變速叉的銑叉口兩端面的夾具設計及加工工藝規(guī)程裝備含4張CAD圖

變速叉的銑叉口兩端面的夾具設計及加工工藝規(guī)程裝備含4張CAD圖,變速,銑叉口,兩端,夾具,設計,加工,工藝,規(guī)程,裝備,設備,cad I摘要本次設計內容涉及了機械制造工藝及機床夾具設計、金屬切削機床、公差配合與測量等多方面的知識。變速叉的加工工藝規(guī)程和銑叉口兩端面的工藝設計、工序設計以及專用夾具的設計三部分。在工藝設計中要首先對零件進行分析，了解零件的工藝再設計出毛坯的結構，并選擇好零件的加工基準，設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計，選擇設計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導元件、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生的定位誤差，分析夾具結構的合理性與不足之處，并在以后設計中注意改進。關鍵詞：切削用量 夾緊 定位 誤差。IIAbstractThe design involves the mechanical manufacturing process and machine tool fixture design, metal cutting machine tools, tolerance and measurement, and other aspects of knowledge.The processing procedure of the shift fork and the process design of the two end face of the fork, the design of the process and the design of the special fixture are introduced in the three part. In the process of design should first understand the analysis of parts, parts of the process to design a blank structure, and choose the good components the processing datum, designs the process routes of the parts; then the parts of each labor step process size calculation, is the key to decide the craft equipment and the cutting process of the various design parameters; then a special fixture, the fixture selection for the various components of the design, such as connecting parts positioning elements and clamping elements, guide element, fixture and machine tool and other components; positioning error is calculated when the fixture, analysis the rationality and shortcoming of fixture structure, improve and design in later.Key words: cutting amount clamping positioning error.III目錄摘要 .I第 1 章 序 言 1第 2 章 計算生產綱領、生產效率分析 22.1 生產綱領 22.2 生產效率分析 .2第 3 章 零件的分析 33.1 零件的分析 33.2 零件的作用 .33.3 零件的工藝分析 .4第 4 章 工藝規(guī)程設計 54.1 確定毛坯的制造形式 .54.2 