副變速撥叉工藝及專用夾具設(shè)計(jì)說明書

1、北華航天工業(yè)學(xué)院機(jī)械制造專業(yè)方向課程綜合設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)報(bào)告報(bào)告題目：機(jī)械制造專業(yè)方向課程綜合設(shè)計(jì)作者所在系部：機(jī)械工程系作者所在專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化作者所在班級(jí)： 作者姓名： 指導(dǎo)教師姓名： 完成時(shí)間：、前言、零件圖的分析1、生產(chǎn)類型 2、零件的作用 3、零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工藝分析二、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)1、確定毛坯的制造形式2、基面的選擇3、制定工藝路線4、機(jī)械加工余量、工序尺寸及公差的確疋4.1、 24mn右端面4.2、 14mn!勺孑L4.3、14H13 的槽5、確定切削用量5.1、確定工序1:銑削=24右端面的切削用 5.2、確定工序2:鉆、擴(kuò)、鉸、及精鉸14孔的切削用 5.3、確定工序6

2、:銑削14H13的槽的切削用量四、夾具設(shè)計(jì)1、問題的提出2、夾具設(shè)計(jì)2.1、定位基準(zhǔn)的選擇2.2、切削力及夾緊力計(jì)算2.3、定位誤差分析2.4、夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明五、設(shè)計(jì)總結(jié)六、參考文獻(xiàn)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課題名稱副變速撥叉的工藝和專用工裝設(shè)計(jì)完成時(shí)間指導(dǎo)教師職稱教授學(xué)生姓名班級(jí)總體設(shè)計(jì)要求和技術(shù)要點(diǎn)設(shè)計(jì)要求：1、學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)給定零件的工藝規(guī)程，并根據(jù)要求完成機(jī)械加工工藝過程卡片相應(yīng)的內(nèi)容，最終掌握中 等復(fù)雜零件的機(jī)械加工工藝過程的設(shè)計(jì)能力；2、學(xué)會(huì)專用機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)方法，并完成裝配圖的繪制。3、學(xué)會(huì)運(yùn)用各種設(shè)計(jì)資料、手冊、國家標(biāo)準(zhǔn)等。技術(shù)要點(diǎn)：1、正確分析零件的結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求；2、確定合理的機(jī)械

3、加工工藝過程和各工序內(nèi)容，包括定位基準(zhǔn)的確定、加工方案的確定、加工順序 的確定、加工階段的劃分、加工余量以及工序尺寸、工時(shí)定額、切削用量的確定等；3、根據(jù)某工序要求，確定專用夾具的定位方案、夾緊方案、對刀導(dǎo)引方案等等；4、制定合理的機(jī)床夾具的總體方案，并畫出裝配圖；5、標(biāo)注夾具的技術(shù)要求。工作內(nèi)谷及時(shí)間進(jìn)度安排本設(shè)計(jì)時(shí)間為3周，其進(jìn)度和時(shí)間安排如下（供參考）：1. 熟悉零件及各種資料，對零件圖進(jìn)行結(jié)構(gòu)和工藝分析約8%2. 機(jī)械加工工藝過程設(shè)計(jì)（毛壞尺寸確定，擬定工藝路線，選擇加工設(shè)備與工藝裝備等）約8%3. 工序內(nèi)容的設(shè)計(jì)（加工余量，切削用量，工序尺寸，工序簡圖，填寫工藝過程卡片）約25%4.

4、 夾具設(shè)計(jì)（草圖、總裝圖）約40%5. 撰寫說明書約15%6. 質(zhì)疑或答辯約4%課程設(shè)計(jì)成果1.零件圖1 張（1:1 ）2.機(jī)械加工工藝過程卡片：1套（按規(guī)定格式）3.機(jī)床夾具總裝圖：1 張（1:1）4.夾具體零件圖1 張（1:1 ）5.課程設(shè)計(jì)報(bào)告：1份（按規(guī)定格式）、八 、亠刖言機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)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，并進(jìn)行了生產(chǎn)實(shí)習(xí)的基 礎(chǔ)上進(jìn)行的又一個(gè)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。這是我們在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前 對所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí) 際的訓(xùn)練，因此，它在我們四年的大學(xué)生活中占有重要的地位。這 次設(shè)計(jì)使我們能綜合運(yùn)用

