《機械制造技術基礎》 課程設計說明書 設計題目： 撥叉機械制造工藝及鉆孔夾具設計 學生姓名： 學 號： 系 別： 專業(yè)班級： 指導教師： 目錄 序言 大三第二學期我們進行了《機械制造技術基礎》課程的學習，并且在大二第一學期也進行過金工實習。為了鞏固所學知識，在我們進行畢業(yè)設計之前對所學各課程的進行一次深入的綜合性的總復習,也是作為一次理論聯(lián)系實際的訓練，我們進行了本次課程設計。 通過這次課程設計，對自己未來將從事的工作進行了一次適應性訓練，從中鍛煉了自己分析問題、解決問題的能力，同時，在課程設計過程中，我們通過認真查閱資料，切實地鍛煉了我們自我學習的能力。另外，在設計過程中，經過老師的悉心指導和同學們的熱心幫助，我順利完成了本次設計任務。 由于能力所限，設計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予批評指正。 一、 零件分析 1、 零件的作用 題目所給的零件是撥叉。它位于變速機構中，主要起換檔作用，使主軸回轉運動按照操作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩。零件上方的Φ10孔與操縱機構相連，而下方的Φ22孔則是用于與所控制多聯(lián)齒輪的槽接觸。通過施加在上方的力撥動下方的齒輪移動變速。 2、 零件工藝分析 零件的材料為HT200，灰鑄鐵生產工藝簡單，鑄造性能優(yōu)良，但塑性較差、脆性高，切削性能良好。以下是撥叉需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求： 1）小頭孔Φ10 2）大頭孔Φ22以及與此孔相通M10螺紋孔 3）小頭孔端面及肩部、大頭孔端面。 由上面分析可知，可以粗加工撥叉端面，然后以此作為基準采用專用夾具進行加工，并且保證位置精度要求。再根據(jù)各加工方法的經濟精度及機床所能達到的位置精度，并且此撥叉零件沒有復雜的加工曲面，所以根據(jù)上述技術要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。 （參考《教材》P199-200） 3、 確定生產類型 N= （1+α）（1+β）Q*n=5555，屬于大批量生產 （參考《指南》P7，取備品率α10%、廢品率β1%） 二、 工藝規(guī)程設計 1、 毛坯的選擇與設計 1） 毛坯種類 零件材料為HT200。考慮零件在機床運行過程中所受沖擊不大，零件結構又比較簡單，生產類型為大批生產，故選擇金屬型鑄造。查《機械制造技術基礎課程設計指南》第119頁表5-1,選用鑄件尺寸公差等級為CT-9 2） 確定機械加工余量、毛坯尺寸和公差 （參考《指南》P10-11，P120-123。步驟：求零件最大輪廓尺寸→查表5-5選擇毛坯鑄件的機械加工余量等級→查表5-4求出鑄件機械加工余量RMA→查表5-1選取鑄件公差等級CT→查表5-3求鑄件尺寸公差→計算毛坯基本尺寸P120→制作毛坯尺寸公差與加工余量表P11） 項目 A、B面 C、D面 孔22 孔10 E面 公差等級CT 9 9 9 9 9 加工面基本尺寸 50 12 22 10 55 鑄件尺寸公差 2 1.6 1.7 1.5 2 機械加工余量等級 F F F F F 機械加工余量RMA 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 毛坯基本尺寸 54 15.8 17.15 6.75 57.5 3） 設計毛坯圖 （參考《指南》P12） 2、 定位基準的選擇（參考《教材》P219-205） 1） 粗基準的選擇 以零件的頭孔端面為主要的定位粗基準，以兩個頭孔外圓表面為輔助粗基準。 