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目錄 目錄 1 第1章 零件的分析 2 1.1 零件圖的技術要求分析 2 1.2 零件的工藝分析 3 第2章工藝規(guī)程設計 4 2.1 確定毛坯的制造形式 4 2.2基準的選擇 4 2.2.1 粗基準的選擇 4 2.2.2 精基準的選擇 4 2.3工藝路線的擬定 4 2.3.1工序的合理組合 4 2.3.2工序的集中與分散 5 2.3.3加工階段的劃分 5 2.4加工方案的比較 5 2.5加工余量及毛坯尺寸的確定 7 2.6選擇加工設備及刀具、夾具、量具 8 第3章確定切削用量及基本工時 9 3.1 工序銑左右側端面 9 3.2銑兩叉口端面 10 3.3鏜大半圓孔φ113 12 3.4鉆擴鉸φ20H8孔 14 3.5鉆攻M20x1.5 16 3.6工序鉆鉸φ6.2孔 17 第4章鉆錐銷孔夾具 20 4.1定位基準的選擇 20 4.2定位元件的選擇 20 4.3誤差分析 20 4.4切削力及夾緊力的計算 21 4.5導向件的設計 22 結論 23 參考文獻 24 24 第1章 零件的分析 1.1 零件圖的技術要求分析 圖1-1 撥叉零件圖 根據(jù)提供的撥叉零件圖，見圖1-1所示，可知該零件主要的加工特征分成面加工、孔加工兩種特征。 1、以面為特征的，包括零件的左右端面表面粗糙度要求為Ra6.3，下叉口的兩側端面Ra1.6的要求，叉口的切口端面表面粗糙度要求Ra12.5，寬槽42mm表面粗糙度Ra12.5，其余未注明表面粗糙度的按不加工處理。 2、各孔的要求，孔的加工要求包括R68的沉頭圓弧孔，表面粗糙度要求為Ra12.5，φ113的半圓弧孔粗糙度要求為Ra6.3，φ20H8粗糙度要求為Ra1.6，螺孔M20x1.5，下叉口端面上的6-φ6.2孔粗糙度要求Ra1.6，2-M8的螺孔以及φ8的錐銷孔表面粗糙度要求為Ra1.6。 1.2 零件的工藝分析 本次的零件主要加工主要有兩組加工面： 1、面加工：零件的左右側端面、叉口的左右端面、寬槽等。 2、大孔：零件的大孔和小孔。 該零件工藝結構不怎么復雜，但是零件的剛性比較好，所以零件的工藝加工比較相對于工序集中，這樣可以使總的工序數(shù)目減少，夾具相對比較集中，這樣有利于保證各加工面間的相互位置精度要求，有利于采用高生產(chǎn)率的機床，節(jié)省裝夾工件的時間。 第2章工藝規(guī)程設計 2.1 確定毛坯的制造形式 車床撥叉是車床中的一個基礎零件，是安裝在車床變速箱中的一個部件，它所需要連接的撥桿轉軸；因此該零件要求有足夠的剛度和強度，需要具有良好的機械性能，并且具備一定的回轉性能。在材料上選擇QT600-3球墨鑄鐵，其加工性能比較好，鑄造的毛坯體容易實現(xiàn)，因此采用砂型鑄造件，球墨鑄鐵。 正確的選擇毛坯，對后續(xù)的加工有著很重要的影響，對于毛坯的材料和制造方法，同樣還包括毛坯的制造精度對工件的后續(xù)加工質量都有重大的影響。 所以確定好毛坯的制造形式很重要，本次的撥叉考慮為批量生產(chǎn)，根據(jù)零件的形狀確定毛坯為鑄造件，可以將整體的零件基本型腔都可以鑄造出來，有些不加工的面可以直接鑄造出成型，這樣比較的方便，本次選擇的鑄造方式為砂型鑄造方式，鑄造的方式可以大大減低工人的勞動強度。 2.2基準的選擇 2.2.1 粗基準的選擇 零件在加工的時候，一般都要考慮開始加工的粗基準，一般的鑄造件選擇的粗基準大都考慮其不加工的表面或者開始加工的表面，本次的零件外形來看，粗基準可以選擇外圓φ22和端面作為粗基準。 