基面的選擇 .54.2.1 粗基準的選擇原則 54.2.2 精基準選擇的原則 54.3 制訂工藝路線 .64.4 機械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定、切削用量及基本工時的確立 7第 5 章 銑床夾具設計 135.1 專用夾具的提出 .135.2 定位裝置設計 .135.3 定位元件及夾緊元件的選擇 135.4 切削力和夾緊力的計算 135.5 定位誤差分析 145.6 定向鍵與對刀裝置設計 155.7 夾具設計及操作簡要說明 .17總 結 18參考文獻 191第 1 章 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品，并把它們裝備成機械裝備的行業(yè)。機械制造業(yè)的產品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產提供裝備，社會上有著各種各樣的機械或機械制造業(yè)的產品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國民經濟發(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濟綜合實力和科學技術水平的重要指標。變速叉的加工工藝規(guī)程和銑叉口兩端面的工藝設計、工序設計以及專用夾具的設計三部分是在學完了機械制圖、機械制造技術基礎、機械設計、機械工程材料等進行畢業(yè)設計之后的下一個教學環(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，并設計出專用夾具，保證零件的加工質量。本次設計也要培養(yǎng)自己的自學與創(chuàng)新能力。因此本次設計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產實踐的需要，只有將各種理論與生產實踐相結合，才能很好的完成本次設計。本設計選用變速叉來進行工藝編制與夾具設計，以說明書、繪圖為主，設計手冊與國家標準為附來進行詳細說明。2第 2 章 計算生產綱領、生產效率分析2.1 生產綱領生產綱領：企業(yè)在計劃期內應當生產的產品產量和進度計劃。年生產綱領是包括備品和廢品在內的某產品的年產量。零件的生產綱領按下式計算。N=Qn(1+a+ )?式中： N——零件的生產綱領（件/年）Q——機器產品的年產量（臺/年）n——每臺產品中該零件的數量（件/臺）a——備品百分率——廢品百分率?2.2 生產效率分析操 作 者 按 規(guī) 定 的 作 業(yè) 方 法 工 作 時 ， 他 的 能 力 或 努 力 程 度 叫 效 率 。 主 要 用 來 考 核純 生 產 能 力 ， 不 包 括 由 技 術 、 材 料 等 其 它 問 題 所 引 起 的 能 力 損 耗 。1）標 準 工 時 ： 標 準 工 時 =標準作業(yè)時間 +輔助時間 指 在 正 常 情 況 下 ， 從 零 件 到 成 品 直 接 影 響 成 品 完 成 的 有 效 動 作 時 間 ， 其 包 含 直 接 工時 與 間 接 工 時 。 即 加 工 每 件 （ 套 ） 產 品 的 所 有 工 位 有 效 作 業(yè) 時 間 的 總 和 。 a\標準工時：標準工時=生產一個良品的作業(yè)時間。b\標準工時=正常工時+ 寬放時間=正常工時×（1+寬放率）c\工廠使用的寬放率一般在 10%～20% ，對一些特殊的工種，如體力消耗較大的工種，寬放率可適當放寬一些d\正常工時是人工操作單元工時+機器自動作業(yè)工時的總和。2） 制 定 方 法 ： 對 現(xiàn) 有 各 個 工 位 （ 熟 練 工 人 ） 所 有 的 有 效 工 作 時 間 進 行 測 定 ， 把所 有 組 成 產 品 的 加 工 工 位 的 工 時 ， 考 慮 車 間 生 產 的 均 衡 程 度 、 環(huán) 境 對 工 人 的 影 響 、以 及工 人 的 疲 勞 生 產 信 息 等 因 素 后 ， 計 算 得 到 標 準 工 時 。