機械設計課程設計--撥叉工藝規(guī)程設計

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　畢業(yè)設計任務書------------------------------------------ 1</p><p>　　前言---------------------------------------------------- 3</p><p>　　一.零件的工藝分析-

2、--------------------------------------- 4</p><p>　　二.毛坯的選擇-------------------------------------------- 6</p><p>　　三.基準選擇--------------------------------------------- 9</p><p>　　四.擬

3、訂機械加工路線------------------------------------- 10</p><p>　　五.確定機械加工余量------------------------------------- 11</p><p>　　六選擇機床設備和工藝設備-------------------------------- 12</p><p>　　七.確定

4、切削用量及基本工時-------------------------------- 14</p><p>　　八.填寫工藝文件-------------------------------------------16</p><p>　　九.機床夾具設計-------------------------------------------18</p><p>　　十

5、.總結---------------------------------------------------22</p><p>　　參考文獻--------------------------------------------------23</p><p><b>　　前言</b></p><p>　　機械制造技術基礎課程設計是在學完了機

6、械制造技術基礎和大部分專業(yè)課程，并進行了生產實習的基礎之上進行的又一個實踐性的教學環(huán)節(jié)。這次設計使我們能綜合運用機械制造技術基礎中的基本理論，并結合生產實習中學到的實踐知識，獨立地分析和解決了零件機械制造工藝問題，設計了機床專用夾具這一典型的工藝裝備，提高了結構設計能力，為今后的畢業(yè)設計及未來從事的工作打下了良好的基礎。</p><p>　　1、培養(yǎng)學生綜合運用所學基礎課，專業(yè)基礎和專業(yè)課及知識，分析和解決加工過

7、程技術問題的工作能力。</p><p>　　2、鞏固，深化和擴大學生所學基本理論，基本知識和基本技能。</p><p>　　3、培養(yǎng)學生查閱文獻和收集資料的能力，理論分析和能力，制定設計或實驗方案的能力，設計計算和繪圖能力，計算機應用能力，撰寫論文和設計說明書的能力等。</p><p>　　4、培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和團隊精神，樹立良好的學術思想和工作作風。</p

8、><p>　　但由于能力所限，經驗不足，設計中還有許多不足之處，希望各位老師多多指教。</p><p>　　一·零件的工藝分析及生產類型的確定</p><p><b>　　1．零件的作用</b></p><p>　　題目所給定的是某設備上用于撥動某零件使機器改變其工作狀態(tài)的撥叉，以φ20H7的孔為回轉中心，φ10H

9、7兩個同軸孔連接另一個，通過搖桿的運動實現(xiàn)零件的同步動作此種動作的優(yōu)點是方便快捷可靠性高，可手動也可連接電動機構實現(xiàn)自動控制。</p><p><b>　　2．零件的工藝分析</b></p><p>　　通過對該零件圖的重新繪制，知原圖樣的視圖正確完整，但某些尺寸，公差，技術要求標注不明或缺損，在重畫過程中已作正確的修改和添加。</p><p>

10、;　　該零件屬于撥叉類的零件，需要切削加工的部位只有零件的配合面，其余的結構用鑄造成型，去毛刺之后就不須機械加工，且對表面粗糙度的要求也不高。零件的設計基準是φ60的底面，兩個φ10的橫孔要求同軸，φ10的豎孔相對底面的垂直度為0.2，在加工時選φ60的底面為定位基準，所以φ60的孔要先加工，解決加工兩個豎孔時的剛性問題是該工件的加工難點，應該說，該零件具有一定的工藝難度。</p><p><b>　　

11、3．零件的生產類型</b></p><p>　　依設計題目知：Q=1000臺/年，n=2件/臺；結合生產實際，備品率和廢品率分別取為5%和5%。代入公式（2—1）得該工件的生產綱領 </p><p>　　N=1000*2*（1+5%）*（1+5%）=2205件/年</p><p>　　零件是傳動用的撥叉，質量為0.98kg,查表2-1可知其屬輕型零件，生

