拨叉(12-07-05)加工工艺及夹具设计.docx
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1、拨叉工艺及夹具设计此次设计是对拨叉零件的加工工艺和夹具设计,其零件为锻件,具有体积小,3工艺规程设计3工艺规程设计攀枝花学院毕业设计3工艺规程设计3.1加工工艺过程由以上分析可知,该拨叉零件的主要加工表面是平面、孔系和槽系。一般来 说,保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此,对于拨叉来说, 加工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度,处理好孔和平面之间的 相互关系以及槽的各尺寸精度。由上面的一些技术条件分析得知:拨叉的尺寸精度,形状精度以及位置关系 精度要求都不是很高,这样对加工要求也就不是很高。3. 2确定各表面加工方案一个好的结构不但应该达到设计要求,而且要有好的机械加工
2、工艺性,也就 是要有加工的可能性,要便于加工,要能保证加工的质量,同时使加工的劳动量 最小。设计和工艺是密切相关的,又是相辅相成的。对于我们设计拨叉的加工工 艺来说,应选择能够满足平面孔系和槽加工精度要求的加工方法及设备。除了从 加工精度和加工效率两方面考虑以外,也要适当考虑经济因素。在满足精度要求 及生产率的条件下,应选择价格较底的机床。影响加工方法的因素要考虑加工表面的精度和表面质量要求,根据各加工表面的技术要求, 选择加工方法及分几次加工。根据生产类型选择,在大批量生产中可专用的高效率的设备。在单件小 批量生产中则常用通用设备和一般的加工方法。如、柴油机连杆小头孔的加工, 在小批量生产时
3、,采用钻、扩、较加工方法;而在大批量生产时采用拉削加工。要考虑被加工材料的性质,例如:淬火钢必须采用磨削或电加工;而有 色金属由于磨削时容易堵塞砂轮,一般都采用精细车削,高速精铳等。(4)要考虑工厂或车间的实际情况,同时也应考虑不断改进现有加工方法和 设备,推广新技术,提高工艺水平。此外,还要考虑一些其它因素,如加工表面物理机械性能的特殊要求, 工件形状和重量等。选择加工方法一般先按这个零件主要表面的技术要求来选定最终加工方法。 再选择前面各工序的加工方法,如加工某一轴的主要外圆面,要求公差为IT6, 表面粗糙度为RaO. 63iim,并要求淬硬时,其最终工序选用精度,前面准备工序 可为粗车一
4、一半精车一一淬火一一粗磨。3工艺规程设计攀枝花学院毕业设计3. 2. 2加工方案的选择由参考文献3表2. 112可以确定,平面的加工方案为:粗铳精铳 (7T7-/T9),粗糙度为(6. 30.8, 一般不淬硬的平面,精铳的粗糙度可以 较小。(2)由参考文献3表2.111确定,。44孔的表面粗糙度要求为6. 3,则选 择孔的加方案序为:粗健一一精健。小头孔。20H9加工方法:加零件毛坯不能直接锻出孔,只能锻出一个小坑,以便在以后加工时找正其 中心,但其表面粗糙度的要求为Ra = 1.6,所以选择加工的方法是钻一一扩一一 较。(4)前孔加工方法:因为孔的表面粗糙度的要求都不高,是Ra = 125,
5、所以我们采用一次钻孔的 加工方法。小头端面槽20.5一的加工方法是:因槽两侧面表面粗糙度的要求较高,为Ra = L6,所以我们采用粗铳一一精 铳。3. 3确定定位基准3. 2.1粗基准的选择选择粗基准时,考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量,使不加工 表面与加工表面间的尺寸、位子符合图纸要求。粗基准选择应当满足以下要求:粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工 面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面,则应选择 其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外 形对称、少装夹等。选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如