生產率＝（產出數量×標準工時）÷（日工作小時×直接人工數）×100% ?3第 3 章 零件的分析3.1 零件的分析變速叉材料采用 RZG310-570，鑄件是用各種鑄造方法獲得的金屬成型物件，即把冶煉好的液態(tài)金屬，用澆注、壓射、吸入或其它澆鑄方法注入預先準備好的鑄型中，冷卻后經打磨等后續(xù)加工手段后，所得到的具有一定形狀，尺寸和性能的物件。3.2 零件的作用圖 1 變速叉零件，指機械中不可分拆的單個制件，是機器的基本組成要素，也是機械制造過程中的基本單元。其制造過程一般不需要裝配工序。如軸套、軸瓦、螺母、曲軸、葉片、齒輪、連桿頭、變速叉等。 43.3 零件的工藝分析變速叉共有七處加工表面 ，其間有一定位置要求。分述如下：1、變速叉 Φ30 后端面2、變速叉 Φ30 前端面3、變速叉 Φ22 孔4、變速叉 Φ15 端面5、變速叉 Φ6 孔6、變速叉叉口兩端面7、變速叉叉口內側端面5第 4 章 工藝規(guī)程設計4.1 確定毛坯的制造形式鑄件有多種分類方法：按其所用金屬材料的不同，分為鑄鋼件、鑄鐵件、鑄銅件、鑄鋁件、鑄鎂件、鑄鋅件、鑄鈦件等。而每類鑄件又可按其化學成分或金相組織進一步分成不同的種類。如鑄鐵件可分為灰鑄鐵件、球墨鑄鐵件、蠕墨鑄鐵件、可鍛鑄鐵件、合金鑄鐵件等；按鑄型成型方法的不同，可以把鑄件分為普通砂型鑄件、金屬型鑄件、壓鑄件、離心鑄件、連續(xù)澆注件、熔模鑄件、陶瓷型鑄件、電渣重熔鑄件、雙金屬鑄件等。其中以普通砂型鑄件應用最多，約占全部鑄件產量的 80%。而鋁、鎂、鋅等有色金屬鑄件，多是壓鑄件。4.2 基面的選擇基面的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一。基面選擇的正確、合理，可以保證質量，提高生產效率。否則，就會使加工工藝過程問題百出，嚴重的還會造成零件大批報廢，使生產無法進行。4.2.1 粗基準的選擇原則1）如果必須首先保證工件上加工表面與不加工表面 之間的位置要求，應以不加工表面作為粗基準。如果在工件上有很多不需加工的表面，則應以其中與加工面位置精度要求較高的表面作粗基準。2）如果必須首先保證工件某重要表面的加工余量均勻，應選擇該表面作精基準。3）如需保證各加工表面都有足夠的加工余量，應選加工余量較小的表面作粗基準。4）選作粗基準的表面應平整，沒有澆口、冒口、飛邊等缺陷，以便定位可靠。5）粗基準一般只能使用一次，特別是主要定位基準，以免產生較大的位置誤差。由以上及零件知，選用工件中心線作為定位粗基準。4.2.2 精基準選擇的原則選擇精基準時要考慮的主要問題是如何保證設計技術要求的實現(xiàn)以及裝夾準確、可靠、方便。6精基準選擇應當滿足以下要求：用設計基準作為定位基準，實現(xiàn)“基準重合”，以免產生基準不重合誤差。當工件以某一組精基準定位可以較方便地加工很多表面時，應盡可能采用此組精基準定位，實現(xiàn)“基準統(tǒng)一”，以免生產基準轉換誤差。當精加工或光整加工工序要求加工余量盡量小而均勻時，應選擇加工表面本身作為精基準，即遵循“自為基準”原則。該加工表面與其他表面間的位置精度要求由先行工序保證。為獲得均勻的加工余量或較高 的位置精度，可遵循“互為基準”、反復加工的原則。有多種方案可供選擇時應選擇定位準確、穩(wěn)定、夾緊可靠，可使夾具結構簡單的表面作為精基準。4.3 制訂工藝路線制定工藝路線的出發(fā)點,應當使零件的幾何形狀、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具,并盡量使工序集中來提高生產率。此外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量下降。表 3.1 工藝路線工序號 工序內容工序 01 金屬型澆注工序 02在叉口的頸口長度為 50 上高頻淬火，硬度為 45HRC-53HRC，淬硬層深 1.2-2.5，其余硬度 229HB-269HB工序 03 銑 Φ30 后端面工序 04 銑 Φ30 前端面工序 05 鉆、鉸 Φ22 孔；倒 1×45°角工序 06 銑 Φ15 端面工序 07 鉆 Φ6 孔工序 08 粗銑、半精銑叉口兩端面工序 09 粗銑叉口內側端面工序 10 去毛刺工序 11 檢驗至圖紙要求工序 12 包裝并入庫74.4 機械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定、切削用量及基本工時的確立工序 01：金屬型澆注工序 02：在叉口的頸口長度為 50 上高頻淬火，硬度為 45HRC-53HRC，淬硬層深1.2-2.5，其余硬度 229HB-269HB工序 03：銑 Φ30 后端面工步一：銑 Φ30 后端面1. 