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機械制造技術基礎 課程設計說明書 設計題目：設計叉桿零件的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備 專業(yè)班級: 姓 名: 學 號: 指導老師: 完成日期: 目錄 1.零件的分析······································ 3 1.1零件圖········································· 3 1.2零件的作用······································ 3 1.3零件的工藝性···································· 3 2.零件的工藝規(guī)程設計······························ 3 2.1 毛坯的選擇······································ 3 2.2擬定加工路線···································· 4 2.2.1選擇定位基準··································· 4 2.2.2制定加工路線···································· 4 2.2.3機床及工藝設備的選擇····························· 5 2.3機械加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸的確定··············· 5 2.4切削用量的確定···································· 6 2.5工藝卡的設計······································ 6 3.夾具的設計·········································· 9 3.1設計方案·········································· 9 3.2定位分析·········································· 9 4.總結················································ 10 參考文獻············································· 10 1. 零件的分析 1.1零件圖 1.2零件的作用 如上圖所示，該零件為叉桿，經(jīng)查書，它位于車床的變速機構中，主要起換擋，使主軸運動按照操作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的φ20孔套在變速軸上，并用銷釘M8與變速叉軸連接。通過上方的力撥動下方的齒輪變速。 1.3零件的工藝性 由零件圖可知，該零件的材料是QT45-5球墨鑄鐵。該叉桿形狀、結構比較簡單。為實現(xiàn)換檔、加速的功能，其叉軸孔和變速叉軸有配合要求，因此加工精度要求較高，但在正常的生產(chǎn)條件下，也可以采用經(jīng)濟的方法保質(zhì)保量的加工出來。除了孔以外，其余表面加工精度較低，不需要高精度機床加工，通過銑削、鉆床等車床的粗加工就可以達到加工要求。由此可見，該零件的工藝性較好。 ① 以Φ為中心加工表面 這一組需要加工的表面包括：Φ的孔、其上端面和下端面與孔有垂直關系、孔壁上有一個較難加工的用于鉆絞的孔Φ以及一個M8的螺紋孔，其中孔Φ與孔Φ有位置度的要求。 ② 以R為半徑的孔，其上下端面與Φ的孔有位置度的要求。 由上面的分析可知：加工時應先加工一組表面，然后以已加工表面為基準，再加工另外一組表面。 2. 零件的工藝規(guī)程設計 2.1毛坯的選擇 機械加工中毛坯的種類很多，如鑄件，鍛件，型材，擠壓件，沖壓件和焊件等，同一種毛坯又有可能有不同的制造方法。最常用的是鑄件和鍛件。而由零件圖可知，此次選用的毛坯材料是QT45-5球墨鑄鐵。 已知該零件的生產(chǎn)類型為小批量生產(chǎn)，所以初步確定工藝安排為：加工過程劃分階段，工序適當集中，加工設備以通用設備為主，大量采用專用工裝?？