机械制造技术基础课程设计说明书.docx

机械制造技术基础课程设计说明书.docx

《机械制造技术基础课程设计说明书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械制造技术基础课程设计说明书.docx（19页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

机械制造技术基础课程设计说明书

机械制造技术基础课程设计

设计计算说明书

设计题目：

车床

拨叉夹具设计

姓名：

赵波

学号：

班级：

级班

指导教师：

鞠萍华

重庆大学机械工程学院

二〇一六年一月

一、零件的工艺分析和生产类型的确定

、零件的用途

车床的拨叉位于车床变速机构中，主要起换档，使主轴回转运动按照工作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。

零件上方的φ孔与操纵机构相连，而下方的φ半圆孔则与其所控制齿轮所在的轴接触。

通过上方的力拨动下方的齿轮来实现变速。

两件零件铸为一体，加工时分开。

、零件的技术要求

该零件两个面都没有尺寸精度的要求，也无粗糙度的要求。

￠的孔的粗糙度值要求，需要精加工。

因是大批量生产，所以需用钻、扩、粗铰和精铰以保证其加工精度。

下面的￠孔内表面有的粗糙度的要求，所以采用先粗镗再精镗来满足其精度要求，同时保证￠的孔和叉口的垂直度。

同时该零件上还需加工×的槽，其粗糙度值为，所以必须先粗铣再精铣，且同时要满足该槽与￠的孔的垂直度。

以φ为中心的加工表面，这一组加工表面包括：

φ的孔，槽端面与孔有位置要求，孔壁上有一个一定角度的斜加工面，操纵槽的三个表面，其中侧面与Φ孔的中心线有垂直度要求为0.08mm。

以φ为中心的加工表面，这一组加工表面包括：

φ的孔，以及其上下两个端面。

这两组表面有一定的位置度要求,即φ的孔上下两个端面与φ的孔有垂直度要求为。

由上面分析可知，加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为基准加工另外一组。

并且保证位置精度要求。

再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，并且此拨叉零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。

、确定拨叉的生产类型

已知此拨叉零件的生产纲领为件年，拨叉属于轻型零件，查《机械制造工艺及设备设计指导手册》，可确定该拨叉生产类型为大批生产，所以初步确定工艺安排为：

加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。

二、确定毛坯

根据《机械制造工艺设计简明手册》（机械工业出版出版社、哈尔滨工业大学李益民主编）零件材料为，采用铸造。

根据《机械加工工艺手册》（机械工业出版出版社、杨叔子主编），得知大批量生产的铸造方法有两种金属模机械砂型铸造和压铸，由于压铸的设备太昂贵，根据手册数据采用铸造精度较高的金属型铸造。

三、工艺规程设计

、基面的选择

基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。

基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。

否则，加工工艺过程中回问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，是生产无法正常进行。

、基准的选择

对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。

而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。

因本零件毛坯是金属模铸造成型，铸件精度较高，所以选择Φ孔及其外圆面作为粗基准加工底面。

再加一个钩形压板和一个形块限制自由度，达到完全定位。

选择精基准时主要应该考虑基准重合的问题。

当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算。

、制定工艺路线

制定工艺路线得出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。

除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。

、工艺路线方案

工序Ⅰ：

以φ孔和Φ外圆面为定位基准，选用铣床和专用夹具先粗铣再精铣底面，保证表面粗糙度为。

工序Ⅱ：

钻、扩、粗铰、精铰Φ孔，以Φ外圆和底面为基准，选用立式钻床和专用夹具。

工序Ⅲ：

铣φ的上端面。

利用Φ的孔定位，以底面和φ下端面作为基准，选用立式铣床和专用夹具。

工序Ⅳ：

粗、精镗

的的内圆面。

利用Φ的孔定位，以底面和φ上端面作为基准，选用坐标镗床和专用夹具。

工序Ⅴ：

铣φ的下端面。

利用Φ的孔定位，以底面和φ上端面作为基准，选用立式铣床和专用夹具。

工序Ⅵ：

切断φ，用宽为的高速钢锯片铣刀，选用立式铣床和专用夹具。

工序Ⅶ：

粗铣、精铣×的槽，以Φ的孔及Φ外圆面定位，选用立式铣床、高速钢三面刃铣刀和专用夹具，。

工序Ⅷ：

粗铣×的面。

以Φ的孔和Φ的内圆面定位，选用立式铣床和专用夹具。

工序:

