機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)撥叉加工工藝與銑夾具設(shè)計(jì)及其三維造型

JIANGSU TEACHERS UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 撥叉加工工藝與銑夾具設(shè)計(jì)及其三維造型如需圖紙，工藝卡，QQ153893706學(xué)院名稱： 機(jī)械與汽車工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 班 級： 姓 名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師姓名： 指導(dǎo)教師職稱： 2010年12月前言課程設(shè)計(jì)是機(jī)械類專業(yè)重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)需要結(jié)合大學(xué)四年所學(xué)的所有專業(yè)課知識，如機(jī)械設(shè)計(jì)工藝、機(jī)械設(shè)計(jì)裝備、互換性與精度測量、機(jī)械基礎(chǔ)還有機(jī)械制圖等機(jī)械類重要的學(xué)科，不僅讓學(xué)生把四年學(xué)習(xí)的知識運(yùn)用到位，還讓我們重新溫故了一下所必須的專業(yè)知識，此次設(shè)計(jì)也鍛煉了學(xué)生查找工具書的能力，讓學(xué)生增長了許多有關(guān)專業(yè)的其他知識，對課堂所學(xué)知識進(jìn)行互補(bǔ)，此外，本次設(shè)計(jì)還鍛煉了學(xué)生利用軟件作圖的能力，這對今后的就業(yè)有一定的幫助。課程設(shè)計(jì)采用學(xué)生與老師互動的方式展開，每個(gè)老師負(fù)責(zé)帶領(lǐng)幾個(gè)學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)，老師安排了答疑時(shí)間和地點(diǎn)，學(xué)生有什么疑問，可以按時(shí)去找指導(dǎo)老師解答，促進(jìn)了老師與學(xué)生的溝通。此次課程設(shè)計(jì)，為學(xué)生更好的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，為學(xué)生更好的找到自己的缺陷打下了基礎(chǔ)。由于能力所限，設(shè)計(jì)尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指導(dǎo)。 編者 2010年12月目錄第1章 課程設(shè)計(jì)11.1零件的分析11.1.1 零件的作用11.1.2 零件的工藝分析11.2工藝規(guī)程設(shè)計(jì)21.2.1確定毛坯制造形式21.2.2 基準(zhǔn)的選擇21.2.3 制定工藝路線21.2.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定31.2.5 確定切削速度及基本工時(shí)51.3專用夾具設(shè)計(jì)101.3.1 問題的指出101.3.2 夾具設(shè)計(jì)10第2章 綜合訓(xùn)練 132.1撥叉的銑床夾具設(shè)計(jì)零件三維圖132.1.1 夾具設(shè)計(jì)零件132.1.2 夾具設(shè)計(jì)裝配19參考文獻(xiàn)21第 1 章 課程設(shè)計(jì)11零件的分析撥叉零件圖見圖1-1。圖1-1 撥叉零件圖1.1.1零件的作用題目所給的零件是撥叉。它位于車床變速機(jī)構(gòu)中，主要起換檔，使主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動按照工作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩的作用。零件的20孔與操縱機(jī)構(gòu)相連，50半孔則是用于與所控制齒輪所在的軸接觸。通過上方的力撥動下方的齒輪變速。