K14-快擋撥叉 快檔撥叉工藝及夾具設(shè)計(jì)
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目 錄1 零件的工藝分析32 定毛坯,畫毛坯圖33典型零件工藝工裝設(shè)計(jì)說明書43.1 定位基準(zhǔn)的選擇43.2 制定工藝路線43.3選擇加工設(shè)備及刀、夾、量具53.4加工工序設(shè)計(jì)64 夾具體設(shè)計(jì)75夾具的使用操作說明85.1銑夾具的使用說明85.2鉆夾具的使用說明8小結(jié)9致謝9參考文獻(xiàn)1 1零件的工藝分析由零件圖可知,變速叉的材料為ZG45.該材料的強(qiáng)度、耐磨、耐熱、減振性能比較好。需人工時(shí)效。適用與承受較大應(yīng)力、耐磨、一定氣密性零件。如汽缸機(jī)體、軸承、床身等該零件主要加工面為:B面、C面、D面、12+0.105 -0.015孔、8+0.1 0孔、3孔等B、C面的平面度很重要,它的好壞直接影響到12+0.105 -0.015孔加工的垂直度D面的平面度直接影響到8+0.1 0孔的垂直度12+0.105 -0.015孔的加工直接影響到8+0.1 0孔的垂直度由參考文獻(xiàn)1有關(guān)面和孔加工的經(jīng)濟(jì)精度及機(jī)床能達(dá)到的位置精度可知,上述技術(shù)要求是可以達(dá)到的,零件的結(jié)構(gòu)工藝性也是可行的。2定毛坯、畫毛坯圖根據(jù)零件材料,確定毛坯為鑄鋼件。毛坯的鑄造方法采用沙型機(jī)器造型,鑄件為一整體實(shí)心結(jié)構(gòu)。為消除殘余應(yīng)力,鑄造后應(yīng)安排人工時(shí)效參考文獻(xiàn)1表2.3-4,該鑄件的尺寸公差等級CT為1113級。故取CT為111級參考文獻(xiàn)1表12-10,該鑄件為2級精度鑄鋼件的加工余量頂面為4mm,底面及側(cè)面為4mm 表1 各加工面總余量加工表面基本尺寸加工余量等級加工余量數(shù)值說明B平面20.724左側(cè)面C平面20.724右側(cè)面D平面17.524左側(cè)面F平面824左側(cè)面G平面1924右側(cè)面H平面2424左側(cè)面I平面2424右側(cè)面 表2 鑄件主要的尺寸公差主要面尺寸零件尺寸總余量毛坯尺寸公差CTB、C面輪廓尺寸74+4153.6D面輪廓尺寸17.5421.53.6F、G面輪廓尺寸5.54+413.53.6H、I面輪廓尺寸83.54+491.54.43 典型零件工藝工裝設(shè)計(jì)說明書3.1定位基準(zhǔn)的選擇精基準(zhǔn)的選擇:變速叉的B面和12+0.105 -0.015孔既是裝配基準(zhǔn)又是設(shè)計(jì)基準(zhǔn),用它們作精基準(zhǔn),能使加工遵循“基準(zhǔn)重合”的原則,“一面一削”既可限制5個(gè)自由度,其余各面和孔的加工也能用它定位,這樣使工藝路線遵循了“基準(zhǔn)統(tǒng)一”的原則,此外,B面定位比較穩(wěn)定,夾緊方案也比較簡單,可靠,操作方便。粗基準(zhǔn)的選擇:考慮到以下幾個(gè)要求,選擇變速叉的重要面(H面)的毛坯面作為組基準(zhǔn):第一,在保證個(gè)加工面均有加工余量的前提下,使重要面的加工余量均勻;第二,H面面積較大,能保證定位準(zhǔn)確、夾緊可靠。最先進(jìn)行機(jī)械加工的表面是精基準(zhǔn)B面和C面,使用臥式銑床一次銑削B面和C面的加工余量。3.2制定工藝路線根據(jù)個(gè)表面加工要求和各種加工方法能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度,確定各表面的加工方法如下:B、C面、D面粗銑、精銑;凹臺E面粗銑、精銑;F面、G面粗銑、精銑;H面、I面粗銑;12+0.105 -0.015孔鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、研磨并倒角;8+0.1 0孔鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔;3孔鉆空。