12、產類型為中批生產。</p><p>　　二、選擇毛坯，確定毛坯尺寸，設計毛坯圖</p><p><b>　　選擇毛坯</b></p><p>　　該零件的材料為QＴ２００.因此選用鑄造，考慮到該零件的形狀復雜，各個加工部位之間的位置都要靠鑄造保證，鑄造要求比較高，因此選用金屬模。由于零件為中批生產，從提高生產效率、保證加工精度上考慮，選用金屬模

13、鑄也是正確的。</p><p>　?。玻_定機械加工余量、毛坯尺寸和公差</p><p>　　參見資料知，鑄件尺寸公差及機械加工余量按GB/T6414-1999確定。要確定毛坯的尺寸公差及機械加工余量，應先確定如下各項因素。</p><p>　?。?）鑄件的公差等級 由該零件的功用和技術要求，確定其鑄件的公差等級為普通級。</p><p>

14、;　?。?）鑄件的質量mf 根據(jù)零件成品質量0.98 kg，估算為mf=1.5 kg</p><p>　　（3）鑄件形狀復雜系數(shù)Ｓ</p><p><b>　?。樱絤f/mn</b></p><p>　　該鑄件為桿形，假設其最大長度為250mm，最大高度為65mm，最大寬度為60mm，則由公式</p><p>　

15、　mn =250*65*60*6.5*10-6=6.3 kg</p><p>　　S=1.5/6.3=0.24</p><p>　　由于0.24介于0.16和0.32之間，故該零件的形狀復雜系數(shù)S屬S3級。</p><p>　?。?）鑄件的材質系數(shù)M由于該零件的材料為球墨鑄鐵，是碳的分子質量大于0.65%的材料，故該鑄件的材質系數(shù)為M2級。</p>&

16、lt;p>　　（5）零件的表面粗糙度，由零件圖知，20，10的孔和底面為1.6，鑄造部分為6.3。 </p><p><b>　　3.確定加工余量</b></p><p>　　根據(jù)鑄件質量，零件表面粗糙度、形狀復雜系數(shù)查表5-9，由此查得單邊余量在厚度方向為1.7~2.2 mm，水平方向亦為1.7~2.2 mm，即鑄件各外徑的單面余量為1.7~</p>

17、;<p>　　2.2mm，各軸向的單面尺寸余量亦為1.7~2.2 mm。</p><p>　　(4).確定毛坯尺寸</p><p>　　上面查得的加工余量適用于機械加工表面粗糙度大于等于1.6.小于1.6的表面，余量要適當增大。</p><p>　　分析本零件，除幾個孔和底面的表面粗糙度為1.6之外其余部分的毛坯尺寸只需加上所查尺寸即可（由于有的表面只

18、需粗加工，這時可取所查數(shù)據(jù)中的小值當表面需經粗加工和半精加工時，可取其較大值）。由此知底面的加工余量為2.5mm,為了鑄造方便將孔全部留為實心。</p><p>　　綜上所述，確定毛坯尺寸見表1.</p><p>　　表1 撥叉毛坯（鑄件）尺寸</p><p>　?。?）確定毛坯尺寸公差</p><p>　　毛坯尺寸公差根據(jù)鑄件質量、材質系

19、數(shù)、形狀復雜系數(shù)從表5-6、表5-7中查得。本零件的毛坯尺寸允許偏差見表2.</p><p>　　表2 撥叉毛坯（鑄件）尺寸允許偏差</p><p><b>　　6．設計毛坯圖</b></p><p>　?。?）確定圓角半徑 鑄件的外圓角半徑按表5-12確定，內圓角半徑按5-13確定。本鑄件的各部分的t/H為大于0.5~1.故均按表中第一

20、行數(shù)值。為簡化起見，本鑄件內、外圓角半徑分別取相同數(shù)值，以臺階高度H=16~25進行確定。結果為：</p><p>　　外圓角半徑 r=6</p><p>　　內圓角半徑 R=3</p><p>　　以上所的圓角半徑數(shù)值能保證各表面的加工余量。</p><p>　?。?）確定拔模斜度

