括兩待加工表面，對其表面粗糙度已較高要求，但尺寸要有一定精度保證。 ①. 三孔 φ25H7的孔兩個。 φ55H12的孔一個。 由于在后面的工序中要用孔定位，故對精度有較高要求。 φ25H7兩側面的表面粗糙度要求達到。 φ55H12側面的表面粗糙度要求達到。 ②. 寬16H11的通槽 該通槽用于變速箱中實現(xiàn)調速作用，是小撥叉上關鍵部位，要有較高的尺寸精度及表面粗糙度的要求；同時還要有垂直度的要求。 通槽兩側面的表面粗糙度為3.2。 與φ25H7孔上表面滿足尺寸要求53。 與φ25H7孔內表面滿足垂直度要求為0.04。 2.1.2定為基準的選擇 基準的選擇是工藝規(guī)程設計中的關鍵問題之一，基準選擇的是否合理，將影響到加工質量，生產效率及工藝成本[4]。 (1) 粗基準的選擇 第一組加工表面是以φ40mm的外表面用V形塊定位，來對孔進行加工。 (2) 經濟基準的選擇 后面各道序中，均采用鉆孔后φ25H7mm的內側面為基準，這符合基準統(tǒng)一原則。 2.2計算零件的生產綱領、確定生產類型 生產綱領和生產類型與工藝過程的關系十分緊密，生產綱領不同，生產類型也不同，工藝過程也就具有不同的特點。所以在制定零件的機械加工工藝規(guī)程時，應首先確定零件機械加工的生產類型，而生產類型有主要取決于零件的年生產綱領。 (1) 計算生產綱領 生產綱領是指企業(yè)在計劃期間內應生產的產品產量和進度計劃。 產品的生產綱領確定后，就可以根據零件在產品中的數(shù)量、一定的備品率和平均廢品率來計算零件的生產綱領。 零件的年生產綱領N可按下式計算： (2-1) 式中 N——零件的年生產綱領，單位為 件； Q——產品的年生產綱領，單位為 臺； N——每臺產品中所含零件的數(shù)量，單位為 件/臺； A——備品率，單位為 %； B——平均廢品率，單位為 % 。 有些產品零件不需要備品，如機器的基礎件、機床類產品等，a=0；而有些產品中的易損件，則需要有備品，如汽車、拖拉機產品等，a=20%～30%。 零件的廢品率應根據現(xiàn)場加工的技術水平及零件結構復雜程度與加工難易而定，一般b<0.3%。 (2) 確定生產類型、分析工藝特點 生產類型是指企業(yè)（或車間、工段、班組、工作地）生產專業(yè)化程度的分類。一般分為大量生產、成批生產和單件生產三種類型。 根據查表本次設計的CA6140的小撥叉屬于輕型零件，大批量生產。 2.3選擇毛坯類型和制造方法 零件的毛坯對零件的機械加工工藝過程、材料消耗、加工勞動量等有很大影響，故正確選擇毛坯種類與制造方法是非常重要的。 該零件屬于輕型零件，大批量生產，所以采用砂型機器制造，鑄件尺寸公差為CT8，機械加工余量MA-G[2]。 2.4工藝路線的擬定 擬定零件機械加工工藝路線是制造工藝規(guī)程中的核心工作。 在擬定過程中，基本出發(fā)點是保證加工質量，提高生產效率，降低成本，有該零件的生產類型已確定為大批量生產的情況下，制定工藝路線就應該符合生產類型的工藝特征[3]。 工藝路線方案： 工序 05 鉆 ，擴 ，鉸 φ25H7孔 擴 φ55H12 孔 10 銑斷 φ75 15 銑底面 20 銑通槽 40×16 25 銑平面 40×32 30 去毛刺 35 清洗 40 檢查 45 噴漆 2.5機械加工余量，毛坯尺寸及工序尺寸的確定 車床小撥叉零件材料為HT200，大批生產采用砂型機器造型，確定鑄件尺寸公差尺寸等級為CT-8，機械加工余量MA-G。 (1) 機械加工余量確定 ①. φ55H12圓孔一次擴，取基本尺寸為φ55， 2.0 mm ②. φ25H7圓孔直接鑄成實體 ③. 