2.2.2 精基準的選擇 精基準的選擇一般都要以開始加工后的表面，本次的零件中的φ113大孔孔都為主要的加工表面，在加工φ113半圓大孔孔后對工件的其他特征均需要后續(xù)加工完成，根據(jù)零件圖可知，零件中的φ113半圓大孔以及孔φ20H8與寬槽有一定的尺寸關系，因此本次考慮的精基準，就是采用以φ113大半圓孔作為精基準。 2.3工藝路線的擬定 2.3.1工序的合理組合 機械的加工工序一般采用先面后孔的原則，先大面后小面，孔的加工是先大孔后小孔，先簡單后復雜的方式來進行工序的合理安排。本次的工序安排就是基本按照這個原則。 2.3.2工序的集中與分散 (1) 工序集中 一般來講就是將零件的加工完全都集中在少數(shù)的幾道工序中完成，因為每道工序加工的內容比較多，所以盡量能夠集中在少數(shù)的幾個工序中。 (2)工序分散 反過來說的話，工序分散就是將零件的加工分散到多步的工序中完成，每道工序加工的內容比較少，但是工序就比較多。本次的工序中銑和鉆的工序就安排了分散，分成了粗銑和精銑，鉆分成了鉆孔、擴孔、鉸孔。 2.3.3加工階段的劃分 本零件加工面有端面、孔等。材料為QT600-3，以公差等級及表面粗糙度要求，參考《機械制造技術基礎》，其加工方法選擇如下： 1、面的加工 由于叉口的兩側端面的的加工精度要求為Ra1.6，查詢《機械制造技術基礎課程設計指導教程》表1-11平面加工方案的經(jīng)濟精度和表面粗糙度得知，這些表面特征要采用粗銑、精銑即可，同理可知槽口的寬度面采用粗銑即可，叉口切面采用粗銑，左右側大端面采用粗、半精銑即可。 2、孔的加工 R68的內圓弧要求采用粗加工即可，φ113的半圓孔采用粗、半精車，φ20H8孔要求采用鉆、擴、鉸的方式，6-φ6.2采用鉆鉸的方式，φ8的錐銷孔采用鉆鉸的形式其余的孔采用鉆攻絲即可。 2.4加工方案的比較 制定工藝路線的出發(fā)點。應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能夠得到合理的保證，在生產(chǎn)綱領以確定為大批生產(chǎn)的條件，可以考慮采用在通用機床配以專用夾具，并盡量工序集中來提高生產(chǎn)率?，F(xiàn)車床撥叉加工工藝路線有以下兩個方案，分別為 ： 表2-1　加工工序方案一 工序號 工序內容 工序 10 鏜大半圓孔R68 工序 20 鏜φ113的大半圓孔 工序30 粗、半精銑左右側端面 工序 40 粗、精銑下叉口的兩端面 工序50 鉆擴鉸φ20H8孔 工序60 銑寬槽42mm 工序70 鉆攻M20x1.5 工序80 鉆攻2-M8孔 工序90 鉆鉸6-φ6.2孔 工序100 鉆鉸φ8孔 工序110 去毛刺 工序120 檢驗入庫 表2-2　加工工序方案二 工序號 工序內容 工序 1 鑄造 工序 2 退火處理去除表面應力 工序 3 粗、半精銑左側大端面 工序4 粗、半精銑右側大端面尺寸74mm 工序5 粗、精銑叉口的左側端面 工序 6 粗、精銑叉口的右側端面保證尺寸14H8 工序 7 鏜R68的兩側內弧深度4mm、17mm 工序 8 粗、半精鏜孔φ113孔 工序9 鉆擴鉸孔φ20H8 工序10 鉆攻M20x1.5 工序11 銑寬槽42mm 工序12 鉆鉸6-φ6.2孔 工序13 鉆攻2-M8 工序14 鉆鉸φ8的錐銷孔 工序15 去毛刺倒棱角 工序 16 檢驗入庫 以上二種方案比較：方案一種采用的是先使用孔的加工，這樣加工雖然也是可以，但是忽視了一點就是要遵循一般的基本原則，這就是先面后孔的基本原則，所以本次不采用方案一，采用方案二為本次的撥叉的最終加工方案。 