831005撥叉零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及鉆削工序?qū)Ｓ脢A具設(shè)計【含CAD圖紙、說明書】
831005撥叉零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及鉆削工序?qū)Ｓ脢A具設(shè)計【含CAD圖紙、說明書】,含CAD圖紙、說明書,零件,機(jī)械,加工,工藝,規(guī)程,工序,專用,夾具,設(shè)計,cad,圖紙,說明書,仿單
工 藝 裝 備 設(shè) 計
設(shè)計任務(wù)書
設(shè)計題目：撥叉零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及鉆削工序?qū)Ｓ脢A具設(shè)計
生產(chǎn)綱領(lǐng)：4000件
生產(chǎn)類型：中批量或大批量生產(chǎn)
設(shè)計要求：
（1）產(chǎn)品零件圖 1張
（2）機(jī)械加工工藝過程卡片 1張
（3）機(jī)械加工工序卡片 1張
（4）夾具總裝圖（0﹟或1﹟圖紙） 1張
（5）夾具體零件圖（2﹟～3﹟圖紙） 1張
（6）夾具三維模型圖（彩色） 1張
（7）課程設(shè)計說明書（5000～7000字） 1份
目 錄
設(shè)計任務(wù)書 I
第1章 緒論 4
1.1 課題的目的和意義 4
1.2 本課題主要設(shè)計任務(wù) 6
第2章 機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計 7
2.1 零件的工藝分析 7
2.1.1 零件的作用 7
2.1.2 零件的結(jié)構(gòu)特點 8
2.1.3 結(jié)構(gòu)工藝性分析 9
2.2 確定毛坯的制造形式 9
2.3 工藝過程設(shè)計 9
2.3.1 定位基準(zhǔn)面的選擇 9
2.3.2 工藝方案的分析與比較 10
2.3.3 工藝路線的確定 11
2.4 工序設(shè)計 11
2.4.1 機(jī)床工藝裝備的選擇 11
2.4.2 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 11
2.4.3 切削用量及工時定額的確定 12
2.5 填寫工藝文件 18
第3章 專用夾具設(shè)計 19
3.1 設(shè)計思想 19
3.2 定位方案設(shè)計 19
3.2.1 定位方案的確定 19
3.2.2 定位元件的選擇與設(shè)計 20
3.2.3 定位誤差分析與計算 20
3.3 夾緊方案設(shè)計 21
3.3.1 夾緊力的確定 21
3.3.2 夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計 22
3.4 對刀導(dǎo)引元件的設(shè)計 22
3.5 夾具體的設(shè)計 22
3.6 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 22
第4章 夾具三維建模 24
4.1 建模方法 24
4.2 建模步驟 24
4.3 建模結(jié)果 25
課程設(shè)計的心得體會 26
參考文獻(xiàn) 27
附 錄 1 機(jī)械加工工藝過程卡片 28
附 錄 2 機(jī)械加工工序卡片 29
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第 III 頁
第1章 緒論
1.1 課題的目的和意義
機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計,是在學(xué)完機(jī)械制造工藝學(xué)及夾具設(shè)計原理課程,經(jīng)過生產(chǎn)實習(xí)取得感性知識后進(jìn)行的一項教學(xué)環(huán)節(jié);在老師的指導(dǎo)下,要求在設(shè)計中能初步學(xué)會綜合運用以前所學(xué)過的全部課,并且獨立完成的一項工程基本訓(xùn)練。同時,也為以后好畢業(yè)設(shè)計打下良好基礎(chǔ)通過課程設(shè)計達(dá)到以下目的：
（1）能熟練的運用機(jī)械制造工藝學(xué)的基本理論和夾具設(shè)計原理的知識,正確地解決一個零件在加工中的定位,夾緊以及合理制訂工藝規(guī)程等問題的方法,培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。
（2）過對零件某道工序的夾具設(shè)計,學(xué)會工藝裝備設(shè)計的一般方法。通過學(xué)生親手設(shè)計夾具(或量具)的訓(xùn)練,提高結(jié)構(gòu)設(shè)計的能力。
（3）課程設(shè)計過程也是理論聯(lián)系實際的過程,并學(xué)會使用手冊,查詢相關(guān)資科等,增強(qiáng)學(xué)生解決工程實際問題的獨立工作能力。
1）機(jī)床夾具的現(xiàn)狀
夾具最早出現(xiàn)在18世紀(jì)后期。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，夾具已從一種輔助工具發(fā)展成為門類齊全的工藝裝備。
