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1、 機械制造工藝學(xué) 課程設(shè)計說明書 設(shè)計題目：設(shè)計“第四速及第五速變速叉”零件的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備（大批量） 設(shè)計者： 指導(dǎo)教師： 2009年6月18日 目錄 1、零件的分析.....................................4 （1） 零件的作用..................................4 （2） 零件的工藝分析..............................4 2、工藝規(guī)程設(shè)計...............

2、....................5 （1） 確定毛坯的制造形式...........................5 （2） 基面的選擇..................................5 （3） 制訂工藝路線................................5 （4） 機械加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸確定............7 （5） 確定切削用量及基本工時.......................8 3、夾具設(shè)計.......................................12 （1）加工要求......

3、..... ........... ........... .12 （2）定位與夾緊力方案的選取與分析........... ...........12 （3）夾具結(jié)構(gòu)介紹........... ........... ..........13 （4）定位誤差的分析計算........... ........... ......13 （5）本設(shè)計的主要優(yōu)缺點........... ................ .13 4、參考文獻.......................................14 序言 機械制造工藝學(xué)

4、課程設(shè)計是在大學(xué)全部基礎(chǔ)課,技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課完成以后進行的.這是我們在進行畢業(yè)設(shè)計之前對所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí),也是一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練,因此,它在我們大學(xué)四年的的學(xué)習(xí)中占有重要地位. 就我個人而言,希望能通過這次課程設(shè)計對自己即將從事的工作進行一次適應(yīng)性訓(xùn)練,從中鍛煉自己分析問題,解決問題的能力. 1、零件的分析 （1）零件的作用 題目所給定的零件是解放汽車第四速及第五速變速叉,它位于變速箱中,主要作用是撥動變速箱中的齒輪,使汽車達到變速的目的. （2） 零件的工藝分析 此變速叉共有兩組加工表面,它們之間有一定的位置要求,現(xiàn)分述如下: 1.以Φ

5、19mm孔為中心的加工表面. 這組加工表面包括:Φ19mm孔及其倒角,孔上端尺寸為16mm的槽,槽的外側(cè)厚度為10mm的兩個側(cè)面, Φ19mm孔的上端距其中心12mm的兩個端面,還有孔下端M10的螺紋孔. 2.以Φ82.2mm孔為中心的加工表面. 這組加工表面包括: Φ82.2mm的孔及其倒角, Φ82.2mm的 孔的側(cè)面,距M10螺紋孔中心線63.7mm。這兩組加工表面有著一定的位置要求,主要是:Φ19mm孔與其外端面垂直度公差為0.1mm. 由以上分析可知,對于這兩組加工表面而言,可以先加工其中一組表面,然后借助專用夾具加工另一組表面,并保證他們之間的位置精度要求. 2、

6、 工藝規(guī)程設(shè)計 （1）確定毛坯的制造形式 零件材料為20鋼,零件經(jīng)常撥動齒輪承受變載荷和沖擊性載荷,因此應(yīng)選用鍛件,以使金屬纖維盡量不被切斷,保證零件工作可靠.因為大批量生產(chǎn),且零件的輪廓尺寸不大,故采用模鍛成型.這從提高生產(chǎn)率,保證加工精度上考慮,也是應(yīng)該的. （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,它對零件的生產(chǎn)是非常重要的. 1）粗基準(zhǔn)的選擇 現(xiàn)選取Φ19mm孔的外輪廓不加工面作為粗基準(zhǔn),利用一組共兩個V形塊夾持外輪廓做為主要定位面,以限制自由度. 2）精基準(zhǔn)的選擇 主要考慮基準(zhǔn)重合的問題,當(dāng)設(shè)計基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時,應(yīng)該進行尺寸換算,這在以后還要專

7、門計算,此處不再重復(fù). （3）制訂工藝路線 制訂工藝路線的出發(fā)點,應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀,尺寸精度及位置精度的技術(shù)要求能得到合理的保證.在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批量生產(chǎn)的條件下,可以考慮采用萬能性機床以及專用夾具,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)濟效果,以便使生產(chǎn)成本盡量降低. 工藝路線 工序1 粗銑16mm槽,以Φ19mm孔定位. 工序2 粗銑16mm槽的兩側(cè)面,以Φ19mm孔定位. 工序3 粗銑距Φ19mm中心12mm的兩個端面,以Φ19mm孔及16mm槽底為基準(zhǔn). 工序4 16mm槽兩端1.5450倒角. 工序5 鉆鉸Φ19m

8、m孔并倒角. 工序6 鉆距槽(16mm)底32mm底面M10螺紋孔并倒角. 工序7 攻螺紋M10. 工序8 粗、精銑Φ82.2mm孔的兩端面. 工序9 粗、精鏜Φ82.2mm孔圓弧面 工序10 Φ82.2mm孔1450倒角 工序11 終檢. 上述方案主要是以Φ19mm孔為基準(zhǔn),來加工16mm槽,M10螺紋,槽的兩側(cè)面,這樣可以修正由于基準(zhǔn)不重合造成的加工誤差,同時也照顧了加工路線方便的特點,因此最終確定如下: 工序1 粗銑16mm槽,以Φ19mm孔的外輪廓為粗基準(zhǔn)定位,選用XA6132型萬能升降臺銑床及專用夾具. 工序2 粗銑16