5、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)中的基本理論，并結(jié)合 生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識(shí)，獨(dú)立地分析和解決了機(jī)械制造工藝問 題，設(shè)計(jì)了機(jī)床專用夾具這一典型的工藝裝備，提高了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能 力，為今后的畢業(yè)設(shè)計(jì)及未來從事的工作打下了良好的基礎(chǔ)。由于能力有限，經(jīng)驗(yàn)不足，設(shè)計(jì)尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指正!、零件圖的分析1、生產(chǎn)類型該零件的生產(chǎn)類型為中批量生產(chǎn)。2、零件的作用副變速撥叉零件應(yīng)用在副變速箱的換擋機(jī)構(gòu)中，撥叉頭孔套在變速叉軸上， 撥叉腳則夾在雙聯(lián)變換齒輪的槽中。當(dāng)需要變速時(shí)，操縱變速桿，變換操縱機(jī) 構(gòu)就通過撥叉頭部的操縱槽帶動(dòng)撥叉與變速叉軸一起在變速箱中滑移，撥叉腳 撥動(dòng)雙聯(lián)變換齒輪在花鍵上滑動(dòng)以改變檔位，從

6、而改變速度。3、零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工藝分析該撥叉變速時(shí)要承受彎曲應(yīng)力和沖擊載荷的作用，因此該零件應(yīng)具有足夠 的強(qiáng)度、剛度以及韌性，以適應(yīng)撥叉的工作條件。該撥叉形狀特殊，結(jié)構(gòu)簡單， 為實(shí)現(xiàn)變速的功能，其叉軸孔與變速叉軸有配合要求，因此加工精度要求較高。 叉腳兩端面在工作中需要承受沖擊載荷，為增強(qiáng)其耐磨性，該表面要求高頻淬 火處理，硬度為48-58HRC撥叉頭兩端面與叉腳兩端面在軸方向上均高于相鄰 表面，這樣既減少了加工表面，又提高了變速時(shí)叉腳端面的接觸剛度。通過對該零件的重新繪制，知道圖樣的視圖正確，完整尺寸，公差及技術(shù)要求齊全。但基準(zhǔn)孔14要求Ra3.2)m精度較高，要進(jìn)行精絞以達(dá)到粗糙度要求，

7、其余的加工表面精度均較低，不需要高精度的機(jī)床加工，通過銑削、鉆削 的粗加工就可以達(dá)到加工要求。該零件結(jié)構(gòu)對基準(zhǔn)的選擇要求高，零件選用材 料 KTH350-10三、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)1、確定毛坯的制造形式零件材料為KTH350-10,考慮到零件在加工過程中所受沖擊力不大，并且為 中批量生產(chǎn)，所以，選擇金屬模機(jī)械砂型鑄造毛坯。鑄件要求不能有砂眼、疏 孔等缺陷，以保證零件的強(qiáng)度、剛度及硬度，使其在外力作用下不至于發(fā)生意 外事故。查機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊表 1.3-1，選用鑄件尺寸公差等級(jí) 為CT10保證的尺寸公差在1-3mm2、基面的選擇基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一?；孢x擇的正確合理可以使

8、加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則加工工藝過程中會(huì)問題百出，更有 甚者還會(huì)造成零件大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。(1) 粗基準(zhǔn)的選擇：以零件的 24mn外圓為主要粗基準(zhǔn)，以零件左端面 為輔助粗基準(zhǔn)。(2) 精基準(zhǔn)的選擇：根據(jù)精基準(zhǔn)的選擇原則“基準(zhǔn)統(tǒng)一原則”以及考慮到工件的裝夾與加工方便，選用 14孔中心為主要精基準(zhǔn)，以加工后的零件右端面為輔助精基準(zhǔn)。3、制定工藝路線制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，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。還應(yīng)當(dāng)考慮加工時(shí)的經(jīng)濟(jì)性，盡量使工序能夠 集中起來提高生產(chǎn)率。工序1:銑削24右端面，以24左端面為粗基準(zhǔn)，采用X51型立式銑床、YG

9、8硬質(zhì)合金端銑刀以及專用夾具；工序2:鉆、擴(kuò)、鉸、及精鉸14孔，以24右端面以及24外圓為基準(zhǔn)， 采用Z525型立式鉆床、錐柄麻花鉆、錐柄擴(kuò)孔鉆、錐柄機(jī)用鉸刀以及專用夾具；工序3:銑削 24左端面，以24右端面為定位基準(zhǔn)，采用X51型立式銑床、 端銑刀及專用夾具；工序4:粗銑大叉頭外表面，以 24右端面為定位基準(zhǔn)，采用X51型立式銑 床、鑲齒套式面銑刀及專用夾具；工序5:精銑大叉頭外表面，以 24右端面為定位基準(zhǔn)，采用X51型立式銑 床、三面刃銑刀及專用夾具；工序6:銑兩叉頭內(nèi)側(cè)，以14孔中心為定位基準(zhǔn)，采用X61W型臥式銑床、 細(xì)齒鋸片銑刀及專用夾具；工序7:銑14H13的槽，以14孔中心為

