全套變速器換擋叉的工藝設計

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課程設計說明書 課程名稱 機 械 制 造 技 術 基 礎 題 目 設計變速器換擋叉機械加工工藝工裝 專業(yè)班級 學生姓名 指導老師 審 批 設計完成日期 年 1 月 8 日 設計內(nèi)容與設計要求 一設計內(nèi)容 1、設計機械加工工藝規(guī)程； 2、對指定工序進行工序設計； 3、設計指定工序的專用夾具。 二設計要求 1、編制零件的機械加工工藝規(guī)程，填寫工藝過程卡； 2、按教師要求設計指定工序，填寫工序卡； 3、設計專用夾具裝配圖； 4、設計專用夾具夾具體的零件工作圖； 5、撰寫設計計算說明書。 生產(chǎn)類型：中批 說明書內(nèi)容 1. 課程設計封面； 2. 任務書（插入零件圖） ； 3. 說明書目錄； 4. 設計計算過程； 5. 參考文獻； 6. 總結與體會； 7. 附錄。 進度安排 第一周：熟悉零件結構及加工要求；設計零件機加工工藝規(guī)程， 填寫工藝過程卡片；設計指定工序，填寫工序卡片。 第二周：設計指定工序的專用夾具，畫出夾具裝配圖。 第二周：設計專用夾具夾具體的零件工作圖；整理設計說明書。 參考文獻 1、李洪主編機械加工工藝手冊 2、王紹俊主編機械制造工藝設計手冊 3、倪小丹主編機械制造技術基礎 4、王益民主編機械制造工藝課程設計指導書 5、王永康主編機械制造技術課程設計指導書 6、楊黎明主編機床夾具設計手冊 目 錄 1 零件的分析 ..................................................................1 1.1 零件的作用 ..............................................................1 1.2 零件的工藝分析 ..........................................................1 2 工藝規(guī) 程設計 ................................................................3 2.1 確定毛坯的制造形式 ......................................................3 2.2 確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量 ........................................3 2.3 鍛件形狀復雜系數(shù)與鍛件材質(zhì)系數(shù)的確定 ....................................3 2.4 鍛件分模線形狀與零件表面粗糙度 ..........................................3 2.5 基面的選擇 ..............................................................4 2.6 制定工藝路線 ............................................................4 2.7 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸確定 ....................................6 2.8 確定切削余量 ............................................................8 3 夾具設計 ....................................................................9 3.1 問題的提出 ...............................................................9 3.2 夾具設計 .................................................................9 參 考 文 獻 ..................................................................11 總 結 .......................................................................11 附錄:變 速器換擋叉機械加工工序 卡 ............................................................................................12 1 零件的分析 1.1 零件的作用 題目所給定的零件是變速器換檔叉（如下圖所示） ，它位于傳動軸的端部。 主要作用是傳遞扭矩，使變速器獲得換檔的動力。該零件是以 15.81F8 孔套 在軸上，并用 M101-7H 螺紋孔與軸定位，換擋叉腳卡在雙聯(lián)齒輪的軸中，變 速操作機構通過換擋叉頭部的操縱槽帶動換擋叉與軸一起在變速箱中滑動，換 擋叉腳撥動雙聯(lián)齒輪在花鍵軸上滑動，就可實現(xiàn)變速功能，從而實現(xiàn)變速器變 速。