機械制造技術(shù)課程設(shè)計倒檔變速叉加工工藝及銑叉口兩端面夾具設(shè)計全套圖紙

1、課程設(shè)計（論文）題 目倒擋變速叉零件的機械加工工藝及夾具設(shè)計所屬部所屬專業(yè)機械設(shè)計與制造所屬班級學(xué) 號學(xué)生姓名指導(dǎo)教師起訖日期摘 要此次設(shè)計是對變速叉零件的加工工藝和夾具設(shè)計，其零件為鍛件，具有體積小，零件復(fù)雜的特點，由于面比孔易加工，在制定工藝規(guī)程時，就先加工面，再以面為基準(zhǔn)來加工其它，其中各工序夾具都采用專用夾具,并以操作簡單的手動夾緊方式夾緊，其機構(gòu)設(shè)計簡單，方便且能滿足要求。關(guān)鍵詞 變速叉，加工工藝，專用夾具，設(shè)計全套圖紙，加153893706AbstractThis design is to dials forks the components the processing craf

2、t and the jig design, its components are the forging, has the volume to be small, components complex characteristic,Because the surface is easier than the hole to process, when formulation technological process, first the machined surface, then processes other take the surface as the datum,In which

3、various working procedures jig all uses the unit clamp, special regarding processes the big end of hole, the trough and drills the capitellum hole incline eyelet in the working procedure, Chooses locate mode which two sells at the same time, and operates the simple manual clamp way clamp, its organi

4、zation design is simple, the convenience also can satisfy the request.Key words： Dials the fork, the processing craft, unit clamp, design目 錄摘 要IAbstractII目 錄III第1章 序言1第2章 變速叉的分析62.1變速叉的工藝分析62.2變速叉的工藝要求6第3章 工藝規(guī)程設(shè)計73.1 加工工藝過程73.2確定各表面加工方案7影響加工方法的因素8加工方案的選擇83.3 確定定位基準(zhǔn)9粗基準(zhǔn)的選擇9精基準(zhǔn)選擇的原則93.4工藝路線的擬訂10工序的合理組

5、合10工序的集中與分散11加工階段的劃分11加工工藝路線方案的比較123.5變速叉的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定15毛坯的結(jié)構(gòu)工藝要求15變速叉的偏差計算163.6確定切削用量及基本工時（機動時間）173.7時間定額計算及生產(chǎn)安排24第4章 銑叉口夾具設(shè)計274.1研究原始質(zhì)料274.2定位基準(zhǔn)的選擇274.3 切削力及夾緊分析計算274.4 誤差分析與計算294.5 零、部件的設(shè)計與選用29定位銷選用294.5.2 定向鍵與對刀裝置設(shè)計304.6 夾具設(shè)計及操作的簡要說明31總結(jié)與展望32參考文獻33致 謝34序 言機械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產(chǎn)品，并把它們裝備

6、成機械裝備的行業(yè)。機械制造業(yè)的產(chǎn)品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產(chǎn)提供裝備，社會上有著各種各樣的機械或機械制造業(yè)的產(chǎn)品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要行業(yè)，是一個國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎(chǔ)及有力支柱。從某中意義上講，機械制造水平的高低是衡量一個國家國民經(jīng)濟綜合實力和科學(xué)技術(shù)水平的重要指標(biāo)。倒檔變速叉工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計是在學(xué)完了機械制圖、機械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機械設(shè)計、機械工程材料等進行課程設(shè)計之后的下一個教學(xué)環(huán)節(jié)。正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，并設(shè)計出專用夾具，保證零件的加工質(zhì)量。本次設(shè)計也要培養(yǎng)自己的自學(xué)與創(chuàng)新能力

7、。因此本次設(shè)計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設(shè)計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產(chǎn)實踐的需要，只有將各種理論與生產(chǎn)實踐相結(jié)合，才能很好的完成本次設(shè)計。本次設(shè)計水平有限，其中難免有缺點錯誤，敬請老師們批評指正。一、零件的分析一零件的作用 題目所給的是變速箱中的變速叉，它的主要作用是推動倒檔齒輪向輸入軸傳動齒輪移動并與之嚙合，使汽車實現(xiàn)倒行。再換倒檔時，撥叉將受到較大的沖擊。二零件的工藝分析 該撥叉為精密鑄件，鑄造表面光潔，平整，無裂痕，毛刺，分層，縮孔，縮松等鑄造缺陷。 從零件圖上看，該零件是典型的叉架類零件，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，形位精度要求不算高。為大批量生產(chǎn)的鑄件。其主要加工的有1

