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1、 JIANGSU TEACHERS UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 拨叉加工工艺与铣夹具设计及其三维造型如需图纸，工艺卡，QQ153893706学院名称： 机械与汽车工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师姓名： 指导教师职称： 2010年12月前言课程设计是机械类专业重要的实践教学环节，设计需要结合大学四年所学的所有专业课知识，如机械设计工艺、机械设计装备、互换性与精度测量、机械基础还有机械制图等机械类重要的学科，不仅让学生把四年学习的知识运用到位，还让我们重新温故了一下所必须的专业知识，此次设计也锻炼了学生查找工具书的能力，让学生
2、增长了许多有关专业的其他知识，对课堂所学知识进行互补，此外，本次设计还锻炼了学生利用软件作图的能力，这对今后的就业有一定的帮助。课程设计采用学生与老师互动的方式展开，每个老师负责带领几个学生进行设计，老师安排了答疑时间和地点，学生有什么疑问，可以按时去找指导老师解答，促进了老师与学生的沟通。此次课程设计，为学生更好的完成毕业设计，为学生更好的找到自己的缺陷打下了基础。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。 编者 2010年12月目录第1章 课程设计11.1零件的分析11.1.1 零件的作用11.1.2 零件的工艺分析11.2工艺规程设计21.2.1确定毛坯制造形式21.2.
3、2 基准的选择21.2.3 制定工艺路线21.2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定31.2.5 确定切削速度及基本工时51.3专用夹具设计101.3.1 问题的指出101.3.2 夹具设计10第2章 综合训练 132.1拨叉的铣床夹具设计零件三维图132.1.1 夹具设计零件132.1.2 夹具设计装配19参考文献21第 1 章 课程设计11零件的分析拨叉零件图见图1-1。图1-1 拨叉零件图1.1.1零件的作用题目所给的零件是拨叉。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工作，获得所需的速度和扭矩的作用。零件的20孔与操纵机构相连，50半孔则是用于与所控制齿
4、轮所在的轴接触。通过上方的力拨动下方的齿轮变速。1.1.2零件的工艺分析零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此以下是拨叉需要加工的表面：1镗小头孔20； 2铣大头半圆孔50及其端面；3车40圆柱两端面；4拨叉上表面；5钻、铰10、8孔；6. 铣8孔端面；1.2工艺规程设计1.2.1确定毛坯制造形式已知此拨叉零件的生产类型为小批量生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序集中；加工设备以通用设备为主，大量采用通用工装。零件材料为HT200。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为小批生产，故选择铸件毛坯
5、。1.2.2基准的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产效率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成大批报废，使生产无法正常进行。 粗基准的选择：按有关基准的选择原则，即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作粗基准；若零件有若干不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度高的不加工表面作粗基准。现以零件的底面为主要的定位粗基准。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，大头半圆孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.1mm；槽端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.
6、08m，故以20孔为精基准。1.2.3制定工艺路线1.工件表面加工方法的选择本零件的加工面有平面、内孔等，材料为HT200，其加工方法选择如下：1）孔20:：公差等级为IT7IT8, 表面粗糙度为1.6m，采用粗镗半精镗精镗的加工方法。2）半圆孔50：公差等级为IT9IT10, 表面粗糙度为6.3m，采用粗镗半精镗的加工方法。3）圆柱40左右端面 ：公差等级为IT8IT9, 表面粗糙度为12.5m，采用粗车。4）R35左右端面：公差等级为IT7IT8, 表面粗糙度为6.3m，采用粗铣半精铣。5）工件上表面：公差等级IT8IT9，表面粗糙度为12.5m，采用粗铣的加工方法。6）8孔的端面： 公差
