高低擋變速叉機械加工工藝及銑叉口夾具設(shè)計【含CAD圖紙、說明書、工藝工序卡片】

課程設(shè)計（論文） 題 目 高低擋變速叉零件機械工藝及銑叉口夾具設(shè)計 所屬部 所屬專業(yè) 所屬班級 學(xué) 號 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 起訖日期 壓縮包內(nèi)含有CAD圖紙和說明書,咨詢Q 197216396 或 11970985 摘 要 高低擋變速叉零件加工工藝及夾具設(shè)計是包括零件加工的工藝設(shè)計、工序設(shè)計以及專用夾具的設(shè)計三部分。在工藝設(shè)計中要首先對零件進行分析，了解零件的工藝再設(shè)計出毛坯的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的加工基準，設(shè)計出零件的工藝路線；接著對零件各個工步的工序進行尺寸計算，關(guān)鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量；然后進行專用夾具的設(shè)計，選擇設(shè)計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導(dǎo)元件、夾具體與機床的連接部件以及其它部件；計算出夾具定位時產(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)計中注意改進。 關(guān)鍵詞：工藝，工序，切削用量，夾緊，定位，誤差 V Abstract Fan-shaped fork parts processing and drilling parts machining fixture design including process design, process design, and special fixture design three parts. In the process of designing the parts to be the first analysis to understand the parts of the process re-design the structure of the blank, and select the machining datum good parts, the design process route parts; then the part of each step of the process to calculate the size of a key is to determine the technical equipment and cutting the amount of each process; then dedicated fixture design, select the design of the various components of the fixture, such as positioning elements, clamping elements, guiding element, clamp connections and machine parts and other components; positioning error generated when calculating the fixture, analytical rationality and inadequacies fixture structure and attention to improving the design in the future. Keywords: technology, processes, cutting the amount of clamping, positioning difference 壓縮包內(nèi)含有CAD圖紙和說明書,咨詢Q 197216396 或 11970985 目 錄 摘 要 I Abstract II 目 錄 III 第1章 緒論 1 第2章 高低擋變速叉的分析 2 2.1高低擋變速叉的工藝分析 2 2.2高低擋變速叉的工藝要求 2 第3章 工藝規(guī)程設(shè)計 4 3.1 確定毛坯的制造形式 4 3.2 基面的選擇 4 3.2.1影響加工方法的因素 4 3.2.2加工方案的選擇 5 3.3 確定定位基準 5 3.3.1粗基準的選擇 5 3.3.1精基準選擇的原則 6 3.4工藝路線的擬訂 6 3.4.1工序的合理組合 7 3.4.2工序的集中與分散 7 3.4.3加工階段的劃分 8 3.4.4加工工藝路線方案的比較 9 3.5高低擋變速叉的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定 11 3.5.1毛坯的結(jié)構(gòu)工藝要求 11 3.5.2高低擋變速叉的偏差計算 12 3.6.1 機床選用 12 3.6.2 選擇刀具 13 3.6.3 選擇量具 13 3.7確定切削用量及基本工時（機動時間） 13 3.7時間定額計算及生產(chǎn)安排 20 第4章 銑叉口夾具設(shè)計 22 4.1研究原始質(zhì)料 22 4.2定位基準的選擇 22 4.3 切削力及夾緊分析計算 22 4.4 誤差分析與計算 23 4.5 零、部件的設(shè)計與選用 24 4.5.1定位銷選用 24 4.5.2 定向鍵與對刀裝置設(shè)計 24 4.6 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 26 總 結(jié) 27 參 考 文 獻 28 致 謝 29 第1章 緒論 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。 