去毛刺及检验

、各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定

）底面的加工余量

底面的单边总加工余量为查文献[]表平面精加工余量得精加工余量故粗加工余量为3.1mm。

）钻φ的孔加工余量及公差

由于孔径为，因此毛坯铸成实心。

该孔的精度要求在—之间，参照《工艺手册》表表确定工序尺寸及余量，查《工艺手册》表，成批和大量生产铸件的尺寸公差等级，查得铸件尺寸公等级分为级，选用级。

为。

公差值，

钻孔φ23mm

扩孔φ

粗铰孔φ

精铰孔φ

由于本设计规定的零件为大批量生产，应该采用调整法加工，因此在计算最大、最小加工余量时，应按调整法加工方式予以确定。

由此可知：

毛坯名义尺寸：

（）钻孔时的最大尺寸：

（）

钻孔时的最小尺寸：

（）

扩孔时的最大尺寸：

（）

扩孔时的最小尺寸：

（）

粗铰孔时的最大尺寸：

（）

粗铰孔时的最小尺寸：

（）

精铰孔时的最大尺寸：

（）

精铰孔时的最小尺寸：

（）

）铣φ上端面

两φ圆柱端面加工余量及公差为自由尺寸公差,表面粗糙度值要求为,要求粗铣,精铣。

φ精铣的加工余量（单边）粗铣加工余量（单边）

）粗、精镗φ

毛坯为铸孔,内孔精度要求表面粗糙度为,参照《工艺手册》表确定工序尺寸及余量为:

粗镗φ，精镗φ，

）铣φ下端面

两φ圆柱端面加工余量及公差为自由尺寸公差,表面粗糙度值要求为,要求粗铣,精铣。

φ精铣的加工余量（单边）粗铣加工余量（单边）

）切断φ，后粗铣断面

选用宽度为的高速钢锯片铣刀从φ孔处切断并粗铣断面，切削余量

）铣×的槽

此面的粗糙度要求为，所以先粗铣再精铣。

参照《工艺手册》表表确定工序尺寸及余量为：

查《工艺手册》表，成批和大量生产铸件的尺寸公差等级，查得铸件尺寸公等级分为级，选用级。

为。

公差值1.6mm。

粗铣×的槽精铣×的槽

）粗铣×面

因为该面的粗糙度为，所以粗铣一次即可。

参照《工艺手册》表表确定工序尺寸及余量为：

查《工艺手册》表，成批和大量生产铸件的尺寸公差等级，查得铸件尺寸公等级分为级，选用级。

为。

公差值1.3mm

粗铣×的上端面

三、确立切削用量及基本工时

工序Ⅰ：

粗铣所在×的底面

此面的粗糙度要求为，所以分粗精加工即可。

参照《工艺手册》表表确定工序尺寸及余量为：

查《工艺手册》表，成批和大量生产铸件的尺寸公差等级，查得铸件尺寸公等级分为级，选用级。

为。

公差值1.6mm，其偏差±

粗铣×所在表面

工序Ⅱ：

钻、扩、粗铰、精铰Φ孔

）加工条件

工件材料：

灰铸铁

加工要求：

钻Φ的孔，其表面粗糙度值为μ；先钻Φ的孔在扩Φ的孔，再粗铰Φ孔，再精铰Φ孔。

机床：

5125A立式钻床。

刀具：

Φ麻花钻，Φ的扩刀，铰刀。

）计算切削用量

钻Φ的孔。

、进给量

查《机械制造工艺与机床夹具课程设计指导》表钻孔进给量为，由于零件在加工

23mm孔时属于低刚度零件，故进给量应乘系数，则（）×0.35mm，查表得出，现取0.25mm。

此工序采用Φ的麻花钻。

所以进给量0.25mm

、钻削速度

切削速度：

根据手册表及表，查得切削速度18m。

根据手册,故切削速度为

、切削工时

23mm，13.2mm.

查《工艺手册》表，切削工时计算公式：

、扩孔的进给量　

查《切削用量手册》表规定,查得扩孔钻扩Φ的孔时的进给量,并根据机床规格选取

mm

、切削速度

扩孔钻扩孔的切削速度,根据《工艺手册》表确定为

钻

其中钻为用钻头钻同样尺寸的实心孔时的切削速度.故

×8.668m

按机床选取.

、切削工时

切削工时时切入1.8mm,切出1.5mm

、粗铰孔时的进给量

根据有关资料介绍,铰孔时的进给量和切削速度约为钻孔时的,故

3f钻×0.1mm

钻×7.22m

、切削速度

按机床选取,所以实际切削速度

、切削工时

切削工时,切入0.14mm,切出1.5mm.

