说明书总太原理工大学机械制造课程设计大四.docx

1、1 机 械 制 造 技 术 基 础 课 程 设 计 学校：太原理工大学 班级：机测 1201班 姓名：杨大强 学号： 2012000025 2 摘要 此次设计是对拨叉零件的加工工艺和夹具设计，其零件为锻件，具有体积小，零件复杂的特点，由于面比孔易加工，在制定工艺规程时，就先加工面，再以面为基准来加工其它，其中各工序夹具都采用专用夹具，特别的对于加工大头孔、槽和钻小头孔斜面小孔的工序中，选一面一销的定位方式，并以操作简单的手动夹紧方式夹紧，其机构设计简单，方便且能满足要求。 关键词拨叉，加工工艺，专用夹具，设计 3 第 1 章绪论 1.1 机械加工工艺概述 机械加工工艺流程是工件或者零件制造加工

2、的步骤，采用机械加工的方法，直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量等，使其成为零件的过程称为机械加工工艺过程。比如一个普通零件的加工工艺流程是粗加工 -精加工 -装配 -检验 -包装，就是个加工的笼统的流程。 机械加工工艺是指用机械加工的方法改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和性质使其成为合格零件的全过程，加工工艺是工人进行加工的一个依据。 机械加工工艺就是在流程的基础上，改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品或半成品，是每个步骤，每个流程的详细说明，比如，上面说的， 粗加工可能包括毛坯制造，打磨等等，精加工可能分为车，钳工，铣床，等等，每个步骤就要有详细的数据了，比如粗糙度要达到多

3、少，公差要达到多少。 1.2 机械加工工艺流程 机械加工工艺规程一般包括以上内容：工件加工的工艺路线、各工序的具体内容及所用的设备和工艺装备、工件的检验项目及检验方法、切削用量、时间定额等。 机械加工工艺规程是规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件之一，它是在具体的生产条件上，把较为合理的工艺过程和操作方法，按照规定的形式书写成工艺文件，经审批后用来指导生产。制订工艺规程的步骤 1) 计算年生产纲领，确定生产类型。 2) 分析零件图及产品装配图，对零件进行工艺分析。 3) 选择毛坯。 4) 拟订工艺路线。 5) 确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差。 6) 确定各工序所用的设备及刀

4、具、夹具、量具和 辅助工具 。 7) 确定切削用量及工时定额。 8) 确定各主要工序的技术要求及检验方法。 9) 填写工艺文件。 在制订工艺规程的过程中，往往要对前面已初步确定的内容进行调整，以提高经济效益。在执行工艺规程过程中，可能会出现前所未料的情况，如生产条件的变化，新技术、新工艺的引进，新材料、先进设备的应用等，都要求及时对工艺规程进行修订和完善。 1.3 夹具概述 夹具是一种装夹工件的工艺装备，它广泛地应用于机械制造过程的切削加工、热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中。 4 工具是人类文明进步的标志。自 20 世纪末期以来，现代制造技术与机械制造工艺自动化都有了长足的发展。但工具（含

5、夹具、刀具、量具与辅具等）在不断的革新中，其功能仍然 十分显著。机床夹具对零件加工的质量、生产率和产品成本都有着直接的影响。因此，无论在传统制造还是现代制造系统中，夹具都是重要的工艺装备。 1.4 机床夹具的功能 在机床上用夹具装夹工件时，其主要功能是使工件定位和夹紧。 1机床夹具的主要功能 机床夹具的主要功能是装工件，使工件在夹具中定位和夹紧。 （ 1）定位确定工件在夹具中占有正确位置的过程。定位是通过工件定位基准面与夹具定位元件面接触或配合实现的。正确的定位可以保证工件加工的尺寸和位置精度要求。 （ 2）夹紧工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变 的操作。由于工件在加工时，受

6、到各种力的作用，若不将工件固定，则工件会松动、脱落。因此，夹紧为工件提供了安全、可靠的加工条件。 2机床夹具的特殊功能 机床夹具的特殊功能主要是对刀和导向。 （ 1）对刀调整刀具切削刃相对工件或夹具的正确位置。如铣床夹具中的对刀块，它能迅速地确定铣刀相对于夹具的正确位置。 （ 2）导向如钻床夹具中的钻模板的钻套，能迅速地确定钻头的位置，并引导其进行钻削。导向元件制成模板形式，故钻床夹具常称为钻模。镗床夹具（镗模）也具有导向功能。 1.5 机床夹具的发展趋势 随着科学技术的巨大进步及社会生产力的迅速提高，夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。 1.4.1 机床夹具的现状 现代生产要求企

