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制定撥叉零件的加工工藝及銑尺寸18H11槽的銑床夾具設(shè)計(jì)
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目 錄
一、零件的分析 - 1 -
（一）零件的工藝分析 - 1 -
二、工藝規(guī)程設(shè)計(jì) - 2 -
（一）確定毛坯的制造形式 - 2 -
（二）基面的選擇 - 2 -
（三）制訂工藝路線 - 2 -
（四）機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 - 3 -
（五）確定切削用量及基本工時(shí) - 4 -
三、專用夾具設(shè)計(jì) - 11 -
（一）提出問(wèn)題 - 11 -
（一）夾具設(shè)計(jì) - 11 -
四、參考文獻(xiàn) - 13 -
機(jī)械制造工藝及夾具課程設(shè)計(jì)任務(wù)書
設(shè)計(jì)題目：制定撥叉（831003型號(hào)）零件的加工工藝及
銑尺寸18H11槽的銑床夾具設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)要求：1.中批生產(chǎn)；
2.盡量選用通用設(shè)備。
設(shè)計(jì)內(nèi)容：1.填寫設(shè)計(jì)任務(wù)書；
2.制訂一個(gè)中等零件的加工工藝過(guò)程，填寫工
藝過(guò)程卡和工序卡各一張；
3.設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師指定的工序夾具，繪制全套夾
具圖紙，要求用計(jì)算機(jī)繪圖；
4.編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份，按照畢業(yè)論文的格式
寫，要求打印文稿。
一、 零件的分析
（一）零件的工藝分析
撥叉這個(gè)零件從零件圖上可以看出，它一共有兩組加工表面，而這二組加工表面之間有一定的位置要求，現(xiàn)將這二組加工表面分述如下：
1．以?25mm孔為中心的加工表面。這一組加工表面包括：?25H7mm的l六齒花鍵孔及倒角，尺寸為80㎜與花鍵孔垂直的兩端面，尺寸為18H11與花鍵孔垂直的通槽。
2． 與?25mm花鍵孔平行的表面。這一組加工表面包括：與花鍵孔中心軸
線相距22㎜的上表面，與上表面垂直的二個(gè)M8通孔和一個(gè)? 5錐孔。
這兩組加工表面之間有著一定的位置要求，主要是：
1． 上表面與?25mm花鍵孔中心線平行度為0.10㎜；
2． 18H11通槽兩側(cè)面與與?25mm花鍵孔中心線的垂直度為0.08㎜。
由以上分析可知，對(duì)于這二組加工表面而言，我們可以先加工其中一組表面，然后借助于專用夾具進(jìn)行另一組表面的加工，并且保證它們之間的位置精度要求。
二、 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
（一）確定毛坯的制造形式
零件材料為HT200，考慮到該零件在車床中的受力并保證零件的工作可靠性，零件為中批生產(chǎn)，而且零件的尺寸不大，因此，毛坯可采用金屬模砂型鑄造。
（二）基面的選擇
基準(zhǔn)面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一?；孢x擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)效率得以提高。否則，加工工藝過(guò)程中會(huì)問(wèn)題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行。
粗基準(zhǔn)的選擇：以上下表面和兩 側(cè)面作為粗基準(zhǔn)，以消除，，三個(gè)自由度，用以消除，，三個(gè)自由度，達(dá)到完全定位。
對(duì)于精基準(zhǔn)而言，根據(jù)基準(zhǔn)重合原則，選用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為精基準(zhǔn)。
（三） 制訂工藝路線
制訂工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀，尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)為中批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬(wàn)能性機(jī)床配以專用夾具來(lái)提高生產(chǎn)效率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效率，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