2.5加工余量及毛坯尺寸的確定 本次撥叉毛坯采用球墨鑄鐵QT600-3，鑄造的方法采用砂型鑄造的方法，其基本結構按照基本的毛坯方式來進行制造，毛坯制造完成后要進行清理砂子處理，并最好進行退火處理去除表面應力，進行人工時效處理，這樣有利于后續(xù)零件的加工，提高零件的切削性能。并且毛坯不得有氣孔、裂紋、砂眼等鑄造缺陷。 毛坯的余量及技術要求的確定：在編制工藝的過程當中，由于鑄件加工時加工尺寸不好控制，所以留有較大的加工余量。該零件的所要加工的平面的余量單邊需要留有3mm加工余量，粗銑留有2mm加工余量，精銑留有1.0mm的加工余量，各尺寸的上下公差設置為、等，毛坯中各孔鑄造時均采用實心體，不沖孔處理，毛坯不允許有裂痕，加工表面不允許有氣孔，疏松，不允許有雜質和其它方面的缺陷。 根據(jù)零件圖上的標注尺寸查閱《金屬機械加工工藝人員手冊》第五章加工余量，再根據(jù)所制定的工藝規(guī)程，結合實際經(jīng)驗，參考《機械加工余量與公差手冊》，可確定工序間的加工余和公差等級，并確定零件總的加工余量。 根據(jù)查《機械制造技術基礎課程設計指導教程》 表2-1可知鑄件的尺寸公差為8—12級。 根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定零件各加工表面的機械加工余量、毛坯尺寸如下： 查《機械制造技術基礎課程設計指導教程》表2-25可知主要的面加工的尺寸包括 （1）撥叉大端面兩側方向尺寸： 毛坯的上的端面加工余量為3.0mm，分為粗加工1.7mm加工余量，半精加工1.3mm的加工余量，毛坯的高度尺寸的公差按照上下擺動0.7mm的浮動公差，那么所該零件左右端面的毛坯尺寸為mm 同理叉口的兩側端面的毛坯尺寸為17.4mm。 （2）毛坯中的大半圓孔φ113直接鑄成單邊余量為5mm，那么其毛坯尺寸為φ113-10=φ103mm，毛坯中其余各均按實心體鑄造出都為后續(xù)加工。 2.6選擇加工設備及刀具、夾具、量具 由于生產(chǎn)類型為批量生產(chǎn)，故加工設備宜以通用機床為主，輔以少量專用機床。其生產(chǎn)方式為以通用機床附帶的專用夾具為主。工件在機床上的裝卸及各機床間的傳送均由人工完成。 銑削各表面特征的時候，由于該加工對象為整體的平面表面?？紤]到工件的定位夾緊方案及夾具結構設計等問題，采用立式銑床或者萬能銑床，選用X5032立式銑床，如果是萬能銑床就選擇X62W型萬能銑床。銑床的附件可以選擇萬能銑床中的萬能分度頭，可以輔助對工件的安裝起到作用。銑削各表面的過程中，由于工件為一定的不規(guī)則物體，因此在銑削各表面的時候均需要采用專用夾具進行裝夾。包括銑左右側端面，還有下部和上部的寬槽等專用夾具。銑各表面過程中使用的刀具，在銑端面的時候選擇圓刃面端面銑刀φ40mm，銑寬槽的時候選擇立式銑刀φ20mm，銑叉口的內側和兩側的端面選擇圓柱銑刀φ50。選擇的量具包括游標卡尺150×0.02mm、游標深度尺200×0.05mm，內徑千分尺5-30mm等。 鉆孔中，φ20H8的孔選擇鉆底孔的鉆頭標準麻花鉆頭直徑φ18mm，然后使用擴孔鉆頭擴孔至φ19.8，最后選擇機用鉸刀φ20。所需要的量具包括游標卡尺150×0.02mm。 