拨叉夹具毕业设计论文.docx

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拨叉夹具毕业设计论文

机械制造技术基础课程设计

零件的机械加工工艺规程及夹具设计

学生姓名

赵思佳

所在专业

机械设计制造及其自动化

所在班级

机电1081

指导教师

谭光宇

职称

教授

副指导教师

职称

答辩时间

2011年7月5日

设计总说明.......................................................................................................I

课程设计题目....................................................................................................1

1拔叉的工艺分析及生产类型的确定...............................................................2

1.1拨叉的用途...........................................................................................2

1.2拔叉的技术要求....................................................................................2

1.3审查拨叉的工艺性.................................................................................2

1.4确定拨叉的生产类型..............................................................................3

2确定毛坯、绘制毛坯简图.............................................................................3

2.1选择毛坯...............................................................................................3

2.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量......................................................3

2.3绘制毛坯简图........................................................................................4

3拟定拔叉工艺路线........................................................................................5

3.1定位基准的选择.....................................................................................5

3.2表面加工方法的确定..............................................................................6

3.3加工阶段的划分.....................................................................................7

3.4工序的集中与分散..................................................................................7

3.5工序顺序的安排.....................................................................................7

3.6确定工艺路线.........................................................................................7

4机床设备及工艺装备的选用..........................................................................8

4.1机床设备的选用......................................................................................8

4.1工艺装备的选用.......................................................................................8

5加工余量、工序尺寸及公差的确定.................................................................8

6切削用量的计算.............................................................................................8

6.1钻孔工步切削用量....................................................................................8

6.2攻螺纹工步切削用量.................................................................................8

7时间定额的计算..............................................................................................9

7.1基本时间tj的计算...................................................................................9

7.2辅助时间tf的计算..................................................................................10

7.3其他时间的计算.......................................................................................10

7.4单件时间tdj的计算................................................................................10

8夹具设计.......................................................................................................10

8.1夹具作用及其组成....................................................................................10

8.2夹具设计..................................................................................................11

8.3定位误差分析与计算................................................................................12

8.4夹具设计及操作的简要说明......................................................................12

参考文献..............................................................................................................13

小结...................................................................................................................14

设计总说明

机械制造技术基础课程设计是我们完成了机械制造技术基础课程和部分基础课程之后进行的。

它一方面要求我们通过设计能够获得综合运用过去学过的全部课程进行工艺及结构设计的基本能力；同时也是我们一次理论联系实际的实际训练。

因此，它在我们的大学生活中占据在相当重要的地位，为以后从事本专业工作作充分的准备。

通过设计，我们学会了熟悉运用机械制造工艺学课程中的基本理论实际知识，通过设计专用夹具解决了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保证加工质量。

由于能力有限，设计尚有很多不足之处，恳请老师能给予批评和指正。

关键词：

设计；工艺；零件；夹具

课程设计题目

图1为拨叉零件的零件图。

已知：

零件材料为HT200，重量为0.84kg,年产量为5000件（大批生产）。

试为该拨叉零件编制工艺规程。

课程设计说明书

1拔叉的工艺分析及生产类型的确定

1.1拨叉的用途

题目给定的零件是C6140拨叉，它位于车床变速机构中，主要起换挡作用。

通过拨叉的拨动，使车床滑移齿轮与不同的齿轮啮合，从而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。

宽度为30mm的面的尺寸精度要求很高，因为在拨叉工作过程中，如果拨叉和槽的配合尺寸精度不高或者它们之间的间隙很大时，滑移齿轮就达不到很高的定位精度，这样滑移齿轮就不能很好的与其他齿轮进行正确有效的啮合，从而影响整个传动系统的工作，故拨叉宽度为30mm的面和槽之间要达到很高的配合精度。