8、6的孔表面粗糙度為Ra1.6um，斜腳面尺寸要求公差尺寸為自由公差，表面粗糙度為Ra3.2m并保證與16軸線的垂直度為0.10；R34面粗糙度為Ra3.2um，表面要求淬火處理，硬度要求為4553HRC。通過分析該零件，其布局合理，雖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但加工要求比較容易保證，我們通過專用夾具可保證其加工要求，整個圖面清晰，尺寸完整合理，能夠完整表達物體的形狀和大小，符合要求。 5個加工表面分別是： （1）16孔的上端面; （2）加工16的孔內(nèi)表面； （3）撥叉兩端面，保證尺寸9±0.15； （4）鉆，擴，鉸螺紋孔； （5）加工R50圓弧槽二、工藝規(guī)程的設(shè)計<一> 確定毛坯的制造形

9、式 零件材料為HT200，考慮到變速叉運行時經(jīng)常需要掛檔倒車或輔助轉(zhuǎn)向，因此零件在工作過程中經(jīng)常受到?jīng)_擊性載荷，采用這種材料的零件強度也能得到保證。由于零件成批生產(chǎn)，而且零件的輪廓尺寸不大，選用砂型鑄造，采用機械翻砂造型，鑄造精度為2級，能保證鑄件的尺寸要求，這從提高生產(chǎn)率和保證加工精度上考慮也是應(yīng)該的。有上述工藝要求與資料，對毛坯初步設(shè)計如下:1. 16mm的孔由于16mm難以鑄造，在毛坯設(shè)計時，不宜設(shè)計底孔，因此毛坯采用實心鑄造，以確保毛坯成功率。2.叉口側(cè)面叉口兩側(cè)面粗糙度均為3.2，進行一次粗銑即可滿足光潔度要求。根據(jù)資料可知，毛坯的叉口厚度定為1.5mm。3. 叉口內(nèi)圓面粗糙度沒有要

10、求，直接鑄出<二> 基準(zhǔn)的選擇 基準(zhǔn)的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一，他對零件的生產(chǎn)是非常重要的?；孢x擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得到提高，否則，不但使加工工藝問題百出，更有甚者，造成生產(chǎn)無法進行。1 粗基準(zhǔn)的選擇 對于零件而言，粗基準(zhǔn)的選擇對于后面的精加工至關(guān)重要，從零件圖上看出，變速叉較不規(guī)則，所以粗基準(zhǔn)不太容易選擇，為了保證16孔的精度要求，選16孔下端面為粗基準(zhǔn)。2 精基準(zhǔn)的選擇 以16孔下端面為粗基準(zhǔn)，加工16孔的上端面，然后以加工過的上端面為精基準(zhǔn)加工16內(nèi)孔，從而保證加工精度。<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

11、的幾何形狀，尺寸精度及位置精度的技術(shù)要求能得到合理的保證，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批量生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能機床以及專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟效果，以便生產(chǎn)成本盡量降低。10鑄造鑄造20銑粗銑24右端面30鉆鉆，擴，鉸16孔40熱淬火E表面和R34端面50銑精銑R34端面60車車R23內(nèi)圓70銑銑寬15mm的槽80鉆鉆M10螺紋底孔，攻絲M1085去毛刺90檢驗檢驗入庫變速叉的偏差計算 變速叉底平面和大頭孔上平面的偏差及加工余量計算底平面加工余量的計算。根據(jù)工序要求，其加工分粗、精銑加工。各工步余量如下：粗銑：由參考文獻4表1119。其余量值規(guī)定為，現(xiàn)取

12、。查3可知其粗銑時精度等級為IT12，粗銑平面時厚度偏差取精銑：由參考文獻3表2.359，其余量值規(guī)定為。 小頭孔的偏差及加工余量計算參照參考文獻3表2.22，2.225,2.313和參考文獻15表18，可以查得：孔16：鉆孔的精度等級：，表面粗糙度，尺寸偏差是。擴孔的精度等級：，表面粗糙度，尺寸偏差是。鉸孔的精度等級：，表面粗糙度，尺寸偏差是。粗、精銑15槽參照參考文獻1表215，得其槽邊雙邊粗加工余量2Z=2.0mm，槽深加工余量為1.0mm，再由參照參考文獻1表215的刀具選擇可得其極限偏差：粗加工為，精加工為。<五> 切削用量以及機床的確定工序30：粗銑24右端面機床：立式