10、定位基準(zhǔn)，采用X62型臥式銑床、 直齒三面刃銑刀及專用夾具；工序8:鉆8.7mnfL，以14孔中心為定位基準(zhǔn)，采用Z32K型搖臂鉆床、 直柄麻花鉆及專用夾具；工序9:銑大叉頭右端外端面，以 14孔中心為定位基準(zhǔn)，采用X61W型臥 式銑床、細(xì)齒圓柱形銑刀及專用夾具；工序10:去毛刺；工序11:終檢。4、機(jī)械加工余量、工序尺寸及公差的確定副變速撥叉零件材料為KTH350-10硬度為198HBS生產(chǎn)類型為中批量生 產(chǎn)，采用金屬模機(jī)械砂型鑄造毛坯。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(jī)械加工余量、工序尺寸及公差。4.1、24mn右端面查機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊表 2.2-5，可得該零件尺

11、寸公差為CT7- CT9加工余量等級(jí)為F。參照機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊表 2.3-21確定工序尺寸及加工余量為：銑削 73.2mmZ=1.2mm4.2、14mm勺孔查機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊表 2.2-5，可得該零件尺寸公差為CT7- CT9加工余量等級(jí)為F。參照機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊表 2.2-4及表 2.3-8確定工序尺寸及加工余量為：鉆孔13mm擴(kuò)孑L 13.85mm2Z=0.85mm粗鉸 13.95mm2Z=0.10mm精鉸 14mm2Z=0.05mm4.3、14H13的槽從零件圖上可知尺寸公差為IT13，加工余量等級(jí)為F。參照機(jī)械制造工 藝設(shè)計(jì)簡明手冊表2.3-22確定工序尺寸及加

12、工余量為：銑削 14mm2Z=3.0mm5、確定切削用量5.1、確定工序1:銑削P4右端面的切削用量(1) 加工條件工件材料：被加工材料KTH350-10其最小抗拉強(qiáng)度為330MPa最低延伸率 為10。加工要求：銑削至長度為73.2mm選擇車床：采用X51型立式銑床，電動(dòng)機(jī)功率：4.5kw。選擇刀具：由于采用YG8硬質(zhì)合金端銑刀。根據(jù)切削用量簡明手冊表3.1，銑削寬度 ae 60mm ap 4mm 直徑為 de =40mm 齒數(shù) Z=12(2) 計(jì)算切削用量確定切削深度ap :由于單邊余量僅為1.2mm可在一次走刀內(nèi)切完，故ap =74.4-73.2=1.2mm。確定進(jìn)給量f :查切削用量簡明

13、手冊表 3.5，得每齒進(jìn)給量fz=0.15-0.24mm/z，查表 3.16 取 fz=0.18mm/z，貝U f=0.18 x 12=2.16mm/r。確定切削速度Vc :查切削用量簡明手冊表3.27，,CvdoqvmxvyvuvpvT apfzae zkv查表Cv =548,kv =1,T =120min,m =0.33,ap = 1.2,Xv = 0.17, fz = 0.18mm/z,yv 0.32, pv 0, qv 0.22,Uv = 0.22,do = 40mm, ae 24mm, z = 12計(jì)算得 Vc =211.72m/min，豐竺S539.14r/min根據(jù)X51型立式銑

14、床主軸轉(zhuǎn)速表（機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊表4.2-36）,選擇n=490r/min，則實(shí)際的切削速度 v= 些燈25 =192.42m/min。 1000工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量為：fMz =0.18 12 490 = 1058.4mm/min。根據(jù)X51型立式銑床工作臺(tái)進(jìn)給量表（機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊表4.2-37），選擇fMz = 765mm/min，則實(shí)際的每齒進(jìn)給量fz0.13mm/ z。12 4905.2、確定工序2:鉆、擴(kuò)、鉸、及精鉸14孔的切削用量（1）加工條件工件材料：被加工材料KTH350-10其最小抗拉強(qiáng)度為330MPa最低延伸率 為10。加工要求：鉆孔至13mm擴(kuò)孔至13.85

