倒挡拨叉课程设计.docx
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倒挡拨叉课程设计
倒挡拨叉机械制造工艺设计
专业:
机械设计制造及其自动化
组别:
学号:
姓名:
完成日期:
年月日
摘要-1-
1零件分析-2-
1.1零件作用-2-
1.2零件图审查-3-
1.3零件工艺初步分析-3-
2确定生产类型-4-
3确定毛坯-4-
3.1毛坯类型-4-
3.2确定机械加工余量及毛坯尺寸、公差-4-
3.3绘制毛坯图-5-
4工艺规程设计-5-
4.1选择定位基准-5-
4.2制定工艺路线-6-
4.3选择加工设备和工艺装备-7-
4.3.1选择机床-7-
4.3.2选择夹具-7-
4.3.3选择刀具-7-
4.3.4选择量具-8-
4.4加工余量、工序尺寸及公差的确定-8-
4.5确定切削用量及时间定额-9-
4.5.1切削用量-9-
4.5.2时间定额-10-
5夹具设计(选做)-11-
结论-12-
参考文献-12-
摘要
机械制造技术项目训练,是以给定的一个中等复杂程度的中小型机械零件为对象,在确定其毛坯制造工艺的基础上,编制其机械加工工艺规程,并对其中某一工序进行机床专用夹具设计。
是综合运用机械制造技术的基本知识、基本理论和基本技能,分析和解决实际工程问题的一个重要教学环节;是对学生运用所掌握的“机械制造技术”知识及相关理论的一次全面应用训练。
通过训练,培养学生制定零件机械加工工艺规程和分析工艺问题的能力,设计机床夹具的能力,使用手册、图表及数据库资料的能力。
本次课程设计对倒挡拨叉零件进行了工艺设计,拨叉是一种辅助零件,摆动拨叉可以控制滑套与不同齿轮的结合和分离,达到换挡的目的,拨叉的制作需要达到一定的精度要求,而拨叉的夹具设计可以提高产品劳动生产率,保证和提高加工精度,降低生产成本等,从而使拨叉产品在保证精度的前提下提高效率、降低成本
关键词:
拨叉;工艺;定位;加紧;夹具
1零件分析
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①14H9表面粗糙度为Ra6.3um其轴轴要保证直线度M级①0.03;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Ra6.3um并保证与①14H9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48~53HRC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的公差尺寸为土0.2;孔①8.7公差尺寸为0到0.09,其轴线到开挡前脚面的尺寸41.5的公差尺寸为土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①8.7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R3ma>圆角或2最大长为3的倒角;孔①8.7还需锪平直径为①12;孔①24端面、开挡内R15面、孔①8.7内表面以及槽14H13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。
1.1零件作用
倒档拨叉是与操纵机构零件结合,用它拨动滑动齿轮实现倒车。
①14H9为配合面有
较高的精度。
槽14H13为滑块拨动的配合表面。
该拨叉在换挡位时要承受弯曲应力和冲击载荷的作用,因此该零件应具有足够的强度、刚度和韧性,以适应拨叉的工作条件。
图1.1.1倒挡拨叉图纸
零件图审查
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,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。
图1.2.1倒挡拨叉零件图
零件工艺初步分析
