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課程設(shè)計(jì)
主離合器分杠桿機(jī)械加工工藝及夾具設(shè)計(jì)
所在學(xué)院
專 業(yè)
班 級(jí)
姓 名
學(xué) 號(hào)
指導(dǎo)老師
年 月 日
摘要
主離合器分杠桿零件加工工藝及夾具設(shè)計(jì)是包括零件加工的工藝設(shè)計(jì)、工序設(shè)計(jì)以及專用夾具的設(shè)計(jì)三部分。在工藝設(shè)計(jì)中要首先對(duì)零件進(jìn)行分析，了解零件的工藝再設(shè)計(jì)出毛坯的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的加工基準(zhǔn)，設(shè)計(jì)出零件的工藝路線；接著對(duì)零件各個(gè)工步的工序進(jìn)行尺寸計(jì)算，關(guān)鍵是決定出各個(gè)工序的工藝裝備及切削用量；然后進(jìn)行專用夾具的設(shè)計(jì)，選擇設(shè)計(jì)出夾具的各個(gè)組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導(dǎo)元件、夾具體與機(jī)床的連接部件以及其它部件；計(jì)算出夾具定位時(shí)產(chǎn)生的定位誤差，分析夾具結(jié)構(gòu)的合理性與不足之處，并在以后設(shè)計(jì)中注意改進(jìn)。
關(guān)鍵詞：工藝，定位，切削用量，夾緊
II
Abstract
The bolt body parts and milling fixture design process is the design process design, including machining process design and fixture three. In process design should first of all parts for analysis, to understand part of the process to design blank structure, and choose the good parts machining datum, design the process routes of the parts; then the parts of each step in the process to the size calculation, the key is to determine the craft equipment and the cutting dosage of each working procedure design; then the special fixture, the fixture for the various components of the design, such as the connecting part positioning devices, clamping element, a guide element, fixture and machine tools and other components; positioning error calculated by the analysis of fixture, jig structure the rationality and the deficiency, pay attention to improving and will design in.
Keywords: process, positioning, cutting dosage, clamping,
目 錄
前 言 3
一、零件的分析 3
二、確定毛坯 5
三、工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 5
參考文獻(xiàn) 16
致 謝 17
前 言
機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)是我們?nèi)跁?huì)貫通大學(xué)所學(xué)的知識(shí)，將理論與實(shí)踐相結(jié)合，對(duì)專業(yè)知識(shí)的綜合運(yùn)用訓(xùn)練，為我們即將走向自己的工作崗位打下良好的基礎(chǔ)。
