机械制造技术课程设计I倒挡拨叉加工工艺及钻14H9孔夹具设计（全套图纸）.doc

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1、目 录一、序言- 2 -二、零件的工艺分析及生产类型的确定- 2 -1 零件的作用- 2 -2 零件的工艺分析- 2 -3 零件的生产类型- 3 -三、毛坯的选择与设计- 4 -1 选择毛坯- 4 -2 确定机械加工余量- 4 -3 设计毛坯图- 5 -四、加工方法和工艺路线的设计- 6 -1 定位基准的选择- 6 -（1）粗基准的选择- 6 -（2）精基准的选择- 7 -2 零件表面加工方法的选择- 7 -3 制订工艺路线- 8 -五、工序设计- 10 -1 选择加工设备与工艺装备- 10 -（1）选择机床- 10 -（3）选择量具- 11 -2 确定工序尺寸- 11 -（1）24端面加工余

2、量- 11 -（2）钻13、扩14H9孔- 12 -（3）面加工余量- 12 -（3）钻孔- 13 -六、确定切削用量及基本时间- 13 -1工序3- 13 -2 工序4- 14 -2.1确定钻13mm孔的切削用量。- 14 -2.2确定扩14H9孔的切削用量。- 14 -2.3基本时间- 14 -3工序6- 15 -3.1确定铣开挡底面圆柱面R15的切削用量- 15 -3.2 确定铣开挡底面圆柱面R19的切削用量- 15 -3.3确定开挡脚面的切削用量- 16 -4工序7- 16 -5 、工序8- 17 -七、夹具设计- 17 -八、设计小结- 18 -九、参考资料- 19 -一、 序言机械

3、制造技术基础设计是在学完了机械制造基础和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的又一个实践教学环节。这次设计我们能综合运用机械制造基础中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决了零件机械制造工艺问题，在老师和同学的帮助下，我还对夹具，机床，刀具的的结构和工作原理有了更深的了解，不知不觉中我的图纸分析、结构设计能力都得到了提高，为今后的毕业设计及未来从事的工作打下了良好的基础。 在结束了机械制造基础及有关的学习后，通过本次的设计使我们所学的知识得到了巩固和加深，并培养了我们学会全面综合地运用所学知识，去分析和解决机械制造中的问题的能力。由于能力有限，经验不足，设计中还有许

4、多不足之处，希望老师多加指教。全套图纸，加153893706二、零件的工艺分析及生产类型的确定1 零件的作用 题目所给的零件为倒挡拨叉，是与操纵机构零件结合用与拨动滑动齿轮实现输出轴的倒转。故对配合面、14H13槽以及下拨叉有精度要求。2 零件的工艺分析通过对该零件图的重新绘制，知原图样的试图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全。从零件图上看，该零件是典型的叉架类零件，结构比较复杂，形位精度要求不算高。为大批量生产的铸件。其主要加工的有14H9表面粗糙度为Ra6.3um，其轴轴要保证直线度M级0.03；斜脚面尺寸要求公差尺寸为-0.48到0；开挡公差尺寸为0.1到0.2，表面粗糙度为Ra6.3

5、um并保证与14H9轴线的垂直度为0.25；R19面粗糙度为Ra12.5um，表面要求淬火处理，硬度要求为4853HRC；下爪总长公差尺寸为-1到0；后脚面公差尺寸为0到0.52，前面到轴线尺寸18的公差尺寸为0.2；孔8.7公差尺寸为0到0.09，其轴线到开挡前脚面的尺寸41.5的公差尺寸为0.15，孔深32公差尺寸为-1到0；拨叉尺寸要求较高，两内表面归于孔8.7的对称度为0.4，内表面表面粗糙度为Ra12.5，内表面满足配合14H13公差尺寸为0到0.27，其槽底部分允许呈R3max圆角或2最大长为3的倒角；孔8.7还需锪平直径为12；孔24端面、开挡内R15面、孔8.7内表面以及槽14

6、H13底面表面粗糙度为Ra25一般的加工都可获得。通过分析该零件，其布局合理，虽结构复杂，但加工要求比较容易保证，我们通过专用夹具可保证其加工要求，整个图面清晰，尺寸完整合理，能够完整表达物体的形状和大小，符合要求。3 零件的生产类型依设计题目，结合生产实际可知该零件的生产纲领零件是大批量生产的铸件。三、毛坯的选择与设计1 选择毛坯 该零件材料为ZG310-570，属于批量生产，而且零件的结构复杂，采用铸件成型。2 确定机械加工余量 铸件的尺寸公差按GB/T6414-1999确定，机械加工余量按GB/T11351-89确定，材料为ZG310-570。由于是大批量且形状复杂的零件，所以毛坯选择砂