高低擋變速叉零件加工工藝及夾具設(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、機械工程材料等的基礎(chǔ)下，進行的一個全面的考核。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，保證尺寸證零件的加工質(zhì)量。本次設(shè)計也要培養(yǎng)自己的自學(xué)與創(chuàng)新能力。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。 29 第2章 高低擋變速叉的分析 2.1高低擋變速叉的工藝分析 其小頭孔與底平面有垂直度的公差要求，高低擋變速叉底面與大頭孔上平面有平行度公差要求。因為其尺寸精度、幾何形狀精度和相互位置精度，以及各表面的表面質(zhì)量均影響機器或部件的裝配質(zhì)量，進而影響其性能與工作壽命，因此它們的加工是非常關(guān)鍵和重要的。 高低擋變速叉是一個很重要的零件，因為其零件尺寸比較小，結(jié)構(gòu)形狀較復(fù)雜，但其加工孔和底面的精度要求較高，此外還有小頭孔端要求加工，對精度要求也很高。高低擋變速叉的底面，所以都要求精加工。 2.2高低擋變速叉的工藝要求 設(shè)計和工藝是密切相關(guān)的，又是相輔相成的。設(shè)計者要考慮加工工藝問題。工藝師要考慮如何從工藝上保證設(shè)計的要求。一個好的結(jié)構(gòu)不但要應(yīng)該達到設(shè)計要求，而且要有好的機械加工工藝性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能夠保證加工質(zhì)量，同時使加工的勞動量最小。 圖2.1 高低擋變速叉零件圖 該加工有七個加工表面：平面加工包括高低擋變速叉底面、大頭孔上平面；孔系加工包括小頭孔￠16、小孔M10。 ⑴ 以平面為主有：① 高低擋變速叉底面的粗、精銑加工，其粗糙度要求是； ② 叉口端面的粗、精銑加工，其粗糙度要求是。 ⑵ 孔系加工有： ②￠16的小頭孔鉆、擴和鉸加工，其表面粗糙度要求 ； 高低擋變速叉毛坯的選擇鑄造，因為生產(chǎn)率很高，所以可以免去每次造型。單邊余量一般在，結(jié)構(gòu)細密，能承受較大的壓力，占用生產(chǎn)的面積較小。因其年產(chǎn)量是5000件，由[3]表2.1～3可知是中批量生產(chǎn)。 上面主要是對高低擋變速叉零件的結(jié)構(gòu)、加工精度和主要加工表面進行了分析，選擇了其毛坯的的制造方法為鑄造和中批的批量生產(chǎn)方式，從而為工藝規(guī)程設(shè)計提供了必要的準備。 第3章 工藝規(guī)程設(shè)計 3.1 確定毛坯的制造形式 零件材料為ZG45，鑄件的特點是液態(tài)成形，其主要優(yōu)點是適應(yīng)性強，即適用于不同重量、不同壁厚的鑄件，也適用于不同的金屬，還特別適應(yīng)制造形狀復(fù)雜的鑄件?？紤]到零件在使用過程中起連接作用，分析其在工作過程中所受載荷，最后選用鑄件，以便使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件工作可靠。年產(chǎn)量已達成批生產(chǎn)水平，而且零件輪廓尺寸不大，可以采用砂型鑄造，這從提高生產(chǎn)效率，保證加工精度，減少生產(chǎn)成本上考慮，也是應(yīng)該的。 3.2 基面的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一，基面選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)效率得以提高。否則，不但使加工工藝過程中的問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。 粗基準的選擇，對像托架這樣的零件來說，選好粗基準是至關(guān)重要的。對本零件來說，如果外圓的端面做基準，則可能造成這一組內(nèi)外圓的面與零件的外形不對稱，按照有關(guān)粗基準的選擇原則(即當(dāng)零件有不加工表面時，應(yīng)以這些不加工表面做粗基準，若零件有若干個不加工表面時，則應(yīng)以與加工表面要求相對應(yīng)位置精度較高的不加工表面做為粗基準)。 對于精基準而言，主要應(yīng)該考慮基準重合的問題，當(dāng)設(shè)計基準與工序基準不重合時，應(yīng)該進行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不在重復(fù)。 3.2.1影響加工方法的因素 ⑴ 要考慮加工表面的精度和表面質(zhì)量要求，根據(jù)各加工表面的技術(shù)要求，選擇加工方法及分幾次加工。 ⑵ 根據(jù)生產(chǎn)類型選擇，在大批量生產(chǎn)中可專用的高效率的設(shè)備。在單件小批量生產(chǎn)中則常用通用設(shè)備和一般的加工方法。如、柴油機連桿小頭孔的加工，在小批量生產(chǎn)時，采用鉆、擴、鉸加工方法；而在大批量生產(chǎn)時采用拉削加工。 ⑶ 要考慮被加工材料的性質(zhì)，例如：淬火鋼必須采用磨削或電加工；而有色金屬由于磨削時容易堵塞砂輪，一般都采用精細車削，高速精銑等。 ⑷ 要考慮工廠或車間的實際情況，同時也應(yīng)考慮不斷改進現(xiàn)有加工方法和設(shè)備，推廣新技術(shù)，提高工藝水平。 ⑸ 此外，還要考慮一些其它因素，如加工表面物理機械性能的特殊要求，工件形狀和重量等。 選擇加工方法一般先按這個零件主要表面的技術(shù)要求來選定最終加工方法。再選擇前面各工序的加工方法，如加工某一軸的主要外圓面，要求公差為IT6 3.2.2加工方案的選擇 ⑴ 由參考文獻[3]表2.1～16可以確定，平面的加工方案為：粗銑——精銑（），粗糙度為6.3～0.8，一般不淬硬的平面，精銑的粗糙度可以較小。 ⑶ 小頭孔￠16加工方法： 加零件毛坯不能直接鍛出孔，只能鍛出一個小坑，以便在以后加工時找正其中心，但其表面粗糙度的要求為，所以選擇加工的方法是鉆——擴——鉸。 ⑷M10孔加工方法： 因為孔的表面粗糙度的要求都不高，是，所以我們采用一次鉆孔的加工方法。 3.3 確定定位基準 3.3.1粗基準的選擇 粗基準選擇應(yīng)當(dāng)滿足以下要求： ⑴ 粗基準的選擇應(yīng)以加工表面為粗基準。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關(guān)系精度。如果工件上表面上有好幾個不需加工的表面，則應(yīng)選擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準。以求壁厚均勻、外形對稱、少裝夾等。 ⑵ 選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準。例如：機床床身導(dǎo)軌面是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時選擇導(dǎo)軌面作為粗基準，加工床身的底面，再以底面作為精基準加工導(dǎo)軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量，使表層保留而細致的組織，以增加耐磨性。 ⑶ 應(yīng)選擇加工余量最小的表面作為粗基準。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。 ⑷ 應(yīng)盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準，以保證定位準確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準，必要時需經(jīng)初加工。 要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置，能保證高低擋變速叉在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。從高低擋變速叉零件圖分析可知，主要是選擇加工高低擋變速叉底面的裝夾定位面為其加工粗基準。 3.3.1精基準選擇的原則 ⑴ 基準重合原則。即盡可能選擇設(shè)計基準作為定位基準。這樣可以避免定位基準與設(shè)計基準不重合而引起的基準不重合誤差。 ⑵ 基準統(tǒng)一原則，應(yīng)盡可能選用統(tǒng)一的定位基準。基準的統(tǒng)一有利于保證各表面間的位置精度，避免基準轉(zhuǎn)換所帶來的誤差，并且各工序所采用的夾具比較統(tǒng)一，從而可減少夾具設(shè)計和制造工作。例如：軸類零件常用頂針孔作為定位基準。車削、磨削都以頂針孔定位，這樣不但在一次裝夾中能加工大多書表面，而且保證了各外圓表面的同軸度及端面與軸心線的垂直度。 ⑶ 互為基準的原則。選擇精基準時，有時兩個被加工面，可以互為基準反復(fù)加工。例如：對淬火后的齒輪磨齒，是以齒面為基準磨內(nèi)孔，再以孔為基準磨齒面，這樣能保證齒面余量均勻。 自為基準原則，有些精加工或光整加工工序要求余量小而均勻，可以選擇加工表面本身為基準。例如：磨削機床導(dǎo)軌面時，是以導(dǎo)軌面找正定位的。此外，像拉孔在無心磨床上磨外圓等，都是自為基準的例子。 此外，還應(yīng)選擇工件上精度高。尺寸較大的表面為精基準，以保證定位穩(wěn)固可靠。并考慮工件裝夾和加工方便、夾具設(shè)計簡單等。 要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置，能保證高低擋變速叉在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。從高低擋變速叉零件圖分析可知，它的底平面與小頭孔，適于作精基準使用。 選擇精基準的原則時，考慮的重點是有利于保證工件的加工精度并使裝夾準。 3.4工藝路線的擬訂 對于中批量生產(chǎn)的零件，一般總是首先加工出統(tǒng)一的基準。