機械制造技術課程設計--設計轉速器盤零件的機械加工工藝規(guī)程及鉆ф20沉孔工序的專用夾具

1、<p>　　機械制造技術課程設計</p><p><b>　　說明書</b></p><p>　　設計題目：設計轉速器盤零件的機械加工工藝規(guī)程及</p><p>　　鉆Ф20沉孔工序的專用夾具</p><p>　　姓 名： </p><p>　

2、　學 號： </p><p>　　班 級： </p><p>　　指導教師： </p><p><b>　　2015年3月3日</b></p><p><b>　　目 錄</

3、b></p><p>　　第1章 零件分析1</p><p>　　1.1 零件作用分析1</p><p>　　1.2 零件工藝分析1</p><p>　　第2章 確定毛坯、畫毛坯—零件合圖2</p><p>　　第3章 工藝規(guī)程設計3</p><p>　　3.1 定位基準的

4、選擇3</p><p>　　3.2 制定工藝路線3</p><p>　　3.3 選擇加工設備及刀、夾、量具4</p><p>　　3.4 加工工序設計4</p><p>　　3.5 時間定額計算6</p><p>　　3.6 填寫機械加工工藝過程卡和機械加工工序卡8</p><p>

5、　　第4章 鉆Ф20沉孔工序專用夾具設計17</p><p>　　4.1 工件自由度分析及定位方案的確定17</p><p>　　4.2 夾緊力的計算17</p><p>　　4.3 定位誤差的計算及定位精度分析17</p><p>　　4.4 操作說明18</p><p><b>　　第1章

6、零件分析</b></p><p>　　1.1 零件作用分析</p><p>　　題目所給的零件是叉桿，它位于車床變速機構中，主要起換檔，使主軸回轉運動按照工作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的Φ20孔與操縱機構相連，下方的R23半孔則是用于與所控制齒輪所在的軸接觸。通過上方的力撥動下方的齒輪變速。兩件零件鑄為一體，加工時分開。</p><p

7、>　　1.2 零件工藝分析</p><p>　　該叉桿的材料為QT45-5，球墨鑄鐵，最低抗拉強度σb為450kgf/mm2，最低屈服強度σ0.2為310kgf/mm2，伸長率δ為5%，硬度160～210HBS。球墨鑄鐵在鑄鐵中力學性能最好，兼有灰鑄鐵的工業(yè)優(yōu)點，抗拉強度可以和剛相當，塑性和韌性也有了很大的提高。球墨鑄鐵的焊接性能和熱處理性能都優(yōu)于灰鑄鐵?？梢灾瞥沙惺芎艽鬀_擊的零件。該叉桿形狀、結構比較簡單

8、，通過鑄造毛坯可以得到基本形狀，減少了加工工序，又節(jié)約了材料。除了孔以外，其余表面加工精度較低，不需要高精度機床加工，通過銑削、鉆床等機床的粗加工就可以達到加工要求；而主要工作表面雖然加工精度較高，但也可以在正常的生產條件下，采用經濟的方法保質保量的加工出來。由此可以見，該零件的工藝性較好。以下是叉桿需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求：</p><p>　　1、通孔Φ20+0.045 0，粗糙度為3.2μｍ

9、</p><p>　　2、通孔Φ10+0.03 0，粗糙度為1.6μｍ，通孔Φ10+0.03 0與通孔Φ20+0.045 0兩者有0.05mm的垂直度誤差要求</p><p>　　3、沉孔Φ20，深2mm，粗糙度為12.5μｍ</p><p>　　4、內螺紋M8ｘ1.25-6H，與叉桿軸線夾角為40°</p><p>　　5、孔Φ2

10、0+0.045 0的上下端面相距40mm，粗糙度為12.5μｍ</p><p>　　6、半圓孔R23+0.25 0，粗糙度為6.3μｍ</p><p>　　7、半圓孔R23+0.25 0的上下端面相距12-0.2 -0.35，粗糙度為3.2μｍ，兩端面與孔Φ20+0.045 0有0.15mm的垂直度誤差要求。</p><p>　　第2章 確定毛坯、畫毛坯—零件合圖

