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課程設(shè)計（論文）
題 目
一二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)計是對一二擋變速叉零件的加工工藝和夾具設(shè)計，往往可以使得生產(chǎn)效率大幅度提高，并使產(chǎn)品的加工質(zhì)量得到極大地穩(wěn)定。尤其是那些外形輪廓結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的，不規(guī)則的拔叉類，桿類工件，幾乎各道工序都離不開專門設(shè)計的高效率夾具。目前，中等生產(chǎn)規(guī)模的機械加工生產(chǎn)企業(yè)，其夾具的設(shè)計，制造工作量，占新產(chǎn)品工藝準(zhǔn)備工作量的50%—80%。生產(chǎn)設(shè)計階段，對夾具的選擇和設(shè)計工作的重視程度，絲毫也不壓于對機床設(shè)備及各類工藝參數(shù)的慎重選擇。夾具的設(shè)計，制造和生產(chǎn)過程中對夾具的正確使用，維護和調(diào)整，對產(chǎn)品生產(chǎn)的優(yōu)劣起著舉足輕重的作用。
關(guān)鍵詞 一二擋變速叉，加工工藝，專用夾具，設(shè)計
I
目 錄
摘 要 I
Abstract II
目 錄 III
第1章 緒論 1
第2章 一二擋變速叉的分析 3
2.1一二擋變速叉的工藝分析 3
2.2一二擋變速叉的工藝要求 3
第3章 工藝規(guī)程設(shè)計 5
3.1 加工工藝過程 5
3.2確定各表面加工方案 5
3.2.1影響加工方法的因素 5
3.2.2加工方案的選擇 6
3.3 確定定位基準(zhǔn) 6
3.3.1粗基準(zhǔn)的選擇 6
3.3.1精基準(zhǔn)選擇的原則 7
3.4工藝路線的擬訂 8
3.4.1工序的合理組合 8
3.4.2工序的集中與分散 8
3.4.3加工階段的劃分 9
3.4.4加工工藝路線方案的比較 10
3.5一二擋變速叉的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定 13
3.5.1毛坯的結(jié)構(gòu)工藝要求 13
3.5.2一二擋變速叉的偏差計算 14
3.6確定切削用量及基本工時（機動時間） 14
3.7時間定額計算及生產(chǎn)安排 21
第4章 鉆 ?22孔夾具設(shè)計 24
4.1 研究原始質(zhì)料 24
4.2 定位、夾緊方案的選擇 24
4.3切削力及夾緊力的計算 24
4.4 誤差分析與計算 25
4.6 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 26
總結(jié)與展望 27
參考文獻 28
致 謝 29
第1章 緒論
機械加工工藝流程是工件或者零件制造加工的步驟，采用機械加工的方法，直接改變毛坯的形狀、尺寸和表面質(zhì)量等，使其成為零件的過程稱為機械加工工藝過程。比如一個普通零件的加工工藝流程是粗加工-精加工-裝配-檢驗-包裝，就是個加工的籠統(tǒng)的流程。
機械加工工藝是指用機械加工的方法改變毛坯的形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì)使其成為合格零件的全過程，加工工藝是工人進行加工的一個依據(jù)。
機械加工工藝就是在流程的基礎(chǔ)上，改變生產(chǎn)對象的形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì)等，使其成為成品 或半成品，是每個步驟，每個流程的詳細說明，比如，上面說的，粗加工可能包括毛坯制造，打磨等等，精加工可能分為車，鉗工，銑床，等等，每個步驟就要有詳 細的數(shù)據(jù)了，比如粗糙度要達到多少，公差要達到多少。
夾具是一種裝夾工件的工藝裝備，它廣泛地應(yīng)用于機械制造過程的切削加工、熱處理、裝配、焊接和檢測等工藝過程中。
工具是人類文明進步的標(biāo)志。自20世紀(jì)末期以來，現(xiàn)代制造技術(shù)與機械制造工藝自動化都有了長足的發(fā)展。但工具（含夾具、刀具、量具與輔具等）在不斷的革新中，其功能仍然十分顯著。機床夾具對零件加工的質(zhì)量、生產(chǎn)率和產(chǎn)品成本都有著直接的影響。因此，無論在傳統(tǒng)制造還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，夾具都是重要的工藝裝備。
在機床上用夾具裝夾工件時，其主要功能是使工件定位和夾緊。
1．機床夾具的主要功能
機床夾具的主要功能是裝工件，使工件在夾具中定位和夾緊。
（1）定位 確定工件在夾具中占有正確位置的過程。定位是通過工件定位基準(zhǔn)面與夾具定位元件面接觸或配合實現(xiàn)的。正確的定位可以保證工件加工的尺寸和位置精度要求。
（2）夾緊 工件定位后將其固定，使其在加工過程中保持定位位置不變的操作。由于工件在加工時，受到各種力的作用，若不將工件固定，則工件會松動、脫落。因此，夾緊為工件提供了安全、可靠的加工條件。
2．機床夾具的特殊功能
機床夾具的特殊功能主要是對刀和導(dǎo)向。
（1）對刀 調(diào)整刀具切削刃相對工件或夾具的正確位置。如銑床夾具中的對刀塊，它能迅速地確定銑刀相對于夾具的正確位置。
（2）導(dǎo)向 如鉆床夾具中的鉆模板的鉆套，能迅速地確定鉆頭的位置，并引導(dǎo)其進行鉆削。導(dǎo)向元件制成模板形式，故鉆床夾具常稱為鉆模。鏜床夾具（鏜模）也具有導(dǎo)向功能。
41
第2章 一二擋變速叉的分析
2.1一二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，一二擋變速叉底面與大頭孔上平面有平行度公差要求，所要加工的槽，在其槽邊有平行度公差和對稱度公差要求等。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。
一二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。一二擋變速叉的底面，所以都要求精加工。
2.2一二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 一二擋變速叉零件圖
該加工有七個加工表面：平面加工包括一二擋變速叉底面、大頭孔上平面；孔系加工包括大、小頭孔、小孔加工。
⑴ 以平面為主有：① 一二擋變速叉底面的粗、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￠22的小頭孔鉆、擴和鉸加工，其表面粗糙度要求
；
一二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)。
上面主要是對一二擋變速叉零件的結(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(zhǔn)備。