有關(guān)統(tǒng)計表明，目前的中、小批多品種生產(chǎn)的工件品種已占工件種類總數(shù)的85％左右?，F(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應(yīng)市場的需求與競爭。然而，一般企業(yè)都仍習(xí)慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具，一般在具有中等生產(chǎn)能力的工廠里，約擁有數(shù)千甚至近萬套專用夾具；另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，每隔3～4年就要更新50～80％左右專用夾具，而夾具的實際磨損量僅為10～20％左右。特別是近年來，數(shù)控機(jī)床、加工中心、成組技術(shù)、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等新加工技術(shù)的應(yīng)用，對機(jī)床夾具提出了如下新的要求：
（1）能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)成本；
（2）能裝夾一組具有相似性特征的工件；
（3）能適用于精密加工的高精度機(jī)床夾具；
（4）能適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機(jī)床夾具；
（5）采用以液壓站等為動力源的高效夾緊裝置，以進(jìn)一步減輕勞動強(qiáng)度和提高勞動生產(chǎn)率；
（6）提高機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化程度。
所以，老式的夾具已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)需要了，更經(jīng)濟(jì)化、高效化的夾具也就慢慢的發(fā)展出來。
2）機(jī)床夾具的發(fā)展方向
機(jī)床夾具的發(fā)展方向主要表現(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn)化、精密化、高效化和柔性化等四個方面。
（1）標(biāo)準(zhǔn)化
機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化與通用化是相互聯(lián)系的兩個方面。目前我國已有夾具零件及部件的國家標(biāo)準(zhǔn)：GB/T2148～T2259－91以及各類通用夾具、組合夾具標(biāo)準(zhǔn)等。機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化，有利于夾具的商品化生產(chǎn)，有利于縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)總成本。
（2）精密化
隨著機(jī)械產(chǎn)品精度的日益提高，勢必相應(yīng)提高了對夾具的精度要求。精密化夾具的結(jié)構(gòu)類型很多，例如用于精密分度的多齒盤，其分度精度可達(dá)±0.1"；用于精密車削的高精度三爪自定心卡盤，其定心精度為5μm。
（3）高效化
高效化夾具主要用來減少工件加工的基本時間和輔助時間，以提高勞動生產(chǎn)率，減輕工人的勞動強(qiáng)度。常見的高效化夾具有自動化夾具、高速化夾具和具有夾緊力裝置的夾具等。例如，在銑床上使用電動虎鉗裝夾工件，效率可提高5倍左右；在車床上使用高速三爪自定心卡盤，可保證卡爪在試驗轉(zhuǎn)速為9000r/min的條件下仍能牢固地夾緊工件，從而使切削速度大幅度提高。目前，除了在生產(chǎn)流水線、自動線配置相應(yīng)的高效、自動化夾具外，在數(shù)控機(jī)床上，尤其在加工中心上出現(xiàn)了各種自動裝夾工件的夾具以及自動更換夾具的裝置，充分發(fā)揮了數(shù)控機(jī)床的效率。
（4）柔性化
機(jī)床夾具的柔性化與機(jī)床的柔性化相似，它是指機(jī)床夾具通過調(diào)整、組合等方式，以適應(yīng)工藝可變因素的能力。工藝的可變因素主要有：工序特征、生產(chǎn)批量、工件的形狀和尺寸等。具有柔性化特征的新型夾具種類主要有：組合夾具、通用可調(diào)夾具、成組夾具、模塊化夾具、數(shù)控夾具等。為適應(yīng)現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)多品種、中小批量生產(chǎn)的需要，擴(kuò)大夾具的柔性化程度，改變專用夾具的不可拆結(jié)構(gòu)為可拆結(jié)構(gòu)，發(fā)展可調(diào)夾具結(jié)構(gòu)，將是當(dāng)前夾具發(fā)展的主要方向。
綜上所述，夾具在機(jī)械加工生產(chǎn)過程中起著重大的作用，夾具的發(fā)展是為了滿足當(dāng)代機(jī)械加工工藝的需要，可以說是社會的發(fā)展、生產(chǎn)的需要帶動著夾具的發(fā)展，其發(fā)展過程是是必然的。