21、本鑄件由于上下模膛深度不相等，拔模斜度應以模膛較深的部分計算。</p><p>　　L/B=110/110=1, H/B=32/110=0.291</p><p>　　按表5-11，外模斜度α=5°，沒有內模斜度。</p><p>　?。?）確定分模位置 由于毛坯是三個孔在一個平面內且兩邊對稱，為了便于起模，應取三孔軸線所在的平面為分模面，分模線為直

22、線，屬平直分模線。</p><p>　　（4）確定毛坯的熱處理方式 鑄鐵毛坯經鑄造后，應安排時效處理以消除殘余的鑄造應力，并使不均勻的晶相組織在應力消除過程中得到細化，均勻的組織，從而改善加工性，和力學性能，時效的處理方式可以是自然時效或人工時效。</p><p>　　圖3所示為本零件的毛坯圖。</p><p>　　三、選擇加工方法，制定工藝路線</p>

23、;<p><b>　　1.定位基準的選擇</b></p><p>　　本零件是一個勺形，中間帶有大孔的撥叉，大孔是其設計基準（亦是裝配基準和測量基準），為了避免基準不重合帶來的誤差，應孔為定位基準，遵循基準重合的原則。具體而言，即選直徑20的孔及一底面為精基準。</p><p>　　由于選定孔為精基準，所以孔和底面就要優(yōu)先加工，因此就要選擇以表面和一外圓

24、作為粗基準，從工件剛性和夾持穩(wěn)定性的角度考慮最選擇凹弧面和φ60的外圓作為粗基準。</p><p>　　2.零件表面加工方法的選擇</p><p>　　本零件的加工面有端面、內孔、螺紋，材料為QT200以公差等級和表面粗糙度的要求，參考本指南有關資料，其加工方法選擇如下</p><p>　　(1) 三個φ10H7、一個φ9.8、一個φ20H7的孔表面粗糙度均為1.

25、6，需粗車后絞孔獲得其尺寸和表面粗糙度。</p><p>　　(2) 底面的表面粗糙度為1.6，圖紙要求要以刮削的方式獲得。</p><p>　　(3) M12的螺紋表面粗糙度為12.5，只需鉆孔后攻絲即可獲得尺寸和表面粗糙度。 </p><p>　?。?）其它表面的尺寸及表面粗糙度只需粗加工后就可以達到要求。</p><p><b

26、>　　3．制定工藝路線</b></p><p>　　本零件的加工首先要選定一個粗基準，加工出底面和φ20的孔，然后再以底面和孔定位加工其它部位。按照先加工基準面及先粗后精的原則，該零件的加工可按下述工藝路線進行。</p><p>　　工序Ⅰ： 以凹弧面及60的外圓為粗基準粗加工加工底面和φ20的孔，同時加工兩個φ20的端面到尺寸。</p><p>

27、　　工序Ⅱ： 精加工底面留刮余量，絞φ20的基準孔。</p><p>　　工序Ⅲ: 以底面和孔定位,加工φ30的沉孔到尺寸要求,加工同軸孔的端面到尺寸,加工兩個φ20的端面到尺寸要求.</p><p>　　工序Ⅳ: 鉆φ9.8的通孔,鉆9.6的通孔. </p><p>　　工序Ⅴ: 絞φ10的孔至尺寸要求,絞φ9.8的孔至尺寸要求,攻M12的螺紋至深

28、度.</p><p>　　工序Ⅵ: 以φ10的孔為基準鉆φ5.3的孔,攻M6的螺紋。</p><p>　　工序Ⅶ： 以底面和孔為定位基準鉆φ9.8的同軸孔，絞φ10的同軸孔至尺寸要求</p><p>　　工序Ⅷ： 以孔為基準刮底面到尺寸及表面粗糙度。</p><p>　　工序Ⅸ： 鉗工去毛刺。</p><p>

29、;<b>　　工序Ⅹ： 終檢。</b></p><p><b>　　四．工序設計 </b></p><p>　　1.選擇加工設備與工藝設備</p><p>　?。?）選擇機床 根據(jù)不同的工序選擇機床。</p><p>　　在零件的所有工序加工中，所要求的尺寸精度不高，但是加工的平面多，中批生產雖