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①14H9表面粗糙度为Ra6.3um其轴轴要保证直线度M级①0.03;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Ra6.3um并保证与①14H9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48~53HRC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的公差尺寸为土0.2;孔①8.7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①8.7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R3ma>圆角或2最大长为3的倒角;孔①8.7还需锪平直径为①12;孔①24端面、开挡内R15面、孔①8.7内表面以及槽14H13底面表面粗糙度为Ra25一般的加工都可获得。
2确定生产类型
依设计题目,结合生产实际(年产量5000件)可知该零件的生产纲领零件是大批量
生产的铸件。
3确定毛坯
由于该拨叉件外形复杂。
又是薄壁件,年产量为5000件(大批生产)属于成批生产,
故毛坯可采用砂型铸造机器造型和壳型,从而提高毛坯生产率。
工件材料ZG310-57O毛
坯尺寸槽度要求为IT11~IT12级。
毛坯尺寸可通过加工余量大小最终确定。
3.1毛坯类型
铸件的机械加工余量按GB/T11351-89确定,材料为ZG310-57Q由于零件形状复杂,生产纲领是成批生产,所以毛坯选用砂型铸造机器造型和壳型。
3.2确定机械加工余量及毛坯尺寸、公差
铸件的机械加工余量按GB/T11351-89确定,材料为ZG310-57Q由于零件形状复杂,生产纲领是成批生产,所以毛坯选用砂型铸造机器造型和壳型。
根据文献【1】表2-1得,该铸件的尺寸公差CT为8-12级,由表2-5得加工
余量等级MA为F,所以取CF=9级。
由表2-3得各表面的公差数值:
①24端面尺寸46公差CT为2mm
14H13槽面尺寸14公差CT为1.6mm
右脚内端面尺寸41.5公差CT为2mm
左脚内端面尺寸23公差CT为1.7mm
内圆面R15公差CT为1.6mm
表3-1机械加工余量及毛坯尺寸、公差
零件图尺寸
机械加工余量
毛坏基准尺寸
公差值及极
毛坯尺寸标
限偏差
注
①24端面尺寸46
2
50
2
50
14H13槽面尺寸14
2
10
1.6
10
右脚内端面尺寸41.5
2
45
2
45
左脚内端面尺寸23
2
19
1.7
19
内圆面R15
2
13
1.6
13
3.3绘制毛坯图
图3.3.1倒挡拨叉毛胚图
4工艺规程设计
4.1选择定位基准
基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一,基面选择的正确与合理,可以使加工质
量得到保证,生产率得以提高。
根据零件图及其使用情况分析,知①14H9孔是设计基准,
也是零件工作最重要的工作面。
1)粗基准的选择
对于一般件而言,按照有关粗基准的选择原则(即当零件又不加工表面时,应以这些不加工表面做粗基准,若零件有若干个不加工表面时,应以与加工表面要求相对位置较高的不加工表面作粗基准)。
先选择拨叉头左端面和①24外圆表面作为加工①14H9孔时的粗
基准。
2)精基准的选择
在①14H9孔加工以后,各工序则以该孔为定位精基准,靠近叉脚的①24的端面为轴
向尺寸的定位精基准。
从而满足定位基准重合原则,和互为基准的原则。
但有些表面的加工可能会出现基准不重合,有时需进行尺寸链的换算。
制定工艺路线
毛坯为铸件,应经退火处理以消除铸件的内应力及改善机械加工性能,然后送到机械加工车间加工,具体工序如下:
1、钻①14孔至13.5mm(以①24圆柱面和左端面为基准定位)
2、铣左端面(以①13.5孔和右端面为基准定位)
3、铣右端面(以①13.5孔和左端面为基准定位)
4、倒角(左边)(以①13.5孔和右端面为基准定位)
5、倒角(右边)(以①13.5孔和左端面为基准定位)
6、铰①14H9孔(以①13.5孔和左端面为基准定位)
7、铣内圆曲面R15(以①14H9孔、左端面和R13孔为基准定位)
&粗铣拨叉脚内端面(以①14H9孔、右端面和R15孔为基准定位)
9、铣操纵槽两面和底面(以①16圆柱面和①24左端面为基准定位)
10、钻①8.7mm^L(以①16圆柱面和①24圆柱面的一线为基准定位)
11、锪平①12孔(以①16圆柱面和①24圆柱面的一线为基准定位)
