拔叉831002 的機(jī)械加工工藝規(guī)程夾具設(shè)計(jì)-銑32×90面
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課程設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書(shū)
題 目：拔叉的機(jī)械加工工藝規(guī)程
及夾具設(shè)計(jì)
系 別：
專 業(yè)：
學(xué)生姓名：
學(xué) 號(hào)：
指導(dǎo)教師：
職 稱：
II
摘 要
本文是對(duì)拔叉零件加工應(yīng)用及加工的工藝性分析，主要包括對(duì)零件圖的分析、毛坯的選擇、零件的裝夾、工藝路線的制訂、刀具的選擇、切削用量的確定、加工工藝文件的填寫(xiě)。選擇正確的加工方法，設(shè)計(jì)合理的加工工藝過(guò)程。此外還對(duì)拔叉零件工序的加工設(shè)計(jì)了專用夾具.
機(jī)床夾具的種類很多，其中，使用范圍最廣的通用夾具，規(guī)格尺寸多已標(biāo)準(zhǔn)化，并且有專業(yè)的工廠進(jìn)行生產(chǎn)。而廣泛用于批量生產(chǎn)，專為某工件加工工序服務(wù)的專用夾具，則需要各制造廠根據(jù)工件加工工藝自行設(shè)計(jì)制造。
關(guān)鍵詞：加工工藝；加工方法；工藝文件；夾具
Abstract
This paper is the analysis of process of the fork parts processing application and processing, including the parts of the analysis, the choice of blank, the clamping, the formulation process route, tool selection, cutting dosage, process documents. Choose the correct methods for processing, manufacturing process design. In addition also two processes of fork parts design special fixture.
Many types of machine tool fixture, wherein, the use scope broadest general jig, sizes have been standardized, and has a professional production plant. But widely uses in the volume production, special fixture designed for a workpiece processing services, requires the factory according to the workpiece processing technology to design and manufacture.
Key words: processing; processing method; process documents; fixture
22
目 錄
摘 要 I
ABSTRACT II
序言 1
1前言 1
2 零件的分析 3
2.1 零件的作用 3
2.2 零件的工藝分析 3
3 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 5
3.1 加工工藝過(guò)程 5
3.2確定各表面加工方案 5
3.3 確定定位基準(zhǔn) 6
3.3.1粗基準(zhǔn)的選擇 6
3.3.2精基準(zhǔn)選擇的原則 6
3.4 制定工藝路線 6
3.5 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定 9
3.6 確立切削用量及基本工時(shí) 10
4 銑32×90面和銑16槽夾具設(shè)計(jì) 17
4.1研究原始質(zhì)料 17
4.2定位基準(zhǔn)的選擇 17
4.3 切削力及夾緊分析計(jì)算 17
4.4 誤差分析與計(jì)算 19
4.5 零、部件的設(shè)計(jì)與選用 20
4.5.1定位銷選用 20
4.5.2夾緊裝置的選用 20
4.5.3 定向鍵與對(duì)刀裝置設(shè)計(jì) 21
當(dāng)銑32×90面平面時(shí)選擇是圓形對(duì)刀塊。 22
當(dāng)銑16槽時(shí)選擇的是直角對(duì)刀塊，對(duì)準(zhǔn)16槽的邊緣尺寸，銑槽的寬度靠刀具進(jìn)行保證。 22
4.6 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明 22
總 結(jié) 24
謝 辭 25
參考文獻(xiàn) 26
序言
1前言
機(jī)械加工工藝及夾具設(shè)計(jì)是課程前對(duì)專業(yè)知識(shí)的綜合運(yùn)用訓(xùn)練。制造技術(shù)已經(jīng)是生產(chǎn)、國(guó)際經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)、產(chǎn)品革新的一種重要手段，所有國(guó)家都在尋求、獲得、開(kāi)發(fā)和利用它。它正被看作是現(xiàn)代國(guó)家經(jīng)濟(jì)上獲得成功的關(guān)鍵因素。