7、业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场激烈的竞争。然而，一般企业仍习惯于大量采用传统的专用夹具。另一方面，在多品种生产的企业中，约 4 年就要更新 80%左右的专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为 15%左右。特别是近年来，数控机床（ NC）、加工中心（ MC）、成组技术（ GT）、柔性制造系统（ FMS）等新技术的应用，对机床夹具提出了如上新的要求： 1）能迅速而方便地装备新产品的投产， 以缩短生产准备周期，降低生产成本。 2）能装夹一组具有相似性特征的工件。 3）适用于精密加工的高精度机床夹具。 4）适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具。 5）采用液压或气压夹紧的高效夹紧装置，以进一步提

8、高劳动生产率。 6）提高机床夹具的标准化程度。 5 1.4.2 现代机床夹具的发展方向 现代机床夹具的发展方向主要表现为精密化、高效化、柔性化、标准化四个方面。 精密化 随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达 0.1；用于精密车削的高精度三爪卡盘，其定心精度为 5 m；精密心轴的同轴度公差可控制在 1 m 内；又如用于轴承套圈磨削的电磁无心夹具，工件的圆度公差可达 0.20.5 m。 高效化 高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有：自动化

9、夹具、高速化夹具、具有夹紧动力装置的夹具等。例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效率可提高 5倍左右；在车床上使用的高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在（试验）转速为2600r/min 的条件上仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大 幅度提高。 柔性化 机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是指机床夹具通过调整、拼装、组合等方式，以适应可变因素的能力。可变因素主要有：工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等。具有柔性化特征的新型夹具种类主要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、拼装夹具、数控机床夹具等。在较长时间内，夹具的柔性化将是夹具发展的主要方向。 标准化 机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个

10、方面。在制订典型夹具结构的基础上，首先进行夹具元件和部件的通用化，建立类型尺寸系列或变型，以减少功能用途相近的夹具元件和部件的型式，屏除一些 功能低劣的结构。通用化方法包括夹具、部件、元件、毛坏和材料的通用化。夹具的标准化阶段是通用化的深入，主要是确立夹具零件或部件的尺寸系列，为夹具工作图的审查创造良好的条件。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准： GB/T2148T2259 91 以及各类通用夹具、组合夹具标准等。机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。 计算机辅助机床夹具设计是利用计算机辅助设计 CAD 技术来完成夹具设计的先进方法。由于夹具种类繁

11、多，结构复杂，其设计过程涉及控制条件多，因此，用于夹具设计的 专业软件甚少，目前还没有一种软件系统能够将夹具设计完全数字化。目前，计算机辅助夹具设计一般是采用二维 CAD 软件进行。采用二维 CAD软件进行夹具设计，可以提高设计效率和质量，但是其缺点是设计人员首先要阅读工件二维零件图，了解零件的加工要求，并将二维零件图在头脑中三维实体化；再选择或设计合适的定位、夹紧等元件和装置；接上来将上述结构在头脑中形成夹具三维实体，用二维图表示，完成夹具的设计。在设计过程中，思维要在三维和二维模型中反复转换，最终绘制二维的总装图。由于绘制三维实体效果的装配图难度大，效率低，一般不绘制三 维装配图。这对夹具

12、设计质量和效率，以及加工和装配均有不利的影响。 3D 软件是一个基于特征的参数化实体建模设计工具，该软件完全采用 Windows 图形用户界面，易学易用。借助 3D 软件平台，可以创建6 三维实体模型；编辑零件装配体并进行简单的运动仿真；利用它的动画功能不仅可以检查夹具工作的可行性，还能得到夹具零部件装配和运动过程的动画文件。 计算机辅助设计（ CAD）的功能在于能协助设计者完成产品设计各阶段的工作。本文针对机床夹具进行计算机辅助设计，借助 3D软件平台，将设计时所用标准零件建立实体模型库；对于非标准零件，采用交互方式建模方法直接在设计平台建模并建立非标准模型库。 采用二维 CAD 软件进行设