1.工藝路線方案一
工序Ⅰ 銑端面。
工序Ⅱ 鉆、擴(kuò)花鍵底孔?22mm。
工序Ⅲ 內(nèi)花鍵孔倒角。
工序Ⅳ 拉花鍵孔。
工序Ⅴ 銑上、下表面。
工序Ⅵ 鉆2—M8孔，?5mm錐孔。
工序Ⅶ 銑通槽18H11㎜。
工序Ⅷ 攻螺紋2—M8。
工序Ⅸ 去毛刺。
工序Ⅹ 檢查。
2.工藝路線方案二
工序Ⅰ 銑端面。
工序Ⅱ 鉆、擴(kuò)花鍵底孔?22mm。
工序Ⅲ 內(nèi)花鍵孔倒角。
工序Ⅳ 銑上、下表面。
工序Ⅴ 鉆2—M8孔，?5mm錐孔。
工序Ⅵ 銑通槽18H11㎜。
工序Ⅶ 拉花鍵孔。
工序Ⅷ 攻螺紋2—M8。
工序Ⅸ 去毛刺。
工序Ⅹ 檢查。
工藝方案的比較與分析：
上述兩個(gè)工藝方案的特點(diǎn)在于：方案一是先拉花鍵孔，再以該花鍵孔為基準(zhǔn)加工其余平面；方案二是先加工上下面，再加工花鍵孔。兩相比較可以看出，方案一可以避免加工上表面和槽的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和加工基準(zhǔn)不重合的問(wèn)題，而方案而不能，所以選用方案一作為零件的加工工序。
（四）機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
“撥叉”零件材料為HT200，毛坯重量約為1.00Kg，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，
采用金屬砂型鑄造。
根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量、 工序尺寸及毛坯尺寸如下：
1. 銑端面
考慮左端面的粗糙度Ra為3.2，參照《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》——以下簡(jiǎn)稱“手冊(cè)”，表1—43，確定工序尺寸為 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。右端面沒(méi)有粗糙度要求，只要求粗加工，所以余量定位3.0㎜。
2. 花鍵孔（6-?25H7×?22H12×6H11）。
要求花鍵孔為外徑定心，故采用拉削加工。
內(nèi)孔?22H12㎜：
鉆孔：?20㎜
擴(kuò)鉆：?22㎜ 2Z=2.0㎜
拉花鍵孔（6-?25H7×?22H12×6H11）
花鍵孔要求外徑定心，花鍵內(nèi)徑拉削時(shí)的加工余量為孔的公差0.17㎜。
3．銑表面
根據(jù)“手冊(cè)”表1—49，取上表面的機(jī)械加工余量為4.0㎜，下表面的余量為3.0㎜。
粗銑上表面 Z=3.0㎜
精銑上表面的臺(tái)階面 Z=1.0㎜
粗銑下表面 Z=3.0㎜
4. 銑通槽18H11㎜
粗銑16㎜ 2Z=4.0㎜
半精銑18㎜ 2Z=2.0㎜
毛坯制造尺寸及技術(shù)要求見(jiàn)毛坯圖。
（五）確定切削用量及基本工時(shí)
工序Ⅰ：銑端面。
1）粗銑左端面
α=0.25mm/Z (表3-28)
ν=0.35m/s（21m/min） (表3-30)
采用高速三面刃銑刀，d=175mm,齒數(shù)Z=16。
n===0.637r/s (38.2r/min)
按機(jī)床選取n=31.5r/min=0.522r/s （表4—17）
故實(shí)際切削速度ν==0.29m/s
切削工時(shí)
l=75mm，l=175mm，l=3mm
t== =121.2s=2.02min
2）粗銑右端面
粗銑右端面的進(jìn)給量、切削速度和背吃刀量與粗銑左端面的切削用量相同。
切削工時(shí)
l=45mm，l=175mm，l=3mm
t== =106.8s=1.78min
3）精銑左端面
α=0.10mm/Z (表3-28)
ν=0.30m/s（18m/min） (表3-30)
采用高速三面刃銑刀，d=175mm,齒數(shù)Z=16。
n===0.546r/s (32.76r/min)
按機(jī)床選取n=31.5r/min=0.522r/s （表4—17）
故實(shí)際切削速度ν==0.29m/s
切削工時(shí)
l=75mm，l=175mm，l=3mm
t== =302.92s=5.05min
工序Ⅱ：鉆、擴(kuò)花鍵底孔
1）鉆孔? 20㎜