換擋叉的主要工作面為操縱槽換擋叉腳兩端面，主要配合面為 15.81F8 孔，M101-7H 螺紋孔和換擋叉腳側(cè)面.該零件屬于特殊形狀零件，但復雜程度 一般。由于換擋叉在工作是表面承受一定的壓力，因此，要求有一定的強度和 韌度。 1.2 零件的工藝分析 （1）該變速器換檔叉需要加工的表面可大致分為四類： 1） 15.81F8 孔； 2）以 15.81F8 為基準的 9.650-0.25兩側(cè)面和叉口 5.90-0.15的上下兩側(cè)面； 3）以 15.81F8 為基準的其它幾個平面以及槽； 4）M10 1-7H 螺紋。 且主要是： 15.81F8 mm 孔的中心線與叉口的前后兩側(cè)面的垂直度公差為 0.15mm。 (2)換擋叉技術要求 表 2-1 換擋叉技術要求 加工表面 尺寸及偏差 （mm） 公差及精度等級 表面粗糙度 Ra 形位公差 叉腳兩端面 015.9IT12 6.3 叉口兩內(nèi)側(cè)面 .0IT12 6.3 15.81 內(nèi)孔 15.81 43.16IT8 3.2 M10 螺紋孔 M101 IT7 叉頭凸臺兩端面 025.9IT12 6.3 16.5 26.5 端面IT13 12.5 叉頭上端面 11 IT13 12.5 該變速器換擋叉結構簡單，屬于典型的叉桿類零件。為實現(xiàn)換擋、變速的 功能，其叉軸孔和變速叉軸有配合要求，因此加工精度要求高。叉腳兩端面在 工作中需承受沖擊載荷，為增強耐磨性，采用局部淬火，硬度為 180HBS 左右， 為保證換擋叉換擋時叉腳受力均勻，要求叉腳兩端面與孔 15.8 垂直度要求為 0.15mm。換擋叉用螺釘定位，螺紋孔為 M10。 綜上所述，該零件得各項技術要求制訂較合理，符合在變速箱中的功用。 （3）審查換擋叉的工藝性 分析零件圖可知，該換擋叉叉腳兩端面厚度薄于連接的表面，但減少了加 工面積，使用淬火處理提供局部的接觸硬度。叉腳兩端面面積相對較大，可防 止加工過程中鉆頭鉆偏，保證孔的加工精度及叉腳兩端面的垂直度。其它表面 加工精度較低，通過銑削、鉆床的粗加工就可達到加工要求；而主要工作表面 雖然加工精度相對較高，但也可以在正常得生產(chǎn)條件下，采用較經(jīng)濟得方法保 質(zhì)保量地加工出來。 2 工藝規(guī)程設計 2.1 確定毛坯的制造形式 零件的材料為 35 鋼。常用的毛坯件有鑄件、鍛件、型材、沖壓件和焊接件 等。考慮到零件在加工過程中經(jīng)常承受交變載荷及沖擊性載荷，因此應該選用 鍛件，以使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件工作可靠，且零件的輪廓尺寸不 大。 2.2 確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量 公差等級: 由換擋叉的功用和技術要求，確定該零件的的公差等級為普通級。 鍛件重量: 已知機械加工后換擋叉的重量為 3kg，由此可初步估計機械加工前鍛件毛坯 的重量為 3.5kg。 2.3 鍛件形狀復雜系數(shù)與鍛件材質(zhì)系數(shù)的確定 （1）鍛件形狀復雜系數(shù) 對換擋叉零件圖分析計算，可大概確定鍛件外輪廓包容體出該換擋叉鍛的 長度、寬度和高度，即 l=136mm，b=76mm，h=72mm，=7.810 -6kg/mm3由文獻 2公式 2-3 可計算件的形狀復雜系數(shù) S=mt/mn=3.5/（13676727.810 -6）=3.5/5.8=0.6 故屬于 S 2 級。 （2)鍛件材質(zhì)系數(shù) 由于該換擋叉材料為 35 鋼，是碳的質(zhì)量分數(shù)少于 0.65%的碳素鋼，故該鍛 件的材質(zhì)系數(shù)屬 M1級。 2.4 鍛件分模線形狀與零件表面粗糙度 根據(jù)該換擋叉的形位特點，以對稱平分面為分模面，屬平直分模線。 由零件圖可知，該換擋叉各加工表面粗糙度 Ra 均大于等于 3.2um。 2.5 基面的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；孢x擇得正確和合理，可 以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程會問題百出， 更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。 (1)粗基準的選擇 選擇定位粗基準是要能加工出精基準，同時要明確哪一方面的要求是主要 的。粗基準的選擇應以下面的幾點為原則：a.應選能加工出精基準的毛坯表面 作粗基準。b.當必須保證加工表面與不加工表面的位置和尺寸時，應選不加工 的表面作為粗基準。c.要保證工件上某重要表面的余量均勻時，則應選擇該表 面為定位粗基準。d.當全部表面都需要加工時，應選余量最小的表面作為基準， 以保證該表面有足夠的加工余量。 在銑床上加工變速器換檔叉時，以 R10.5 為半徑的圓作為粗基準。滿足粗 基準的選擇原則。 (2)精基準的選擇 精基準的選擇應從保證零件加工精度出發(fā)，同時考慮裝夾方便，夾具結構 簡單。選擇時應遵循以下原則：盡量選零件的設計基準作精基準，可以避免 因基準不重合引起的定位誤差，這一原則稱為“基準重合”原則。