7、等级IT8IT9，表面粗糙度为12.5m，采用粗铣的加工方法。7）10孔：公差等级IT7IT8，表面粗糙度为3.2m，采用钻铰的加工方法。8) 8：公差等级IT7IT8，表面粗糙度为3.2m，采用钻铰的加工方法。2.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,可以考虑采用通用工卡具,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10：将的20的粗镗至18.2mm；半精镗至19.8；精镗至20。工序20：将40左端面粗车5.15mm；右端面粗车5.15mm。工序30
8、：将R35的左右端面粗铣至12mm。工序40：将8的端面粗铣4mm。工序50：粗铣上表面6.8mm。工序60：粗镗50至49.2；半精镗至50。工序70：钻10的孔至9.8。工序80：钻8的孔至7.8。工序90：铰10的孔至10。工序100：铰8的孔至8。1.2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定拨叉毛坯图见图1-2。图1-2 拨叉毛坯图“拨叉”；零件材料为HT200，硬度190210HB，毛皮重量1.12kg，生产类型小批量，铸造毛坯。据以上原始资料及加工路线，分别确定各家工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1. 求最大轮廓尺寸根据零件图计算轮廓尺寸，高102mm，长44m
9、m，宽70mm，最大轮廓尺寸为102mm。2. 选取公差等级CT查机械制造工艺学与机床夹具设计学习指导及习题表4-28，生产类型按成批，铸造方法按金属性铸造，铸件材料按灰铸铁，得公差等级CT范围79级，取8级。3. 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，查机械制造工艺学与机床夹具设计学习指导及习题表4-29，得铸件尺寸公差数值为1.6mm。4求机械加工余量等级查机械制造工艺学与机床夹具设计学习指导及习题表4-26，生产类型按成批，铸造方法按金属性铸造，铸件材料按灰铸铁，得机械加工余量等级为F。5求RMA（要求的机械加工余量）对所有加工表面取同一数值查机械制造工艺学与机床夹具设计
10、学习指导及习题表4-27，最大轮廓尺寸为102mm，机械加工余量等级为F级，得RMA数值为1mm6求毛坯基本尺寸1）拨叉两端面属双侧加工，即R=F+2RMA+=12+22.5+=14.8mm。2）20孔属内腔加工，即R=F-2RMA-=20-22.5-=14.2mm。3）50孔属内腔加工，即R=F-2RMA-=50-22.5-=43.2mm。4）40左右端面加工，即R=F+RMA+=34+42.5+=44.3mm。5) 8端面加工，即，R=F+RMA+=24+22.5+=28.4mm。6)上表面加工，即R=F+RMA+=78+22.5+=81.4mm。1.2.5确定切削速度及基本工时工序10：
11、镗孔至20mm1）加工条件工件材料：HT200，铸造。加工要求：孔镗至20mm机床：普车CA6140刀具：硬质合金焊接式镗刀2）计算切削速度查机械加工工艺手册第二版表3.4-26，得：切屑速度：v=20进给量：f=0.3切屑深度a=1mm主轴转速n=450工序20：粗车20mm左右端面1）加工条件工件材料：HT200，铸造。加工要求：加工至34mm机床：普车CA6140刀具：硬质合金焊接式端面车刀2）计算切削速度查机械加工工艺手册第二版表3.4-40，得：切屑速度：v=30进给量：f=0.5切屑深度a=2.575mm主轴转速n=450工序30：铣R35端面1）加工条件工件材料：HT200，铸造
12、。加工要求：铣至12mm机床：卧式升降台铣床X6130A刀具：高速钢错齿三面刃铣刀I型2）计算切削速度查机械加工工艺手册第二版表1.2-33，得：切屑速度：v=31进给量：f=2.4切屑深度a=1.4mm主轴转速n=310工序40：粗铣8端面1）加工条件工件材料：HT200，铸造。加工要求：铣去4mm机床：卧式升降台铣床X6130A2）计算切削速度查机械加工工艺手册第二版表2.1-89，得：切屑速度：v=22进给量：f=1.6切屑深度a=2mm主轴转速n=219工序50：粗铣上面1）加工条件工件材料：HT200，铸造。加工要求：至20轴线78mm机床：卧式升降台铣床X6130A刀具：圆柱形铣刀
13、2）计算切削速度查机械加工工艺手册第二版表2.1-87，得：铣刀直径为100，齿数为12切屑速度：v=18进给量：f=0.96切屑深度a=3.4mm主轴转速n=115工序60：镗孔501）加工条件工件材料：HT200，铸造。加工要求：粗精镗50，半精镗50机床：卧式镗床TA617刀具：可转位式双刃镗刀2）计算切削速度查机械加工工艺手册第二版表2.1-87，得：切屑速度：v=30进给量：f=0.8切屑深度a=1.5mm主轴转速n=320切屑速度：v=30进给量：f=0.3切屑深度a=0.4mm主轴转速n=212工序70：钻10孔1）加工条件工件材料：HT200，铸造。加工要求：钻10孔机床：立式
14、钻床Z5125A刀具：整体硬质合金直柄麻花钻2）计算切削速度查机械加工工艺手册第二版表2.1-87，得：切屑速度：v=40进给量：f=0.3切屑深度a=4.9mm主轴转速n=1299工序80：钻8孔1）加工条件工件材料：HT200，铸造。加工要求：钻8孔机床：立式钻床Z5125A刀具：整体硬质合金直柄麻花钻2）计算切削速度查机械加工工艺手册第二版表2.1-89，得：切屑速度：v=40进给量：f=0.3切屑深度a=3.9mm主轴转速n=1633工序90：铰10孔1）加工条件工件材料：HT200，铸造。加工要求：铰10孔手动刀具：手用铰刀工序100：铰孔81）加工条件工件材料：HT200，铸造。加
