拨叉夹具设计机械制造装备设计说明书.docx
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拨叉夹具设计机械制造装备设计说明书.docx
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拨叉夹具设计机械制造装备设计说明书
洛阳理工学院
课程设计说明书
课程名称机械制造装备设计
设计课程拨叉加工工艺设计
专业机械设计制造及其自动化
姓名刘统
2014年12月20日
课程设计任务书
机械工程系机械设计制造及其自动化专业
学生姓名刘`统班级B130234学号B13023425
课程名称:
机械制造装备设计
设计题目:
拨叉加工工艺设计
设计内容:
1、钻床夹具装配图1张
2、钻床夹具零件图1张
3、课程设计说明书1份
设计要求:
1、在钻床上钻M12螺纹孔。
2、夹具设计要求合理,有利提高加工精度,保证加工质量降低加工成本,提高劳动生产率和降低工人的劳动强度,便于批量生产。
设计(论文)开始日期2014年12月8日指导老师张洪涛
设计(论文)完成日期2014年12月20日
课程设计评语
机械工程系机械设计制造及其自动化专业
学生姓名刘统班级B130234学号B13023425
课程名称:
机械制造装备设计
设计题目:
拨叉加工工艺设计
课程设计片篇幅:
图纸共3张
说明书共18页
指导老师评语:
年月日指导老师
序言
机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品,并把它们装备成机械装备的行业。
机械制造业的产品既可以直接供人们使用,也可以为其它行业的生产提供装备,社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。
我们的生活离不开制造业,因此制造业是国民经济发展的重要行业,是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。
从某中意义上讲,机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。
拨叉的加工工艺规程及其钻M12螺纹孔的夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。
正确地解决一个零件在加工中的定位,夹紧以及工艺路线安排,工艺尺寸确定等问题,并设计出专用夹具,保证零件的加工质量。
本次设计也要培养自己的自学与创新能力。
因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。
所以在设计中既要注意基本概念、基本理论,又要注意生产实践的需要,只有将各种理论与生产实践相结合,才能很好的完成本次设计。
本次设计水平有限,其中难免有缺点错误,敬请老师们批评指正。
一零件的分析
1.1零件的作用
题目给定的零件是拨叉,它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进行工作。
宽度为30mm的槽尺寸精度要求很高,因为在拨叉拔动使滑移齿轮时如果槽的尺寸精度不高或间隙很大时,滑移齿轮得不到很高的位置精度。
所以,宽度为30mm的槽和滑移齿轮的配合精度要求很高。
1.2零件的工艺分析
工挡拨叉共有2组加工表面:
1、零件Φ28两端面,可以一端面为粗基准加工另一端面,然后在以另一端面为精基准加工一端面,然后钻Φ19孔
2、以Φ19孔为基准的加工面:
这一组面包括M12螺纹孔宽30mm的槽,及R24和R30的圆弧;
经上述分析可知,对于后两组加工表面,可先加工其中一组表面,然后借助于专用夹具加工另一组表面。
二工艺规程设计
2.1定位基准的选择
定位基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一,定位基准的选择得正确合理,可以使加工质量得到保证,生产率得以提高。
2.1.1粗基准的选择
在选择粗基准时,一般遵循下列原则:
⑴保证相互位置要求原则;⑵保证加工表面加工余量合理分配的原则;⑶便于工件装夹原则;⑷粗基准一般不得重复使用的原则;⑸为了保证所有加工表面有足够的加工余量,选用加工余量小的表面作粗基准,不要用同一尺寸方向上。
两端面,后端面为精加工面,故在铣两端面时,先以后端面为粗基准,粗铣前端面。
2.1.2精基准的选择
在选择精基准时要考虑的主要问题是如何保证设计技术要求的实现以及装夹准确、可靠、方面,提高工件的加工精度。
一般遵循下列原则:
⑴基准重合原则;⑵统一基准原则;⑶互为基准原则;⑷自为基准原则;⑸便于装夹原则。
为保证定位基准和工序基准重合,加工M12螺纹孔、30mm槽,R24和R30圆弧都以Φ19孔中心线为精基准,
2.2重点工序的说明
拔叉零件的重要加工面有Φ19孔、两端面,槽,圆弧面材料为HT200,参考《机械制造工艺设计简明手册》,其加工方法选择如下:
2.2.1加工前后两端面
根据GB1800-79规定毛坯的公差等级为IT13,表面粗糙度为Ra12.5μm,,经过粗铣即可满足要求。
2.2.2加工Φ16孔
此工序重点在于找正毛坯对称面,故采用V型块自动定心夹紧机构,找正对称面,进行加工。
零件技术要求底孔的表面粗糙度达到Ra6.3μm,毛坯为实心,故采用钻孔→扩孔,可以达到要求。
2.2.3加工30槽
零件技术要求槽底面要达到表面粗糙度为Ra6.3μm,侧面粗糙度为Ra6.3μm,本身有精度要求,30mm相对于Φ19孔中心线的垂直度为0.05,故以孔中心线和左端面为精基准,用心轴定位,采用车即可满足要求。
顶面的钻-M12螺纹孔不是很重要,在此不做详细说明,M12通孔先钻孔,再攻丝。
2.3制订工艺路线
制定工艺路线的出发点,应当是使零件的加工精度和表面质量等技术要求能得到合理的保证。
在此零件为大批量生产的条件下,可以考虑采用通用机床配以专用夹具并尽量使工序分散来提高生产率,此外,还应考虑经济效果,使生产成本尽量降低。
2.3.1工艺路线方案一的制订
工序Ⅰ:
铸造
工序Ⅱ:
时效处理
工序Ⅲ:
铣Φ28上下端面,
工序Ⅳ:
钻,扩,铰刀Φ19H9孔
工序Ⅴ:
车R24和R30内圆端面
工序Ⅵ:
铣距中心线4mm的面
工序Ⅶ:
铣Φ20端面
工序VIII:
钻M12螺纹孔
工序IX:
去毛刺
工序X:
终检
2.3.2工艺路线方案二的制订
工序Ⅰ:
铸造
工序Ⅱ:
时效处理
工序Ⅲ:
铣Φ28上下端面,
工序Ⅳ:
车R24和R30内圆端面
工序Ⅴ:
钻,扩,铰刀Φ19H9孔
工序Ⅵ:
铣距中心线4mm的面
工序Ⅶ:
铣Φ20端面
工序VIII:
钻M12螺纹孔
工序IX:
去毛刺
工序X:
终检
2.3.3两种工艺路线的比较与分析
上述两种方案,工艺路线一是先钻Φ19,然后以Φ19孔定位加工R24和R30的圆弧,这样我们在加工R24和R30圆弧的时间可以用加工过的Φ19孔定位,这样就为后续的加工提供了基准,保证了加工精度,而方案二则不能。
通过以上的两种工艺路线的优、缺点的分析,最后确定工艺路线一为该零件的加工路线。
具体的工艺路线如下
工序Ⅰ:
铸造
工序Ⅱ:
时效处理
工序Ⅲ:
铣Φ28上下端面,
工序Ⅳ:
钻,扩,铰刀Φ19H9孔
工序Ⅴ:
车R24和R30内圆端面
工序Ⅵ:
铣距中心线4mm的面
工序Ⅶ:
铣Φ20端面
工序VIII:
钻M12螺纹孔
工序IX:
去毛刺
工序X:
终检
2.4机械加工余量的确定
确定工序(或工步)尺寸的一般方法是:
由加工表面的最后工序(或工步)向前推算,前面已经根据有关资料查出了零件各加工表面的加工总余量(即毛坯余量),将加工余量分配给各工序加工余量,然后往前推算工序尺寸。
工挡拨叉材料为HT200。
,生产类型为由大批量生产,毛坯为铸件,精度为2级铸件,大体尺寸确定,外表面加工面少,根据以上原始资料加工工艺,分别确定各个加工表面的机械加工余量,工序尺寸及加工余量如下:
⒈:
前后端面的加工余量
前后端面有4mm的加工余量,足以把铸铁的硬质表面层切除。
⒉:
Φ19孔
要求以Φ19孔定位,故先钻中心孔,再扩尺寸为Φ19,见零件图,参照《金属机械加工工艺人员手册》表3-59确定孔加工余量的分配。
钻孔Φ18mm,工序经济精度等级为IT11,公差值0.13mm。
扩孔Φ19mm,工序经济精度等级为IT10,公差值0.084mm,粗糙度Ra6.3μm。
槽的加工余量
车削的加工余量:
,侧面粗糙度为Ra6.3μm。
查表知道余量为2mm
2.5确定切削用量及基本工时
2.5.1钻M12螺纹底孔
机床:
立式钻床
刀具:
麻花钻
切削深度
:
钻刀直径取
进给量
:
根据《机械加工工艺手册》[1]表2.4-39,取
切削速度
:
参照《机械加工工艺手册》[1]表2.4-41,取
机床主轴转速
,代入(式3.1)得:
,取
实际切削速度
:
被切削层长度
:
刀具切入长度
,代入(式3.5)得:
刀具切出长度
:
走刀次数为1
机动时间
:
2.5.2攻丝
机床:
立式钻床
刀具:
钒钢机动丝锥
进给量
:
由于其螺距
因此进给量
切削速度
:
参照《机械加工工艺手册》[1]表2.4-105,取
机床主轴转速
,代入(式3.1)得:
,取
丝锥回转转速
:
取
实际切削速度
:
被切削层长度
:
刀具切入长度
:
刀具切出长度
:
(盲孔)
机动时间
:
则:
本工序用的时间
:
三夹具设计
3.1问题的提出
为了提高劳动生产率,保证加工质量,降低劳动强度,需要设计专用夹具
经过与指导老师协商,决定设计钻M12螺纹孔的钻床夹具。
3.2定位方案的确定
由零件图可知,我们采用Φ19孔及其端面,R24圆弧为定位基准,采用一个削边销和一个心轴定位,Φ19端面限制3个自由度,心轴限制2个自由度,削边销限制最后一个旋转方向的自由度,这样空间的6个自由度都已经限制完了。
采用开口垫圈夹紧工件,装卸工件方便,快速装卸工件。
如下图:
3.3切削力和夹紧力的计算
(1)刀具:
麻花钻
机床:
Z525立式钻床
由[3]所列公式得
查表9.4—8得其中:
修正系数
z=24
代入上式,可得F=889.4N
因在计算切削力时,须把安全系数考虑在内。
安全系数K=
其中:
为基本安全系数1.5
为加工性质系数1.1
为刀具钝化系数1.1
为断续切削系数1.1
所以
(2)夹紧力的计算
因为我们钻孔的时间钻削力产生的扭矩和夹紧力方向一致,因此夹紧力不予计算
3.4定位误差分析
因为我们加工的是M12螺纹孔,螺纹孔本身和其他的面没有任何精度要求,只要我们钻套导向设计好,就可以满足加工要求,因此定位误差分析不予计算。
3.5钻套的设计
M12的孔加工需钻,然后攻丝,因为钻后还要攻丝,为了我们钻后能及时的的攻丝,我们切削才能满足加工要求。
故选用快换钻套,以减少更换钻套的辅助时间。
根据工艺要求:
。
即先用Φ8.4的麻花钻钻孔,根据GB1141—84的规定钻头上偏差为零,故钻套孔径为Φ8.4。
再用标准M12丝锥攻丝,
查机床夹具标准件知快换钻套的尺寸如下:
钻套的具体尺寸如下
快换钻套和夹具体是靠钻套螺钉压紧连在一起的,有上面的图我们可知10的快换钻套需要的压紧螺钉是M6的,查机床夹具标准件我们可知,钻套螺钉的结构如下
具体的尺寸如下
3.6夹具设计及简要操作说明
使用心轴定位,压板的压紧力即可指定可靠的卡紧力。
同时我们采用快换钻套,当导向的钻套磨损后,我们松开螺钉可以快速地换下钻套。
保证导向的精度,这样就大大的提高了生产效率,适合于大批量生产。
感想
这次的夹具课程设计结束了,在张洪涛老师的精心指导下,我顺利地完成了本次课程设计。
课程设计期间,我遇到了许许多多的的困难,各种细节问题使我很是头疼,耐下心来查资料,问同学,解决了不少问题,但关键性的问题如方案设计等还是在张老师的悉心指导和关怀下完成的。
所以,我要对我的老师真诚的说一声谢谢!
您辛苦了
通过这次的设计使我们不再是只知道书本上的空理论,不再是纸上谈兵,而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计,使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的步骤和要领,使我们更好的利用图书馆的资料,更好的更熟练的利用我们手中的各种设计手册和AUTOCAD等制图软件,为我们踏入设计打下了好的基础。
课程设计使我们认识到了只努力的学好书本上的知识是不够的,还应该更好的做到理论和实践的结合。
因此同学们非常感谢张老师给我们的辛勤指导,使我们学到了好多,也非常珍惜学院给我们的这次设计的机会,它将是我们毕业设计完成的更出色的关键一步。
致谢
这次设计使我收益不小,为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。
但是,查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时,数据存在大量的重复和重叠,由于经验不足,在选取数据上存在一些问题,不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见,在我遇到难题时给我指明了方向,最终我很顺利的完成了毕业设计。
这次设计成绩的取得,与张老师的细心指导是分不开的。
在此,我衷心感谢我的指导老师,特别是每次都放下她的休息时间,耐心地帮助我解决技术上的一些难题,他严肃的科学态度,严谨的治学精神,精益求精的工作作风,深深地感染和激励着我。
从课题的选择到项目的最终完成,他都始终给予我细心的指导和不懈的支持。
多少个日日夜夜,他不仅在学业上给我以精心指导,同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀,除了敬佩指导老师的专业水平外,他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样,并将积极影响我今后的学习和工作。
在此谨向张老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。
参考文献
1.切削用量简明手册,艾兴、肖诗纲主编,机械工业出版社出版,1994年
2.机械制造工艺设计简明手册,李益民主编,机械工业出版社出版,1994年
3.机床夹具设计,哈尔滨工业大学、上海工业大学主编,上海科学技术出版社出版,1983年
4.机床夹具设计手册,东北重型机械学院、洛阳工学院、一汽制造厂职工大学编,上海科学技术出版社出版,1990年
5.金属机械加工工艺人员手册,上海科学技术出版社,1981年10月
6.机械制造工艺学,郭宗连、秦宝荣主编,中国建材工业出版社出版,1997年
目
目
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- 夹具 设计 机械制造 装备 说明书