2） 精基準的選擇 考慮要保證零件的加工精度和裝夾準確方便，依據(jù)“基準重合”原則和“基準統(tǒng)一”原則，以粗加工后的端面為主要的定位精基準，以兩個頭孔中心線為輔助的定位精基準。 3、 制定工藝路線 工藝路線方案： 工序Ⅰ 粗銑、半精銑Φ40圓兩端A、B面，采用X51 立式銑床加專用夾具； 工序Ⅱ 以Φ40外圓面為粗基準，通過鉆-擴-餃加工Φ22H8孔，并在孔兩端倒45°角，采用Z525立式鉆床加專用夾具； 工序Ⅲ 以孔Φ22H8為精基準，圓R15外圓面為粗基準，粗銑、半精銑C、D面以及E面，采用X51立式銑床加專用夾具； 工序Ⅳ 以半圓R15外圓面為粗基準，通過鉆-鉸加工Φ10H7的孔 ，采用Z525立式鉆床加專用夾具； 工序Ⅴ 以Φ40外圓面及孔Φ22H8為基準，通過鉆-攻絲加工M10螺紋，采用Z525立式鉆床加專用夾具； 工序Ⅵ 去毛刺； 工序Ⅶ 終檢； （參考《教材》P203-209，根據(jù)零件表面加工精度和粗糙度要求，選擇各平面、外圓、孔等表面的加工方法，安排加工順序《指南》P95） 4、 選擇機床、夾具、刀具和量具（參考《指南》P96-98） 1） 選擇機床 工序Ⅰ、工序Ⅲ采用X51 立式銑床；工序Ⅱ、工序Ⅳ、工序Ⅴ采用Z525立式鉆床。 （分不同的工序，根據(jù)加工件輪廓尺寸、加工形狀、加工精度要求，查選擇機床型號《指南》P149） 2） 選擇夾具 工序Ⅰ、工序Ⅱ、工序Ⅲ、工序Ⅳ、工序Ⅴ采用專用夾具。 （分工序，確定通用夾具類型，專用夾具） 3） 選擇刀具 工序Ⅰ、工序Ⅲ采用YG6硬質合金端銑刀；工序Ⅱ采用高速鋼麻花鉆、高速鋼擴孔鉆、硬質合金鉸刀；工序Ⅳ采用高速鋼麻花鉆、硬質合金鉸刀；工序Ⅴ采用高速鋼麻花鉆、絲錐M10。 （查《指南》P163，確定每道工序的刀具類型和材質） 4） 選擇量具 工序Ⅰ、工序Ⅲ采用讀數(shù)值0.02、測量范圍0-150游標卡尺；工序Ⅱ、工序Ⅳ、工序Ⅴ采用讀數(shù)值0.01、測量范圍5-30內徑千分尺。 （查《指南》P178，確定每道工序的量具類型、測量范圍、讀數(shù)值） 5、 工序尺寸、加工余量的確定 （根據(jù)表面成形方式、加工精度要求，《指南》P16-19、查P139中的表，分成形面確定工序尺寸、公差及余量。） 1.圓柱表面工序尺寸： 加工表面 加工內容 加工余量 工序尺寸 精度等級 最大 最小 Φ22H8 鉆 20 Φ20.33 Φ20 IT13 擴 1.8 Φ21.93 Φ21.8 IT11 鉸 0.2 Φ22.033 Φ22 IT8 Φ10H7 鉆 9.8 Φ9.95 Φ9.8 IT12 鉸 0.2 Φ10.015 Φ10 IT7 M10 鉆 8.5 Φ8.72 Φ8.5 IT13 攻絲 0 2．平面工序尺寸 工序號 工序內容 加工余量(單邊) 工序尺寸（雙邊） 精度等級 （毛坯與零件）基本尺寸 最大 最小 鑄件 1.5 CT9 工序Ⅰ 粗銑Φ40圓柱兩端A、B面 1.5 51 50.81 CT11 54（毛坯） 半精銑Φ40圓柱兩端A、B面 0.5 50 49.926 CT9 50（零件） 工序Ⅲ 粗銑C、D面 1.4 13 12.89 CT11 15.8（毛坯） 粗銑E面 0.8 55.9 55.71 CT11 57.5（毛坯） 半精銑C、D面 0.5 12 11.957 CT9 12（零件） 半精銑E面 0.45 55 54.926 CT9 55（零件） 6、 確定切削用量及基本時間 工序Ⅱ 以Φ40外圓面為粗基準，通過鉆-擴-餃加工Φ22H8孔，并在孔兩端倒45°角，采用Z525立式鉆床加專用夾具 （分工序確定每一工步的ap、f、 v，《指南》P100-106） 1） 加工條件 工件材料：HT200；σb =170~240Mpa；加工要求：Φ22H8通孔、粗糙度1.6；機床：Z525立式鉆床；刀具：高速鋼麻花鉆、高速鋼擴孔鉆、硬質合金鉸刀 （工件材料、σb，加工要求，機床，刀具） 2） 計算切削用量 鉆Φ22H8孔，擴Φ22H8孔，鉸Φ22H8孔，倒2×75o倒角 1、 鉆孔Φ20。 