第3章確定切削用量及基本工時 3.1 工序銑左右側端面 被加工零件材料：QT600-3 球墨鑄鐵 機床選用：選用立式銑床X5032 刀具選用：選用圓刃面端面銑刀，直徑φ40mm，齒數(shù)為Z=3 銑削深度： 每齒進給量：根據(jù)《機械制造技術基礎課程設計指導教程》表5-5，取 銑削速度：參照《機械制造技術基礎課程設計指導教程》表5-11，取 機床主軸轉速： 進給量： 工作臺每分進給量： 根據(jù)《機械制造技術基礎課程設計指導教程》表5-47銑削的基本時間計算，本次為圓刃面銑刀，銑削的基本工時計算公式如下 式中 工件的銑削長度 刀具切入長度： 式中 為銑削的公稱寬度，查詢表5-11得出本次的圓刃面銑刀直徑40mm的銑削寬度為24mm ：銑刀直徑為40mm 代入上式后得出 ，得出 刀具切出長度：取，本次選擇3mm ：工作臺水平進給量 走刀次數(shù)為1 機動時間 3.2銑兩叉口端面 被加工零件材料：QT600-3 機床選用：選用萬能銑床X62W 刀具選用：選用圓柱銑刀，直徑φ50mm，齒數(shù)為Z=8 （1）粗銑 銑削深度： 每齒進給量：根據(jù)《機械制造技術基礎課程設計指導教程》表5-5，取 銑削速度：參照《機械制造技術基礎課程設計指導教程》表5-16，取 機床主軸轉速： 進給量： 工作臺每分進給量： 根據(jù)《機械制造技術基礎課程設計指導教程》表5-47銑削的基本時間計算，本次為圓柱銑刀，銑削的基本工時計算公式如下 式中 工件的銑削長度 刀具切入長度： 式中 為銑削的公稱寬度，查詢表5-16得出本次的圓柱銑刀直徑50mm的銑削寬度為3mm ：銑刀直徑為50mm 代入上式后得出 ，得出 刀具切出長度：取，本次選擇3mm ：工作臺水平進給量 走刀次數(shù)為1 機動時間 （2）精銑 銑削深度： 每轉進給量：根據(jù)《機械制造技術基礎課程設計指導教程》表5-5，取 銑削速度：參照《機械制造技術基礎課程設計指導教程》表5-11，取 機床主軸轉速： 進給量： 根據(jù)《機械制造技術基礎課程設計指導教程》表5-47銑削的基本時間計算，本次為圓柱銑刀，銑削的基本工時計算公式如下 式中 工件的銑削長度 刀具切入長度： 式中 為銑削的公稱寬度，查詢表5-11得出本次的圓柱銑刀直徑50mm的銑削寬度為3mm ：銑刀直徑為50mm 代入上式后得出 ，得出 刀具切出長度：取，本次選擇3mm ：工作臺水平進給量 走刀次數(shù)為1 機動時間 3.3鏜大半圓孔φ113 （1）粗鏜 選擇高速鋼內孔鏜刀 粗加工吃刀量選擇為 進給量查詢參照《機械制造技術基礎課程設計指導教程》表5-1，取 切削速度參照表5-1，得 機床主軸轉速： 切削的時間按照下式計算 式中 L：切削的長度按照孔徑120mm的長度為40mm，本次按照42mm ：工件的實際長度為40mm ：粗加工選擇為3mm 主偏角，那么 ，本次選取4mm 進給次數(shù)為 （2）半精鏜 選擇高速鋼鏜刀 進給量查詢參照《機械制造技術基礎課程設計指導教程》表5-1，取 切削速度參照表5-1，得 機床主軸轉速： 切削的時間按照下式計算 式中 L：切削的長度按照孔徑120mm的長度為40mm，本次按照42mm ：工件的實際長度為40mm 主偏角，那么 ，本次選取4mm 進給次數(shù)為 3.4鉆擴鉸φ20H8孔 機床：Z3050搖臂鉆床 刀具：麻花鉆、擴孔鉆、鉸刀 （1）鉆孔φ18 進給量：根據(jù)《機械制造技術基礎課程設計指導教程》表5-22，取 