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機(jī)械制造課程設(shè)計(jì)說明書 設(shè)計(jì)題目 設(shè)計(jì)“撥叉”零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及“銑45度斜面”工序工藝裝備 主要內(nèi)容 1. 繪制所加工零件的零件圖。 2. 繪制所加工零件的毛坯圖。 3. 編制所加工零件的機(jī)械加工工藝過程綜合卡。 4．繪制所要加工表面工序的工序卡。 5．繪制所要加工表面工序的夾具裝配圖。 6. 繪制所設(shè)計(jì)夾具中兩個(gè)零件的零件圖。 7．編寫設(shè)計(jì)說明書一份。 應(yīng)收集的資 料 所要設(shè)計(jì)零件的零件圖，零件的生產(chǎn)批量（年產(chǎn)3萬件），課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書，以及與設(shè)計(jì)有關(guān)的參考資料。 設(shè)計(jì)進(jìn)度計(jì) 劃 1．熟悉零件，畫零件圖 1.5天。 2. 繪制所加工零件的毛坯圖 1天 3．編制所加工零件的機(jī)械加工工藝過程綜合卡及繪制所要加工表面工序的工序卡 2.5天 4．繪制所要加工表面工序的夾具裝配圖 5天 5. 繪制零件圖 2天 5．編寫設(shè)計(jì)說明書一份 2天 6. 準(zhǔn)備及答辯 1天 主要參考文 獻(xiàn) 1. 趙家齊。機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書，機(jī)械工業(yè)出版社，1997，12。 2。哈爾濱工業(yè)大學(xué)，上海工業(yè)大學(xué)主編。機(jī)床夾具設(shè)計(jì)，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1983。 3 李易民。機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)。機(jī)械工業(yè)出版社，1994。 4．艾興，肖詩綱。切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)。機(jī)械工業(yè)出版社，1994。 5．《機(jī)床家具設(shè)計(jì)手冊(cè)》。上?？萍汲霭嫔?，1993。 指導(dǎo)教師意 見 請(qǐng)各位同學(xué)按照設(shè)計(jì)任務(wù)書要求的設(shè)計(jì)任務(wù)按時(shí)按質(zhì)完成設(shè)計(jì)任務(wù)，并隨時(shí)與指導(dǎo)教師溝通其設(shè)計(jì)方案。 備 注 目錄 一． 緒論……………………………………………………………………………………….4 二． 零件的分析……………………………………………………………………………5 2.1 零件的作用……………………………………………………………………………....5 2.2 撥叉的工藝分析…………………………………………………………………………5 2.3 撥叉的工藝………………………………………………………………………………5 三． 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)……………………………………………………………………….7 3.1 確定毛坯的制造形式………………………………………………………………………………………………….7 3.2 加工工藝過程……………………………………………………………………………………………………………..7 3.3 基準(zhǔn)的選擇…………………………………………………………………………………………………………………7 3.4 工藝路線的擬定…………………………………………………………………………………………………………8 四． 工序參數(shù)選擇計(jì)算………………………………………………………………12 4.1 毛坯的確定………………………………………………………………………………………………………………..12 4.2 撥叉的偏差計(jì)算………………………………………………………………………………………………………..13 4.3 確定切削用量及工時(shí)…………………………………………………………………………………………………15 五． 銑45度斜面夾具設(shè)計(jì)…………………………………………………………17 5.1 定位基準(zhǔn)的選擇……………………………………………………………………………………………………….17 5.2 制定夾具方案……………………………………………………………………………………………………………17 5.3 定位元件的選擇及計(jì)算…………………………………………………………………………………………….18 5.4 定位誤差分析……………………………………………………………………………………………………………19 5.5 銑削力與夾緊力計(jì)算………………………………………………………………………………………………..20 5.6 定向鍵與對(duì)刀裝置選擇…………………………………………………………………………………………….21 六． 總結(jié)…………………………………………………………………………………….24 七． 