選擇刀具刀具選取端面銑刀，刀片采用 YG8,， ， ， 。map0.2?d40?min/6v3?z2. 決定銑削用量1）決定銑削深度因為加工精度相對不高，故分一次（即粗銑 ）完成，則ap0.2?2）決定每次進給量及切削速度根據 X52K 型銑床說明書，其功率為為 4.5kw，中等系統(tǒng)剛度。根據表查出 ，則齒/2.0mfz?in478610rdvns???按機床標準選取 ＝475wn/in/7.59in10mv?3）計算工時切削工時： ， ， ，則機動工時為l3l0.21l32in69i.04752m21 ?????ifltz工序 04：銑 Φ30 前端面工步一：銑 Φ30 前端面1. 選擇刀具8刀具選取端面銑刀，刀片采用 YG8,， ， ， 。map0.2?d40?min/6v3?z2. 決定銑削用量1）決定銑削深度因為加工精度相對不高，故分一次（即粗銑 ）完成，則ap0.2?2）決定每次進給量及切削速度根據 X52K 型銑床說明書，其功率為為 4.5kw，中等系統(tǒng)剛度。根據表查出 ，則齒/2.0mfz?in478610rdvns???按機床標準選取 ＝475wn/in/7.59in10mv?3）計算工時切削工時： ， ， ，則機動工時為l3l0.21l32in69i.04752m21 ?????ifltz工序 05：鉆、鉸 Φ22 孔；倒 1×45°角工步一：鉆 21.8 孔選用 高速鋼錐柄麻花鉆（《工藝》表 3.1－6）8.21?由《切削》表 2.7 和《工藝》表 4.2－16 查得 0.28/fmr?機（《切削》表 2.15）min/35v?512r/minin/8.213501rD???按機床選取 n=545r/minmi/4.370.1dnvw?切削工時： ， ， 則機動工時為l41l9.102?l3?9min354.0i128.0549321 ?????ifnlltwm工步二：鉸 Φ22 孔選用 高速鋼錐柄麻花鉆（《工藝》表 3.1－6）2?由《切削》表 2.7 和《工藝》表 4.2－16 查得 rmf/17.0?機（《切削》表 2.15）min/50v?724r/minin/2501rD???按機床選取 n=680r/minmi/0.471680dnvw?切削工時： ， ， 則機動工時為ll1.2?l3in37.0i17.0684321 ?????ifnlltwm工步三：倒 1×45°角工序 06：銑 Φ15 端面工步一：銑 Φ15 端面1. 選擇刀具刀具選取端面銑刀，刀片采用 YG8,， ， ， 。map0.2?d20?min/3v3?z2. 決定銑削用量1）決定銑削深度因為加工精度相對不高，故分一次（即粗銑 ）完成，則ap0.2?2）決定每次進給量及切削速度根據 X52K 型銑床說明書，其功率為為 4.5kw，中等系統(tǒng)剛度。根據表查出 ，則齒/2.0mfz?in478310rdvns???按機床標準選取 ＝475wn/10min/9.2in/104752dnvw????3）計算工時切削工時： ， ， ，則機動工時為ml5l0.1l32ini2.04731m21 ?????ifltz工序 07：鉆 Φ6 孔工步一：鉆 Φ6 孔選用 高速鋼錐柄麻花鉆（ 《工藝》表 3.1－6）6?由《切削》表 2.7 和《工藝》表 4.2－16 查得 0.28/fmr?機（《切削》表 2.15）min/10v?531r/minin/610rD???按機床選取 n=545r/minmi/3.105410dnvw?切削工時： ， ， 則機動工時為l71l.2?l3in086.i8.0543321 ?????ifnlltwm工序 08：粗銑、半精銑叉口兩端面工步一：粗銑叉口兩端面1. 選擇刀具刀具選取三面刃銑刀，刀片采用 YG8,， ， ， 。map5.1?d10?min/5v3?z2. 