切削速度：參照《機械制造技術基礎課程設計指導教程》表5-22，取 機床主軸轉速：， 鉆孔的切削時間計算按照如下式 式中 被切削層長度：本次按照切削的深度為 刀具切入長度： ：直柄麻花鉆頭的前角，一般為118度，本次按照120度計算 刀具切出長度：，本次是鉆通孔，按照3mm 走刀次數(shù)為1 機動時間： （2）擴孔φ19.7 進給量：根據(jù)《機械制造技術基礎課程設計指導教程》表5-27，取 切削速度：參照《機械制造技術基礎課程設計指導教程》表5-22，取 機床主軸轉速：， 擴孔的切削時間計算按照如下式 式中 被切削層長度：本次按照切削的深度為 刀具切入長度： ：直柄麻花鉆頭的前角，一般為118度，本次按照120度計算 刀具切出長度：，本次是鉆通孔，按照3mm 走刀次數(shù)為1 機動時間： （3）鉸孔φ20 進給量：根據(jù)《機械制造技術基礎課程設計指導教程》表5-29，取 切削速度：參照《機械制造技術基礎課程設計指導教程》表5-29，取 機床主軸轉速：， 擴孔的切削時間計算按照如下式 式中 被切削層長度：本次按照切削的深度為 刀具切入長度：查詢表5-46得知，本次的背吃刀量為 ，切入長度為0.5mm 刀具切出長度：，查詢表5-46 走刀次數(shù)為1 機動時間： 3.5鉆攻M20x1.5 （1）鉆φ18.5通孔 機床：Z3050鉆床 刀具：錐柄麻花鉆頭φ18.5 進給量：根據(jù)《機械制造技術基礎課程設計指導教程》表5-22，取 切削速度：參照《機械制造技術基礎課程設計指導教程》表5-22，取 機床主軸轉速：， 鉆孔的切削時間計算按照如下式 式中 被切削層長度：本次按照切削的深度為 刀具切入長度： ：錐柄麻花鉆頭的前角，一般為118度，本次按照120度計算 刀具切出長度：，本次是鉆通孔，按照3mm 走刀次數(shù)為1 機動時間： （2）攻絲M20 選擇絲錐M20 進給量：根據(jù)M20的螺距為2.5mm，取 切削速度：參照《機械制造技術基礎課程設計指導教程》表5-42，取 機床主軸轉速：， 攻絲的切削時間計算按照如下式 式中 被切削層長度：本次按照切削的深度為 刀具切入長度： 刀具切入長度： 3.6工序鉆鉸φ6.2孔 機床：Z3050鉆床 刀具：麻花鉆、鉸刀 （1）鉆定位孔φ6 進給量：根據(jù)《機械制造技術基礎課程設計指導教程》表5-22，取 切削速度：參照《機械制造技術基礎課程設計指導教程》表5-22，取 機床主軸轉速：， 鉆孔的切削時間計算按照如下式 式中 被切削層長度：本次按照切削的深度為 刀具切入長度： ：直柄麻花鉆頭的前角，一般為118度，本次按照120度計算 刀具切出長度：，本次是鉆通孔，按照3mm 走刀次數(shù)為1 機動時間： （2）鉸定位孔φ6.2 進給量：根據(jù)《機械制造技術基礎課程設計指導教程》表5-22，取 切削速度：參照《機械制造技術基礎課程設計指導教程》表5-22，取 機床主軸轉速：， 擴孔的切削時間計算按照如下式 式中 被切削層長度：本次按照切削的深度為 刀具切入長度： ：直柄麻花鉆頭的前角，一般為118度，本次按照120度計算 刀具切出長度：，本次是鉆通孔，按照3mm 走刀次數(shù)為1 機動時間： 第4章鉆錐銷孔夾具 4.1定位基準的選擇 以工件的外形來看，本次選擇的鉆撥叉的上端面上的錐銷孔φ8孔，根據(jù)其基本的工藝流程來看，中心的φ20孔以及叉口上的半圓孔φ113可以作為定位基準使用，選擇φ20中心孔作為一個基準可以限制工件的四個自由度，其大端面限制一個自由度，半圓孔φ113可以限制一個自由度，就是我們常見的一面兩孔的定位原則方式。 