15、工要求：铰孔8手动刀具：手用铰刀1.3专用夹具设计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，决定设计加工序50的夹具。本夹具将用卧式升降台铣床X6130A，对工件进行铣削加工。1.3.1问题的指出本夹具主要用来铣工件上表面，由于采用圆柱形铣刀，二次铣削，所以主要应该考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。1.3.2夹具设计1定位基准的选择由零件图可知，上面，其设计基准为20孔中心线和工件的右加工表面为定位基准。因此选用工件以加工右端面和20的中心线为主定位基准。如图所示1-3铣槽的定位夹紧图1-3铣槽的定位夹紧 2切削力及夹紧力的计算刀具：高速钢直齿三
16、面刃铣刀，100mm, Z=12Fz=CPt0.83Sz0.65D-O.83BZkP (见切削手册3-56表)解得 Fz =200 (N)其中CP=52， t=8mm, Sz=0.08mm/s, B=8mm, D=63mm, Z=14, kP=(HB/198)0.55在计算切削力时，必须考虑安全系数。安全系数K= k1 k2 k3 k4水平切削分力FH=1.1 Fz =220 (N)垂直切削分力Fv=0.3 Fz=60 (N)其中： k1为基本安全系数1.5 k1为加工性质系数1.1 k1为刀具钝化系数1.1 k1为断续切削系数1.1F,=KFH =1.5 X 1.1 X 1.1 X 1.1
17、X 200=400 (N)实际加紧力为WK= KFH/U1U2=400/0.5=800 (N)其中U1和U2为夹具定位面及加紧面上的磨擦系数，U1=U2=0.025螺母选用M16X1.5细牙三角螺纹，产生的加紧力为W=2M/D2tg(a+655)+0.66(D3- d3/ D2- d2)解得： W=1O405 (N)其中： M=19000 N.M D2=14.8mm a=2029, D=23mm d=16mm此时螺母的加紧力W已大于所需的800(N)的加紧力，故本夹具可安全工作。3.定位误差分析由于槽的轴向尺寸的设计基准与定位基准重合，故轴向尺寸无基准不重合度误差。径向尺寸无极限偏差、形状和位
18、置公差，故径向尺寸无基准不重合度误差。即不必考虑定位误差，只需保证夹具的花键心轴的制造精度和安装精度。4夹具设计及操作说明如前所述,在设计夹具时,应该注意提高劳动率.为此,在螺母夹紧时采用垫圈,以便装卸,夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有正确的安装位置,以利于铣削加工。结果，本夹具总体的感觉还比较紧凑。夹具上装有对刀块装置，可使夹具在一批零件的加工之前很好的对刀（与塞尺配合使用）；同时，夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有一正确的安装位置，以有利于铣削加工。铣槽的夹具装配图见图1-4。 图1-3 夹具装配图第 2 章 综合训练 2.1拨叉的铣床夹具设计零件三维
19、图为了更好的表达所设计夹具，采用Pro/E进行三维设计。2.1.1夹具设计零件零件1：夹具体 图2-1 夹具体。图2-1 夹具体画图步骤：1.拉伸夹具体，点击“拉伸”按钮，在“定义内部草绘”里面，根据有关尺寸进行草绘，草绘完成后点击“完成”即可。然后在输入拉伸的长度，点击“完成”拉伸完毕。如图所示2-2 拉伸夹具体。 图2-2拉伸夹具体2.拉伸薄板，点击“拉伸”按钮，在“定义内部草绘”里面，根据有关尺寸进行草绘，草绘完成后点击“完成”即可。插入厚度点击“完成”拉伸完毕。如图2-3所示。 图2-3拉伸薄板3.在薄板上打孔，点击按钮，放置在板上亿侧面上根据偏移参照来定孔德具体位置输入孔的直径，孔的
20、长度即可，点击完成打孔。如图2-4所示。图2-4薄板上打孔4.重复打孔，步骤同上，放置位置一样，偏移参照，如图2-5所示。图2-5 打孔5.拉伸支撑板，点击按钮，右击进入“定义内部草绘”，根据尺寸画出截面形状，点击完成，然后输入拉伸的厚度，点击即可，如图2-6所示。2-6拉伸支撑板 6.镜像支撑板，选中上一支撑板，点击按钮，选择中间对称面，点击即可，如图2-7所示。图2-7 镜像支撑板7.拉伸U形槽，点击按钮，右击进入“定义内部草绘”，选择阶台面进行草绘，根据所需尺寸画出图形，点击完成，拉伸厚度比地板厚即可，点击，点击完成拉伸如图2-8所示。图2-8 拉伸U形槽零件2：挡销 图2-9 挡销。2
21、-9 挡销零件3：开口垫片 图2-10 开口垫片。图2-10 开口垫片零件4：可换定位销 图2-11 可换定位销。图2-11 可换定位销零件5：螺母 图2-12 螺母。图2-12 螺母2.1.2 夹具设计装配夹具装配图如图2-9,2-10,2-112-9装配图12-10装配图22-11装配图3参考文献1孙丽媛.机械制造工艺及专用夹具设计指导M.北京:冶金工业出版社,20082黄鹤汀.机械制造装备M.北京:机械工业出版社,20013吉卫喜.机械制造技术M.北京:机械工业出版社,20024王绍俊.机械制造工艺设计手册M.北京:机械工业出版社,19875李益民.机械制造工艺设计简明手册M.北京:机械工业出版社,19986艾兴，肖诗纲.切削用量简明手册M.北京:机械工业出版社,19857浦林祥.金属切削机床夹具设计手册M.北京:机械工业出版社,19958崇凯.机械制造技术基础课程设计指南M.北京：化学工业出版社,20069程军，李虹.画法几何及机械制图M.北京：国防工业出版社,2005
