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機械制造技術(shù)課程設計說明書
設計題目:
專 業(yè):
班 級:
學 號:
姓 名:
指導教師:
機械工程系
20 年 月 日
摘要
本次設計內(nèi)容涉及了機械制造工藝及機床夾具設計、金屬切削機床、公差配合與測量等多方面的知識。
撥叉工藝規(guī)程工裝及鉆、攻M18-6H螺紋孔的夾具設計是包括零件加工的工藝設計、工序設計以及專用夾具的設計三部分。在工藝設計中要首先對零件進行分析,了解零件的工藝再設計出毛坯的結(jié)構(gòu),并選擇好零件的加工基準,設計出零件的工藝路線;接著對零件各個工步的工序進行尺寸計算,關(guān)鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量;然后進行專用夾具的設計,選擇設計出夾具的各個組成部件,如定位元件、夾緊元件、引導元件、夾具體與機床的連接部件以及其它部件;計算出夾具定位時產(chǎn)生的定位誤差,分析夾具結(jié)構(gòu)的合理性與不足之處,并在以后設計中注意改進。
關(guān)鍵詞:切削用量 夾緊 定位 誤差。
Abstract
The design involves the mechanical manufacturing process and machine tool fixture design, metal cutting machine tools, tolerance and measurement, and other aspects of knowledge.
The shift fork processing equipment and drilling, tapping M18-6H screw hole fixture design is the process design, process design and the design of special fixture, including the three parts. In the process of design should first understand the analysis of parts, parts of the process to design a blank structure, and choose the good components the processing datum, designs the process routes of the parts; then the parts of each labor step process size calculation, is the key to decide the craft equipment and the cutting process of the various design parameters; then a special fixture, the fixture selection for the various components of the design, such as connecting parts positioning elements and clamping elements, guide element, fixture and machine tool and other components; positioning error is calculated when the fixture, analysis the rationality and shortcoming of fixture structure, improve and design in later.
Key words: cutting amount clamping positioning error.
摘要 II
第1章 序 言 1
第2章 零件的分析 2
2.1 零件的作用 2
2.2 零件的工藝分析 2
第3章 工藝規(guī)程設計 3
3.1 確定毛坯的制造形式 3
3.2 基面的選擇 3
3.2.1 粗基準的選擇原則 3
3.2.2 精基準選擇的原則 3