參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………..25 一 緒論 機(jī)械制造加工工藝與機(jī)床夾具設(shè)計(jì)是在學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及全部專業(yè)課之后進(jìn)行的一次理論聯(lián)系實(shí)際的綜合運(yùn)用，進(jìn)而使對(duì)機(jī)械有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，為以后的工作打下基礎(chǔ)。它是主要是對(duì)零件的加工工藝和對(duì)零件的某幾個(gè)工序加工進(jìn)行專用夾具的設(shè)計(jì)，從零件的工藝來說，它主要是分析零件在進(jìn)行加工時(shí)應(yīng)注意什么問題，采用什么方法和工藝路線加工才能更好的保證精度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。就專用夾具而言，好的夾具設(shè)計(jì)可以提高產(chǎn)品生產(chǎn)率、精度、降低成本等，還可以擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍，從而使產(chǎn)品在保證精度的前提下提高效率、降低成本。在本設(shè)計(jì)中，就針對(duì)撥叉A的加工工藝進(jìn)行分析，制定和比較加工工藝路線，選擇較好的加工工藝路線進(jìn)行加工。并對(duì)撥叉叉口兩側(cè)面、孔和槽進(jìn)行專用夾具的設(shè)計(jì)，在這過程中，制定多套夾具方案分別對(duì)各夾具的定位誤差和精度進(jìn)行分析計(jì)算，選擇其一進(jìn)行下一步的設(shè)計(jì)，以完成本次設(shè)計(jì)。通過這次設(shè)計(jì)，培養(yǎng)了編制機(jī)械加工工藝規(guī)程和機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的能力，這也是在進(jìn)行畢業(yè)之前對(duì)所學(xué)課程進(jìn)行的最后一次深入的綜合性復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練。因此，它在我們的大學(xué)生活中占有十分重要的地位。 就個(gè)人而言，希望通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)自己未來將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己的分析問題、解決問題的能力，為今后參加祖國(guó)的現(xiàn)代化建設(shè)打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。 由于能力有限，設(shè)計(jì)尚有許多不足之處，懇請(qǐng)各位老師給予指教。 二 零件的分析 2.1 零件的作用 車床的撥叉位于車床變速機(jī)構(gòu)中，主要起換檔，使主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)按照操作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩的作用。零件下方的孔與操縱機(jī)構(gòu)相連，而上方的半孔則是用于與所控制齒輪所在的軸接觸。通過上方的力撥動(dòng)下方的齒輪變速。 2.2 撥叉的工藝分析 撥叉是機(jī)車變速箱中一個(gè)重要的零件，因?yàn)槠淞慵叽绫容^小，結(jié)構(gòu)形狀較復(fù)雜，但其加工孔和側(cè)面有精度要求，此外還有小頭孔上的槽要求加工，對(duì)精度有一定的要求。撥叉的底面、大頭孔上兩側(cè)面和大小頭孔粗糙度要求都是，所以都要求精加工。其大頭孔與側(cè)面有垂直度的公差要求，所要加工的槽，在其槽兩側(cè)面有平行度公差和對(duì)稱度公差要求等。因?yàn)榱慵某叽缇取缀涡螤罹群拖嗷ノ恢镁?，以及各表面的表面質(zhì)量均影響機(jī)器或部件的裝配質(zhì)量，進(jìn)而影響其性能與工作壽命，因此它們的加工必須保證精度要求。 2.3 撥叉的工藝 零件要有好的機(jī)械加工工藝性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能夠保證加工質(zhì)量，同時(shí)使加工的勞動(dòng)量最小。而設(shè)計(jì)和工藝是密切相關(guān)的，又是相輔相成的。設(shè)計(jì)者要考慮加工工藝問題。工藝師要考慮如何從工藝上保證設(shè)計(jì)者的要求。 從設(shè)計(jì)撥叉A的加工工藝來說，應(yīng)選擇能夠滿足孔和槽加工精度要求的加工方法及設(shè)備。除了從加工精度和加工效率兩方面考慮以外，也要適當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)因素。在滿足精度要求及生產(chǎn)率的條件下，應(yīng)選擇價(jià)格較底的機(jī)床。 2.3.1 加工要求 在選擇各表面、孔及槽的加工方法時(shí)，要考慮加工表面的精度和表面粗糙度要求，根據(jù)各加工表面的技術(shù)要求，選擇加工方法及分幾次加工；要根據(jù)生產(chǎn)類型選擇設(shè)備，在大批量生產(chǎn)中可采用高效率的設(shè)備。在單件小批量生產(chǎn)中則常用通用設(shè)備和一般的加工方法。