第3章 工藝規(guī)程設(shè)計
3.1 加工工藝過程
由以上分析可知，該一二擋變速叉零件的主要加工表面是平面、孔系和槽系。一般來說，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，對于一二擋變速叉來說，加工過程中的主要問題是保證孔的尺寸精度及位置精度，處理好孔和平面之間的相互關(guān)系以及槽的各尺寸精度。
由上面的一些技術(shù)條件分析得知：一二擋變速叉的尺寸精度，形狀精度以及位置關(guān)系精度要求都不是很高，這樣對加工要求也就不是很高。
3.2確定各表面加工方案
一個好的結(jié)構(gòu)不但應(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，要能保證加工的質(zhì)量，同時使加工的勞動量最小。設(shè)計和工藝是密切相關(guān)的，又是相輔相成的。對于我們設(shè)計一二擋變速叉的加工工藝來說，應(yīng)選擇能夠滿足平面孔系和槽加工精度要求的加工方法及設(shè)備。除了從加工精度和加工效率兩方面考慮以外，也要適當(dāng)考慮經(jīng)濟因素。在滿足精度要求及生產(chǎn)率的條件下，應(yīng)選擇價格較底的機床。
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。
3.2.2加工方案的選擇
⑴ 由參考文獻[3]表2.1～12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￠224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。
⑷￠6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(zhǔn)
3.3.1粗基準(zhǔn)的選擇
粗基準(zhǔn)選擇應(yīng)當(dāng)滿足以下要求：
⑴ 粗基準(zhǔn)的選擇應(yīng)以加工表面為粗基準(zhǔn)。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(zhǔn)。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(zhǔn)。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(zhǔn)，加工床身的底面，再以底面作為精基準(zhǔn)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(zhǔn)。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(zhǔn)，以保證定位準(zhǔn)確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準(zhǔn)，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，能保證一二擋變速叉在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位。從一二擋變速叉零件圖分析可知，主要是選擇加工一二擋變速叉底面的裝夾定位面為其加工粗基準(zhǔn)。
3.3.1精基準(zhǔn)選擇的原則
⑴ 基準(zhǔn)重合原則。即盡可能選擇設(shè)計基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)。這樣可以避免定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合而引起的基準(zhǔn)不重合誤差。
⑵ 基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，應(yīng)盡可能選用統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)?；鶞?zhǔn)的統(tǒng)一有利于保證各表面間的位置精度，避免基準(zhǔn)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(zhǔn)。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(zhǔn)的原則。選擇精基準(zhǔn)時，有時兩個被加工面，可以互為基準(zhǔn)反復(fù)加工。例如：對淬火后的齒輪磨齒，是以齒面為基準(zhǔn)磨內(nèi)孔，再以孔為基準(zhǔn)磨齒面，這樣能保證齒面余量均勻。
自為基準(zhǔn)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(zhǔn)。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(zhǔn)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(zhǔn)，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，能保證一二擋變速叉在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位。從一二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(zhǔn)使用。但用一個平面和一個孔定位限制工件自由度不夠，如果使用典型的一面兩孔定位方法，則可以滿足整個加工過程中基本上都采用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位的要求。至于兩側(cè)面，因為是非加工表面，所以也可以用的孔為加工基準(zhǔn)。
選擇精基準(zhǔn)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(zhǔn)。