高低擋變速叉的加工的第一個工序也就是加工統(tǒng)一的基準。具體安排是先以孔和面定位粗、精加工高低擋變速叉底面大頭孔上平面。 后續(xù)工序安排應(yīng)當(dāng)遵循粗精分開和先面后孔的原則。 3.4.1工序的合理組合 確定加工方法以后，就按生產(chǎn)類型、零件的結(jié)構(gòu)特點、技術(shù)要求和機床設(shè)備等具體生產(chǎn)條件確定工藝過程的工序數(shù)。確定工序數(shù)的基本原則： ⑴ 工序分散原則 工序內(nèi)容簡單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設(shè)備。簡單的機床工藝裝備。生產(chǎn)準備工作量少，產(chǎn)品更換容易。對工人的技術(shù)要求水平不高。但需要設(shè)備和工人數(shù)量多，生產(chǎn)面積大，工藝路線長，生產(chǎn)管理復(fù)雜。 ⑵ 工序集中原則 工序數(shù)目少，工件裝，夾次數(shù)少，縮短了工藝路線，相應(yīng)減少了操作工人數(shù)和生產(chǎn)面積，也簡化了生產(chǎn)管理，在一次裝夾中同時加工數(shù)個表面易于保證這些表面間的相互位置精度。使用設(shè)備少，大量生產(chǎn)可采用高效率的專用機床，以提高生產(chǎn)率。但采用復(fù)雜的專用設(shè)備和工藝裝備，使成本增高，調(diào)整維修費事，生產(chǎn)準備工作量大。 一般情況下，單件小批生產(chǎn)中，為簡化生產(chǎn)管理，多將工序適當(dāng)集中。但由于不采用專用設(shè)備，工序集中程序受到限制。結(jié)構(gòu)簡單的專用機床和工夾具組織流水線生產(chǎn)。 加工工序完成以后，將工件清洗干凈。清洗是在的含0.4%～1.1%蘇打及0.25%～0.5%亞硝酸鈉溶液中進行的。清洗后用壓縮空氣吹干凈。保證零件內(nèi)部雜質(zhì)、鐵屑、毛刺、砂粒等的殘留量不大于。 3.4.2工序的集中與分散 制訂工藝路線時，應(yīng)考慮工序的數(shù)目，采用工序集中或工序分散是其兩個不同的原則。所謂工序集中，就是以較少的工序完成零件的加工，反之為工序分散。 ⑵ 工序分散的特點 工序內(nèi)容簡單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設(shè)備，簡單的機床工藝裝備。生產(chǎn)準備工作量少，產(chǎn)品更換容易。對工人的技術(shù)水平要求不高。但需要設(shè)備和工人數(shù)量多，生產(chǎn)面積大，工藝路線長，生產(chǎn)管理復(fù)雜。 ⑴ 工序集中的特點 工序數(shù)目少，工件裝夾次數(shù)少，縮短了工藝路線，相應(yīng)減少了操作工人數(shù)和生產(chǎn)面積，也簡化了生產(chǎn)管理，在一次裝夾中同時加工數(shù)個表面易于保證這些表面間的相互位置精度。使用設(shè)備少，大量生產(chǎn)可采用高效率的專用機床，以提高生產(chǎn)率。但采用復(fù)雜的專用設(shè)備和工藝裝備，使成本增高，調(diào)整維修費事，生產(chǎn)準備工作量大。 工序集中與工序分散各有特點，必須根據(jù)生產(chǎn)類型。加工要求和工廠的具體情況進行綜合分析決定采用那一種原則。 一般情況下，單件小批生產(chǎn)中，為簡化生產(chǎn)管理，多將工序適當(dāng)集中。但由于不采用專用設(shè)備，工序集中程序受到限制。結(jié)構(gòu)簡單的專用機床和工夾具組織流水線生產(chǎn)。 由于近代計算機控制機床及加工中心的出現(xiàn)，使得工序集中的優(yōu)點更為突出，即使在單件小批生產(chǎn)中仍可將工序集中而不致花費過多的生產(chǎn)準備工作量，從而可取的良好的經(jīng)濟效果。 3.4.3加工階段的劃分 零件的加工質(zhì)量要求較高時，常把整個加工過程劃分為幾個階段： ⑴ 粗加工階段 粗加工的目的是切去絕大部分多雨的金屬，為以后的精加工創(chuàng)造較好的條件，并為半精加工，精加工提供定位基準，粗加工時能及早發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷，予以報廢或修補，以免浪費工時。 粗加工可采用功率大，剛性好，精度低的機床，選用大的切前用量，以提高生產(chǎn)率、粗加工時，切削力大，切削熱量多，所需夾緊力大，使得工件產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力和變形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等級為IT11～IT16。粗糙度為Ra80～100μm。 ⑵ 半精加工階段 半精加工階段是完成一些次要面的加工并為主要表面的精加工做好準備，保證合適的加工余量。半精加工的公差等級為IT9～IT10。表面粗糙度為Ra10～1.25μm。 ⑶ 精加工階段 精加工階段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保證零件的形狀位置幾精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面達到圖紙要求.