如、柴油機(jī)連桿小頭孔的加工，在小批量生產(chǎn)時(shí)，采用鉆、擴(kuò)、鉸加工方法；而在大批量生產(chǎn)時(shí)采用拉削加工；要考慮被加工材料的性質(zhì)，例如：淬火鋼必須采用磨削或電加工；而有色金屬由于磨削時(shí)容易堵塞砂輪，一般都采用精細(xì)車削，高速精銑等；要考慮工廠或車間的實(shí)際情況，同時(shí)也應(yīng)考慮不斷改進(jìn)現(xiàn)有加工方法和設(shè)備，推廣新技術(shù)，提高工藝水平；此外，還要考慮一些其它因素，如加工表面物理機(jī)械性能的特殊要求，工件形狀和重量等。 該零件所需的加工部位為：撥叉小頭孔端面、大頭孔上兩側(cè)面；大小頭孔以及小頭孔端的槽。 2.3.2 平面的加工 由參考文獻(xiàn)[3]表2.1-12可以確定，底面的加工方案為底平面：粗銑——精銑（），粗糙度為，一般不淬硬的平面，精銑的粗糙度可以較小。 2.3.3 大頭孔的加工 由參考文獻(xiàn)[3]表2.1-11確定，孔的表面粗糙度要求為3.2，則選擇孔的加工順序?yàn)椋捍帧⒕M。 2.3.4 小頭孔的加工 的孔選擇的加工方法是鉆，但其表面粗糙度的要求為，所以選擇加工的方法是鉆——擴(kuò)——鉸。 圖2.1 撥叉零件圖 三 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 3.1確定毛坯的制造形式 零件材料為HT200，考慮到車床在加工中的變速雖然不像其它機(jī)器那么頻繁。但是，零件在工作過程中，也經(jīng)常要承受變載荷及沖擊性載荷，且它的外型復(fù)雜，不易加工。因此，應(yīng)該選用鑄件以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證精度，由于零件的年生產(chǎn)量為5000件已達(dá)到大批生產(chǎn)的水平，而且零件的輪廓尺寸不大，故可采用金屬型鑄造，這樣可以提高生產(chǎn)率，保證精度。 3.2 加工工藝過程 由以上分析可知。該撥叉零件的主要加工表面是平面、孔和槽等面。一般來說，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，對(duì)于撥叉A來說，加工過程中的主要問題是保證孔的尺寸精度及位置精度，處理好孔和平面之間的相互關(guān)系以及槽的各尺寸精度。 由上面的一些技術(shù)條件分析得知：撥叉A的尺寸精度，形位公差精度要求都很高，就給加工帶來了困難，必須重視。 3.3 基準(zhǔn)的選擇 基準(zhǔn)的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一，基準(zhǔn)選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中會(huì)問題百出，更嚴(yán)重的還會(huì)造成零件大批量報(bào)廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。 3.3.1 粗基準(zhǔn)的選擇 選擇粗基準(zhǔn)時(shí)，考慮的重點(diǎn)是如何保證各加工表面有足夠的余量，使不加工表面與加工表面間的尺寸、位置符合圖紙要求。 選擇定位粗基準(zhǔn)是要能加工出精基準(zhǔn)，同時(shí)要明確哪一方面的要求是主要的。粗基準(zhǔn)的選擇應(yīng)以下面的幾點(diǎn)為原則：a應(yīng)選能加工出精基準(zhǔn)的毛坯表面作粗基準(zhǔn)。b當(dāng)必須保證加工表面與不加工表面的位置和尺寸時(shí)，應(yīng)選不加工的表面作為粗基準(zhǔn)。c要保證工件上某重要表面的余量均勻時(shí)，則應(yīng)選擇該表面為定位粗基準(zhǔn)。d當(dāng)全部表面都需要加工時(shí)，應(yīng)選余量最小的表面作為基準(zhǔn)，以保證該表面有足夠的加工余量。 要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置出發(fā)，進(jìn)而保證撥叉A在整個(gè)加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位。從撥叉A零件圖分析可知，選擇平面作為撥叉A加工粗基準(zhǔn)。 3.3.2 精基準(zhǔn)的選擇 基準(zhǔn)重合原則。即盡可能選擇設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)。這樣可以避免定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合而引起的基準(zhǔn)不重合誤差。 基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，應(yīng)盡可能選用統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)?；鶞?zhǔn)的統(tǒng)一有利于保證各表面間的位置精度，避免基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換所帶來的誤差，并且各工序所采用的夾具比較統(tǒng)一，從而可減少夾具設(shè)計(jì)和制造工作。例如：軸類零件常用頂針孔作為定位基準(zhǔn)。車削、磨削都以頂針孔定位，這樣不但在一次裝夾中能加工大多書表面，而且保證了各外圓表面的同軸度及端面與軸心線的垂直度。 互為基準(zhǔn)的原則。選擇精基準(zhǔn)時(shí)，有時(shí)兩個(gè)被加工面，可以互為基準(zhǔn)反復(fù)加工。