6、:机床床身导轨面 是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准,加工床身 的底面,再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量, 使表层保留而细致的组织,以增加耐磨性。应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加I人口一 _L氽里。(4)应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准,以保证定位 准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准,必要时需经攀枝花学院毕业设计3工艺规程设计初加工。要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置,能保证拨叉在整个加 工过程中基本上都能用统一的基准定位。从拨叉零件图分析可知,主要是选择
7、加 工拨叉底面的装夹定位面为其加工粗基准。3. 2.1精基准选择的原则基准重合原则。即尽可能选择设计基准作为定位基准。这样可以避免定 位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。基准统一原则,应尽可能选用统一的定位基准。基准的统一有利于保证 各表面间的位置精度,避免基准转换所带来的误差,并且各工序所采用的夹具比 较统一,从而可减少夹具设计和制造工作。例如:轴类零件常用顶针孔作为定位 基准。车削、磨削都以顶针孔定位,这样不但在一次装夹中能加工大多书表面, 而且保证了各外圆表面的同轴度及端面与轴心线的垂直度。互为基准的原则。选择精基准时,有时两个被加工面,可以互为基准反 复加工。例如:对淬火后的
8、齿轮磨齿,是以齿面为基准磨内孔,再以孔为基准磨 齿面,这样能保证齿面余量均匀。自为基准原则,有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀,可以选择加 工表面本身为基准。例如:磨削机床导轨面时,是以导轨面找正定位的。此外, 像拉孔在无心磨床上磨外圆等,都是自为基准的例子。此外,还应选择工件上精度高。尺寸较大的表面为精基准,以保证定位稳固 可靠。并考虑工件装夹和加工方便、夹具设计简单等。要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置,能保证拨叉在整个加 工过程中基本上都能用统一的基准定位。从拨叉零件图分析可知,它的底平面与 “20H9小头孔,适于作精基准使用。但用一个平面和一个孔定位限制工件自由 度不
9、够,如果使用典型的一面两孔定位方法,则可以满足整个加工过程中基本上 都采用统一的基准定位的要求。至于两侧面,因为是非加工表面,所以也可以用 。44的孔为加工基准。选择精基准的原则时,考虑的重点是有利于保证工件的加工精度并使装夹 准。3. 4工艺路线的拟订对于中批量生产的零件,一般总是首先加工出统一的基准。拨叉的加工的第 一个工序也就是加工统一的基准。具体安排是先以孔和面定位粗、精加工拨叉底 面大头孔上平面。后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。攀枝花学院毕业设计3工艺规程设计3. 4. 1工序的合理组合确定加工方法以后,就按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备 等具体生产条件确
10、定工艺过程的工序数。确定工序数的基本原则:工序分散原则工序内容简单,有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机 床工艺装备。生产准备工作量少,产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。 但需要设备和工人数量多,生产面积大,工艺路线长,生产管理复杂。工序集中原则工序数目少,工件装,夹次数少,缩短了工艺路线,相应减少了操作工人数 和生产面积,也简化了生产管理,在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些 表面间的相互位置精度。使用设备少,大量生产可采用高效率的专用机床,以提 高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备,使成本增高,调整维修费事,生 产准备工作量大。一般情况下,单件小批生产中,为简
11、化生产管理,多将工序适当集中。但由 于不采用专用设备,工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织 流水线生产。加工工序完成以后,将工件清洗干净。清洗是在8090。的含0.4%1.1% 苏打及0.25%0.5%亚硝酸钠溶液中进行的。清洗后用压缩空气吹干净。保证零 件内部杂质、铁屑、毛刺、砂粒等的残留量不大于20mg。3. 4. 2工序的集中与分散制订工艺路线时,应考虑工序的数目,采用工序集中或工序分散是其两个不 同的原则。所谓工序集中,就是以较少的工序完成零件的加工,反之为工序分散。工序集中的特点工序数目少,工件装夹次数少,缩短了工艺路线,相应减少了操作工人数和 生产面积,也简化了生产