30、然不要求很高的加工效率，如果采用普通機床會增加換刀次數(shù)和裝夾次數(shù)，再加上零件的加工余量并不多，所以在所有的工序中都采用立式加工中心進行加工。</p><p>　　（2）選擇夾具 由于該零件形狀復雜，通用夾具不能可靠夾持并進行加工，所以需設計專用夾具。</p><p>　?。?）選擇刀具 根據(jù)不同的工序選擇刀具。</p><p>　　加工工序Ⅰ時，底面比較大，選用

31、φ50的端銑刀可以提高生產效率。</p><p>　　加工工序Ⅴ、工序Ⅱ和工序Ⅶ時，選用H7或H9的通用型絞刀。</p><p>　　加工工序Ⅲ時，選用φ25四韌白鋼刀，既能加工沉孔、端面，節(jié)省了換刀時間。</p><p>　　加工工序Ⅳ和工序Ⅵ時，選用φ9.8 、φ9.6和φ5.3的普通麻花鉆。</p><p>　　加工工序Ⅶ時，由于要保證

32、兩孔同軸，就必須一次加工獲得，所以選用125*φ9.8的加長型鉆頭。</p><p>　　加工工序Ⅴ和工序Ⅵ時，選用M6、M12的機用絲錐。</p><p>　　（4）量具的選擇 本零件屬成批生產，一般情況下盡量采用通用量具。根據(jù)零件的精度要求、尺寸和形狀特點，參考本書有關資料，選擇如下。</p><p>　　選擇各軸向加工的量具。由于本零件需要測量的最大尺寸為1

33、90mm，所以所有的粗量量具都可以選擇0~200 mm的游標卡尺測量，62.5、19、選用0~100mm的高度游標卡尺即可，12的尺寸由于精度比較高，應選用0~25mm的外徑千分尺，42地的尺寸不能直接測量，要用芯棒插在φ20的孔里，再用游標卡尺間接測量。</p><p>　　選擇加工孔的量具，三個φ10H7、一個φ9.8H9和一個φ20H7的孔可以用卡尺進行粗量，絞孔后可以用內徑百分表測量。</p>

34、<p><b>　　2.確定工序尺寸</b></p><p>　　（1）確定圓柱面的工序尺寸 圓柱表面多次加工的工序尺寸只與加工余量有關。前面已確定各圓柱面的總加工余量(毛坯余量)，應將毛坯余量分為各工序加工余量，然后由后往前計算工序尺寸。中間工序尺寸的公差按加工方法的經濟精度確定。</p><p>　　本零件各孔的工序加工余量，工序尺寸及公差，表面粗

35、糙度見表</p><p>　?。?）確定軸向工序尺寸 本零件的各工序的軸向尺寸如圖所示。</p><p>　　確定各加工表面的工序加工余量。 本零件各端面的工序加工余量見表。</p><p><b>　　五、確定基本工時。</b></p><p>　　工序 I 粗銑，精銑端面</p><p>　

36、　決定切削速度Vc、可根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.9確定 </p><p>　　Vc=60(m/min) </p><p>　　n=1000V/d=(1000x60)/(3.14x50)=382.16r/min </p><p>　　根據(jù)型數(shù)控加工中心說明書選n=380r/min</p><p>　　Vc=3.14nd/1000=(3

37、80x3.14x50)/1000=59.66m/min Vf=nfZ=380x0.14=53.2mm/min </p><p>　　選Vf=37.5mm/min 實際fz=Vf/(nxz)=0.0159mm/z</p><p><b>　　2. 精銑</b></p><p>　　4）基本工時基本工時根據(jù) 《切削用量簡明手冊》表3.5 L1

38、+△=12mm</p><p>　　Tm=(L+L1+△)/Vf=(40+12)/190=0.273（min） </p><p>　　工序Ⅱ 鉆孔、鉸孔。</p><p><b>　　⒊計算基本工時</b></p><p><b>　　Tm=L/nf</b></p><p&g

39、t;　　式中L=l+Y+△,l=20mm,入切量和超切量由表2.29查出y+△=6mm,所以</p><p>　　Tm=26/272*0.28=1.18min.</p><p><b>　　2、鉸孔</b></p><p>　　基本工時 Tm= L/nf=</p><p>　　1.5×15×1.2&#