機(jī)械加工工藝是規(guī)定產(chǎn)品或零件機(jī)械加工工藝過程和操作方法，是指導(dǎo)生產(chǎn)的重要的技術(shù)性文件。它直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)率及其加工產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益，生產(chǎn)規(guī)模的大小、工藝水平的高低以及解決各種工藝問題的方法和手段都要通過機(jī)械加工工藝來體現(xiàn)，因此工藝規(guī)程的編制的好壞是生產(chǎn)該產(chǎn)品的質(zhì)量的重要保證的重要依據(jù)。在編制工藝時(shí)須保證其合理性、科學(xué)性、完善性。
而機(jī)床夾具是為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量的同時(shí)提高生產(chǎn)的效率、改善工人的勞動(dòng)強(qiáng)度、降低生產(chǎn)成本而在機(jī)床上用以裝夾工件的一種裝置，其作用是使工件相對(duì)于機(jī)床或刀具有個(gè)正確的位置，并在加工過程中保持這個(gè)位置不變。它們的研究對(duì)機(jī)械工業(yè)有著很重要的意義，因此在大批量生產(chǎn)中，常采用專用夾具。
本設(shè)計(jì)是主離合器分離杠桿零件加工工藝及夾具設(shè)計(jì)。主離合器分離杠桿零件的主要加工表面是平面及孔。一般來說，保證平面的加工精度要比保證孔的加工精度容易。因此，本設(shè)計(jì)遵循先面后孔、基準(zhǔn)先行前道工序?yàn)橄碌拦ば蜃鰷?zhǔn)備的工藝設(shè)計(jì)原則?；鶞?zhǔn)的選擇以杠桿大頭外圓外圓面作為粗基準(zhǔn)，以杠桿大頭花鍵底孔及其下表面作為精基準(zhǔn)。先將大頭底面加工出來，然后作為定位基準(zhǔn)，在以底面作為精基準(zhǔn)加工孔。由于內(nèi)孔花鍵較細(xì)小且精度要求較高故采用拉削加工最為合理。考慮到零件年產(chǎn)量5000件，屬于大中批量，但是零件的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單尺寸較小，所以整個(gè)加工過程選用通用機(jī)床；在夾具方面選用專用夾具，夾緊方式多采用手動(dòng)夾緊，夾緊簡(jiǎn)單，機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，且能滿足設(shè)計(jì)要求。
一、零件的分析
1.1零件的作用
題目給出的零件是主離合器分離杠桿。是發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力輸出系統(tǒng)的一個(gè)零件，它的主要的作用是把離合器踏板產(chǎn)生的機(jī)械位移通過花鍵轉(zhuǎn)變成扭矩，帶動(dòng)撥叉動(dòng)作使離合器分離或者接合，控制發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力的輸出與停止。
1.2 零件的工藝分析
零件的材料為45鋼鍛造件， 217~255 HBW。現(xiàn)分析如下：
主要加工面：
1) 杠桿大頭下表面；
2) 小頭兩側(cè)端面；
3) 花鍵底孔、Φmm孔及Φ4mm孔；
4) 花鍵、Φ12.5mm及M12mm螺紋孔。
5）槽。
主要基準(zhǔn)面：
1) 以杠桿大頭下表面為基準(zhǔn)的加工表面。這一組加工表面包括：花鍵底孔、小頭端面
2) 以花鍵底孔為中心的加工表面。這一組加工表面包括：內(nèi)孔花鍵、Φ12.5mm孔、M12mm螺紋孔、Φmm孔、Φ4mm孔、mm槽及其倒角。其中主要加工面是內(nèi)孔花鍵和Φmm孔。
這兩組加工面之間有著一定的位置要求。現(xiàn)分述如下：
杠桿大頭端面與花鍵孔軸線要求相互垂直以保證杠桿曲臂尺寸85±1mm
花鍵孔軸線與Φ孔有距離230±0.75mm的要求以及與Φ12.5孔、M12螺紋孔距離22mm的要求。