具体可参照右图

（2）。

1.2拔叉的技术要求

将该拨叉的全部技术要求列于下表1中,如下图所示

加工表面

尺寸及偏差

mm

公差及精度等级

表面粗糙Ra

µm

形位公差/mm

拨叉左端面

80

IT8

3.2

拨叉右端面

80

IT8

3.2

拨叉脚内表面

18

IT8

3.2

┴

0.08

A

Ф26孔

26

IT7

1.6

上端面

40×80

IT9

3.2

∥

0.10

A

键

6×1.5

IT7

1.6

螺纹孔

2-M8

终检

1.3审查拨叉的工艺性

分析零件图可知，该拨叉形状、结构比较简单，通过铸造毛坯可以得到基本形状，减少了加工工序，有节约了材料。

除了拨叉上表面外，其余表面加工精度较低，不需要高精度机床加工，通过铣削、钻床等车床的粗加工就可以达到加工要求；而主要工作表面----拨叉上表面虽然加工精度较高，但也可以在正常的生产条件下，采用经济的方法保质保量的加工出来。

由此可见，该零件的工艺性较好。

1.4确定拨叉的生产类型

本次设计中的零件为CA6140车床拨叉（零件号831003），其重量为0.84kg，该产品年产量为5000件，其设备品率为4%，机械加工废品率为0.7%，现制定该拨叉零件的机械加工工艺规程:

N=Qm（1+α%+β%）

=5000×1×（1+4%）×（1+0.7%）件/年

=5236件/年

查[1]表1-3可知，该拨叉为轻型零件；由此再查[1]表1-4可知，该拨叉的生产类型为大批生产。

2确定毛坯、绘制毛坯简图

2.1选择毛坯

零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，考虑到零件需加工表面少，精度要求不高，有强肋，且工作条件不差，既无交变载荷，又属于间歇工作，故选用金属型铸件，以满足不加工表面的粗糙度要求及生产要求。

考虑到零件的表面粗造度一般为Ra6.3～3.2μm,即毛坯的表面粗糙度应为Ra12.5～6.3μm,精度等级约为8～10。

零件年产量为5000件，生产类型为大批生产，而且零件的轮廓尺寸不大，为提高生产率和铸件精度，宜采用金属模机器造型方法制造毛坯。

2.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量

2.2.1公差等级

由拨叉的功用和技术要求，确定该零件的公差等级为普通级.