工件側面機械加工總余量 2.5 mm ④. 通槽直接鑄成實體，待加工時直接銑削 ⑤. φ75 上下端面機械加工余量 2.0 mm 2.0 mm (2) 毛坯尺寸及公差的確定 毛坯尺寸為在各加工表面尺寸基礎上加上該表面的機械加工余量，毛坯尺寸公差： ①. φ55H12 圓孔的毛坯尺寸為：φ52 ②. 工件側面至φ25，圓孔中心毛坯尺寸為：φ26 ③. φ75 上下兩端面毛坯尺寸為：17.5 (3) 工序尺寸的確定 工序 05 鉆 —擴—鉸φ25H7孔 擴 φ55H12 孔 工步1 鉆兩孔至，按加工經濟精度確定工序尺寸為 φ23 。 工步2 擴兩孔至；按加工經濟精度確定工序尺寸為φ24.8 。 工步 3 粗鉸孔至，按加工經濟精度確定工序尺寸為 φ24.94。 工步 4 精鉸兩孔至φ25H7 ,按加工經濟精度確定工序尺寸為 φ25 。 工步 5 粗擴φ52 至φ54 ，按加工經濟精度確定工序尺寸為φ54 。 工步6 精擴 1mm 按加工經濟精度確定工序尺寸為 φ55 。 工序 10 銑斷大端面 銑斷處基本尺寸為4mm，保證斷口處表面粗糙度為，且要求左右斷口距軸線距離相等[5]。 工序 15 銑槽及槽上平臺 工步 1 銑槽上的平臺 槽上的平臺為一次銑削完成，平臺的寬度及長度已有鑄造完成次道工序僅是為下道工序銑槽時，提供一個基準，因此只需銑掉鑄件加工余量。 工步 2 銑槽 在銑床上，由于槽深為mm，故可進行兩次切削，第一次mm。第二次選mm，即可保證尺寸。 工序 20 銑大端面?zhèn)让? 大端下端的加工余量為mm，上端加工余量為mm，只需用兩把銑刀將工序尺寸調整到mm。 2.6確定切削用量及基本時間、輔助時間 工序 05 鉆——擴——鉸孔H7，擴孔 H12 (1) 加工條件包括： 工件材料：HT200； 取 190HB (2) 切削用量的選擇與基本時間，輔助時間的計算 ①. 鉆 孔 11.5mm 0.9 mm/r 0.45 m/s =6.23r/s 機床選Z35， 335r/min=5.58 r/s 實際切削速度 =0.402m/s =17.65s 3.53s 其中 ——背吃刀量，單位為 mm； ——進給量，單位為 mm/r； ——切削速度，單位為 m/s； ——主軸計算轉速，單位為 r/min； ——機床實際轉速，單位為 r/min； ——基本時間，單位為 s； ——輔助時間，單位為 s。 =7.64 mm 2 mm ②. 擴 孔 0.9 mm 1.0mm/r 0.15 m/s =1.93 r/s 取Z35 ，106r/min=1.75r/s =0.136m/s =46.58s 9.32s ③. 粗鉸 孔 0.07 mm 2 mm/r 0.108mm/s =1.15r/s 取Z35， 67r/min=1.12r/s =0.088m/s =43.30s 8.66s ④. 精鉸 孔 0.03 mm 2mm/r 0.108 m/s =1.38r/s 取Z35 ，85r/min=1.42r/s =0.111m/s =33.80 s 6.76s ⑤. 擴 孔 1.5mm 1.1mm/r 0.117mm/s =0.68r/s 取Z37 42r/min=0.7r/s =0.12m/s =142.95s 28.59s 其中 =2.87mm 4mm 工序 10 銑斷大端面 (1) 加工條件：選用銑床 X62，高速鋼鋸片銑刀。 mm Z=50 B=4mm (2) 切削用量的選擇與基本時間，輔助時間的計算 6mm 0.02mm/z 0.3mm/s =0.6r/s =150.4s 30.08s 工序 15 銑槽及槽上平臺 工步 1 銑平臺 (1) 加工條件：采用銑床X62，套面式高速鋼銑刀。 