7、型铸造。根据GB/T6414-1999查表得尺寸公差CT为8-12级。加工余量等级为FH。所以，可取CT=9级。查表（GB/T6414）查出各表面的公差数值。零件尺寸公差CT端面462脚面圆柱面151.6脚面圆柱面191.7两脚面尺寸61.514H13槽面尺寸141.6槽底面141.6叉脚开挡尺寸231.73 设计毛坯图 拨叉毛坯图尺寸（单位：mm）零件表面总余量毛坯尺寸公差CT端面462502脚面圆柱面152131.6脚面圆柱面192171.7两脚面尺寸62101.514H13槽面尺寸142101.6槽底面142121.6叉脚开挡尺寸232191.7下图为该零件的毛坯图（具体尺寸请看毛坯图）

8、：四、加工方法和工艺路线的设计1 定位基准的选择 （1）粗基准的选择工件在加工第一道或最初几道工序时，一般选毛坯上未加工的表面作为定位基准，这个是粗基准，该零件选用肋板6的左端面作为粗基准来加工14H9孔。以上选择符合粗基准的选择原则中的余量最小原则、便于装夹原则，以及当零件有不加工表面应该以这些不加工表面做粗基准的原则，在以后的工序中，则使用经过加工的表面作为定位基准，加工14H9孔，保证其轴线的直线度，并作为以后工序的定位基准，这个基准就是精基准。（2）精基准的选择在选精基准时采用有基准重合，基准统一。这样定位比较简单可靠，为以后加工重要表面做好准备。2 零件表面加工方法的选择本零件的加工

9、面有内孔、倒角、槽、下底面、圆环面等，材料为ZG310-570。以公差等级和表面粗糙度要求，参考有关资料，其加工方法选择如下。（1）24端面:表面粗糙度为Ra25um，可选粗铣即可满足要求。（2）14H9孔：公差等级为9级，表面粗糙度为Ra6.3um，公差尺寸0到0.043，根据GB/T1800.3-1998规定其公差等级按IT9，可以先钻后扩孔来满足要求。（3）开挡15内圆柱面：表面粗糙度为Ra25um，未标注公差等级，故粗铣即可满足要求。（4）脚面：表面粗糙度Ra6.3um，加工方法可采用粗铣即可达到要求。（4）开挡：表面粗糙度为Ra12.5um，加工方法可采用粗铣即可达到要求。（5）槽1

10、4H13：表面粗糙度为Ra12.5um，公差等级13，加工方法可采用粗铣即可达到要求。（6）槽14H13底面：表面粗糙度为Ra25um，加工方法可采用粗铣即可达到要求。（7）孔：表面粗糙度Ra25um，公差尺寸为0到0.1，根据GB1800-79规定其公差等级按IT11，采用钻孔即可达到要求。3 制订工艺路线 工艺路线的拟定为保证达到零件的几何形状，尺寸精度、位置精度及各项技术要求，必须制定合理的工艺路线。由于生产纲领为成批生产所采用的通用机床配以专用加工夹具，并考虑工序集中以提高生产率和减少机床数量，使生产成本下降。现有工艺路线如下：工艺路线一工艺路线二精铸退火精铸退火工序工序铣端面钻孔钻孔

11、粗铣脚面扩孔铣端面倒角扩孔粗铣脚面倒角铣开挡铣开挡铣槽铣槽钻孔钻孔精铣脚面方案的比较选择：方案2先铣脚面虽然满足了先面后孔的原则，但是对于后面工序的基准选定却不够方便，所以不合理，根据根据经济性级工序内容的简便性可选择方案一，并制定出详细的工序内容。毛坯为精铸件，拿到毛坯后应该先退火处理下，消除掉铸件在铸造过程中产生的内应力及误差。并在毛坯车间调整好毛坯的机械性能以达到技术要求，然后送到机械加工车间加工，具体工序如下：铸造热处理铣端面钻13孔、扩14H9孔倒角铣脚面、开挡铣槽钻8.7去毛刺检验根据工序安排编出机械加工工序卡，共6张。五、工序设计1 选择加工设备与工艺装备（1）选择机床1-1工序

