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拨叉零件机械加工工艺与夹具设计说明书 1/201/20 目录 1、零 件 的 分 析.错误!未指定书签。1.1 零件的作用.错误!未指定书签。1.2 零件的工艺分析.错误!未指定书签。1.3 位置要求：.错误!未指定书签。2、工 艺 规 程 设 计.错误!未指定书签。2.1 确定毛坯的制造形式.错误!未指定书签。2.2 基面的选择.错误!未指定书签。2.2.1 粗基准的选择：.错误!未指定书签。2.2.2 精基准的选择：.错误!未指定书签。2.3 制定工艺路线.错误!未指定书签。2.3.1 工艺路线方案一：.错误!未指定书签。2.3.2 工艺路线方案二.错误!未指定书签。2.3.3 工艺方案的比较与分析.错误!未指定书签。2.4 机械加工余量、工序尺寸及公差的确定:错误!未指定书签。3、确定切削用量及基本工时.错误!未指定书签。3.1 工序.错误!未指定书签。3.2 工序.错误!未指定书签。3.3 工序.错误!未指定书签。3.4 工序.错误!未指定书签。3.5 工序 V.错误!未指定书签。3.6 工序.错误!未指定书签。拨叉零件机械加工工艺与夹具设计说明书 2/202/20 3.7 工序.错误!未指定书签。3.8 工序.错误!未指定书签。4、夹具设计.错误!未指定书签。4.1 问题的提出.错误!未指定书签。4.2 夹具设计.错误!未指定书签。4.2.1 定位基准选择.错误!未指定书签。4.2.2 切削力及夹紧力计算.错误!未指定书签。4.2.3 定位误差分析.错误!未指定书签。参考文献:.错误!未指定书签。拨叉零件机械加工工艺与夹具设计说明书 1/201/20 1 零 件 的 分 析 1.1 零件的作用 题目所给的零件是 6140 车床的拨叉。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。零件上方的 22 孔与操纵机构相连，二下方的 55 半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方的齿轮变速。两件零件铸为一体，加工时分开。1.2 零件的工艺分析 零件的材料为 200，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以及加工表面之间的位置要求。需要加工的表面：1.小孔的上端面、大孔的上下端面；2.小头孔0.021022以及与此孔相通的8的锥销孔、8M螺纹孔；3.大头半圆孔55；1.3 位置要求：小头孔上端面与小头孔中心线的垂直度误差为 0.05、大孔的上下端面与小头孔中心线的垂直度误差为 0.07。由上面分析可知，可以粗加工拨叉底面，然后以此作为粗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拨叉零件机械加工工艺与夹具设计说明书 2/202/20 工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证 2 工 艺 规 程 设 计 2.1 确定毛坯的制造形式 零件材料为 200。考虑到零件在机床运行过程中所受冲击不大，拨叉零件机械加工工艺与夹具设计说明书 3/203/20 零件结构又比较简单，生产类型为大批生产，故选择铸件毛坯。选用铸件尺寸公差等级 9 级，已知此拨叉零件的生产纲领为 5000 件/年，可确定该拨叉生产类型为大批生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程工序划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。2.2 基面的选择 基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理，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。2.2.1 粗基准的选择：以零件的底面为主要的定位粗基准，以两个小头孔外圆表面为辅助粗基准。这样就可以达到限制五个自由度，再加上垂直的一个机械加紧，就可以达到完全定位。2.2.2 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精基准，以两个小头孔内圆柱表面为辅助的定位精基准。当设计基准和工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门的计算，此处不再重复。2.3 制定工艺路线 制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及拨叉零件机械加工工艺与夹具设计说明书 4/204/20 位置精度等技术要求能得到合理的保证。