由上述分析可知，對(duì)于兩組加工表面而言，可以先加工其中一組表面，然后借助于專用夾具加工另一組表面，并保證它們之間的位置精度要求。
二、確定毛坯
2.1 確定毛坯的制造方法
零件材料為45鋼，硬度217~255HBW，由于零件是一個(gè)傳遞扭矩的杠桿，工作時(shí)承受較大的負(fù)荷，因此此零件應(yīng)該選用鍛件；由于該零件年產(chǎn)量為5000件，已達(dá)大批生產(chǎn)的的水平，而且零件的輪廓尺寸也不大，故可鍛造成型。這從提高生產(chǎn)率，保證加工精度上考慮，也是應(yīng)該的。
2.2 繪制毛坯圖
三、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
3.1 選擇定位基準(zhǔn)
粗基準(zhǔn)的選擇
對(duì)于本零件而言，按照粗基準(zhǔn)的選擇原則，選擇本零件的不加工表面是杠桿大頭側(cè)肩、面圓頭和下端面作為加工的粗基準(zhǔn)，可用支撐板對(duì)側(cè)肩進(jìn)行定位，以限制、、自由度；用一個(gè)擋板對(duì)圓頭定位和一個(gè)支撐銷定對(duì)小頭部桿身定位，以限制、自由度；再以一個(gè)墊板支承42圓的底面作主要定位消除自由度，達(dá)到完全定位。就可加工上端面和花鍵底孔。
精基準(zhǔn)的選擇
主要考慮到基準(zhǔn)重合的問題，和便于裝夾，采用杠桿大頭下端面和花鍵底孔作為精基準(zhǔn)。
3.2制定工藝路線
表2.1工藝路線方案一
工序5
熱處理
工序10
銑杠桿大頭下端面
工序15
鉆、鉸孔花鍵底孔至Фmm
工序20
銑杠桿小頭兩端面至mm
工序25
鉆Ф和Ф4孔
工序30
鉆M12螺紋底孔，擴(kuò)Ф12.5階梯孔，攻M12螺紋孔
工序35
拉杠桿大頭36槽內(nèi)孔花鍵
工序40
銑杠桿大頭4mm槽
工序45
檢查
表2.2工藝路線方案二
工序5
熱處理
工序10
銑杠桿大頭上端面
工序15
鉆、鉸孔花鍵底孔至Фmm
工序20
鉆Ф、锪Фmm平面以及鉆Ф4mm孔
工序25
锪Фmm另一面
工序30
鉆M12螺紋底孔，擴(kuò)Ф12.5階梯孔，攻M12螺紋孔
工序35
拉杠桿大頭36槽內(nèi)孔花鍵
工序40
銑杠桿大頭4mm槽
工序45
檢查
工藝路線的比較與分析：
第二條工藝路線不同于第一條是將“工序3銑寬度為mm的杠桿小頭兩端面”變?yōu)椤帮璃秏m兩個(gè)端面面”其它的先后順序均沒變化。通過分析發(fā)現(xiàn)這樣的變動(dòng)可以一定程度提高生產(chǎn)效率，但是不能很好保證零件的尺寸精度和位置精度。所以發(fā)現(xiàn)第二條工藝路線并不可行。
從提高效率和保證精度這兩個(gè)前提下，發(fā)現(xiàn)第一個(gè)方案也比較合理想。所以我決定以第一個(gè)方案進(jìn)行生產(chǎn)。具體的工藝過程如表2.3所示。
表2.3 最終工藝過程
工序5
熱處理。調(diào)質(zhì)處理，保證硬度HB217―255
工序10
銑杠桿大頭下表面。保證尺寸mm，粗糙度是25。選用立式升降臺(tái)銑床X52K，專用夾具。
工序15
鉆、鉸孔花鍵底孔至Фmm。鉆孔Φmm的毛坯到Φ22mm；鉸孔Φ22mm到Фmm。保證粗糙度是6.3；锪孔口倒角至1.5mm。采用立式鉆床Z535，專用夾具。
工序20
銑杠桿小頭兩端面。保證厚度為mm，保證尺寸85±1，粗糙度是25,采用臥式銑床XA6132，用專用夾具。
工序25
鉆Ф和Ф4孔。粗糙度是25,采用搖臂鉆床Z3032，為保證加工的孔的位置度，采用專用夾具。
工序30
鉆M12螺紋底孔，擴(kuò)Ф12.5階梯孔，攻M12螺紋。采用立式鉆床Z535，專用夾具。
工序35
拉杠桿大頭36槽內(nèi)孔花鍵。用內(nèi)花鍵拉刀拉孔Ф至36槽內(nèi)花鍵，粗糙度是3.2,采用臥式拉床L6120C，組合夾具。
工序40
銑杠桿大頭4mm槽。銑杠桿大頭開槽，保證寬度為mm，保證粗糙度是25,采用臥式銑床XA6132，用專用夾具。
工序45
檢查
3.3 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
