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課程設計（論文） 撥叉加工工藝及夾具設計 院 系 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 機制 學 號 姓 名 指導老師 摘 要 本次設計內(nèi)容涉及了機械制造工藝及機床夾具設計、金屬切削機床、公差配合與測量等多方面的知識。 撥叉加工工藝規(guī)程及其夾具設計是包括零件加工的工藝設計、工序設計以及專用夾具的設計三部分。在工藝設計中要首先對零件進行分析，了解零件的工藝再設計出毛坯的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的加工基準，設計出零件的工藝路線；接著對零件各個工步的工序進行尺寸計算，關鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量；然后進行專用夾具的設計，選擇設計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導元件、夾具體與機床的連接部件以及其它部件；計算出夾具定位時產(chǎn)生的定位誤差，分析夾具結(jié)構(gòu)的合理性與不足之處，并在以后設計中注意改進。 關鍵詞：工藝、工序、切削用量、夾緊、定位、誤差。 13 ABSTRACT This design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal-cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge. The reduction gear box body components technological process and its the processing Lathe fixture design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. Must first carry on the analysis in the technological design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; After that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; Then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; Position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement. Keywords: The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, 目 錄 序 言 1 第1章 零件分析 2 1.1 零件的作用 2 1.2 零件的工藝分析 2 第2章 工藝規(guī)程設計 3 2.1確定毛坯的制造形式 3 2.2基面的選擇 3 2.3工藝路線的制定 4 2.4機械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定 6 2.5確立切削用量及基本工時 6 第3章 鉆2-M8孔夾具設計 8 3.1問題的提出 8 3.2定位基準的選擇 8 3.3切削力與夾緊力計算 8 3.4定位誤差分析 8 3.5鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設計 9 3.6夾具設計及操作的簡要說明 11 總 結(jié) 12 參考文獻 13 致 謝 14 序 言 機械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產(chǎn)品，并把它們裝備成機械裝備的行業(yè)。機械制造業(yè)的產(chǎn)品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產(chǎn)提供裝備，社會上有著各種各樣的機械或機械制造業(yè)的產(chǎn)品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要行業(yè)，是一個國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎及有力支柱。從某中意義上講，機械制造水平的高低是衡量一個國家國民經(jīng)濟綜合實力和科學技術水平的重要指標。 撥叉的加工工藝規(guī)程及其銑槽的夾具設計是在學完了機械制圖、機械制造技術基礎、機械設計、機械工程材料等進行課程設計之后的下一個教學環(huán)節(jié)。正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，并設計出專用夾具，保證零件的加工質(zhì)量。