另外精加工工序安排在最后,可防止或減少工件精加工表面損傷。 精加工應(yīng)采用高精度的機床小的切前用量，工序變形小，有利于提高加工精度．精加工的加工精度一般為IT6～IT7，表面粗糙度為 Ra10～1.25μm。 此外，加工階段劃分后，還便于合理的安排熱處理工序。由于熱處理性質(zhì)的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之間。 但須指出加工階段的劃分并不是絕對的。在實際生活中，對于剛性好，精度要求不高或批量小的工件，以及運輸裝夾費事的重型零件往往不嚴格劃分階段，在滿足加工質(zhì)量要求的前提下，通常只分為粗、精加工兩個階段，甚至不把粗精加工分開。必須明確劃分階段是指整個加工過程而言的，不能以某一表面的加工或某一工序的性質(zhì)區(qū)分。例如工序的定位精基準面，在粗加工階段就要加工的很準確，而在精加工階段可以安排鉆小空之類的粗加工。 3.4.4加工工藝路線方案的比較 在保證零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技術(shù)條件下，成批量生產(chǎn)可以考慮采用專用機床，以便提高生產(chǎn)率。但同時考慮到經(jīng)濟效果，降低生產(chǎn)成本，擬訂兩個加工工藝路線方案。 方案一: １0 鑄 鑄 ２0 時效 ３0 銑 粗、半精銑?24一側(cè)端面 ４0 銑 粗、半精銑?24另外一側(cè)端面 50 銑 銑叉口 60 鉆擴鉸 鉆擴鉸?16孔,并倒角 ７0 鉗 去叉口毛刺 ８0 檢 中檢 ９0 熱 熱處理(叉口淬火) 100 校 校正 110 磨 粗磨叉口兩側(cè)面及凸臺面 160 磨 精磨叉口兩側(cè)面 130 鉆 鉆M10螺紋底孔,倒角 140 攻 攻絲M10 150 洗 清洗 160 淬 叉口高頻淬火 170 校 校正， 180 檢 終檢 方案二: １0 鑄 鑄 ２0 時效 ３0 銑 粗、半精銑?24一側(cè)端面 ４0 銑 粗、半精銑?24另外一側(cè)端面 ５0 鉆擴鉸 鉆擴鉸?16孔,并倒角 ６0 銑 銑叉口 ７0 鉗 去叉口毛刺 ８0 檢 中檢 ９0 熱 熱處理(叉口淬火) 100 校 校正 110 磨 粗磨叉口兩側(cè)面及凸臺面 160 磨 精磨叉口兩側(cè)面 130 鉆 鉆M10螺紋底孔,倒角 140 攻 攻絲M10 150 洗 清洗 160 淬 叉口高頻淬火 170 校 校正， 180 檢 終檢 表3.1加工工藝路線方案比較表 加工工藝路線方案的論證： ⑴ 從前兩步工序可以看出：方案Ⅱ把粗、精加工都安排在一個工序中， 以便裝夾、安裝工件。 ⑵方案Ⅰ把粗、精加工分在兩個不同的工序中，而方案Ⅱ都在一個工序中，這樣不但有利于工件的安裝，且在設(shè)計專用夾具時也可以減少工件的安裝次數(shù)。 方案2中其工序較為集中，如粗、精加工都安排在一個工序中，以便裝夾、安裝工件。 由以上分析：方案Ⅱ為合理、經(jīng)濟的加工工藝路線方案。具體的工藝過程如下表： 表3.2加工工藝過程表 １0 鑄 鑄 ２0 時效 ３0 銑 粗、半精銑?24一側(cè)端面 ４0 銑 粗、半精銑?24另外一側(cè)端面 ５0 鉆擴鉸 鉆擴鉸?16孔,并倒角 ６0 銑 銑叉口 ７0 鉗 去叉口毛刺 ８0 檢 中檢 ９0 熱 熱處理(叉口淬火) 100 校 校正 110 磨 粗磨叉口兩側(cè)面及凸臺面 160 磨 精磨叉口兩側(cè)面 130 鉆 鉆M10螺紋底孔,倒角 140 攻 攻絲M10 150 洗 清洗 160 淬 叉口高頻淬火 170 校 校正， 180 檢 終檢 3.5高低擋變速叉的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定 高低擋變速叉的鍛造采用的是ZG45鋼鑄造制造，其材料是ZG45，生產(chǎn)類型為中批量生產(chǎn)，采用鑄造毛坯。 3.5.1毛坯的結(jié)構(gòu)工藝要求 高低擋變速叉為鍛造件，對毛坯的結(jié)構(gòu)工藝性有一定要求： ⑴ 由于鑄造件尺寸精度較高和表面粗糙度值低，因此零件上只有與其它機件配合的表面才需要進行機械加工，其表面均應(yīng)設(shè)計為非加工表面。 ⑵ 為了使金屬容易充滿模膛和減少工序，鑄造件外形應(yīng)力求簡單、平直的對稱，盡量避免鑄造件截面間差別過大，或具有薄壁、高筋、高臺等結(jié)構(gòu)。 ⑶ 鑄造件的結(jié)構(gòu)中應(yīng)避免深孔或多孔結(jié)構(gòu)。 ⑷ 鑄造件的整體結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡單。 ⑸ 工藝基準以設(shè)計基準相一致。 ⑹ 便于裝夾、加工和檢查。 ⑺ 結(jié)構(gòu)要素統(tǒng)一，盡量使用普通設(shè)備和標準刀具進行加工。 在確定毛坯時，要考慮經(jīng)濟性。雖然毛坯的形狀尺寸與零件接近，可以減少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但這樣可能導(dǎo)致毛坯制造困難，需要采用昂貴的毛坯制造設(shè)備，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的種類形狀及尺寸的確定一定要考慮零件成本的問題但要保證零件的使用性能。