1.1.2零件的工藝分析零件的材料為HT200，灰鑄鐵生產(chǎn)工藝簡單，鑄造性能優(yōu)良，但塑性較差、脆性高，不適合磨削，為此以下是撥叉需要加工的表面：1鏜小頭孔20； 2銑大頭半圓孔50及其端面；3車40圓柱兩端面；4撥叉上表面；5鉆、鉸10、8孔；6. 銑8孔端面；1.2工藝規(guī)程設(shè)計(jì)1.2.1確定毛坯制造形式已知此撥叉零件的生產(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；工序集中；加工設(shè)備以通用設(shè)備為主，大量采用通用工裝。零件材料為HT200?？紤]零件在機(jī)床運(yùn)行過程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡單，生產(chǎn)類型為小批生產(chǎn)，故選擇鑄件毛坯。1.2.2基準(zhǔn)的選擇基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一?；孢x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，還會造成大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。 粗基準(zhǔn)的選擇：按有關(guān)基準(zhǔn)的選擇原則，即當(dāng)零件有不加工表面時(shí)，應(yīng)以這些不加工表面作粗基準(zhǔn)；若零件有若干不加工表面時(shí)，則應(yīng)以與加工表面要求相對位置精度高的不加工表面作粗基準(zhǔn)。現(xiàn)以零件的底面為主要的定位粗基準(zhǔn)。精基準(zhǔn)的選擇：考慮要保證零件的加工精度和裝夾準(zhǔn)確方便，依據(jù)“基準(zhǔn)重合”原則和“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則，大頭半圓孔兩端面與小頭孔中心線的垂直度誤差為0.1mm；槽端面與小頭孔中心線的垂直度誤差為0.08m，故以20孔為精基準(zhǔn)。1.2.3制定工藝路線1.工件表面加工方法的選擇本零件的加工面有平面、內(nèi)孔等，材料為HT200，其加工方法選擇如下：1）孔20:：公差等級為IT7IT8, 表面粗糙度為1.6m，采用粗鏜半精鏜精鏜的加工方法。2）半圓孔50：公差等級為IT9IT10, 表面粗糙度為6.3m，采用粗鏜半精鏜的加工方法。3）圓柱40左右端面 ：公差等級為IT8IT9, 表面粗糙度為12.5m，采用粗車。4）R35左右端面：公差等級為IT7IT8, 表面粗糙度為6.3m，采用粗銑半精銑。5）工件上表面：公差等級IT8IT9，表面粗糙度為12.5m，采用粗銑的加工方法。6）8孔的端面： 公差等級IT8IT9，表面粗糙度為12.5m，采用粗銑的加工方法。7）10孔：公差等級IT7IT8，表面粗糙度為3.2m，采用鉆鉸的加工方法。8) 8：公差等級IT7IT8，表面粗糙度為3.2m，采用鉆鉸的加工方法。2.制定工藝路線根據(jù)零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求，以及加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用通用工卡具,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。工藝路線方案：工序10：將的20的粗鏜至18.2mm；半精鏜至19.8；精鏜至20。工序20：將40左端面粗車5.15mm；右端面粗車5.15mm。工序30：將R35的左右端面粗銑至12mm。工序40：將8的端面粗銑4mm。工序50：粗銑上表面6.8mm。工序60：粗鏜50至49.2；半精鏜至50。工序70：鉆10的孔至9.8。工序80：鉆8的孔至7.8。工序90：鉸10的孔至10。工序100：鉸8的孔至8。1.2.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定撥叉毛坯圖見圖1-2。圖1-2 撥叉毛坯圖“撥叉”；零件材料為HT200，硬度190210HB，毛皮重量1.12kg，生產(chǎn)類型小批量，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(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1. 