例如：對(duì)淬火后的齒輪磨齒，是以齒面為基準(zhǔn)磨內(nèi)孔，再以孔為基準(zhǔn)磨齒面，這樣能保證齒面余量均勻。 自為基準(zhǔn)原則。有些精加工或光整加工工序要求余量小而均勻，可以選擇加工表面本身為基準(zhǔn)。例如：磨削機(jī)床導(dǎo)軌面時(shí)，是以導(dǎo)軌面找正定位的。此外，像拉孔在無心磨床上磨外圓等，都是自為基準(zhǔn)的例子。 此外，還應(yīng)選擇工件上精度高。尺寸較大的表面為精基準(zhǔn)，以保證定位穩(wěn)固可靠。并考慮工件裝夾和加工方便、夾具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單等。 要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置出發(fā)，進(jìn)而保證撥叉A在整個(gè)加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位。從撥叉A零件圖分析可知，該零件的底平面與小頭孔，適于作精基準(zhǔn)使用。但用一個(gè)平面和一個(gè)孔定位限制工件的自由度是不夠的，它只限制了五個(gè)自由度，如果采用典型的一面兩孔定位方法，則可以滿足整個(gè)加工過程中基本上都采用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位的要求。 選擇精基準(zhǔn)的原則時(shí)，重點(diǎn)考慮的是有利于保證工件的加工精度并使裝夾更為方便。 3.4工藝路線的擬訂 對(duì)于批量生產(chǎn)的零件，一般總是首先加工出統(tǒng)一的基準(zhǔn)。撥叉A的加工的第一個(gè)工序也是加工統(tǒng)一的基準(zhǔn)。具體工序是先以小頭孔左端面為粗基準(zhǔn)，粗、精加工小頭孔右端面，再以右端面為基準(zhǔn)加工小頭孔，在后續(xù)的工序安排中都是以小頭孔為基準(zhǔn)定位。 后續(xù)工序安排應(yīng)當(dāng)遵循粗精分開和先面后孔的原則。 3.4.1 確定工序的原則 確定加工方法以后，就按生產(chǎn)類型、零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)要求和機(jī)床設(shè)備等具體生產(chǎn)條件確定工藝過程的工序數(shù)。確定工序數(shù)的基本原則： （1）工序分散原則 工序內(nèi)容簡(jiǎn)單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設(shè)備。簡(jiǎn)單的機(jī)床工藝裝備。生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量少，產(chǎn)品更換容易。對(duì)工人的技術(shù)要求水平不高。但需要設(shè)備和工人數(shù)量多，生產(chǎn)面積大，工藝路線長(zhǎng)，生產(chǎn)管理復(fù)雜。 （2）工序集中原則 工序數(shù)目少，工件裝夾次數(shù)少，縮短了工藝路線，相應(yīng)減少了操作工人數(shù)和生產(chǎn)面積，也簡(jiǎn)化了生產(chǎn)管理，在一次裝夾中同時(shí)加工數(shù)個(gè)表面易于保證這些表面間的相互位置精度。使用設(shè)備少，大量生產(chǎn)可采用高效率的專用機(jī)床，以提高生產(chǎn)率。而且采用復(fù)雜的專用設(shè)備和工藝裝備，使成本增高，調(diào)整維修費(fèi)事，生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量大。 一般情況下，單件小批生產(chǎn)中，為簡(jiǎn)化生產(chǎn)管理，多將工序適當(dāng)集中。但由于不采用專用設(shè)備，工序集中程序受到限制。一般采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的專用機(jī)床和專用夾具組織流水線生產(chǎn)。 加工工序完成以后，將工件清洗干凈。清洗后用壓縮空氣吹干凈。保證零件內(nèi)部雜質(zhì)、鐵屑、毛刺、砂粒等的殘留量較小。 3.4.2 工序的特點(diǎn) 制訂工藝路線時(shí)，應(yīng)考慮工序的數(shù)目，采用工序集中或工序分散是其兩個(gè)不同的原則。所謂工序集中，就是以較少的工序完成零件的加工，反之為工序分散。 （1）工序集中的特點(diǎn) 工序數(shù)目少，工件裝，夾次數(shù)少，縮短了工藝路線，相應(yīng)減少了操作工人數(shù)和生產(chǎn)面積，也簡(jiǎn)化了生產(chǎn)管理，在一次裝夾中同時(shí)加工數(shù)個(gè)表面易于保證這些表面間的相互位置精度。使用設(shè)備少，大量生產(chǎn)可采用高效率的專用機(jī)床，以提高生產(chǎn)率。但采用復(fù)雜的專用設(shè)備和工藝裝備，使成本增高，調(diào)整維修費(fèi)事，生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量大。 （2）工序分散的特點(diǎn) 工序內(nèi)容簡(jiǎn)單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設(shè)備。簡(jiǎn)單的機(jī)床工藝裝備。生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量少，產(chǎn)品更換容易。