1） 進給量 由表5-94選擇高速鋼麻花鉆頭其直徑do＝20mm。 鑄鐵的硬度大于200HBS查得進給量f=0.43~0.53mm/r 選用Z525立式鉆床由表5-71查得do25，進給量f=0.1~0.81mm/r故取f＝0.48可用 2） 確定切削速度 Vc=cv?0zνTmapxvfyvkv Cv=11.1 zv=0.25 xv=0.25 yv=0.4 m=0.125 查表T=15mim 得 Vc=18 n=1000vCπD =286.6r/min 由5-65表取n＝272r/min則實際切削速度 Vc＝＝＝17.1 m/min。 3） 計算基本工時： tm＝=l+l1+l2nf 由表查得入切量與超切量分別為10mm和4mm。故： tm＝＝50+10+40.48*272＝0.49 mim 2、 擴孔21.8 1）確定進給量 由表查的f＝0.7～0.8mm/r。根據(jù)鉆床說明書取f＝0.81mm/r 2）計算切削速度 ＝5.7～8.5 m/min n=1000vCπD =1000×（5.7～8.5）/3.14×21.8 =83.27～124.17 n機取97r/min Vc＝＝3.14×21.8×97/1000＝6.64 m/min 3） 計算基本工時： tm＝=l+l1+l2nf 由表查得入切量與超切量分別為10mm和4mm。故： tm＝＝50+10+40.81*97＝0.82 mim 3、 鉸孔22H8 1）確定進給量 由表5-144查的f＝0.2～0.4mm/r。根據(jù)鉆床說明書取f＝0.36mm/r，aP=0.06～0.15，Vc=6～10 m/min 2）計算切削速度 n=1000vCπD =1000×（6～10）/3.14×22 =86.86～144.76 n機取140r/min Vc＝＝3.14×22×140/1000＝9.67 m/min 3） 計算基本工時： tm＝=l+l1+l2nf 由表查得入切量與超切量分別為10mm和4mm。故： tm＝＝50+10+4140*0.36＝1.27 mim （參考《教材》P225例、《指南》P181，根據(jù)加工余量確定ap；查表選擇f，與所選機床的進給量表核對，確定f值；查《指南》P22-37計算切削速度，換算成主軸轉速，與所選的機床轉速表核對，確定機床加工時的轉速；通過計算切削時消耗的功率，校驗機床的功率。） 三、 夾具設計 1、 確定夾具類型 為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。經過團隊協(xié)商，決定設計第二道工序——鉆22孔的夾具。本夾具將用于Z525立式鉆床。 2、 定位方案確定 1） 定位基準的選擇 工件以第一道工序加工完后的端面和40的外圓面為定位基準，采用兩塊長條形的支承板和一個V型塊作為定位元件，其中支承板限制3個自由度，V型塊限制兩個自由度。 2） 定位元件的選擇 夾緊機構采用的是螺旋壓板夾緊機構，通過擰緊螺桿，可使動壓板向不動壓板移動而壓緊工件，實現(xiàn)加緊，有效的提高工作效率。壓板夾緊力主要作用是防止工件在切削作用下產生振動，由于夾緊力方向和切削力方向一致，所以免去夾緊力的計算。 （參考《指南》P52-54、P215-260） 3） 定位誤差分析 由于定位基準與工序基準為相同的基準，因此無需計算定位誤差。 （參考《指南》P55-56和《教材》相關部分） 3、 夾具總體設計及操作說明 工件的的定位元件以及夾緊裝置通過夾具體連接起來。安裝工件時，轉動螺紋絲桿，使壓板上松，將工件安裝在由V型塊和支承板上完成定位，再擰緊螺釘使壓板下移夾緊工件。自此，完成工序加工前的定位與夾緊 （參考《指南》P70-83、P261） 四、 總結 為期三周的夾具課程設計已經接近尾聲，回顧整個過程，經過老師和同學的幫助，還有自己不懈的努力，終于定時定量的完成了這次課程設計。