1.2 本課題主要設(shè)計任務(wù)
（1）對零件進(jìn)行工藝分析，畫零件圖；
（2）確定毛坯的制造方式，繪制毛坯簡圖；
（3）制定零件的機(jī)械加工工藝路線，填寫機(jī)械加工工藝過程卡；
（4）對指定工序，選擇機(jī)床及工、夾、量、刃具，確定加工余量及工序間尺寸與公差，確定切削用量，填寫工藝過程卡；
（5）對指定工序進(jìn)行機(jī)床夾具設(shè)計計算和機(jī)構(gòu)設(shè)計，畫夾具裝配裝配圖；
（6）對夾具的一個零件設(shè)計零件圖；
（7）編寫設(shè)計計算說明書。
第2章 機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計
2.1 零件的工藝分析
CA6140車床共有兩處加工表面，其間有一定位置要求。分述如下：
（1）零件孔Φ22mm的上下加工表面及花鍵孔Φ25mm
這一組加工表面包括：孔Φ22mm的上下加工表面，孔Φ22mm的內(nèi)表面，有粗糙度要求為Ra小于等于6.3um，Φ25mm的六齒花鍵孔，有粗糙度要求Ra小于等于3.2um，擴(kuò)兩端面孔，有粗糙度要求Ra=6.3um;
加工時以上下端面和外圓Φ40mm為基準(zhǔn)面，有由于上下端面須加工，根據(jù)“基準(zhǔn)先行”的原則，故應(yīng)先加工上下端面（采用互為基準(zhǔn)的原則），再加工孔Φ22mm, 六齒花鍵孔Φ25mm和擴(kuò)孔；
（2）孔Φ22mm兩側(cè)的撥叉端面
這一組加工表面包括：右側(cè)距離18mm的上下平面，Ra=3.2um，有精銑平面的要求，左側(cè)距離為8mm的上下平面，Ra=1.6um，同樣要求精銑；
加工時以孔22mm，花鍵孔25 mm和上下平面為基準(zhǔn)定位加工；
根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟(jì)精度及一般機(jī)床所能達(dá)到的位置精度，該零件沒有很難加工的表面尺寸，上述表面的技術(shù)要求采用常規(guī)加工工藝均可以保證，對于這兩組加工表面而言，可以先加工其中一組表面，然后借助于專用夾具加工另一組表面，并且保證它們的位置精度要求。
2.1.1 零件的作用
撥叉是一種輔助零件，通過撥叉控制滑套與旋轉(zhuǎn)齒輪的接合?；咨厦嬗型箟K，滑套的凸塊插入齒輪的凹面，把滑塊與齒輪連在一起，使齒輪帶動滑塊，滑套帶動輸出軸，將動力從輸入軸傳送至輸出軸。擺動撥叉可以控制滑套與不同齒輪的結(jié)合與分離，達(dá)到換檔的目的。分析這種動力聯(lián)接方式可知，車換檔時要減速，這樣可以減少滑套與齒輪之間的沖擊，延長零件的使用壽命。
題目給定的零件是CA6140撥叉。它位于車床變速機(jī)構(gòu)中，主要起換檔，使主軸回轉(zhuǎn)運動按照工作者的要求進(jìn)行工作，獲得所需的速度和扭矩的作用。撥叉頭以?220+0.28孔套在變速叉軸上，并用花鍵與變速叉軸連接，撥叉教夾在變換齒輪的槽中，當(dāng)需要變速時，操縱變速桿，變速操縱機(jī)構(gòu)就通過撥叉頭部的操縱槽帶動撥叉與變速叉軸一起在變速箱中滑移，撥叉腳撥動齒輪在化簡軸上滑動以變換檔位，從而改變主軸轉(zhuǎn)速。
該撥叉在變換檔位時要承受彎曲應(yīng)力及沖擊載荷作用，因此該零件應(yīng)有足夠強(qiáng)度，剛度和韌性，以適應(yīng)撥叉的工作條件。該零件的主要工作表面為叉軸孔?220+0.28，撥叉腳內(nèi)表面及操縱槽。
寬度為180+0.012mm的槽尺寸精度要求很高，因為在撥叉拔動使滑移齒輪時如果槽的尺寸精度不高或間隙很大時，滑移齒輪得不到很高的位置精度。所以，寬度為180+0.012mm的槽和滑移齒輪的配合精度要求很高。
撥叉零件圖如圖2-1所示。
圖2-1 撥叉
2.1.2 零件的結(jié)構(gòu)特點
（1）可獲得比鑄鋼更薄而復(fù)雜的鑄件,鑄件中殘余內(nèi)應(yīng)力變形較鑄鋼小。
（2）對冷卻速度敏感性大,因此薄截面容易形成白口和裂紋,而厚截面又容易形成疏松,故灰鑄鐵件當(dāng)壁厚超過其臨界值時,隨著壁厚的增加其力學(xué)性能反而顯著降低。
（3）表面光潔,因而加工余量比鑄鋼小加工表面質(zhì)量不高對疲勞極限不利影響
（4）消震性高,常用來做承受震動的機(jī)座
（5）不允許用于長時間在250℃溫度下工作的零件。
（6）不同截面上性能較均勻,適宜做要求高,而截面不一樣的較厚鑄件。
2.1.3 結(jié)構(gòu)工藝性分析
（1）與所采用的加工方法相適應(yīng)
（2）便于刀具正確地切入及切出
（3）便于多件一起加工
2.2 確定毛坯的制造形式
（1）零件材料為HT200。考慮零件在機(jī)床運行過程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡單，故選擇鑄件毛坯。
（2）已知零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)是4000件每年,故查表（15-2），可確定其為大批生產(chǎn)，初步確定工藝安排的基本傾向為：加工過程劃分階段，工序適當(dāng)集中，加工設(shè)備主要以通用設(shè)備為主，采用專用夾具，這樣投資較少，投產(chǎn)快生產(chǎn)率較高，轉(zhuǎn)產(chǎn)較容易。