求最大輪廓尺寸根據(jù)零件圖計(jì)算輪廓尺寸，高102mm，長44mm，寬70mm，最大輪廓尺寸為102mm。2. 選取公差等級CT查機(jī)械制造工藝學(xué)與機(jī)床夾具設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)指導(dǎo)及習(xí)題表4-28，生產(chǎn)類型按成批，鑄造方法按金屬性鑄造，鑄件材料按灰鑄鐵，得公差等級CT范圍79級，取8級。3. 求鑄件尺寸公差根據(jù)加工面的基本尺寸和鑄件公差等級CT，查機(jī)械制造工藝學(xué)與機(jī)床夾具設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)指導(dǎo)及習(xí)題表4-29，得鑄件尺寸公差數(shù)值為1.6mm。4求機(jī)械加工余量等級查機(jī)械制造工藝學(xué)與機(jī)床夾具設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)指導(dǎo)及習(xí)題表4-26，生產(chǎn)類型按成批，鑄造方法按金屬性鑄造，鑄件材料按灰鑄鐵，得機(jī)械加工余量等級為F。5求RMA（要求的機(jī)械加工余量）對所有加工表面取同一數(shù)值查機(jī)械制造工藝學(xué)與機(jī)床夾具設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)指導(dǎo)及習(xí)題表4-27，最大輪廓尺寸為102mm，機(jī)械加工余量等級為F級，得RMA數(shù)值為1mm6求毛坯基本尺寸1）撥叉兩端面屬雙側(cè)加工，即R=F+2RMA+=12+22.5+=14.8mm。2）20孔屬內(nèi)腔加工，即R=F-2RMA-=20-22.5-=14.2mm。3）50孔屬內(nèi)腔加工，即R=F-2RMA-=50-22.5-=43.2mm。4）40左右端面加工，即R=F+RMA+=34+42.5+=44.3mm。5) 8端面加工，即，R=F+RMA+=24+22.5+=28.4mm。6)上表面加工，即R=F+RMA+=78+22.5+=81.4mm。1.2.5確定切削速度及基本工時(shí)工序10：鏜孔至20mm1）加工條件工件材料：HT200，鑄造。加工要求：孔鏜至20mm機(jī)床：普車CA6140刀具：硬質(zhì)合金焊接式鏜刀2）計(jì)算切削速度查機(jī)械加工工藝手冊第二版表3.4-26，得：切屑速度：v=20進(jìn)給量：f=0.3切屑深度a=1mm主軸轉(zhuǎn)速n=450工序20：粗車20mm左右端面1）加工條件工件材料：HT200，鑄造。加工要求：加工至34mm機(jī)床：普車CA6140刀具：硬質(zhì)合金焊接式端面車刀2）計(jì)算切削速度查機(jī)械加工工藝手冊第二版表3.4-40，得：切屑速度：v=30進(jìn)給量：f=0.5切屑深度a=2.575mm主軸轉(zhuǎn)速n=450工序30：銑R35端面1）加工條件工件材料：HT200，鑄造。加工要求：銑至12mm機(jī)床：臥式升降臺銑床X6130A刀具：高速鋼錯(cuò)齒三面刃銑刀I型2）計(jì)算切削速度查機(jī)械加工工藝手冊第二版表1.2-33，得：切屑速度：v=31進(jìn)給量：f=2.4切屑深度a=1.4mm主軸轉(zhuǎn)速n=310工序40：粗銑8端面1）加工條件工件材料：HT200，鑄造。加工要求：銑去4mm機(jī)床：臥式升降臺銑床X6130A2）計(jì)算切削速度查機(jī)械加工工藝手冊第二版表2.1-89，得：切屑速度：v=22進(jìn)給量：f=1.6切屑深度a=2mm主軸轉(zhuǎn)速n=219工序50：粗銑上面1）加工條件工件材料：HT200，鑄造。加工要求：至20軸線78mm機(jī)床：臥式升降臺銑床X6130A刀具：圓柱形銑刀2）計(jì)算切削速度查機(jī)械加工工藝手冊第二版表2.1-87，得：銑刀直徑為100，齒數(shù)為12切屑速度：v=18進(jìn)給量：f=0.96切屑深度a=3.4mm主軸轉(zhuǎn)速n=115工序60：鏜孔501）加工條件工件材料：HT200，鑄造。