紤]零件在機床運行過程中所受的沖擊不大，零件結構又比較簡單，故可采用機械造型中的金屬模鑄造，保證加工精度，也能滿足毛坯的質(zhì)量要求。 2.2擬定加工路線 2.2.1選擇定位基準 基準面的選擇包括精基準和粗基準的選擇，基準面的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；鶞拭孢x擇得正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證。否則，加工工藝過程中會問題百出，甚至更會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。 ① 粗基準的選擇 選擇粗基準主要是考慮到選擇第一道機械加工工序的定位基準,以便為后續(xù)的工序提供精基準。選擇粗基準的出發(fā)點是：一要考慮如何分配各加工表面的余量；二要考慮怎樣保證不加工面與加工面間的尺寸及相互位置要求。這兩個要求常常是不能兼顧的，根據(jù)所學知識判斷：對于一個零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準，而對于若干個不加工的表面，則應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面為粗基準。根據(jù)這個原則，現(xiàn)選擇Φ孔的不加工外輪廓表面作為粗基準，可保證加工內(nèi)孔壁厚均勻。利用一組共兩V形塊支承Φ36的外輪廓表面，可以限制5個自由度，再以一個銷釘限制最后一個自由度，達到完全定位后，即可進行銑削。 ② 精基準的選擇 考慮到要保證零件的加工精度和裝夾的準確方便，應依據(jù)“基準重合”原則和“基準統(tǒng)一”的原則。叉軸孔Φ的軸線是拔叉腳兩端面和螺紋孔M8的設計基準，拔叉頭左端面是拔叉軸向方向的設計基準。選用叉軸孔Φ的軸線和拔叉頭左端面做精基準定位加工拔叉腳兩端和螺紋孔M8實現(xiàn)了設計基準和定位基準重合，保證了被加工表面垂直度的要求。 2.2.2制定加工路線 根據(jù)零件圖上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，查表平面加工方面的經(jīng)濟精度和表面粗糙度；查表孔加工方案的經(jīng)濟精度和表面粗糙度，確定拔叉零件各表面的加工方法。 初定叉桿零件的工藝路線方案： 工序Ⅰ：粗銑孔Φ的兩個端面，以Φ36外圓表面為粗基準，選用X51立式銑床和通用夾具。 工序Ⅱ：鉆、擴、鉸孔Φ20孔，使孔的精度達到9級，保證其垂直度誤差，以孔Φ20孔的下端面為精基準，選用Z525立式鉆床加通用夾具。 工序Ⅲ：半精銑孔Φ20孔的下端面，選用X51立式銑床和通用夾具。 工序Ⅳ：粗銑-半精銑-精銑R23的孔的上、下端面，利用Φ20的孔定位，以內(nèi)圓孔為基準，選用X51立式銑床和通用夾具。 工序Ⅴ：粗銑-半精銑R23孔的內(nèi)圓面，利用Φ20的孔定位，以兩個面作為基準，選用X51立式銑床和通用夾具。 工序Ⅵ：鉆、粗鉸、精鉸Φ10孔，以Φ36外圓和其端面為基準，選用Z525立式鉆床加通用夾具。 工序Ⅶ：擴Φ10孔的上下端面，以Φ20內(nèi)圓孔為精基準，選用X51立式銑床和通用夾具。 工序Ⅷ：鉆一個Φ6的孔，攻M8×1.25的內(nèi)螺紋，以Φ20內(nèi)圓孔為精基準，選用Z525立式鉆床和通用夾具。 工序Ⅸ：去毛刺。 工序Ⅹ：終檢。 叉桿零件的加工方法 加工面 尺寸及偏差 精度 粗糙度 加工方案 Φ上端面 Φ36 無 Ra12.5 粗銑 Φ下端面 Φ36 無 Ra6.3 粗銑-半精銑 Φ內(nèi)圓面 Φ 9級 Ra3.2 鉆-擴-鉸 R上端面 R35 無 Ra3.2 粗銑-半精銑-精銑 R下端面 R35 無 Ra3.2 粗銑-半精銑-精銑 R內(nèi)圓面 R 10級 Ra6.3 粗銑-半精銑 Φ上端面 Φ20 無 Ra12.5 粗銑 Φ下端面 Φ20 無 Ra12.5 粗銑 Φ內(nèi)圓面 Φ 8級 Ra1.6 鉆-粗銑-精鉸 M8螺紋孔 無 無 無 鉆-攻絲 2.2.3機床及工藝設備的選擇 ①選擇機床 選擇機床和工藝裝備的總原則是根據(jù)生產(chǎn)類型與加工要求使所選擇的機床及工藝裝備既能保證加工質(zhì)量，又經(jīng)濟合理?