在毛坯的種類 形狀及尺寸確定后，必要時可據(jù)此繪出毛坯圖。 3.5.2高低擋變速叉的偏差計算 ⑴ 高低擋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11～19。其余量值規(guī)定為，現(xiàn)取。查[3]可知其粗銑時精度等級為IT16，粗銑平面時厚度偏差取 精銑：由參考文獻[3]表2.3～59，其余量值規(guī)定為。 ⑵ 小頭孔的偏差及加工余量計算 參照參考文獻[3]表2.2～2，2.2～25,2.3～13和參考文獻[15]表1～8，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。 3.6 選擇加工設(shè)備和工藝裝備 3.6.1 機床選用 ①.工序是粗銑、精銑。各工序的工步數(shù)不多，成批量生產(chǎn)，故選用銑床就能滿足要求。本零件外輪廓尺寸不大，精度要求屬于中等要求，選用最常用的X52K銑床。參考根據(jù)《機械制造設(shè)計工工藝簡明手冊》表4.2-7。 ②.工序是鉆孔，選用Z525搖臂鉆床。 3.6.2 選擇刀具 ①.在車床上加工的工序,一般選用硬質(zhì)合金銑刀。加工刀具選用YG6類硬質(zhì)合金銑刀，它的主要應(yīng)用范圍為普通鑄鐵、冷硬鑄鐵、高溫合金的精加工和半精加工。為提高生產(chǎn)率及經(jīng)濟性,可選用可轉(zhuǎn)位銑刀(GB5343.1-60,GB5343.2-60)。 ②.鉆孔時選用高速鋼麻花鉆，參考《機械加工工藝手冊》（主編 孟少農(nóng)），第二卷表10.21-47及表10.2-53可得到所有參數(shù)。 3.6.3 選擇量具 本零件屬于成批量生產(chǎn)，一般均采用通常量具。選擇量具的方法有兩種：一是按計量器具的不確定度選擇；二是按計量器的測量方法極限誤差選擇。采用其中的一種方法即可。 3.7確定切削用量及基本工時（機動時間） 工序30：粗、半精銑?24一側(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2.4～73，取根據(jù)參考文獻[3]表2.4～81，取銑削速度 每齒進給量：根據(jù)參考文獻[3]表2.4～73，?。焊鶕?jù)參考文獻[3]表2.4～81，取銑削速度 機床主軸轉(zhuǎn)速： 按照參考文獻[3]表3.1～31，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、半精銑?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2.4～73，取根據(jù)參考文獻[3]表2.4～81，取銑削速度 每齒進給量：根據(jù)參考文獻[3]表2.4～73，?。焊鶕?jù)參考文獻[3]表2.4～81，取銑削速度 機床主軸轉(zhuǎn)速： 按照參考文獻[3]表3.1～31，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4.3～9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，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=180min,D/Z=100/10,B=40 1) 削深度 2=10mm 所以有=5mm 2) 給量 查《機械加工工藝師手冊》表10-118與表10-119得,進給量f=0.2~0.35mm/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/min 4) 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(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350x40x167 2)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 ＝0.5B＝20mm(雙行程) 3)切削工時 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350x40x167 2)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 ＝0.5B＝20mm(雙行程) 3)切削工時 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 ＝0.3(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4.3～9，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3.1～31，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0.20～0.35。 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） = 3.7時間定額計算及生產(chǎn)安排 根據(jù)設(shè)計任務(wù)要求，該高低擋變速叉的年產(chǎn)量為5000件。一年以240個工作日計算，每天的產(chǎn)量應(yīng)不低于21件。