指定分離叉軸的加工工藝設(shè)計銑R4槽的銑床夾具（中批生產(chǎn)）說明書

哈爾濱理工大學(xué) 機械制造工藝學(xué) 課程設(shè)計說明書 設(shè)計題目 指定分離叉軸的加工工藝，設(shè)計銑 R4 槽的銑床夾具（生產(chǎn)綱領(lǐng)：中批生產(chǎn)） 班 別 機設(shè) 09-1 學(xué) 號 設(shè) 計 者 指導(dǎo)教師 評定成績 設(shè)計日期 2011 年 11 月 28 日至 12 月 16 日 2 目錄 設(shè)計任務(wù)書 3 課程設(shè)計說明書正文 4 序言 4 一、零件的分析 4 二、工藝規(guī)程設(shè)計 4 （一）確定毛坯的制造形式 4 （二）基面的選擇 4 （三）制定工藝路 線 5 （四）機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 5 （五）確定切削用量及基本工時 6 三、專用夾具設(shè)計 8 （一）設(shè)計主旨 8 （二）夾具設(shè)計 8 四、課程設(shè)計心得體會 10 參考文獻(xiàn) 10 3 哈爾濱理工大學(xué) 機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計任務(wù)書 設(shè)計題目 指定分離叉軸的加工工藝，設(shè)計銑 R4 槽的銑床夾具（生產(chǎn)綱領(lǐng)：中批生產(chǎn)） 設(shè)計內(nèi)容 ： 1.繪制加工工件圖，計算機繪圖 1 張 2.制定零件的加工工藝過程 2 張 3.填寫零件加工工藝過程卡 1 張 4.所有工序的工序卡 1套 5.指定工序夾具的全套圖紙 1份 6.編寫設(shè)計說明書 1份 班 級 機設(shè) 09-1 學(xué) 號 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 系 主 任 2011 年 12 月 15 日 4 序言 機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計是在我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進(jìn)行的。這是我們在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計之前對所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的鏈接，也是一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練。因此，它在我們的大學(xué)學(xué)習(xí)生活中占有十分重要的地位。 就我個人而言，我希望能通過這次課程設(shè)計對自己未來將從事的工作進(jìn)行一次適 應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后參加祖國的現(xiàn)代化建設(shè)打下一個良好的基礎(chǔ)。 由于能力所限，設(shè)計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指教。 一、零件的分析 （一）零件的作用 題目所給定的零件是汽車離合器內(nèi)裝載分離叉的載體軸。其主要作用，一是傳遞轉(zhuǎn)矩，使分離叉可以在垂直軸線的平面上往復(fù)擺動；二是當(dāng)分離叉在軸線方向上處在不同的位置上時，承受分離叉作用在其上的靜摩擦載荷。由于該零件在工作中所承受的載荷不是很大，所以零件幾乎只是起連接作用。 （二）零件的工藝分析 分離叉軸共有兩組加工表面，它們相互間 有一定的位置要求?，F(xiàn)分述如下： 1. 25mm的軸線為中心的加工表面。 這一組加工表面包括： 25-0.08 -0.12 mm的外圓表面及其倒角， 24-0.1 -0.2 mm的外圓表面及其倒角。其中，主要加工表面為 25-0.08 -0.12 mm的外圓表面。 2. 24-0.1 -0.2 mm的端面為基準(zhǔn)的加工表面。 這一組加工表面包括： 24-0.1 -0.2 mm的端面， 25-0.08 -0.12 mm的端面，距 24-0.1 -0.2 mm的端面為 236.5mm的 R4mm的弧，從距 24-0.1 -0.2 mm的端面 242mm至 276mm的鍵槽。其中，弧與鍵槽底面相互平行。 由以上分析可知，對于這兩組加工表面而言，可以先加工第一組表面然后加工第二組表面，第二組表面中的弧可以借助于專用夾具加工。 二、工藝規(guī)程設(shè)計 （一）確定毛坯的制造形式 零件材料為 45鋼。