；诖嗽瓌t該叉桿設計所選的機床如下：銑床、鉆床、車床等。 ②選擇夾具：通用夾具 ③ 選擇量具 游標卡尺、卡規(guī)等專用量具。 2.3機械加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸的確定 ①外圓表面（Φ36） ②Φ、 R孔的上下端面 ③內(nèi)孔 ④Φ的上下端面 ④ 其他尺寸直接鑄造得到 2.4切削用量的確定 切削用量的選用與下列因素有關：生產(chǎn)率，加工質(zhì)量（主要是表面粗造度），切削力所引起的工藝系統(tǒng)的彈性變形，工藝系統(tǒng)的振動，刀具的耐用度，機床功率等。在綜合考慮上訴因素的基礎上，使背食刀量ap,進給量f,切削速度v的乘積最大。一般應先盡量取大ap,其次盡量取大f,最后取合適的v。 2.5工藝卡的設計 機械加工過程卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 零件名稱 叉桿 共2頁 第一頁 材料牌號 QT45-5 毛坯種類 鑄件 毛坯外形尺寸 1 每件毛坯可鑄造件數(shù) 每臺件數(shù) 1 備注 工序號 工序名稱 工序內(nèi)容 車間 工段 設備 工藝裝備 工時 10 粗銑 粗銑孔Φ的兩個端面，以Φ36外圓表面為粗基準 X51立式銑床 銑刀、游標卡尺、通用夾具 20 鉆-擴-鉸孔 鉆、擴、鉸孔Φ20孔，使孔的精度達到9級，以孔Φ20孔的下端面為精基準 Z525立式鉆床 麻花鉆、擴孔鉆、鉸刀、卡尺、塞規(guī) 30 半精銑 半精銑孔Φ20孔的下端面 X51立式銑床 三面刃銑刀、游標卡尺、通用夾具 40 粗銑-半精銑-精銑 粗銑-半精銑-精銑R23的孔的上、下端面，利用Φ20的孔定位，以內(nèi)圓孔為基準 X51立式銑床 端銑刀、游標卡尺、通用夾具 50 粗銑-半精銑 粗銑-半精銑R23孔的內(nèi)圓面，利用Φ20的孔定位，以兩個面作為基準 X51立式銑床 面銑刀、鍵槽銑刀、卡規(guī)、深度游標卡尺 60 鉆、粗鉸、精鉸 鉆、粗鉸、精鉸Φ10孔，以Φ36外圓和其端面為基準 Z525立式鉆床 通用夾具 70 擴孔 擴Φ10孔的上下端面，以Φ20內(nèi)圓孔為精基準 X51立式銑床 通用夾具 80 鉆孔-攻絲 用d為6.8mm直柄麻花鉆鉆孔，選用d為8mm的粗牙普通螺紋的絲錐攻螺紋 Z525立式鉆床 通用夾具 90 去毛刺 鉗工臺 平錘 設計 日期 審核日期 標準化日期 會簽日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 機械加工過程卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 零件名稱 叉桿 共2頁 第2頁 材料牌號 QT45-5 毛坯種類 鑄件 毛坯外形尺寸 1 每件毛坯可鑄造件數(shù) 每臺件數(shù) 1 備注 工序號 工序名稱 工序內(nèi)容 車間 工段 設備 工藝裝備 工時 100 中檢 塞規(guī)、百分表、卡尺 110 熱處理 淬火機 120 校正拔叉腳 鉗工臺 130 磨削撥叉腳兩端 精銑撥叉腳兩端面Ra12.5 磨床M7120A 砂輪、游標卡尺 140 清洗 清洗機 手錘 150 終檢 塞規(guī)、百分表、卡尺 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 設計日期 審核日期 標準化日期 會簽日期 3. 夾具設計 為了提高勞動效率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需設計通用夾具。通用夾具是指結構、尺寸已規(guī)格化，且具有一定通用性的夾具，如三爪自定心卡盤、四爪單動卡盤、臺虎鉗、萬能分度頭、中心架、電磁吸盤等。其特點是適用性強、不需調(diào)整或稍加調(diào)整即可裝夾一定形狀范圍內(nèi)的各種工件。這類夾具已商品化，且成為機床附件。采用這類夾具可縮短生產(chǎn)準備周期，減少夾具品種，從而降低生產(chǎn)成本。