設(shè)每天的產(chǎn)量為21件。再以每天8小時工作時間計算，則每個工件的生產(chǎn)時間應(yīng)不大于22.8min。 參照參考文獻[3]表2.5～2，機械加工單件（生產(chǎn)類型：中批以上）時間定額的計算公式為： （大量生產(chǎn)時） 因此在大批量生產(chǎn)時單件時間定額計算公式為： 其中： —單件時間定額 —基本時間（機動時間） —輔助時間，用于某工序加工每個工件時都要進行的各種輔助動作所消耗的時間，包括裝卸工件時間和有關(guān)工步輔助時間 —布置工作地、休息和生理需要時間占操作時間的百分比值 ⑴ 粗、半精銑面 粗加工機動時間： 精加工機動時間： 輔助時間：參照參考文獻[3]表2.5～ZG45，取工步輔助時間為。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為， 則 ：根據(jù)參考文獻[3]表2.5～48， 單間時間定額有： 因此應(yīng)布置二臺粗、精機床即可以完成此二道工序的加工，達到生產(chǎn)要求。 ⑵ 鉆、擴、鉸孔 機動時間： 輔助時間：參照參考文獻[3]表2.5～41，取工步輔助時間為。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為， 則 ：根據(jù)參考文獻[3]表2.5～43， 單間時間定額： 因此應(yīng)布置一臺機床即可完成本工序的加工，達到生產(chǎn)要求 ⑸ 鉆孔 機動時間： 輔助時間：參照參考文獻[3]表2.5～41，取工步輔助時間為。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為， 則 ：根據(jù)參考文獻[3]表2.5～43，。 單間時間定額，由式（1.11）有： 因此應(yīng)布置一臺機床即可完成本工序的加工，達到生產(chǎn)要求 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。在銑此叉口時，為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準。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定位基準的選擇 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。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。Φ16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φ16孔和其端面作為定位精基準，來設(shè)計本道工序的夾具，以兩銷和兩已加工好的φ16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） 刀具有關(guān)幾何參數(shù)： 由參考文獻[5]5表1～2～9 可得銑削切削力的計算公式： 有： 根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值，即： 安全系數(shù)K可按下式計算： 式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻[5]1～2～1可知其公式參數(shù)： 由此可得： 所以 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構(gòu)。 查參考文獻[5]1～2～26可知移動形式壓板螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算：螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算有： 式中參數(shù)由參考文獻[5]可查得： 其中： 螺旋夾緊力： 該夾具采用螺旋夾緊機構(gòu)，用螺栓通過弧形壓塊壓緊工件，受力簡圖如2.1. 由表得：原動力計算公式 即： 由上述計算易得： 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構(gòu)。 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。 ⑵ 夾緊誤差 ： 其中接觸變形位移值： 查[5]表1～2～15有。 ⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過 ⑷ 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來定位，其參數(shù)如下表： 表5.1 定位銷 d H D 公稱尺寸 允差 16 16 15 ～0.011 22 5 1 4 M16 4 4.5.2 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)GB2207—80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 B L H h D 夾具體槽形尺寸 公稱尺寸 允差d 允差 公稱尺寸 允差D 18 ～0.016 ～0.035 25 16 4 16 4.5 18 +0.019 5 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d C 3 ～0.006 0.25 4.6 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。 