加工要求：粗精鏜50，半精鏜50機(jī)床：臥式鏜床TA617刀具：可轉(zhuǎn)位式雙刃鏜刀2）計(jì)算切削速度查機(jī)械加工工藝手冊第二版表2.1-87，得：切屑速度：v=30進(jìn)給量：f=0.8切屑深度a=1.5mm主軸轉(zhuǎn)速n=320切屑速度：v=30進(jìn)給量：f=0.3切屑深度a=0.4mm主軸轉(zhuǎn)速n=212工序70：鉆10孔1）加工條件工件材料：HT200，鑄造。加工要求：鉆10孔機(jī)床：立式鉆床Z5125A刀具：整體硬質(zhì)合金直柄麻花鉆2）計(jì)算切削速度查機(jī)械加工工藝手冊第二版表2.1-87，得：切屑速度：v=40進(jìn)給量：f=0.3切屑深度a=4.9mm主軸轉(zhuǎn)速n=1299工序80：鉆8孔1）加工條件工件材料：HT200，鑄造。加工要求：鉆8孔機(jī)床：立式鉆床Z5125A刀具：整體硬質(zhì)合金直柄麻花鉆2）計(jì)算切削速度查機(jī)械加工工藝手冊第二版表2.1-89，得：切屑速度：v=40進(jìn)給量：f=0.3切屑深度a=3.9mm主軸轉(zhuǎn)速n=1633工序90：鉸10孔1）加工條件工件材料：HT200，鑄造。加工要求：鉸10孔手動刀具：手用鉸刀工序100：鉸孔81）加工條件工件材料：HT200，鑄造。加工要求：鉸孔8手動刀具：手用鉸刀1.3專用夾具設(shè)計(jì)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(jì)專用夾具。經(jīng)過與指導(dǎo)老師協(xié)商，決定設(shè)計(jì)加工序50的夾具。本夾具將用臥式升降臺銑床X6130A，對工件進(jìn)行銑削加工。1.3.1問題的指出本夾具主要用來銑工件上表面，由于采用圓柱形銑刀，二次銑削，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。1.3.2夾具設(shè)計(jì)1定位基準(zhǔn)的選擇由零件圖可知，上面，其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為20孔中心線和工件的右加工表面為定位基準(zhǔn)。因此選用工件以加工右端面和20的中心線為主定位基準(zhǔn)。如圖所示1-3銑槽的定位夾緊圖1-3銑槽的定位夾緊 2切削力及夾緊力的計(jì)算刀具：高速鋼直齒三面刃銑刀，100mm, Z=12Fz=CPt0.83Sz0.65D-O.83BZkP (見切削手冊3-56表)解得 Fz =200 (N)其中CP=52， t=8mm, Sz=0.08mm/s, B=8mm, D=63mm, Z=14, kP=(HB/198)0.55在計(jì)算切削力時(shí)，必須考慮安全系數(shù)。安全系數(shù)K= k1 k2 k3 k4水平切削分力FH=1.1 Fz =220 (N)垂直切削分力Fv=0.3 Fz=60 (N)其中： k1為基本安全系數(shù)1.5 k1為加工性質(zhì)系數(shù)1.1 k1為刀具鈍化系數(shù)1.1 k1為斷續(xù)切削系數(shù)1.1F,=KFH =1.5 X 1.1 X 1.1 X 1.1 X 200=400 (N)實(shí)際加緊力為WK= KFH/U1U2=400/0.5=800 (N)其中U1和U2為夾具定位面及加緊面上的磨擦系數(shù)，U1=U2=0.025螺母選用M16X1.5細(xì)牙三角螺紋，產(chǎn)生的加緊力為W=2M/D2tg(a+655)+0.66(D3- d3/ D2- d2)解得： W=1O405 (N)其中： M=19000 N.M D2=14.8mm a=2029, D=23mm d=16mm此時(shí)螺母的加緊力W已大于所需的800(N)的加緊力，故本夾具可安全工作。3.定位誤差分析由于槽的軸向尺寸的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合，故軸向尺寸無基準(zhǔn)不重合度誤差。徑向尺寸無極限偏差、形狀和位置公差，故徑向尺寸無基準(zhǔn)不重合度誤差。即不必考慮定位誤差，只需保證夾具的花鍵心軸的制造精度和安裝精度。