其缺點是夾具的加工精度不高，生產(chǎn)率也較低，且較難裝夾形狀復雜的工件，故適用于單件小批量生產(chǎn)中。此次選用平口虎鉗，它主要用于裝夾長方形工件，也可用于裝夾圓柱形工件。 本夾具主要是對Φ20孔進行加工，表面粗糙度為3.2，鉆、擴、鉸滿足其精度要求。從而提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度。 3.1設計方案 ①初定定位方案：采用一孔兩面定位方式，定位基準面為F面，兩定位基準孔分別為Φ20和Φ23。 ②確定定位方案，設計導向裝置。 ③確定夾具體結構型式及夾具體在機床上的安裝方式 ④考慮夾具的剛度、強度和工藝性要求，采用鑄造夾具體結構。 ⑤導向元件的設計。 ⑥繪制夾具草圖（略） 3.2定位分析 ①定位基準的選擇 據(jù)《夾具設計手冊》知定位基準應盡可能與工序基準重合，在同一工件的各道工序中，應盡量采用同一定位基準進行加工。故加工Φ20孔時，以Φ36外圓和其端面為基準 ②定位誤差的分析 因為該定位元件的工序基準為以Φ36外圓柱，定位基準為加工零件的軸線， 所以基準不重合誤差b=Td/2 基準位移誤差j=Td/sin(a/2) 定位誤差d=△j-△b 4. 總結 通過這次課程設計使我進一步的理解了所學的理論知識及具體運用了這些知識，鞏固了以前所學的知識，也為我以后的工作打下了很好的基礎。通過這次課程設計，使自己對工藝人員所從事的工作有了親身的體驗，學會了查圖表、資料、手冊等工具書。綜合應用了所學專業(yè)知識，培養(yǎng)了自主動手能力。將理論與實際結合起來。在設計過程中，我遇到了很多的困難，出現(xiàn)過很多的錯誤，但是這并不影響我學習知識的積極性，通過網(wǎng)上查詢，請教同學，跟同學討論之后得到了解決問題的辦法。因此，我體會到設計人員的艱辛，也對他們的付出表示敬意。 這篇課程設計雖然已經(jīng)完成了，但由于本人缺少實際經(jīng)驗，本次設計肯定還存在不少的問題，需要改進。希望老師能給我提點意見和建議。 總之，通過這次課程設計使我受益匪淺，為我今后的學習及工作打下了堅實而良好的基礎。接下來的時間本人會繼續(xù)好好學習，以提高自己的水平，為將來的工作打下更堅實的基礎。 參考文獻 [1]崇凱.機械制造技術基礎課程設計指南.北京：化學工業(yè)出版社，2006.12 [2]孟少龍.機械加工工藝手冊.北京：機械工業(yè)出版社，1991.9 [3]秦寶榮.機床夾具設計.中國建材工業(yè)出版社，1998.2 [4]鄒青.機械制造技術基礎課程設計指導教程.機械工業(yè)出版社，2004.8 [5]李益民.機械制造工藝設計簡明手冊.北京：機械工業(yè)出版社，1994.7 [6] 尹成湖，李保章，杜金萍.機械制造技術基礎課程設計.北京：高等教育出版社，2009 [7]盧秉恒.機械制造技術基礎.3版.北京：機械工業(yè)出版社，2007 [8]趙家奇.機械制造及設備指導書.2版.北京：機械工業(yè)出版社，2000.10 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 1 產(chǎn)品名稱 零件名稱 叉桿 共頁 第頁 車間 工序號 工序名 材料牌號 1 半精銑孔 QT45-5 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每臺件數(shù) 鑄件 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 立式銑床 X51 01 2 夾具編號 夾具名稱 切削液 01 平口虎鉗 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 準終 單件 工步號 工步內(nèi)容 工藝裝備 主軸轉(zhuǎn)速t/min 切削速度m/min 進給量mm/r 背吃刀量mm 進給次數(shù) 工步工時 機動 輔助 30 半精銑孔Φ20孔的下端面 三面刃銑刀、游標卡尺、通用夾具 設計日期 審核日期 標準化日期 會簽日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標記 處數(shù) 簽字 更改