根據(jù)先面后孔,先主要表面后次要表面和先粗后精的加工原則,由于變速叉所需加工的表面或孔的表面粗糙度要求比較高,所以需要精加工,加工時(shí)將加工面放在前面先加工,孔放在后面后加工。初步擬定加工工藝路線如下:鑄造時(shí)效10 鉗工整形20 粗銑B、C、D面30 鉆、擴(kuò)、鉸12+0.105 -0.015孔,孔口倒角1X4540 粗銑凹臺面E面50 粗銑F、G面60 精銑B、C、D面70 研磨12+0.105 -0.015孔80 精銑凹臺面E面90 鉆、擴(kuò)、鉸8+0.1 0孔100 鉆3孔110 檢驗(yàn)120 入庫遵循了工藝路線擬定的一般原則,但某些工序上仍存在一定的問題,值得進(jìn)一步討論。由于叉口的精度要求比較高,所以在精加工之前應(yīng)對零件進(jìn)行鉗工整形,由于叉口的硬度要求比較高,故在加工完后應(yīng)對零件叉口部分進(jìn)行淬火處理和鍍鉻處理,叉口受熱后,叉口精度回受到很大影響所以在淬火處理后在鉗工整形一次。修改后的工藝路線如下:鑄造時(shí)效10 鉗工整形20 粗銑B、C、D面30 鉆、擴(kuò)、鉸12+0.105 -0.015孔,孔口倒角1X45,锪平兩端面H、I面40 粗銑凹臺面E面50 粗銑F、G面60 鉗工整形70 精銑B、C、D面80研磨12+0.105 -0.015孔90精銑凹臺面E面100鉆、擴(kuò)、鉸8+0.1 0孔110鉆3孔120 對叉口進(jìn)行淬火處理130 鉗工整形140對叉口鍍鉻150 檢驗(yàn)160 入庫3.3選擇加工設(shè)備及刀、夾、量具由于生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn),故加工設(shè)備宜一專用機(jī)床為主,輔以少量通用機(jī)床。其生產(chǎn)方式以專用機(jī)床加專用夾具為主,可輔以少量通用機(jī)床的流水線生產(chǎn)。工件在各機(jī)床上的裝卸及各機(jī)床間的傳送均由人工完成。工序20:粗銑B、C面;采用臥銑,選擇專用臥式銑床,選擇直徑D為110mm的A類套式面銑刀(參考文獻(xiàn)1表10-37)、專用夾具和游標(biāo)卡尺粗銑D面;采用立銑,選擇X52K立式銑床(參考文獻(xiàn)1表8-26)。選擇直徑D為10mm的三面二刃的銑刀(參考文獻(xiàn)110-37)、專用夾具和游標(biāo)卡尺工序30:鉆、擴(kuò)、鉸12+0.105 -0.015孔,孔口倒角1X45;鉆12+0.105 -0.015孔,采用搖臂鉆床,選擇Z3025型(參考文獻(xiàn)1邊8-25),選用直柄麻花鉆(參考文獻(xiàn)1表10-22);擴(kuò)12+0.105 -0.015孔,選用直柄擴(kuò)孔鉆(參考文獻(xiàn)1表10-26)。鉸12+0.105 -0.015孔,選用直柄機(jī)用絞刀(參考文獻(xiàn)1表10-32);鉸后倒角,選用專用夾具、快換夾頭、游標(biāo)卡尺及塞規(guī)工序40:粗銑凹臺E面,采用立銑,選擇X52K立式銑床(參考文獻(xiàn)1表8-26)。選擇直徑為15.5的專用三面二刃銑刀(參考文獻(xiàn)110-37)、專用夾具和游標(biāo)卡尺工序50:粗銑F、G面,采用立銑,選擇X52K立式銑床(參考文獻(xiàn)1表8-26)。選擇直徑為10mm的三面二刃的銑刀(參考文獻(xiàn)110-37)、專用夾具和游標(biāo)卡尺工序70:精銑B、C面,采用臥銑,選用專用臥式銑床,選擇直徑D為110mm的A類套式面銑刀(參考文獻(xiàn)1表10-37)、采用精銑專用夾具及游標(biāo)卡尺、刀口形直尺精銑D面,采用立銑,選擇X52K立式銑床(參考文獻(xiàn)1表8-26)。