對(duì)工人的技術(shù)要求水平不高。但需要設(shè)備和工人數(shù)量多，生產(chǎn)面積大，工藝路線長(zhǎng)，生產(chǎn)管理復(fù)雜。 工序集中與工序分散各有特點(diǎn)，必須根據(jù)生產(chǎn)類型。加工要求和工廠的具體情況進(jìn)行綜合分析決定采用那一種原則。 一般情況下，單件小批生產(chǎn)中，為簡(jiǎn)化生產(chǎn)管理，多將工序適當(dāng)集中。但由于不采用專用設(shè)備，工序集中程序受到限制。一般采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的專用機(jī)床和專用夾具組織流水線生產(chǎn)。 由于近代計(jì)算機(jī)控制機(jī)床及加工中心的出現(xiàn)，使得工序集中的優(yōu)點(diǎn)更為突出，即使在單件小批生產(chǎn)中仍可將工序集中而不致花費(fèi)過多的生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量，從而 可取的良好的經(jīng)濟(jì)效果。 3.4.3 加工精度的劃分 零件的加工質(zhì)量要求較高時(shí)，常把整個(gè)加工過程劃分為幾個(gè)階段： （1）粗加工階段 粗加工的目的是切去絕大部分多雨的金屬，為以后的精加工創(chuàng)造較好的條件，并為半精加工，精加工提供定位基準(zhǔn)，粗加工時(shí)能及早發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷，予以報(bào)廢或修補(bǔ)，以免浪費(fèi)工時(shí)。 粗加工可采用功率大，剛性好，精度低的機(jī)床，選用大的切削用量，以提高生產(chǎn)率、粗加工時(shí)，切削力大，切削熱量多，所需夾緊力大，使得工件產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力和變形大，加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等級(jí)為。粗糙度為。 （2）半精加工階段 半精加工階段是完成一些次要面的加工并為主要表面的精加工做好準(zhǔn)備，保證合適的加工余量。半精加工的公差等級(jí)為。表面粗糙度為。 （3）精加工階段 精加工階段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保證零件的形狀位置幾精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面達(dá)到圖紙要求.另外精加工工序安排在最后,可防止或減少工件精加工表面損傷。 精加工應(yīng)采用高精度的機(jī)床切削用量小，工序變形小，有利于提高加工精度．精加工的加工精度一般為，表面粗糙度為。 此外，加工階段劃分后，還便于合理的安排熱處理工序。由于熱處理性質(zhì)的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之間。 但須指出加工階段的劃分并不是絕對(duì)的。在實(shí)際生活中，對(duì)于剛性好，精度要求不高或批量小的工件，以及運(yùn)輸裝夾費(fèi)時(shí)的重型零件往往不嚴(yán)格劃分階段，在滿足加工質(zhì)量要求的前提下，通常只分為粗、精加工兩個(gè)階段，甚至不把粗精加工分開。必須明確劃分階段是指整個(gè)加工過程而言的，不能以某一表面的加工或某一工序的性質(zhì)區(qū)分。例如工序的定位精基準(zhǔn)面，在粗加工階段就要加工的很準(zhǔn)確，而在精加工階段可以安排鉆小空之類的粗加工。 3.4.4 制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn),應(yīng)當(dāng)使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證,在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機(jī)床配以專用工具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 表3.1 加工工藝路線 工序號(hào) 工序內(nèi)容 工序一 鑄造。 工序二 熱處理。 工序三 鉆、擴(kuò)、鉸孔。 工序四 粗、精銑孔兩側(cè)面。 工序五 粗、精銑16槽。 工序六 粗銑斜平面。 工序七 切斷。 工序八 檢查。 四 工序參數(shù)選擇、計(jì)算 CA6140車床撥叉A，零件材料為HT200，硬度190～210HB，毛皮重量1.0kg，生產(chǎn)類型大批量，鑄造毛坯。 4.1 毛坯的確定 4.1.1 毛坯的工藝要求 （1）由于鑄造件尺寸精度和表面粗糙度值低，因此零件上有與其它機(jī)件配合的表面需要進(jìn)行機(jī)械加工。 （2）為了使金屬容易充滿膛摸和減少工序，鑄造件外形應(yīng)力求簡(jiǎn)單、平直，盡量避免鑄件截面間差別過大，或具有薄壁、高筋、高臺(tái)等結(jié)構(gòu)。 （3）鑄件的結(jié)構(gòu)中應(yīng)避免深孔或多孔結(jié)構(gòu)。 （4）鑄件的整體結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡(jiǎn)單。 4.1.2 毛坯形狀、尺寸要求 （1）各加工面的幾何形狀應(yīng)盡量簡(jiǎn)單。 （2）工藝基準(zhǔn)以設(shè)計(jì)基準(zhǔn)相一致。 （3）便于裝夾、加工和檢查。 （4）結(jié)構(gòu)要素統(tǒng)一，盡量使用普通設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)刀具進(jìn)行加工。 在確定毛坯時(shí)，要考慮經(jīng)濟(jì)性。雖然毛坯的形狀尺寸與零件接近，可以減少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但這樣可能導(dǎo)致毛坯制造困難，需要采用昂貴的毛坯制造設(shè)備，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的種類形狀及尺寸的確定一定要考慮零件成本的問題但要保證零件的使用性能。在毛坯的種類 形狀及尺寸確定后，必要時(shí)可據(jù)此繪出毛坯圖。 據(jù)以上原始資料及加工路線，分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量及毛坯尺寸如圖4.1。 圖4.1 撥叉毛坯 4.2 撥叉的偏差計(jì)算 4.2.1 撥叉平面的偏差及加工余量計(jì)算 （1）側(cè)平面加工余量的計(jì)算。根據(jù)工序要求，其加工分粗、精銑加工。各工步余量如下： 粗銑：由參考文獻(xiàn)[4]表6—28。其余量值規(guī)定為，現(xiàn)取。查參考文獻(xiàn)[3]可知其粗銑為IT12。 精銑：由參考文獻(xiàn)[3]表2.3—59，其余量值規(guī)定為。 鑄造毛坯的基本尺寸為，又由參考文獻(xiàn)[6]表11-19可得鑄件尺寸公差為。 毛坯的名義尺寸為： 毛坯最小尺寸為： 毛坯最大尺寸為： 粗銑后最大尺寸為： 精銑后尺寸與零件圖尺寸相同，且保證各個(gè)尺寸精度。 大頭孔兩側(cè)面的偏差及加工余量計(jì)算 （2）兩側(cè)面加工余量的計(jì)算。根據(jù)工序要求，其加工分粗、精銑加工。各工步余量如下： 粗銑：由參考文獻(xiàn)[4]表6—28。其余量值規(guī)定為，現(xiàn)取。查參考文獻(xiàn)[3]可知其粗銑為IT12。 精銑：由參考文獻(xiàn)[3]表2.3—59，其余量值規(guī)定為。 鑄造毛坯的基本尺寸為，又由參考文獻(xiàn)[6]表11-19可得鑄件尺寸公差為。 毛坯的名義尺寸為： 毛坯最小尺寸為： 毛坯最大尺寸為： 粗銑后最大尺寸為： 精銑后尺寸與零件圖尺寸相同，且保證各個(gè)尺寸精度。 4.2.2 大小頭孔的偏差及加工余量計(jì)算 參照參考文獻(xiàn)[3]表2.2—2、2.2—25、2.3—13和參考文獻(xiàn)[5]表1—8，可以查得：孔： 鉆孔的精度等級(jí)：，表面粗糙度，尺寸偏差是 擴(kuò)孔的精度等級(jí)：，表面粗糙度，尺寸偏差是 鉸孔的精度等級(jí)：，表面粗糙度，尺寸偏差是 根據(jù)工序要求，小頭孔分為鉆、擴(kuò)、鉸三個(gè)工序，各工序余量如下： 鉆孔 參照參考文獻(xiàn)[3]表2.3-47，表2.3-48。確定工序尺寸及加工余量為： 加工該組孔的工藝是：鉆——擴(kuò)——鉸 鉆孔： 擴(kuò)孔： （Z為單邊余量） 鉸孔： （Z為單邊余量） 鏜孔 加工該組孔的工藝是：粗鏜——精鏜 粗鏜： 孔，參照參考文獻(xiàn)[3]表2.3-48,其余量值為； 精鏜： 孔，參照參考文獻(xiàn)[3]表2.3-48,其余量值為； 鑄件毛坯的基本尺寸分別為： 孔毛坯基本尺寸為：； 根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.2-2可得鍛件加工該孔經(jīng)濟(jì)精度為IT9。 孔毛坯名義尺寸為：； 粗鏜工序尺寸為： 精鏜工序尺寸為： 從而達(dá)到要求。 4.2.3 粗、精銑槽 參照參考文獻(xiàn)[5]表21—5，得其槽邊雙邊機(jī)加工余量2Z=2.0mm，槽深機(jī)加工余量為2.0mm，再由參照參考文獻(xiàn)[5]表21—5的刀具選擇可得其極限偏差：粗加工為，精加工為。 槽的毛坯為一個(gè)整體： 粗銑兩邊工序尺寸為： 粗銑槽底工序尺寸為：6 精銑兩邊工序尺寸為：，已達(dá)到其加工要求：。 4.3 確定切削用量及工時(shí) 工序6 粗銑斜平面 加工條件 工件材料； HT200，鑄造。 機(jī)床：X51。 刀具：整體硬質(zhì)合金直柄立銑刀（立銑刀），材料：，D=20mm ，齒數(shù)Z=3，此為粗齒銑刀。 因其單邊余量：Z=3mm 所以銑削寬度ae：ae=3mm 每齒進(jìn)給量：根據(jù)表5-8，取fz=0.08mm/z 銑削速度：參照表5-14，取V=26m/min。 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：由式（5-1）得 n=1000Vπd=1000*263.14*20=414.01r/min 按照表4-16 n=380r/min 實(shí)際銑削速度： V=nπd1000=380*3.14*201000=23.9m/min 工作臺(tái)每分進(jìn)給量：fMz=f*n=fz*z*n=0.08*3*380=91.2mm/min 切削工時(shí) 被切削層長(zhǎng)度：由毛坯尺寸可知。 刀具切入長(zhǎng)度： 式（4.5） =0.5*20+2=12mm 刀具切出長(zhǎng)度：取 走刀次數(shù)為2 機(jī)動(dòng)時(shí)間：tj=2l+l1+l2fMz=2*0.38min=46.06s 輔助時(shí)間tf=0.15~0.2tj=0.15tj=0.15*46.06s=6.90s 五 銑45度斜面夾具設(shè)計(jì) 本夾具主要用來銑車床撥叉斜面夾具。