13、銑床X52K刀具：硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位端銑刀（面銑刀），材料：， ，齒數(shù)8，此為細齒銑刀。因其單邊余量：Z=2mm所以銑削深度：精銑該平面的單邊余量：Z=1.0mm銑削深度：每齒進給量：根據(jù)參考文獻3表2.473，取根據(jù)參考文獻3表2.481，取銑削速度每齒進給量：根據(jù)參考文獻3表2.473，?。焊鶕?jù)參考文獻3表2.481，取銑削速度機床主軸轉(zhuǎn)速：按照參考文獻3表3.131，取 實際銑削速度：進給量：工作臺每分進給量： 走刀次數(shù)為1機動時間：機動時間：所以該工序總機動時間工序40：粗銑24另外一側(cè)端面機床：立式銑床X52K刀具：硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位端銑刀（面銑刀），材料：， ，齒數(shù)8，此為細齒銑刀。因其單

14、邊余量：Z=2mm所以銑削深度：精銑該平面的單邊余量：Z=1.0mm銑削深度：每齒進給量：根據(jù)參考文獻3表2.473，取根據(jù)參考文獻3表2.481，取銑削速度每齒進給量：根據(jù)參考文獻3表2.473，?。焊鶕?jù)參考文獻3表2.481，取銑削速度機床主軸轉(zhuǎn)速：按照參考文獻3表3.131，取 實際銑削速度：進給量：工作臺每分進給量： 走刀次數(shù)為1機動時間：機動時間：所以該工序總機動時間工序50：鉆、擴、鉸孔16。機床：立式鉆床Z525刀具：根據(jù)參照參考文獻3表4.39選高速鋼錐柄麻花鉆頭。（1）鉆孔切屑用量：取背吃刀量，由參考文獻2可查出，根據(jù)z525立式鉆床，取進給量，切屑速度：，則修正后的切屑速度

15、，即查參考文獻2表3.17，取，故實際切屑速度為。切屑用時：=10mm， 故， （2）擴孔切屑用量：取背吃刀量，由參考文獻2可查出，根據(jù)z525立式鉆床，取進給量，切屑速度：，則修正后的切屑速度，即，查參考文獻2表3.17，取，故實際切屑速度為。切屑用時：=10mm， 故， （3）鉸孔切屑用量：取背吃刀量，由參考文獻2可查出，根據(jù)z525立式鉆床，取進給量，切屑速度：，則修正后的切屑速度，即，查參考文獻2表3.17，取，故實際切屑速度為。切屑用時：=10mm， 故，。工序60：銑叉口機床：立式銑床X52K刀具：根據(jù)機械加工工藝手冊表10-64選用硬質(zhì)合金鑲齒套面銑刀YT15. 銑刀壽命T=18

16、0min,D/Z=100/10,B=401) 削深度 2=10mm 所以有=5mm2) 給量 查機械加工工藝師手冊表10-118與表10-119得,進給量f=0.20.35mm/齒按機床行選取f=0.3mm/齒3) 切削速度根據(jù)機械加工工藝手冊表10-70,及10-66,查得V=115min/s. 即V=6.9m/min4) 定機床主軸轉(zhuǎn)速ns= 21.97r/min按機床說明書(見工藝手冊表6-39),與21.97r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為22.5r/min?，F(xiàn)選取=22.5r/min。所以實際切削速度=當(dāng)=22.5r/min時，工作臺的每分鐘進給量應(yīng)為=fZ=0.31022.5=67.5(

17、mm/min)， 查機床說明書有=60(mm/min)5) 削工時，按工藝手冊表6.2-1。 t=1.5(min) t=0.75(min)銑兩次的總時間為t=1.5+0.75=2.25min工序110：粗磨叉口兩側(cè)面及凸臺面。機床 M7130平面磨床1)選擇砂輪。見機械加工工藝手冊第三章中磨料A46KV6P 35040167其含義為：砂輪磨料為剛玉，粒度為46#,硬度為中輪1級，陶瓷結(jié)合劑，6號組織，平型砂輪，其尺寸為350x40x1672)切削用量的選擇。查機械加工工藝手冊表33-42有工件速度 18m/min 切削深度0.0157mm/st 縱向進給量 0.5B20mm(雙行程) 3)切削