再生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用的夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。处此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。2.3.1 工艺路线方案一：工序 1 粗铣 40 孔的两头的端面，73 孔的上下端面。工序 2 精铣 40 孔的两头的端面，73 孔的上下端面。工序 3 粗镗、半精镗、精镗 55 孔至图样尺寸。工序 4 钻、扩、铰两端 22 孔至图样尺寸。工序 5 钻 M8 的螺纹孔，钻 8 的锥销孔钻到一半，攻 M8 的螺纹。工序 6 倒角，4R5。工序 7 铣断保证图样尺寸。工序 8 去毛刺，检验。2.3.2 工艺路线方案二 工序 1 以毛坯底边为基准，钻 20 孔,扩孔至 21.8,铰孔至 22+0.021 0，保证孔的粗糙度。工序 2 以底端面为基准，铣 40 上端面，保证其尺寸要求及粗糙度，与 22 的垂直度为 0.05。工序 3 以 40 为精基准，镗 55+0.5 0，镗 73+0.5 0 保证其尺寸和粗糙度，与 22 孔的垂直度为 0.07。工序 4 以孔 40 为精基准，钻孔至 7,铰孔至 8 确保孔内粗糙度为 1.6。工序 5 以 22 孔为精基准，钻 7 孔。拨叉零件机械加工工艺与夹具设计说明书 5/205/20 工序 6 以 40 上端面为精基准，攻 M8 螺纹。工序 7 倒角，4R5。工序 8 以 22 孔为精基准，将两件两件铣断，铣断量为 4，使其粗糙度为 6.3。工序 9 去毛刺，检验。2.3.3 工艺方案的比较与分析 上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先加工完与 22 的孔有垂直度要求的面再加工孔。而方案二悄悄相反，先是加工完 22 的孔，再以孔的中心轴线来定位加工完与之有垂直度要求的三个面。方案一的装夹次数少，但在加工 22 的时候最多只能保证一个面定位面与之的垂直度要求。其他两个面很难保证。因此，此方案有很大的弊端。方案二在加工三个面时都是用 22 孔的中心轴线来定位这样很容易就可以保证其与三个面的位置度要求。这样也体现了基准重合的原则。这样一比较最终的工艺方案为：工序 1 以毛坯底边为基准，钻 20 孔,扩孔至 21.8,铰孔至 22+0.021 0，保证孔的粗糙度。工序 2 以底端面为基准，铣 40 上端面，保证其尺寸要求及粗糙度，与 22 的垂直度为 0.05。工序 3 以 40 为精基准，镗 55+0.5 0，镗 73+0.5 0 保证其尺寸和粗糙度，与 22 孔的垂直度为 0.07。工序 4 以孔 40 为精基准，钻孔至 7,铰孔至 8 确保孔内粗糙度为 1.6。工序 5 以 22 孔为精基准，钻 7 孔。工序 6 以 40 上端面为精基准，攻 M8 螺纹。拨叉零件机械加工工艺与夹具设计说明书 6/206/20 工序 7 倒角，4R5。工序 8 以 22 孔为精基准，将两件两件铣断，铣断量为 4，使其粗糙度为 6.3。工序 9 去毛刺。工序 10 检验。2.4 机械加工余量、工序尺寸及公差的确定:“6140 车床拨叉”零件材料为 200，毛坯重量约为 1.6,生产类型为大批生产，采用砂型铸造毛坯。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1.外圆表面（40 及 73 外表面）考虑到此表面为非加工表面，其精度为铸造精度 9 即可。又因它们是对称的两个零件最后还需铣断，故对 40 的中心轴线的尺寸偏差为 1201.25 的范围内。2.两小孔0.21022。毛坯为实心，两内孔精度要求界于 78 之间，参照切屑加工简明实用手册表 8-21 确定工序尺寸及余量：钻孔 21.8 221.8 铰孔0.21022 20.2 3.中间孔（55 及 73）中间孔尺寸相对较大可以铸造，根据机械制造工艺设计手册表1-13 得：孔的铸造毛坯为 49、73 的孔是在 55 孔的基础之上铣削加工得到，其轴向尺寸上下表面距离为 35，由于其对轴向的尺寸要求不高，直接铸造得到。参照切屑加工简明实用手册表 8-95 确定拨叉零件机械加工工艺与夹具设计说明书 7/207/20 73 工序尺寸及余量：粗铣 71 4 精铣 73 1 参照切屑加工简明实用手册表 8-95 确定 55 工序尺寸及余量 粗镗 5324 半精镗：54 精 镗：55 4.螺纹孔及销孔 无可非议此销尺寸铸造为实体。参照切屑加工简明实用手册表8-70 确定钻 8 螺纹孔和 8圆柱销孔及螺纹孔的攻丝。5.铣断 3 确定切削用量及基本工时 3.1 工序 1 以毛坯底边为基准，钻 20 孔,扩孔至 21.8,铰孔至 22+0.021 0，保证孔的粗糙度。