15、mm精鉸至14mm通孔。選擇鉆床：選用立式鉆床Z525o選擇刀具：鉆孔時(shí)，采用錐柄麻花鉆刀片材料為高速鋼，鉆頭直徑 13mm 擴(kuò)孔時(shí)，采用錐柄擴(kuò)孔鉆刀片材料為高速鋼，鉆頭直徑 13.85mm鉸孔時(shí)，采 用錐柄機(jī)用鉸刀刀片材料為 YG8鉆頭直徑為14mm（2）計(jì)算切削用量鉆孔13mm確定切削深度ap :由于單邊余量僅為0.5mm可在一次走刀內(nèi)切完，故ap= 14-13=0.5mm確定進(jìn)給量f :查切削用量簡明手冊表2.7，當(dāng)可鍛鑄鐵硬度200HBS鉆頭直徑為13mm時(shí)，f=0.52-0.64mmr，因?yàn)橹筮€要進(jìn)行鉸孔, 故進(jìn)給量應(yīng)乘系數(shù) 0.50，貝U f= （0.52-0.64 ）x 0.5

16、0=0.26 -0.32mmr，根據(jù) Z525機(jī)床說明書，現(xiàn)取f=0.28mmr。確定切削速度Vc :查切削用量簡明手冊表2.15，可得vc=16.66mmin,所以壓=1000 V=407.93rmin，根據(jù)機(jī)床說明書，取： d wnw =392rmin，故實(shí)際切削速度為v= dwnw =14.78訊麗n。 1000擴(kuò)孔 13.85mm確定切削深度ap :由于單邊余量僅為0.425mm可在一次走刀內(nèi)切完，故ap= 13.85-132=0.425mm確定進(jìn)給量f :查切削用量簡明手冊表2.10，當(dāng)可鍛鑄鐵硬度 200HBS鉆頭直徑為13.85mnfl寸，f=0.7-0.9mmr，因?yàn)橹筮€要進(jìn)

17、行鉸孔， 故進(jìn)給量應(yīng)乘系數(shù) 0.7，則 f= (0.7-0.9 )X 0.7=0.49 -0.63mmr，根據(jù) Z525機(jī) 床說明書，現(xiàn)取f=0.62mmr。確定切削速度Vc :根據(jù)有關(guān)手冊的規(guī)定，擴(kuò)鉆的切削用量可根據(jù)鉆孔的切削用量選取，v= ( 1 _1) v鉆=5.55-8.33mmin，所以 ns= 1000 v =128.02-23nd w192.14rmin，根據(jù)機(jī)床說明書，取nw=140rmin，故實(shí)際切削速度為v=二 dwrk =6.07mmi n。1000鉸、及精鉸 14mm確定切削深度ap :由于單邊余量為0.075，故ap=0.075mm確定進(jìn)給量f :查切削用量簡明手冊表

18、2.25，當(dāng)可鍛鑄鐵硬度200HBS鉸刀直徑為14mm寸，f=0.2-0.45mmr，根據(jù)Z525機(jī)床說明書，現(xiàn) 取 f=0.28mmr。確定切削速度vc :查切削用量簡明手冊表2.25，當(dāng)可鍛鑄鐵硬度200HBS鉸刀直徑為14mm寸，查切削用量簡明手冊表2.25，當(dāng)可鍛鑄鐵硬度w 200HBS鉸刀直徑為14mm寸，Vc=8-12mmin，所以ns = 0v=181.89-272.84rmin ，根據(jù)機(jī)床說明書，取 nw=195rmin，故實(shí)際 ：.d w切削速度為 v= dwnw =8.58mmin。10005.3確定工序6:銑14H13的槽的切削用量(1)加工條件：工件材料：被加工材料KT

19、H350-1Q其最小抗拉強(qiáng)度為330MPa最低延伸 率為10。加工要求：銑槽寬：14mm槽長度：19mm槽深度16mm選擇機(jī)床：X62型臥式銑床，機(jī)床功率為7.5kw。選擇刀具：高速鋼三面刃銑刀。銑刀直徑為125mm寬度14mm齒數(shù)20。(查機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊表1.4.8.1 )(2)計(jì)算切削用量確定切削深度ap :由于單邊余量為16mm所以ap=16mm確定每齒進(jìn)給量fz :查切削用量簡明手冊表3.3，得每齒進(jìn)給量fz=0.08-0.12mm/z，取 fz=0.08mm/z確定切削速度Vc :查切削用量簡明手冊表3.27 ,Cvd0qT apyz uvPvfz ae z式中,Cv =