選擇選擇直徑D為10mm的三面二刃的銑刀(參考文獻(xiàn)110-37)、采用精銑專用夾具及游標(biāo)卡尺、刀口形直尺工序80:研磨12+0.105 -0.015孔,選用M2110A式內(nèi)圓磨床(參考文獻(xiàn)1表8-34)。選擇棕剛玉磨料(參考文獻(xiàn)1表10-62),選擇直徑D為20的圓柱磨頭(參考文獻(xiàn)1表10-79),采用高精度專用夾具及游標(biāo)卡尺。工序90:精銑凹臺E面,采用立銑,選擇X52K立式銑床(參考文獻(xiàn)1表8-26)。選擇直徑為13.5的專用三面二刃銑刀(參考文獻(xiàn)110-37)、采用精銑專用夾具及游標(biāo)卡尺、刀口形直尺工序100:鉆、擴(kuò)、鉸8+0.1 0孔,采用立鉆,選擇Z518型立式鉆床(參考文獻(xiàn)1表8-26)。選擇直徑8的直柄麻花鉆(參考文獻(xiàn)1表10-22)。擴(kuò)鉸8+0.1 0孔選用直柄擴(kuò)孔鉆(參考文獻(xiàn)1表10-26)。鉸8+0.1 0孔,選用直柄機(jī)用絞刀(參考文獻(xiàn)1表10-32)。選用專用夾具、快換夾頭、游標(biāo)卡尺及塞規(guī)工序110:鉆3孔,采用立鉆,選擇Z518型立式鉆床(參考文獻(xiàn)1表8-26)。選擇直徑3的直柄麻花鉆(參考文獻(xiàn)1表10-22)。3.4加工工序設(shè)計(jì)工序70精銑B、C面工序(查參考文獻(xiàn)1表13-27)平面加工余量,得粗加工面后精銑余量Z B、C精為1.0mm。精銑B、C面,B面至C面的工序尺寸既為設(shè)計(jì)尺寸X B-C精=7-0.2 -0.3,則精銑B、C面的工序尺寸X B-C粗=9mm(查參考文獻(xiàn)1表13-27)得粗加工后精銑余量公差為+0.3,所以X B-C粗=9+0.1 0 校核精銑余量Z B、C精=X B、C精min-X B-C精max =(9-0.1)-(7+0.1) =1.8mm11.52kw 故機(jī)床的功率足夠。4夾具體設(shè)計(jì)4.1本次設(shè)計(jì)的夾具為第70道工序-精銑B、C面夾具,該夾具適用于專用臥式銑床。4.1.1這道工序所加工的平面為B、C面。按照基準(zhǔn)重合原則并考慮到目前對B、C面同時(shí)加工,為避免重復(fù)使用粗基準(zhǔn),應(yīng)以12+0.105 -0.015孔定位,又為了避免變速叉在被銑削過程中出現(xiàn)相對的轉(zhuǎn)動或滑動,應(yīng)在變速叉下端面加一個(gè)輔助支承在上端面加一個(gè)緊固裝置,在凹臺內(nèi)加一個(gè)定位銷,對變速叉的自由度進(jìn)行有效的控制。設(shè)計(jì)方案應(yīng)盡量考慮變速叉在整個(gè)加工過程前后裝夾的方便性和可靠性。4.1.2從對變速叉的結(jié)構(gòu)形狀分析來看,若工件以H面朝下垂直放置在定位面上,定位和夾緊相對而言都比較的穩(wěn)定和可靠,也容易將設(shè)計(jì)的初衷實(shí)現(xiàn)。12+0.105 -0.015孔與定位平面上的定位銷緊密配合,從而控制工件在X方向和Y方向上的移動,X軸方向和Y軸方向上的轉(zhuǎn)動,但如果僅憑這一個(gè)定位銷還是不夠的,工件的六個(gè)自由度目前也只有四個(gè)得到了有效的控制,還不夠成加工的條件。要想安全的加工工件必須將工件的六個(gè)自由度完全的給予限定,故還需在工件左端的下端面加一個(gè)輔助支承塊,用以消除工件左半面的懸垂力,然后在變速叉左端的上端面加一個(gè)緊固裝置,將處于支承塊和緊固裝置間的平面夾緊,此時(shí),工件在Z軸方向上的轉(zhuǎn)動也得到了有效的控制,在凹臺E面內(nèi)加一個(gè)定位銷,這樣工件在Z方向上的移動也得到了有效的控制。工件的六個(gè)自由度都得到了控制,工件加工時(shí)無相對的移動和轉(zhuǎn)動滿足了加工B、C面所提出的要求。夾具的夾具體和輔助支撐、夾緊裝置用螺栓連接。