11、</p><p>　　機械加工中毛坯的種類很多，如鑄件、鍛件、型材、擠壓件、沖壓件及焊接組合件等，同一種毛坯又有可能有不同的制造方法。最常用的毛坯是鑄件和鍛件。零件材料為QT45-5，為球墨鑄鐵，該類型的球墨鑄鐵最低抗拉強度σb為450kgf/mm2，最低屈服強度σ0.2為310kgf/mm2，伸長率δ為5%，布氏硬度160210HBS。零件結構又比較簡單，生產類型為大批生產，故選擇砂型鑄件毛坯（機器造型和殼型）

12、。</p><p>　　根據各工序可以確定毛坯的基本尺寸：</p><p><b>　　毛坯圖見附圖</b></p><p>　　第3章 工藝規(guī)程設計</p><p>　　3.1 定位基準的選擇</p><p>　　粗基準的選擇：對于同時具有加工表面與不加工表面的工件，為了保證不加工面與加工表面

13、之間的位置要求，則應以不加工表面作為定位基準。若工件上有多個不加工表面，應選其中與加工表面位置精度要求高的表面為粗基準。如果首先要求保證工件某重要表面加工余量均勻時，應選擇該表面的毛坯面作為粗基準。為保證工件某重要表面的余量均勻，應選重要表面為粗基準。應盡可能選擇光滑平整，無飛邊，澆口，冒口或其他缺陷的表面為粗基準，以便定位準確，夾緊可靠。粗基準一般只在頭道工序中使用一次，應該盡量避免重復使用。因此，選擇孔的外圓柱面作為粗基準。<

14、/p><p>　　精基準的選擇：應滿足基準重合，基準統(tǒng)一，自為基準，互為基準等原則。所選的精基準應能保證定位準確，夾緊可靠，夾具簡單，操作方便等。</p><p>　　3.2 制定工藝路線</p><p>　　制定工藝路線得出發(fā)點,應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證,在生產綱領已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機床配以專用工卡具,并盡量

15、使工序集中來提高生產率。除此之外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量下降。</p><p>　　根據零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求，以及加工方法所能達到的經濟精度，在生產綱領已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機床配以專用工卡具,并盡量使工序集中來提高生產率。除此之外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量下降。根據《機械制造技術基礎課程設計指南》第128頁表5-15選擇零件的加工方法及工藝路線方

16、案如下：</p><p>　　工序1：以叉桿頭下端面為粗基準，粗銑叉桿頭上端面， </p><p>　　工序2：以叉桿頭上端面為基準，粗銑-半精銑叉桿頭下端面， </p><p>　　工序3：以孔叉桿頭下端面為基準，鉆-擴-鉸叉桿頭內圓表面，使孔的精度達到8級，保證其垂直度誤差</p><p>　　工序4：以叉桿頭內圓表面為精基準，粗銑-半精

17、銑-精銑叉桿腳的上下端面，保證其垂直度誤差</p><p>　　工序5：以叉桿頭內圓表面為精基準，粗銑-半精銑叉桿腳的內圓面</p><p>　　工序6：以叉桿頭內圓表面為基準，鉆沉孔Φ20，鉆-擴-粗鉸-精鉸通孔Φ10，使孔的精度達到8級，并保證其垂直度誤差，</p><p>　　工序7：以叉桿頭內圓表面為精基準，鉆一個M6的孔，攻M8x1.25內螺紋</p

18、><p><b>　　工序8：銑倒角，</b></p><p><b>　　工序9：去毛刺；</b></p><p>　　工序10：清洗及終檢。</p><p>　　3.3 選擇加工設備及刀、夾、量具</p><p>　　加工過程中的粗銑、半精銑使用銑床，鉆、擴、鉸、攻絲使用鉆床

19、，車倒角使用車床。由于叉桿的形狀不規(guī)則，所以不宜使用通用夾具，各工序均使用專用夾具。叉桿的一部分尺寸沒有精度要求，使用游標卡尺測量即可，而孔Φ20+0.045 0和半圓R23+0.25 0的精度達到了百分位和千分位，測量時使用百分表和千分表。</p><p>　　3.4 加工工序設計</p><p>　　工序1：以叉桿頭下端面為粗基準，粗銑叉桿頭上端面，</p><p&

20、gt;<b>　　機床：X52K</b></p><p>　　刀具：Φ70鑲齒套式面銑刀</p><p><b>　　加工余量：3mm</b></p><p><b>　　背吃刀量：3mm</b></p><p>　　進給量:316mm/min</p><p