決定銑削用量1）決定銑削深度因為加工精度相對不高，故分一次（即粗銑 ）完成，則ap5.?2）決定每次進給量及切削速度根據 X62 型銑床說明書，其功率為為 4.5kw，中等系統(tǒng)剛度。11根據表查出 ，則齒/2.0mfz?in4781510rdvns???按機床標準選取 ＝475wn/in/0.15in10mv?3）計算工時切削工時： ， ， ，則機動工時為l.2l.1l32?in095i4.07531m21????ifltz工步二：半精銑叉口兩端面1. 選擇刀具刀具選取三面刃銑刀，刀片采用 YG8,， ， ， 。map5.0?d10?min/2v3?z2. 決定銑削用量1）決定銑削深度因為加工精度相對不高，故分一次（即粗銑 ）完成，則ap5.0?2）決定每次進給量及切削速度根據 X62 型銑床說明書，其功率為為 4.5kw，中等系統(tǒng)剛度。根據表查出 ，則齒/1.0mfz?in637210rdvns???按機床標準選取 ＝600wn/in/9.18in10mv?3）計算工時切削工時： ， ， ，則機動工時為l5.2l5.01l32?in67i4.6031m21????ifltz12工序 09：粗銑叉口內側端面工步一：粗銑叉口內側端面1. 選擇刀具刀具選取三面刃銑刀，刀片采用 YG8,， ， ， 。map0.2?d10?min/5v3?z2. 決定銑削用量1）決定銑削深度因為加工精度相對不高，故分一次（即粗銑 ）完成，則ap0.2?2）決定每次進給量及切削速度根據 X62 型銑床說明書，其功率為為 4.5kw，中等系統(tǒng)剛度。根據表查出 ，則齒/2.0mfz?in4781510rdvns???按機床標準選取 ＝475wn/in/0.15in10mv?3）計算工時切削工時： ， ， ，則機動工時為l43l.21l32in0i.0752m21 ?????ifltz工序 10：去毛刺工序 11：檢驗至圖紙要求工序 12：包裝并入庫13第 5 章 銑床夾具設計為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。由指導老師的分配，決定設計工序 08：銑變速叉叉口兩端面的專用夾具。5.1 專用夾具的提出本夾具主要用于銑變速叉叉口兩端面，粗糙度為 Ra3.2，有一定的精度要求，故設計夾具時即考慮生產效率，也要注意工件的質量。5.2 定位裝置設計銑銑變速叉叉口兩端面，選擇工件 Φ22 孔及其端面和工件一端面及叉口口頸定位。5.3 定位元件及夾緊元件的選擇 本工序選用的定位基準工件 Φ22 孔及其端面和工件一端面及叉口口頸定位，所以相應的夾具上的定位元件應是芯軸和定位銷及支承釘。因此進行定位元件的設計主要是對芯軸和定位銷支撐浮動，在芯軸上的螺栓用帶帽螺母進行夾緊。選擇工件 Φ22 孔及其端面和工件一端面定位，對應的定位元件為芯軸和定位銷支撐浮動。1、芯軸和 Φ22 孔及其端面相配合限制 5 個自由度，即 X 軸轉動、Y 軸轉動、Y 軸旋轉、Z 軸移動和 Z 軸轉動。2、定位銷與工件一側相配合限制一個自由度，即 X 軸旋轉。3、工件另一端面與支承釘相配合起到一個浮動支承的作用，變速叉六個自由度被完全限制，屬于完全定位5.4 切削力和夾緊力的計算查表 4 得切削力計算公式： ppf Kfa7.031F?式中 ，f=1mm/r,查表得 75.0)36/(??p=736MPa, 即 = =1547N?p pf Kfa7.013F117.03.?所需夾緊力，查表 5 得， ，安全系數 K=Wk 65432K式中 為各種因素的安全系數，查表得：60~K14K= =1.872，當計算 K2.5 時，取 K=2.50.13.0121??孔軸部分由 M6 螺母鎖緊，查表得夾緊力為 12360N= =30900NWK?k5.6由上計算得 》 ，因此采用該夾緊機構工作是可靠的。kfF5.5 定位誤差分析1、基準位移誤差 Y?由于定位副的制造誤差或定位副配合同間所導致的定位基準在加工尺寸方向上最大位置變動量，稱為基準位移誤差，用 表示。Y?工件以 Φ22 孔在軸上定位銑變速叉兩端面，如果工件內孔直徑與軸外圓直徑做成完全一致，做無間隙配合，即孔的中心線與軸的中心線位置重合，則不存在因定位引起的誤差。