、精铰孔时的进给量

根据有关资料介绍,铰孔时的进给量和切削速度约为钻孔时的,故

3f钻×0.1mm

钻×7.22m

、切削速度

按机床选取,所以实际切削速度

、切削工时

切削工时,切入0.06mm,切出0mm.

工序Ⅲ：

粗、精铣φ上端面

.选择工具《切削手册》

１>根据表.２选择硬质合金刀具

根据表铣前深度≤铣削宽度≥端铣刀直径22mm

由于采用标准硬质合金端铣刀,故齿数

>铣刀几何形状查表《机械加工工艺师手册》，。

由于,°α°0’°,β°（°）′°（°）°ζ（）

选择切削用量

>决定铣削宽度（由于加工余量不大,铸体为金属型,铸造表面粗糙度要求为所以可以在一次走刀内切完）

9mm

>决定每齿进给量当使用铣床功率为

查表时0.24mm

要达到表面粗糙度为，每转进给量为1.0mm。

，根据,所以取0.15mm。

>选择铣刀磨纯标准及刀具寿命

根据表铣刀刀齿刀面最大磨损量为粗加工时

由于铣刀直径22mm故刀具寿命（查表）

>根据（表）当22mm

（）781mm

各修正系数为:

故××41.28m

××

××554mm

根据立式升降台铣说明书（《设计手册》）选择

500mm

因此实际切削速度和每齿进给量为

π××49m

（×）×0.11mm

>根据机床功率:

根据表当≤9mm≤500mm

近似

根据型立铣说明机床主轴允许功率为×

故<因此所选择的切削用量可以采用即

500mm49m0.11mm

>计算基本工时

式中128.74mm根据表,对称安装铣刀,入切量及超切量Δ则

工时为（）*

工序Ⅳ：

镗φ的内圆面

>选择刀具:

查表《机械加工工艺手册》表

选择莫式锥柄刀杆直径高速钢刀头

>选择切削用量

有《工艺手册》表得

粗镗φ，

精镗φ

粗镗孔至φ

单边余量

一次镗去全部余量（）

进给量（）

根据机械加工工艺手册确定坐标镗床的切削速度为（）

Π××

查表立式镗床主轴转速

切削工时

（）×

③半精镗孔φ

１>切削用量（）

单边余量0.1mm一次公差去全部余量＝0.2mm

进给量0.2mm（）

根据有关手册,确定立式镗床切割进度（）

查表立式镗床（主电动机，总容量）

主轴转速

切削工时

（）×

工序Ⅴ：

粗、精铣φ下端面

.选择工具《切削手册》

１>根据表.２选择硬质合金刀具

根据表铣前深度≤铣削宽度≥端铣刀直径22mm

由于采用标准硬质合金端铣刀,故齿数

>铣刀几何形状查表《机械加工工艺师手册》，。

由于,°α°0’°,β°（°）′°（°）°ζ（）

选择切削用量

）决定铣削宽度（由于加工余量不大,铸体为金属型,铸造表面粗糙度要求为所以可以在一次走刀内切完）

9mm

）决定每齿进给量当使用铣床功率为

查表时0.24mm

要达到表面粗糙度为，每转进给量为1.0mm。

，根据,所以取0.15mm。

）选择铣刀磨纯标准及刀具寿命

根据表铣刀刀齿刀面最大磨损量为粗加工时

由于铣刀直径22mm故刀具寿命（查表）

>根据（表）当22mm

（）781mm

各修正系数为:

故××41.28m

××

××554mm

根据立式升降台铣说明书（《设计手册》）选择

500mm

因此实际切削速度和每齿进给量为

π××49m

（×）×0.11mm

>根据机床功率:

根据表当≤9mm≤500mm

近似

根据型立铣说明机床主轴允许功率为×

故<因此所选择的切削用量可以采用即

500mm49m0.11mm

>计算基本工时

式中128.74mm根据表,对称安装铣刀,入切量及超切量Δ则

工时为（）*

工序：

切断φ

、进给量

采用切断刀，齿数，每齿进给量

0.15mm（《机械制造工艺与机床夹具课程设计指导》（吴拓、方琼珊主编）。

故进给量

、铣削速度：

（）（表）

由《数控加工工艺》（田春霞主编）中第五章表得切削速度为18m

根据实际情况查表得15

、切削工时

切出2mm，切出2mm,行程量75mm。

查《工艺手册》表，切削工时计算公式：

工序Ⅶ铣×的槽

①进给量

的槽可用高速钢三面刃铣刀加工，铣刀规格为φ，齿数为。

由《机械加工工艺师手册》表，取每齿进给量为0.15mm,2mm，故总的进给量为×。

②切削速度

由《工艺手册》表,取主轴转速为。

则相应的切削速度为：

③切削工时

切入2mm，切出2mm行程量40mm。

查《工艺手册》表，切削工时计算公式：

工序Ⅷ：

粗铣平面

（）整个加工余量为,粗铣加工余量，行程数为

（）确定进给量

选用硬质合金端铣刀，材料为，由文献[]表—铣刀直径选择得铣刀直径应小于80mm，取直径为40mm。

齿数为。

可选用立式升降台铣床功率为，由文献[]表硬质合金面铣刀、圆柱铣刀和圆盘铣刀加工平面和凸台时的进给量得每齿进给量

（）确定切削速度

由文献[]表铣削时切削速度的计算公式及表铣刀直径选择和表立式铣床主轴转速得:

式中

；

.；

；

；

；

；。

取立式铣床主轴转速，则

切削速度

（）切削工时

由文献[]表立式铣床工作台进给量取

126mm

，

；同理

四、夹具设计

夹具是一种能够使工件按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装备，它广泛地运用于机械加工，检测和装配等整个工艺过程中。

在现代化的机械和仪器的制造业中，提高加工精度和生产率，降低制造成本，一直都是生产厂家所追求的目标。

正确地设计并合理的使用夹具，是保证加工质量和提高生产率，从而降低生产成本的重要技术环节之一。

同时也扩大各种机床使用范围必不可少重要手段。

、提出问题

（）怎样限制零件的自由度；形块限制个自由度，定位块限制个自由度，限位销限制个自由度。

（）怎样夹紧；设计夹具由螺旋夹紧配合形块夹紧工件，定位块起支撑工件的作用。

（）设计的夹具怎样排削；此次加工利用麻花钻和扩刀、铰刀，排削通过钻模板与工件之间的间隙排削。

（）怎样使夹具使用合理，便于装卸。

、设计思想

设计必须保证零件的加工精度，保证夹具的操作方便，夹紧可靠，使用安全，有合理的装卸空间，还要注意机构密封和防尘作用，使设计的夹具完全符合要求。

本夹具主要用来对φ孔进行加工，这个孔尺寸精度要求为，表面粗糙度，钻、扩、粗铰、精铰以可满足其精度。

所以设计时要在满足精度的前提下提高劳动生产效率，降低劳动强度。

、夹具设计

）定位分析

（）定位基准的选择

据《夹具手册》知定位基准应尽可能与工序基准重合，在同一工件的各道工序中，应尽量采用同一定位基准进行加工。

故加工φ孔时，采用φ的外圆面和其的下端面作为定位基准。

（）定位误差的分析

定位元件尺寸及公差的确定。

夹具的主要定位元件为形块与定位块，因为该定位元件的定位基准为孔的轴线，所以基准重合△，由于存在间隙，定位基准会发生相对位置的变化即存在基准位移误差。

△δ×0.025mm0.0177mm

）切削力及夹紧力的计算

刀具：

Φ的麻花钻，Φ的扩孔钻，铰刀。

①钻孔切削力：

查《机床夹具设计手册》表，得钻削力计算公式：

式中───钻削力

───钻削深度,80mm

───每转进给量,0.25mm

───麻花钻直径,Φ23mm

───布氏硬度，

所以

（）

钻孔的扭矩：

式中───每转进给量,0.25mm

───麻花钻直径,Φ23mm

───布氏硬度，

××

×

（·）

②扩孔时的切削力：

查《机床夹具设计手册》表，得钻削力计算公式：

式中───切削力

───钻削深度,80mm

───每转进给量,0.3mm

───扩孔钻直径,Φ24.8mm

───布氏硬度，

所以

（）

扩孔的扭矩：

式中───钻削深度,80mm

───每转进给量,0.3mm

───麻花钻直径,Φ24.8mm

───布氏硬度，

（·）

②钻孔夹紧力：

查《机床夹具设计手册》表，查得工件以形块和定位块定位时所需夹紧力计算公式：

式中φ───螺纹摩擦角

───平头螺杆端的直径

───工件与夹紧元件之间的摩擦系数

───螺杆直径

───螺纹升角

───手柄作用力

───手柄长度

则所需夹紧力

（）

根据手册查得该夹紧力满足要求，故此夹具可以安全工作。

、夹具操作说明

此次设计的夹具夹紧原理为：

通过φ外圆、平面和侧面为定位基准，在形块、支承板和挡销上实现完全定位，以钻模板引导刀具进行加工。

采用手动螺旋快速夹紧机构夹紧工件。