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(zhǔn)。一二擋變速叉的加工的第一個工序也就是加工統(tǒng)一的基準(zhǔn)。具體安排是先以孔和面定位粗、精加工一二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(zhǔn)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(zhǔn)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(zhǔn)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(zhǔn)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(zhǔn)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(zhǔn)，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～IT12。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(zhǔn)備，保證合適的加工余量。半精加工的公差等級為IT8.8～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(yán)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(zhǔn)面，在粗加工階段就要加工的很準(zhǔn)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:
1、粗、精銑左端面
2、以左端面為基準(zhǔn)鉆22mm孔
3、進行精加工，擴直徑22mm孔
4、倒角
5、粗銑小孔上端面
6、鉆6mm豎孔
7、粗銑右端面
8、粗銑前面
9、粗銑后面
10、粗銑端面
11、粗銑插口
12、鉸直徑22mm孔
13、擴直徑6mm孔
14、半精銑端面
15、半精銑插口
16、精銑插口
17、熱處理
方案二:
1、以左端面為基準(zhǔn)鉆22mm孔
2、進行精加工，擴直徑22mm孔
3、粗、精銑左端面
4、倒角
5、粗銑小孔上端面
6、鉆6mm豎孔
7、粗銑右端面
8、粗銑前面
9、粗銑后面
10、粗銑端面
11、粗銑插口
12、鉸直徑22mm孔
13、擴直徑6mm孔
14、半精銑端面
15、半精銑插口
16、精銑插口
17、熱處理
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 再看后面的工序，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
1、粗、精銑左端面
2、以左端面為基準(zhǔn)鉆22mm孔
3、進行精加工，擴直徑22mm孔
4、倒角
5、粗銑小孔上端面
6、鉆6mm豎孔
7、粗銑右端面
8、粗銑前面
9、粗銑后面
10、粗銑端面
11、粗銑插口
12、鉸直徑22mm孔
13、擴直徑6mm孔
14、半精銑端面
15、半精銑插口
16、精銑插口
17、熱處理3.5一二擋變速叉的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定
一二擋變速叉的鍛造采用的是RZG310-570鋼鑄造制造，其材料是RZG310-570，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
一二擋變速叉為鍛造件，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(zhǔn)以設(shè)計基準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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。
3.5.2一二擋變速叉的偏差計算
⑴ 一二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11～18.8。其余量值規(guī)定為，現(xiàn)取。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2.3～58.8，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[14]表1～8，可以查得：
孔￠22：
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確定切削用量及基本工時（機動時間）
工序1：粗、精銑左端面
機床：雙立軸圓工作臺銑床
刀具：硬質(zhì)合金端銑刀（面銑刀）
材料： 齒數(shù)
（1）粗銑左端面
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-73，取
銑削速度：參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-81，取
機床主軸轉(zhuǎn)速：
式（1.1）
實際銑削速度：
式（1.2）
進給量：
式（1.3）
工作臺每分進給量：
：根據(jù)參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-81,
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：
式（1.4）
取
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間： 式（1.5）
精銑左端面
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-73，取銑削速度：參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-81，取
機床主軸轉(zhuǎn)速，由式（1.1）有：
，
實際銑削速度，由式（1.2）有：
進給量，由式（1.3）有：
工作臺每分進給量：
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：精銑時
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1。
機動時間，由式（1.5）
本工序機動時間：
工序2：以左端面為基準(zhǔn)鉆22mm孔
工件材料為HT200，硬度200HBS?？椎闹睆綖?2mm，公差為H7，表面粗糙度。加工機床為Z525立式鉆床，加工工序為鉆、擴、鉸，加工刀具分別為：鉆孔——Φ19mm標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆，磨出雙錐和修磨橫刃；擴孔——Φ21.7mm標(biāo)準(zhǔn)高速鋼擴孔鉆；鉸孔——Φ22mm標(biāo)準(zhǔn)高速鉸刀。
選擇各工序切削用量
（1）確定鉆削用量
1）確定進給量 根據(jù)參考文獻[7]表28-10可查出，由于孔深度比，，故。查Z525立式鉆床說明書，取。
根據(jù)參考文獻[7]表28-8，鉆頭強度所允許是進給量。由于機床進給機構(gòu)允許的軸向力（由機床說明書查出），根據(jù)表28-9，允許的進給量。
由于所選進給量遠小于及，故所選可用。
2）確定切削速度、軸向力F、轉(zhuǎn)矩T及切削功率 根據(jù)表28-15，由插入法得：
，
，
由于實際加工條件與上表所給條件不完全相同，故應(yīng)對所的結(jié)論進行修正。
由參考文獻[7]表28-3，，，故