盡可能使 工件各主要表面的加工，采用統(tǒng)一的定位基準，這是“基準統(tǒng)一”原則。當 零件主要表面的相互位置精度要求很高時，應采用互為基準，反復加工的原則。 選擇加工表面本身作為定位基準，即“自為基準” 。選擇的定位精基準，應 保證工件定位準確，夾緊可靠，夾具結構簡單，操作方便 3。 該零件加工時，采用 15.81 mm 內(nèi)孔作為精基準來加工換檔叉叉口前043.16 后兩側(cè)面。 2.6 制定工藝路線 工藝路線的擬訂是制定工藝規(guī)程的關鍵，其主要任務是選擇各個表面的加 工方法和加工方案，確定各個表面的加工順序和工序的組合內(nèi)容，它與定位基 準的選擇密切相關。制定工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀，尺寸 精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領已確定的條件下， 應考慮機床的夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應當考慮 經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量降低。 工藝方案分析：由于零件表面精度要求較高，所以安排了粗銑和精銑?？?慮到 15.81mm 孔的精度要求較高，安排為鉆并擴鉸加工。精銑時以 15.81mm 孔定位能保證端面與軸心的位置精度要求。 綜上分析，確定的大致加工路線如下， 方案一： 工序 鉆并擴鉸 15.81mm 孔和車其下端面。 工序 銑撥槽的上端面。 工序 銑 14.20+0.1的兩端面 工序 粗銑叉口 5.9 兩內(nèi)側(cè)面。19. 工序 粗銑 兩側(cè)面。025.6 工序 粗銑叉口 510+0.1的兩內(nèi)端面。 工序 精銑叉口 5.9 兩內(nèi)側(cè)面.19 工序 精銑 兩側(cè)面。025.6 工序 精銑叉口 510+0.1的兩內(nèi)端面。 工序 銑 16.5 26.5 端面。 工序 鉆螺紋底孔 M9 mm 及攻 M10 1-7H 螺紋。 工序 去毛刺、倒角并檢查。 以上工藝過程詳見“機械加工工藝過程卡片” 。 方案二： 工序 粗銑叉口 5.9 兩內(nèi)側(cè)面。019. 工序 鉆并擴鉸 15.8mm 孔和車其下端面。 工序 粗銑 兩側(cè)面。025.69 工序 粗銑叉口 510+0.1的兩內(nèi)端面。 工序 精銑叉口 5.9 兩內(nèi)側(cè)面。19. 工序 精銑叉口頭 兩內(nèi)側(cè)面。025.6 工序 精銑叉口 510+0.1的兩內(nèi)端面。 工序 銑 16.5 26.5 端面。 工序 銑撥槽的上端面。 工序 銑 14.20+0.1的兩端面。 工序 鉆螺紋底孔 M9 mm 及攻 M10 1-7H 螺紋。 工序 去毛刺、倒角并檢查。 工藝方案的比較與分析： 上述兩個工藝方案的特點在于：方案一是先將定位孔加工出來以便于其他 面的加工；方案二則先將叉口內(nèi)側(cè)面加工出來，然后再加工其它平面，而且為 了節(jié)省裝卸時間將一些粗精加工放在了一個工序中。兩相比較可以看出，先加 工孔再加工其它平面可以更好的保證各個平面的位置及方向誤差，而且需要把 粗精加工分開才能保證零件的粗糙度。因此決定用方案一進行加工。 2.7 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸確定 變速器換檔叉”零件為 35 鋼，硬度 180-201HBS，采用在鍛錘上合模模煅 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械加工余量、工 序尺寸及毛坯尺寸如下： （1） 15.81F8 內(nèi)孔 毛坯為實心，不沖出孔。內(nèi)孔精度要求 IT7，查閱機械制造工藝設計簡明 手冊表 2.3-8 確定孔的加工余量分配： 鉆孔：14 擴鉆：15.5 2Z b=1.5 粗鉸：15.7 2Z b=0.2 精鉸：15.81 mm 2Zb=0.1043.16 （2）叉口 510+0.1兩內(nèi)側(cè)面. 由于兩內(nèi)側(cè)面對于 R28.5 中心線有平行度等位置要求，所以可以將其看作 內(nèi)孔來確定加工余量，即 的孔。毛坯為實心，已經(jīng)有孔，精度要求為0.15 IT8，參照文獻1表 2-3.9 確定加工余量分配：為簡化模煅毛坯的外形，先直 接取叉口尺寸為 46。表面粗糙度要求 ，因而需要精銑，此時粗銑時6.3zRm 單邊余量 z=2，精銑時時單邊余量 z=0.25。 （3）叉頭 兩側(cè)面025.69 由于是在立式銑床上兩把刀組合同時銑，所以可以把兩側(cè)面的余量用雙邊 余量來計算?，F(xiàn)毛坯長度方向直接取 13.65。表面粗糙度為 ，需要6.3zRm 精銑，此時粗銑單邊余量為 z=2.0-0.2=1.8，精銑時單邊余量 z=0.2mm。 （4）叉口 5.9 上下兩側(cè)面019. 由于是在立式銑床上兩把刀組合同時銑，所以可以把兩側(cè)面的余量用雙邊 余量來計算?，F(xiàn)毛坯長度方向直接取 9.9。表面粗糙度為 ，需要精6.3zRm 銑，此時粗銑單邊余量為 z=2.0-0.2=1.8，精銑時單邊余量 z=0.2mm。 （5）14.2 0+0.1槽、16.5 26.5 端面及 11 9.65 面 同理，因為它們的粗糙度要求均為 ，所以只需進行粗銑。此時粗12.5zRm 銑單邊余量 Z=2。 各加工表面總加工余量表： 加工表面 基本尺寸 毛坯尺寸 （粗）加工余 量（單側(cè)）mm （精）加工 余量 mm 鉆 15.81 內(nèi)孔15.81 043.1614 擴 15.81 內(nèi)孔 1.5 絞 15.81 內(nèi)孔 0.2 0.1 銑 510+0.1兩側(cè)面 510+0.1 46 2 0.5 銑 兩側(cè)面25.6925.6913.65 1.8 0.2 銑 5.9 上下兩側(cè)面019.5.9 019.5.9 1.8 0.2 14.20+0.1槽、 16.5 26.5 端面及 11 9.65 面 2 圖 3-1 變速器換擋叉毛坯圖 2.8 確定切削余量 銑 16.5 26.5 面 (1).機床：X51 立式銑床。 (2).刀具：硬質(zhì)合金端銑刀。 (3).背吃刀量： ap =2mm。 (4).確定刀具壽命：刀具為 80，Z=4，查文獻63.8，銑刀的壽命為 180min。 (5).每齒進給量：根據(jù)切削用量簡明手冊表3.3得 每齒進給量f z =0.150.30 mm/z，取f z =0.20 mm/z 。 (6).切削速度 Vc 和每分鐘進給量 Vf 查文獻6表 3.16，Vc=86m/min，n=275r/min, V f =432mm/min。查修正系數(shù) Kv=1.13,Kf =0.45,所以修正后的切削速度和每分鐘進給量為： Vc =Vc x Kv=86 x 1.13=97.18 m/min Vf =Vf x Kf =432 x 0.45=195 mm/min 則轉(zhuǎn)速 = min/8.36014.39710ndvc 查閱機械制造工藝設計簡明手冊表 4.2-36,取 ,v f =165mm/minin/20rw 故實際切削速度和進給量為： min/2.50184.310ndvwznzff /.4265 3 夾具設計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。 根據(jù)設計任務書，我分配的是設計加工變速器換檔叉 16.5 26.5 側(cè)面的銑 床夾具。本夾具用于 X51 立式銑床,刀具為 80硬質(zhì)合金端銑刀。 3.1 問題的提出 本夾具主要用來粗銑變速器換檔叉 16.5 26.5 面，這個面對 1 孔有一5.8 定的位置度要求。因此，在本道工序加工時，主要應考慮如何提高勞動生產(chǎn)率， 降低生產(chǎn)成本，而精度不是主要問題。 3.2 夾具設計 (1)定位基準的選擇 由零件圖可知，叉口兩端面對 孔有位置度要求。為了達到夾緊定位要15.8 求，據(jù)夾具手冊知定位基準應盡可能與工序基準重合，在同一工件的各道 工序中，應盡量采用同一定位基準進行加工，所以應該選擇 1 孔作為主要5.8 定位基準面，同時以叉口兩內(nèi)側(cè)面作為輔助定位基準。 (2)定位分析 工件在心軸、端面、階梯銷上實現(xiàn)完全定位。其中心軸限制了工件在 X、Y 軸上的移動及轉(zhuǎn)動自由度，端面限制 Z 軸的移動自由度；階梯銷限制了工件在 Z 轉(zhuǎn)動自由度； 圖 4-1 總裝圖 圖 4-2 夾具體零件圖 17 參 考 文 獻 1 李洪主 機械加工工藝手冊第四版 北京出版社，1996. 2 王紹俊 機械制造工藝設計手冊機械工業(yè)出版社，1985 3 倪小丹 機械制造技術基礎清華大學出版社，2007 4 王益民 機械制造工藝課程設計指導書 5 王永康 機械制造技術課程設計指導書 6 楊黎明 機床夾具設計手冊第一版 國防工業(yè)出版社，1966 總結 這次的課程設計的主要內(nèi)容是完成汽車變速器換檔叉的機械加工工藝工裝過程綜 合卡片、及其中一道工序的夾具設計，畫出所設計零件的毛坯圖和零件圖，夾具體的 18 CAD 零件圖和裝配圖。 通過這三周的課程設計，明顯的感覺到了自己的不足，只學點理論知識是遠遠不 夠的，其中通過問老師，問同學，學到了很多課本上沒有的，雖說很累，但累在其中， 從到了很多東西，通過查閱圖書館資料、上網(wǎng)，同時也學會了些 word 排版，CAD 等軟 件的使用，所以這三周并沒有白費。其中更要感謝的是我的指導老師，認真仔細的為 我們指導。 附錄:變速器換擋叉機械加工工序卡 湖南工程學院 機械加工工序卡片 零件名稱 工序名稱 工序 號 19 變速器換檔叉 銑 16.5 26.5 端 面 100 材料名稱 材料牌 號 設備名稱 設備型號 夾具名稱 夾具編 號 額定時 間 共 1 頁 毛坯 35 鋼 立式銑床 X51 專用夾具 第 1 頁 工 序 簡 圖 刀具 量具工 步 號 工步內(nèi)容 進給量 mm/z 切削速度 m/min 名稱 規(guī)格 名稱 規(guī)格 1 銑銑 16.5 26.5 端 面 zm/2.0in/2.50硬質(zhì)合金端 銑刀 80卡板 更改內(nèi)容 班 級 機設 1094 設計者姓名 羅成 設計日期 2013/1/7 機械加工工序卡片 機械加工工序卡片 零件名稱 工序名稱 工序號 變速器換檔叉 