本道工序僅是對(duì)斜面加工。因此在本道工序加工時(shí)，主要應(yīng)考慮提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。同時(shí)應(yīng)保證加工尺寸精度和表面質(zhì)量。 5.1 定位基準(zhǔn)的選擇 在進(jìn)行銑斜面加工工序時(shí)，、孔均已經(jīng)加工出。因此工件選用頂面與兩孔作為定位基準(zhǔn)。選擇頂面作為定位基面限制了工件的三個(gè)自由度，而兩工孔作為定位基面，分別限制了工件的一個(gè)和兩個(gè)自由度。即兩個(gè)孔作為定位基面共限制了工件的三個(gè)自由度。即一面兩孔定位。工件以一面兩孔定位時(shí)，夾具上的定位元件是：一面兩銷。其中一面為支承板，兩銷為一長(zhǎng)圓柱銷和一削邊銷。 5.2 制定夾具方案 本夾具的設(shè)計(jì)主要是用來銑斜面的加工，要求保證斜面的粗糙度達(dá)到任務(wù)書的要求。由于前面已經(jīng)提到撥叉A零件的加工批量大，因此在本道工序在加工時(shí)，主要考慮的是產(chǎn)品的勞動(dòng)生產(chǎn)率，同時(shí)還要保證零件的加工精度。所以在設(shè)計(jì)專用夾具時(shí)就要在保證零件的加工精度的前提下，盡量使零件的裝夾方便，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本。為此，我設(shè)計(jì)了兩套專用夾具的方案以供在設(shè)計(jì)時(shí)比較選用，其方案如下： 夾具設(shè)計(jì)方案 由于在前面的工序中孔和平面都已經(jīng)加工，并都達(dá)到了一定的精度要求，在加工槽時(shí)我選擇以兩個(gè)小頭孔及小頭孔端面來定位。在小頭孔用一短銷定位限制了工件的兩個(gè)自由度，在小頭孔的端面限制了工件的三個(gè)自由度，在第二個(gè)小頭孔用一短削邊銷定位限制了工件的一個(gè)自由度，在夾具上的一個(gè)短銷、一短削邊銷和一個(gè)面作為定位機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了典型的一面兩銷定位，零件被完全定位。夾緊機(jī)構(gòu)我選擇用一個(gè)移動(dòng)壓板，在中間的連接板上實(shí)現(xiàn)壓緊。在夾具的頂端用一連接板來支撐對(duì)刀塊，以保證刀具的位置，來保證零件的加工精度。 圖5.1 銑斜面夾具 5.3 定位元件的選擇及計(jì)算 本工序選用的定位基準(zhǔn)為一面兩孔定位，所以相應(yīng)的夾具上的定位元件應(yīng)是一面兩銷。因此進(jìn)行定位元件的設(shè)計(jì)主要是對(duì)長(zhǎng)圓柱銷和短削邊銷進(jìn)行設(shè)計(jì)。 由加工孔工序簡(jiǎn)圖可計(jì)算出兩孔中心距。Lg=269mm 由于兩孔有位置度公差，所以其尺寸公差為 所以兩加工孔的中心距為269-0.400-0.200，而兩孔尺寸都為。 根據(jù)參考文獻(xiàn)[10]削邊銷與圓柱銷的設(shè)計(jì)計(jì)算過程如下： 圖5.2 定位銷 （1）確定兩定位銷中心距尺寸及其偏差 ==269mm （2）確定圓柱銷直徑及其公差 （—基準(zhǔn)孔最小直徑） 取f7 所以圓柱銷尺寸為25-0.034-0.016 （3）削邊銷的寬度b和B （由參考文獻(xiàn)[10]） B=D2-5=20mm （4）削邊銷與基準(zhǔn)孔的最小配合間隙 （式7.1） 其中： —基準(zhǔn)孔最小直徑 ?2—圓柱銷與基準(zhǔn)孔的配合間隙 ?2=2*8*（0.01+0.05-0.0232）25=0.035mm （5）削邊銷直徑及其公差 d2=D2-?2=25-0.035=24.965mm 按定位銷一般經(jīng)濟(jì)制造精度，其直徑公差帶為，則削邊銷的定位圓柱部分定位直徑尺寸為?24.965-0.0070mm。 （6）補(bǔ)償值 5.4 定位誤差分析 本夾具選用的定位元件為一面兩銷定位。其定位誤差主要為： （1）移動(dòng)時(shí)基準(zhǔn)位移誤差 （式7.2） = = (2) 轉(zhuǎn)角誤差 （式7.3） 其中： （式7.4） 由（式7.3）得 tg?θ=0.014+0.023+0.020+0.007+0.023+0.102*269=0.000348 θ=0.02° 由于它的轉(zhuǎn)動(dòng)角度小，對(duì)槽的加工的影響，沒有超出它的精度要求。因此，滿足設(shè)計(jì)要求。 5.5 銑削力與夾緊力計(jì)算 根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4—97 可查得： 銑削力計(jì)算公式為 圓周分力 （式7.5） 查表可得：d0=20mm Z=3 ae=3mm af=0.08mm/z ap=21mm 代入得 Fz=1252.59N 查表可得銑削水平分力、垂直分力、軸向分力與圓周分力的比值為： FL=501.04N FV=1127.33N FX=663.87N 螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計(jì)算，由參考文獻(xiàn)[10]有： （式7.6） 式中參數(shù)由參考文獻(xiàn)[10]可查得： 其中：L=80mm 查表螺旋夾緊力： 該夾具采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，用螺栓通過移動(dòng)壓塊壓緊工件。 