40、215;1.4/1000×3.6×0.06×7=0.025(min)</p><p>　　工序Ⅲ 粗銑，精銑圓面。</p><p>　　6) 基本工時根據(jù) 《切削用量簡明手冊》表3.5</p><p>　　Tm=(L+L1+△)/Vf=(20+24)/50=0.88（min） L1+△=24mm</p><

41、;p><b>　　2. 精銑</b></p><p>　　6) 基本工時基本工時根據(jù) 《切削用量簡明手冊》表3.5</p><p>　　Tm=(L+L1+△)/Vf=(40+25)/100=0.65（min） L1+△=25m</p><p>　　工序Ⅴ 銑圓弧側面</p><p>　　5）基本工時基

42、本工時根據(jù) 《切削用量簡明手冊》表3.5</p><p>　　Tm=(L+L1+△)106/Vf=(40+46)/95=1.11（min） L1+△=46mm </p><p>　　工序Ⅵ 鉆孔、鉸孔。</p><p><b>　　⒊計算基本工時</b></p><p><b>　　Tm=L/nf&l

43、t;/b></p><p>　　式中L=l+Y+△,l=40mm,入切量和超切量由表2.29查出y+△=6mm,所以</p><p>　　Tm=45/600*0.3=0.22min.</p><p><b>　　2、鉸孔</b></p><p>　　基本工時 Tm= L/nf=</p><p&g

44、t;　　45/100*0.2=2.25(min)</p><p>　　工序Ⅵ。擴孔，攻絲。</p><p><b>　?、秤嬎慊竟r</b></p><p><b>　　Tm=L/nf</b></p><p>　　式中L=l+Y+△,l=30mm,入切量和超切量由表2.29查出</p>

45、<p><b>　　所以</b></p><p>　　Tm=30/250*0.3=0.4min.</p><p><b>　　2、攻絲</b></p><p>　　基本工時 Tm= L/nf=</p><p>　　30/100*1.5=0.2(min)</p><p

46、>　　工序Ⅶ。鉆孔，鉸孔。</p><p><b>　?、秤嬎慊竟r</b></p><p><b>　　Tm=L/nf</b></p><p>　　式中L=l+Y+△,l=30mm,入切量和超切量由表2.29查出Y+△=4</p><p><b>　　所以</b>&l

47、t;/p><p>　　Tm=34/500*0.3=0.22min.</p><p><b>　　2、鉸孔</b></p><p>　　基本工時 Tm= L/nf=</p><p>　　30/100*0.3=1(min)</p><p>　　工序Ⅵ。鉆孔，攻絲。</p><p>

48、<b>　?、秤嬎慊竟r</b></p><p><b>　　Tm=L/nf</b></p><p>　　式中L=l+Y+△,l=13mm,入切量和超切量由表2.29查出Y+△=3</p><p><b>　　所以</b></p><p>　　Tm=16/400*0.2=0.

49、16min.</p><p><b>　　2、攻絲</b></p><p>　　基本工時 Tm= L/nf=</p><p>　　30/200*0.8=0.75(min)</p><p>　　工序Ⅶ。鉆孔，鉸孔。</p><p><b>　　⒊計算基本工時</b></p

50、><p><b>　　Tm=L/nf</b></p><p>　　式中L=l+Y+△,l=104mm,入切量和超切量由表2.29查出Y+△=4</p><p><b>　　所以</b></p><p>　　Tm=108/600*0.3=0.3min.</p><p><b&

51、gt;　　2、鉸孔</b></p><p>　　基本工時 Tm= L/nf=</p><p>　　110/100*0.3=3.67(min)</p><p><b>　　六．夾具設計</b></p><p>　　本零件形狀復雜，通用夾具不能滿足其定位加工得要求，該零件又是批量生產工序分散，所以不同的工序要設計

52、不同的夾具，以滿足零件精度和提高生產效率。</p><p>　　本夾具是工序Ⅶ用直徑φ9.8 的加長鉆頭鉆φ10H7的同軸孔的專用夾具，所設計的夾具裝配圖如圖所示，夾具體零件圖如圖所示，有關說明如下。</p><p>　　定位方案： 工件以φ60的底面加之φ20的圓柱短銷限制五個自由度還有一個轉動自由度靠短銷和削邊銷共同限制，及工件六個自由度全部限制。定位示意圖如圖所示：</p>