本次設計也要培養(yǎng)自己的自學與創(chuàng)新能力。因此本次設計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產(chǎn)實踐的需要，只有將各種理論與生產(chǎn)實踐相結(jié)合，才能很好的完成本次設計。 本次設計水平有限，其中難免有缺點錯誤，敬請老師們批評指正。 第1章 零件分析 1.1 零件的作用 撥叉作用待查 1.2 零件的工藝分析 零件為QT600-3鑄鋼件，無熱處理要求。 從結(jié)構(gòu)上看，左部呈圓筒狀，右部為厚14mm的半圓叉爪。兩部分上下都不在同一平面上，工件安裝有一定困難。 零件的主要加工表面和主要的技術要求也分兩個部分 一個是以φ20孔端面為中心的加工表面，這一組加工表面包括：φ20mm的孔以及M20螺紋底孔。 一個是以φ20孔為中心的加工表面,這一組加工表面包括：叉口端面，寬42槽，螺紋孔，銷孔。 第2章 工藝規(guī)程設計 2.1確定毛坯的制造形式 零件材料是QTQ600-3。零件年產(chǎn)量為批量，而且零件加工的輪廓尺寸不大，在考慮提高生產(chǎn)率保證加工精度后可采用鑄造成型中的金屬模鑄造。零件形狀復雜，因此毛坯形狀可以與零件的形狀盡量接近，毛坯尺寸通過確定加工余量后再決定。 2.2基面的選擇 粗基準選擇應當滿足以下要求： （1）粗基準的選擇應以加工表面為粗基準。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關系精度。如果工件上表面上有好幾個不需加工的表面，則應選擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準。以求壁厚均勻、外形對稱、少裝夾等。 （2） 選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準。例如：機床床身導軌面是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時選擇導軌面作為粗基準，加工床身的底面，再以底面作為精基準加工導軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量，使表層保留而細致的組織，以增加耐磨性。 （3） 應選擇加工余量最小的表面作為粗基準。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。 （4） 應盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準，以保證定位準確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準，必要時需經(jīng)初加工。 （5） 粗基準應避免重復使用，因為粗基準的表面大多數(shù)是粗糙不規(guī)則的。多次使用難以保證表面間的位置精度。 基準的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一，他對零件的生產(chǎn)是非常重要的。先選取φ20端面為定位基準。 精基準的選擇應滿足以下原則： （1）“基準重合”原則 應盡量選擇加工表面的設計基準為定位基準，避免基準不重合引起的誤差。 （2）“基準統(tǒng)一”原則 盡可能在多數(shù)工序中采用同一組精基準定位，以保證各表面的位置精度，避免因基準變換產(chǎn)生的誤差，簡化夾具設計與制造。 （3）“自為基準”原則 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均勻，應選擇該加工表面本身為精基準，該表面與其他表面之間的位置精度由先行工序保證。 （4）“互為基準”原則 當兩個表面相互位置精度及自身尺寸、形狀精度都要求較高時，可采用“互為基準”方法，反復加工。 （5）所選的精基準 應能保證定位準確、夾緊可靠、夾具簡單、操作方便。 以φ20孔（一面2銷）為定位精基準，加工其它表面及孔。主要考慮精基準重合的問題，當設計基準與工序基準不重合的時候，應該進行尺寸換算，這在以后還要進行專門的計算，在此不再重復。 2.3工藝路線的制定 制定藝路線的出發(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得到合理的保證,在生產(chǎn)綱領已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。經(jīng)考慮選擇了兩個可行的工藝方案。 