13、计，它使我们甩掉了图板，解决 r 使用绘图板带来的诸多弊端。现在，大量三维实体造型软件崛起，如 PR0 E、 UG、 3D、 SoIidedge等，推动了设计领域的新革命由于这些三维软件不仅仅可创建三维实体模型，还可利用设计出三维模型进行模拟装配和静态干涉检查、机构分析、动态干涉检查、动力学分析、强度分析等，并且与其它软件配合可进行零件的数控加工演示和数控代码的生成。这些 功能是以往的二维 CAD 无法比拟的。结合夹具设计的复杂性、高精度性等特点采用了易学易懂的 3D三维实体造型软件来实现设计过程。 第二章 :工序过程 精铸 ZG310-0570 车床拨叉机械加工工艺规程及工艺装备设计： 序言

14、 大三下学期我们进行了机械制造技术基础课程的学习，并且也进行过金工实习。为了巩固所学知识，并且在我们进行毕业设计之前对所学各课程的进一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，我们进行了本次课程设计。 通过这次课程设计对自己未来将要从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，同时，在课程设计过程种，我们认真查阅资料，切实地锻炼了我们自学的能力。另外，在设计过程中，经过老师的悉心指导和同学们的热心帮助，我顺利完成了本次设计任务。 由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请老师批评指正。 一、零件的分析 （一）零件的作用 题目所给的零件是 C415017 车床

15、的拨叉。它位于车床变速机构中，主要起换挡，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 25 孔与操纵机构 相连接，而下方的 140 半圆孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。通过上方的力拨动下放的齿轮变速。两件零件铸为一体，加工时分开。 （二）零件的工艺分析 零件的材料为 ZG310-0570，铸钢生产工艺简单，铸造性能优良，塑性好，适合磨削。为此以下是拨叉需要加工表面之间的位置要求： 1、小头孔 25 以及与此孔相连的 M16 螺纹孔 2、大头半圆孔 140 3、拨叉底面、小头孔端面、大头半圆孔端面，大头半圆孔两端面与小偷空中心线的垂直度误差为 0.05mm，小

16、头孔上端面与其中心线的垂直度误差为 0.05mm。7 以通过螺纹孔中心线且垂直于小头孔端面的 A 为基准， C、 D 面的平行度为 0.05mm，对称度误差为 0.01mm 由上面分析可知，可以粗加工拨叉下端面，然后以此作为基准采用专用夹具进行加工，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，所以根据上述要求采用常规的加工工艺均可保证。 二、确定毛坯 1、确定毛坯种类 零件材料为 ZG319。考虑零件在运行过程种所受的冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为中批生产，故选择熔模铸造生产方法。查机械制造工艺设计简 明手册第 41 页

17、表 2.2-5，选用铸件尺寸公差等级为 CT-7. 2、确定铸件加工余量及形状 查机械制造工艺设计简明手册第 41 页表 2.2-5，选用加工余量为 MA-F级，并查表 2.2-4确定各个加工面的铸件机械加工余量，铸件的分型面的选用及加工余量，如下表所示： 简图 加工面代号 基本尺寸 加工余量等级 加工余量 说明 T1 40 F 1.5 单侧加工 T2 40 F 1.5 单侧加工 T3 100 F 2 单侧加工 T4 20 F 2 单侧加工 T5 20 F 2 单侧加工 T6 100 F 2 单侧加工 D1 25 F 25 孔降一级双侧加工 D2 25 F 25 孔降一级双侧8 加工 3、绘制

18、铸造毛坯图（部分） 第 三 章： 工艺规程设计 （一）选择定位基准： 1、粗基准的选择：以零件的小头端面为主要的定位粗基准，以两个小头孔为主要的定位粗基准，以两个螺纹孔上端面为辅助粗基准。 2、精基准的选择：考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以粗加工后的底面为主要的定位基准。以此来制定工艺路线。 根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等的技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，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夹具，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，查机械制造工艺设计简明手

19、册 P20 ，选择零件的加工方法及工艺路线方案如下： 工序 I 粗铣 25上端面，以 T2为粗基准。 工序 II 钻 25 孔，以 40 和 T1 为定位基准。 工序 III 粗铣 25 下端面，以 T1 和 D1 为定位基准 工序 IV 粗铣 T3 面，以 T2 和 D1为定位基准。 工序 V 粗铣方形槽，以 T2 和 D1 为定位基准。 工序 VI 粗铣 32圆柱一侧的槽，以 T2和 D1 为定位基准。 工序 VII 粗铣 C 和 D面，以 T2 和 D1为基准。 工序 VIII 粗铣 E面，以 T2 和 D1 为基准。 9 工序 IX 钻、扩 15.5 孔，以 T2和 D1 为定位基准。