機(jī)械加工工藝是規(guī)定產(chǎn)品或零件機(jī)械加工工藝過(guò)程和操作方法。生產(chǎn)規(guī)模的大小、工藝水平的高低以及解決各種工藝問(wèn)題的方法和手段都要通過(guò)機(jī)械加工工藝來(lái)體現(xiàn)。而機(jī)床夾具是在機(jī)床上用以裝夾工件的一種裝置，其作用是使工件相對(duì)于機(jī)床或刀具有個(gè)正確的位置，并在加工過(guò)程中保持這個(gè)位置不變。它們的研究對(duì)機(jī)械工業(yè)有著很重要的意義。
從1949年以來(lái)，我國(guó)機(jī)械工業(yè)有了很大的發(fā)展，已經(jīng)成為工業(yè)中產(chǎn)品門(mén)類比較齊全、具有相當(dāng)規(guī)模和一定技術(shù)基礎(chǔ)的產(chǎn)業(yè)部門(mén)之一，其機(jī)械加工和夾具也有很大的發(fā)展，但是與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我們這方面的水平還存在著階段性的差距，主要表現(xiàn)在機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量和水平不夠高，加工工藝過(guò)程不合理，夾具應(yīng)用也比較少，使其加工工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，加工出來(lái)的產(chǎn)品也不理想。
現(xiàn)在，各工業(yè)化國(guó)家都把制造技術(shù)視為當(dāng)代科技發(fā)展為活躍的領(lǐng)域和國(guó)際間科技競(jìng)爭(zhēng)的主戰(zhàn)場(chǎng)，制定了一系列振興計(jì)劃、建立世界級(jí)制造技術(shù)中心，紛紛把先進(jìn)制造技術(shù)列為國(guó)家關(guān)鍵技術(shù)和優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域。
機(jī)械加工工藝及夾具隨著制造技術(shù)的發(fā)展也突飛猛進(jìn)。機(jī)械加工工藝以各個(gè)工廠的具體情況不同，其加工的規(guī)程也有很大的不同。突破已往的死模式。使其隨著情況的不同具有更加合理的工藝過(guò)程。也使產(chǎn)品的質(zhì)量大大提高。制定加工工藝雖可按情況合理制定，但也要滿足其基本要求：在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，盡可能提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低加工成本。并在充分利用本工廠現(xiàn)有生產(chǎn)條件的基礎(chǔ)上，盡可能采用國(guó)內(nèi)、外先進(jìn)工藝技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。還應(yīng)保證操作者良好的勞動(dòng)條件。但我國(guó)現(xiàn)階段還是主要依賴工藝人員的經(jīng)驗(yàn)來(lái)編制工藝，多半不規(guī)定工步和切削用量，工時(shí)定額也憑經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定，十分粗略，缺乏科學(xué)依據(jù)，難以進(jìn)行合理的經(jīng)濟(jì)核算。
機(jī)床夾具最早出現(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(mén)類齊全的工藝裝備。
國(guó)際生產(chǎn)研究協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)表明，目前中、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(chǎng)的需求與競(jìng)爭(zhēng)。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(wàn)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(shí)際磨損量?jī)H為10～20％左右。特別是近年來(lái)，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(duì)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(dòng)力源的高效夾緊裝置，以進(jìn)一步減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；
6）提高機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化程度。
2 零件的分析
2.1 零件的作用
撥叉是一個(gè)很重要的零件，因?yàn)槠淞慵叽绫容^小，結(jié)構(gòu)形狀較復(fù)雜，但其加工孔和底面的精度要求較高，此外還有小頭孔端要求加工，對(duì)精度要求也很高。撥叉的底面、大頭孔上平面和小頭孔粗糙度要求都是，所以都要求精加工。其小頭孔與底平面有垂直度的公差要求，撥叉底面與大頭孔上平面有平行度公差要求，所要加工的槽，在其槽邊有平行度公差和對(duì)稱度公差要求等。因?yàn)槠涑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，因此它們的加工是非常關(guān)鍵和重要的。