考慮到汽車在運行中要經(jīng)常換擋，零件在工作過程中經(jīng)常承受交變載荷，因此應(yīng)該選用鍛件，以使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件工作可靠。由于零件年產(chǎn)量已達(dá)到中批生產(chǎn)水平，而且零件的輪廓尺寸不大，故可采用模鍛成形。這對于提高生產(chǎn)率、保證加工質(zhì)量也是有利的。 （二）基面的選擇 基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一?；孢x擇的正確、合理，可以保證加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率。否則，就會使加工工藝過程問題百出，嚴(yán)重的還會造成零件大批報廢，是 5 生產(chǎn)無法進(jìn)行。 1.粗基準(zhǔn)的選擇 對于一般的軸類零件而言，以外圓作為粗基準(zhǔn)是完全合理的。對于本零件來說也同樣適用。同時按照有關(guān)粗基準(zhǔn)的選擇原則（即當(dāng)零件有不加工表面時，應(yīng)以這些不加工表面作為粗基準(zhǔn)；以重要表面、加工余量較小的表面作為粗基準(zhǔn)；粗基準(zhǔn)應(yīng)盡量避免重復(fù)使用在同一尺寸方向上通常只允許使用一次；以質(zhì)量較好的毛坯作為粗基準(zhǔn)），選取軸頸為 25-0.08 -0.12 mm 的外圓表面作為粗基準(zhǔn)。 2.精基準(zhǔn)的選擇 精基準(zhǔn)的選擇主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問題。當(dāng)設(shè)計基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算。以 25mm 外圓及 24mm端面作為精基準(zhǔn)。銑 R4槽時以前兩個基準(zhǔn)和鍵槽作為精基準(zhǔn)。 （三）制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點，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)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為中批生產(chǎn)的條件下，可以采用通用機床配以專用工夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)考慮經(jīng)濟效果，以便降低生產(chǎn)成本。 工藝路線方案： 工序 1：車端面和外圓 25mm, 24mm 及其倒角，以 25mm 外圓作為粗基準(zhǔn)，選用 CA6140臥式車床和三爪卡盤。 工序 2：將加工軸反向裝夾精車外圓 25mm，選用 CA6140車床和三爪卡盤。 工序 3：銑鍵槽，以 25mm外圓及 24mm端面作為基準(zhǔn)，選用 X63臥式銑床加工。 工序 4：銑 R4弧，以 25mm外圓和 24mm端面以及鍵槽為基準(zhǔn)，選用 X63臥式銑床加工。 工序 5：去除毛刺。 工序 6：終檢。 以上工藝過程詳見機械加工工藝過程卡片和機械加工工序卡片。 （四）機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “分離叉軸”零件材料為 45 鋼，硬度為 220-260HBW，毛坯重量約為 3kg，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，可采用在鍛錘上合模模鍛毛坯。 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械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下： 1.外圓表面（ 25mm 及 24mm） 考慮其加工長度為 448.5mm，加工外圓表面直徑為 25mm 及 24mm，為簡化模鍛毛坯的外形，現(xiàn)直接取其外圓表面直徑為 31.8mm。 25mm及 24mm表面為自由尺寸公差，表面粗糙度值要求分別為 0.8 m和 6.3 m，此時直徑余量 2Z=6.8mm已能 滿足加工要求。 2.外圓表面沿軸線長度方向的加工余量及公差 查機械制造工藝設(shè)計簡明手冊（以下簡稱工藝手冊）表 2.2-14，其中鍛件重量為 3kg， 6 鍛件復(fù)雜形狀系數(shù)為 S1，鍛件材質(zhì)系數(shù)取 M1，鍛件輪廓尺寸（長度方向） 315 500mm，故長度方向偏差為 +1.3 -0.7 mm。 