12、4钻13孔、扩14H9孔、工序5倒角及工序8钻8.7，工步不多，选用立式钻床就能满足要求，本零件外廓尺寸不大，选用Z525立式钻床。1-2工序3、6、7是粗铣和精铣，各工序的工步数不多，成批生产不要求很高的生产率，故选用卧式铣床就能满足要求，选用X62卧式铣床即可。选择刀具（参考指南）1-1工序3铣端面1-2工序4钻13孔。选择莫氏锥柄麻花钻13 GB/T1438.1-1996。其直径为13mm，工作长度101mm，莫氏锥度为1号，总长182mm。1-3工序4扩14H9孔。选择14 GB/T 1141-1984。其直径为14mm，工作长度108mm，莫氏锥度为1号，总长189mm。1-4工序5

13、倒角。1-5工序3、6、7都是铣。铣刀按表5-105选镶齿三面刃铣刀，直径为100，孔径d=27，齿数z=12。1-6工序8钻8.7孔。孔径为8.7mm无通用刀具，故可制造专用刀具，方便制造及经济效益，可做成直柄麻花钻。（3）选择量具本零件为中批量生产，一般尽可能采用通用量具，根据表面精度、尺寸和形状等要求，参考有关手册资料，选择量具如下表：工序工序名称量具3铣端面游标卡尺、粗糙块4钻13孔扩、14H9孔游标卡尺、塞规5倒角游标卡尺6铣脚面、开挡游标卡尺、粗糙块7铣槽游标卡尺、粗糙块8钻8.7游标卡尺、塞规2 确定工序尺寸（1）24端面加工余量加工表面工序双边余量工序尺寸及公差表面粗糙度粗铣粗

14、铣粗铣端面50446Ra25（2）钻13、扩14H9孔加工表面工序双边余量工序尺寸及公差表面粗糙度钻扩孔钻孔扩孔钻孔扩孔钻孔扩孔131Ra6.3（3）面加工余量加工表面工序余量工序尺寸及公差表面粗糙度粗铣精铣粗铣精铣粗铣精铣R15圆柱面2 15Ra25R19圆柱面2Ra12.5脚面1.60.4Ra12.5Ra6.314H13槽底面210Ra2514H13槽1.60.414.4Ra25Ra12.5（3）钻孔 加工表面工序双边余量工序尺寸及公差表面粗糙度孔8.7Ra25六、确定切削用量及基本时间1工序3切削用量：本工序为粗车端面，已知加工材料为ZG310-570，表面淬火处理后HRC40-50。确

15、定粗铣端面的切削用量。所选刀具为镶齿三面刃铣刀。=2mm,查表得进给量f =0.2mm/z，又X62铣床主轴转速30-1500 r/min，精度要求不高，选择n=150r/min。由前面可知刀具直径为100mm，则切削速度为。校核机床功率： 参考公式其中 d=100mm z=12 n=150/60r/s kpm=1，解得kw7.5kw ，故可用。2 工序4切削用量：本工序为钻13mm、扩14H9。2.1确定钻13mm孔的切削用量。所选刀具为莫氏锥柄麻花钻，其直径为13mm，工作长度101mm，莫氏锥度为1号，总长182mm。 确定切削用量=13/2=6.5mm，查表得进给量f =0.28mm/

16、r，切削速度v =21m/min。则主轴转速n=514.19r/min,故取n=545r/min，此时v=22.26m/min。2.2确定扩14H9孔的切削用量。所选刀具为14 GB/T 1141-1984，其直径为14mm，工作长度108mm，莫氏锥度为1号，总长189mm。 确定切削用量=1/2=0.5mm，查表得进给量f =0.45mm/r，切削速度v =60m/min。则主轴转速n=1364.19r/min,故取n=960r/min，此时v=42.2m/min。 2.3基本时间确定钻13mm孔的基本时间=确定扩14H9孔的基本时间=3工序6 切削用量：本工序是铣脚面、开挡，先粗铣，后半

