机械制造技术课程设计-操纵拨叉加工工艺及钻M12螺纹孔夹具设计.docx

设计说明书题目：操纵拨叉的工艺规程及夹具设计机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定生产类型为大批量生产，采用铸造毛坯。1、不加工表面毛坯尺寸不加工表面毛坯按照零件图给定尺寸为自由度公差，由铸造可直接获得。2、操纵拨叉的端面由于操纵拨叉端面要与其他接触面接触，查相关资料知余量留2mm比较合适。3、操纵拨叉的孔毛坯为空心，铸造出孔。孔的精度要求介于IT7IT8之间，参照参数文献，确 定工艺尺寸余量为2mm2.4 确定切削用量及基本工时工序：铳叉脚内侧1 .选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金端铳刀，刀片采用YG8,ap = .5mm , d） = 35mm , v = 125m/min ? z = 4。2 .决定铳削用量1）决定铳削深度因为加工余量不大，一次加工完成ap = L5mm2）决定每次进给量及切削速度根据X51型铳床说明书，其功率为为7.5kw,中等系统刚度。根据表查出f二=0.2mm /齿,则lOOOv 1000x125/ .n = 663.48 / minS 7ld 7T x 35按机床标准选取册.=750 min7idn50x750 一.v =-=141.3m/min10001000当 =750r/min 时fm =于即, = 0.2 x 4 x 750 = 600 mm/r按机床标准选取fm = 600mm/r3）计算工时切削工时：l = 85mm,乙=9mm , l2 = 3mm ,则机动工时为/ + /i + /,"f/ + /i + /,"f85+9 + 3750 x0.2=0.6467 min工序：铳叉脚外侧工序：铳叉脚外侧1 .选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金套式面铳刀，刀片采用YG8, a = 15mm , d（）=25mm , v = 125m/min , z = 4。2 .决定铳削用量1）决定铳削深度因为加工余量不大，一次加工完成ap - 1.5mm2）决定每次进给量及切削速度根据X51型铳床说明书，其功率为为7.5kw,中等系统刚度。根据表查出于二=02mm /齿，则ip00v = ip00xl25 = 796.17r/min71dx50按机床标准选取按机床标准选取nw =750/min"加卬»x50x750.v = = 117.15m/min10001000"加卬»x50x750.v = = 117.15m/min10001000当 nw =750r/min 时fm =fnw = 0.2 x 4x 750 = 600 mm/ r按机床标准选取fm = 600 mm/ r3）计算工时切削工时：/ = 15mm, k =9mm , l2= 3mm ,则机动工时为inin/ + /1+/2 = 15+9 + 3 = 0 . 18 min750 x0.2工序：钻M12的螺纹孔选用在2根机高速钢锥柄麻花钻（工艺表3.1 6）由切削表2. 7和工艺表4. 2 16查得f机=0.28mm/rVc =8m/min （切削表2. 15）10°收机Ji D1000x16兀xl2=636r / min按机床选取%l =545/minDn 机 ji x4x545,强口,.V 和=6.8542 m / minc机10001000甘+/ + /j + Z2 20 + 3 + 3.基本工时：t =!-= 0.17mm机 f 机545x0.28攻螺纹Ml2111n1：选择M12mm高速钢机用丝锥一等于工件螺纹的螺距P，即/ = 1.25相加/一匕机=1.5ml min1000匕 1000x7.5 的0 / .、勺=298(r/ min)7lD 71x6按机床选取%l =272 min匕机=6.8m/min基本工时：t+ L+l2 = 10 + 3 + 3 =0.o5(min)机7272x1.25三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。 由指导老师的分配工序钻M12的螺纹孔的钻床夹具。3.1 问题的提出本夹具主要用于钻M12的螺纹孔，精度要求不高，和其他面没有任何为主度 要求，为此，只考虑如何提高生产效率上，精度则不予考虑。3.2 定位基准的选择基准是用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面。 根据基准的不同功能，基准分为设计基准和工艺基准两大类。1 .设计基准在零件图样上所采用的基准，称为设计基准。2 .工艺基准零件在工艺过程中所采用的基准，称为工艺基准。工艺基准按用途不同，又 分为装配基准、测量基准、工序基准和定位基准。(1)装配基准装配时用以确定零件在部件或产品中的位置的基准，称为装配基准。(2)测量基准测量时用以检验已加工表面尺寸几位置的基准，称为测量基准。(3)工序基准在加工工序中，用以确定本工序被加工表面家工后的尺寸、形状及位置的基 准，称为工序基准。(4)定位基准工件定位时所采用的基准，称为定位基准。本道工序加工M12螺纹孔，精度不高，因此我们采用已加工好的中心中45 孔定位，因为孔径自身较小，切削力较小，因此不在采用其他的辅助定位，压板的压紧力即可以满足要求。3.3 切削力和夹紧力的计算由于本道工序主要完成工艺孔的钻孔加工，钻削力。由切削手册得：钻削力F = 26甲§网6式(5-2)钻削力矩 T = 10D'9f0&HB06 式(5-3)式中：D = 12mmHB = HB 皿-(HBnm -"练 n ) = 187 ,(187 149) = 174IiklA 3 IlldXII11I1 /3 /了 = 0.20根根/代入公式(5-2)和(5-3)得F = 26x12x0.20° § xl74°-6 = 1254NT = 10x1219x0.20()8x174°6 = 48569N.m本道工序加工工艺孔时，夹紧力方向与钻削力方向相同。因此进行夹紧立计 算无太大意义。只需定位夹紧部件的销钉强度、刚度适当即能满足加工要求。3.4 定位误差分析本工序选用的工件以圆孔在心轴上定位，心轴为水平放置，由于定位副间存 在径向间隙，因此必将引起径向基准位移误差。在重力作用下定位副只存在单边 间隙，即工件始终以孔壁与心轴上母线接触，故此时的径向基准位移误差仅存在 z轴方向，且向下，见下图。. +小*=0.012 + 0.023 + 0.032 = 0.067rz 2式中£定位副间的最小配合间隙(mm)；Td工件圆孔直径公差(mm)；Td定位销外圆直径公差(mm)。3.5 夹具设计及操作的简要说明使用心轴定位，开口垫圈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。这次设计是大学学习中最重要的一门科目，它要求我们把大学里学到的所有 知识系统的组织起来,进行理论联系实际的总体考虑，需把金属切削原理及刀具、 机床概论、公差与配合、机械加工质量、机床夹具设计、机械制造工艺学等专业 知识有机的结合起来。