f=0.75mm/r·K=0.75×0.95=0.71㎜/s (表3—38)
ν=0.35m/s （21m/min） （表3—42）
n===5.57r/s (334r/min)
按機(jī)床選取 n=338r/min=5.63r/s
故實(shí)際切削速度 ν==0.35m/s
切削工時(shí) l=80mm，l= 10mm，l=2mm
t== =23s （0.4min）
2）擴(kuò)孔? 22㎜
f=1.07 (表3—54)
ν=0.175m/s （10.5m/min）
n===2.53r/s (151.8r/min)
按機(jī)床選取 n=136r/min=2.27r/s
故實(shí)際切削速度 ν==0.16m/s
切削工時(shí) l=80mm，l= 3mm，l=1.5mm
t== =35s （0.6min）
工序Ⅲ：倒角1.07×15
f=0.05㎜/r (表3—17)
ν=0.516m/s （參照表3—21）
n===6.3r/s (378r/min)
按機(jī)床選取 n=380r/min=6.33r/s
切削工時(shí) l=2.0mm，l= 2.5mm，
t== =14s （0.23min）
工序Ⅳ：拉花鍵孔
單面齒升 0.05㎜ （表3—86）
v=0.06m/s （3.6m/min） （表3—88）
切削工時(shí) （表7—21）
t=
式中：
h——單面余量1.5㎜（由? 22㎜—? 25㎜）；
l——拉削表面長(zhǎng)度80㎜；
——考慮標(biāo)準(zhǔn)部分的長(zhǎng)度系數(shù)，取1.20；
K——考慮機(jī)床返回行程的系數(shù)，取1.40；
V——切削速度3.6m/min；
S——拉刀同時(shí)工作齒數(shù) Z=L/t。
t——拉刀齒距，
t=(1.25—1.5)=1.35=12㎜
Z=L/t=80/126齒
t==0.15min (9s)
工序Ⅴ：銑上、下表面
1）粗銑上表面的臺(tái)階面
α=0.15mm/Z (表3-28)
ν=0.30m/s（18m/min） (表3-30)
采用高速三面刃銑刀，d=175mm,齒數(shù)Z=16。
n===0.546r/s (33r/min)
按機(jī)床選取n=30r/min=0.5r/s （表4—17）
故實(shí)際切削速度ν==0.27m/s
切削工時(shí)
l=80mm，l=175mm，l=3mm
t== =215s=3.58min
2）精銑臺(tái)階面
α=0.07mm/Z (表3-28)
ν=0.25m/s（18m/min） (表3-30)
采用高速三面刃銑刀，d=175mm,齒數(shù)Z=16。
n===0.455r/s (33r/min)
按機(jī)床選取n=30r/min=0.5r/s （表4—17）
故實(shí)際切削速度ν==0.27m/s
切削工時(shí)
l=80mm，l=175mm，l=3mm
t== =467s=7.7min
3）粗銑下表面保證尺寸75㎜
本工步的切削用量與工步1）的切削用量相同
切削工時(shí) l=40mm，l=175mm，l=3mm
t== =181.7s=3.03min
工序Ⅵ：鉆2-M8底孔（? 6.80㎜）
f=0.36㎜/r (表3—38)
ν=0.35m/s （參照表3—42）
n===16.39r/s (983.4r/min)
按機(jī)床選取 n=960r/min=16r/s
故實(shí)際切削速度ν==0.34m/s
切削工時(shí)（表7—5）
l=9.5mm，l= 4mm，l=3㎜
t== =2.86 （0.048min）
工序Ⅶ：銑槽18H11
1）粗銑
α=0.10㎜/s(表3-28)
ν=0.30m/s（21m/min） (表3-30)
采用粗齒直柄立銑刀，d=16mm,齒數(shù)Z=3。
n===5.97/s (358.2/min)
按機(jī)床選取n=380r/min=6.33/s （表4—16）
故實(shí)際切削速度ν==0.32/s
切削工時(shí)
l=34mm，l=2mm，l=0mm
t== =19s
因?yàn)橐叩秲纱?，所以切削工時(shí)為38s。
2）精銑通槽
α=0.07/s(表3-28)
ν=0. 25m/s（15m/min） (表3-30)
采用細(xì)齒直柄立銑刀，d=12mm,齒數(shù)Z=5。
n===6.63s (397.8min)
按機(jī)床選取n=380r/min=6.33/s （表4—16）
故實(shí)際切削速度ν==0.24s
切削工時(shí)
l=35mm，l=2mm，l=0mm
t== =16s
因?yàn)樽叩秲纱?，所以切削工時(shí)為64s。
Ⅷ：攻螺紋2—M8
v=0.35m/s (表3—42)