方案一 1 鑄造 鑄造 2 時效處理 時效處理 3 銑 銑Φ20孔兩端面 4 鉆 鉆擴鉸Φ20孔 5 鉆 鉆M20x1.5螺紋底孔 6 車 車R68圓環(huán) 7 鉆 鉆Φ8銷孔 8 鉆 鉆2-M8孔 9 鉆 鉆4-Φ6.2孔 10 銑 銑寬42mm槽 11 攻 攻M20x1.5螺紋 12 檢驗 檢驗，入庫 方案二 1 鑄造 鑄造 2 時效處理 時效處理 3 銑 銑Φ20孔兩端面 4 車 車R68圓環(huán) 5 鉆 鉆擴鉸Φ20孔 6 鉆 鉆M20x1.5螺紋底孔，攻絲 7 鉆 鉆Φ8銷孔 8 鉆 鉆2-M8孔 9 鉆 鉆4-Φ6.2孔 10 銑 銑寬42mm槽 11 檢驗 檢驗，入庫 上面的工序加工不太合理，因為由經(jīng)驗告訴我們大多數(shù)都應該先銑平面再加工孔，那樣會更能容易滿足零件的加工要求，效率不高，但同時鉆兩個孔，對設備有一定要求。 方案一和方案二的區(qū)別在于方案一先加工Φ20孔端面，再加工Φ20孔，再加工M20螺紋底孔，后面工序采用Φ20孔和M20螺紋底孔定位，采用一面兩銷，這樣可以為后面工序利用更好的定位基準；而方案二是把端面加工完畢再加工孔，加工完M20螺紋底孔立即攻絲，不能作為定位基準。綜合考慮我們選擇方案一。 最終工藝路線如下： 1 鑄造 鑄造 2 時效處理 時效處理 3 銑 銑Φ20孔兩端面 4 鉆 鉆擴鉸Φ20孔 5 鉆 鉆M20x1.5螺紋底孔 6 車 車R68圓環(huán) 7 鉆 鉆Φ8銷孔 8 鉆 鉆2-M8孔 9 鉆 鉆4-Φ6.2孔 10 銑 銑寬42mm槽 11 攻 攻M20x1.5螺紋 12 檢驗 檢驗，入庫 2.4機械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定 撥叉零件材料為QT600-3，毛坯重量1.12kg，生產(chǎn)類型為中批量，鑄造毛坯。 據(jù)以上原始資料及加工路線，分別確定各家工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下： 1、 不加工表面毛坯尺寸 不加工表面毛坯按照零件圖給定尺寸為自由度公差，由鑄造可直接獲得。 2、 端面 由于端面要與其他接觸面接觸，同時又是Φ20孔的中心線的基準。查相關資料知余量留2.5比較合適。 3、孔 毛坯為空心，鑄造出孔?？椎木纫蠼橛贗T7—IT8之間，參照參數(shù)文獻，確定工藝尺寸余量為2mm 2.5確立切削用量及基本工時 工序：銑Φ20孔兩端面 1. 選擇機床刀具 選擇立式銑床X51硬質(zhì)合金鋼Yab端銑刀 2. 切削用量 查2表5 f=0.14~0.24mm/r T=180min 取f=0.15mm/r v=1.84m/min n=7.32r/min 3. 計算工時 半精銑 工序：銑寬42mm槽 1、選擇機床及刀具 機床 x51立式銑床 刀具 三面刃銑刀銑槽do=42mm查[1]表8 國家標準 GB1118 D=160mm d=40mm L=16mm 齒數(shù)z=24 2、計算切削用量 由[工藝手冊]表9.4—1和（切削用量手冊）查得 走刀量 f=0.67 mm/r 銑刀磨鈍標準和耐用度 由[工藝手冊]表9.4—6查得 磨鈍標準為 0.2~0.3 表9.4—7查得 耐用度為 T=150min （1）切削速度 由[工藝手冊] 式3.2 （7-26） 查表 9.4—8 得其中： 修正系數(shù) m=0.5 代入上式，可得 v=49.5m/min=0.82m/s （2）確定機床主軸速度 由[工藝手冊] 按機床選取主軸轉(zhuǎn)速為6.33 r/s 所以 實際切削速度為 （3）計算切削工時 （7-27） 第3章 鉆2-M8孔夾具設計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。 3.1問題的提出 本夾具主要用來鉆2-M8孔。同樣在本道工序加工時，還是應考慮提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度。同時應保證加工尺寸精度和表面質(zhì)量。 3.2定位基準的選擇 為了提高加工效率及方便加工，決定材料使用高速鋼，用于對進行加工，準備采用手動夾緊。 由零件圖可知：在對進行加工前，端面外圓進行了粗銑加工，進行了精加工。因此，定位、夾緊方案有： 采用定位銷軸機構(gòu)進行定位，通過螺旋機構(gòu)進行夾緊。 為了使定位誤差達到要求的范圍之內(nèi)，這種定位在結(jié)構(gòu)上簡單易操作。 3.3切削力與夾緊力計算 由于本道工序主要完成工藝孔的鉆、攻螺紋加工，而鉆削力遠遠大于攻螺紋切削力。因此切削力應以鉆削力為準。由參考文獻[9]得： 鉆削力 鉆削力矩 式中： （M8螺紋底孔） 本套夾具采用移動壓板夾緊，移動壓板主要靠移動壓板上的螺母來實現(xiàn)夾緊。根據(jù)參考文獻[11]可知該機構(gòu)屬于單個螺旋夾緊。 由式（4.1）根據(jù)參考文獻[11]表1-2-20到表1-2-23可查得 3.4定位誤差分析 該夾具以一個側(cè)面和心軸和支撐釘定位，要求保證孔軸線間的尺寸公差。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公差。 由[5]和[6]可得： 制造誤差ZZ （1）中心線對定位件中心線位置精度 . 