長度方向的余量查工藝手冊表 2.2 2.5，其余量值規(guī)定為 2.0 2.7mm，現(xiàn)取為 2.0mm。 （五）確定切削用量及基本工時 工序 1：粗車端面、外圓及倒角。本工序采用計算法確定切削用量。 1.加工條件 工件材料： 45鋼調(diào)質(zhì)， b=0.60GPa，模鍛。 加工要求：粗車 25mm、 24mm端面和 25mm、 24mm及其倒角，表面粗糙度值為 6.3m。 機床： CA6140臥式車床。 刀具：刀片材料為 YT15，刀桿尺寸為 16mm 25mm， r=90o， o=15o， o=8o， r =0.5mm。 2.計算切削用量 （ 1）粗車 25mm， 24mm端面。 1)確定端面最大加工余量：已知毛坯長度方向的加工余量為 2+1.3 -0.7 mm，考慮 7o的模鍛拔模斜度，則毛坯長度方向的最大加工余量 Zmax=7.5mm。分三次加工， ap=3mm計。長度加工公差按 IT12級，取 -0.46mm（入體方向）。 2)確定進(jìn)給量：根據(jù)切削用量簡明手冊（第 3 版）（以下簡稱切削手冊）表 1.4，當(dāng)?shù)稐U尺寸為 16mm 25mm， ap 3mm以及工件直徑為 25mm時 =0.18mm/r 按 CA6140車床說明書取 =0.51mm/r 3)計算切削速度：按切削手冊表 1.27，切削速度的計算公式可算出 c=115m/min 4）確定機床主軸轉(zhuǎn)速： ns=1151r/min 按機床說明書，與 1151r/min 相近的機床轉(zhuǎn)速為 1120r/min。所以實際 切削速度=111.83r/min。 5）計算切削工時：按工藝手冊表 6.2-1，取 l=31.8/2mm=15.9mm， l1=2mm,l2=0,l3=0 tm=(15.9+2)/(1120 0.18) 3min=0.266min (2)粗車 25mm外圓，同時應(yīng)校驗機床功率及進(jìn)給機構(gòu)強度。 1）背吃刀量：單邊余量 Z=1.3mm，可一次切除。 2）進(jìn)給量：根據(jù)切削手冊表 1.4，選用 =0.5mm/r。 3）計算切削速度：見切削手冊表 1.27 c=116m/min 4）確定主軸轉(zhuǎn)速： 7 ns=1154r/min 按機床選取 n=1120r/min。所以實際切削速度為 =112.54r/min 5）切削工時： t=20.201min (3)車 24mm外圓柱面 取 ap=1mm， =0.51mm/r(切削手冊表 1.6， Ra=6.3 m,刀尖圓弧半徑 r =0.1mm) 切削速度 c=105m/min n=1338r/min 按機床說明書取 n=1400r/min 則此時： =109.9m/min 切削工時 t=0.008min 工序 2：精車 25mm外圓 背吃刀量：單邊余量 Z=0.3mm，可一次切除。 進(jìn)給量：根據(jù)切削手冊表 1.4，選用 =0.3mm/r。 計算切削速度：見切削手冊表 1.27 c=115m/min 確定主軸轉(zhuǎn)速 ： ns=1465r/min 按機床選取 n=1400r/min。所以實際切削速度為 =109.9r/min 切削工時 ： t=1.1min 工序 3：銑鍵槽 每齒進(jìn)給量： z=0.06mm/z 切削速度：參考有 關(guān)手冊，確定 =25m/min。 采用高速鋼鑲齒三面刃銑刀， dw=25mm,齒數(shù) z=3。則 ns=318r/min 現(xiàn)選用 X63臥式銑床，根據(jù)機床使用說明書，取 nw=300r/min，故實際切削速度為 =23.6m/min 當(dāng) nw=300r/min時，工作臺的每分鐘進(jìn)給量 m應(yīng)為 m=54mm/min 查機床說明書，接近的有 m=60mm/min，故選用該值。 切削工時：利用零件圖，可得出銑刀的行程為 34mm。因此，機動工時為 8 tm=0.57min 工序 4：銑 R4弧 每齒進(jìn)給量： z=0.1mm/z 切削速度：參考有關(guān)手冊，確定 =30m/min。 采用凸圓弧銑刀，圓弧半徑 r=4mm， dw=225mm,齒數(shù) z=20。則 ns=38r/min 現(xiàn)選用 X63臥式銑床，根據(jù)機床使用說明書，取 nw=37.5r/min，故實際切削速度為 =26.5m/min 當(dāng) nw=37.5r/min時，工作臺的每分鐘進(jìn)給量 m應(yīng)為 m=60mm/min 查機床說明書，剛好有 m=60mm/min，故直接選用該值。 切削工時：利用作圖法，可得出銑刀的行程為 15mm。