3.3 制訂工藝路線 4
3.4 機械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定、切削用量及基本工時的確立 5
第4章 鉆床夾具設計 15
4.1 定位基準的選擇 15
4.2 定位基準的選擇 15
4.3 定位誤差的分析與計算 15
4.4 夾緊力的確定 16
4.5 鉆套的設計 17
4.6夾具設計及操作簡要說明 20
總 結(jié) 21
參考文獻 22
III
第1章 序 言
機械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產(chǎn)品,并把它們裝備成機械裝備的行業(yè)。機械制造業(yè)的產(chǎn)品既可以直接供人們使用,也可以為其它行業(yè)的生產(chǎn)提供裝備,社會上有著各種各樣的機械或機械制造業(yè)的產(chǎn)品。我們的生活離不開制造業(yè),因此制造業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要行業(yè),是一個國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎(chǔ)及有力支柱。從某中意義上講,機械制造水平的高低是衡量一個國家國民經(jīng)濟綜合實力和科學技術(shù)水平的重要指標。
撥叉工藝規(guī)程工裝及鉆、攻M18-6H螺紋孔的夾具設計是在學完了機械制圖、機械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機械設計、機械工程材料等進行畢業(yè)設計之后的下一個教學環(huán)節(jié)。正確地解決一個零件在加工中的定位,夾緊以及工藝路線安排,工藝尺寸確定等問題,并設計出專用夾具,保證零件的加工質(zhì)量。本次設計也要培養(yǎng)自己的自學與創(chuàng)新能力。因此本次設計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設計中既要注意基本概念、基本理論,又要注意生產(chǎn)實踐的需要,只有將各種理論與生產(chǎn)實踐相結(jié)合,才能很好的完成本次設計。
本設計選用撥叉來進行工藝編制與夾具設計,以說明書、繪圖為主,設計手冊與國家標準為附來進行詳細說明。
第2章 零件的分析
2.1 零件的作用
撥叉主要是用在操縱機構(gòu)中,比如改變車床滑移齒輪的位置,實現(xiàn)變速;或者應用于控制離合器的嚙合斷開的機構(gòu)中,從而控制橫向或縱向進給。
撥叉是汽車變速箱上的部件,與變速手柄相連,位于手柄下端,撥動中間變速輪,使輸入/輸出轉(zhuǎn)速比改變。
如果是機床上的撥叉是用于變速的,主要用在操縱機構(gòu)中。就是把2個咬合的齒輪撥開來再把其中一個可以在軸上滑動的齒輪撥到另外一個齒輪上以獲得另一個速度。即改變車床滑移齒輪的位置,實現(xiàn)變速。
2.2 零件的工藝分析
撥叉共有十一處加工表面,其間有一定位置要求。分述如下:
1、 撥叉Φ40后端面
2、 撥叉Φ40前端面
3、 撥叉Φ25H7孔
4、 撥叉M18-6H端口
5、 撥叉寬36端面
6、 撥叉30°斜面
7、撥叉寬15槽
8、撥叉Φ16.5孔
9、撥叉M18-6H
10、撥叉叉口前后端面
11、撥叉叉口內(nèi)側(cè)端面
第3章 工藝規(guī)程設計
3.1 確定毛坯的制造形式
鑄件有多種分類方法:按其所用金屬材料的不同,分為鑄鋼件、鑄鐵件、鑄銅件、鑄鋁件、鑄鎂件、鑄鋅件、鑄鈦件等。而每類鑄件又可按其化學成分或金相組織進一步分成不同的種類。如鑄鐵件可分為灰鑄鐵件、球墨鑄鐵件、蠕墨鑄鐵件、可鍛鑄鐵件、合金鑄鐵件等;按鑄型成型方法的不同,可以把鑄件分為普通砂型鑄件、金屬型鑄件、壓鑄件、離心鑄件、連續(xù)澆注件、熔模鑄件、陶瓷型鑄件、電渣重熔鑄件、雙金屬鑄件等。其中以普通砂型鑄件應用最多,約占全部鑄件產(chǎn)量的80%。而鋁、鎂、鋅等有色金屬鑄件,多是壓鑄件。
3.2 基面的選擇
基面的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?;孢x擇的正確、合理,可以保證質(zhì)量,提高生產(chǎn)效率。否則,就會使加工工藝過程問題百出,嚴重的還會造成零件大批報廢,使生產(chǎn)無法進行。