mm mm (2) 切削用量的選擇與基本時間，輔助時間的計算 3mm 0.2mm 0.2mm/z 0.3m/s =5.97r/s 取 375r/min= 6.25r/s =0.314m/s =11.07s 2.21s 其中 工步 2 銑槽 (1) 加工條件：采用銑床 X62 ，直齒三面刃高速鋼銑刀 mm mm (2) 切削用量的選擇與基本時間，輔助時間的計算 3 mm 0.2 mm 0.2 mm/z 0.3 m/s =3.54r/s 取 235r/min=3.92r/s = 0.33m/s =12.60s 2.52s 工序 20 銑大端面 (1) 加工條件：采用臥式銑床 X62 刀具：套式面銑刀（高速鋼） 工件材料：灰鑄鐵，取 190HB m/s mm/z (2) 切削用量的選擇與基本時間，輔助時間的計算 切削力的計算公式 (2-2) 式中：B為銑削寬度；K為刀具前角對切削力的影響系數(shù)，取K=1.2； K1為切削速度對切削力的影響系數(shù)，取K1=1； 銑刀直徑選： mm 參數(shù)： mm 銑刀齒數(shù)： 切削力得： = =2255.66N 切削功率 0.68kN 0.96r/s 取 60r/min=1r/s 實際切削速度為： 0.314m/s =116.25s 23.25s  第3章 典型鉆床夾具設計 本章是針對CA6140車床變速箱內小撥叉加工中的工序05 鉆-擴-鉸 孔，以及擴 孔的專用鉆床夾具進行設計，使用機床為Z35。 3.1夾具設計分析 (1) 本工序為以后多道工序準備了定位精基準，故作為定位精基準的各表面應盡可能的在一次裝夾中加工出來，以保證各基準面間的相互位置精度。 (2) 毛坯尺寸公差等級為CT8，加工余量等級為MA-G，其毛坯余量分布較為均勻，個別表面余量較小，如何保證加工時的加工余量的均勻，在擬定定位方案時應予以考慮。 (3) 該零件為大批量生產，如何提高生產率降低勞動強度？在夾具結構設計過程中應予以考慮[6]。 3.2夾具設計 3.2.1專用夾具設計的基本要求 (1) 確保工件加工質量，保證質量的關鍵在于正確的選定定位基準和定位元件，必要時進行誤差分析計算。 (2) 操作省力，高效，盡可能采用氣動或液壓等機動夾緊裝置，以減輕操作疲勞強度。 (3) 夾具制造成本低，盡可能采用標準元件或標準結構，以降低夾具的制造成本[7]。 3.2.2專用夾具的設計步驟 (1) 明確設計要求，熟悉加工零件圖和毛坯圖和工藝規(guī)程等文件，掌握本工件工序加工技術要求。 (2) 了解生產綱領，以及夾具的需求情況，以確定夾具的結構的合理性和經濟性。 (3) 收集該工序用的機床，刀具方面的信息資料，了解機床的主要技術參數(shù)及規(guī)格，安裝具的連接部分結構和尺寸。 (4) 選擇或設計定位元件，合理設置其在夾具上的位置。 (5) 畫出定位簡圖。 (6) 進行加緊力計算與分析，合理選擇動力源。 (7) 繪制夾具裝配圖[8]。 3.2.3.定位基準的選擇 (1) 定位基準的選擇 加工該零件時，工序05 鉆三孔是以底面作為定位基準面，用一面、一個固定V形塊、一個浮動V形塊定位。其中一個平面限制了三個自由度，一個V形塊限制兩個自由度，浮動V形塊限制了一個旋轉自由度，通過這幾個定位元件就把工件的六個自由度完全限制了。加緊方式則是采用汽缸帶動斜V形塊壓緊工件來實現(xiàn)對工件加工過程中的夾緊[9]。 工件撥叉如何定位如圖 3-1所示。 