（3）根據(jù)零件的材料確定毛坯為鑄件，材料為HT200，毛坯的鑄造方法為金屬模機(jī)械造型（表15-4），鑄件尺寸公差等級為CT9級（表15-5）。
毛坯圖如圖2-2所示。
圖2-2 毛坯圖
2.3 工藝過程設(shè)計
2.3.1 定位基準(zhǔn)面的選擇
基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一。基面選擇得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。
（1）粗基準(zhǔn)的選擇。對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。而對有若干個不加工表面的工件，則應(yīng)以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗基準(zhǔn)。根據(jù)這個基準(zhǔn)選擇原則，現(xiàn)選取φ22孔的不加工外輪廓底面作為粗基準(zhǔn)，利用圓柱來定位，另外四爪握住兩邊來限制六個自由度，達(dá)到完全定位,然后進(jìn)行銑削。
（2）精基準(zhǔn)的選擇。主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問題。當(dāng)設(shè)計基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算?，F(xiàn)選取零件的A面作為精基準(zhǔn)。
2.3.2 工藝方案的分析與比較
2.3.2.1 工藝路線方案一
工序1 粗、精右銑端面
工序2 鉆、擴(kuò)花鍵底孔?220+0.28、倒角。
工序3 粗、精銑削上面。
工序4 銑削80+0.050 mm的槽。
工序5 銑削180+0.012mm的槽。
工序6 拉花鍵孔。
工序7 去毛刺。
工序8 檢查。
2.3.2.2 工藝路線方案二
工序1 粗、精銑右端面
工序2 鉆、擴(kuò)花鍵底孔?220+0.28、倒角。
工序3 拉花鍵孔。
工序4 粗、精銑削上面。
工序5 銑削80+0.05 mm的槽。
工序6 銑削180+0.012mm的槽。
工序7 去毛刺。
工序8 檢查。
2.3.2.3 工藝方案的比較與分析
上述兩個工藝方案的特點在于：工藝方案一是先加工上面和兩個槽，然后拉花鍵孔，但此方案中工序4、5、6很難對工件進(jìn)行定位和夾緊；而方案二是先拉花鍵孔，這樣，方案二中的工序5、6、7很容易對工件進(jìn)行定位和夾緊即以花鍵孔中心線和右端面（A面）作為工序5、6、7的定位基準(zhǔn)，此方案定位精度高，專用夾具結(jié)構(gòu)簡單、可靠，所以采用方案二比較合理。
2.3.3 工藝路線的確定
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)為大批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機(jī)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(jì)效率，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。本設(shè)計采用工藝路線方案二。
2.4 工序設(shè)計
2.4.1 機(jī)床工藝裝備的選擇
（1）機(jī)床的選擇
工序1可用X52K型銑床
工序2可用Z525立式鉆床，C3163-1轉(zhuǎn)塔式六角車床
工序3可用拉床
工序4，工序5，工序6可用X62W銑床
（2）刀具的選擇
在銑床上用高速鋼立銑刀，銑上下兩槽用高速鋼直齒精密級三面刃銑刀，在車床上選45度偏刀，內(nèi)拉床選高速鋼拉刀。
（3）夾具的選擇
皆為專用夾具。
（4）量具的選擇
精度要求較高的可用內(nèi)徑千分尺量程50～125，其余用游標(biāo)卡尺分度值為0.02。
2.4.2 機(jī)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)類型為大批生產(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(jī)械加工余量、 工序尺寸及毛坯尺寸如下：
2.4.2.1 銑端面（A面）：
考慮右端面的粗糙度Ra為3.2，參照《機(jī)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。左端面沒有粗糙度要求，只要求粗加工，所以余量定位3.0mm。
2.4.2.2 拉花鍵孔：
要求花鍵孔為外徑定心，故采用拉削加工。
內(nèi)孔：?220+0.28
鉆孔：?20mm
擴(kuò)鉆：?22mm 2Z=2.0mm
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0.28mm
2.4.2.3 銑上表面（B面）：
根據(jù)“手冊”表1—49，取上表面的機(jī)械加工余量為4.0mm，下表面的余量為3.0mm。