2.2.2铸件质量

已知机械加工后拨叉件的重量为0.84kg，由此可初步估计机械加工前铸件毛坯的重量为1kg。

2.2.3机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定

C6140拨叉材料为HT200毛坯质量为0.84kg。

根据上述原始资料和加工工艺，分别确定各个加工表面的机械加工余量，工序尺寸以及毛坯尺寸。

根据零件图计算轮廓尺寸，长40mm，宽为80mm，高为75mm，故零件最大轮廓尺寸为80mm。

选取公差等级CT由[1]表2-1可查得毛坯件的公差等级为8~10级，，取为10级。

求铸件尺寸公差根据加工面的基本尺寸和铸件公差等级CT，由[1]表2-3可查得尺寸公差为CT=3.2mm

求机械加工余量由[1]表2-5查得机械加工余量等级范围为D~F，取为E级

求RAM（要求的机械加工余量）对所有的加工表面取同一数值，由[1]表2-4查得最大轮廓尺寸为80mm、机械加工余量为E级，得RAM数值为0.7mm。

求毛坯尺寸2-M8通孔和Φ5锥孔较小铸成实心；C、Ｄ面单侧加工，应由[1]式2-1求出，即：

R=F+RAM+CT/2=80+0.7+3.2/2=82.3mm

D面为单侧加工，毛坯尺寸由[1]式2-1求出，即：

R=F+RAM+CT/2=72+0.7+3.2/2=74.3mm

为了简化铸件的形状取R＝75mm

Φ22H12通孔，毛坯基本尺寸应由[1]式2-2求出，即：

R=F-2RAM-CT/2=22-2×0.7-3.2/2=19mm

铸件毛坯尺寸公差与加工余量见下表：

项目

C面

D面

公差等级CT

10

10

加工面基本尺寸

80

72

铸件尺寸公差

3.2

3.2

机械加工余量等级

E

E

RAM

0.7

0.7

毛坯基本尺寸

82.3

75

2.3绘制毛坯简图

其毛坯简图如下图3：

图（3）

3拟定拔叉工艺路线

3.1定位基准的选择

定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗基准。

3.1.1精基准的选择

精基准的选择应满足基准重合，基准统一，自为基准，互为基准等原则。

所选的精基准应能保证定位准确，夹紧可靠，夹具简单，操作方便等。

为保证该拨叉零件的定位基准和工序基准重合，选择零件的拨叉头左端面和花键中心线为精基准。

3.1.2粗基准的选择

对于同时具有加工表面与不加工表面的工件，为了保证不加工面与加工表面之间的位置要求，则应以不加工表面作为定位基准。

若工件上有多个不加工表面，应选其中与加工表面位置精度要求高的表面为粗基准。

如果首先要求保证工件某重要表面加工余量均匀时，应选择该表面的毛坯面作为粗基准。

为保证工件某重要表面的余量均匀，应选重要表面为粗基准。

应尽可能选择光滑平整，无飞边，浇口，冒口或其他缺陷的表面为粗基准，以便定位准确，夹紧可靠。

粗基准一般只在头道工序中使用一次，应该尽量避免重复使用。

因此，选择零件的侧面和以Φ40mm的外圆表面作为粗基准。

3.2表面加工方法的确定

根据拨叉零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工件各表面的加工方法，如下表所示：

加工表面

公差及精度等级

表面粗糙Ra/µm

加工方案

备注

拨叉左端面

IT8

3.2

粗铣-精铣

[1]表1-8

拨叉脚内表面

IT8

3.2

粗铣-精铣

[1]表1-8

花键大径

IT7

1.6

拉

[1]表1-7

花键小径

IT12

6.3

钻-扩-铰

[1]表1-7

上端面

IT9

3.2

粗铣-精铣

[1]表1-8

通槽上底面

IT9

6.3

粗铣-精铣

[1]表1-8

通槽下底面

2-M8通孔

钻-攻丝

Ф5锥孔配件

钻-铰

3.3

加工阶段的划分

该拨叉加工质量要求较高，可将加工阶段可划分为粗加工、半精加工和精加工几个阶段。

在粗加工阶段，首先将精基准（拨叉头左端面和花键中心线）准备好，使后续工序都可采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求；然后粗铣18H11底槽、上端面，粗钻螺纹底孔2-φ7mm；在半精加工阶段，完成倒角2×15°的钻、扩加工、Ф22孔的铰加工、攻2-M8螺纹孔、锥孔φ5mm的钻、铰加工及精铣18H11底槽和上端面；在精加工阶段，进行花键孔φ25H7的拉削加工。

3.4工序的集中与分散

本例选用工序集中原则安排拨叉的加工工序。

该拨叉的生产类型为大批生产，可以采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表面之间的相对位置精度要求。