21、>　　主軸轉速：375r/min</p><p>　　工序2：以叉桿頭上端面為基準，粗銑-半精銑叉桿頭下端面， </p><p><b>　　機床：X52K</b></p><p>　　刀具：Φ70鑲齒套式面銑刀</p><p>　　加工余量：3mm（粗銑），1mm（半精銑）</p><p>

22、;　　背吃刀量：3mm（粗銑），1mm（半精銑）</p><p>　　進給量: 316mm/min（粗銑），750mm/min（半精銑）</p><p>　　主軸轉速：375r/min（粗銑），600r/min（半精銑）</p><p>　　工序3：以孔叉桿頭下端面為基準，鉆-擴-鉸叉桿頭內圓表面，使孔的精度達到8級，保證其垂直度誤差</p><

23、p><b>　　機床：Z37</b></p><p>　　刀具：Φ18鉆頭，Φ19.8擴刀，Φ19.94鉸刀，Φ20鉸刀</p><p>　　加工余量：18mm（鉆），1.8mm（擴），0.14mm（粗鉸），0.06mm（精鉸）</p><p>　　背吃刀量：18mm（鉆），1.8mm（擴），0.14mm（粗鉸），0.06mm（精鉸）&l

24、t;/p><p>　　進給量:0.5mm/r（鉆），1.25mm/r（擴），1mm/r（粗鉸），1mm/r（精鉸）</p><p>　　主軸轉速：180r/min（鉆），355r/min（擴），450r/min（粗鉸），710r/min（精鉸）</p><p>　　工序4：以叉桿頭內圓表面為精基準，粗銑-半精銑-精銑叉桿腳的上下端面，保證其垂直度誤差</p>

25、<p><b>　　機床：X52K</b></p><p>　　刀具：Φ70鑲齒套式面銑刀</p><p>　　加工余量：3mm（粗銑），1mm（半精銑）,0.5mm(精銑)</p><p>　　背吃刀量：3mm（粗銑），1mm（半精銑）,0.5mm(精銑)</p><p>　　進給量: 150mm/min

26、（粗銑），600mm/min（半精銑）,475mm/min(精銑)</p><p>　　主軸轉速：375r/min（粗銑），600r/min（半精銑）,950r/min（精銑）</p><p>　　工序5：以叉桿頭內圓表面為精基準，粗銑-半精銑叉桿腳的內圓面</p><p><b>　　機床：X52K</b></p><p&

27、gt;<b>　　刀具：Φ10立銑刀</b></p><p>　　加工余量：3mm（粗銑），1mm（半精銑）</p><p>　　背吃刀量：3mm（粗銑），1mm（半精銑）</p><p>　　進給量: 150mm/min（粗銑），750mm/min（半精銑）</p><p>　　主軸轉速：375r/min（粗銑），60

28、0r/min（半精銑）</p><p>　　工序6：以叉桿頭內圓表面為基準，鉆沉孔Φ20，鉆-粗鉸-精鉸通孔Φ10，使孔的精度達到8級，并保證其垂直度誤差</p><p><b>　　機床：Z37</b></p><p>　　刀具：Φ20麻花鉆，Φ9.8麻花鉆，Φ9.96鉸刀，Φ10鉸刀，</p><p>　　加工余量：

29、10mm，9.8mm（鉆），0.16mm（粗鉸），0.04mm（精鉸），</p><p>　　背吃刀量：10mm，9.8mm（鉆），0.16mm（粗鉸），0.04mm（精鉸），</p><p>　　進給量:0.236mm/r，0.236mm/r（鉆），1mm/r（粗鉸），0.75mm/r（精鉸），</p><p>　　主軸轉速：180r/min，180r/min（鉆

30、），450r/min（粗鉸），710r/min（精鉸），</p><p>　　工序7：以叉桿頭內圓表面為精基準，鉆一個M6的孔，攻M8x1.25內螺紋</p><p><b>　　機床：Z37</b></p><p><b>　　刀具：Φ6麻花鉆，</b></p><p>　　加工余量：6mm（鉆孔

31、），2mm（內螺紋）</p><p>　　背吃刀量：6mm（鉆孔），2mm（內螺紋）</p><p>　　進給量:0.315mm/r（鉆孔）,1.25mm/r（內螺紋）</p><p>　　主軸轉速：180r/min（鉆），280r/min（內螺紋）（根據p195，8m/min）</p><p>　　3.5 時間定額計算</p>