粗銑上表面 Z=3.0mm
精銑上表面 Z=1.0mm
粗銑下表面 Z=3.0mm
2.4.3 切削用量及工時定額的確定
2.4.3.1 工序1：粗、精銑右端面。
（1）粗銑右端面
αf=0.25mm/Z
ν=0.35m/s（21m/min）
采用高速三面刃銑刀，dw=175mm,齒數(shù)Z=16。
ns=1000?vπ?dw=1000×0.353.14×175=0.637r/s (38.2r/min)
按機(jī)床選取nw=31.5r/min=0.522r/s
故實際切削速度
ν=π?dw?ns1000=0.29m/s
切削工時
l=50mm，l1=175mm，l2=3mm
tm=l+l1+l2nw?αf?Z= 109.2s=1.82min
（2）精銑右端面
αf=0.10mm/Z
ν=0.30m/s（18m/min）
采用高速三面刃銑刀，dw =175mm,齒數(shù)Z=16。
ns=1000?vπ?dw=1000×0.303.14×175=0.546r/s (32.76r/min)
按機(jī)床選取nw=31.5r/min=0.522r/s
故實際切削速度
ν=π?dw?ns1000=0.29m/s
切削工時
l=50mm，l1=175mm，l2=3mm
tm=l+l1+l2nw?αf?Z= 272.99s=4.55min
2.4.3.2 工序2：鉆、擴(kuò)花鍵底孔
（1）鉆孔?20mm
f=0.75mm/r·Kl=0.75×0.95=0.71mm/s
v=0.35m/s（21m/min）
ns=1000?vπ?dw=1000×0.353.14×20=5.57r/s(334r/min)
按機(jī)床選取 nw=338r/min=5.63r/s
故實際切削速度
ν=π?dw?ns1000=0.35m/s
切削工時
l=80mm，l1= 10mm，l2=2mm
tm=l+l1+l2nw?f= 80+10+25.63×0.71=23s（0.4min）
（2）擴(kuò)孔?22mm
f=1.07mm/r
v=0.175m/s（10.5m/min）
ns=1000?vπ?dw=1000×0.1753.14×22=2.53r/s(151.8r/min)
按機(jī)床選取 nw =136r/min=2.27r/s
故實際切削速度
v=π?dw?ns1000=0.16m/s
切削工時
l=80mm，l1= 3mm，l2=1.5mm
tm=l+l1+l2nw?f=80+3+1.52.27×1.07=35s(0.6min)
（3）倒角
f=0.05mm/r
v=0.516m/s
ns=1000?vπ?dw=1000×0.5163.14×26=6.3r/s(378r/min)
按機(jī)床選取 nw =380r/min=6.33r/s
切削工時
l=2.0mm，l1= 2.5mm，
tm=l+l1nw?f= 2.0+2.56.33×0.05=14s(0.23min)
2.4.3.3 工序3：拉花鍵孔
單面齒升 0.05㎜
v=0.06m/s（3.6m/min）
切削工時
tm=h?l?η?K1000?v?Sz?Z
式中：h——單面余量1.5㎜（由? 22㎜—? 25㎜）；
l——拉削表面長度80㎜；
η——考慮標(biāo)準(zhǔn)部分的長度系數(shù)，取1.20；
K——考慮機(jī)床返回行程的系數(shù)，取1.40；
V——切削速度3.6m/min；
Sz——拉刀同時工作齒數(shù) Z=L/t。
t——拉刀齒距，
t=(1.25—1.5)L=1.3580=12㎜
∴Z=L/t=80/12≈6齒
tm=1.5?80?1.20?1.401000?3.6?0.06?6=0.15min (9s)
2.4.3.4 工序4：銑上、下表面
（1）粗銑上表面（B面）
αf =0.15mm/Z
v=0.30m/s（18m/min）
采用高速三面刃銑刀，dw=175mm,齒數(shù)Z=16。
ns=1000?vπ?dw=1000×0.303.14×175=0.546r/s (33r/min)
按機(jī)床選取nw=30r/min=0.5r/s
故實際切削速度
ν=π?dw?ns1000=0.27m/s
切削工件時
l=28mm，l1=175mm，l23mm
tm=l+l1+l2nw?αf?Z= 80+175+30.5×0.15×16=171.66s=2.86min
（2）精銑上表面（B面）
αf=0.07mm/Z
v=0.25m/s（15m/min）
采用高速三面刃 銑刀，dw =175mm,齒數(shù)Z=16。
ns=1000?vπ?dw=1000×0.253.14×175=0.455r/s (33r/min)
按機(jī)床選取nw=30r/min=0.5r/s
故實際切削速度
ν=π?dw?ns1000=0.27m/s
切削工時
l=28mm，l1=175mm，l2=3mm
tm=l+l1+l2nw?αf?Z=80+175+30.5×0.07×16=367.86s=6.13min
（3）粗銑下表面保證尺寸75mm
本工步的切削用量與工步1）的切削用量相同
切削工時
l=34mm，l1=175mm，l2=3mm
tm=l+l1+l2nw?αf?Z=40+175+30.5×0.15×16=176.67s=2.94min