同时也培养了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。所以在设计中既了解了基本概念、基本理论，又 注意了生产实践的需要，将各种理论与生产实践相结合，来完成本次设计。这次设计是培养学生综合运用所学知识，发现，提出，分析和解决实际问题，铸 炼实践能力的重要环节,更是在学完大学所学的所有专业课及生产实习的一次理 论与实践相结合的综合训练。这次毕业设计使我以前所掌握的关于零件加工方面 有了更加系统化和深入合理化的掌握。比如参数的确定、计算、材料的选取、加 工方式的选取、刀具选择、量具选择等；也培养了自己综合运用设计与工艺等 方面的知识；以及自己独立思考能力和创新能力得到更进一步的铸炼与提高； 再次体会到理论与实践相结合时，理论与实践也存在差异。回顾起此次设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到完成定稿，从理论到 实践，在整整一学期的日子里，可以说学到了很多很多的的东西，同时巩固了以 前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次毕业 设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只 有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正的实用， 在生产过程中得到应用。在设计的过程中遇到了许多问题，当然也发现了自己的 不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，通过这次毕 业设计，让自己把以前所学过的知识重新复习了一遍。这次设计虽然顺利完成了，也解决了许多问题，也碰到了许多问题，老师的 辛勤指导下，都迎刃而解。同时，在老师的身上我也学得到很多额外的知识，在 此我表示深深的感谢！同时，对给过我帮助的所有同学和各位教研室指导老师再 次表示忠心的感谢！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，与指导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，她严肃的科学态度，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，她都始终给予我细心的指导 和不懈的支持。多少个日日夜夜，她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，她的治学 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。在此谨向指导老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。参考文献.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1 .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.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2 .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.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3 .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年机械设计理论机械设计是一门通过设计新产品或者改进老产品来满足人类需求的应用技 术科学。它涉及工程技术的各个领域，主要研究产品的尺寸、形状和详细结构的 基本构思，还要研究产品在制造、销售和使用等方面的问题。进行各种机械设计工作的人员通常被称为设计人员或者机械设计工程师。机 械设计是一项创造性的工作。设计工程师不仅在工作上要有创造性，还必须在机 械制图、运动学、工程材料、材料力学和机械制造工艺学等方面具有深厚的基础 知识。如前所诉，机械设计的目的是生产能够满足人类需求的产品。发明、发现和 科技知识本身并不一定能给人类带来好处，只有当它们被应用在产品上才能产生 效益。因而，应该认识到在一个特定的产品进行设计之前，必须先确定人们是否 需要这种产品。应当把机械设计看成是机械设计人员运用创造性的才能进行产品设计、系统 分析和制定产品的制造工艺学的一个良机。掌握工程基础知识要比熟记一些数据 和公式更为重要。仅仅使用数据和公式是不足以在一个好的设计中做出所需的全 部决定的。另一方面，应该认真精确的进行所有运算。例如，即使将一个小数点 的位置放错，也会使正确的设计变成错误的。本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切 削机床、公差配合与测量等多方面的知识。操纵拨叉加工工艺规程及钻孔的夹具设计是包括零件加工的 工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中 要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构， 并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件 各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装 备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各 个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床 的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差， 分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。关键i司：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。一个好的设计人员应该勇于提出新的想法，而且愿意承担一定的风险，当新 的方法不适用时，就使用原来的方法。因此，设计人员必须要有耐心，因为所 花费的时间和努力并不能保证带来成功。一个全新的设计，要求屏弃许多陈旧的, 为人们所熟知的方法。由于许多人墨守成规，这样做并不是一件容易的事。一位 机械设计师应该不断地探索改进现有的产品的方法，在此过程中应该认真选择原 有的、经过验证的设计原理，将其与未经过验证的新观念结合起来。新设计本身会有许多缺陷和未能预料的问题发生，只有当这些缺陷和问题被 解决之后，才能体现出新产品的优越性。因此，一个性能优越的产品诞生的同时, 也伴随着较高的风险。应该强调的是，如果设计本身不要求采用全新的方法，就 没有必要仅仅为了变革的目的而采用新方法。在设计的初始阶段，应该允许设计人员充分发挥创造性，不受各种约束。