32、<p>　　工序1：以叉桿頭下端面為粗基準，粗銑叉桿頭上端面，</p><p><b>　　機床：X52K</b></p><p>　　刀具：Φ70鑲齒套式面銑刀</p><p><b>　　加工余量：3mm</b></p><p><b>　　背吃刀量：3mm</b&g

33、t;</p><p>　　進給量:316mm/min</p><p>　　主軸轉速：375r/min</p><p>　　Tj1=（l+l1+l2）/fMz=20S</p><p>　　工序2：以叉桿頭上端面為基準，粗銑-半精銑叉桿頭下端面， </p><p><b>　　機床：X52K</b>&

34、lt;/p><p>　　刀具：Φ70鑲齒套式面銑刀</p><p>　　加工余量：3mm（粗銑），1mm（半精銑）</p><p>　　背吃刀量：3mm（粗銑），1mm（半精銑）</p><p>　　進給量: 316mm/min（粗銑），750mm/min（半精銑）</p><p>　　主軸轉速：375r/min（粗銑），

35、600r/min（半精銑）</p><p>　　fMz1=fZ*Z*n=300mm/min，fMz2=fZ*Z*n=750mm/min</p><p>　　Tj1=（l+l1+l2）/fMz=20S，Tj2=（l+l1+l2）/fMz=8.5S</p><p>　　工序3：以孔叉桿頭下端面為基準，鉆-擴-鉸叉桿頭內圓表面，使孔的精度達到8級，保證其垂直度誤差<

36、/p><p><b>　　機床：Z37</b></p><p>　　刀具：Φ18鉆頭，Φ19.8擴刀，Φ19.94鉸刀，Φ20鉸刀</p><p>　　加工余量：18mm（鉆），1.8mm（擴），0.14mm（粗鉸），0.06mm（精鉸）</p><p>　　背吃刀量：18mm（鉆），1.8mm（擴），0.14mm（粗鉸），

37、0.06mm（精鉸）</p><p>　　進給量:0.5mm/r（鉆），1.25mm/r（擴），1mm/r（粗鉸），1mm/r（精鉸）</p><p>　　主軸轉速：180r/min（鉆），355r/min（擴），450r/min（粗鉸），710r/min（精鉸）</p><p>　　Tj1=（l+l1+l2）/(f*n)=32S</p><p&

38、gt;　　Tj2=（l+l1+l2）/(f*n)=6.6S</p><p>　　Tj3=（l+l1+l2）/(f*n)=6.4S</p><p>　　Tj4=（l+l1+l2）/(f*n)=4.5S</p><p>　　工序4：以叉桿頭內圓表面為精基準，粗銑-半精銑-精銑叉桿腳的上下端面，保證其垂直度誤差</p><p><b>　

39、　機床：X52K</b></p><p><b>　　刀具：Φ20立銑刀</b></p><p>　　加工余量：3mm（粗銑），1mm（半精銑）,0.5mm(精銑)</p><p>　　背吃刀量：3mm（粗銑），1mm（半精銑）,0.5mm(精銑)</p><p>　　進給量:150mm/min（粗銑），60

40、0mm/min（半精銑）,475mm/min(精銑)</p><p>　　主軸轉速：375r/min（粗銑），600r/min（半精銑）,950r/min（精銑）</p><p>　　Tj1=（l+l1+l2）/fMz=15.2S</p><p>　　Tj2=（l+l1+l2）/fMz=4S</p><p>　　Tj3=（l+l1+l2）/f

41、Mz=4.75S</p><p>　　工序5：以叉桿頭內圓表面為精基準，粗銑-半精銑叉桿腳的內圓面</p><p><b>　　機床：X52K</b></p><p><b>　　刀具：Φ20立銑刀</b></p><p>　　加工余量：3mm（粗銑），1mm（半精銑）</p><

42、;p>　　背吃刀量：3mm（粗銑），1mm（半精銑）</p><p>　　進給量:150mm/min（粗銑），750mm/min（半精銑）</p><p>　　主軸轉速：375r/min（粗銑），600r/min（半精銑）</p><p>　　Tj1=（l+l1+l2）/fMz=23S</p><p>　　Tj2=（l+l1+l2）/f