2.4.3.5 工序5：銑槽80+0.05mm
（1）粗銑：
αf=0.05mm/z
v=0.3m/s（18m/min）
采用錯齒三面刃銑刀 L=8mm D=63 d=22 齒數(shù)Z=16
nw=1000?vπ?dw=4.34r/s (260r/min)
按機(jī)床選取nw =235r/min(3.92 r/s)
故實際切削速度
v=π?dw?ns1000=0.27m/s
切削工時
l=40mm，l1=14mm，l2=0mm
tm=l+l1+l2nw?αf?Z=17s
（2）精銑槽兩側(cè)：
αf =0.05mm/Z(表3-28)
v =0.38m/s（23m/min）
采用錯齒三面刃銑刀L=8mm D=63 d=22 齒數(shù)Z=16
ns=1000?vπ?dw=5.5 r/s (330r/min)
按機(jī)床選取nw =300r/min(5 r/s)
故實際切削速度
v=π?dw?ns1000=0.35m/s
切削工時
l=40mm，l1=14mm，l2=0mm
tm=l+l1+l2nw?αf?Z=14s
2.4.3.6 工序6：銑槽180+0.012mm
（1）粗銑：
αf=0.05mm/Z
ν=0.3m/s（18m/min）
采用鑲齒三面刃銑刀，d=48mm，D=150mm，L=12mm，齒數(shù)=20。
ns=1000?vπ?dw= 2r/s (120r/min)
按機(jī)床選取nw =118r/min(1.97 r/s)
故實際切削速度
ν=π?dw?ns1000=0.3 m/s
切削工時
l=40mm，l1=20mm，l2=0mm
t=l+l1+l2nw?αf?Z=30s
因為要走刀兩次，所以切削工時為60s
（2）精銑下平面的槽的三個面：
αf =0.05mm/Z
v=0.38m/s（23m/min）
采用鑲齒三面刃銑刀，d=48mm，D=150mm，L=12mm，齒數(shù)=30
ns=1000?vπ?dw=2.5 r/s (151r/min)
按機(jī)床選取nw=150r/min(2.5r/s)
故實際切削速度
v=π?dw?ns1000=0.38m/s
切削工時
l=40mm，l1=20mm，l2=0mm
tm=l+l1+l2nw?αf?Z=16s
因為要走刀兩次，所以切削工時為32s
2.5 填寫工藝文件
編制撥叉零件的機(jī)械加工工藝過程卡片及機(jī)械加工工序卡片，詳見附錄1及附錄2。
第3章 專用夾具設(shè)計
3.1 設(shè)計思想
在夾具設(shè)計中，定位方案不合理，工件的加工精度就無法保證。工作定位方案的確定是夾具設(shè)計中首先要解決的問題。
根據(jù)工序圖給出的定位元件方案，按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)正確選擇定位元件或定位的組合。在機(jī)床夾具的使用過程中，工件的批量越大，定位元件的磨損越快，選用標(biāo)準(zhǔn)定位元件增加了夾具零件的互換性，方便機(jī)床夾具的維修和維護(hù)。
設(shè)計夾具是原則上應(yīng)選該工藝基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)。無論是工藝基準(zhǔn)還是定為基準(zhǔn)，均應(yīng)符合六點定位原理。
為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強(qiáng)度，需要設(shè)計專用夾具
經(jīng)考慮決定設(shè)計鉆、擴(kuò)花鍵底孔的立式鉆床夾具。本夾具將用于Z525立式鉆床。刀具為高速鋼麻花鉆頭，來對工件進(jìn)行加工。
本夾具主要用來鉆擴(kuò)Φ220+0.28mm，由于采用高速鋼麻花鉆頭，一次切削，所以主要應(yīng)該考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強(qiáng)度。
3.2 定位方案設(shè)計
3.2.1 定位方案的確定
根據(jù)加工工序及零件圖可知，要加工Φ220+0.28mm，要確保所加工的孔和毛坯圓柱的同軸度問題，即定心。
在垂直于加工方向上，不能產(chǎn)生移動和轉(zhuǎn)動。沿加工方向上，由于Φ40外圓有一部分與肋板相交，不為規(guī)則外圓柱面，形狀特殊，所以也得限制其沿加工方向的移動和轉(zhuǎn)動。最終采取的定位方位為工件以Φ40外圓柱面和端面A定位基準(zhǔn)，在V形塊和支撐板上實現(xiàn)五點定位。用快速螺旋夾緊機(jī)構(gòu)推動V形塊壓頭夾緊工件。滿足六點定位原理，限制了工件6個自由度，屬于完全定位。
定位方案如圖3-1所示
圖3-1 定位方案
3.2.2 定位元件的選擇與設(shè)計
定位元件的選擇，包括其結(jié)構(gòu)尺寸形狀及布置形式等，主要決定于工件的加工要求、工件定位基準(zhǔn)和外力的作用狀況。
根據(jù)加工工序和零件圖可知，以外圓柱面定位采用固定V形塊，其對中性好，能使工件的定位基準(zhǔn)軸線在V形塊兩斜面的對稱平面上，而不受定位基準(zhǔn)直徑誤差的影響，并且安裝方便。選用活動V形塊，可用于夾緊機(jī)構(gòu)中，起到取消一個自由度的作用。用支承板對端面A底面定位。支承板用螺釘緊固在夾具體上。但考慮到加工工序，采用兩塊扇形支承板同心相對固定。裝配后，應(yīng)磨平工作表面，以保證等高性。