題目所給的零件是CA6140車(chē)床的撥叉。它位于車(chē)床變速機(jī)構(gòu)中，主要起換檔，使主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)按照工作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的φ25孔與操縱機(jī)構(gòu)相連，二下方的φ60半孔則是用于與所控制齒輪所在的軸接觸。通過(guò)上方的力撥動(dòng)下方的齒輪變速。兩件零件鑄為一體，加工時(shí)分開(kāi)。
2.2 零件的工藝分析
一個(gè)好的結(jié)構(gòu)不但要應(yīng)該達(dá)到設(shè)計(jì)要求，而且要有好的機(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(wèn)題。工藝師要考慮如何從工藝上保證設(shè)計(jì)的要求。
CA6140車(chē)床共有兩處加工表面，其間有一定位置要求。分述如下：
1. 以φ25mm孔為中心的加工表面
這一組加工表面包括：φ25H7mm的孔，以及φ42mm的圓柱兩端面，其中主要加工表面為φ25H7mm通孔。
2. 以φ60mm孔為中心的加工表面
這一組加工表面包括：φ60H12的孔，以及φ60H12的兩個(gè)端面。主要是φ60H12的孔。
2. 銑槽
這一組加工表面包括：此槽的端面，16H11mm的槽的底面，
16H11mm的槽兩側(cè)面。
3. 以M22×1.5螺紋孔為中心的加工表面。
這一組加工表面包括：M22×1.5的螺紋孔，長(zhǎng)32mm的端面。
主要加工表面為M22×1.5螺紋孔。
這兩組加工表面之間有著一定的位置要求，主要是：
φ60孔端面與φ25H7孔垂直度公差為0.1mm.。
16H11mm的槽與φ25H7的孔垂直度公差為0.08mm。
由上面分析可知，加工時(shí)應(yīng)先加工一組表面，再以這組加工后表面為基準(zhǔn)加工另外一組。
上面主要是對(duì)撥叉零件的結(jié)構(gòu)、加工精度和主要加工表面進(jìn)行了分析，選擇了其毛坯的的制造方法為模鍛和中批的批量生產(chǎn)方式，從而為工藝規(guī)程設(shè)計(jì)提供了必要的準(zhǔn)備。
3 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
3.1 加工工藝過(guò)程
該撥叉零件的主要加工表面是平面、孔系和槽系。一般來(lái)說(shuō)，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。
3.2確定各表面加工方案
影響加工方法的因素
⑷ 要考慮工廠或車(chē)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。
⑶ 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(chē)削，高速精銑等。
⑸ 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。
⑴ 要考慮加工表面的精度和表面質(zhì)量要求，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。
⑵ 根據(jù)生產(chǎn)類型選擇，在大批量生產(chǎn)中可專用的高效率的設(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。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。
選擇加工方法一般先按這個(gè)零件主要表面的技術(shù)要求來(lái)選定最終加工方法。再選擇前面各工序的加工方法，如加工某一軸的主要外圓面，要求公差為IT6，表面粗糙度為Ra0.63μm，并要求淬硬時(shí)，其最終工序選用精度，前面準(zhǔn)備工序可為粗車(chē)——半精車(chē)——淬火——粗磨。
3.3 確定定位基準(zhǔn)
3.3.1粗基準(zhǔn)的選擇
從撥叉零件圖分析可知，主要是選擇加工撥叉底面的裝夾定位面為其加工粗基準(zhǔn)。從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置，能保證撥叉在整個(gè)加工過(guò)程中基本上都能用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位。
3.3.2精基準(zhǔn)選擇的原則
要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置，能保證撥叉在整個(gè)加工過(guò)程中基本上都能用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位。從撥叉零件圖分析可知，它的底平面與小頭孔，適于作精基準(zhǔn)使用。但用一個(gè)平面和一個(gè)孔定位限制工件自由度不夠，如果使用典型的一面兩孔定位方法，則可以滿足整個(gè)加工過(guò)程中基本上都采用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位的要求。至于兩側(cè)面，因?yàn)槭欠羌庸け砻妫砸部梢杂么箢^孔為加工基準(zhǔn)。