53、;<p>　　夾緊機構： 本工序用的是φ10 的鉆頭，因此切削力不是很大，所以夾緊力也不需要很大，采用杠桿夾緊即可滿足要求。為提高生產效率，也可采用氣動夾緊</p><p>　　對刀裝置：采用光電尋邊器。</p><p>　?。?） 夾具體與機床連接元件 采用兩個標準的定位鍵A18h8JB/T8016-1999,固定在夾具體的同一直上的鍵槽中用以確定夾具在機床中的正確位置

54、，并保證定位鍵的寬度在與機床的梯形槽相匹配的要求</p><p><b>　　。</b></p><p>　?。?） 夾具體：工件的定位元件和夾緊元件由連接板連接起來，其余的相關機構都裝在連接板上，從而確定了各元件的相對位置，這樣有機地連接起來，便實現(xiàn)了定位，夾緊對刀的功能。</p><p>　　（6） 使用說明：安裝工件時松開杠桿

55、夾緊機構，將工件裝在左邊的定位元件中加緊螺釘即完成工件的安裝。 按下鉆套前進鍵將鉆套移至工作位置，</p><p>　　等鉆孔完成后，按下鉆套氣缸回退鍵，使鉆套退移至指定位置進行，在進行絞孔加工，絞孔完成后，本工序即完成</p><p>　?。?） 機構特點：該夾具結構較復雜，但是操作簡單快速且精度較高，故適用于加工精度較高的場合。</p><p>　　夾具底面

56、的定位鍵可使夾具實現(xiàn)重復安裝且能保證精度。</p><p>　　本夾具是一套專用夾具，所以加工對象就有其唯一性，因而不能用于其他零件的加工。</p><p><b>　　七、設計小結 </b></p><p>　　作為一名技師班的學生，我覺得能做類似的機械制造畢業(yè)設計是十分有意義的，而且是十分必要的。在已度過的四年時間里我們大多數(shù)接觸的是專業(yè)基

57、礎課。我們在課堂上掌握的僅僅是專業(yè)基礎課的理論方面，如何去鍛煉我們的實踐方面？如何把我們所學到的專業(yè)知識用到實踐中去呢？我想通過此次的設計就為我們提供了良好的設計平臺。在做本次的畢業(yè)設計過程中，我感觸最深的當數(shù)查閱大量的設計手冊了，為了讓自己的設計更加完善，更加符合工程標準，一次次翻閱機械設計手冊是十分必要的，同時也是必不可少的。</p><p>　　我做的是撥叉的畢業(yè)設計，主要是端面、孔的加工，需要考慮的是加工

58、方法，定位基準，刀具和加工余量的確定等。我覺得我們的指導老師對我們畢業(yè)設計的完成有著很大的幫助，特別是指導老師給我們的畢業(yè)設計提出了很多好的建議，對我們整個設計的過程起們著很大的引導作用。當然，這其中也培養(yǎng)了我們的團隊精神，加強了我的學習興趣，同時可還以通過實踐鍛煉一下我們，使我們不但不再對所學專業(yè)感到陌生，而且還可以培養(yǎng)大家的積極性。</p><p>　　當然，這其中定有不足之處，望老師給予我們寶貴的指教！&l

59、t;/p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　1．機械制造技術（華中科技大學出版社）</p><p>　　2．機械制造技術課程設計指導（化工工業(yè)出版社）</p><p>　　3．數(shù)控工藝培訓教程（清華大學出版社）</p><p>　　4．機械加工工藝手冊（機械工業(yè)出版社）<

60、/p><p>　　5．機床工藝學（機械工業(yè)出版社）</p><p>　　6．金工實習（機械工業(yè)出版社）</p><p>　　7。機械制圖（華中科技大學出版社）</p><p>　　8．典型零件機械加工生產實例（機械工業(yè)出版社）</p><p>　　9. 公差與測量技術基礎 （華中科技大學出版社）</p>&