3.2.3 定位誤差分析與計算
使用夾具時，加工表面的位置誤差與夾具在機(jī)床上的對定及工件在夾具中的定位密切相關(guān)。由于工件定位所造成的加工表面相對其工序基準(zhǔn)的位置誤差成為定位誤差。在加工時，夾具相對刀具及切削成形運動的位置，經(jīng)調(diào)定后不再變動，因此可以認(rèn)為加工表面的位置是固定的。在這種情況下，加工表面對其工序基準(zhǔn)的位置誤差，必然是工序基準(zhǔn)的位置變動所起的。所以，定位誤差也就是工件定位時工序基準(zhǔn)（一批工件的）沿加工要求方向上的位置的最大變動量，即工序基準(zhǔn)位置的最大變動量在加工尺寸方向上的投影。
根據(jù)《金屬切削機(jī)床夾具設(shè)計手冊》表3-1,“V形塊的尺寸及定位誤差的計算”可知，常用的V形塊工作角度為90°。
由定位誤差公式
Δy=0.707×(D-d) （3-1）
（其中D—定位圓直徑的中間尺寸，d—定位圓直徑的最小值）
得Δy=0.099mm
3.3 夾緊方案設(shè)計
3.3.1 夾緊力的確定
3.3.1.1 夾緊方案的確定
為了保證在切削力、離心力、慣性力等外力的作用下，工件仍能在夾具中保持由定位元件所確定的加工位置，而不致發(fā)生振動或位移，一般在夾具結(jié)構(gòu)中都必須設(shè)置一定的夾緊裝置，將工件可靠地夾緊。通過活動V形塊連接到快速螺旋夾具機(jī)構(gòu)上，可是工件保持既定位置，即在切削力的作用下，工件不應(yīng)離開定位支承。
3.3.1.2 切削力及夾緊力大小的確定
根據(jù)《機(jī)床夾具設(shè)計手冊》表1-2-7可知，用高速鋼刀具鉆削材料為灰鑄鐵（190HBS）直徑為Φ220+0.28mm的孔的切削力計算公式為
Px=419Ds0.8Kp （3-2）
切削扭矩計算公式為
M=0.21D2s0.8KP （3-3）
—鉆頭直徑，22mm
—每轉(zhuǎn)進(jìn)給量,0.81mm/r
—修正系數(shù)，0.9
計算出Px=7009.18N，M=77.28N·M
根據(jù)《機(jī)床夾具設(shè)計手冊》表1-2-11可知，工件以外圓定位中，V形塊定位V形塊夾緊的實際所需夾緊力計算公式為
防止工件轉(zhuǎn)動：
Wk=K×M×sinα22Rμ1 （3-4）
防止工件移動：
Wk=K×Px×sinα22μ2 （3-5）
—安全系數(shù)，（,,其余為1.0）
—工件與V形塊間的圓周方向摩擦系數(shù)，查表1-2-12取0.2
—工件與V形塊間的軸向摩擦系數(shù), 查表1-2-12取0.2
°，
經(jīng)過計算可知，
防止工件轉(zhuǎn)動：
Wk=K×M×sinα22Rμ1=12.8N （3-6）
防止工件移動：
Wk=K×Px×sinα22μ2=23191.7N （3-7）
3.3.2 夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計
由于需選用結(jié)構(gòu)簡單，夾緊可靠，通用性大的夾緊機(jī)構(gòu)，初選快速螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。其可以克服螺旋夾緊機(jī)構(gòu)動作慢、效率低的缺點?？焖賷A緊機(jī)構(gòu)中，螺桿上開有直槽，轉(zhuǎn)動手柄松開工作將直槽轉(zhuǎn)至螺釘處，即可迅速拉出螺桿，以便裝卸工件。螺桿一頭與活動V形塊連接，另一頭與手柄相聯(lián)。
3.4 對刀導(dǎo)引元件的設(shè)計
引導(dǎo)裝置是在鉆、鏜類機(jī)床上加工孔和孔系時做刀具導(dǎo)向用。借助于引導(dǎo)元件可提高被加工孔的幾何精度、尺寸精度以及孔系的位置精度。應(yīng)此選擇可換鉆套，其便于磨損后快速更換。根據(jù)《機(jī)床夾具設(shè)計手冊》圖2-1-46可知可換鉆套具體參數(shù)。
3.5 夾具體的設(shè)計
由于可以鑄造出復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形狀，抗壓強(qiáng)度大，抗振性好，因此夾具體毛坯結(jié)構(gòu)選用鑄造，其適用于切削負(fù)荷大、振動大的場合以及批量生產(chǎn)。為了便于排除切屑，不使其聚集在定位元件工作表面而影響工件正確定位，一般在設(shè)計夾具體時，要增加容納切屑的空間，如容屑溝等。
3.6 夾具設(shè)計及操作的簡要說明
在設(shè)計夾具時,應(yīng)該注意提高勞動率.為此,在螺母夾緊時采用開口墊圈,以便裝卸,夾具體底面上的一對定位鍵可使整個夾具在機(jī)床工作臺上有正確的安裝位置,以利于鉆孔加工。結(jié)果，本夾具總體的感覺還比較緊湊。
夾具上裝有對刀塊裝置，可使夾具在一批零件的加工之前很好的對刀（與塞尺配合使用）；同時，夾具體底面上的一對定位鍵可使整個夾具在機(jī)床工作臺上有一正確的安裝位置，以有利于鉆孔加工。
夾具總裝配圖如圖3-2所示。
圖3-2 夾具總裝配圖
第4章 夾具三維建模