杠桿的材料是45鋼鍛件，毛坯的重量約3kg，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)。由于毛坯用采用模鍛件, 毛坯尺寸的確定如下：
由于毛坯及以后各道工序或工步的加工都有加工公差，因此所規(guī)定的加工余量其實(shí)只是名義上的加工余量，實(shí)際上加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。
由于本設(shè)計(jì)規(guī)定零件為大批量生產(chǎn)，應(yīng)該采用調(diào)整法加工，因此計(jì)算最大與最小余量時(shí)應(yīng)按調(diào)整法加工方式予以確定。
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(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：
1．杠桿大頭厚度46mm
考慮到花鍵孔端面的銑削加工方便性，故鍛造厚度方向的余量查《工藝手冊(cè)》表2.2~2.5，其余量值為2.0~2.5mm，現(xiàn)取2mm。
故厚度毛坯值為48mm
2．內(nèi)孔花鍵
考慮到鍛模的簡(jiǎn)單方便，將內(nèi)孔花鍵鍛成實(shí)心，內(nèi)孔花鍵鉆、鉸、拉出。
鉆孔：φ22mm
鉸孔：mm
拉花鍵：專用拉刀拉成
3．杠桿小頭厚度
考慮到端面的銑削加工方便性，故鍛造厚度方向的余量查《工藝手冊(cè)》表2.2~2.5，其余量值為2.0~2.5mm，現(xiàn)取2mm。
故厚度毛坯值為17mm
4．杠桿小頭面上mm孔及φ4mm孔
考慮到孔徑很小鍛造很難實(shí)現(xiàn)，將內(nèi)孔鍛成實(shí)心，內(nèi)孔鉆出。
鉆孔：φ4mm
鉆孔：mm
5．M12-3螺紋、φ12.5mm孔
由上可知，此處鍛成實(shí)心，不用考慮留加工量。
6．4mm槽
由上可知，此處鍛成實(shí)心，不用考慮留加工量。
3.4 確定切削用量及基本工時(shí)
工序1：銑杠桿大頭下表面
機(jī)床：X52K立式銑床。
刀具：硬質(zhì)合金端銑刀，材料：， ，齒數(shù)，此為粗齒銑刀。
因其余量：α=2mm
所以銑削深度：
每齒進(jìn)給量：查<<機(jī)械加工工藝師手冊(cè)>>，取
銑削速度：參照參考文獻(xiàn)，取。
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
查機(jī)床說明書
實(shí)際銑削速度：
進(jìn)給量：
工作臺(tái)每分進(jìn)給量：
切削行程
工序2 鉆、鉸孔φ22.4mm，并锪倒角1.5×45°
1鉆孔φ22 mm
確定進(jìn)給量:查<<機(jī)械加工工藝師手冊(cè)>>表28-10，當(dāng)鋼的<800MPa，=φ22mm時(shí)，=0.39~0.47mm/r。由于本零件在加工φ22mm孔時(shí)屬于中等剛度零件，故進(jìn)給量應(yīng)乘系數(shù)0.75，
則 =（0.39~0.47）x0.75=0.29~0.35mm/r
根據(jù)Z535機(jī)床說明書，現(xiàn)取=0.25mm/r。
切削速度：根據(jù)《切削手冊(cè)》，查得切削速度v=18m/min。
所以
根據(jù)機(jī)床說明書，取=225r/min，故實(shí)際切削速度為
切削工時(shí)：h=46mm
2．鉸孔：mm
采用刀具：mm 專用鉸孔鉆。
進(jìn)給量：=（0. 9~1.2）×0.7=0.63~0.84mm/r （《切削手冊(cè)》表2.10）
查機(jī)床說明書，取=0.72mm/r。
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：取n=68r/min，則其切削速度v=8.26m/min
機(jī)動(dòng)工時(shí) l=46mm
3.锪倒角1.5×45°
采用90°锪鉆。
為縮短輔助時(shí)間，取倒角時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速與鉸孔時(shí)相同：
=68r/min
手動(dòng)進(jìn)給。
工序3 銑小頭兩端面
切削速度：參考有關(guān)手冊(cè)，確定v=0.45m/s即27m/min