20、48.qv = 0.25,Xv = 0.1,yv=0.2,Uv = 0.3, pv = 0.1,m = 0.2,T = 120min, ap =16mm, fz = 0.08mm/z,ae =14mm, z = 20,d = 125mm, kv =1.0計(jì)算得 =25.4m/min，1000 25.4n =64.68r / min二 1254.2-根據(jù)X62型臥式銑床主軸轉(zhuǎn)速表（機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊表39），選擇n=60r/min，則實(shí)際的切削速度v= 些漢125 =23.56m/min 1000工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量為：fMz =0.08 20 60 = 96mm/min。根據(jù)X62型臥式銑

21、床工作臺(tái)進(jìn)給量表（機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊表4.2-40），選擇fMz = 95mm/min。則實(shí)際的每齒進(jìn)給量fz0.079mm/z。20 60最后，將以上各工序的切削用量的計(jì)算結(jié)果，連同其他加工數(shù)據(jù)，一并填 入機(jī)械加工工藝過程綜合卡片四、夾具設(shè)計(jì)為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具我決定設(shè)計(jì)第6道工序一銑兩叉頭內(nèi)側(cè)。本夾具將用于 X61W型臥式銑床, 刀具為細(xì)齒鋸片銑刀，對工件兩個(gè)面同時(shí)進(jìn)行加工。1、問題的提出本夾具主要用來粗銑兩叉頭內(nèi)側(cè)面，主要是要保證兩端面間距40B12mm因其要求表面粗糙度為Ra12.5，精度要求不高，所以在本道工序加工時(shí)，主要 考慮如何提

22、高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，而精度則不是主要問題。2、夾具設(shè)計(jì)2.1、定位基準(zhǔn)的選擇由零件圖可知，工件以已加工的孔軸及其端面定位。用定位銷進(jìn)行定位， 其限制了零件的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度和兩個(gè)移動(dòng)自由度，由孔的右端面及一個(gè)墊塊 限制了其一個(gè)移動(dòng)自由度，由叉桿幅板右側(cè)面與夾緊裝置限制了其1個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，通過以上定位裝置來限制其 6個(gè)自由度，實(shí)現(xiàn)完全定位。根據(jù)生產(chǎn)要求，通過手動(dòng)夾緊就可以滿足要求，采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)對工件進(jìn)行夾緊。2.2、切削力及夾緊力計(jì)算刀具：細(xì)齒鋸片銑刀，40mm Z=40,xF r yF UF切削力F=C電f - kFc (見切削用量簡明手冊表3.28)doq nCf =30,ap =

23、 2mm, Xf =1.0, fz = 0.08mm/z, yF =0.72,kFc =1, 其中：ae =5mm,Uf = 0.86,d = 40mm, qF = 0.86,wf =0,z=40,0.720.86所以 f=30 2 吧陽 5 一40 1=65.13( N)40.1水平分力：Fh =1.1F=71.64( N),垂直分力：Fv=0.3F=19.54( N)在計(jì)算切削力時(shí)，必須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。安全系數(shù)CKK2K3K4。其中：k1為基本安全系數(shù)1.5 ； k2為加工性質(zhì)系數(shù)1.1 ；k3為刀具頓化系數(shù)1.1 ； k4為斷續(xù)切削系數(shù)1.1。所以 F=KFh=1.5 X 1.1 X

24、 1.1 X 1.1 X 71.64 = 143.03 (N)為克服水平切削力，實(shí)際夾緊力 N為N ( f f2) =KFh，故N=上已一f1 + f2其中f1及f2為夾具定位面及夾緊面上的摩擦系數(shù)，f1 = f2 =0.25，則N=143.03 =286.06 (N)o0.52.3、定位誤差分析(1)定位元件尺寸及公差的確定。夾具的主要定位元件為一水平放置的定位銷，查機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊可得，該定位銷尺寸及上下偏差為140.016023(2)定位誤差計(jì)算肌+磯 (-0.016+0.023)十0.043定位=0.025mm2 2從零件圖可知，14孔的軸線的直線度誤差為 0.025mm所以上述定位誤差 可以允許。2.4、夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明因?yàn)椴孱^內(nèi)側(cè)端面精度要求不高，所以粗銑完就能滿足其精度