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制定撥叉零件的加工工藝及銑尺寸18H11槽的銑床夾具設(shè)計 15 目 錄 一、零件的分析 - 1 - （一）零件的工藝分析 - 1 - 二、工藝規(guī)程設(shè)計 - 2 - （一）確定毛坯的制造形式 - 2 - （二）基面的選擇 - 2 - （三）制訂工藝路線 - 2 - （四）機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 - 3 - （五）確定切削用量及基本工時 - 4 - 三、專用夾具設(shè)計 - 11 - （一）提出問題 - 11 - （一）夾具設(shè)計 - 11 - 四、參考文獻 - 13 - 機械制造工藝及夾具課程設(shè)計任務(wù)書 設(shè)計題目：制定撥叉（831003型號）零件的加工工藝及 銑尺寸18H11槽的銑床夾具設(shè)計 設(shè)計要求：1.中批生產(chǎn)； 2.盡量選用通用設(shè)備。 設(shè)計內(nèi)容：1.填寫設(shè)計任務(wù)書； 2.制訂一個中等零件的加工工藝過程，填寫工 藝過程卡和工序卡各一張； 3.設(shè)計指導(dǎo)教師指定的工序夾具，繪制全套夾 具圖紙，要求用計算機繪圖； 4.編寫設(shè)計說明書一份，按照畢業(yè)論文的格式 寫，要求打印文稿。  一、 零件的分析 （一）零件的工藝分析 撥叉這個零件從零件圖上可以看出，它一共有兩組加工表面，而這二組加工表面之間有一定的位置要求，現(xiàn)將這二組加工表面分述如下： 1．以?25mm孔為中心的加工表面。這一組加工表面包括：?25H7mm的l六齒花鍵孔及倒角，尺寸為80㎜與花鍵孔垂直的兩端面，尺寸為18H11與花鍵孔垂直的通槽。 2． 與?25mm花鍵孔平行的表面。這一組加工表面包括：與花鍵孔中心軸 線相距22㎜的上表面，與上表面垂直的二個M8通孔和一個? 5錐孔。 這兩組加工表面之間有著一定的位置要求，主要是： 1． 上表面與?25mm花鍵孔中心線平行度為0.10㎜； 2． 18H11通槽兩側(cè)面與與?25mm花鍵孔中心線的垂直度為0.08㎜。 由以上分析可知，對于這二組加工表面而言，我們可以先加工其中一組表面，然后借助于專用夾具進行另一組表面的加工，并且保證它們之間的位置精度要求。 二、 工藝規(guī)程設(shè)計 （一）確定毛坯的制造形式 零件材料為HT200，考慮到該零件在車床中的受力并保證零件的工作可靠性，零件為中批生產(chǎn)，而且零件的尺寸不大，因此，毛坯可采用金屬模砂型鑄造。 （二）基面的選擇 基準(zhǔn)面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一。基面選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)效率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。 粗基準(zhǔn)的選擇：以上下表面和兩 側(cè)面作為粗基準(zhǔn)，以消除，，三個自由度，用以消除，，三個自由度，達到完全定位。 對于精基準(zhǔn)而言，根據(jù)基準(zhǔn)重合原則，選用設(shè)計基準(zhǔn)作為精基準(zhǔn)。 （三） 制訂工藝路線 制訂工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀，尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)為中批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具來提高生產(chǎn)效率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟效率，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 1.