18、工時 式中 D-被加工直徑 b-加工寬度 Z-單邊加工余量 K-系數(shù) V-工作臺移動速度 -工作臺往返一次砂輪軸向進給量 -工作臺往返一次砂輪徑向進給量 0.55(min)工序160：精磨叉口兩側(cè)面。機床 M7130平面磨床1)選擇砂輪。見機械加工工藝手冊第三章中磨料A46KV6P 35040167其含義為：砂輪磨料為剛玉，粒度為46#,硬度為中輪1級，陶瓷結(jié)合劑，6號組織，平型砂輪，其尺寸為350x40x1672)切削用量的選擇。查機械加工工藝手冊表33-42有工件速度 18m/min切削深度 0.0157mm/st縱向進給量 0.5B20mm(雙行程) 3)切削工時 式中 D-被加工直徑

19、b-加工寬度 Z-單邊加工余量 K-系數(shù) V-工作臺移動速度 -工作臺往返一次砂輪軸向進給量 -工作臺往返一次砂輪徑向進給量 0.3(min)工序130 ：鉆M10螺紋底孔,倒角機床：鉆床Z525刀具：根據(jù)參照參考文獻3表4.39，選硬質(zhì)合金錐柄麻花鉆頭切削深度：根據(jù)參考文獻3表查得：進給量,切削速度。機床主軸轉(zhuǎn)速：，按照參考文獻3表3.131，取。實際切削速度：切削工時被切削層長度：刀具切入長度：刀具切出長度： 取。加工基本時間： 工序140 ：攻絲M10鉆孔選用機床為Z525搖臂機床，刀具選用絲錐，機械加工工藝手冊第2卷。根據(jù)機械加工工藝手冊第2卷表10.4-2查得絲錐鉆孔進給量為0.20

20、0.35。 則取確定切削速度，根據(jù)機械加工工藝手冊第2卷表10.4-9切削速度計算公式為 （3-20）查得參數(shù)為，刀具耐用度T=35則 =1.6所以 =72選取 所以實際切削速度為=2.64確定切削時間（一個孔） =第4章 銑叉口夾具設(shè)計4.1研究原始質(zhì)料利用本夾具主要用來銑叉口，要滿足對稱度要求以及其兩邊的平行度要求。在銑此槽時，為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準(zhǔn)。同時，應(yīng)考慮如何提高勞動生產(chǎn)率和降低勞動強度。4.2定位基準(zhǔn)的選擇擬定加工路線的第一步是選擇定位基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)的選擇必須合理，否則將直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出的零件質(zhì)量。基準(zhǔn)選擇不當(dāng)往往會增加工序或使工藝路線

21、不合理，或是使夾具設(shè)計更加困難甚至達不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求。因此我們應(yīng)該根據(jù)零件圖的技術(shù)要求，從保證零件的加工精度要求出發(fā)，合理選擇定位基準(zhǔn)。此零件圖沒有較高的技術(shù)要求，也沒有較高的平行度和對稱度要求，所以我們應(yīng)考慮如何提高勞動效率，降低勞動強度，提高加工精度。126的孔和其兩端面都已加工好，為了使定位誤差減小，選擇已加工好的16孔和其端面作為定位精基準(zhǔn)，來設(shè)計本道工序的夾具，以兩銷和兩已加工好的16孔的端面作為定位夾具。 為了提高加工效率，縮短輔助時間，決定用簡單的螺母作為夾緊機構(gòu)。4.3 切削力及夾緊分析計算刀具：錯齒三面刃銑刀（硬質(zhì)合金） 由3 所列公式 得 查表 9.

22、48 得其中： 修正系數(shù) z=24 代入上式，可得 F=889.4N 因在計算切削力時，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。安全系數(shù) K=其中：為基本安全系數(shù)1.5 為加工性質(zhì)系數(shù)1.1 為刀具鈍化系數(shù)1.1 為斷續(xù)切削系數(shù)1.1 所以 （2）夾緊力的計算 選用夾緊螺釘夾緊機 由 其中f為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取 F=+G G為工件自重 夾緊螺釘： 公稱直徑d=20mm，材料45鋼 性能級數(shù)為6.8級 螺釘疲勞極限： 極限應(yīng)力幅：許用應(yīng)力幅：螺釘?shù)膹姸刃：耍郝葆數(shù)脑S用切應(yīng)力為 s=2.54 取s=4 得 滿足要求 經(jīng)校核： 滿足強度要求，夾具安全可靠，使用快速螺旋定位機構(gòu)快速人工夾緊，調(diào)節(jié)夾緊力調(diào)節(jié)裝置，即可