17、精铣。3.1确定铣开挡底面圆柱面R15的切削用量 所选刀具为镶齿三面刃铣刀。=2mm,查表得进给量f =0.2mm/z，又X62铣床主轴转速30-1500 r/min，精度要求不高（Ra=25um），选择n=150r/min。由前面可知刀具直径为100mm，则切削速度为。校核机床功率： 参考公式 其中 d=100mm z=12 n=150/60r/s kpm=1，解得kw7.5kw ，故可用。3.2 确定铣开挡底面圆柱面R19的切削用量 所选刀具为镶齿三面刃铣刀。=2mm,查表得进给量f =0.2mm/z，又X62铣床主轴转速30-1500 r/min，精度要求不高（Ra=12.5um），选择

18、n=200r/min。由前面可知刀具直径为100mm，则切削速度为。校核机床功率： 参考公式 其中 d=100mm z=12 n=200/60r/s kpm=1，解得kw7.5kw ，故可用。 3.3确定开挡脚面的切削用量 所选刀具为镶齿三面刃铣刀。=4mm,查表得进给量f =0.2mm/z，又X62铣床主轴转速30-1500 r/min，精度要求较高（Ra=6.3um及有垂直度要求），选择n=250r/min。由前面可知刀具直径为100mm，则切削速度为。校核机床功率： 参考公式 其中 d=100mm z=12 n=250/60r/s kpm=1，解得kw7.5kw ，故可用。4工序7本工序

19、为铣槽，先粗铣槽底，再铣槽。4.1确定槽底面的切削用量 所选刀具为镶齿三面刃铣刀。=2mm,查表得进给量f =0.2mm/z，又X62铣床主轴转速30-1500 r/min，精度要求不高（Ra=25um），选择n=150r/min。由前面可知刀具直径为100mm，则切削速度为。校核机床功率： 参考公式 其中 d=100mm z=12 n=150/60r/s kpm=1，解得kw7.5kw ，故可用。4.2确定槽的切削用量 所选刀具为镶齿三面刃铣刀。=4mm,查表得进给量f =0.2mm/z，又X62铣床主轴转速30-1500 r/min，精度要求较高（Ra=12.5um且对称度为0.4），选择

20、n=220r/min。由前面可知刀具直径为100mm，则切削速度为。校核机床功率： 参考公式 其中 d=100mm z=12 n=220/60r/s kpm=1，解得kw7.5kw ，故可用。5 、工序8 本工序为钻8.7，并锪平12。确定钻8.7孔的切削用量。所选刀具为直柄麻花钻，其直径为8.7mm，工作长度80mm，总长122mm。 确定切削用量=8.7/2=4.35mm，查表得进给量f =0.49mm/r，切削速度v =27m/min。则主轴转速n=987.8r/min,故取n=960r/min，此时v=26.24m/min。七、夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需

21、要设计专用夹具。并设计工序钻孔14。两夹具将分别用于Z525立式钻床，刀具为高速麻花钻。(一)问题的提出本夹具主要用来钻孔14，在加工时应保证和14孔的垂直度要求。此外，在本工序加工时还应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。精度不是主要考虑的问题。(二)夹具设计1、定位基准选择由零件图可知, ,相对于14孔有0.15的垂直度要求，为使定位误差为零，应该选择孔中心为定位基准保证该垂直度。2、切削力及夹紧力计算根据切削手册查得，。根据简明手册表4.2-36查得，取：，故实际切削速度： 当时，工作台每分钟进给量应为：查说明书，取计算切削基本工时：因此，3、夹具设计及操作的简要说明如前所述，在设计夹

22、具时，应该考虑提高劳动生产率。为此，设计采用了快换装置。拆卸时，松开夹紧螺母扣，拔下固定V型块，实现工件的快换。八、设计小结 机械制造技术基础设计是我们在学完了大学的全部基础课，专业基础课以及专业课后进行的。这是进行了生产实习之后的一项重要的实践性教学环节，也是在进行毕业设计之前对所学的各科一次深入的综合性总复习，和一次理论联系实际的训练。因此，它在我们的大学四年生活中占有重要的地位。 就我个人而言，我希望通过这次设计对自己未来将从事的工作进一步适应性的训练，希望自己在设计中能锻炼自己的分析问题、解决问题、查资料的能力 ，为以后的工作打下良好的基础.由于能力有限、时间有限，设计尚有很多不足之处，希望各位老师给予指导 九、参考资料1机械制造技术基础设计指南 秦凯主编 化学工业出版社2机床夹具设计手册 王光斗 王春福主编 上海科学技术出版社3机械制造技术基础 吉卫喜 高等教育出版社4机床夹具设计手册 上海科学技术出版社