工藝路線方案一 工序Ⅰ 銑端面。 工序Ⅱ 鉆、擴花鍵底孔?22mm。 工序Ⅲ 內(nèi)花鍵孔倒角。 工序Ⅳ 拉花鍵孔。 工序Ⅴ 銑上、下表面。 工序Ⅵ 鉆2—M8孔，?5mm錐孔。 工序Ⅶ 銑通槽18H11㎜。 工序Ⅷ 攻螺紋2—M8。 工序Ⅸ 去毛刺。 工序Ⅹ 檢查。 2.工藝路線方案二 工序Ⅰ 銑端面。 工序Ⅱ 鉆、擴花鍵底孔?22mm。 工序Ⅲ 內(nèi)花鍵孔倒角。 工序Ⅳ 銑上、下表面。 工序Ⅴ 鉆2—M8孔，?5mm錐孔。 工序Ⅵ 銑通槽18H11㎜。 工序Ⅶ 拉花鍵孔。 工序Ⅷ 攻螺紋2—M8。 工序Ⅸ 去毛刺。 工序Ⅹ 檢查。 工藝方案的比較與分析： 上述兩個工藝方案的特點在于：方案一是先拉花鍵孔，再以該花鍵孔為基準(zhǔn)加工其余平面；方案二是先加工上下面，再加工花鍵孔。兩相比較可以看出，方案一可以避免加工上表面和槽的設(shè)計基準(zhǔn)和加工基準(zhǔn)不重合的問題，而方案而不能，所以選用方案一作為零件的加工工序。 （四）機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “撥叉”零件材料為HT200，毛坯重量約為1.00Kg，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)， 采用金屬砂型鑄造。 根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、 工序尺寸及毛坯尺寸如下： 1. 銑端面 考慮左端面的粗糙度Ra為3.2，參照《機械制造工藝設(shè)計手冊》——以下簡稱“手冊”，表1—43，確定工序尺寸為 Z=3.0mm，其中粗加工的加工余量Z=2.0mm，精加工的加工余量Z=1.0mm。右端面沒有粗糙度要求，只要求粗加工，所以余量定位3.0㎜。 2. 花鍵孔（6-?25H7×?22H12×6H11）。 要求花鍵孔為外徑定心，故采用拉削加工。 內(nèi)孔?22H12㎜： 鉆孔：?20㎜ 擴鉆：?22㎜ 2Z=2.0㎜ 拉花鍵孔（6-?25H7×?22H12×6H11） 花鍵孔要求外徑定心，花鍵內(nèi)徑拉削時的加工余量為孔的公差0.17㎜。 3．銑表面 根據(jù)“手冊”表1—49，取上表面的機械加工余量為4.0㎜，下表面的余量為3.0㎜。 粗銑上表面 Z=3.0㎜ 精銑上表面的臺階面 Z=1.0㎜ 粗銑下表面 Z=3.0㎜ 4. 銑通槽18H11㎜ 粗銑16㎜ 2Z=4.0㎜ 半精銑18㎜ 2Z=2.0㎜ 毛坯制造尺寸及技術(shù)要求見毛坯圖。 （五）確定切削用量及基本工時 工序Ⅰ：銑端面。 1）粗銑左端面 α=0.25mm/Z (表3-28) ν=0.35m/s（21m/min） (表3-30) 采用高速三面刃銑刀，d=175mm,齒數(shù)Z=16。 n===0.637r/s (38.2r/min) 按機床選取n=31.5r/min=0.522r/s （表4—17） 故實際切削速度ν==0.29m/s 切削工時 l=75mm，l=175mm，l=3mm t== =121.2s=2.02min 2）粗銑右端面 粗銑右端面的進給量、切削速度和背吃刀量與粗銑左端面的切削用量相同。 切削工時 l=45mm，l=175mm，l=3mm t== =106.8s=1.78min 3）精銑左端面 α=0.10mm/Z (表3-28) ν=0.30m/s（18m/min） (表3-30) 采用高速三面刃銑刀，d=175mm,齒數(shù)Z=16。 