3.2.1 粗基準的選擇原則
1)如果必須首先保證工件上加工表面與不加工表面 之間的位置要求,應以不加工表面作為粗基準。如果在工件上有很多不需加工的表面,則應以其中與加工面位置精度要求較高的表面作粗基準。
2)如果必須首先保證工件某重要表面的加工余量均勻,應選擇該表面作精基準。
3)如需保證各加工表面都有足夠的加工余量,應選加工余量較小的表面作粗基準。
4)選作粗基準的表面應平整,沒有澆口、冒口、飛邊等缺陷,以便定位可靠。
5)粗基準一般只能使用一次,特別是主要定位基準,以免產(chǎn)生較大的位置誤差。
由以上及零件知,選用工件中心線作為定位粗基準。
3.2.2 精基準選擇的原則
選擇精基準時要考慮的主要問題是如何保證設計技術(shù)要求的實現(xiàn)以及裝夾準確、可靠、方便。
精基準選擇應當滿足以下要求:
用設計基準作為定位基準,實現(xiàn)“基準重合”,以免產(chǎn)生基準不重合誤差。
當工件以某一組精基準定位可以較方便地加工很多表面時,應盡可能采用此組精基準定位,實現(xiàn)“基準統(tǒng)一”,以免生產(chǎn)基準轉(zhuǎn)換誤差。
當精加工或光整加工工序要求加工余量盡量小而均勻時,應選擇加工表面本身作為精基準,即遵循“自為基準”原則。該加工表面與其他表面間的位置精度要求由先行工序保證。
為獲得均勻的加工余量或較高 的位置精度,可遵循“互為基準”、反復加工的原則。
有多種方案可供選擇時應選擇定位準確、穩(wěn)定、夾緊可靠,可使夾具結(jié)構(gòu)簡單的表面作為精基準。
3.3 制訂工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點,應當使零件的幾何形狀、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,可以考慮采用萬能性機床配以專用工具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。此外,還應當考慮經(jīng)濟效果,以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
表3.1 工藝路線
工序號
工序內(nèi)容
工序01
金屬型澆注
工序02
正火處理以消除內(nèi)應力
工序03
銑Φ40后端面
工序04
銑Φ40前端面
工序05
鉆、鉸Φ25H7孔;倒1×30°角
工序06
銑M18-6H端口;銑寬36端面;銑30°斜面;粗銑寬15槽
工序07
鉆Φ16.5孔;攻M18-6H螺紋
工序08
粗銑叉口前后端面
工序09
粗銑叉口內(nèi)側(cè)端面
工序10
按圖紙要求淬火,淬硬層深度1-2硬度HRC48-53
工序11
半精銑寬15槽
工序12
半精銑叉口前后端面
工序13
半精銑叉口內(nèi)側(cè)端面
工序14
去毛刺
工序15
檢驗至圖紙要求入庫
3.4 機械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定、切削用量及基本工時的確立
工序01:金屬型澆注
工序02:正火處理以消除內(nèi)應力
工序03:銑Φ40后端面
工步一:銑Φ40后端面
1. 選擇刀具
刀具選取端面銑刀,刀片采用YG8,
,,,。
2. 決定銑削用量
1) 決定銑削深度
因為加工精度相對不高,故分一次(即粗銑 )完成,則
2) 決定每次進給量及切削速度
根據(jù)X52K型銑床說明書,其功率為為4.5kw,中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表查出 ,則
按機床標準選?。?75
3) 計算工時
切削工時:,,,則機動工時為
工序04:銑Φ40前端面
工步一:銑Φ40前端面
1. 選擇刀具
刀具選取端面銑刀,刀片采用YG8,
,,,。
2. 決定銑削用量
4) 決定銑削深度
因為加工精度相對不高,故分一次(即粗銑 )完成,則
5) 決定每次進給量及切削速度
根據(jù)X52K型銑床說明書,其功率為為4.5kw,中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表查出 ,則