銑16.526.5端面 100 材料名稱 材料牌號 設備名稱 設備編號 夾具名稱 夾具編號 額定時間 共 1頁 毛坯 HT200 X51立式銑床 專業(yè)夾具 第1頁 工序簡圖 工步號 工步內(nèi)容 進給量 mm/z 切削速度 m/min 刀具 量具 名稱 規(guī)格 名稱 規(guī)格 1 銑銑16.526.5端面 硬質(zhì)合金端銑刀 80 卡板 更改內(nèi)容 班 級 課程設計說明書 題 目 變速器換擋叉的工藝設計 目 錄 機械自造工藝及夾具課程設計任務書……………………..3 序 言 ……………………………………………………4 零件的分析…………………………………………………..4 零件的工藝分析……………………………………….4 確定生產(chǎn)類型……….…………………………………4 確定毛坯……………………………………………….5 工藝規(guī)程設計…….………………………………………… 5 選擇定位基準…………………………………………5 制定工藝路線…………………………………………5 機械加工余量、工序尺寸及公差的確定……………6 夾具設計…………………………………………………….16 問題提出………………………………………………16 夾具設計………………………………………………16 參考文獻…………………………………………………….17 機械制造工藝及夾具課程設計任務書 設計題目：制定變速器換擋叉的加工工藝，設計鉆φ15 孔的鉆床夾具 設計要求：中批量生產(chǎn) 手動夾緊 通用工藝裝備 設計時間：2009.6 設計內(nèi)容：1、熟悉零件圖； 2、繪制零件圖（一張）； 3、繪制毛坯圖（一張）； 4、編寫工藝過程卡片和工序卡片； 5、繪制夾具總裝圖； 6、繪制夾具零件圖； 7、說明書 2009年06月 序 言 機械制造裝備設計課程設計是我們在學完了大學的全部基礎課，專業(yè)基礎課以及專業(yè)課后進行的。這是我們在進行畢業(yè)設計之前對所學的各科課程一次深入的綜合性總復習，也是一次理論聯(lián)系實際的訓練。因此，他在我們的大學四年生活中占有重要的地位。 就我個人而言，我希望通過這次課程設計對自己未來將從事的工作進一步適應性的訓練，希望自己在設計中能鍛煉自己的分析問題、解決問題、查資料的能力 ，為以后的工作打下良好的基礎。 由于能力有限，設計尚有很多不足之處，希望各位老師給予指導。 零件的分析 題目所給的零件是變速器換檔叉。它位于汽車的變速機構上，主要起換檔作用。 一．零件的工藝分析 零件的材料為35鋼，，為此以下是變速器換檔叉需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求： 1、 孔Φ15.8以及與此孔相通的、M10螺紋孔。 2、 上下U型口及其兩端面 3、換檔叉底面、下U型口兩端面與孔Φ15.8中心線的垂直度誤差為0.15mm。 由上面分析可知，可以粗加工Φ15的孔，然后以此作為基準采用專用夾具進行加工，并且保證位置精度要求。再根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟精度及機床所能達到的位置精度，選擇以孔為基準加工的面作為孔加工的精基準。最后，以精加工的孔為基準加工其他所有的面。此變速器換檔叉零件沒有復雜的加工曲面，所以根據(jù)上述技術要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。 二、確定生產(chǎn)類型 已知此換檔叉零件的生產(chǎn)綱領為5000件/年，零件的質(zhì)量是2.26Kg/個，查《機械制造工藝設計簡明手冊》第2頁表1.1-2，可確定該換檔叉生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，所以初步確定工藝安排為：加工過程劃分階段；工序適當集中；加工設備以通用設備為主，大量采用專用工裝。 三、確定毛坯 1、確定毛坯種類： 零件材料為35鋼?？紤]零件在機床運行過程中所受沖擊不大，零件結構又比較簡單，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，故采用模鍛件作為毛坯。查《機械制造工藝設計簡明手冊》第41頁表2.2-5,選用鍛件尺寸公差等級為CT-12。 工藝規(guī)程設計 (一)選擇定位基準： 1 粗基準的選擇：以零件的圓柱面為主要的定位粗基準 2 精基準的選擇：考慮要保證零件的加工精度和裝夾準確方便，依據(jù)“基準重合”原則和“基準統(tǒng)一”原則，以Φ15.8的孔內(nèi)表面為輔助的定位精基準。 (二)制定工藝路線: 根據(jù)零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求，以及加工方法所能達到的經(jīng)濟精度，在生產(chǎn)綱領已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機床配以專用工卡具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。