12、精铣拨叉脚内端面(以①14H9孔、右端面和R15孔为基准定位)
13、去毛刺
14、清洗
15、检验
选择加工设备和工艺装备
4.3.1选择机床
1、工序
(1)钻①13.5,选择Z525型立式钻床。
2、工序
(2)、(3)铣①24端面,选择X51立式型机床。
3、工序(4)、(5)倒角和工序(6)铰①14H9孔,选择Z525型立式钻床。
4、工序(8)、(12)粗、精铣脚内端面,工序(7)铣曲面R15均选择X62W型机床。
5、工序(6)铣槽,选用X62W型机床。
6、工序(7)钻①8.7孑L,工序(8)锪平①12孔均选Z525型机床。
7、工序(13)去毛刺,选用钳工台。
8、工序(14)清洗,选用清洗机。
9、工序(15)检验,选用检验台。
17a䃿ဂĀ0Ԁ选择夹具
本零件属于大批生产因此为了满足生产率要求,各工序均采用专用夹具装夹工件。
17a䃿ဂĀ0Ԁ选择刀具
1、工序
(1)钻①14H9孔至13.5mm由文献【1】表3-5,选择d=13.5mmL=199,2号莫氏圆锥刀。
2、工序
(2)(3)铣两端面,根据文献【1】表3-23,选择镶齿套式面铣刀,规格
D=80D仁70d=27,L=36,L1=30,齿数为10。
3、工序(4)、(5)倒角根据文献【1】表3-10选择d=16mmL=93mml=20mm的锥柄
锥面锪钻。
4、工序(6)铰①14H9孔,由文献【1】表3-33,选择d=14mmL=189l=47,一号莫氏锥柄刀。
5、工序(7)根据文献【1】表3-28选择D=30m、md=10mm、l=12mm、Z=10的镶齿三
面刃铣刀。
6、工序(8)、(12),根据文献【1】表3-28,选用镶齿三面刃铣刀,选择D=38m,m
d=12mml=12mmZ=10的错齿三面铣刀。
7、工序(9)根据文献【1】表3-26,选择D=80m,md=22mm,l=12mm,Z=10的镶齿三面刃铣刀。
7、工序(10)钻①8.7孑L,根据参考文献【3】表3.1-5选取d=8.7mml=125mm的硬质合金直柄麻花钻。
&工序(11)锪平①12孔,根据文献【1】表3-12选取d=12mmd1=6.6mmd2=8mmL=80mml=18mm的带导柱直柄平底锪钻。
17a䃿ဂĀ0Ԁ选择量具
因此零件属于成批生产,一般均采用通用量具
1、工序
(1)根据文献【3】表5-24,选用锥柄圆柱塞规13.50+0.12,l=99mm。
2、工序
(2)、(3)根据文献【1】表3-39,均选择分度值为0.02mm的游标卡尺。
3、工序(6)铰孔,根据文献【3】表5.2-1选择锥柄塞规①14H9。
4、工序(7)、(8)、(9)、(11)、(12)根据文献【1】表3-39,选择三用游标卡尺,分度值为0.02mm的游标卡尺。
5、工序(10)根据文献【1】表3-39选用专用塞规①8.70+0.09。
ingLiU_HKSCS@#ࣱࢀ퀀ːŨ宮ޗ宮加工余量、工序尺寸及公差的确定
1、工序
(1)、(6)该孔由高速钢钻头钻出底孔后,再由圆孔铰刀铰出,由参考文献
【3】表2.3-15查得,铰孔的余量0.5mm所以钻孔的余量,Z钻=(14-0.5)/2=6.5mm。
则钻孔工序尺寸及公差为①13.5°0.043,铰孔工序尺寸及公差为①14°0.12。
2、工序
(2)、(3)①24mm两端面,由铣削加工来完成,工序余量为2mm
3、工序(4)(5)倒角,有由铣削加工完成,工序余量为1.5mm。
4、工序(7)内圆曲面R15,又铣削加工完成,工序余量为2mm
5、工序(8)、(12)脚内表面的Ra为6.3卩m需经粗铣、精铣两次加工,由参考文
献【3】表2.3-21查得精加工余量为0.5mm所以粗加工余量为1.5mm(右端面)和1.5mm(左端面)。
6、工序(9)加工14H13槽面,上面以确定加工余量2mm故可一次铣出。
7、工序(10)加工①8.7+0.09孑L,采用直径为①8.7的高速钢钻头加工即可。
0
&工序(11)锪①12孔,由文献【1】表5-41得孔深11=1~2取2mm
ingLiU_HKSCS@#ࣱࢀ퀀ːŨ宮ޗ宮确定切削用量及时间定额
4.5.1切削用量
1、工序