12、管理,在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表 面间的相互位置精度。使用设备少,大量生产可采用高效率的专用机床,以提高 生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备,使成本增高,调整维修费事,生产 准备工作量大。工序分散的特点工序内容简单,有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备,简单的机 床工艺装备。生产准备工作量少,产品更换容易。对工人的技术水平要求不高。 但需要设备和工人数量多,生产面积大,工艺路线长,生产管理复杂。工序集中与工序分散各有特点,必须根据生产类型。加工要求和工厂的具体 情况进行综合分析决定采用那一种原则。攀枝花学院毕业设计3工艺规程设计一般情况下,单件小批生产中,为简化生产管
13、理,多将工序适当集中。但由 于不采用专用设备,工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织 流水线生产。由于近代计算机控制机床及加工中心的出现,使得工序集中的优点更为突 出,即使在单件小批生产中仍可将工序集中而不致花费过多的生产准备工作量, 从而可取的良好的经济效果。3. 4. 3加工阶段的划分零件的加工质量要求较高时,常把整个加工过程划分为几个阶段:粗加工阶段粗加工的目的是切去绝大部分多雨的金属,为以后的精加工创造较好的条 件,并为半精加工,精加工提供定位基准,粗加工时能及早发现毛坯的缺陷,予 以报废或修补,以免浪费工时。粗加工可采用功率大,刚性好,精度低的机床,选用大的切前用量,以
14、提高 生产率、粗加工时,切削力大,切削热量多,所需夹紧力大,使得工件产生的内 应力和变形大,所以加工精度低,粗糙度值大。一般粗加工的公差等级为IT11- IT12o粗糙度为Ra80lOOum。半精加工阶段半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备,保 证合适的加工余量。半精加工的公差等级为IT9mo。表面粗糙度为RalO 1. 25 u in。精加工阶段精加工阶段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保证零件的形状位置几精 度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面达到图纸要求.另外精加工工序安排在 最后,可防止或减少工件精加工表面损伤。精加工应采用高精度的机床小的切前用量,工序变
15、形小,有利于提高加工精 度.精加工的加工精度一般为IT6IT7,表面粗糙度为RalO1.25U m。此外,加工阶段划分后,还便于合理的安排热处理工序。由于热处理性质的 不同,有的需安排于粗加工之前,有的需插入粗精加工之间。但须指出加工阶段的划分并不是绝对的。在实际生活中,对于刚性好,精度 要求不高或批量小的工件,以及运输装夹费事的重型零件往往不严格划分阶段, 在满足加工质量要求的前提下,通常只分为粗、精加工两个阶段,甚至不把粗精 加工分开。必须明确划分阶段是指整个加工过程而言的,不能以某一表面的加工 或某一工序的性质区分。例如工序的定位精基准面,在粗加工阶段就要加工的很 准确,而在精加工阶段可
16、以安排钻小空之类的粗加工。3工艺规程设计攀枝花学院毕业设计3. 4. 4加工工艺路线方案的比较在保证零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技术条件下,成批量生产可 以考虑采用专用机床,以便提高生产率。但同时考虑到经济效果,降低生产成本, 拟订两个加工工艺路线方案。见下表:表3. 1加工工艺路线方案比较表加工工艺路线方案的论证:工序号方案I方案n工序内容定位基准工序内容定位基准010粗铳平面E、F平面和 四0”9孔粗、精铳E平 面平 面 和四0”9孔020精铳平面E、F平面和 020H9 孔粗、精铳F平 面平面和 四09孔030钻、扩、较: 。209 孔底面和侧面钻、扩、钱: 020”9孑L底面和