4.1.3若采用氣動或液壓夾緊,勢必采用比較復(fù)雜的結(jié)構(gòu),氣管和油管也將妨礙操作的正常進(jìn)行。為使本道工序所采用的夾具盡量的簡單化,并能夠操作簡單方便,故選用手動夾緊。4.2本次設(shè)計(jì)的夾具為第100道工序鉆、擴(kuò)、鉸8+0.1 0孔。該夾具適用于Z518型立式鉆床。4.2.1本道工序所加工的孔在變速叉的頂面上且與叉口中心線成35角。按照基準(zhǔn)重合原則,為避免加工過程中基準(zhǔn)的重復(fù)使用,應(yīng)以12+0.105 -0.015孔定位。8+0.1 0孔應(yīng)從變速叉頂面加工,因?yàn)橐庸さ目着c叉口中心線成35,這給裝夾工件帶來了一定的麻煩,這就要求加工過程中變速叉叉口的中心線與鉆模套中心線成35放置,這樣才能保證被加工面處于正上方。4.2.2從對工件的結(jié)構(gòu)形狀來分析,若工件H面朝下放置在支撐板上,變速叉頂面將呈側(cè)向放置。在此過程中可以以H面做為定位基面,在支撐板上加一個(gè)定位銷與12+0.105 -0.015孔緊密配合,由于8+0.1 0孔的中心線與H面的距離為9.5mm 加上孔的半徑4mm,所以定位銷進(jìn)入12+0.105 -0.015孔的尺寸只能為3mm所以為短定位銷定位,從而控制了工件在X方向和Y方向上的移動,至于對X軸方向和Y軸方向的轉(zhuǎn)動及Z方向的移動的控制只要在12+0.105 -0.015孔靠近I面的方向上加一個(gè)夾緊裝置(錐度銷)即可。此時(shí)工件的六個(gè)自由度也只有五個(gè)得到了有效的控制,還不構(gòu)成加工的條件。故需在叉口處加一個(gè)定位塊用來控制Z軸方向的轉(zhuǎn)動,由于叉口比較薄故需在叉口處加一個(gè)輔助夾緊裝置使叉口能與定位塊緊密的配合,從而更好的控制Z軸方向上的轉(zhuǎn)動。工件的六個(gè)自由度都得到了控制,工件加工時(shí)無相對的移動和轉(zhuǎn)動滿足了加工8+.1 0孔所提出的要求。為了使工件裝卸方便I面的錐度銷夾緊裝置采用彈簧夾緊。5夾具的使用操作說明5.1銑夾具的使用說明首先將銑夾具在合適的位置安放好,然后對夾具體進(jìn)行可靠的固定。安裝工件時(shí)首先用手柄2將螺栓1松開,然后將手柄3向后拉,然后將工件12+0.105 -0.015孔靠近H面的一頭套在定位銷4上,叉口朝左放置,叉口的下端面放置在輔助支撐塊5上,當(dāng)H面與支撐板緊密配合后松開手柄3使定位銷在彈簧的作用下與凹臺內(nèi)部緊密配合,最后用手柄2將螺栓擰緊,使得工件牢固的定位的夾具上。工件夾緊后將夾具體固定到銑床上進(jìn)行加工。工件加工完畢后,將夾具從銑床上取下,首先用手柄2將螺栓1松開,然后將手柄3向后拉使定位銷4完全與工件分離后取下工件,松開手柄3即可。本次設(shè)計(jì)中,還按照老師的要求畫出了夾具體的零件圖,具體結(jié)構(gòu)可參照附圖ZJG5.2鉆夾具的使用說明首先將鉆夾具在適當(dāng)?shù)奈恢冒卜藕茫缓髮A具體進(jìn)行可靠的固定。安裝工件時(shí)首先將螺母1松開取下壓板2,然后將手柄3向后拉,然后將工件12+0.105 -0.015孔靠近H面的一頭套在定位銷4上,叉口與定位塊配合使得叉口的中心線與鉆模套的中心線成35,然后松開手柄3使錐度銷緊壓在I面上,錐度銷的軸線與12+0.105 -0.015孔的軸線重合,最后插上壓板2并擰緊螺母1。使得工件牢固的定位在夾具上。工件夾緊后將夾具體固定到鉆床上進(jìn)行加工工件加工完畢后,將夾具從鉆床上取下,首先將螺母1松開取下壓板2,然后將手柄3向后拉使錐度銷完全離開工件后取下工件,松開手柄3即可。本次設(shè)計(jì)中,還按照老師的要求畫出了夾具體的零件圖,具體結(jié)構(gòu)可參照附圖ZJ 小結(jié) 忙碌了近兩個(gè)月時(shí)間的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于在今天完成了。