拨叉零件机械加工工艺与夹具设计说明书 8/208/20 加工条件 工件材料：200，硬度 190260，b=0.16，铸造。加工要求：钻孔至 21.8，精铰至 22，保证孔壁粗糙度 1.6m。机床：Z512 台式钻床。刀具：8 硬质合金麻花钻 21.8，钻头采用双头刃磨法，后角o12、二重刃长度b=2.5、横刀长 1.5、宽 3、棱带长度mml5.11、1202 100、30。8 硬质合金铰刀 22。计算切削用量 查切削用量简明手册 rmmf/1.1。按钻头强度选择rmmf/75.1 按机床强度选择rmmf/53.0，最终决定选择机床已有的进给量rmmf/1.1。钻头磨钝标准及寿命 后刀面最大磨损限度（查简明手册）为 0.5.，寿命min60T 切削速度 查切削用量简明手册 rmmvc/12 修正系数 0.1TVK 0.1MVK 0.1tvK 0.1Kxv 0.11vK 10apvK 故rmmvc/12。min/46510000rdvns，查简明手册机床实际转速为min/460rnc。故实际的切削速度smndvsc/52.010000。计算基本工时 snfLtm745.12721030 拨叉零件机械加工工艺与夹具设计说明书 9/209/20 3.2 工序 2 以底端面为基准，铣 40 上端面，保证其尺寸要求及粗糙度，与22 的垂直度为 0.05。加工条件 工件材料：200，硬度 190260，b=0.16，铸造。加工要求：粗铣两头端面至 51、粗铣大孔端面至 30。机床：X52K 立式铣床参数。刀具：涂层硬质合金盘铣刀 45，选择刀具前角 o5后角 o8，副后角 o=8，刀齿斜角 10,主刃 60,过渡刃=30,副刃=5过渡刃宽 b=1。计算切削用量（1）铣削深度 因为切削量较小，故可以选择 2，一次走刀即可完成所需长度。（2）计算切削速度 按简明手册 V vpvvevzvpmvovKZuayfXaTqdC 算得 98，439490 据 X52K 立式铣床参数，选择 475475,则实际切削速度 V 3.1480475/10001.06m,实际进给量为 f 475/(30010)0.16。（3）校验机床功率 查简明手册1.5,而机床所能提供功率为。故校验合格。最终确定 2，475475，1.06m，0.15。拨叉零件机械加工工艺与夹具设计说明书 10/2010/20 3.3 工序 3 以 40 为精基准，镗 55+0.5 0，镗 73+0.5 0 保证其尺寸和粗糙度，与 22 孔的垂直度为 0.07。加工条件 工件材料：200，硬度 190260，b=0.16，铸造。加工要求：粗铣中间孔上端面至 22，周径至 71；粗铣 中间孔下端面至 24，周径至 71；精铣两头孔的端面至 50；保证粗糙度 3.2m；精铣中间孔上端面至 20，周径至 73；精铣中间孔下端面至保证 20,周径至 73，保证端面粗糙度 3.2m，保证孔壁粗糙度 6.3m。机床：X63 卧式铣床。刀具：涂层硬质合金盘铣刀 45，选择刀具前角 o5后角 o8，副后角 o=8，刀齿斜角 10,主刃 60,过渡刃=30,副刃=5过渡刃宽 b=1。计算切削用量（1）铣削深度 因为切削量较小，故可以选择 4，一次走刀即可完成所需长度。（2）计算切削速度 按简明手册 V vpvvevzvpmvovKZuayfXaTqdC 算得 98，780490 据 X52K 立式铣床参数，选择 750475,则实际切削速度 V 3.1480750/10001.78m,实际进给量为 f 750/(30010)0.25。拨叉零件机械加工工艺与夹具设计说明书 11/2011/20（3)校验机床功率 查简明手册2,而机床所能提供功率为。故校验合格。最终确定 1，750475，V 1.78m，f 0.15。计算基本工时 粗铣中间孔上端面至 25，周径至 71；113s 粗铣中间孔下端面至 22，周径至 71；213s 精铣小孔上端面至 50，38s；精铣中间孔上端面至周径至 73，4=10s；精铣中间孔下端面至周径至 73，5=10s。3.4 工序 4 粗镗、半精镗、精镗 55 孔至图样尺寸。加工条件 工件材料：200，硬度 190260，b=0.16，铸造。加工要求：粗镗中间孔至 53、半精镗中间孔至 54、精镗中间孔至 55。机床：T616 卧式镗床。刀具：8 硬质合金镗刀。计算切削用量 单边余量,3mmZ 分三次切除，则 第一次mmap2。根据简明手册4.2-20 查得，取 rmmf/1。根据简明手册4.2-21 查得，取：min/245rn。3.计算切削基本工时：sfLtmm3052.02001212 拨叉零件机械加工工艺与夹具设计说明书 12/2012/20 同理，当第二次mmap6.0，第三次mmap4.0时，进给量rmmf/3.0和rmmf/12.0，机床主轴转速都取 64，切削基本工时分别为 100s 和 80s。