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車輛與交通工程學(xué)院
課程設(shè)計(jì)說明書
設(shè)計(jì)類型 工藝課程設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)題目 編制五檔變速叉工藝規(guī)程
與第一道工序的機(jī)床夾具設(shè)計(jì)
姓 名 王海源
院 系 車輛與交通工程學(xué)院
完成日期 2014.03.09
指導(dǎo)教師 李水良、馬心坦
河南科技大學(xué)
1
目 錄
目 錄 1
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
1.3生產(chǎn)類型 1
2 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 1
2.1 確定毛坯的制造形式 1
2.2基準(zhǔn)的選擇 2
2.3制定工藝路線 2
2.4機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定 3
2.5確立切削用量及基本工時(shí) 3
3夾具設(shè)計(jì) 6
3.1 零件在夾具中的定位 6
3.2 零件在夾具中的夾緊 6
3.3 夾具的操作簡(jiǎn)要說明 6
結(jié)束語(yǔ) 7
參考文獻(xiàn): 8
1零件的分析
1.1 零件的作用
本次課程設(shè)計(jì)題目所給的是五檔變速叉，它位于發(fā)動(dòng)機(jī)變速機(jī)構(gòu)上，起到換擋作用。
1.2 零件的工藝分析
依據(jù)零件加工面與非加工面分述如下：
1 φ22mm孔。
2 φ8mm孔。
3 叉頭φ22mm成形面
4 叉頭平面
5 叉口內(nèi)平面
6 φ8mm孔和φ22mm孔軸線在水平方向上23±0.25mm，φ8mm孔和φ 22mm孔軸線在豎直方向上78±0.25mm。
7 φ8mm孔兩軸線同軸度不大于0.2mm，φ8mm孔兩軸線對(duì)尺寸23mm的平面內(nèi)φ22mm的表面的平行度在長(zhǎng)度100mm上不大于0.2mm。
8 φ8mm孔兩軸線對(duì)尺寸78mm的平面的平行度在長(zhǎng)度100mm上不大于0.4mm。
9 φ8mm孔與φ15mm兩表面壁厚應(yīng)為2.5—4.0mm，其余應(yīng)不小于2.5mm。
1.3生產(chǎn)類型
大批量，通用機(jī)床，專用夾具。
2 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
2.1 確定毛坯的制造形式
考慮零件在工作過程中所常受到交變及沖擊載荷，材料應(yīng)選45#鋼精密模鍛毛坯以使金屬纖維盡量不被剪斷，保證零件工作可靠，也可提高生產(chǎn)率。毛坯公差參考GB/T12362-2003鋼制模鍛件公差及加工余量。
2.2基準(zhǔn)的選擇
基準(zhǔn)選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中回問題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件的大批報(bào)廢，是生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。
（1）粗基準(zhǔn)的選擇
對(duì)于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。而對(duì)有若干個(gè)不加工表面的工件，則應(yīng)以與加工表面要求相對(duì)位置精度較高的不加工表面作粗基準(zhǔn)。根據(jù)這個(gè)基準(zhǔn)選擇原則，現(xiàn)選取φ35的不加工外輪廓表面作為粗基準(zhǔn)，利用一組共兩塊V形塊支承這兩個(gè)φ35作主要定位面，限制4個(gè)自由度，達(dá)到完全定位，再以一個(gè)平面作為支撐，,然后進(jìn)行鉆削。
（2）精基準(zhǔn)的選擇
主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的原則。當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算，依據(jù)基準(zhǔn)重合原則，基準(zhǔn)統(tǒng)一原則和定位可靠原則，減少尺寸換算，加工φ8mm孔時(shí)以φ22mm孔為主要定位精基準(zhǔn)，加工叉頭φ22mm成形面時(shí)以φ22mm孔為主要定位精基準(zhǔn)，銑叉頭平面時(shí)孔端面及φ22mm孔為基準(zhǔn)。
2.3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,在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機(jī)床配以專用夾具,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(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