采用鑲齒三面刃銑刀，=160mm，齒數(shù)z=18。則
現(xiàn)采用X63臥式銑床，根據(jù)機(jī)床使用說明書（見《工藝手冊(cè)》表4.2-39），取=60r/min，故實(shí)際切削速度為
當(dāng)=37.5r/min時(shí)，工作臺(tái)的每分鐘進(jìn)給量應(yīng)為：
==0.08×18×60=86.4mm/min
查機(jī)床說明書，取 =75mm/min，
切削工時(shí)：銑刀的行程=60+24mm，則機(jī)動(dòng)工時(shí)為
工序4 鉆φ4mm、φ12mm孔
1．鉆φ4mm孔
確定進(jìn)給量:查<<機(jī)械加工工藝師手冊(cè)>>表28-10，當(dāng)鋼的<800MPa，=φ4mm，=0.08~0.10mm/r。由于本零件在加工φ4mm孔時(shí)屬于中等剛度零件，故進(jìn)給量應(yīng)乘系數(shù)0.75，則
=（0.08~0.10）×0.75=0.06~0.08mm/r
根據(jù)Z3032機(jī)床說明書，現(xiàn)取=0.08mm/r。
切削速度：查<<機(jī)械加工工藝師手冊(cè)>>表28-10及表28-14，查得切削速度v=26m/min。所以
根據(jù)機(jī)床說明書，取=2000r/min，故實(shí)際切削速度為
切削工時(shí)：h=13mm
2. 鉆φ12mm孔
確定進(jìn)給量:查<<機(jī)械加工工藝師手冊(cè)>>表28-10，當(dāng)鋼的<800MPa， =φ12mm時(shí)，=0.25~0.31mm/r。由于本零件在加工φ12mm孔時(shí)屬于中等剛度零件，故進(jìn)給量應(yīng)乘系數(shù)0.75，則
=（0.25~0.31）×0.75=0.19~0.24mm/r
根據(jù)Z3032機(jī)床說明書，現(xiàn)取=0.20mm/r。
切削速度：查<<機(jī)械加工工藝師手冊(cè)>>表28-10及表28-14，查得切削速度v=16m/min。所以
根據(jù)機(jī)床說明書，取=400r/min，故實(shí)際切削速度為
切削工時(shí)：h=13mm
工序5 鉆φ12.5mm孔，鉆M12螺紋底孔，攻M12螺紋孔。
機(jī)床：Z535立式鉆床，刀具：錐柄鉆頭φ12.5mm、φ10.2mm，加長(zhǎng)柄機(jī)用絲錐（）
1．鉆孔φ12.5mm
確定進(jìn)給量:查<<機(jī)械加工工藝師手冊(cè)>>表28-10，當(dāng)鋼的<800MPa， =φ12.5mm時(shí)，=0.25~0.31mm/r。由于本零件在加工φ12.5mm孔時(shí)屬于中等剛度零件，故進(jìn)給量應(yīng)乘系數(shù)0.75，則
=（0.25~0.31）×0.75=0.19~0.24mm/r
根據(jù)Z535機(jī)床說明書，現(xiàn)取=0.20mm/r。
切削速度：查<<機(jī)械加工工藝師手冊(cè)>>表28-10及表28-14，查得切削速度v=16m/min。所以
根據(jù)機(jī)床說明書，取=400r/min，故實(shí)際切削速度為
切削工時(shí)：h=22mm
2．鉆M12螺紋底孔
確定進(jìn)給量:查<<機(jī)械加工工藝師手冊(cè)>>表28-10，當(dāng)鋼的<800MPa， =φ10.2mm時(shí)，=0.25~0.31mm/r。由于本零件在加工φ10.2mm孔時(shí)屬于中等剛度零件，故進(jìn)給量應(yīng)乘系數(shù)0.75，則
=（0.25~0.31）×0.75=0.19~0.24mm/r
根據(jù)Z535機(jī)床說明書，現(xiàn)取=0.20mm/r。
切削速度：查<<機(jī)械加工工藝師手冊(cè)>>表28-10及表28-14，查得切削速度v=16m/min。所以
根據(jù)機(jī)床說明書，取=500r/min，故實(shí)際切削速度為
切削工時(shí)：h=21mm
3.攻M12螺紋孔
切削速度：查<<機(jī)械加工工藝師手冊(cè)>>表40-8，取
由式（2.1）機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