n===0.546r/s (32.76r/min) 按機床選取n=31.5r/min=0.522r/s （表4—17） 故實際切削速度ν==0.29m/s 切削工時 l=75mm，l=175mm，l=3mm t== =302.92s=5.05min 工序Ⅱ：鉆、擴花鍵底孔 1）鉆孔? 20㎜ f=0.75mm/r·K=0.75×0.95=0.71㎜/s (表3—38) ν=0.35m/s （21m/min） （表3—42） n===5.57r/s (334r/min) 按機床選取 n=338r/min=5.63r/s 故實際切削速度 ν==0.35m/s 切削工時 l=80mm，l= 10mm，l=2mm t== =23s （0.4min） 2）擴孔? 22㎜ f=1.07 (表3—54) ν=0.175m/s （10.5m/min） n===2.53r/s (151.8r/min) 按機床選取 n=136r/min=2.27r/s 故實際切削速度 ν==0.16m/s 切削工時 l=80mm，l= 3mm，l=1.5mm t== =35s （0.6min） 工序Ⅲ：倒角1.07×15 f=0.05㎜/r (表3—17) ν=0.516m/s （參照表3—21） n===6.3r/s (378r/min) 按機床選取 n=380r/min=6.33r/s 切削工時 l=2.0mm，l= 2.5mm， t== =14s （0.23min） 工序Ⅳ：拉花鍵孔 單面齒升 0.05㎜ （表3—86） v=0.06m/s （3.6m/min） （表3—88） 切削工時 （表7—21） t= 式中： h——單面余量1.5㎜（由? 22㎜—? 25㎜）； l——拉削表面長度80㎜； ——考慮標(biāo)準(zhǔn)部分的長度系數(shù)，取1.20； K——考慮機床返回行程的系數(shù)，取1.40； V——切削速度3.6m/min； S——拉刀同時工作齒數(shù) Z=L/t。 t——拉刀齒距， t=(1.25—1.5)=1.35=12㎜ Z=L/t=80/126齒 t==0.15min (9s) 工序Ⅴ：銑上、下表面 1）粗銑上表面的臺階面 α=0.15mm/Z (表3-28) ν=0.30m/s（18m/min） (表3-30) 采用高速三面刃銑刀，d=175mm,齒數(shù)Z=16。 n===0.546r/s (33r/min) 按機床選取n=30r/min=0.5r/s （表4—17） 故實際切削速度ν==0.27m/s 切削工時 l=80mm，l=175mm，l=3mm t== =215s=3.58min 2）精銑臺階面 α=0.07mm/Z (表3-28) ν=0.25m/s（18m/min） (表3-30) 采用高速三面刃銑刀，d=175mm,齒數(shù)Z=16。 n===0.455r/s (33r/min) 按機床選取n=30r/min=0.5r/s （表4—17） 故實際切削速度ν==0.27m/s 切削工時 l=80mm，l=175mm，l=3mm t== =467s=7.7min 3）粗銑下表面保證尺寸75㎜ 本工步的切削用量與工步1）的切削用量相同 切削工時 l=40mm，l=175mm，l=3mm t== =181.7s=3.03min 工序Ⅵ：鉆2-M8底孔（? 6.80㎜） f=0.36㎜/r (表3—38) ν=0.35m/s （參照表3—42） n===16.39r/s (983.4r/min) 按機床選取 n=960r/min=16r/s 故實際切削速度ν==0.34m/s 切削工時（表7—5） l=9.5mm，l= 4mm，l=3㎜ t== =2.86 （0.048min） 工序Ⅶ：銑槽18H11 1）粗銑 α=0.10㎜/s(表3-28) ν=0.30m/s（21m/min） (表3-30) 采用粗齒直柄立銑刀，d=16mm,齒數(shù)Z=3。 n===5.97/s (358.2/min) 按機床選取n=380r/min=6.33/s （表4—16） 故實際切削速度ν==0.32/s 切削工時 l=34mm，l=2mm，l=0mm t== =19s 因為要走刀兩次，所以切削工時為38s。 2）精銑通槽 α=0.07/s(表3-28) ν=0. 25m/s（15m/min） (表3-30) 采用細齒直柄立銑刀，d=12mm,齒數(shù)Z=5。 