3.4 制定工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn),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(wàn)能性機(jī)床配以專用夾具,并盡量使工序集中來(lái)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。
（1）. 工藝路線方案一
工序一 粗、精銑φ25孔上端面。
工序二 粗、精銑φ25孔下端面。
工序三 鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸φ25孔。
工序四 鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸φ60孔。
工序五 粗、精銑φ60孔上端面
工序六 粗、精銑φ60孔下端面。
工序七 切斷。
工序八 銑螺紋孔端面。
工序九 鉆φ22孔（裝配時(shí)鉆鉸錐孔）。
工序十 攻M22×1.5螺紋。
工序十一 粗銑 半精銑 精銑槽所在的端面
工序十二 粗、半精銑 精銑16H11的槽。
工序十三 檢查。
（2）. 工藝路線方案二
工序一 粗、鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸φ25、φ60孔
工序二 粗、精銑φ60、φ25孔下端面。
工序三 粗、精銑φ25孔上端面
工序四 粗、精銑φ60孔上端面
工序五 切斷。
工序六 銑螺紋孔端面。
工序七 鉆φ22孔（裝配時(shí)鉆鉸錐孔）。
工序八 攻M22×1.5螺紋。
工序九 粗銑 半精銑 精銑槽所在的端面
工序十 粗銑 半精銑 精銑16H11的槽。
工序十一 檢查。
上面的工序加工不太合理，因?yàn)橛山?jīng)驗(yàn)告訴我們大多數(shù)都應(yīng)該先銑平面再加工孔，那樣會(huì)更能容易滿足零件的加工要求，效率不高，但同時(shí)鉆兩個(gè)孔，對(duì)設(shè)備有一定要求。且看另一個(gè)方案。
上面工序可以適合大多數(shù)生產(chǎn)，但是在全部工序中間的工序七把兩件銑斷，對(duì)以后的各工序的加工定位夾緊不方便，從而導(dǎo)致效率較低。再看另一方案。
（4）. 工藝路線方案三
工序一 以φ42外圓為粗基準(zhǔn)，粗銑φ25孔下端面。
工序二 精銑φ25孔上下端面。
工序三 以φ25孔上端面為精基準(zhǔn)，鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸φ25孔,孔的精度達(dá)到IT7。
工序四 以φ25孔為精基準(zhǔn)，粗銑φ60孔上下端面。
工序五 以φ25孔為精基準(zhǔn)，精銑φ60孔上下端面，保證端面相對(duì)孔的垂直度誤差不超過(guò)0.1。
工序六 以φ25孔為精基準(zhǔn)，鉆、鏜、鉸φ60孔，保證空的精度達(dá)到IT8。
工序七 以φ25孔為精基準(zhǔn)，銑螺紋孔端面。
工序八 以φ25孔為精基準(zhǔn)，鉆φ20孔（裝配時(shí)鉆鉸錐孔）。
工序九 以φ25孔為精基準(zhǔn)，鉆一個(gè)φ20孔，攻M22×1.5螺紋。
工序十 以φ25孔為精基準(zhǔn)，銑槽端面。
工序十一 以φ25孔為精基準(zhǔn)，銑16H11的槽保證槽的側(cè)面相對(duì)孔的垂直度誤差是0.08。
工序十二 兩件銑斷
工序十三 檢查。
（3）. 工藝路線方案四
工序一 粗、精銑φ25孔上端面。
工序二 粗、精銑φ25孔下端面。
工序三 鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸φ25孔。
工序四 鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸φ60孔。
工序五 粗、精銑φ60孔上端面
工序六 粗、精銑φ60孔下端面。
工序七 銑螺紋孔端面。
工序八 鉆φ22孔（裝配時(shí)鉆鉸錐孔）。
工序九 攻M22×1.5螺紋。
工序十 粗銑 半精銑 精銑槽所在的端面。
工序十一 粗、半精銑 精銑16H11的槽。
工序十二 切斷。
工序十三 檢查。
此方案仍有先鉆孔再銑平面的不足，所以這個(gè)方案仍不是最好的工藝路線綜合考慮以上各方案的各不足因素，得到以下我的工藝路線。
雖然工序仍然是十三步，但是效率大大提高了。工序一和工序二比起工藝路線方案二快了一倍（實(shí)際銑削只有兩次，而且刀具不用調(diào)整）。多次加工φ60、φ25孔是精度要求所致。
3.5 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定
“CA6140車(chē)床撥叉”；零件材料為HT200，硬度190～210HB，毛坯重量1.45kg，生產(chǎn)類型為中批量，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）.外圓表面（φ42）
考慮其零件外圓表面為非加工表面，所以外圓表面為鑄造毛坯，
沒(méi)有粗糙度要求，因此直接鑄造而成。
（2）. 外圓表面沿軸線方向長(zhǎng)度方向的加工余量及公差（φ25，φ60端面）。
查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》（以下稱《工藝手冊(cè)》）表2.1～26，取φ25，φ60端面長(zhǎng)度余量均為2.5（均為雙邊加工）
