1、 机械制造基础课程设计设计题目：制定拨叉零件的加工工艺，设计铣 3080 面的铣床夹具全套 CAD 图纸，联系 153893706班 级：机械 03-1 班学 生：指导教师：哈尔滨理工大学2006-9-21- 1 -目 录设计任务书一、 零件的分析(3)二、 工艺规程设计(3)（一） 、确定毛坯的制造形式(3)（二） 、基面的选择(3)（三） 、制订工艺路线(3)（四） 、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺才的确定(4)（五） 、确定切削用量及基本工时(5)三、 夹具设计(11)四、 参考文献(13)- 2 -哈尔滨理工大学机械制造工艺及夹具课程设计任务书设计题目：制定拨叉 F 零件的加工工艺，设
2、计铣 3080 面的铣床夹具设计要求：1.中批生产；2.尽量选用通用设备。设计内容：1.填写设计任务书；2.制订一个中等零件的加工工艺过程，填写工艺过程卡和工序卡各一张；3.设计指导教师指定的工序夹具，绘制全套夹具图纸，要求用计算机绘图；4.编写设计说明书一份，按照毕业论文的格式写，要求打印文稿。班 级：机械 03-1 班学 生：杨 杰 指导教师：熬 晓 春 2006 年 9 月 10 日- 3 -一、零件的分析（一）零件的工艺分析拨叉这个零件从零件图上可以看出，它一共有两组加工表面，而这二组加工表面之间有一定的位置要求，现将这二组加工表面分述如下：1以 25mm 孔为中心的加工表面。这一组加
3、工表面包括： 25H7mm 的l 六齿花键孔及倒角，尺寸为 80与花键孔垂直的两端面，尺寸为 18H11 与花键孔垂直的通槽。2与 25mm 花键孔平行的表面。这一组加工表面包括：与花键孔中心轴线相距 22的上表面，与上表面垂直的二个 M8 通孔和一个 5 锥孔。这两组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是：1上表面与 25mm 花键孔中心线平行度为 0.10 ；218H11 通槽两侧面与与 25mm 花键孔中心线的垂直度为 0.08。由以上分析可知，对于这二组加工表面而言，我们可以先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具进行另一组表面的加工，并且保证它们之间的位置精度要求。二、 工艺规程设计（
4、一）确定毛坯的制造形式零件材料为 HT200，考虑到该零件在车床中的受力并保证零件的工作可靠性，零件为中批生产，而且零件的尺寸不大，因此，毛坯可采用金属模砂型铸造。（二）基面的选择基准面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确与合理，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，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。粗基准的选择：以上下表面和两 侧面作为粗基准，以消除 ， ， 三个zxy自由度，用以消除 ， ， 三个自由度，达到完全定位。xyz对于精基准而言，根据基准重合原则，选用设计基准作为精基准。（三） 制订工艺路线制订工艺路线的出发点，
5、应当是使零件的几何形状，尺寸精度及位置精度等技术要求得到合理的保证。在生产纲领为中批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具来提高生产效率。除此以外，还应当考虑经济效率，以便使生产成本尽量下降。1.工艺路线方案一工序 铣端面。工序 钻、扩花键底孔 22mm。- 4 -工序 内花键孔倒角。工序 拉花键孔。工序 铣上、下表面。工序 钻 2M8 孔，5mm 锥孔。工序 铣通槽 18H11。工序 攻螺纹 2M8。工序 去毛刺。工序 检查。2.工艺路线方案二工序 铣端面。工序 钻、扩花键底孔 22mm。工序 内花键孔倒角。工序 铣上、下表面。工序 钻 2M8 孔，5mm 锥孔。工序 铣通槽 18
6、H11。工序 拉花键孔。工序 攻螺纹 2M8。工序 去毛刺。工序 检查。工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先拉花键孔，再以该花键孔为基准加工其余平面；方案二是先加工上下面，再加工花键孔。两相比较可以看出，方案一可以避免加工上表面和槽的设计基准和加工基准不重合的问题，而方案而不能，所以选用方案一作为零件的加工工序。（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “拨叉”零件材料为 HT200，毛坯重量约为 1.00Kg，生产类型为中批生产，采用金属砂型铸造。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. 铣端面考虑左端面的粗糙度