但實際上，軸和工件內孔都有制造誤差，于是工件套在軸上必然會有間隙，孔的中心線與軸的中心線位置不重合，導致這批工件的加工尺寸 H 中附加了工件定位基準變動誤差，其變動量即為最大配合間隙。按下式計算)(21minaxminaxYdD????式中 ——基準位移誤差，mm——孔的最大直徑，mmmaxD——軸的最小直徑，mmind=0.027mmm15.967-02.)(21minaxY ）（?????2、基準不重合誤差 B加工尺寸 h 的基準是外圓柱面的母線上，但定位基準是工件圓柱孔中心線。這種由于工序基準與定位基準不重合導致的工序基準在加工尺寸方向上的最大位置變動量，稱為基準不重合誤差，用 表示?；鶞什恢睾险`差為 =B?B?d?21式中 ——基準不重合誤差，mmB?——工件的最大外圓面積直徑公差，mmd?15=B?m095.1.021???d?5.6 定向鍵與對刀裝置設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。根據 GB2207—80 定向鍵結構如圖所示：×o圖 3.3 夾具體槽形與螺釘圖根據 T 形槽的寬度 a=12mm 定向鍵的結構尺寸如下：表 3.1 定向鍵數據表夾具體槽形尺寸 B 2B2h公稱尺寸允差 d允差 4L H h D 1d1公稱尺寸允差 D20-0.013-0.033208 5105.520+0.021416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。對刀塊選用圓形對刀塊，其結構如下圖所示：圓莆對刀塊的規(guī)格及主要尺寸：塞尺選用平塞尺，其結構如下圖所示： 17標 記×四 周 倒 圓圖 3.5 平塞尺圖塞尺尺寸為：表 3.2 平塞尺尺寸表公稱尺寸 H 允差 d C2 -0.014 0.255.7 夾具設計及操作簡要說明如前所述，在設計夾具時，應該注意提高勞動生產率避免干涉。應使夾具結構簡單，便于操作，降低成本。提高夾具性價比。本道工序為銑床夾具選擇由螺母、圓墊圈、心軸和快換墊圈組成夾緊機構夾緊工件。本工序為銑削余量小，銑削力小，所以一般的手動夾緊就能達到本工序的要求。18總 結本次設計綜合了大學里所學的專業(yè)知識，是理論與實際相結合的一次考驗。通過這次設計，我的綜合運用知識的能力有了很大的提高，尤其是看圖，繪圖，設計能力為我今后的工作打下了良好的基礎。在此過程中，我進一步加深了對課本知識的理解，進一步了解了零件的工藝以及夾具設計過程。收獲頗豐。首先，我要感謝老師對設計的指導。本次設計是在老師的悉心指導和幫助下完成的，我的機械工藝知識有限，在設計中常常碰到問題，是老師不厭其煩的指導，不斷的點撥迷津，提供相關資料，才使設計順利完成。老師的耐心講解，使我如沐春風，不僅如此，老師嚴謹的治學態(tài)度和高尚的敬業(yè)情操深深打動了我，在此，我向老師表示最真誠的感謝。同時，感謝同班同學的支持和幫助，使我更好的完成了畢業(yè)設計。我也非常感謝我的父母。在學習和生活上，他們一直都很支持我，使我能全身心地投入到學習中，在此，我想對我的父母說：你們辛苦了，我會盡最大的努力來讓你們過上最幸福的日子，請相信我。最后，很感謝閱讀這篇課程設計的人們。感謝你們抽出寶貴的時間來閱讀這篇課程設計。19參考文獻[1] 張耀宸主編 .《機械加工工藝設計手冊》.北京：航空工業(yè)出版社，1989[2] 肖繼德，陳寧平主編. 《機床夾具設計》（第 2 版）. 北京：機械工業(yè)出版社 2005[3] 浦林祥主編.《金屬切削機床夾具設計手冊》（第 2 版）.北京：機械工業(yè)出版社，1995[4] 任嘉卉主編 . 《公差與配合手冊》.北京：機械工業(yè)出版社，1993[5]東北工學院《機械零件設計手冊》編寫組 編. 《機械零件設計手冊》.北京：冶金工業(yè)出版社，1983[6]江南大學鄭修本主編. 《機械制造工藝學》（第二版）.北京：機械工業(yè)出版社，1999[7]上海理工大學陸劍中，孫家寧主編. 《金屬切削原理與刀具》（第 4 版）.北京：機械工業(yè)出版社，2005[8]劉力，王冰主編 . 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