按機床標準選?。?75
6) 計算工時
切削工時:,,,則機動工時為
工序05:鉆、鉸Φ25H7孔;倒1×30°角
工步一:鉆Φ24.8孔
選用高速鋼錐柄麻花鉆(《工藝》表3.1-6)
由《切削》表2.7和《工藝》表4.2-16查得
(《切削》表2.15)
514r/min
按機床選取n=545r/min
切削工時: ,,則機動工時為
工步二:鉸Φ25H7孔
選用高速鋼錐柄麻花鉆(《工藝》表3.1-6)
由《切削》表2.7和《工藝》表4.2-16查得
(《切削》表2.15)
637r/min
按機床選取n=680r/min
切削工時: ,,則機動工時為
工步三:倒1×30°角
工序06:銑M18-6H端口;銑寬36端面;銑30°斜面;粗銑寬15槽
工步一:銑M18-6H端口
1. 選擇刀具
刀具選取端面銑刀,刀片采用YG8,
,,,。
2. 決定銑削用量
7) 決定銑削深度
因為加工精度相對不高,故分一次(即粗銑 )完成,則
8) 決定每次進給量及切削速度
根據(jù)X52K型銑床說明書,其功率為為4.5kw,中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表查出 ,則
按機床標準選取=475
9) 計算工時
切削工時:,,,則機動工時為
工步二:銑寬36端面
1. 選擇刀具
刀具選取端面銑刀,刀片采用YG8,
,,,。
2. 決定銑削用量
10) 決定銑削深度
因為加工精度相對不高,故分一次(即粗銑 )完成,則
11) 決定每次進給量及切削速度
根據(jù)X52K型銑床說明書,其功率為為4.5kw,中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表查出 ,則
按機床標準選?。?75
12) 計算工時
切削工時:,,,則機動工時為
工步三:銑30°斜面
1. 選擇刀具
刀具選取單角銑刀,刀片采用YG8,
,,,。
2. 決定銑削用量
13) 決定銑削深度
因為加工精度相對不高,故分一次(即粗銑 )完成,則
14) 決定每次進給量及切削速度
根據(jù)X52K型銑床說明書,其功率為為4.5kw,中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表查出 ,則
按機床標準選?。?75
15) 計算工時
切削工時:,,,則機動工時為
工步四:粗銑寬15槽
1. 選擇刀具
刀具選取三面刃銑刀,刀片采用YG8,
,,,。
2. 決定銑削用量
16) 決定銑削深度
因為加工精度相對不高,故分一次(即粗銑 )完成,則
17) 決定每次進給量及切削速度
根據(jù)X52K型銑床說明書,其功率為為4.5kw,中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表查出 ,則
按機床標準選?。?75
18) 計算工時
切削工時:,,,則機動工時為
工序07:鉆Φ16.5孔;攻M18-6H螺紋
工步一:鉆Φ16.5孔
選用高速鋼錐柄麻花鉆(《工藝》表3.1-6)
由《切削》表2.7和《工藝》表4.2-16查得
(《切削》表2.15)
580r/min
按機床選取n=545r/min
切削工時: ,,則機動工時為
工步二:攻M18-6H螺紋
選擇Φ18m高速鋼機用絲錐
等于工件螺紋的螺距,即f=0.75mm/r
354r/min
按機床選取n=400r/min
切削工時: ,,
則機動工時為
工序08:粗銑叉口前后端面
工步一:粗銑叉口前后端面
1. 選擇刀具
刀具選取三面刃銑刀,刀片采用YG8,
,,,。
2. 決定銑削用量
19) 決定銑削深度
因為加工精度相對不高,故分一次(即粗銑 )完成,則
20) 決定每次進給量及切削速度
根據(jù)X62型銑床說明書,其功率為為4.5kw,中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表查出 ,則
按機床標準選?。?75
21) 計算工時
切削工時:,,,則機動工時為
工序09:粗銑叉口內(nèi)側(cè)端面
工步一:粗銑叉口內(nèi)側(cè)端面
1. 選擇刀具