即 使产生了许多不切实际的想法，也会在设计的早期，即绘制图纸之前被改正掉。 只有这样，才不致于堵塞创新的思路。通常，要提出几套设计方案，然后加以比 较。很有可能在最后选定的方案中，采用了某些未被接受的方案中的一些想法。心理学家经常谈论如何使人们适应他们所操作的机器。设计人员的基本职责 是努力使机器来适应人们。这并不是一项容易的工作，因为实际上并不存在着一 个对所有人来说都是最优的操作范围和操作过程。另一个重要问题，设计工程师必须能够同其他有关人员进行交流和磋商。在 开始阶段，设计人员必须就初步设计同管理人员进行交流和磋商，并得到批准。 这一般是通过口头讨论，草图和文字材料进行的。为了进行有效的交流，需要 解决下列问题：（1）所设计的这个产品是否真正为人们所需要？（2）此产品与其他公司的现有同类产品相比有无竞争能力？（3）生产这种产品是否经济？（4）产品的维修是否方便？（5）产品有无销路？是否可以盈利？只有时间能对上述问题给出正确答案。但是，产品的设计、制造和销售只 能在对上述问题的初步肯定答案的基础上进行。设计工程师还应该通过零件图和 装配图，与制造部门一起对最终设计方案进行磋商。通常，在制造过程中会出现某个问题。可能会要求对某个零件尺寸或公差 作一些更改，使零件的生产变得容易。但是，工程上的更改必须要经过设计人员 批准，以保证不会损伤产品的功能。有时，在产品的装配时或者装箱外运前的试 验中才发现设计中的某种缺陷。这些事例恰好说明了设计是一个动态过程。总是 存在着更好的方法来完成设计工作，设计人员应该不断努力，寻找这些更好的方 法。近些年来，工程材料的选择已经显得重要。此外，选择过程应该是一个对材 料的连续不断的重新评价过程。新材料不断出现，而一些原有的材料的能够获得 的数量可能会减少。环境污染、材料的回收利用、工人的健康及安全等方面经常 会对材料选择附加新的限制条件。为了减轻重量或者节约能源，可能会要求使用 不同的材料。来自国内和国际竞争、对产品维修保养方便性要求的提高和顾客的 反馈等方面的压力，都会促使人们对材料进行重新评价。由于材料选用不当造成 的产品责任诉讼，已经产生了深刻的影响。此外，材料与材料加工之间的相互依 赖关系已经被人们认识得更清楚。因此，为了能在合理的成本和确保质量的前提 下获得满意的结果，设计工程师的制造工程师都必须认真仔细地选择、确定和使 用材料。制造任何产品的第一步工作都是设计。设计通常可以分为几个明确的阶段: （a）初步设计；（b）功能设计；（c）生产设计。在初步设计阶段，设计者着重 考虑产品应该具有的功能。通常要设想和考虑几个方案，然后决定这种思想是否 可行；如果可行，则应该对其中一个或几个方案作进一步的改进。在此阶段，关 于材料选择唯一要考虑的问题是：是否有性能符合要求的材料可供选择；如果没 有的话，是否有较大的把握在成本和时间都允许的限度内研制出一种新材料。在功能设计和工程设计阶段，要做出一个切实可行的设计。在这个阶段要绘 制出相当完整的图纸，选择并确定各种零件的材料。通常要制造出样机或者实物 模型，并对其进行试验，评价产品的功能、可靠性、外观和维修保养性等。虽然 这种试验可能会表明，在产品进入到生产阶段之前，应该更换某些材料，但是， 绝对不能将这一点作为不认真选择材料的借口。应该结合产品的功能，认真仔细 地考虑产品的外观、成本和可靠性。一个很有成就的公司在制造所有的样机时， 所选用的材料应该和其生产中使用的材料相同，并尽可能使用同样的制造技术。 这样对公司是很有好处的。功能完备的样机如果不能根据预期的销售量经济地制 造出来，或者是样机与正式生产的装置在质量和可靠性方面有很大不同，则这种 样机就没有多大的价值。设计工程师最好能在这一阶段完全完成材料的分析、选 择和确定工作，而不是将其留到生产设计阶段去做。因为，在生产设计阶段材料 的更换是由其他人进行的，这些人对产品的所有功能的了解不如设计工程师。在生产设计阶段中，与材料有关的主要问题是应该把材料完全确定下来，使 它们与现有的设备相适应，能够利用现有设备经济地进行加工，而且材料的数量 能够比较容易保证供应。在制造过程中，不可避免地会出现对使用中的材料做一些更改的情况。经验 表明，可采用某些便宜材料作为替代品。然而，在大多数情况下，在进行生产以 后改换材料要比在开始生产前改换材料所花费的代价要高。在设计阶段做好材料 选择工作，可以避免多数这样的情况。在生产制造开始后出现了可供使用的新材 料是更换材料的最常见的原因。当然，这些新材料可能降低成本、改进产品的性 能。但是，必须对新材料进行认真的评价，以确保其所有性能都满足要求。应当 记住，新材料的性能和可靠性很少像现有材料那样为人们所了解。大部分的产品 失效和产品责任事故案件是由于在选用新材料作为替代材料之前，没有真正了解 它们的长期使用性能而引起的。产品的责任诉讼迫使设计人员和公司在选择材料时，采用最好的程序。在材 料过程中，五个最常见的问题为：（a）不了解或者不会使用关于材料应用方面的 最新最好的信息资料；（b）未能预见和考虑擦黑年品可能的合理用途（如有可能, 设计人员还应进一步预测和考虑由于产品使用方法不当造成的后果。在近年来的 许多产品责任诉讼案件中，由于错误地使用产品而受到伤害的原告控告生产厂 家，并且赢得判决）；（c）所使用的材料的数据不全或是有些数据不确定，尤其是 当其长期性能数据是如此的时候；（d）质量控制方法不适当和未经验证；（e）由一 些完全不称职的人员选择材料。通过对上述五个问题的分析，可以得出这些问题是没有充分理由存在的结 论。对这些问题的研究分析可以为避免这些问题的出现指明方向。尽管采用最好 的材料选择方法也不能避免发生产品责任诉讼，设计人员和工业界按照适当的程 序进行材料选择，可以大大减少诉讼的数量。从以上的讨论可以看出，选择材料的人们应该对材料的性质，特点和加工方 法有一个全面而基本的了解。Machine design theoryThe machine design is through designs the new product or improves the old product to meet the human need the application technical science. It involves the project technology each domain, mainly studies the product the size, the shape and the detailed structure basic idea, but also must study the product the personnel which in aspect the and so on manufacture, sale and use question.Carries on each kind of machine design work to be usually called designs the personnel or machine design engineer. The machine design is a creative work. Project engineer