20、 工序 X 攻 M16 螺纹，以 T2 和 D1 为基准。 工序 XI 扩、铰 25孔，以 40 外圆和 T2为基准。 工序 XII 精铣 T3 面，以 T2和 D1 为定位基准。 工序 XIII 精铣方形槽，以 T2 和 D1 为基准。 工序 XIV 精铣 C、 D面，以 T2 和 D1 为基准。 工序 XV 去毛刺。 工序 XVI 总检。 （二） 机械加工余量、工序尺寸及公差的确定 1、圆柱表面工序尺寸：前面根据资料已经初步确定工件各个表面的总加工余量，现在确定各个表面的各个工序的加工余量如下： 加工表面 加工内容 加工余量 精度等级 工序尺寸 表面粗糙度 工序余量 最小 最大 25IT8

21、 钻 24 IT11 24+0.13 0 23.87 24 扩 1 IT8 25+0.2 0 3.2 0.8 1 15.5IT7 钻 14 IT11 14+0.09 0 13.91 14 扩 1.5 IT7 15.5+0.05 0 3.2 1.45 1,5 2、平面工序尺寸： 工序号 工序内容 加工余量 经济精度 工序尺寸偏差 工序余量 最小 最大 铸件 2 CT12 +-2.5 01 粗铣 25孔的下端面 1.5 12 0 -0.25 1.5 7.75 03 粗铣 25孔的上端面 1.5 12 0 -0.25 1.5 7.75 04 粗铣 T3面 1.5 12 0 -0.180 1.8 6.

22、38 05 粗铣方形槽 1.5 12 0 -0.18 1.5 7.75 07 粗铣 CD面 1.5 12 0 -0.25 1.5 6.38 12 精铣 T3面 0.5 7 0 -0.021 0.75 1.283 10 13 精铣方形槽 0.5 7 0 -0.021 0.75 1.283 14 精铣 CD面 0.5 7 0 -0.021 0.75 1.283 工序 I 粗铣 25 孔下端面，加工余量 1.2mm，以 T2 位粗基准 1.加工材料： ZG310-0570 HBS=170-200 加工要求：粗铣 25 孔下端面，加工余量 1.2mm 机床： X51 立式铣床 刀具： YT15硬质合金

23、刀片。根据表 3.1铣削深度 ap 4mm，端铣刀的直径 d0为 80mm，ae为 60mm，但铣削宽度为 32mm。铣削宽度小于 90mm 选择 d0=125mm 由于采用硬质合金端铣刀，因此齿数 Z=4（表 3.13） 铣刀的几何形状（表 3.2）： kr=60 ， kr =30 ， 0=8 0=10 ， s=-15 0=-5 2.选择切削用量 1）决定铣削深度 ap由于加工余量不大，故可在一次走刀内切完，则 ap =1.5mm 2）确定每齿进给量 fz 由于本工序为粗加工，尺寸精度和表面粗糙度可以不考虑，从而采用不对称铣削以提高加工效率。根据切削手册表 3.5 使用 YT15 硬质合金端

24、铣刀加工。机床的功率为 4.5kw（表 3.30） Fz=0.09 0.18mm/z 采用不对称铣故 Fz=0.18mm/z 3） 确定刀具寿命及磨钝标准 根据表 3.7 铣刀刀齿后刀面最大磨损量为 0.8mm。 由于铣刀直径 d0=125mm 故刀具寿命 T=180min（表 3.8） 4） 计算切削速度 vc和每分钟进给量 vf 根据表 3.15 当 d0=125mm z=4 ap 4 Fz 0.18mm/z 时 vc=154 n=393 vf=251 切削公式为 vc=（ Cvd0qv） /（ TmapXv Fzyzuvaez） *kv 机床的主轴转速： n=380r/min 简明手册表 4.2-36 实际进给量 vc= d0n/1000 =149m/min Fzc=vfc/ncz= 0.16mm/z 根据切削手册表 3.24 近似 pcc=3.2kw 根据机床使用说明书，主轴允许功率 pcm=4.5*0.75=3.375kwpcc 故检验合格 最终确定： ap=1.5mm nc=380r/min vf=250mm/s vc=149mm/min Fz=0.16m/z 5） tm=L/ vf L=1+y+ l=65mm