查Z525機床說明書，取。實際切削速度為：
由表28-5，，故
3）校驗機床功率 切削功率為
機床有效功率
故選擇的鉆削用量可用。即
，，
，
相應(yīng)地
，，
工序3：進行精加工，擴直徑22mm孔
（2）確定擴孔切削用量
1）確定進給量 根據(jù)參考文獻[7]表28-31，。根據(jù)Z525機床說明書，取=0.57mm/r。
2）確定切削速度及 根據(jù)參考文獻[7]表28-33，取。修正系數(shù)：
，
故
查機床說明書，取。實際切削速度為
工序4：倒角
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。
⑴ 鉆孔
切削深度：=1
進給量：根據(jù)參考文獻[3]表2.4～38，取。
切削速度：參照參考文獻[3]表2.4～41，取。
機床主軸轉(zhuǎn)速：
，
按照參考文獻[3]表3.1～31，取
所以實際切削速度：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度： 取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
工序5、粗銑小孔上端面
銑削深度：=3mm
每齒進給量：根據(jù)參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-73，取銑削速度：參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-81，取
機床主軸轉(zhuǎn)速，由式（1.1）有：
，
實際銑削速度，由式（1.2）有：
進給量，由式（1.3）有：
工作臺每分進給量：
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：精銑時
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1。
機動時間，由式（1.5）有：
本工序機動時間 工序6、鉆6mm豎孔
⑴鉆孔：
選用高速鋼錐柄麻花鉆（《工藝》表3.1－6）
由《切削》表2.7和《工藝》表4.2－16查得
（《切削》表2.15）
按機床選取
基本工時： min
工序7、粗銑右端面
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-73，取銑削速度：參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-81，取
機床主軸轉(zhuǎn)速：
， 式（1.1）
實際銑削速度： 式（1.2）
進給量： 式（1.3）
工作臺每分進給量：
：根據(jù)參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-81,
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：
式（1.4）
取
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間： 式（1.5）
工序8、粗銑前面
機床：雙立軸圓工作臺銑床
刀具：硬質(zhì)合金端銑刀（面銑刀）材料： 齒數(shù)
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-73，取銑削速度：參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-81，取
機床主軸轉(zhuǎn)速：
， 式（1.1）
實際銑削速度： 式（1.2）
進給量： 式（1.3）
工作臺每分進給量：
：根據(jù)參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-81,
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：
式（1.4）
取
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間： 式（1.5）
工序9、粗銑后面
機床：雙立軸圓工作臺銑床
刀具：硬質(zhì)合金端銑刀（面銑刀）材料： 齒數(shù)
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-73，取銑削速度：參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-81，取
機床主軸轉(zhuǎn)速：
， 式（1.1）
實際銑削速度： 式（1.2）
進給量： 式（1.3）
工作臺每分進給量：
：根據(jù)參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-81,
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：
式（1.4）
取
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間： 式（1.5）
工序10、粗銑端面
機床：雙立軸圓工作臺銑床
刀具：硬質(zhì)合金端銑刀（面銑刀）材料： 齒數(shù)
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-73，取銑削速度：參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-81，取
機床主軸轉(zhuǎn)速：
， 式（1.1）
實際銑削速度： 式（1.2）
進給量： 式（1.3）
工作臺每分進給量：
：根據(jù)參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-81,
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：
式（1.4）
取
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間： 式（1.5）
工序11：粗銑插口
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) 切削深度 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。現(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12：鉸直徑22mm孔
確定鉸孔切削用量
確定進給量
根據(jù)參考文獻[7]表28-36，，按該表注4，進給量取小植。查Z525說明書，取。
確定切削速度v及n
由參考文獻[7]表28-39，取。由參考文獻[7]表28-3，得修正系數(shù)，
故
查Z525說明書，取，實際鉸孔速度
（4）各工序?qū)嶋H切削用量 根據(jù)以上計算，各工序切削用量如下：
鉆孔：
，，，
擴孔：
，，，
鉸孔：
，，，
工序13、擴直徑6mm孔