17、侧面040粗停44孔底面和020孔粗、精链。44 孔底面和。20孔050精镇044孔底面、。20孔 和网4孔粗、精铳20.5胪槽底面、。20孔 和044孔060粗铳20.5片槽底面、。20孔 和044孔钻:。6孔底面、。20孔 和044孔070精铳20.5公槽底面和20孔铳断底面和四0孔080钻:06孔检验090铳断底面和。20孔 从前两步工序可以看出:方案n把粗、精加工都安排在一个工序中, 以便装夹、安装工件。 再看后面的镇孔、铳槽工序,方案I把粗、精加工分在两个不同的工序 中,而方案n都在一个工序中,这样不但有利于工件的安装,且在设计专用夹具 时也可以减少工件的安装次数。方案2中其工序较为
18、集中,如粗、精加工都安排在一个工序中,以便装夹、 安装工件。由以上分析:方案n为合理、经济的加工工艺路线方案。具体的工艺过程如 下表:103工艺规程设计攀枝花学院毕业设计表3.2加工工艺过程表工序号工种工作内容说明010锻 造模锻铸件毛坯尺寸:长:195.6mm 宽:68mm 高:45.2mm孔:。41020热处理退火030铳粗、精铳E平面工件用专用夹具装 夹;双立轴圆工作台铳床 (X52K)040铳粗、精铳F平面工件用专用夹具装 夹;双立轴圆工作台铳床 (X52K)050钻、扩、较将孔。20“9钻到直径 d = 17mm再将。17扩孔到加9.7 最后进行钱加工到要求尺寸 。209工件采有专用
19、夹具 装夹,机床选用摇臂钻床 (Z3025)060粗、精镶粗、精像孔。44工件用专用夹具装 夹;立式铳链床(T68)070粗、精铳粗、精铳20.5片槽工件用专用夹具装 夹;双立轴圆工作台铳床 (X52K)080钻钻。6到要求尺寸工件用专用夹具装 夹;摇臂钻床(Z3O25)090铳断将大头孔。44铳断100检验110入库清洗,涂防锈油113工艺规程设计攀枝花学院毕业设计5拨叉的偏差,加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸的确定拨叉的锻造采用的是45钢模锻制造,其材料是45,生产类型为中批量生产, 采用模锻毛坯。3. 5.1毛坯的结构工艺要求拨叉为锻造件,对毛坯的结构工艺性有一定要求:由于模锻件尺寸精度较高
20、和表面粗糙度值低,因此零件上只有与其它机 件配合的表面才需要进行机械加工,其表面均应设计为非加工表面。为了使金属容易充满模膛和减少工序,模锻件外形应力求简单、平直的 对称,尽量避免模锻件截面间差别过大,或具有薄壁、高筋、高台等结构。模锻件的结构中应避免深孔或多孔结构。(4)模锻件的整体结构应力求简单。 工艺基准以设计基准相一致。(6)便于装夹、加工和检查。结构要素统一,尽量使用普通设备和标准刀具进行加工。在确定毛坯时,要考虑经济性。虽然毛坯的形状尺寸与零件接近,可以减少 加工余量,提高材料的利用率,降低加工成本,但这样可能导致毛坯制造困难, 需要采用昂贵的毛坯制造设备,增加毛坯的制造成本。因此
21、,毛坯的种类形状及 尺寸的确定一定要考虑零件成本的问题但要保证零件的使用性能。在毛坯的种类形状及尺寸确定后,必要时可据此绘出毛坯图。3. 5. 2拨叉的偏差计算拨叉底平面和大头孔上平面的偏差及加工余量计算底平面加工余量的计算。根据工序要求,其加工分粗、精铳加工。各工步余 量如下:粗铳:由参考文献表1119。其余量值规定为2.02.5神垢现取2.2加% 查3可知其粗铳时精度等级为IT12,粗铳平面时厚度偏差取-021加篦精铳:由参考文献3表2. 359,其余量值规定为1.0加。锻造毛坯的基本尺寸为42 + 2.2 + 1.0 = 45.2加%,又由参考文献4表11-19 可得铸件尺寸公差为毛坯的
22、名义尺寸为:42+ 2.2+ 1.0 = 45.2mm毛坯最小尺寸为:45.2 0.6 = 44.6加毛坯最大尺寸为:45.2+ 1.4 = 46.6mm粗铳后最大尺寸为:42+1.0 = 43/71/77粗铳后最小尺寸为:42-021 = 41.79加精铳后尺寸与零件图尺寸相同,且保证各个尺寸精度15d8。123工艺规程设计攀枝花学院毕业设计大小头孔的偏差及加工余量计算参照参考文献3表2. 22, 2. 225, 2. 313和参考文献15表18,可 以查得:孔 02OH9 :钻孔的精度等级:/T = 12 ,表面粗糙度Ha = 12.5相,尺寸偏差是0.21?加。扩孔的精度等级:1T =
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- 12 07 05 加工 工艺 夹具 设计
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