在此期間我親身經(jīng)歷了設(shè)計(jì)的全部過程,從調(diào)研、收集整理資料到初步確定方案,到畢業(yè)設(shè)計(jì)的全部完成。這一切讓我充分認(rèn)識到知識的重要性喝嚴(yán)謹(jǐn)性,更加明確的認(rèn)識到了自身所存在的不足之處。在校期間我接觸較多的都只是局限于文化課程,真正實(shí)踐的機(jī)會很少。由于缺乏涉及到設(shè)計(jì)的相關(guān)實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn),這就給設(shè)計(jì)帶來了諸多問題。很多看似簡單的東西,一旦真正運(yùn)用起來都變了非常棘手的難題。由于實(shí)際設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的匱乏,我解決疑難的方法除了向指導(dǎo)老師請教解惑以外便是通過查閱各種相關(guān)的書籍喝資料,但是這種解決方案畢竟是從書本中生搬硬套而來的,缺乏其相應(yīng)的靈活性喝變通性。我所設(shè)計(jì)的鉆、銑夾具方案可能喝老師期望中要達(dá)到的效果存在一定尚待完善之處。這讓我深刻的認(rèn)識到只有理論知識是片面的是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,唯有將理論喝實(shí)踐相結(jié)合才能創(chuàng)造出真正的價(jià)值,二者無論少了誰都是不完善的。本次夾具設(shè)計(jì)的經(jīng)歷應(yīng)該說給我上了一堂非常形象生動的課,一次對于自身能力提高的歷練。在攻克一道道難題的過程中,我從一個(gè)夾具設(shè)計(jì)的門外漢到比較熟悉夾具構(gòu)成的每一道工序,不知不覺中我感覺自己的設(shè)計(jì)能力有了長足的進(jìn)步。眼看即將邁出學(xué)校走向工作崗位。這次設(shè)計(jì)為我日后在機(jī)械行業(yè)中的發(fā)展作了一個(gè)非常好的鋪墊,也讓我明白了今后自己該走什么樣的路,從哪些方面區(qū)不斷完善自身的不足之處,做一個(gè)合格乃至優(yōu)秀的機(jī)械人才。畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)束了,眼前的告一段落不正是我真正邁向社會的一個(gè)序曲嗎?我永遠(yuǎn)忘不了在學(xué)校四年的學(xué)習(xí)和生活,忘不了老師們對我的教誨和幫助。謝謝老師對我的關(guān)懷,我會用自己奮斗的業(yè)績來報(bào)答你們對我的教導(dǎo)之恩。 周衛(wèi)斌2005年12月22日致 謝在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中,在我遇到很多困難時(shí),指導(dǎo)老師給予了我很大幫助和指導(dǎo),在這里非常感謝馬貴飛老師的指導(dǎo)與教誨,同時(shí)也感謝幫助過我的同學(xué)和朋友。參考文獻(xiàn)1機(jī)械加工工藝手冊 李洪 主編 2機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊 東北重型機(jī)械學(xué)院 等編 3機(jī)械制造工藝學(xué) 鄭修本 馮冠大主編4機(jī)床夾具設(shè)計(jì) 劉友才,肖繼德 主編5機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊 吳宗澤,羅圣國主編6金屬切削機(jī)床夾具圖冊 南京市機(jī)械研究所主編7機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊 冶金工業(yè)出版社 11
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