刀具選取三面刃銑刀,刀片采用YG8,
,,,。
2. 決定銑削用量
22) 決定銑削深度
因為加工精度相對不高,故分一次(即粗銑 )完成,則
23) 決定每次進給量及切削速度
根據(jù)X52K型銑床說明書,其功率為為4.5kw,中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表查出 ,則
按機床標準選?。?75
24) 計算工時
切削工時:,,,則機動工時為
工序10:按圖紙要求淬火,淬硬層深度1-2硬度HRC48-53
工序11:半精銑寬15槽
工步一:半精銑寬15槽
1. 選擇刀具
刀具選取三面刃銑刀,刀片采用YG8,
,,,。
2. 決定銑削用量
25) 決定銑削深度
因為加工精度相對不高,故分一次(即粗銑 )完成,則
26) 決定每次進給量及切削速度
根據(jù)X62型銑床說明書,其功率為為4.5kw,中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表查出 ,則
按機床標準選取=600
27) 計算工時
切削工時:,,,則機動工時為
工序12:半精銑叉口前后端面
工步一:半精銑叉口前后端面
1. 選擇刀具
刀具選取三面刃銑刀,刀片采用YG8,
,,,。
2. 決定銑削用量
28) 決定銑削深度
因為加工精度相對不高,故分一次(即粗銑 )完成,則
29) 決定每次進給量及切削速度
根據(jù)X62型銑床說明書,其功率為為4.5kw,中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表查出 ,則
按機床標準選?。?00
30) 計算工時
切削工時:,,,則機動工時為
工序13:半精銑叉口內(nèi)側(cè)端面
工步一:半精銑叉口內(nèi)側(cè)端面
1. 選擇刀具
刀具選取三面刃銑刀,刀片采用YG8,
,,,。
2. 決定銑削用量
31) 決定銑削深度
因為加工精度相對不高,故分一次(即粗銑 )完成,則
32) 決定每次進給量及切削速度
根據(jù)X62型銑床說明書,其功率為為4.5kw,中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表查出 ,則
按機床標準選取=600
33) 計算工時
切削工時:,,,則機動工時為
工序14:去毛刺
工序15:檢驗至圖紙要求入庫
第4章 鉆床夾具設計
為了提高勞動生產(chǎn)率,保證加工質(zhì)量,降低勞動強度,需要設計專用夾具。
由指導老師的分配,決定設計工序07:鉆、攻M18-6H螺紋。
4.1 定位基準的選擇
本夾具主要用于鉆撥叉鉆、攻M18-6H螺紋,粗糙度為Ra6.3,精度要求不高,故設計夾具時主要考慮生產(chǎn)效率。
4.2 定位基準的選擇
擬定加工路線的第一步是選擇定位基準。定位基準的選擇必須合理,否則將直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出的零件質(zhì)量?;鶞蔬x擇不當往往會增加工序或使工藝路線不合理,或是使夾具設計更加困難甚至達不到零件的加工精度(特別是位置精度)要求。因此我們應該根據(jù)零件圖的技術(shù)要求,從保證零件的加工精度要求出發(fā),合理選擇定位基準。此道工序后面還有精加工,因此本次銑有一定的技術(shù)要求,有較高的平行度和對稱度要求,所以我們應考慮如何提高勞動效率,降低勞動強度,提高加工精度。選擇撥叉Φ25H7孔及其端面和叉口內(nèi)側(cè)端面及作為定位基準,對應的定位元件為心軸和定位銷。叉口后端面做為浮動支承面,對應的定位元件為六角頭支承,
4.3 定位誤差的分析與計算
1、 基準位移誤差
由于定位副的制造誤差或定位副配合同間所導致的定位基準在加工尺寸方向上最大位置變動量,稱為基準位移誤差,用表示。
工件以后端面和Φ16孔定位鉆2-Φ5孔,如果工件內(nèi)孔直徑與軸外圓直徑做成完全一致,做無間隙配合,即孔的中心線與軸的中心線位置重合,則不存在因定位引起的誤差。但實際上,軸和工件內(nèi)孔都有制造誤差,于是工件套在軸上必然會有間隙,孔的中心線與軸的中心線位置不重合,導致這批工件的加工尺寸H中附加了工件定位基準變動誤差,其變動量即為最大配合間隙。按下式計算