3.5 工序 5 以孔 40 为精基准，钻孔至 7,铰孔至 8 确保孔内粗糙度为1.6。加工条件 工件材料：200，硬度 190260，b=0.16，铸造。机床：组合机床。刀具：8 麻花钻、7 麻花钻 计算切削用量 根据切削手册查得，进给量为f0.180.33,现取 0.3，5m，则：min/1998510001000rdvnws 查简明手册表 4.2-15，取min/195rnw。所以实际切削速度为：smndvww/1.0100019581000 计算切削基本工时：sfyltmm3222.019546 3.6 工序 6 以 22 孔为精基准，钻 7 孔。拨叉零件机械加工工艺与夹具设计说明书 13/2013/20 加工条件 工件材料：200，硬度 190260，b=0.16，铸造。机床：组合机床。刀具：7 麻花钻、8 的丝锥。计算切削用量 刀具：7 麻花钻。根据切削手册查得，进给量为f0.180.33,现取 0.3，5m，则：min/2125.7510001000rdvnws 查简明手册表 4.2-15，取min/195rnw。所以实际切削速度为：smndvww/1.010001955.71000 计算切削基本工时：sfyltmm323.019546 3.7 工序 7 以 40 上端面为精基准，攻 M8 螺纹。加工条件 工件材料：200，硬度 190260，b=0.16，铸造。机床：组合机床。刀具：8 的丝锥。切削用量 刀具：丝锥 M6，1 拨叉零件机械加工工艺与夹具设计说明书 14/2014/20 切削用量选为：smv/1.0，机床主轴转速为：min/219rns，按机床使用说明书选取：min/195rnw，则 smv/1.0；机动时，mml1046，计算切削基本工时：sfyltmm323.019546 3.8 工序 8 倒角，4R5。以 22 孔为精基准，将两件两件铣断，铣断量为 4，使其粗糙度为 6.3 加工条件 工件材料：200，硬度 190260，b=0.16，铸造。加工要求：铣断后保证两边对称相等。刀具：硬质合金圆盘铣刀，厚度为 4。机床：组合机床。计算切削用量 查切削手册，选择进给量为：rmmf/3.0,切削速度为：smv/1，则：min/10073110001000rdvnws 根据简明手册表 4.2-39，取min/100rnw，故实际切削速度为：smndvww/11000100731000 查切削手册表4.2-40，刚好有min/400mmfm。计算切削基本工时：拨叉零件机械加工工艺与夹具设计说明书 15/2015/20 sfyltmm1264003072 4 夹具设计 4.1 问题的提出 本夹具是用来铣 73 的面,零件图中大小孔的中心距有公差要求,因此这两个小头孔的中心距也有一定的公差要求.另外,此中心线为三个侧平面的设计基准,有一定的垂直公差要求.但此工序只是粗加工,因此本工序加工时主要考虑如何提高劳动生产率,降低劳动强度,而精度则不是主要问题.4.2 夹具设计 4.2.1 定位基准选择 底面对孔的中心线有一定的垂直度公差要求,因此应以地面为主要定位基准.由于铸件的公差要求较大,利用小头孔的外圆表面作为拨叉零件机械加工工艺与夹具设计说明书 16/2016/20 辅助定位基准时,只有采用自动对中夹具才能同时保证对称的两个零件的大小孔的中心距的公差要求.为了提高加工效率,现决定采用两把麻花钻同时加工出两个8 的通孔.4.2.2 切削力及夹紧力计算 由于实际加工的经验可知,钻削时的主要切削力为钻头的切削方向,即垂直于第一定位基准面,在两侧只需要采用两个 V 型块适当夹紧后本夹具即可安全工作.因此,无须再对切削力进行计算.4.2.3 定位误差分析 零件图规定大孔与小孔的中心距为 65.采用自动对中夹具后,定位误差取决于对中块螺杆以及滑块的制造误差.同时,对对中块利用调整螺钉进行调整并的误差只有 0.08.在后续的铣断工序中,利用中间大孔定位,孔壁与定位销的配合间隙为 0.05.因此加工完成后大孔与小孔的中心距的最大误差为 0.08+0.05=0.130.2 所以能满足精度要求.拨叉零件机械加工工艺与夹具设计说明书 17/2017/20 参考文献:1柯建宏，机械制造技术基础课程设计（第二版）M，武汉：华中科技大学出版社，2012 2王先逵，机械制造工艺学（第三版）M，北京：机械工业出版社，2013 3杨叔子，机械加工工艺师手册M，北京:机械工业业出版，2002 4吴拓，方琼珊，机械制造工艺与机床夹具课程设计指导书M，北京:机械工业出版 2005 5孙木绪，熊万武，机械加工余量手册M，1999 6李云，机械制造工艺及设备指导手册M，北京:机械工业出版社，1998 7土光斗，上春福，机床夹具设汁手册M，上海科学技术出版社，2000 拨叉零件机械加工工艺与夹具设计说明书 18/2018/20