查《機械制造工藝設計簡明手冊》第20頁表1.4-7、1.4-8、1.4-11，選擇零件的加工方法及工藝路線方案如下： 工序01 粗銑Φ15上、下端面，以外圓為定位基準，采用X51立式銑床加專用夾具； 工序02 銑16.5*42面，以外圓為定位基準，采用X51立式銑床加專用夾具； 工序03 鉆Φ15孔，以Φ15孔的上端面為定位基準，采用Z525立式鉆床加專用夾具； 工序04 擴Φ15.5孔，以Φ15上、下端面為定位基準，采用Z525立式鉆床加專用夾具； 工序05 粗鉸Φ15.7孔，以Φ15上、下端面為定位基準，采用Z525立式鉆床加專用夾具； 工序06 精鉸Φ15.8孔，以Φ15上、下端面為定位基準，采用Z518立式鉆床加專用夾具； 工序07 粗銑叉口前后兩側(cè)面，以Φ15.8孔為定位基準，采用X51立式銑床加專用夾具； 工序08 粗銑16*56兩側(cè)面，以Φ15.8孔為定位基準，采用X51立式銑床加專用夾具； 工序09 精銑16*56兩側(cè)面，以Φ15.8孔為定位基準，采用X51立式銑床加專用夾具； 工序10 粗銑叉口19*5.9兩內(nèi)側(cè)面，以Φ15.8孔為定位基準，采用X51立式銑床加專用夾具； 工序11 精銑叉口19*5.9兩內(nèi)側(cè)面，以Φ15.8孔為定位基準，采用X51立式銑床加專用夾具； 工序12 粗銑14.2*9.65面、銑11*9.65面，以Φ15.8孔為定位基準，采用X51立式銑床加專用夾具； 工序13 精銑16.5*42面，以Φ15.8孔為定位基準，采用X51立式銑床加專用夾具； 工序14 鉆Φ9孔，以Φ15.8孔為定位基準，采用Z525立式鉆床并采用專用夾具； 工序15 攻螺紋，以Φ15.8孔為定位基準，采用Z525立式鉆床并采用專用夾具； 工序16 去毛刺； 工序17 終檢。 （三）機械加工余量、工序尺寸及公差的確定: 1、圓柱表面工序尺寸： 前面根據(jù)資料已初步確定工件各面的總加工余量，現(xiàn)在確定各表面的各個加工工序的加工余量如下： 加工 表面 加工 內(nèi)容 加工余量 精度等級 工序 尺寸 表面粗 糙度 Φ15.8 鉆 0.8 IT11 15 12.5 擴 0.5 IT10 15.5 6.3 粗鉸 0.2 IT10 15.7 6.3 精鉸 0.1 IT8 15.8 3.2 2、平面工序尺寸： 工序號 工序 內(nèi)容 加工 余量 基本 尺寸 經(jīng)濟 精度 鍛件 CT12 01 粗銑Φ15上、下端面 12 02 銑16.5*42面 16.5 12 07 粗銑叉口前后兩側(cè)面 2.1 5.9 12 08 粗銑16*56兩側(cè)面 0.2 9.85 12 10 粗銑叉口19*5.9兩內(nèi)側(cè)面 0.5 51.5 12 12 粗銑14.2*9.65面、銑11*9.65面、銑16.5*42面 1 12 11 精銑叉口19*5.9兩內(nèi)側(cè)面 0 51 10 09 精銑16*56兩側(cè)面 0 9.65 10 13 精銑16.5*42面 0 11 10 3、確定切削用量及時間定額： 工序01 粗銑Φ15上、下端面，以外圓為定位基準，采用X51立式銑床加專用夾具 刀具：YG6硬質(zhì)合金端銑刀。銑削寬度ae≤90,深度ap≤6,齒數(shù)z=12,故根據(jù)《機械制造工藝設計簡明手冊》（后簡稱《簡明手冊》）表3.1，取刀具直徑d0=125mm。根據(jù)《切削用量手冊》（后簡稱《切削手冊》）表3.16，選擇刀具前角γ0＝0°后角α0＝8°，副后角α0’=10°，刃傾角： λs=－10°,主偏角Kr=60°,過渡刃Krε=30°,副偏角Kr’=5°。 2. 切削用量 1）確定切削深度ap 因為余量較小，故選擇ap=4mm，一次走刀即可完成。 2）確定每齒進給量fz 采用對稱端銑，以提高進給量提高加工效率。根據(jù)《切削手冊》表3.5，使用YG6硬質(zhì)合金端銑刀加工，機床功率為4.5kw（據(jù)《簡明手冊》表4.2-35，X51立式銑床）時： fz=0.09~0.18mm/z 故選擇：fz=0.18mm/z。 3）確定刀具壽命及磨鈍標準 根據(jù)《切削手冊》表3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為1.5mm；由于銑刀直徑d0=125mm，故刀具使用壽命T=180min（據(jù)《簡明手冊》表3.8）。 4）計算切削速度vc和每分鐘進給量vf 根據(jù)《切削手冊》表3.16，當d0=125mm，Z=12，ap≤7.5，fz≤0.18mm/z時，vt=98m/min,nt=250r/min,vft=471mm/min。各修正系數(shù)為：kMV= 1.0，kSV= 0.8。切削速度計算公式為： 其中 ，，，，，，，，，，，，，將以上數(shù)據(jù)代入公式： 確定機床主軸轉(zhuǎn)速： 。 根據(jù)《簡明手冊》表4.2-36，選擇nc=300r/min,vfc=390mm/min,因此，實際進給量和每分鐘進給量為： vc==m/min=118m/min f zc=v fc/ncz=390/300×12 mm/z=0.1mm/z 5)校驗機床功率 根據(jù)《切削手冊》表3.24，近似為Pcc=3.3kw,根據(jù)機床使用說明書，主軸允許功率Pcm=4.5×0.75kw=3.375kw>Pcc。故校驗合格。