因此，機動工時為 tm=0.25min 三、專用夾具設(shè)計 為 了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，通常需要設(shè)計專用夾具。 經(jīng)過與指導(dǎo)教師的協(xié)商，決定設(shè)計工序 銑 R4 弧的銑床夾具。本夾具將用于銑床。刀具為高速鋼凸圓弧銑刀，對工件進(jìn)行銑 R4 弧加工。 （一）設(shè)計主旨 本夾具主要用來銑 R4 弧，這個弧在加工中需要一定的技術(shù)要求。在加工到本道工序時，鍵槽已經(jīng)加工好， R4 的弧需要借助已加工的鍵槽和外圓表面定位進(jìn)行加工。本道工序不需要考慮精度問題，因此，本道工序加工時，主要應(yīng)考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度。 （二）夾具設(shè)計 1、定位基準(zhǔn)的選擇 由零件圖可知， R4 的弧 的中心線應(yīng)對已加工鍵槽底面有平行度要求，其設(shè)計基準(zhǔn)為已加工的鍵槽底面。為了使定位誤差為零，應(yīng)該選擇以已加工鍵槽定位的自動定心夾具。但這種自動定心夾具在結(jié)構(gòu)上將過于復(fù)雜，因此這里只選用以已加工鍵槽為主要定位基面。 為了簡化夾具結(jié)構(gòu)，準(zhǔn)備采用手動夾緊裝置。 2、切削力及夾緊力的計算 切削刀具：凸圓弧銑刀， 8mm,z=20,則 F =FFFFFwqoneyzxpFndzafaC 式中， FC =650,pa=3.1mm, Fx =1.0, zf =0.08min, Fy =0.72,ea=40mm,(在加工面上測量的近似 9 值 )， Fn =0.86,0d=225mm， Fq =0.86, Fw =0,z =20，所以 F = N86.086.072.02 2 5 204008.01.36 5 0 =1456N 水平分力： HF =1.1實F=3203N 垂直分力：VF=0.3實F=873N 在計算切削力時必須考慮安全系數(shù)，安全系數(shù) K=4321 KKKK. 式中 K1 基本安全系數(shù)， 1K =1.5； K2 加工性質(zhì)系數(shù)， 2K =1.1； K3 刀具鈍化系數(shù)，3K=1.1； K4 斷續(xù)切削系數(shù)， 4K =1.1. 于是 F = HKF = NN 6 3 9 53 2 0 31.11.11.15.1 為克服水平切削力，實際夾緊力 N應(yīng)為 HKFffN )( 21 所以 N=1234 式中， 1f 和 2f 為夾具定位面及夾緊面上的摩擦系數(shù)， 21 ff =0.25. 3、 定位誤差分析 （ 1）定位元件尺寸及公差的確定。 本夾具的主要定位元件是和鍵槽配合的突起塊和兩個 V 型塊底座和兩個由螺母夾緊的夾緊塊，該與鍵槽配合的凸起塊的尺寸與公差現(xiàn)規(guī)定與本零件在工作時與其相配的鍵槽的尺寸與公差相同。 （ 2）確定兩夾緊塊及 V型底座的中心距 有零件圖可知；兩夾緊塊及兩 V型塊底座在不影響加工面加工的前提下可做一定調(diào)整。 （ 3）計算定位誤差 加工尺寸 R4 的弧的定位誤差，由于定位基準(zhǔn)與工序尺寸重合，故 B=0. 5、夾具設(shè)計及操作的簡要說明 如前所述，在設(shè)計夾具時，為提高勞動生 產(chǎn)率，應(yīng)該首先著眼于機動夾緊，本道工序的銑床夾具就選擇手動夾緊。本工序由于是粗加工，切削力較小，夾緊工件可以采用手動夾緊，這可以使夾具簡化，降低勞動強度，使操作簡便。 四、課程設(shè)計心得體會 10 緊張而又辛苦的三周課程設(shè)計結(jié)束了，當(dāng)我快要完成老師下達(dá)給我的任務(wù)的時候，我仿佛經(jīng)過一次翻山越嶺，登上了高山之巔，頓感心曠神怡，眼前豁然開朗。 課程設(shè)計是我們專業(yè)課程知識綜合應(yīng)用的實踐訓(xùn)練，這是我們邁向社會、從事職業(yè)工作前一個必不可少的過程。“千里之行始于足下”，通過這次課程設(shè)計，我深深體會到這句千古名言的真正含義。我 今天認(rèn)真的進(jìn)行課程設(shè)計，學(xué)會腳踏實地地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健的在社會大潮中奔跑打下堅實的基礎(chǔ)。 說實話，課程設(shè)計真是有點累。然而，當(dāng)我已著手清理自己的設(shè)計成果，仔細(xì)回味這三個周的心路歷程，一種少有的成功喜悅即刻使我倦意頓消。雖然這是我剛學(xué)會走完的第一步，是我人生中一點小小的勝利，然而它令我感到自己成熟