4夾具設(shè)計(jì)及操作說明如前所述,在設(shè)計(jì)夾具時(shí),應(yīng)該注意提高勞動率.為此,在螺母夾緊時(shí)采用墊圈,以便裝卸,夾具體底面上的一對定位鍵可使整個(gè)夾具在機(jī)床工作臺上有正確的安裝位置,以利于銑削加工。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(shí)，夾具體底面上的一對定位鍵可使整個(gè)夾具在機(jī)床工作臺上有一正確的安裝位置，以有利于銑削加工。銑槽的夾具裝配圖見圖1-4。 圖1-3 夾具裝配圖第 2 章 綜合訓(xùn)練 2.1撥叉的銑床夾具設(shè)計(jì)零件三維圖為了更好的表達(dá)所設(shè)計(jì)夾具，采用Pro/E進(jìn)行三維設(shè)計(jì)。2.1.1夾具設(shè)計(jì)零件零件1：夾具體 圖2-1 夾具體。圖2-1 夾具體畫圖步驟：1.拉伸夾具體，點(diǎn)擊“拉伸”按鈕，在“定義內(nèi)部草繪”里面，根據(jù)有關(guān)尺寸進(jìn)行草繪，草繪完成后點(diǎn)擊“完成”即可。然后在輸入拉伸的長度，點(diǎn)擊“完成”拉伸完畢。如圖所示2-2 拉伸夾具體。 圖2-2拉伸夾具體2.拉伸薄板，點(diǎn)擊“拉伸”按鈕，在“定義內(nèi)部草繪”里面，根據(jù)有關(guān)尺寸進(jìn)行草繪，草繪完成后點(diǎn)擊“完成”即可。插入厚度點(diǎn)擊“完成”拉伸完畢。如圖2-3所示。 圖2-3拉伸薄板3.在薄板上打孔，點(diǎn)擊按鈕，放置在板上億側(cè)面上根據(jù)偏移參照來定孔德具體位置輸入孔的直徑，孔的長度即可，點(diǎn)擊完成打孔。如圖2-4所示。圖2-4薄板上打孔4.重復(fù)打孔，步驟同上，放置位置一樣，偏移參照，如圖2-5所示。圖2-5 打孔5.拉伸支撐板，點(diǎn)擊按鈕，右擊進(jìn)入“定義內(nèi)部草繪”，根據(jù)尺寸畫出截面形狀，點(diǎn)擊完成，然后輸入拉伸的厚度，點(diǎn)擊即可，如圖2-6所示。2-6拉伸支撐板 6.鏡像支撐板，選中上一支撐板，點(diǎn)擊按鈕，選擇中間對稱面，點(diǎn)擊即可，如圖2-7所示。圖2-7 鏡像支撐板7.拉伸U形槽，點(diǎn)擊按鈕，右擊進(jìn)入“定義內(nèi)部草繪”，選擇階臺面進(jìn)行草繪，根據(jù)所需尺寸畫出圖形，點(diǎn)擊完成，拉伸厚度比地板厚即可，點(diǎn)擊，點(diǎn)擊完成拉伸如圖2-8所示。圖2-8 拉伸U形槽零件2：擋銷 圖2-9 擋銷。2-9 擋銷零件3：開口墊片 圖2-10 開口墊片。圖2-10 開口墊片零件4：可換定位銷 圖2-11 可換定位銷。圖2-11 可換定位銷零件5：螺母 圖2-12 螺母。圖2-12 螺母2.1.2 夾具設(shè)計(jì)裝配夾具裝配圖如圖2-9,2-10,2-112-9裝配圖12-10裝配圖22-11裝配圖3參考文獻(xiàn)1孫麗媛.機(jī)械制造工藝及專用夾具設(shè)計(jì)指導(dǎo)M.北京:冶金工業(yè)出版社,20082黃鶴汀.機(jī)械制造裝備M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,20013吉衛(wèi)喜.機(jī)械制造技術(shù)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,20024王紹俊.機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,19875李益民.機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,19986艾興，肖詩綱.切削用量簡明手冊M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,19857浦林祥.金屬切削機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,19958崇凱.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社,20069程軍，李虹.畫法幾何及機(jī)械制圖M.北京：國防工業(yè)出版社,2005