銑削加工余量為：
粗銑 2mm
半精銑 0.7mm
（3）. 內(nèi)孔（φ60已鑄成φ50的孔）
查《工藝手冊(cè)》表2.2～2.5，為了節(jié)省材料，取φ60孔已鑄成孔長(zhǎng)度余量為3，即鑄成孔半徑為50mm。
工序尺寸加工余量：
鉆孔 5mm
擴(kuò)孔 0.5mm
鉸孔 0.1mm
精鉸 0mm
同上，零件φ25的孔也已鑄出φ15的孔。
工序尺寸加工余量：
鉆孔至φ23 余量為8mm
擴(kuò)孔鉆 1.8 mm
粗鉸孔 0.14 mm
精鉸孔 0.06 mm
（4）. 槽端面至中心線垂直中心線方向長(zhǎng)度加工余量
鑄出槽端面至中心線47mm的距離，余量為3mm。
工序尺寸加工余量：
粗銑端面 2.1 mm
半精銑 0.7 mm
精銑 0.2 mm
（5）. 螺紋孔頂面加工余量
鑄出螺紋孔頂面至φ25孔軸線且垂直軸線方向40mm的距離，余量為4 mm
工序尺寸加工余量：
粗銑頂面 2.1 mm
半精銑 0.7 mm
精銑 0.2 mm
（6）. 其他尺寸直接鑄造得到
由于本設(shè)計(jì)規(guī)定的零件為中批量生產(chǎn)，應(yīng)該采用調(diào)整加工。因此在計(jì)算最大、最小加工余量時(shí)應(yīng)按調(diào)整法加工方式予以確認(rèn)。
3.6 確立切削用量及基本工時(shí)
工序一 以φ42外圓為粗基準(zhǔn)，粗銑φ25孔上下端面。
（1）. 加工條件
工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=200~241,鑄造。
加工要求：粗銑φ25孔上下端面。
機(jī)床：X6132臥式銑床。
刀具： W18Cr4V硬質(zhì)合金鋼端銑刀,牌號(hào)YG6。銑削寬度ae<=60,深度ap<=4,齒數(shù)z=10,故據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》（后簡(jiǎn)稱《切削手冊(cè)》）取刀具直徑do=80mm。選擇刀具前角γo＝0°后角αo＝15°，副后角αo’=10°，刀齒斜角λs=－15°,主刃Kr=60°,過(guò)渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°過(guò)渡刃寬bε=1.5mm。
（2）. 切削用量
1）銑削深度
因?yàn)榍邢髁枯^小，故可以選擇ap=1.3mm，一次走刀即可完成所需長(zhǎng)度。
2）每齒進(jìn)給量
機(jī)床功率為10kw。查《切削手冊(cè)》f=0.08~0.15mm/z。由于是對(duì)稱銑，選較小量f=0.15 mm/z。
3）查后刀面最大磨損及壽命
查《機(jī)械切削用量手冊(cè)》表8，壽命T=180min
4）計(jì)算切削速度 按《2》表14，
V=1.84
n=7.32
=6.44
5）計(jì)算基本工時(shí)
tm＝L/ Vf=(90+36)/6.44=6.99min。
工序二 精銑φ25孔上下端面。
1. 加工條件
工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=200~241,鑄造。
加工要求：精銑φ25上下端面。
機(jī)床： X6132臥式銑床。
刀具： W18Cr4V硬質(zhì)合金鋼端銑刀,牌號(hào)YG6。銑削寬度ae<=60,深度ap<=4,齒數(shù)z=10,故據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》（后簡(jiǎn)稱《切削手冊(cè)》）取刀具直徑do=80mm。選擇刀具前角γo＝＋5°后角αo＝8°，副后角αo’=8°，刀齒斜角λs=－10°,主刃Kr=60°,過(guò)渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°過(guò)渡刃寬bε=1mm。
2. 切削用量
1） 銑削深度
因?yàn)榍邢髁枯^小，故可以選擇ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需長(zhǎng)度。
2） 每齒進(jìn)給量
機(jī)床功率為7.5kw。查《切削手冊(cè)》表5 f=0.14~0.24mm/z。由于是對(duì)稱銑，選較小量f=0.14 mm/z。
3） 查后刀面最大磨損及壽命
查《切削手冊(cè)》表8，壽命T=180min
4） 計(jì)算切削速度 按《切削手冊(cè)》表14，查得 Vf＝6.44mm/s，
5） 計(jì)算基本工時(shí)
tm＝L+182/ Vf=(2+182)/6.44=4.9min。
工序三 以φ25孔上端面為精基準(zhǔn)，鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸φ25孔，孔的精度達(dá)到IT7。
1. 選擇鉆床及鉆頭
選擇Z5125A鉆床，選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時(shí)do=23mm，鉆頭采用雙頭刃磨法，
2.選擇切削用量
（1）決定進(jìn)給量
由do=23mm,查《2》表5
按鉆頭
按機(jī)床強(qiáng)度查[1]表10.1-2選擇
最終決定選擇機(jī)床已有的進(jìn)給量
（2）耐用度
查[2]表9
T=4500s=75min
（3）切削速度
查《1》表10.1-2
n=50-2000r/min 取n=1000r/min.