4.1 建模方法
本次夾具設(shè)計利用了SolidWorks軟件進(jìn)行了三維建模。
4.2 建模步驟
建模主要分為三個部分，分別是實體建模，裝配以及運動仿真。
第一步實體建模。通過拉伸旋轉(zhuǎn)等命令創(chuàng)建夾具體等零件。如圖4-1所示。
（a）夾具體
（b）V形塊
（c）手柄
圖4-1 三維建模
第二步是裝配，將所有的零件組裝在一起。裝配體如圖4-2所示。
圖4-2 夾具裝配體圖
4.3 建模結(jié)果
可以全方位的觀察到各個零件的形狀，更直觀的了解所涉及的各個零件的結(jié)構(gòu)，并及時對零件的缺陷進(jìn)行修改。
課程設(shè)計的心得體會
本次設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，回顧整個過程，我在老師的細(xì)心指導(dǎo)下，終于完成了這次設(shè)計，這次設(shè)計使理論與實踐更加接近，加深了理論知識的理解，強(qiáng)化了生產(chǎn)實習(xí)中的感性認(rèn)識。
這次設(shè)計主要經(jīng)歷了兩個階段：第一階段是機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計，第二階段是專用夾具設(shè)計。第一階段我們運用了基準(zhǔn)選擇、切削用量選擇計算、機(jī)床選用、時間定額計算等方面的知識；夾具設(shè)計的階段運用了工件定位、夾緊機(jī)構(gòu)及零件結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面的知識。
通過此次設(shè)計，使我們基本掌握了零件的加工過程分析、工藝文件的編制、專用夾具設(shè)計的方法和步驟等。學(xué)會了查相關(guān)手冊、選擇使用工藝裝備等等。
總的來說，這次設(shè)計，使我們在基本理論的綜合運用及正確解決實際問題等方面得到了一次較好的訓(xùn)練。提高了我們的思考、解決問題創(chuàng)新設(shè)計的能力，為以后的設(shè)計工作打下了較好的基礎(chǔ)。
由于能力所限，設(shè)計中還有許多不足之處，望各位老師批評指正！
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附 錄 1 機(jī)械加工工藝過程卡片
（注意：此頁不打?。?
附 錄 2 機(jī)械加工工序卡片
（注意：此頁不打?。?
第 26 頁
機(jī)械加工工序卡片
零件名稱
撥叉
第 1 頁 共 1 頁
車 間
機(jī)加
零件圖號
A3
工序號
2
設(shè)備名稱
立式鉆床
型號
Z525
材料
機(jī)械性能
零件重量
每臺件數(shù)
灰鑄鐵
1
單位工時
機(jī)動工時
輔助時間
自然消耗時間
冷卻潤滑液
工人技術(shù)等級
工步號
工 步 內(nèi) 容
工藝裝備
切削用量
刀 具
夾 具
量 具
U(m/min)
f(mm/r)
ap(mm)
1
鉆20孔
φ20中心鉆
專用夾具
游標(biāo)卡尺
21
0.75
10
2
擴(kuò)孔鉆22孔
φ21擴(kuò)孔鉆
專用夾具
游標(biāo)卡尺
9.6
1.07
1
工藝編制
工藝審核
標(biāo)準(zhǔn)檢查
批 準(zhǔn)
更 改
標(biāo) 記
處 數(shù)
更改文件號
簽 名
日 期
機(jī)械加工工藝過程卡片
產(chǎn)品型號
CA6140
第 1 頁
零件圖號
A3
共 1 頁
零件名稱
撥叉
卡片編號
每臺件數(shù)
1
坯料種類
金屬型鑄件
坯料尺寸
80×40×73
坯料重量
1.3公斤
單件凈重
1.0公斤
單件工時
坯料材質(zhì)
HT200
坯料制件數(shù)
材料利用率
%
單件毛重
1.3公斤
工
序
號
車
間
工 序 內(nèi) 容
設(shè) 備
工 藝 裝 備
時間定額
刀具
量具
夾具
1
鑄造
鑄造
2
熱加工
時效處理
3
機(jī)加車間
粗、精銑右端面
X52K型銑床
高速鋼端銑刀
游標(biāo)卡尺
專用夾具
4
機(jī)加車間
鉆、擴(kuò)花鍵底孔
Z525立式鉆床
φ20中心鉆
φ21擴(kuò)孔鉆
游標(biāo)卡尺
專用夾具
5
機(jī)加車間
倒兩端15°倒角
C3163-1轉(zhuǎn)塔式六角車床
45度偏刀
游標(biāo)卡尺
專用夾具
6
機(jī)加車間
拉花鍵
拉床
高速鋼拉刀
游標(biāo)卡尺
專用夾具
7
機(jī)加車間
粗、精銑削B面
X62W銑床
高速鋼面銑刀
游標(biāo)卡尺
專用夾具
8
機(jī)加車間
銑削8mm槽
X62W銑床
高速鋼直齒精密級三面刃銑刀
量塊
專用夾具
9
機(jī)加車間
銑削18mm槽
X62W銑床
高速鋼直齒精密級三面刃銑刀
量塊
專用夾具
10
機(jī)加車間
去毛刺
11
檢測車間
終檢
更改
備 注
定額編制
工藝編制
車間代號
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號
簽 名
日 期
定額審核
工藝審核
批 準(zhǔn)
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