not only must have the creativity in the work, but also must in aspect and so on mechanical drawing, kinematics, engineerig material, materials mechanics and machine manufacture technology has the deep elementary knowledge.If front sues, the machine design goal is the production can meet the human need the product. The invention, the discovery and technical knowledge itself certainly not necessarily can bring the advantage to the humanity, only has when they are applied can produce on the product the benefit. Thus, should realize to carries on before the design in a specific product, must first determine whether the people do need this kind of productMust regard as the machine design is the machine design personnel carries on using creative ability the product design, the system analysis and a formulation product manufacture technology good opportunity. Grasps the project elementary knowledge to have to memorize some data and the formula is more important than. The merely service data and the formula is insufficient to the completely decision which makes in a good design needs. On the other hand, should be earnest precisely carries on all operations. For example, even if places wrong a decimal point position, also can cause the correct design to turn wrongly.A good design personnel should dare to propose the new idea, moreover is willing to undertake the certain risk, when the new method is not suitable, use original method. Therefore, designs the personnel to have to have to have the patience, because spends the time and the endeavor certainly cannot guarantee brings successfully. A brand-new design, the request screen abandons obsoletely many, knows very well the method for the people. Because many person of conservativeness, does this certainly is not an easy matter. A mechanical designer should unceasingly explore the improvement existing product the method, should earnestly choose originally, the process confirmation principle of design in this process, with has not unified it after the confirmation new idea.Newly designs itself can have the question occurrence which many flaws and has not been able to expect, only has after these flaws and the question are solved, can manifest new goods come into the market the product superiority. Therefore, a performance superior product is born at the same time, also is following a higher risk. Should emphasize, if designs itself does not request to use the brand-new method, is not unnecessary merely for the goal which transform to use the new method.In the design preliminary stage, should allow to design the personnel fully to display the creativity, not each kind of restraint. Even if has had many impractical ideas, also can in the design early time, namely in front of the plan blueprint is corrected. Only then, only then does not send to stops up the innovation the mentality. Usually, must propose several sets of design proposals, then perform the comparison. Has the possibility very much in the plan which finally designated, has used certain