３.計(jì)算工時(shí)
由于所有工步所用工時(shí)很短，所以使得切削用量一致，以減少輔助時(shí)間。
擴(kuò)鉸和精鉸的切削用量如下：
擴(kuò)鉆：選高速鋼擴(kuò)孔鉆
鉸孔：選高速鋼鉸刀
精鉸：選高速鋼鉸刀
工序四 以φ25孔為精基準(zhǔn)，鉆、粗鏜、 精鏜φ60孔，保證孔的精度達(dá)到IT7。
1. 選擇鉆頭
選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時(shí)do=55mm，鉆頭采用雙頭刃磨法。
選擇Z5163A鉆床 n=22.4~1000r/min, f=0.063~1.2mm/r.
2.選擇切削用量
（1）決定進(jìn)給量
查《2》表5鉆頭進(jìn)給量
按鉆頭強(qiáng)度選擇 按機(jī)床強(qiáng)度選擇
最終決定選擇Z5163A機(jī)床已有的進(jìn)給量
（2）計(jì)算工時(shí)
選擇n=600r/min所以
３.選擇鏜刀
選擇高速鋼鏜刀， 粗鏜時(shí)do=59.9mm
選擇臥式鏜床T68,
粗鏜時(shí) v=20-35 m/min,f=0.3-1.0 mm/r
精鏜時(shí) v=15-30 m/min,f=0.15-0.5 mm/r
工序五 粗銑 半精銑 精銑槽16H11的端面
1. 選擇機(jī)床刀具
選擇立式銑床X53K硬質(zhì)合金鋼Yab端銑刀
2. 切削用量
查2表5 f=0.14~0.24mm/r
T=180min 取f=0.15mm/r v=1.84m/min
n=7.32r/min
2. 計(jì)算工時(shí)
半精銑
工序六 精銑槽16H11
本道工序精銑槽之前已進(jìn)行了粗銑和半精銑工步，此工序精銑槽須滿足各技術(shù)要求包括：槽寬16H11，槽深8H12，槽兩側(cè)面粗糙度為2.2，槽底面粗糙度為6.3。
1. 選擇機(jī)床及刀具
機(jī)床 x61W型萬(wàn)能銑床
刀具 錯(cuò)齒三面刃銑刀銑槽do=16mm查[1]表8
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB1118 D=160mm d=40mm
L=16mm 齒數(shù)z=24
2. 計(jì)算切削用量
由[1]表9.4—1和[3]查得 走刀量 f=0.67 mm/r
銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)和耐用度
由[1]表9.4—6查得 磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為 0.2~0.3
表9.4—7查得 耐用度為 T=150min
切削速度
由[1] 式2.2
查表 9.4—8 得其中：
修正系數(shù)
m=0.5
代入上式，可得 v=49.5m/min=0.82m/s
（1） 確定機(jī)床主軸速度
由[3] 按機(jī)床選取主軸轉(zhuǎn)速為6.33 r/s
所以 實(shí)際切削速度為
3. 計(jì)算切削工時(shí)
工序七 銑螺紋孔頂面
1. 選擇機(jī)床及刀具
機(jī)床：X53K立式銑床。
刀具：硬質(zhì)合金鋼端銑刀,牌號(hào)YG6。
2. 切削用量
1） 銑削深度
因?yàn)榍邢髁枯^小，故可以選擇ap=1.5mm，一次走刀即可完成所需長(zhǎng)度。
2） 刀具耐用度
查《2》表 壽命T=180min。
3） 計(jì)算切削速度
查[2]得 Vc＝0.38mm/s，n=1.53r/min,Vf=1.42mm/s
4 銑32×90面夾具設(shè)計(jì)
4.1研究原始質(zhì)料
利用本夾具主要用來(lái)粗、精銑32×90面和，該銑32×90面對(duì)孔的中心線要滿足對(duì)稱度要求以及其銑32×90面的平行度要求。在銑此銑32×90面時(shí)，為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準(zhǔn)。同時(shí)，應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低勞動(dòng)強(qiáng)度。
4.2定位基準(zhǔn)的選擇
由零件圖可知：在對(duì)槽進(jìn)行加工前，底平面進(jìn)行了粗、精銑加工，孔進(jìn)行了鉆、擴(kuò)、鉸加工，進(jìn)行了粗、精鏜加工。因此，定位、夾緊方案有：
方案Ⅰ：選底平面、工藝孔和大頭孔定位，即一面、心軸和棱形銷定位，夾緊方式選用螺母在心軸上夾緊。
方案Ⅱ：選一面兩銷定位方式，工藝孔用短圓柱銷，用棱形銷定位，夾緊方式用操作簡(jiǎn)單，通用性較強(qiáng)的移動(dòng)壓板來(lái)夾緊。
分析比較上面二種方案：方案Ⅰ中的心軸夾緊、定位是不正確的，孔端是不加工的，且定位與夾緊應(yīng)分開(kāi)，因夾緊會(huì)破壞定位。