23、指定可靠的夾緊力4.4 誤差分析與計算（1）定位元件尺寸及公差確定。夾具的主要定位元件為一平面和一定位銷，孔與銷間隙配合。 （2） 工件的工序基準(zhǔn)為孔心，當(dāng)工件孔徑為最大，定位銷的孔徑為最小時，孔心在任意方向上的最大變動量等于孔與銷配合的最大間隙量。本夾具是用來所以工件上孔與夾具上的定位銷保持固定接觸。此時可求出孔心在接觸點與銷中心連線方向上的最大變動量為孔徑公差多一半。工件的定位基準(zhǔn)為孔心。工序尺寸方向與固定接觸點和銷中心連線方向相同，則其定位誤差為： Td=Dmax-Dmin 本工序采用一定位銷，一擋銷定位，工件始終靠近定位銷的一面，而擋銷的偏角會使工件自重帶來一定的平行于夾具體底版的水平

24、力，因此，工件不在在定位銷正上方，進而使加工位置有一定轉(zhuǎn)角誤差。但是，由于加工是自由公差，故應(yīng)當(dāng)能滿足定位要求。 夾緊誤差 ： 其中接觸變形位移值： 查5表1215有。 磨損造成的加工誤差：通常不超過 夾具相對刀具位置誤差：取誤差總和：從以上的分析可見，所設(shè)計的夾具能滿足零件的加工精度要求。4.5 零、部件的設(shè)計與選用4.5.1定位銷選用本夾具選用一可換定位銷和固定棱形銷來定位，其參數(shù)如下表：表5.1 定位銷dHD公稱尺寸允差1216150.01122514M1244.5.2 定向鍵與對刀裝置設(shè)計定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個。其距離盡可能布置的遠些。通過定向鍵與銑床工作臺T形槽

25、的配合，使夾具上定位元件的工作表面對于工作臺的送進方向具有正確的位置。定向鍵可承受銑削時產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力矩，可減輕夾緊夾具的螺栓的負荷，加強夾具在加工中的穩(wěn)固性。根據(jù)GB220780定向鍵結(jié)構(gòu)如圖所示： 圖5.1 夾具體槽形與螺釘根據(jù)T形槽的寬度 a=18mm 定向鍵的結(jié)構(gòu)尺寸如表5.4：表5.4 定向鍵 BLHhD夾具體槽形尺寸公稱尺寸允差d允差公稱尺寸允差D180.0120.03525124124.518+0.0195對刀裝置由對刀塊和塞尺組成，用來確定刀具與夾具的相對位置。塞尺選用平塞尺，其結(jié)構(gòu)如圖5.3所示： 圖5.3 平塞尺塞尺尺寸參數(shù)如表5.5：表5.5 塞尺公稱尺寸H允差dC30.0

26、060.254.6 夾具設(shè)計及操作的簡要說明如前所述，應(yīng)該注意提高生產(chǎn)率，但該夾具設(shè)計采用了手動夾緊方式，在夾緊和松開工件時比較費時費力。由于該工件體積小，經(jīng)過方案的認真分析和比較，選用了手動夾緊方式（螺旋夾緊機構(gòu)）。這類夾緊機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、夾緊可靠、通用性大，在機床夾具中很廣泛的應(yīng)用。此外，當(dāng)夾具有制造誤差，工作過程出現(xiàn)磨損，以及零件尺寸變化時，影響定位、夾緊的可靠。為防止此現(xiàn)象，選用可換定位銷。以便隨時根據(jù)情況進行調(diào)整換取?？偨Y(jié)與展望在本次設(shè)計中，考慮到零件的加工難易、材料、成本等問題，所選用的零、部件都是操作簡單，通用性較強的標(biāo)準(zhǔn)件，從現(xiàn)時以最低的成本實現(xiàn)最先進的加工。但也有不足之處：特別是對于鏜孔夾具，在刀具加工完退出工件孔時，有可能會劃傷工件內(nèi)孔表面，本可以在夾具體內(nèi)部設(shè)置液壓升降系統(tǒng)，使工件孔與定位立臺可升可降，這樣，在刀具退出時，使定位立臺連同工件孔一起升起，從而避免劃傷。但考慮到成本問題，未采用這種方法。為此，鏜孔的專用夾具還有待改進。無論怎樣，這次的課程設(shè)計使我獲益良多，是我在學(xué)校的最后一次答卷，也是我成功邁向社會的第一步。參考文獻1 黃如林，切削加工簡明實用手冊M，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004。2 余光國，馬俊，張興發(fā)，機床夾具設(shè)計M