not in plan some ideas which accepts.How does the psychologist frequently discuss causes the machine which the people adapts them to operate. Designs personnel's basic responsibility is diligently causes the machine to adapt the people. This certainly is not an easy work, because certainly does not have to all people to say in fact all is the most superior operating area and the operating process.Another important question, project engineer must be able to carry on the exchange and the consultation with other concerned personnel. In the initial stage, designs the personnel to have to carry on the exchange and the consultation on the preliminary design with the administrative personnel, and is approved. This generally is through the oral discussion, the schematic diagram and the writing material carries on. In order to carry on the effective exchange, needs to solve the following problem:(1) designs whether this product truly does need for the people? Whether there is competitive ability(2) does this product compare with other companies" existing similar products?(3) produces this kind of product is whether economical?(4) product service is whether convenient?(5) product whether there is sale? Whether may gain?Only has the time to be able to produce the correct answer to above question. But, the product design, the manufacture and the sale only can in carry on to the above question preliminary affirmation answer foundation in. Project engineer also should through the detail drawing and the assembly drawing, carries on the consultation together with the branch of manufacture to the finally design proposal.Usually, can have some problem in the manufacture process. Possibly can request to some components size or the common difference makes some changes, causes the components the production to change easily. But, in the project change must have to pass through designs the personnel to authorize, guaranteed cannot damage the product the function. Sometimes, when in front of product assembly or in the packing foreign shipment experiment only then discovers in the design some kind of flaw. These instances exactly showed the design is a dynamic process. Always has a better method to complete the design work, designs the personnel to be supposed unceasingly diligently, seeks these better method.Recent year, the engineerig material choice already appeared importantly. In addition, the choice process should be to the material continuously the unceasing again appraisal process. The new material unceasingly appears, but some original materials can obtain the quantity possibly can reduce. The environmental pollution, material recycling aspect and so on use, workerns health and security frequently can attach the new limiting condition to the choice of material. In order to reduce the weight or saves the energy, possibly can request the use different material. Comes from domestic and international competition, to product service maintenance convenience request enhancement and customerHs aspect the and so on fe