4.2定位元件的選擇 以小頭φ20孔為定位的元件為定位軸的元件，一端使用連接孔插入到夾具體相應的孔內并使用鎖緊螺母將其鎖緊在夾具體上，另一端使用外螺紋可以將工件鎖緊，以φ113孔采用菱形銷，本次的菱形銷采用非標的制造件。 4.3誤差分析 本次的鉆孔的專用夾具選擇的是常見的一面兩銷定位，顧名思義，就是要找出相應的一個面和兩個孔，本次的一個面為大端面，孔為φ20孔，另一個是半圓孔φ113。 由零件兩個孔之間的孔距計算出工序簡圖，可計算出兩孔中心距。 圖4-1定位元件示意圖 （1） 式中 ：工件兩基準孔（定位平面至基準孔）的中心距，本次的中心距為 （2） 式中 ：工件兩基準孔（定位平面至基準孔）的中心距公差，本次的中心距公差按照單個零件的小孔與大孔之間的公差來選擇，那么本次的兩個孔的中心距公差就是0.5mm，這樣 （3） 式中 ：第一基準孔最小直徑，公差選擇g5、g6、f7，最小直徑就是本次的定位孔的直徑就是φ20mm （4）補償值 式中 ：第一基準孔與圓柱銷間最小配合間隙，精度要求不高的時候不考慮 4.4切削力及夾緊力的計算 （1）切削力計算 鉆φ8錐銷孔的切削力，按照底孔φ7.8時候的切削力最大來計算 鉆孔的切削力公式 式中 ：切削刀具直徑為7.8mm ：軸向切削力 ：每轉進給量 ：修正系數(shù) 本次的夾緊為端面的夾緊機構 端面夾緊機構的推力就是手動端面的推力按照以下公式 式中 ：實際所需的夾緊力N ：增力比， ：平面摩擦的時候作用在端面上的摩擦角 ：平面摩擦的時候，作用在端面上的摩擦角 本次之前計算過的切削力為1686N 代入上式后得出 所需的推力Q=330N 4.5導向件的設計 鉆孔的時候的引導元件通常使用有固定鉆套、可換鉆套、快換鉆套、特殊鉆套等，本次使用可換鉆套，在使用可換鉆套的時候需要配合使用鉆套用襯套、鉆套螺釘?shù)囊龑г敬毋@孔的直徑大小為φ8，那么可換鉆套的內孔直徑也選擇為φ8的可換鉆套，查詢《機床夾具設計手冊》，選擇內孔直徑為φ8的可換鉆套標準號為JB/T8045.2-1999，內孔直徑φ8的可換鉆套配用的鉆套用襯套為內孔直徑為φ8的鉆套用襯套標準號為JB/T8045.4-1999，配套使用的鉆套螺釘為M6，標準號為JB/T8045.5-1999，可換鉆套與鉆套用襯套之間的公差帶為H7/k6，鉆套用襯套與鉆模板之間的公差帶也是H7/k6。 結論 車床撥叉是一個基本的零件，其性能直接影響到車床變速箱內零件的整體加工效果，進而影響到加工零件的精度關系。因此，本次的研究課題后撥叉的零件工藝分析很好得結合課本所學知識，并應用機械加工制造工藝學，對此零件進行工藝分析和最終夾具的設計。 本次設計的撥叉的工藝規(guī)程設計及主要工序的夾具設計得出的幾點結論。 1、首先分析零件的工藝性，并制定零件的工藝規(guī)程，熟悉這類零件的工藝規(guī)程的設計方法。 2、制定好零件的工藝后對其中的主要工序進行分析，選擇一個其中的主要工序作為夾具設計的任務。本次選擇的是鉆φ8錐銷孔的夾具設計。 3、鉆孔的專用夾具使我熟悉掌握了此類零件的一面兩銷定位方式和端面夾緊的方式，并熟悉掌握了鉆孔夾具中的導向件等機床標準件的使用與應用。 參考文獻 [1] 許曉旸, 專用機床設備設計[M]. 重慶: 重慶大學出版社, 2003. 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