式中 ——基準位移誤差,mm
——孔的最大直徑,mm
——軸的最小直徑,mm
=0.027mm
2、 基準不重合誤差
加工尺寸h的基準是外圓柱面的母線上,但定位基準是工件圓柱孔中心線。這種由于工序基準與定位基準不重合導致的工序基準在加工尺寸方向上的最大位置變動量,稱為基準不重合誤差,用表示?;鶞什恢睾险`差為=
式中 ——基準不重合誤差,mm
——工件的最大外圓面積直徑公差,mm
=
4.4 夾緊力的確定
(1)切屑力計算
查表1-2-3 圓周力:
徑向力:
軸向力:
其中:
查《機床夾具手冊》表1-2-4,
表1-2-5
表1-2-6
由上得:Fc=725N,F(xiàn)p=459N,F(xiàn)f=695N
(2)夾緊力的計算
選用夾緊螺釘夾緊機 由
其中f為夾緊面上的摩擦系數(shù),取
F=+G G為工件自重
夾緊螺釘: 公稱直徑d=8mm,材料45鋼 性能級數(shù)為6.8級
螺釘疲勞極限:
極限應力幅:
許用應力幅:
螺釘?shù)膹姸刃:耍郝葆數(shù)脑S用切應力為
[s]=3.5~4 取[s]=4
得
滿足要求
經(jīng)校核: 滿足強度要求,夾具安全可靠
4.5 鉆套的設計
鉆M18H7螺紋,精度Ra6.3,粗糙度Ra6.3,需鉆、攻螺紋,因為鉆過孔之后,還要攻絲,所以選用快換鉆套。鉆M18H7螺紋孔底孔Φ16.5,需Φ16.5快換鉆套(其結(jié)構(gòu)如下圖所示)。查機床夾具標準件可知Φ16.5相配的可換鉆套的具體結(jié)構(gòu)如下:
具體的尺寸如下:
因為快換鉆套和夾具體是間隙配合,加工的時間可換鉆套靠壓緊螺釘把它壓緊在鉆模板上,以防止加工的時間工件的旋轉(zhuǎn),有上圖可知和Φ8可換鉆套相配的螺釘?shù)某叽鐬镸8,查機床夾具標準件可知,M8可換鉆套壓緊螺釘?shù)木唧w結(jié)構(gòu)如下
具體的尺寸如下:
4.6夾具設計及操作簡要說明
如前所述,在設計夾具時,應該注意提高勞動生產(chǎn)率避免干涉。應使夾具結(jié)構(gòu)簡單,便于操作,降低成本。提高夾具性價比。本道工序為鉆床夾具選擇由螺母、和鉸鏈壓板組成夾緊機構(gòu)夾緊工件。本工序為鉆削余量小,鉆削力小,所以一般的手動夾緊就能達到本工序的要求。
總 結(jié)
本次課程設計綜合了大學里所學的專業(yè)知識,是理論與實際相結(jié)合的一次考驗。通過這次設計,我的綜合運用知識的能力有了很大的提高,尤其是看圖,繪圖,設計能力為我今后的工作打下了良好的基礎(chǔ)。在此過程中,我進一步加深了對課本知識的理解,進一步了解了零件的工藝以及夾具設計過程。收獲頗豐。
首先,我要感謝老師對畢業(yè)設計的指導。本次設計是在老師的悉心指導和幫助下完成的,我的機械工藝知識有限,在設計中常常碰到問題,是老師不厭其煩的指導,不斷的點撥迷津,提供相關(guān)資料,才使設計順利完成。老師的耐心講解,使我如沐春風,不僅如此,老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度和高尚的敬業(yè)情操深深打動了我,在此,我向老師表示最真誠的感謝。同時,感謝同班同學的支持和幫助,使我更好的完成了畢業(yè)設計。
我也非常感謝我的父母。在學習和生活上,他們一直都很支持我,使我能全身心地投入到學習中,在此,我想對我的父母說:你們辛苦了,我會盡最大的努力來讓你們過上最幸福的日子,請相信我。
最后,很感謝閱讀這篇課程設計的人們。感謝你們抽出寶貴的時間來閱讀這篇課程設計。
參考文獻
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[9]陳于萍,高曉康編著. 《互換性與測量技術(shù)》(第二版).北京:高等教育出版社,2005
[10]張龍勛主編. 《機械制造工藝學課程設計知道書及習題》. 北京:機械工業(yè)出版社,1999
[11]孟憲棟,劉彤安主編. 《機床夾具圖冊》.北京:機械工業(yè)出版社,1999
[14]江洪,酈祥林,李仲興編著. 《Solidworks2006基礎(chǔ)教程》(第2版).北京:機械工業(yè)出版社,2006
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