工藝路線方案：
工序零 模鍛毛坯（正火處理）
工序一 鉆、擴(kuò)、鉸、φ22mm孔并倒角-----------以φ35圓柱下端面及外圓 輪廓為定位基準(zhǔn)，采用立式鉆床Z525和專用夾具。
工序二 銑叉口---------以孔端面及φ22mm孔為基準(zhǔn)，采用臥式銑床X62和 專用夾具。
工序三 鉆、鉸、φ8mm孔---------以φ22mm孔為主要定位精基準(zhǔn)及φ15mm 外圓輪廓為基準(zhǔn)，采用立式鉆床Z525和專用夾具。
工序四 銑叉頭成形面--------------以φ22mm孔為主要定位精基準(zhǔn)及側(cè)面（支 撐釘）為基準(zhǔn)，采用立式銑床X52和專用夾具。
工序五 銑叉頭平面--------以孔端面及φ22mm孔及側(cè)面為基準(zhǔn)，采用立式銑 床X52和專用夾具。
工序六 去毛刺-------------鉗工去所有銳邊毛刺。
工序七 中間檢驗(yàn)。
工序八 熱處理-------------φ22mm叉角表面淬火。
工序九 修正φ22mm、φ8mm孔。
工序十 校正23mm、78mm及25mm。
工序十一 清洗。
工序十二 終檢。
2.4機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定
零件材料為45鋼，硬度156～217HBS，生產(chǎn)類型為大批量，精密模鍛毛坯。
據(jù)以上原始資料及加工路線，分別確定各家工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下（加工余量采用經(jīng)驗(yàn)估算法或按照技術(shù)手冊(cè)等資料推薦的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)為基礎(chǔ)，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況和經(jīng)驗(yàn)來確定：工序尺寸采用“逆推法”）：
加工表面
加工內(nèi)容
加工余量
精度等級(jí)
基本尺寸
表面粗糙度
φ22mm孔
鉆
IT11
Φ20mm
Ra12.5
擴(kuò)
IT9
Φ21.7mm
Ra6.3
鉸
IT7
φ22mm
Ra3.2
φ8mm孔
鉆
IT11
Φ7.8mm
Ra12.5
鉸
IT9
Φ8mm
Ra3.2
銑叉頭φ22mm成形面
銑
IT9
φ22mm
Ra3.2
銑叉口平面
銑
IT9
76mm
Ra6.3
銑叉頭平面
銑
IT11
25mm
Ra12.5
2.5確立切削用量及基本工時(shí)
正確的選用切削用量，對(duì)保證加工精度、提高生產(chǎn)率、降低刀具的損耗和合理使用機(jī)床都能起到很大的作用。由于工件材料、毛坯狀況、刀具材料及其幾何角度、機(jī)床的剛度等許多因素影響，切削用量應(yīng)結(jié)合相關(guān)資料，根據(jù)實(shí)際情況和經(jīng)驗(yàn)確定。
1) 工序0：模鍛毛坯
2) 工序5：鉆、擴(kuò)、鉸、φ22mm孔并倒角-----------以φ35圓柱下端面及外圓輪廓為定位基準(zhǔn)。
刀具：錐柄麻花鉆φ20mm、錐柄擴(kuò)孔鉆φ21.7mm、硬質(zhì)合金錐柄機(jī)用鉸刀φ 22mm
機(jī)床：立式鉆床Z235
夾具：專用夾具
鉆孔：
查《切削手冊(cè)》：f=0.20~0.24mm/r 工件材料狀態(tài)系數(shù)Kw=0.9
則f=（0.20~0.24）X0.9=0.18~0.216mm/r，取f=0.20mm/r。
查《切削手冊(cè)》：取V=18m/min所以n=318r/min,根據(jù)機(jī)床規(guī)格取實(shí)際 n=335r/min
故實(shí)際V=18.94m/min。
鉆孔切削用時(shí)：
刀具行程L+L1+L2=44+2+6=52mm，則鉆孔用時(shí)Tz=0.78min
擴(kuò)孔：
查《切削手冊(cè)》：取f=0.40mm，v=17m/min,
所以n=249r/min
則實(shí)際切削速度v=18.54m/min
擴(kuò)孔切削工時(shí)：
刀具工作行程：L+L1+L2=44+2+2=48mm,則擴(kuò)孔工時(shí)為：Ta=0.44min
鉸孔：
查《切削手冊(cè)》：取取f=0.35mm，v=5m/min
所以 Ns=72.4 r/min 查機(jī)床說明書取 n=85 r/min
則實(shí)際切削速度 v=5.87m/min
鉸孔切削工時(shí):
刀具工作行程：L+L1+L2=44+4+28=76 mm，則鉸孔切削工時(shí)為：Tm=2.55 min
工序總切削工時(shí)：T總=0.78+0.44+2.55+3.77 min
3) 工序10
銑叉口‐‐‐‐‐‐以φ22mm孔及φ35圓柱下端面為定位基準(zhǔn)，采用臥式銑床X62和專用夾具；