(1)钻①14孔至13.5mmap=6.75mm由参考文献【1】表5-22取钻a进给量f=0.25mm,又由文献【1】按工件材料的条件选取切削速度v可取为22m/min,由公式5-1得n=1000v/nd得钻头转速518.99r/min参照表4-9,取转速545r/min,再将此转速代入公式5-1,可求出该工序的实际钻削速度v=nnd/1000=545XnX13.5/1000=23.1m/min。
2、工序
(2)、(3)铣端面,即=2mm由文献【1】表5-7得f=0.08mm/z,由表5-9按镶齿铣刀、d/z=80/10的条件选取,铣削速度v=44.9m/min,由公式5-1n=1000v/dn可求得该工序的铣刀转速n=1000X44.9/(3.14X80)=178.65r/min,由表4-15选取n=160r/min。
则相应的实际切削速度v=nnd/1000=40.2m/min。
3、工序(4)、(5)倒角,即=1.5mm由文献【1】表5-32得f=0.05~0.08取f=0.05mm/r,切削速度v=40~60m/min取v=50m/min。
由公式5-1n=1000v/dn得n=1061r/min,由表4-15选取n=1225r/min。
4、工序(6)铰①14孔,由参考文献【1】表5-31得f=0.4~0.5,取0.4mm/r切削速度v可取为3m/min,由公式5-1得n=1000v/nd=69.1r/min,参照表4-9所列Z515型立式钻床的主轴转速,取转速n=97r/min。
将此代入公式5-1可求出实际切削速度v=nnd/1000=4.3m/min。
5、工序(7)铣R15曲面,由参考文献【1】表5-19得f=0.08~0.1,取f=0.08mm/z,由参考文献【1】表4-18查得X62主轴转速n=30~1500r/min,取n=300r/mm。
6、工序(8)粗铣脚右端面,即=1.5mm可一次铣出,左端面即=1.5mm可一次铣出。
由参考文献【1】表5-19得f=0.08~0.1得粗铣每齿进给量f=0.1mm/z。
工序(12)精铣脚左右端面,加工余量均为0.5mm均可一次铣出。
由参考文献
【1】表5-19得精铣每齿进给量f=0.08~0.1mm/r,取f=0.08mm/r。
由参考文献
【1】表4-18查得X62主轴转速n=30~1500r/mm取粗铣转速150r/min,精铣转速300r/min,由前面可知铣刀直径d=38mm所以
v粗=nnd/1000=3.14X38X150/1000=17.9m/min
v精=nnd/1000=3.14X38X300/1000=35.8m/min
7、工序(9)铣槽,即=2mm可—次,由参考文献【1】表5-19,每齿进给量f=0.08~0.1mm/z,取f=0.08mm/z。
由参考文献【1】表4-18查得X62主轴转速n=30~1500r/min,取n=190r/mm190/1000=47.7m/min
8、工序(10)钻①8.7孑L,即=4.35mm由参考文献【1】表5-22查得f=0.1~0.2mm/r,取f=0.15mm/r。
又由参考文献【1】表5-22得v=18~25m/min取v=18m/min。
由n=1000v/nd得n=658.9r/min,参照表4-9选取n=680r/min由公式得v=nnd/1000=3.14X680X8.7/1000=18.6m/min。
9、工序(11)锪①12孑L,由文献【1】表5-32得f=0.05~0.08取f=0.05mm/r,v=40~60取v=50m/min。
由n=1000v/nd得n=1326.9r/min,参照表4-9选取n=1360r/min,由公式5-1得:
v=nnd/1000=3.14X1360X12/1000=51.2m/min。
时间定额
1、工序
(1)钻①14H9至13.5mm孔,由文献【1】表5-4,得钻孔基本时间可由公式
tj=L/fn=(l+l1+l2)/fn。
I仁D/2cotkr+(1~2)=13.5/2Xcot54°+2=6.9mm
I2=1~4mm取l2=2mml=50mm
tj=(6.9+2+50)/(545X0.25)=0.43X60s=25.8s
2、工序
(2)铣左端面,根据文献【1】表5-43,得tj=L/fMZ,L=l+l1+l2,l=24mm,
11=0.5(d-(d2-ae2)0.5+(1~3)=3.84mm,l2=1~3mm取I2=2mm
fMZ=fXn=fzXZXn=0.08X10X160=128mm/min所以:
tj=L/fMZ=(24+3.84+2)/128=0.233X60s=14s,
工序(3)因为加工右端面的加工条件和左端面的一样,所以加工时间ttj=14s
3、工序(4)倒角(左边),由参考文献【1】得表5-41得tj=L/fn=(l+l1)/fn,其中I仁1~2取l1=1mml=1.5mm,已知f=0.05mm/r,n=1225r/min。
所以:
tj=(1+1.5)/(1225X0.05)X60s=2.4s。
工序(5)倒角(右边)的加工的条件和工序(4)的一样,所以此工序加工时间t右=tj=2.4s
4、工序(6)铰孔①14H9孔,根据文献【1】表5-41得tj=L/fn,其中L=(1+12+13),l1=(D-d1)/2=cotkr+(1~2)=0.5/2Xcot54°+2=2.2mm,L2=2~4取l2=2mml=46mm所以:
Tj=(2.2+2+46)/(0.4X97)=1.29X60s=77.6s
5、工序(7)铣曲面R15,根据文献【1】表5-43得tj=(1+11+12)/fMz,式中I1=0.5d-(C0
(d-C0))1/2)+(1~3),l2=1~3,C0=(0.03~0.05)d=0.12所以l1=15mm,l2=2mm,
I=15+8=23mmfMz=fzXZXn=0.08X10X300=240mm/min所以:
tj=(23+15+2)/240=0.166X60s=10s,因为有左右两叉脚所以此工序总时间t=2tj=20s。
6、工序(8)粗铣脚左右端面,根据文献【1】表5-43得tj=(l+l1+l2)/fMz,式
中l1=0.5d-(C0(d-C0)))+(1~3),l2=1~3,C0=(0.03~0.05)d=0.152所以l1=18.6mm,
I2=2mml=19+8=27mmfMz=fzXZXn=0.1X10X150=150mm/min所以tj=(27+18.6+2//150=0.32X60s=19s,因为有左右两叉脚所以此工序总时间t总=2tj=38s。
7、工序(9)铣槽,根据文献【1】表5-43得tj=(l+l1+l2)/fMz,式中
0.5I1=0.5(d-(d2-ae2)1/2)+(1~3)=0.5X(80-(802-17.932/+2=4mm,I2=2~5取I2=3,
1/2总右=
l=18。
fMZ=fXn=fzXZXn=0.08X10X190=152mm/min。
所以:
tj=(18+4+3)/152=0.164X60s=9.9s,因为要加工两面所以此工序所用时间t总
=2tj=19.8s,在加工两面的时候也加工了底面所以只走刀两次就行了。
8、工序(10)钻孔8.7,,由文献【1】表5-4,得钻孔基本时间可由公式
tj=L/fn=(I+I1+I2)/fn。
I1=D/2cotkr+(1~2)=8.7/2Xcot54°+2=5.2mmI2=1~4mm,取l2=2mm,l=47mm。
tj=(5.2+2+47)/(680X0.15)=0.533X60s=32s
9、工序(11)锪①12孔,由文献【1】表5-41得tj=L/fn=(I+I1)/fn,其中I1=1~2取I1=2mml=2mm已知f=0.05mm/r,n=1360r/min。
所以:
tj=(2+2)/(1360X0.05)X60s=3.5s。
10、工序(12)精铣脚端面,根据文献【1】表5-43得tj=(I+I1+I2)/fMz,式中
I1=0.5d-(C0(d-C0))1/2)+(1~3),I2=1~3,C0=(0.03~0.05)d=0.152所以I1=18.6mm,l2=2mml=19+8=27mmfMz=fzxZXn=0.08x10X300=240mm/min所以tj=(27+18.6+2)/240=0.198X60s=12s,因为有左右两叉脚所以此工序总时间t总=2tj=24s
5夹具设计(选做)
为了提高生产效率,保证加工质量,降低劳动强度,通常对产量较大的成批或大量生产的零件设计专用夹具。
(一)夹具类型的确定
+0.2根据工艺规程加工要求有:
尺寸41.5+0.15
-0.15mm23+0.1mm和位置公差两端面与孔
14轴线的垂直度为0.25及表面粗糙度为6.3。
由已知条件,工件尺寸小
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