總 結(jié) 課程設(shè)計即將結(jié)束了，時間雖然短暫但是它對我們來說受益菲淺的，通過這次的設(shè)計使我們不再是只知道書本上的空理論，不再是紙上談兵，而是將理論和實踐相結(jié)合進行實實在在的設(shè)計，使我們不但鞏固了理論知識而且掌握了設(shè)計的步驟和要領(lǐng)，使我們更好的利用圖書館的資料，更好的更熟練的利用我們手中的各種設(shè)計手冊和AUTOCAD等制圖軟件，為我們踏入社會打下了好的基礎(chǔ)。 課程設(shè)計使我們認識到了只努力的學(xué)好書本上的知識是不夠的，還應(yīng)該更好的做到理論和實踐的結(jié)合。因此我們非常感謝老師給我們的辛勤指導(dǎo)，使我們學(xué)到了很多，也非常珍惜大學(xué)給我們的這次設(shè)計的機會，它將是我們課程設(shè)計完成的更出色的關(guān)鍵一步。 參 考 文 獻 [1] 東北重型機械學(xué)院，洛陽農(nóng)業(yè)機械學(xué)院，長春汽車廠工人大學(xué)，機床夾具設(shè)計手冊[M]，上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，19100。 [2] 張進生。機械制造工藝與夾具設(shè)計指導(dǎo)［Ｍ］。機械工業(yè)出版社，1995。 [3] 李慶壽。機床夾具設(shè)計［Ｍ］。機械工業(yè)出版社，1991。 [4] 李洪。機械加工工藝手冊［Ｍ］。北京出版社，1996。 [5] 上海市金屬切削技術(shù)協(xié)會。金屬切削手冊［Ｍ］。上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2544。 [6] 黃如林，劉新佳，汪群。切削加工簡明實用手冊［Ｍ］?；瘜W(xué)工業(yè)出版社，2544。 [7] 余光國，馬俊，張興發(fā)，機床夾具設(shè)計[M]，重慶：重慶大學(xué)出版社，1995。 [8] [周永強，高等學(xué)校課程設(shè)計指導(dǎo)[M]，北京：中國建材工業(yè)出版社，2542。 [9]?劉文劍，曹天河，趙維，夾具工程師手冊[M]，哈爾濱：黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社，1987。 [10] 王光斗，王春福。機床夾具設(shè)計手冊［Ｍ］。上海科學(xué)技術(shù)出版社，2542。 [11] 東北重型機械學(xué)院，洛陽農(nóng)業(yè)機械學(xué)院，長春汽車廠工人大學(xué)。機床夾具設(shè)計手冊［Ｍ］.上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1984。 [12] 李慶壽，機械制造工藝裝備設(shè)計適用手冊[M]，銀州：寧夏人民出版社，1991。 [13] 廖念釗，莫雨松，李碩根，互換性與技術(shù)測量[M]，中國計量出版社，2540：9-19。 [14] [王光斗，王春福，機床夾具設(shè)計手冊[M]，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2540。 [15] 樂兌謙，金屬切削刀具，機械工業(yè)出版社，25HT200：4-17 致 謝 這次課程設(shè)計使我收益不小，為我今后的學(xué)習(xí)和工作打下了堅實和良好的基礎(chǔ)。但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時，數(shù)據(jù)存在大量的重復(fù)和重疊，由于經(jīng)驗不足，在選取數(shù)據(jù)上存在一些問題，不過我的指導(dǎo)老師每次都很有耐心地幫我提出寶貴的意見，在我遇到難題時給我指明了方向，最終我很順利的完成了課程設(shè)計。 這次課程設(shè)計成績的取得，與指導(dǎo)老師的細心指導(dǎo)是分不開的。在此，我衷心感謝我的指導(dǎo)老師，特別是每次都放下他的休息時間，耐心地幫助我解決技術(shù)上的一些難題，她嚴肅的科學(xué)態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵著我。從題目的選擇到項目的最終完成，他都始終給予我細心的指導(dǎo)和不懈的支持。多少個日日夜夜，他不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，除了敬佩指導(dǎo)老師的專業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴謹和科學(xué)研究的精神也是我永遠學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。在此謹向指導(dǎo)老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。