通過(guò)比較分析只有方案Ⅱ滿足要求，孔其加工與孔的軸線間有尺寸公差，選擇小頭孔和大頭孔來(lái)定位，從而保證其尺寸公差要求。
銑該槽時(shí)其對(duì)孔的中心線有對(duì)稱度以及32×90面和16槽兩邊的平行度要求。為了使定位誤差達(dá)到要求的范圍之內(nèi)，采用一面兩銷的定位方式，這種定位在結(jié)構(gòu)上簡(jiǎn)單易操作。一面即為撥叉底平面；兩銷為的短圓柱銷和的棱形銷。
4.3 切削力及夾緊分析計(jì)算
刀具：錯(cuò)齒三面刃銑刀（硬質(zhì)合金）
刀具有關(guān)幾何參數(shù)：
由參考文獻(xiàn)[5]5表1～2～9 可得銑削切削力的計(jì)算公式：
有：
根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過(guò)程中對(duì)夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計(jì)算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實(shí)際所需夾緊力的數(shù)值，即：
安全系數(shù)K可按下式計(jì)算：
式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻(xiàn)[5]1～2～1可知其公式參數(shù)：
由此可得：
所以
用氣動(dòng)元件作為夾緊元件，活塞桿是氣缸傳遞力的主要零件，它主要承受拉力、壓力、彎曲力及振動(dòng)沖擊等多種作用，必須有足夠的強(qiáng)度和剛度。其材料取Q235鋼。
在這取負(fù)載約為10000N，初選氣缸的設(shè)計(jì)壓力P1=3MPa，為了滿足工作這里的氣缸課選用單桿式的，并在快進(jìn)時(shí)差動(dòng)連接，則氣缸無(wú)桿腔與有桿腔的等效面積A1與A2應(yīng)滿足A1=2A2（即氣缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d應(yīng)滿足：d=0.707D。為防止切削后工件突然前沖，氣缸需保持一定的背壓，暫取背壓為0.5MPa，并取氣缸機(jī)械效率。則氣缸上的平衡方程
故氣缸無(wú)桿腔的有效面積：
氣缸直徑
氣缸內(nèi)徑：
按GB/T2348-1980，取標(biāo)準(zhǔn)值D=80mm；因A1=2A，故活塞桿直徑d=0.707D=56mm（標(biāo)準(zhǔn)直徑）
則氣缸有效面積為：
現(xiàn)設(shè)計(jì)一種機(jī)構(gòu)，設(shè)夾緊機(jī)構(gòu)所能產(chǎn)生的夾緊力為,鉸鏈壓板的受力分析如下圖2.10所示：
圖2.10受力分析
由受力分析計(jì)算得：
= (選定=)【6】
式中，—夾緊機(jī)構(gòu)效率，取值為0.9；
—螺栓的許用夾緊力，單位：。
當(dāng)螺桿的螺紋公稱直徑為M12時(shí)，可查表得：=5620N。
所以，==2=2×5620×0.9=10116N
因>=9015N,故夾緊機(jī)構(gòu)滿足設(shè)計(jì)要求。
4.4 誤差分析與計(jì)算
該夾具以一面兩銷定位，兩定位銷孔尺寸公差為。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公差。
與機(jī)床夾具有關(guān)的加工誤差，一般可用下式表示：
由參考文獻(xiàn)[5]可得：
⑴ 兩定位銷的定位誤差 ：
其中：
，
，
，
且：L=126.11mm ，得
⑵ 夾緊誤差 ：
其中接觸變形位移值：
查[5]表1～2～15有。
⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過(guò)
⑷ 夾具相對(duì)刀具位置誤差：取
誤差總和：
從以上的分析可見(jiàn)，所設(shè)計(jì)的夾具能滿足零件的加工精度要求。
4.5 零、部件的設(shè)計(jì)與選用
4.5.1定位銷選用
本夾具選用一可換定位銷和固定棱形銷來(lái)定位，其參數(shù)如下表：
表5.1 定位銷
d
H
D
公稱尺寸
允差
14～18
16
15
～0.011
22
5
1
4
M12
4
表5.2 定位棱銷
d
H
d
公稱尺寸
允差
40～50
20
22
+0.034
～0.023
65
5
3
8
1
6
1.5
4.5.2夾緊裝置的選用
該夾緊裝置選用移動(dòng)壓板，其參數(shù)如表5.3：
表6.3 移動(dòng)壓板
公稱直徑
L
6
45
20
8
19
6.6
7
M6
5
4.5.3 定向鍵與對(duì)刀裝置設(shè)計(jì)
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(guò)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)如圖所示：