7、Ra 为 3.2，参照机械制造工艺设计手册 以下简称“手册” ，表 143，确定工序尺寸为 Z=3.0mm，其中粗加工的加工余量 Z=2.0mm，精加工的加工余量 Z=1.0mm。右端面没有粗糙度要求，只要求粗加工，所以余量定位 3.0。2. 花键孔（6-25H722H126H11） 。要求花键孔为外径定心，故采用拉削加工。内孔 22H12：钻孔：20- 5 -扩钻：22 2Z=2.0拉花键孔（6-25H722H126H11）花键孔要求外径定心，花键内径拉削时的加工余量为孔的公差 0.17。3铣表面根据“手册”表 149，取上表面的机械加工余量为 4.0，下表面的余量为 3.0。粗铣上表面 Z
8、=3.0精铣上表面的台阶面 Z=1.0粗铣下表面 Z=3.04. 铣通槽 18H11粗铣 16 2Z=4.0半精铣 18 2Z=2.0毛坯制造尺寸及技术要求见毛坯图。（五）确定切削用量及基本工时工序：铣端面。1）粗铣左端面 =0.25mm/Z (表 3-28)f=0.35m/s（ 21m/min） (表 3-30)采用高速三面刃铣刀，d =175mm,齿数 Z=16。wn = = =0.637r/s (38.2r/min)sd10 v1753.40按机床选取 n =31.5r/min=0.522r/s （表 417）w故实际切削速度 = =0.29m/s10ndsw切削工时 l=75mm，l
9、=175mm，l =3mm12t = = =121.2s=2.02minmZnfw2 615.0.372）粗铣右端面粗铣右端面的进给量、切削速度和背吃刀量与粗铣左端面的切削用量相同。切削工时l=45mm，l =175mm，l =3mm12- 6 -t = = =106.8s=1.78minmZnlfw21 6125.0.3743）精铣左端面 =0.10mm/Z (表 3-28)f=0.30m/s（ 18m/min） (表 3-30)采用高速三面刃铣刀，d =175mm,齿数 Z=16。wn = = =0.546r/s (32.76r/min)sd10 v1753.40按机床选取 n =31.5
10、r/min=0.522r/s （表 417）w故实际切削速度 = =0.29m/s10ndsw切削工时 l=75mm，l =175mm，l =3mm12t = = =302.92s=5.05minmZnfw2 610.5.37工序：钻、扩花键底孔1）钻孔 20f=0.75mm/rK =0.750.95=0.71/s (表 338)fl=0.35m/s （ 21m/min） （表 342）n = = =5.57r/s (334r/min)swd10 v203.45按机床选取 n =338r/min=5.63r/s故实际切削速度 = =0.35m/s 10ndsw切削工时 l=80mm，l = 1
11、0mm，l =2mm2- 7 -t = = =23s （0.4min）mfw21nl71.0635282）扩孔 22f=1.07 (表 354)=0.175m/s （ 10.5m/min） n = = =2.53r/s (151.8r/min)swd10 v23.14750按机床选取 n =136r/min=2.27r/s故实际切削速度 = =0.16m/s 10ndsw切削工时 l=80mm，l = 3mm，l =1.5mm2t = = =35s （0.6min）mfw21nl07.1538工序：倒角 1.0715f=0.05/r (表 317)=0.516m/s （参照表 321） n =
12、 = =6.3r/s (378r/min)swd10 v26.1450按机床选取 n =380r/min=6.33r/s切削工时 l=2.0mm，l = 2.5mm，1t = = =14s （0.23min）mfw1nl05.362工序：拉花键孔单面齿升 0.05 （表 386）v=0.06m/s （ 3.6m/min） （表 388）切削工时 （表 721）t =mZSvKlhz10- 8 -式中：h单面余量 1.5（由 22 25） ；l拉削表面长度 80；考虑标准部分的长度系数，取 1.20；K考虑机床返回行程的系数，取 1.40；V切削速度 3.6m/min；S 拉刀同时工作齿数 Z=
13、L/t。zt拉刀齿距，t=(1.251.5) =1.35 =12L80Z=L/t=80/12 6 齿t = =0.15min (9s)m.31042.工序：铣上、下表面1）粗铣上表面的台阶面 =0.15mm/Z (表 3-28)f=0.30m/s（ 18m/min） (表 3-30)采用高速三面刃铣刀，d =175mm,齿数 Z=16。wn = = =0.546r/s (33r/min)sd10 v1753.40按机床选取 n =30r/min=0.5r/s （表 417）w故实际切削速度 = =0.27m/s10ndsw切削工时 l=80mm，l =175mm，l =3mm12t = = =