由參考文獻(xiàn)[10]表得： 原動(dòng)力計(jì)算公式 （式7.7） 由（式7.7）得： 由上述計(jì)算易得： 由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，決定選用手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。 受力簡(jiǎn)圖如圖7.4： 圖5.3 移動(dòng)壓塊受力簡(jiǎn)圖 5.6 定向鍵與對(duì)刀裝置選擇 定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個(gè)。其距離盡可能布置的遠(yuǎn)些。通過定向鍵與銑床工作臺(tái)T形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面對(duì)于工作臺(tái)的送進(jìn)方向具有正確的位置。定向鍵可承受銑削時(shí)產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力矩，可減輕夾緊夾具的螺栓的負(fù)荷，加強(qiáng)夾具在加工中的穩(wěn)固性。 根據(jù)GB2207—80定向鍵結(jié)構(gòu)如圖7.5所示： 圖5.4 夾具體槽形與螺釘 根據(jù)T形槽的寬度 a=14mm 定向鍵的結(jié)構(gòu)尺寸如表7.1： 表5.1 定向鍵尺寸 B L H h d 夾具體槽形尺寸 公稱尺寸 允差d 允差 公稱尺寸 允差D 14 -0.011 -0.027 20 8 3 5.5 5.7 14 +0.018 4 對(duì)刀裝置由對(duì)刀塊和塞尺組成，用來確定刀具與夾具的相對(duì)位置。 由于本道工序是完成車床銑斜面 銑加工，所以選用直角對(duì)刀塊。根據(jù)GB2243—80直角對(duì)刀塊的結(jié)構(gòu)和尺寸如圖所示： 圖5.5 直角對(duì)刀塊 塞尺選用平塞尺，其結(jié)構(gòu)如圖7.7所示： 圖5.6 塞尺 表5.2 塞尺尺寸 公稱尺寸H 允差d C 5 -0.018 0.25 夾具上所裝的對(duì)刀塊，可使夾具在一批零件的加工前很好地對(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，有利于銑削加工。 六 總結(jié) 本設(shè)計(jì)中是對(duì)撥叉A零件加工工藝的編制和專用夾具的設(shè)計(jì)，使對(duì)零件的加工過程和夾具的設(shè)計(jì)有進(jìn)一步的提高。在這次的設(shè)計(jì)中也遇到了不少的問題，如在編寫加工工藝時(shí)，對(duì)所需加工面的先后順序編排，對(duì)零件的加工精度和勞動(dòng)生產(chǎn)率都有相當(dāng)大的影響。在對(duì)某幾個(gè)工序進(jìn)行專用夾具設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)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(dòng)生產(chǎn)率，為達(dá)到零件能在保證精度的前提下進(jìn)行加工，而且方便快速，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低成本的目的。通過不懈努力和指導(dǎo)老師的精心指導(dǎo)下，針對(duì)這些問題查閱了大量的相關(guān)資料。最后，將這些問題一一解決，并設(shè)計(jì)了銑斜面的專用夾具。而且它們都有一個(gè)共同的特點(diǎn)，都采用了一面兩銷定位，夾緊都采用了手動(dòng)夾緊，由于工件的尺寸不大，所需的夾緊力不大。因此手動(dòng)夾緊滿足夾緊要求。 完成了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，通過做這次的設(shè)計(jì)，使對(duì)專業(yè)知識(shí)和技能有了進(jìn)一步的提高，為以后從事本專業(yè)技術(shù)的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 七 參 考 文 獻(xiàn) [1] 大連理工大學(xué)工程圖學(xué)教研室編，《機(jī)械制圖》第六版，高等教育出版社 [2] 甘永立，《幾何量公差與檢測(cè)》第十版，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 [3] 鄒青，《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》，機(jī)械工業(yè)出版社 [4] 楊叔子，《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》，機(jī)械工業(yè)出版社 [5] 朱家誠(chéng)，《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》，合肥工業(yè)大學(xué)出版社 [6] 于駿一，《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》第二版，機(jī)械工業(yè)出版社 [7] 濮良貴，《機(jī)械設(shè)計(jì)》第九版，高等教育出版社 至 誠(chéng) 至 堅(jiān) 博 學(xué) 篤 行 - 24 -