圖 3-1撥叉的定位示意圖 (2) 切削力及夾緊力的計算 鉆削扭矩計算公式： (3-1) 切削力計算公式： (3-2) 擴削扭矩計算公式： (3-3) 切削力計算公式： (3-4) 其中 d——鉆頭直徑mm ——每轉進給量mm ——修正系數(shù) 工步 1 鉆兩孔至φ23H12 切削扭矩為 129.01Nm 切削力為 19359.87N 工步 2 擴兩孔φ23至φ24.8 切削扭矩為 557.07Nm 切削力得 240.41N 工步 3 粗鉸孔 至 切削扭矩為 =144.47Nm 切削力為 =14.8N 工步 4 精鉸兩孔 至 切削扭矩為 =76.89Nm 切削力為 =4.35N (3) 根據夾緊力計算氣缸內徑[10] 選取壓力系數(shù)為 則有 即 mm 所以選取氣缸直徑為100mm。 (4) 氣缸與夾具體相連接 在氣缸前后左右四端分別用4個M6螺栓將氣缸固定與夾具體上[11]。 第4章 夾具三維造型 夾具底座 鉆 套 小撥叉毛坯 固定螺母 鉆模板 軸 套  V型塊 氣 缸 氣缸軸 氣缸固定螺栓 V型塊固定螺栓 導柱螺帽 夾具裝配總圖2 夾具裝配總圖1 總 結 通過一個月的努力，我終于完成了畢業(yè)設計的全部內容。本次我所設計的是鉆床夾具，鉆床夾具與其他機床的夾具的主要不同在于它有獨特的元件——鉆套與鉆模板。因此，設計鉆床夾具時，除了根據加工要求選擇夾具類型外，主要是鉆模板與鉆套的選擇與設計。本設計采用了快換鉆套和手動螺旋快速加緊機構，從而大大提高了由于鉆、擴、絞孔而頻繁換鉆套的生產效率，夾具的加工精度都采用普通級，充分考慮了制造成本。缺點是本設計的操作需要人力，所以在生產自動化方面有待改進。 通過本次畢業(yè)設計，使我將所學理論與生產實踐相結合，得到了解決問題和分析問題的能力的初步培養(yǎng)，另外也為以后搞好畢業(yè)設計、走上工作崗位進行一次綜合訓練。使我具有了：1.制定工藝規(guī)程的初步能力，能綜合運用機械制造技術基礎和其他畢業(yè)的基本理論和方法，正確的制定一個零件的加工工藝規(guī)程。 2.具有設計專用夾具的初步能力，提高結構設計能力。 3.結合工藝設計內容，能夠熟練的應用工藝計算方法，正確的進行工藝計算，如工藝參數(shù)、切削力、切削功率、切削速度、定位誤差、加緊力等。 4.進一步提高查閱資料，熟練的使用設計手冊、參考資料的能力。 5.通過設計的全過程，使我學會了進行工藝設計的程序和方法，培養(yǎng)了獨立思考和獨立工作的能力。 參考文獻 （1） 《機械制造技術基礎畢業(yè)設計指導教程》；主編：鄒青 呼詠；機械工程出版社；2004 （2） 《機械制造工藝及專用夾具設計指導》；主編：孫麗媛；冶金工業(yè)出版社；2010 （3） 《機械制造工藝設計指導》；主編：馬正元；浙江大學出版社；1995。 （4） 《機械制造工程學》；主編：馬光；浙江大學出版社；2008。 （5） 《機械制造工藝學畢業(yè)設計指導書》；主編：趙家齊；北京.機械工業(yè)出版社，2000 （6） 《機械制造工業(yè)與機床夾具》；主編：劉守勇；北京：機械工業(yè)出版社，2000 （7） 《機械制造工藝與機床夾具畢業(yè)設計指導書》；主編：吳拓、方瓊珊；北京：機械工業(yè)出版社，2005 （8） 《公差配合與測量技術》；主編：黃云清；北京：機械工業(yè)出版社，2001 （9） 《機械加工工藝與竅門精選》;主編:梁炳文;北京：機械工業(yè)出版社，2001 （10） 《機床及夾具》;主編:楊峻峰;清華大學出版社，2005