最終確定:ap=4.0mm，nc=300r/min，vf=390mm/s，vc=118m/min，fz=0.1mm/z。 6）計算基本工時 tm＝L/ vf，L=l+ y+Δ，l=24mm. 查《切削手冊》表3. 26，入切量及超切量為：y+Δ=40mm，則： tm＝L/ Vf=(24*2+40)/390=0.22min。 工序02 銑16.5*42面，以外圓為定位基準，采用X51立式銑床加專用夾具； 刀具：YG6硬質(zhì)合金端銑刀； 機床：X51立式銑床； 查《切削手冊》表3.5，進給量為：，取為0.5mm/r 參考有關手冊，確定，采用YG6硬質(zhì)合金端銑刀，，則： 現(xiàn)采用X51立式銑床，根據(jù)《簡明手冊》表4.2-36，取，故實際切削速度： 當時，工作臺每分鐘進給量：，取為980mm/min 本工序切削時間為： min 工序03 鉆Φ15孔，以Φ15孔的上端面為定位基準，采用Z525立式鉆床加專用夾具 1. 加工條件 工件材料：35鋼,σb =170~240MPa，鍛造;工件尺寸：aemax=72mm，l=176mm; 加工要求：鉆Φ15孔，加工余量0.8; 機床：Z525立式鉆床； 刀具：根據(jù)《切削手冊》表2.1.2.2，選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時do=15mm，鉆頭采用雙錐后磨橫刀，后角αo＝12°，二重刃長度bε=3.5mm,橫刀長b=2mm,寬l=4mm,棱帶長度，°，° 2.選擇切削用量 （1）確定進給量 按加工要求確定進給量：查《切削手冊》，，，由《切削手冊》表2.7,系數(shù)為0.5,則： 按鉆頭強度選擇:查《切削手冊》表2.8,鉆頭允許進給量為：； 按機床進給機構強度選擇：查《切削手冊》表2.9，機床進給機構允許軸向力為8330N時，進給量為。 以上三個進給量比較得出，受限制的進給量是工藝要求，其值為：0.215~0.265mm/r。根據(jù)《簡明手冊》表4.2-16,最終選擇進給量。 由于是通孔加工，為避免即將鉆穿時鉆頭折斷，故應在即將鉆穿時停止自動進給而改為手動進給。 根據(jù)《切削手冊》表2.19查出,鉆孔時軸向力Ff=2500N，軸向力修正系數(shù)為1.0，故Ff=2500N。根據(jù)Z525立式鉆床使用說明書，機床進給機構允許的最大軸向力為8830N﹥Ff，故所選進給量可用。 （2）確定鉆頭磨鈍標準及壽命　 后刀面最大磨損限度（查《簡明手冊》）為0.6mm，壽命． ?。?）切削速度 查《切削手冊》表2.30，切削速度計算公式為： （m/min） 其中，，，，，，，，，查得修正系數(shù)：，，，故實際的切削速度： （4）檢驗機床扭矩及功率 查《切削手冊》表2.20，當f≤0.26, do≤19mm時，Mt=31.78N?m，修正系數(shù)均為1.0，故MC=31.78 N?m。 查機床使用說明書：Mm =144.2 N?m。 查《切削手冊》表2.23,鉆頭消耗功率：Pc=1.3kw。 查機床使用說明書，。 由于，，故切削用量可用，即： ，， 3、計算工時 工序04 擴Φ15.5孔，以Φ15上、下端面為定位基準，采用Z525立式鉆床加專用夾具； 查《切削手冊》表2.10，擴孔進給量為：，并由機床使用說明書最終選定進給量為：。 根據(jù)資料，切削速度 ，其中為用鉆頭鉆同樣尺寸實心孔時的切削速度，故：，，根據(jù)機床使用說明書選?。?。 基本工時： 工序05 粗鉸Φ15.7孔，以Φ15上、下端面為定位基準，采用Z525立式鉆床加專用夾具； 刀具：專用鉸刀 機床：Z525立式鉆床 根據(jù)有關手冊的規(guī)定，鉸刀的進給量為0.8～1.2mm/z,進給量取0.81mm/r，機床主軸轉(zhuǎn)速取為=140r/min，則其切削速度為： 。 機動時切削工時，mm， 工序06 精鉸Φ15.8孔，以Φ15上、下端面為定位基準，采用Z518立式鉆床加專用夾具； 刀具： 機床：Z525立式鉆床 根據(jù)有關手冊的規(guī)定，鉸刀的進給量取0.48mm/r，機床主軸轉(zhuǎn)速取為：=140r/min，則其切削速度為： 機動時切削工時，mm 工序07 粗銑叉口前后兩側(cè)面，以Φ15.8孔為定位基準，采用X51立式銑床加專用夾具； 刀具：YG6硬質(zhì)合金端銑刀， 機床：X51立式銑床 根據(jù)《切削手冊》查得，。根據(jù)《簡明手冊》表4.2-36查得，取：，故實際切削速度： 當時，工作臺每分鐘進給量應為： 查說明書，取 計算切削基本工時： 因此， 工序08 精銑16*56兩側(cè)面，以Φ15.8孔為定位基準，采用X51立式銑床加專用夾具； 刀具：YG6硬質(zhì)合金端銑刀； 機床：X51立式銑床； 查《切削手冊》表3.5，進給量為：，取為0.5mm/r 參考有關手冊，確定，采用YG6硬質(zhì)合金端銑刀，，則： 現(xiàn)采用X51立式銑床，根據(jù)《簡明手冊》表4.2-36，取，故實際切削速度： 當時，工作臺每分鐘進給量：，取為980mm/min 本工序切削時間為： min 工序09精銑16*56兩側(cè)面，以Φ15.8孔為定位基準，采用X51立式銑床加專用夾具； 刀具：YG6硬質(zhì)合金端銑刀， 機床：X51立式銑床 根據(jù)《切削手冊》查得，。根據(jù)《簡明手冊》表4.2-36查得，?。?