n===6.63s (397.8min) 按機床選取n=380r/min=6.33/s （表4—16） 故實際切削速度ν==0.24s 切削工時 l=35mm，l=2mm，l=0mm t== =16s 因為走刀兩次，所以切削工時為64s。 Ⅷ：攻螺紋2—M8 v=0.35m/s (表3—42) n===13.9 (834min) 按機床選取n=850r/min=14.2s 故實際切削速度ν==0.357m/s。 三、專用夾具設(shè)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(shè)計專用夾具。 （一）提出問題 利用本夾具主要用來鉆? 22㎜花鍵底孔。在加工本工序是，其他重要表面都還未加工，因此，在本道工序加工時，主要考慮如何保證底面的定位，如何降低勞動強度、提高勞動生產(chǎn)率，而精度則不是主要問題。 （一） 夾具設(shè)計 1. 定位基準(zhǔn)的選擇 由零件圖可知，為了定位誤差為零，選擇零件的上下表面為主要定位基準(zhǔn)面。 2．切削力及夾緊力計算 刀具：高速鋼鉆頭，直徑d=20mm，f=0.71mm/r 鉆頭轉(zhuǎn)速 n=5.63r/s 工件材料：灰鑄鐵 HB=210 則： 切屑扭矩 M=10 （表3—36） =225.63×20×0.71×1.059×10 =53.86（N·m） 軸向力 F==588.60×20×0.71×1.059 =9478.8（N） 其中 K=K=()=()=1.059 切削功率 P=2Mn×10 =2×3.14×53.86×5.63×10 =1.90 KW 由零件定位、裝夾方式可知，只有鉆削時產(chǎn)生的軸向力能引起零件的松動。 由夾緊機構(gòu)產(chǎn)生的實際夾緊力應(yīng)滿足下式： P=K·F 式中，安全系數(shù) 為基本安全系數(shù)1.5； 為加工性質(zhì)系數(shù)1.1； 為刀具鈍化系數(shù)1.2； 為斷續(xù)切削系數(shù)1.2。 所以 （N） 所需的實際夾緊力為22521.6N是比較大的，為了使得整個夾具結(jié)構(gòu)緊湊，決定選用鉸鏈夾緊機構(gòu)。 結(jié)構(gòu)形式：Ⅰ型單臂鉸鏈夾緊機構(gòu) 夾緊時，臂的最小允許傾斜角：α=15 擴力比：i=3.14 活塞桿的最大拉力為： F=22521.6/3.14=7172.5N 計算驅(qū)動氣缸直徑： F=·p=7172.5 式中：p——壓縮空氣單位壓力，取p=0.4MPa。 D=151㎜ 按標(biāo)準(zhǔn)，取氣缸直徑D=150㎜.此時，當(dāng)壓縮空氣壓力p=0.4MPa時，驅(qū)動氣缸的拉力 F=7068N,則鉸鏈機構(gòu)的放大倍數(shù)i可降至： i=3.19 此時，臂的最小允許傾角在20°到25°之間，取放大倍數(shù)為3.41。 ∴ 實際的夾緊力應(yīng)為： P=7068×3.41=24101.9N 這遠遠大于所需的22521.6N的夾緊力，因此工作是可靠的。 3． 位誤差分析 定位尺寸幾公差的確定。夾具的主要是底面的一側(cè)及頂面，并且要求不是很高，可以滿足。 4． 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 如前所述，在設(shè)計夾具時，應(yīng)該注意提高勞動生產(chǎn)率。為此，應(yīng)首先著眼于采用何種夾緊裝置以減少更換工件的輔助時間。本夾具設(shè)計時，盡量使夾具體簡單，緊湊。 四、參考文獻 1.《機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書》 機械工業(yè)出版社 趙家齊 編 2.《機械制造工藝設(shè)計手冊》 機械工業(yè)出版社 王紹俊 編 3.《機床夾具設(shè)計》 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 王啟平 編