刀具：直齒三面刃銑刀 外徑 D=φ100mm 厚度 L=10mm
機(jī)床：臥式銑床 X62
夾具：專用銑夾具
查《機(jī)械工人切削手冊(cè)》（以下簡(jiǎn)稱《切削手冊(cè)》）得： 取 fz=0.02 mm/r
ν=24m/min，
則 ns=121 r/min，根據(jù)機(jī)床說明書取 n=150r/min，
故實(shí)際切削速度為： v=29.7 m/min
當(dāng) nw=150 r/min 時(shí)，
工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量應(yīng)為： fm= fzznw=0.02×10×150=30mm/min
切削工時(shí)：
刀具工作行程：L+L1+L2=30 mm，
則切削工時(shí)為： Tm=1 min
4) 工序 15：
孔口倒角‐‐‐‐‐‐以外形輪廓面為定位基準(zhǔn)
刀具：錐柄錐面锪鉆 40×90°
機(jī)床：立式鉆床 Z525
夾具：通用夾緊裝置
根據(jù)《切削手冊(cè)》及機(jī)床說明書取 n=97r/min，手動(dòng)進(jìn)給
切削工時(shí)：兩邊倒角Tm=0.1 min
5) 工序 20：
鉆、鉸φ8mm 孔‐‐‐‐‐‐以φ22mm 內(nèi)孔、叉口角內(nèi)側(cè)面及外圓輪廓為定位基準(zhǔn)
刀具：錐柄長(zhǎng)麻花鉆φ7.8mm、硬質(zhì)合金錐柄機(jī)用鉸刀φ8H9
機(jī)床：立式鉆床 Z525
夾具：專用鉆床夾具
鉆孔：
查《切削手冊(cè)》得：f=0.15mm 得 v=16m/min
所以 ns=653 r/min ，根據(jù)機(jī)床說明書取 n=680r/min，
故實(shí)際切削速度為: v=16.66 m/min
鉆孔切削工時(shí)：
刀具工作行程：上部位孔刀具行程L+L1+L2=9+2.5+1.5=13 mm，則叉口中間空檔部位 采用手動(dòng)進(jìn)給，下部位孔刀具行程L+L1+L2=13 mm，則鉆孔切削工時(shí)為：Tm=0.25 min
鉸孔：查《切削手冊(cè)》取 f=0.3mm/r，v=3m/min 所以 ns=119 r/min ，
查機(jī)床說明書取 n=140 r/min 則實(shí)際切削速度 v=3.52m/min
鉸孔切削工時(shí)：
刀具工作行程：上部位孔刀具行程L+L1+L2=9+2+15=36 mm，則叉口中間空檔部位采用手動(dòng)，下部位孔刀具行程L+L1+L2=9+2+15=36 mm，則鉸孔切削工時(shí)為： Tm=1.71 min
工序總切削工時(shí)：T 總=0.25+1.71=1.96 min
6) 工序 25：
銑叉頭成形面‐‐‐‐‐‐以φ22mm 內(nèi)孔、叉口內(nèi)側(cè)端面為定位基準(zhǔn)
刀具：直柄立銑刀φ8mm
機(jī)床：立式銑床 X52
夾具：專用銑夾具
查《切削手冊(cè)》得：v=20m/min 則 ns=795 r/min，
查機(jī)床說明書取 n=750r/min 利用專用銑夾具加工，采用手動(dòng)進(jìn)給。
7 ) 工序 30：
銑叉頭平面‐‐‐‐‐‐以φ22mm 內(nèi)孔、叉口內(nèi)側(cè)端面為定位基準(zhǔn)
刀具：錐柄立銑刀φ40 Z6
機(jī)床：立式銑慶 X52
夾具：專用銑床夾具
查《切削手冊(cè)》得：fz=0.08 mm/z 根據(jù)機(jī)床說明書取 n=190r/min，
故實(shí)際切削速度為: v=23.8 m/min
當(dāng) n=190r/min 時(shí)，工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量為： fm=fzn=0.08×6×190=91.2mm/min 根據(jù)機(jī)床說明書工作臺(tái)縱向進(jìn)給量取 fm=95 mm/min
切削工時(shí)：
刀具工作行程：L+L1+L2=22+13+2=37 mm
則切削工時(shí)為：Tm=0.39 min
8) 工序 35：
去毛刺‐‐‐‐‐‐去所有加工面的銳邊毛刺
工具：平銼（中粗齒）10 寸
3夾具設(shè)計(jì)
由于該零件是中批量生產(chǎn)，所以采用專用夾具，操作迅速、方便、省力，以保證較高 的加工精度和生產(chǎn)效率。
3.1 零件在夾具中的定位
零件的定位利用六點(diǎn)定位原理。以零件φ35mm的外圓輪廓為定位基準(zhǔn)面，v型塊和三個(gè)支撐釘銷限制的 5個(gè)自由度，限位銷限制 1 個(gè)自由度。
3.2 零件在夾具中的夾緊
夾緊裝置要在零件夾緊過程中不能破壞零件在定位時(shí)所獲得的正確位置，操作方便結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且夾緊力可靠。利用 V 形壓緊零件叉頭外輪廓，可起定位作用，并可 保證加工時(shí)壁厚均勻。采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，夾緊行程大，擴(kuò)力 比大，自鎖性能好。