3.5工序顺序的安排

3.5.1机械加工工序

1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准——拨叉左端面和花键孔。

2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。

3）遵循“先主后次”原则，先加工主要表面——拔叉头左端面内花键孔，后加工次要表面——拨叉上端面和通槽底面及内侧面。

4）遵循“先面后孔”原则，先加工拨叉左端面，再加工内花键孔；先拨叉上端面，再钻M8孔。

3.5.2辅助工序

在全部加工完后，安排去毛刺、清洗和终检工序。

综上所述，该拨叉工序的安排顺序为：

基准加工——主要表面粗加工及一些余量大的表面粗加工——主要表面半精加工和次要表面加工——主要表面精加工。

3.6确定工艺路线

在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，列出拨叉的工艺路线，如下图所示：

工序号

工序名称

机床设备

刀具

量具

1

粗铣、精铣拨叉头左端面

立式铣床X51

面铣刀

游标卡尺

2

钻、扩、倒角2×15°

铰Ф22孔

四面组合钻床

麻花钻、扩孔钻、铰刀

卡尺、塞规

3

拉花键孔φ25H7

卧式拉床L6120

拉刀

游标卡尺、百分表

4

粗铣、精铣18H11底槽

卧式铣床X62W

键槽铣刀

卡规深度游标卡尺

5

粗铣、精铣上端面

立式铣床X51

立铣刀

游标卡尺

6

钻、攻螺纹孔2-M8

立式钻床Z550

麻花钻、丝锥

卡尺、塞规

7

钻、铰锥孔φ5mm

立式钻床Z550

麻花钻、

锥度铰刀

卡尺、塞规

8

去毛刺

钳工台

平挫

9

清洗

清洗机

10

终检

塞规、百分表、卡尺等

4机床设备及工艺装备的选用（具体选用在工艺卡上）

4.1机床设备的选用

在大批生产条件下，可以选用高效的专用设备和组合机床，也可选用通用设备。

所选用的通用设备应提出机床的型号，所选用的组合机床应提出机床特征，如“四面组合机床”。

4.2工艺装备的选用

工艺装备主要包括刀具、夹具、和量具。

在工艺卡中应简要写出它们的名称。

本例拨叉的生产类型为大批生产，所选用的夹具均为专用夹具。

5加工余量、工序尺寸及公差的确定

工序6——钻、攻螺纹孔2-M8

由[1]表2-39查得，攻M8螺纹孔前需用直径为7mm麻花钻先钻孔，再攻M8螺纹孔。

6切削用量的计算

工序6——钻、攻螺纹孔2-M8

6.1钻孔工步切削用量

（1）背吃刀量的确定取ap=7mm

（2）进给量的确定由[1]表5-22，选取该工步的每转进给量f=0.12mm/r。

（3）切削速度的计算由[1]表5-22，按工件材料为灰铸铁的条件选取，切削速度v可取为22m/min。

由公式n=1000v/

d可求得钻头转速n=1000×22m/min/

×7mm=1000.91r/min,参照[1]表4-9所列Z550型立式钻床的主轴转速，取转速n=996r/min。

再将此转速代入公式n=1000v/

d，可求出该工序的实际钻削速度v=n

d/1000=996r/min×

×7mm/1000=21.90m/min。

6.2攻螺纹工步切削用量

（1）背吃刀量的确定由[1]表2-39查得，M8的螺纹在加工前孔直径应为7mm,因此攻螺纹的背吃刀量ap=1mm

（2）进给量的确定由于攻螺纹的进给量就是被加工螺纹的螺距，因此f=1mm/r。

（3）切削速度的确定由[1]表5-37查得攻螺纹的切削速度v=5～10m/min，选v=5m/min。

由[1]公式（5-1）求该工位的主轴转速n=1000v/

d=1000×5m/min/

×8mm≈198.94r/min,又由[1]表4-9所列Z550型立式钻床的主轴转速，取转速n=250r/min。

再将此转速代入公式n=1000v/

d，可求出该工序的实际切削速度v=n

d/1000=250r/min×

×8mm/1000=6.28m/min。

7时间定额的计算

工序6——钻攻螺纹孔M8

7.1基本时间tj的计算

（1）钻孔工步

根据[1]表5-41中钻孔的基本时间计算公式

=2（l+l1+l2）/fn可求出该工步的基本时间。

式中l=9mm；l2=1mm；l1=（D/2）cotκr+（1~2）=（7mm/2）cot54°+1mm≈3.5mm；f=0.12mm/r；n=996r/min。

将上述结果代入公式

，则该工序的基本时间tj=2×13.5mm/（0.12mm/r×996r/min）≈0.2259min=13.55s

（2）攻螺纹工步

根据[1]表5-46中攻螺纹的基本时间计算公式

可求出该工步的基本时间。

式中l=9mm;l1=1mm;l2=2mm;n=250r/min;f=1mm/r;n0=250r/min;i=1。

将上述结果代入公式

，则该工序的基本时间tj=2×0.096min=0.192min=11.52s

7.2辅助时间tf的计算

辅助时间tf与基本时间tj之间的关系tf=（0.15～0.2）tj，取tf=0.15tj，

钻孔工步的辅助时间：

tf=0.15×13.55s=2.03s

攻螺纹工步的辅助时间：

tf=0.15×11.52s=1.73s

7.3其他时间的计算

除了作业时间（基本时间与辅助时间之和）以外，每道工序的单件时间还包括布置工作地时间、休息与生理需要时间和准备与终结时间。

由于本例中拔叉的生产类型为大批生产，分摊到每个工件上的准备与终结时间甚微，可忽略不计；布置工作地时间tb是作业时间的2%～7%，休息与生理需要时间tx是作