14、215s=3.58minmZnfw2 615.03782）精铣台阶面 =0.07mm/Z (表 3-28)f=0.25m/s（ 18m/min） (表 3-30)采用高速三面刃铣刀，d =175mm,齿数 Z=16。w- 9 -n = = =0.455r/s (33r/min)swd10 v1753.420按机床选取 n =30r/min=0.5r/s （表 417）故实际切削速度 = =0.27m/s10ndsw切削工时 l=80mm，l =175mm，l =3mm12t = = =467s=7.7minmZnfw2 6170.5383）粗铣下表面保证尺寸 75本工步的切削用量与工步 1）的
15、切削用量相同 切削工时 l=40mm， l =175mm，l =3mm2t = = =181.7s=3.03minmZnfw21 615.0374工序：钻 2-M8 底孔（ 6.80）f=0.36/r (表 338)=0.35m/s （参照表 342） n = = =16.39r/s (983.4r/min)swd10 v8.6450按机床选取 n =960r/min=16r/s故实际切削速度 = =0.34m/s10ndsw切削工时（表 75） l=9.5mm，l = 4mm，l =312t = = =2.86 （0.048min）mfwn36.04工序：铣槽 18H111）粗铣 =0.10
16、/s (表 3-28)f- 10 -=0.30m/s（ 21m/min） (表 3-30)采用粗齿直柄立铣刀，d =16mm,齿数 Z=3。wn = = =5.97/s (358.2/min)swd10 v613.40按机床选取 n =380r/min=6.33/s （表 416）故实际切削速度 = =0.32/s10ndsw切削工时 l=34mm，l =2mm，l =0mm12t = = =19smZnfw2 301.64因为要走刀两次，所以切削工时为 38s。2）精铣通槽 =0.07/s(表 3-28)f=0. 25m/s（15m/min） (表 3-30)采用细齿直柄立铣刀，d =12m
17、m,齿数 Z=5。wn = = =6.63s (397.8min)sw10 v213.450按机床选取 n =380r/min=6.33/s （表 416）故实际切削速度 = =0.24s10ndsw切削工时 l=35mm，l =2mm，l =0mm12t = = =16smZnfw2 507.36因为走刀两次，所以切削工时为 64s。：攻螺纹 2M8v=0.35m/s (表 342)- 11 -n = = =13.9 (834min)swd10 v83.1450按机床选取 n =850r/min=14.2s 故实际切削速度 = =0.357m/s。10ndsw三、专用夹具设计为了提高劳动生产
18、率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。（一） 切削力及夹紧力的计算切削刀具：高速钢直齿三面刃铣刀，则主切削力 zFfwFueyxpz KndZaCF6081.9式中： 3.165.0F83.0Fu0Fw83.0Fqmap16ae8.f 67.)3.019(.zFk计算结果 = 2448Nz由于切削力对夹紧力影响不大，故夹紧力只需达到将工件固定即可。（二） 定位误差分析（1） 定位元件尺寸及公差确定。夹具的主要定位元件为 孔的定位销，孔与销间隙配合。25（2） 工件的工序基准为孔心，当工件孔径为最大，定位销的孔径为最小时，孔心在任意方向上的最大变动量等于孔与销配合的最大间隙量。本夹具
19、是用来在卧式镗床上加工，所以工件上孔与夹具上的定位销保持固定接触。此时可求出孔心在接触点与销中心连线方向上的最大变动量为孔径公差多一半。工件的定位基准为孔心。工序尺寸方向与固定接触点和销中心连线方向相同，则其定位误差为： Td=Dmax-Dmin 基准位移误差y 由于孔和销都有制造误差，为工件装卸方便还有最小间隙（次间隙可以在调刀尺寸和对刀时消除）- 12 -由制造误差引起的y(Dmaxdmin)/2(Dmin-dmax)/2=(0.023+0,020)/2=0.02150.08在垂直度要求范围内本工序采用一定位销，一挡销定位，工件始终靠近定位销的一面，而挡销的偏角会使工件自重带来一定的平行于夹具体底版的水平力，因此，工件不在在定位销正上方，进而使加工位置有一定转角误差。但是，由于加工是自由公差，故应当能满足定位要求。四、参考文献1.机械制造工艺学课程设计指导书 机械工业出版社 赵家齐 编2.机械制造工艺设计手册 机械工业出版社 王绍俊 编3.机床夹具设计 哈尔滨工业大学出版社 王启平 编