3.3 夾具的操作簡(jiǎn)要說明
加工時(shí)先調(diào)整好夾具與機(jī)床主軸的相對(duì)位置（鉆套軸線與機(jī)床主軸同軸）。在裝夾零件時(shí)，先將零件φ22 孔與夾具銷軸配合，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)零件把零件叉角內(nèi)平面放于支承板上，移動(dòng) V 形塊使其與零件叉角外輪廓實(shí)現(xiàn)定位夾緊，調(diào)整機(jī)床進(jìn)行加工；鉸孔時(shí)，松開鉆套螺釘，取下速換鉆套Ⅰ，換上鉸套Ⅱ進(jìn)行鉸孔。拆卸零件時(shí)，移開V 形塊，順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)零件旋出鉆模板并向上可取下零件。
結(jié)束語(yǔ)
這次課程設(shè)計(jì)是對(duì)我在大學(xué)學(xué)習(xí)中所學(xué)知識(shí)的重要總結(jié)，它將我所學(xué)的科學(xué)理論知識(shí)與社會(huì)實(shí)踐相結(jié)合，是我們大學(xué)生從學(xué)校步入社會(huì)的主要載體之一。也正因?yàn)槿绱?，我們?yīng)該認(rèn)真的面對(duì)，做到一絲不茍。
在這兩個(gè)星期里，通過老師的細(xì)心指導(dǎo)，在團(tuán)隊(duì)成員的枳極幫助和我的不懈努力下，我完成了這個(gè)重要的課程設(shè)計(jì)。
在這次設(shè)計(jì)中我遇到不少難以解決的問題，比如：夾具的設(shè)計(jì)問題、CAD的繪圖問題以及說明書的編寫問題。通過對(duì)這些問題的認(rèn)識(shí)，我知道自己的一些薄弱環(huán)節(jié)；也通過解決這些問題，我更進(jìn)一歩的對(duì)所學(xué)專業(yè)知識(shí)的鞏固加深。所謂"溫故而知新"，在這些知識(shí)的基礎(chǔ)上還明白了許多課本所未涉及的知識(shí)，令人振奮！
這次設(shè)計(jì)使我能綜合運(yùn)用汽車制造工藝學(xué)中的基本理論，并能結(jié)合生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，獨(dú)立的分析和解決工藝問題，初步具備了設(shè)計(jì)一個(gè)中等復(fù)雜程度零件的工藝規(guī)程的能力和學(xué)到了夾具設(shè)計(jì)的基本原理和方法，擬訂夾具設(shè)計(jì)方案，完成夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力，培養(yǎng)了我的熟悉并運(yùn)用有關(guān)手冊(cè)、規(guī)范、圖表等技術(shù)資料的能力，進(jìn)一歩培養(yǎng)了我的識(shí)圖、制圖、圖表和編寫技術(shù)文件等基本技能，為未來從事的工作打下良好的基礎(chǔ)。
致謝
10
參考文獻(xiàn):
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4 陳宏鈞．實(shí)用金屬切削手冊(cè)[M]，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005。
5 陳宏鈞．實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊(cè)[M]，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003。
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7 馬賢智．機(jī)械加工余量與公差手冊(cè)[M]，北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1994。
8 楊叔子．機(jī)械加工工藝師手冊(cè)[M]，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001。
9李慶余，張佳．機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì) [M]，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003。
10 王光斗，王春福．機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2000。
11 何玉林，沈榮輝，賀元成．機(jī)械制圖[M]，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000。
12 鄧文英．金屬工藝學(xué)[M
評(píng) 語(yǔ)
成績(jī)_______ 指導(dǎo)老師（簽名）________ 日期________