取. （2）內(nèi)外圓同軸度誤差（查表P297） .故，. 則. 知此方案可行。 從以上的分析可見，所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求。 3.5鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設計 根據(jù)參考文獻[11]表2-1-47可查得鉆套孔徑結(jié)構(gòu)如圖4.14所示。 圖4.14 快換鉆套 表4.9 d H D 公稱尺寸 允差 10 20 12 +0.018 +0.007 22 18 10 4 7 7 16 50° 根據(jù)參考文獻[11]表2-1-58可得襯套選用固定襯套其結(jié)構(gòu)如圖4.15所示。 圖4.15 固定襯套 其結(jié)構(gòu)參數(shù)如表4.10所示。 表4.10 d H D C 公稱尺寸 允差 公稱尺寸 允差 12 +0.034 +0.016 20 18 +0.023 +0.012 0.5 2 根據(jù)參考文獻[11]夾具U型槽的結(jié)構(gòu)如圖4.16所示。 圖4.16 U型槽 主要結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)如表4.11所示。 表4.11 螺栓直徑 12 14 30 20 3.6夾具設計及操作的簡要說明 本套夾具用于加工2-M8孔。以一面一銷和一個側(cè)面支撐釘來實現(xiàn)完全定位。主要考慮工件便于取出夾緊裝置采用螺旋機構(gòu)夾緊。工件加工完成后，移動壓板向后退一定距離，工件就可以很方便的取出。壓在工件上，將螺栓擰緊就可以進行加工了。加工完成以后將移動壓板退出一定距離，就可以把工件直接取出。 總 結(jié) 加工工藝的編制和專用夾具的設計，使對零件的加工過程和夾具的設計有進一步的提高。在這次的設計中也遇到了不少的問題，如在編寫加工工藝時，對所需加工面的先后順序編排，對零件的加工精度和勞動生產(chǎn)率都有相當大的影響。在對某幾個工序進行專用夾具設計時，對零件的定位面的選擇，采用什么方式定位，夾緊方式及夾緊力方向的確定等等都存在問題。這些問題都直接影響到零件的加工精度和勞動生產(chǎn)率，為達到零件能在保證精度的前提下進行加工，而且方便快速，以提高勞動生產(chǎn)率，降低成本的目的。通過不懈努力和指導老師的精心指導下，針對這些問題查閱了大量的相關資料。最后，將這些問題一一解決，并夾緊都采用了手動夾緊，由于工件的尺寸不大，所需的夾緊力不大。 完成了本次設計，通過做這次的設計，使對專業(yè)知識和技能有了進一步的提高，為以后從事本專業(yè)技術的工作打下了堅實的基礎。 參考文獻 1.《機床夾具設計》 第2版 肖繼德 陳寧平主編 機械工業(yè)出版社 2.《機械制造工藝及專用夾具設計指導》 孫麗媛主編 冶金工業(yè)出版社 3.《機械制造工藝學》 周昌治、楊忠鑒等 重慶大學出版社 4. 《機械制造工藝設計簡明手冊》李益民 主編 機械工業(yè)出版社 5. 《工藝師手冊》 楊叔子主編 機械工業(yè)出版社 3. 《機床夾具設計手冊》　　　王光斗、王春福主編 上海科技出版社 7. 《機床專用夾具設計圖冊》南京市機械研究所 主編 機械工業(yè)出版社 8. 《機械原理課程設計手冊》 鄒慧君主編 機械工業(yè)出版社 9.《金屬切削手冊》第三版 上海市金屬切削技術協(xié)會 上?？茖W技術出版社 10.《幾何量公差與檢測》第五版 甘永立 主編 上?？茖W技術出版社 11．《機械設計基礎》 第三版 陳立德主編 高等教育出版社 12．《工程材料》 丁仁亮主編 機械工業(yè)出版社 13．《機械制造工藝學課程設計指導書》， 機械工業(yè)出版社 14．《機床夾具設計》 王啟平主編 哈工大出版社 15.《現(xiàn)代機械制圖》 呂素霞 何文平主編 機械工業(yè)出版社 致 謝 經(jīng)過了的很長時間，終于比較圓滿完成了設計任務?；仡欉@日日夜夜，感覺經(jīng)過了一場磨練，通過圖書、網(wǎng)絡、老師、同學等各種可以利用的方法，鞏固了自己的專業(yè)知識。對所學知識的了解和使用都有了更加深刻的理解。 此時此刻，我要特別感謝我的導師的精心指導，不僅指導我們解決了關鍵性技術難題，更重要的是為我們指引了設計的思路并給我們講解了設計中用到的實際工程設計經(jīng)驗，從而使我們設計中始終保持著清晰的思維也少走了很多彎路，也使我學會綜合應用所學知識，提高分析和解決實際問題的能力。不僅如此，老師的敬業(yè)精神更是深深的感染了我，鞭策著我在以后的工作中愛崗敬業(yè)，導師是真真正正作到了傳道、授業(yè)、解惑。 同時也要感謝其他同學、老師和同事的熱心幫助，感謝院系領導對我們課程設計的重視和關心，為我們提供了作圖工具和場所，使我們能夠全身心的投入到設計中去，為更好、更快的完成課程設計提供了重要保障。 14