，故實際切削速度： 當時，工作臺每分鐘進給量應為： 查說明書，取 計算切削基本工時： 因此， 工序10粗銑叉口19*5.9兩內(nèi)側(cè)面，以Φ15.8孔為定位基準，采用X51立式銑床加專用夾具。 刀具：YG6硬質(zhì)合金端銑刀， 機床：X51立式銑床 根據(jù)《切削手冊》查得，。根據(jù)《簡明手冊》表4.2-36查得，?。?，故實際切削速度： 當時，工作臺每分鐘進給量應為： 查說明書，取 計算切削基本工時： 因此， 工序11精銑叉口19*5.9兩內(nèi)側(cè)面，以Φ15.8孔為定位基準，采用X51立式銑床加專用夾具； 精銑叉口19*5.9兩內(nèi)側(cè)面，以Φ15.8孔為定位基準，采用X51立式銑床加專用夾具； 機床：X51立式銑床 刀具：硬質(zhì)合金立銑刀（鑲齒螺旋形刀片），由《切削手冊》表3.6查得：，,即27m/min，因此，?，F(xiàn)采用X51立式銑床，取 ，工作臺每分鐘進給量應為：， 查機床使用說明書，取 。 銑削基本工時： 工序12粗銑14.2*9.65面、銑11*9.65面，以Φ15.8孔為定位基準，采用X51立式銑床加專用夾具； 專用夾具 刀具：YG6硬質(zhì)合金端銑刀， 機床：X51立式銑床 根據(jù)《切削手冊》查得，。根據(jù)《簡明手冊》表4.2-36查得，取：，故實際切削速度： 當時，工作臺每分鐘進給量應為： 查說明書，取 計算切削基本工時： 因此， 工序13 精銑16.5*42面，以Φ15.8孔為定位基準，采用X51立式銑床加專用夾具 刀具：YG6硬質(zhì)合金端銑刀； 機床：X51立式銑床； 查《切削手冊》表3.5，進給量為：，取為0.5mm/r 參考有關手冊，確定，采用YG6硬質(zhì)合金端銑刀，，則： 現(xiàn)采用X51立式銑床，根據(jù)《簡明手冊》表4.2-36，取，故實際切削速度： 當時，工作臺每分鐘進給量：，取為980mm/min 本工序切削時間為： min 工序14 鉆Φ9孔，以Φ15.8孔為定位基準，采用Z525立式鉆床并采用專用夾具 （1）鉆螺紋底孔mm 機床：Z525立式鉆床 刀具：高速鋼麻花鉆 根據(jù)《切削手冊》查得，進給量為0.18～0.22mm/z,現(xiàn)取f=0.22mm/z，v=17m/min，則： 查《簡明手冊》表4.2-15，取。所以實際切削速度為： 計算切削基本工時： 工序15 攻螺紋，以Φ15.8孔為定位基準，采用Z525立式鉆床并采用專用夾具。 機床：Z525立式鉆床 刀具：絲錐M10，P=1mm 切削用量選為：，機床主軸轉(zhuǎn)速為：，按機床使用說明書選?。海瑒t ；機動時，，計算切削基本工時： 五、夾具設計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。并設計工序5、6——鉆Φ15.8孔和銑大平面的夾具。兩夾具將分別用于Z518立式鉆床和立式銑床X51，刀具分別為高速鋼麻花鉆和YG6硬質(zhì)合金端銑刀。 (一)問題的提出 1.本夾具主要用來鉆Φ15.8孔，該孔為精加工，在加工時應保證孔的精度及垂直度要求。此外，在本工序加工時還應考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度，而其位置尺寸為自由公差。 (二)夾具設計 1、定位基準選擇 由零件圖可知，Φ15孔為以下所有加工的基準，相對于大叉口兩側(cè)面有垂直度的要求，為使定位誤差為滿足要求，應該選擇孔的端面為定位基準。 為了提高加工效率，現(xiàn)決定采用手動夾緊工件快換裝置，并采用快換鉆套以利于在鉆底孔后攻螺紋。 2、切削力及夾緊力計算 刀具：硬質(zhì)合金麻花鉆，。 由實際加工的經(jīng)驗可知,鉆削時的主要切削力為鉆頭的切削方向,即垂直于工作臺,查《切削手冊》表2.3，切削力計算公式為： 其中：，，，，，，與加工材料有關,取0.94；與刀具刃磨形狀有關,取1.33；與刀具磨鈍標準有關,取1.0，則： 使用兩個V型塊在兩邊適當夾緊后本夾具即可安全工作. 3、夾具設計及操作的簡要說明 如前所述，在設計夾具時，應該考慮提高勞動生產(chǎn)率。為此，設計采用了快換裝置。拆卸時，松開夾緊螺母扣，拔下固定V型塊，實現(xiàn)工件的快換。 六.設計心得 這次課程設計，我明白了做設計的一些要領。首先自己有很多不足，從設計的一些基本素質(zhì)，到自我學習的能力，很多方面都需要提高的。特別是夾具體的設計，要考慮的東西很多。機械制造裝備設計在夾具體設計方面還研究得不是很透徹。從一些數(shù)據(jù)的處理到方案的實施，感覺沒有很好的基礎，做起來比較困難。總的來說，感覺時間緊了些，有時候有點焦頭爛額，但是只要細細研究，還是能做出來的。在以后的學習中，我更要注意知識的積累和靈活應用。 七．參考文獻 1、趙家奇,機械制造工藝學課程設計指導書(2版),機械工業(yè)出版社,2006年. 2、曾志新,呂明主編,機械制造技術基礎,:武漢理工大學出版社,2001年. 3、李益明主編,機械制造工藝設計簡明手冊,機械工業(yè)出版社,1993年. 4、肖詩綱主編,切削用量手冊,機械工業(yè)出版社,1993年. 5、金屬切削機床夾具設計手冊.上海柴油機廠工藝設備研究所編,機械工業(yè)出版社，1987年 18