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：=3
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14、半精銑端面
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-73，取銑削速度：參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-81，取
機床主軸轉(zhuǎn)速，由式（1.1）有：
，
實際銑削速度，由式（1.2）有：
進給量，由式（1.3）有：
工作臺每分進給量：
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：精銑時
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1。
機動時間，由式（1.5）有：
本工序機動時間
工序15、半精銑插口
1)進給量 取f=0.13mm/r
2)切削速度 V=24~34m/min. 取V=15m/min
3)確定機床主軸轉(zhuǎn)速
ns== 398r/min
與398r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為400r/min。現(xiàn)選取=400r/min。
所以實際切削速度==
5) 切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1。
t=i ;其中l(wèi)=60mm; =4mm; =3mm;
t= ==1.28min
工序16、精銑插口
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-73，取銑削速度：參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-81，取
機床主軸轉(zhuǎn)速，由式（1.1）有：
，
實際銑削速度，由式（1.2）有：
進給量，由式（1.3）有：
工作臺每分進給量：
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：精銑時
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1。
機動時間，由式（1.5）有：
本工序機動時間
工序17、熱處理
該工序不需要計算工時。
第4章 鉆 ?22孔夾具設(shè)計(一批4人，夾具注意更換）
4.1 研究原始質(zhì)料
利用本夾具主要用來加工，加工時除了要滿足粗糙度要求外，還應(yīng)滿足兩孔軸線間公差要求。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、夾緊方案的選擇
由零件圖可知：在對孔進行加工前，底平面進行了粗、精銑加工，采用一個固定V型塊和一個活動V型塊定位夾緊。
4.3切削力及夾緊力的計算
鉆該孔時選用：鉆床Z525，刀具用高速鋼刀具。
由參考文獻[5]查表可得：
切削力公式：
式中
查表得：
其中：
即：
實際所需夾緊力：由參考文獻[5]表得：
有：
安全系數(shù)K可按下式計算有：
式中：為各種因素的安全系數(shù)，見參考文獻[5]表 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)。
取，，
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：
式中參數(shù)由參考文獻[5]可查得：
其中：
螺旋夾緊力：
由上述計算易得：
因此采用該夾緊機構(gòu)工作是可靠的。
4.4 誤差分析與計算
該夾具以一個平面和和V型塊定位，要求保證孔軸線間的尺寸公差。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公差。
由[5]和[6]可得：
1 定位誤差：
當(dāng)以任意邊接觸時
當(dāng)短以固定邊接觸時
通過分析可得：
因此：當(dāng)以任意邊接觸時
2 夾緊誤差 ：
其中接觸變形位移值：
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。
4.6 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計與選用
工藝孔的加工只需鉆切削就能滿足加工要求。故選用可換鉆套（其結(jié)構(gòu)如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時間。
圖6.1 可換鉆套
鉸工藝孔鉆套結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表6.4：
表6.4 鉆套
d
H
D
公稱尺寸
允差
5
12
12
+0.018
+0.007
22
18
10
4
9
0.5
18
襯套選用固定襯套其結(jié)構(gòu)如圖所示：
圖6.2 固定襯套
其結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表6.5：
表6.5 固定襯套
d
H
D
C
公稱尺寸
允差
公稱尺寸
允差
5
+0.034
+0.016
12
10
+0.023
+0.012
0.5
2
鉆模板選用固定式鉆模板，用4個沉頭螺釘和2個錐銷定位于夾具體上。
4.6 夾具設(shè)計及操作的簡要說明
如前所述，該工件不但可以采用V型塊夾緊經(jīng)過方案的認真分析和比較，選用了手動夾緊方式。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)與展望
總結(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
參考文獻
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附 錄
致 謝
我要特別感謝我的導(dǎo)師的精心指導(dǎo)，不僅指導(dǎo)我們解決了關(guān)鍵性技術(shù)難題，更重要的是為我們指引了設(shè)計的思路并給我們講解了設(shè)計中用到的實際工程設(shè)計經(jīng)驗，從而使我們設(shè)計中始終保持著清晰的思維也少走了很多彎路，也使我學(xué)會綜合應(yīng)用所學(xué)知識，提高分析和解決實際問題的能力。不僅如此，老師的敬業(yè)精神更是深深的感染了我，鞭策著我在以后的工作中愛崗敬業(yè)，導(dǎo)師是真真正正作到了傳道、授業(yè)、解惑。
同時也要感謝其他同學(xué)、老師和同事的熱心幫助，感謝院系領(lǐng)導(dǎo)對我們課程設(shè)計的重視和關(guān)心，為我們提供了作圖工具和場所，使我們能夠全身心的投入到設(shè)計中去，為更好、更快的完成課程設(shè)計提供了重要保障。