，
根據(jù)機(jī)床說明書，取絲錐回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速
實(shí)際切削速度：
確定進(jìn)給量：由于其螺距,因此進(jìn)給量
切削工時(shí)：h=20mm
工序6 拉36槽內(nèi)花鍵
確定進(jìn)給量:當(dāng)鋼<800MPa，屬于中等剛度零件，查<<機(jī)械加工工藝師手冊(cè)>>表32-1根據(jù)零件材料選拉削速度分組Ⅱ，
則查表32-2拉削速度選 v=4.5~3.5m/min
根據(jù)LG120C機(jī)床說明書，現(xiàn)取v=4m/min。
切削工時(shí)：
工序7 銑大頭4mm開槽
采用高速鋼鋸片銑刀，=160mm，齒數(shù)z=80。
切削速度：查<<機(jī)械加工工藝師手冊(cè)>>表30-23，確定v=15-35m/min，取v=30m/min，則
現(xiàn)采用X63臥式銑床，根據(jù)機(jī)床使用說明書（見《工藝手冊(cè)》表4.2-39），取=60r/min，故實(shí)際切削速度為
當(dāng)=60r/min時(shí)，工作臺(tái)的每分鐘進(jìn)給量應(yīng)為：
==0.08×18×60=86.4mm/min
查機(jī)床說明書，取 =75mm/min，
切削工時(shí)：銑刀的行程=60+24mm，則機(jī)動(dòng)工時(shí)為
最后，將以上各工序切削用量、工時(shí)定額的計(jì)算結(jié)果連同其他加工數(shù)據(jù)，一并填入機(jī)械加工工藝過程卡片。
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[10]《幾何量公差與檢測(cè)》第五版 甘永立 主編 上海科學(xué)技術(shù)出版社
[11]《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》 第三版 陳立德主編 高等教育出版社
[12]《工程材料》 丁仁亮主編 機(jī)械工業(yè)出版社
[13]《機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》， 機(jī)械工業(yè)出版社
[14]《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)》 王啟平主編 哈工大出版社
[15]《現(xiàn)代機(jī)械制圖》 呂素霞 何文平主編 機(jī)械工業(yè)出版社
[16] Smith Bud E,Middlebrook Mark.Autocad.Lt 2000 for Dummies(Pap). John Wiley & Sons Inc,1999
[17] David Byrnes , Mark Middlebrook .AutoCAD 2007 For Dummies. John Wiley & Sons Inc,2008
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致 謝
在學(xué)院學(xué)習(xí)期間,得到許多人的支持與幫助,值此論文即將完成之際,謹(jǐn)向所有關(guān)心我學(xué)業(yè)的老師、同學(xué)和朋友表示感謝!
衷心感老師在論文完成期間給予的熱情關(guān)心和悉心指導(dǎo).老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕虒W(xué)態(tài)度和謙遜的性格，務(wù)實(shí)高效的工作作風(fēng)使我受益匪淺。在這里，謹(jǐn)向我的指導(dǎo)導(dǎo)師致以衷心的感謝！
感謝同學(xué),正是有他的軟件指導(dǎo)才能使畢業(yè)設(shè)計(jì)得以完成。同時(shí)還要向其他幫助支持我的同學(xué)們表示深深的謝意！
另外，我還要感謝學(xué)院曾經(jīng)教育過我的各位老師，感謝他們的不倦教誨，讓我在四年的本科課程的學(xué)習(xí)中不僅學(xué)習(xí)了知識(shí)，也學(xué)習(xí)到了他們身上所具有的勤奮刻苦、努力鉆研的精神。