課程設計作為《機械制造技術基礎》課程的重要環(huán)節(jié)，使理論與實踐更加接近，加深了理論知識的理解，強化了生產實習中的感性認識。 五、 參考文獻 1. 崇凱主編 《機械制造技術基礎課程設計指南》 化學工業(yè)出版社。 2.黃健求主編 《機械制造技術基礎》 機械工業(yè)出版社。 六、 附錄 （附表：工藝過程卡片、工序卡片；附圖：產品零件圖、毛坯圖、夾具體圖、鉆模板圖、夾具裝配圖） 附表1、機械加工工藝過程卡片 機械加工工藝過程卡片 產品型號 零件圖號 JZSJ-04 產品名稱 零件名稱 撥叉 共 1 頁 第 1 頁 材 料 牌 號 HT200 毛 坯 種 類 鑄造 毛坯外形尺寸 110mm×40mm×54mm 每毛坯可制件數(shù) 1 每臺件數(shù) 1 備注 工序號 工序 名稱 工 序 內 容 車 間 工 段 設 備 工 藝 裝 備 工 時（s） 準終 單件 Ⅰ 粗銑 粗銑Φ40圓兩端A、B面 X51 立式銑床 YG6硬質合金端銑刀、專用夾具 24 Ⅱ 半精銑 半精銑Φ40圓兩端A、B面 X51 立式銑床 YG6硬質合金端銑刀、專用夾具 19 Ⅲ 打孔 通過鉆-擴-餃加工Φ22H8孔，并在孔兩端倒45°角 Z525立式鉆床 高速鋼麻花鉆、高速鋼擴孔鉆、硬質合金鉸刀、專用夾具 154 Ⅳ 粗銑 粗銑C、D面以及E面 X51 立式銑床 YG6硬質合金端銑刀、專用夾具 45 Ⅴ 半精銑 半精銑C、D面以及E面 X51 立式銑床 YG6硬質合金端銑刀、專用夾具 30 Ⅵ 打孔 鉆-鉸加工Φ10H7的孔 Z525立式鉆床 高速鋼麻花鉆、硬質合金鉸刀、專用夾具 60 Ⅶ 攻螺紋 鉆-攻絲加工M10螺紋 Z525立式鉆床 高速鋼麻花鉆、絲錐M10 120 Ⅷ 去毛刺 去除全部毛刺 鉗工臺 Ⅸ 終檢 按零件圖要求全面檢查 設 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 2018/7/18 2018/7/19 標記 處數(shù) 更改 文件號 簽 字 日 期 標記 處數(shù) 更改 文件號 簽 字 日 期 附表2、機械加工工序卡片 機械加工工序卡片 產品型號 零件圖號 JZSJ-04 產品名稱 零件名稱 撥叉 共 1 頁 第 1 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 Ⅱ 打孔 HT200 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 鑄造 110mm×40mm×54mm 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 立式鉆床 Z525 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用夾具 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (s) 準終 單件 ， 154 工步號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數(shù) 工步工時 r/min m/min mm/r mm 基本 輔助 1 鉆Φ20孔 游標卡尺、內徑千分尺、高速鋼麻花鉆、高速鋼擴孔鉆、硬質合金鉸刀 272 17.1 0.48 50 1 0.49 2 擴Φ21.8孔 97 6.64 0.81 50 1 0.82 3 鉸Φ22H8孔 140 9.67 0.36 50 1 1.27 設計（日期） 校對（日期） 審核（日期） 標準化（日期） 會簽（日期） 標記 處數(shù) 更改 文件號 簽字 日期 標記 處數(shù) 更改 文件號 簽字 日期