43、Mz=5S</p><p>　　工序6：以叉桿頭內圓表面為基準，鉆-粗鉸-精鉸通孔Φ10，使孔的精度達到8級，并保證其垂直度誤差</p><p><b>　　機床：Z37</b></p><p>　　刀具：Φ20麻花鉆，Φ9.8麻花鉆，Φ9.96鉸刀，Φ10鉸刀， </p><p>　　加工余量：20mm，9.8mm（鉆

44、），0.16mm（粗鉸），0.04mm（精鉸），</p><p>　　背吃刀量：20mm，9.8mm（鉆），0.16mm（粗鉸），0.04mm（精鉸），</p><p>　　進給量:0.12mm/r，0.236mm/r（鉆），1mm/r（粗鉸），0.75mm/r（精鉸），</p><p>　　主軸轉速：180r/min，180r/min（鉆），450r/min（粗鉸

45、），710r/min（精鉸），</p><p>　　Tj4=（l+l1+l2）/fMz=4/（180*0.12/60）=11S</p><p>　　Tj1=（l+l1+l2）/fMz=38/（180*0.236/60）=54S</p><p>　　Tj2=（l+l1+l2）/fMz=38/（450*1/60）=5.1S</p><p>　　T

46、j3=（l+l1+l2）/fMz=38/（710*0.75/60）=4.3S</p><p>　　工序8：以叉桿頭內圓表面為精基準，鉆一個M6的孔，攻M8x1.25內螺紋</p><p><b>　　機床：Z37</b></p><p><b>　　刀具：Φ6麻花鉆，</b></p><p>　　加

47、工余量：6mm（鉆孔），2mm（內螺紋）</p><p>　　背吃刀量：6mm（鉆孔），2mm（內螺紋）</p><p>　　進給量:0.315mm/r（鉆孔）,1.25mm/r（內螺紋）</p><p>　　主軸轉速：180r/min（鉆），280r/min（內螺紋）</p><p>　　Tj1=（l+l1+l2）/fMz=24/（180*

48、0.315/60）=27S</p><p>　　Tj2=（l+l1+l2）/fMz=24/（280*1.25/60）=4.2S</p><p>　　3.6 填寫機械加工工藝過程卡和機械加工工序卡</p><p>　　機械加工工藝過程卡片</p><p>　　第4章 鉆Ф20沉孔工序專用夾具設計</p><p>　　4

49、.1 工件自由度分析及定位方案的確定</p><p>　　加工時，叉桿軸線與X軸平行，叉桿頭軸線與Y軸平行。由于Ф10孔與叉桿頭內圓軸線的距離尺寸要求為12±0.1，到叉桿頭下表面距離為20，夾具應限制叉桿沿X軸，Y軸的移動。在加工Ф10孔前先加工Ф20孔，這樣可以避免在斜面上加工Ф10孔。加工Ф20孔時孔深為2，所以應該限制叉桿在Z軸方向上的移動。由于Ф10孔相對于叉桿有垂直度要求，所以應限制叉桿繞X

50、軸，Y軸的旋轉。</p><p>　　Ф10孔相對于叉桿頭Ф20孔有距離和垂直度要求，選用平面和短銷對叉桿定位，這樣可以限制叉桿沿沿X軸，Y軸，Z軸的移動，和繞X軸，Z軸的轉動。用一個支撐釘對叉桿連扳定位限制叉桿繞Y軸的轉動。</p><p>　　4.2 夾緊力的計算</p><p>　　夾緊機構應保證工件夾緊可靠．安全．不破壞工件的定位及夾壓表面的精度和粗糙度。在

51、設計夾緊裝置時必須合理選擇夾緊力的方向和作用點，必要時還應進行夾緊力的估算。由于加工時切削力的方向豎直向下，夾緊力是水平方向，所以加緊時保證工件不晃動即可。</p><p>　　4.3 定位誤差的計算及定位精度分析</p><p>　　工序Ф20沉孔的工序基準是叉桿頭內表面，定位時采用的是芯軸對桿頭內表面定位，所以不存在基準不重合誤差，即△B=0。</p><p>

52、　　定位基準與限位基準不重合，</p><p><b>　　△Y=TiCOSα</b></p><p>　　=(TD+Td)* COSα/2</p><p>　　=(0.045+0.013)*COS90/2</p><p><b>　　=0mm</b></p><p>　　因