n===13.9 (834min)
按機(jī)床選取n=850r/min=14.2s
故實(shí)際切削速度ν==0.357m/s。
三、專用夾具設(shè)計(jì)
為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。
（一）提出問(wèn)題
利用本夾具主要用來(lái)鉆? 22㎜花鍵底孔。在加工本工序是，其他重要表面都還未加工，因此，在本道工序加工時(shí)，主要考慮如何保證底面的定位，如何降低勞動(dòng)強(qiáng)度、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，而精度則不是主要問(wèn)題。
（一） 夾具設(shè)計(jì)
1. 定位基準(zhǔn)的選擇
由零件圖可知，為了定位誤差為零，選擇零件的上下表面為主要定位基準(zhǔn)面。
2．切削力及夾緊力計(jì)算
刀具：高速鋼鉆頭，直徑d=20mm，f=0.71mm/r
鉆頭轉(zhuǎn)速 n=5.63r/s
工件材料：灰鑄鐵 HB=210
則：
切屑扭矩 M=10 （表3—36）
=225.63×20×0.71×1.059×10
=53.86（N·m）
軸向力 F==588.60×20×0.71×1.059
=9478.8（N）
其中 K=K=()=()=1.059
切削功率 P=2Mn×10
=2×3.14×53.86×5.63×10
=1.90 KW
由零件定位、裝夾方式可知，只有鉆削時(shí)產(chǎn)生的軸向力能引起零件的松動(dòng)。
由夾緊機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的實(shí)際夾緊力應(yīng)滿足下式：
P=K·F
式中，安全系數(shù)
為基本安全系數(shù)1.5；
為加工性質(zhì)系數(shù)1.1；
為刀具鈍化系數(shù)1.2；
為斷續(xù)切削系數(shù)1.2。
所以 （N）
所需的實(shí)際夾緊力為22521.6N是比較大的，為了使得整個(gè)夾具結(jié)構(gòu)緊湊，決定選用鉸鏈夾緊機(jī)構(gòu)。
結(jié)構(gòu)形式：Ⅰ型單臂鉸鏈夾緊機(jī)構(gòu)
夾緊時(shí)，臂的最小允許傾斜角：α=15
擴(kuò)力比：i=3.14
活塞桿的最大拉力為：
F=22521.6/3.14=7172.5N
計(jì)算驅(qū)動(dòng)氣缸直徑：
F=·p=7172.5
式中：p——壓縮空氣單位壓力，取p=0.4MPa。
D=151㎜
按標(biāo)準(zhǔn)，取氣缸直徑D=150㎜.此時(shí)，當(dāng)壓縮空氣壓力p=0.4MPa時(shí)，驅(qū)動(dòng)氣缸的拉力 F=7068N,則鉸鏈機(jī)構(gòu)的放大倍數(shù)i可降至：
i=3.19
此時(shí)，臂的最小允許傾角在20°到25°之間，取放大倍數(shù)為3.41。
∴ 實(shí)際的夾緊力應(yīng)為：
P=7068×3.41=24101.9N
這遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于所需的22521.6N的夾緊力，因此工作是可靠的。
3． 位誤差分析
定位尺寸幾公差的確定。夾具的主要是底面的一側(cè)及頂面，并且要求不是很高，可以滿足。
4． 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明
如前所述，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，應(yīng)該注意提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。為此，應(yīng)首先著眼于采用何種夾緊裝置以減少更換工件的輔助時(shí)間。本夾具設(shè)計(jì)時(shí)，盡量使夾具體簡(jiǎn)單，緊湊。
四、參考文獻(xiàn)
1.《機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》 機(jī)械工業(yè)出版社 趙家齊 編
2.《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》 機(jī)械工業(yè)出版社 王紹俊 編
3.《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)》 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 王啟平 編