圖6.1 夾具體槽形與螺釘
根據(jù)T形槽的寬度 a=18mm 定向鍵的結(jié)構(gòu)尺寸如表5.4：
表5.4 定向鍵
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
18
～0.012
～0.035
25
12
4
12
4.5
18
+0.019
5
對(duì)刀裝置由對(duì)刀塊和塞尺組成，用來(lái)確定刀具與夾具的相對(duì)位置。
塞尺選用平塞尺，其結(jié)構(gòu)如圖6.3所示：
圖5.3 平塞尺
塞尺尺寸參數(shù)如表5.5：
表5.5 塞尺
公稱尺寸H
允差d
C
3
～0.006
0.25
當(dāng)銑32×90面平面時(shí)選擇是圓形對(duì)刀塊。
當(dāng)銑16槽時(shí)選擇的是直角對(duì)刀塊，對(duì)準(zhǔn)16槽的邊緣尺寸，銑槽的寬度靠刀具進(jìn)行保證。
4.6 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明
如前所述，應(yīng)該注意提高生產(chǎn)率，但該夾具設(shè)計(jì)采用了氣缸夾緊方式，在夾緊和松開(kāi)工件時(shí)比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力。由于該工件體積小，經(jīng)過(guò)方案的認(rèn)真分析和比較，選用了氣缸夾緊方式（螺旋夾緊機(jī)構(gòu)）。這類夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、夾緊可靠、通用性大，在機(jī)床夾具中很廣泛的應(yīng)用。
此外，當(dāng)夾具有制造誤差，工作過(guò)程出現(xiàn)磨損，以及零件尺寸變化時(shí)，影響定位、夾緊的可靠。為防止此現(xiàn)象，選用可換定位銷。以便隨時(shí)根據(jù)情況進(jìn)行調(diào)整換取。
總 結(jié)
本文是CA6410車(chē)床撥叉的加工工藝和夾具設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的總體過(guò)程可以概括為，首先對(duì)撥叉零件的結(jié)構(gòu)、形狀及材料作整體分析，然后初選加工工藝方案，并對(duì)工藝方案進(jìn)行比較選擇合理的工藝路線，然后計(jì)算分析尺寸，并制定出工藝卡片。最后是夾具的設(shè)計(jì)。
本次課程設(shè)計(jì)綜合了大學(xué)里所學(xué)的知識(shí)，是理論與實(shí)際相結(jié)合的一個(gè)成果。由于專業(yè)知識(shí)有限，在設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的問(wèn)題主要通過(guò)老師的講解，同學(xué)們的討論以及查閱資料來(lái)解決。通過(guò)課程設(shè)計(jì)，我對(duì)課本理論知識(shí)有了更深刻了理解，同時(shí)，我的看圖，繪圖能力也有了較大的提高。這對(duì)我以后的工作打下了良好的基礎(chǔ)。
謝 辭
本次課程設(shè)計(jì)綜合了大學(xué)里所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，是理論與實(shí)際相結(jié)合的一次考驗(yàn)。通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我的綜合運(yùn)用知識(shí)的能力有了很大的提高，尤其是看圖、繪圖、設(shè)計(jì)能力，為我今后的工作打下了良好的基礎(chǔ)。在此過(guò)程中，我進(jìn)一步加深了對(duì)課本知識(shí)的理解，進(jìn)一步了解了零件的工藝以及夾具設(shè)計(jì)過(guò)程，收獲頗豐。
本次設(shè)計(jì)是在XX老師的悉心指導(dǎo)和幫助下完成的。我的機(jī)械工藝知識(shí)有限，在設(shè)計(jì)中常常碰到問(wèn)題，是鄭老師不厭其煩的指導(dǎo)，不斷的點(diǎn)拔迷津，提供相關(guān)資料，才使其順利完成。XX老師耐心的講解，使我如沐春風(fēng)。不僅如此，xx老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和高尚的敬業(yè)情操深深打動(dòng)了我。在此，我向XX老師表示最真誠(chéng)的感謝。同時(shí)，感謝同組同學(xué)的支持和幫助，使我更好的完成課程設(shè)計(jì)。
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