9、mm槽的兩側(cè)面,以Φ19mm孔的外輪廓以及距槽底32mm的面為基準(zhǔn),選用XA6132型萬能升降臺銑床及專用夾具. 工序3 粗銑Φ19mm孔上端兩端面,以Φ19mm孔的外輪廓定位,選用XA6132型萬能升降臺銑床及專用夾具. 工序4 16mm槽1.5450倒角,選用XA6132型萬能升降臺銑床及專用夾具. 工序5 鉆鉸Φ19mm孔并倒角.以Φ19mm孔及端面定位,選用Z5125立式鉆床及專用夾具. 工序6 鉆距槽(16mm)底32mm底面M10螺紋孔并倒角.以Φ19mm孔及16mm槽底定位,選用Z5125立式鉆床及專用夾具. 工序7 攻螺紋M10. 工序8 1

10、）粗銑Φ82.2mm孔的兩端面.以Φ19mm孔定位,選用XA6132型萬能升降臺銑床及專用夾具. 2）精銑Φ82.2mm孔的兩端面. 以Φ19mm孔定位,選用XA6132型萬能升降臺銑床及專用夾具. 工序9 1）粗鏜Φ81.7mm孔.以Φ19mm孔及距其軸線70mm，厚度為6.5mm的面為基準(zhǔn),選用T4145立式單柱坐標(biāo)鏜床及專用夾具； 2）精鏜Φ82.2mm孔.以Φ19mm孔及距其軸線70mm，厚度為6.5mm的面為基準(zhǔn),選用T4145立式單柱坐標(biāo)鏜床及專用夾具. 工序10 Φ82.2mm孔1450倒角.選用XA6132型萬能升降臺銑床及專用夾具. 工序11

11、終檢. （4）機械加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸確定. “變速叉”零件材料為20鋼,毛坯重量約1.5Kg,生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn),采用鍛錘上合模鍛毛坯. 根據(jù)上述資料及加工工藝,分別確定各加工表面的機加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸如下: 1. 16mm槽 參照<<機械加工工藝手冊>>表3.1-56,因為其公差等級較低,可直接銑. 2. 槽的側(cè)面 參照<<機械加工工藝手冊>>表3.1-56,其加工余量Z=2mm. 3. Φ19mm孔的兩個上端面 參照<<機械加工工藝手冊>>表3.1-56, 其加工余量Z=2mm. 4. Φ82.2mm孔的兩側(cè)面,銑削公差-0.22mm.

12、 參照<<機械加工工藝手冊>>表3.1-56, 其加工余量Z=2mm.精銑余量:單邊0.7mm(見<<工藝設(shè)計手冊>>表8-31),銑削余量:Z=2.0-0.7=1.3mm,鍛件偏差mm。 5. Φ19mm孔 參照<<機械加工工藝手冊>>, 其加工余量2Z=2mm.鉆孔Φ18.5mm,鉸孔Φ19mm. 6. Φ82.2mm孔 參照<<機械加工工藝手冊>>, 其加工余量2Z=2.5mm.粗鏜Φ81.7mm,精鏜Φ82.2mm. 7. 厚度為8mm的兩端面尺寸加工余量和工序間余量. 毛坯名義尺寸: 8+22=12mm 毛坯最大尺寸: 12+1.32=14.6mm 毛坯最

13、小尺寸: 12-0.52=11mm 粗銑后最大尺寸: 8+0.72=9.4mm 粗銑后最小尺寸: 9.4-20.22=8.96mm 精銑尺寸與零件尺寸相符,即8mm. （5）確定切削用量及基本工時 工序1 粗銑16mm槽,保證尺寸16mm. =0.06mm/齒 切削速度:參考有關(guān)手冊,V=22.8m/min. 采用W18Cr4V立銑刀, =16mm,Z=3,則: ===454r/min =0.063454=81.7mm/min 工序2 粗銑16mm槽兩側(cè)面。 齒 切削速度：參考有關(guān)手冊，V=27m/min。

14、采用高速鋼三面刃圓盤銑刀，，Z=10。 工序3 粗銑距Φ19mm孔12mm的兩端面。 切削速度：參考有關(guān)手冊，確定V=27m/min。 采用高速鋼三面刃圓盤銑刀，，Z=10。 工序4 16mm槽1.5*450倒角,選用XA6132型萬能升降臺銑床,,切削速度:V=27m/min. 工序5 鉆鉸Φ19mm孔,并倒角1450兩端. 1. 鉆孔Φ18.5mm ，V=17m/min 采用高速鋼鉆頭,

15、 2.半精鉸孔Φ19mm. 采用高速鋼絞刀,V=14.7m/min. 3. Φ19mm孔倒角1450兩端. 采用900锪鉆,為縮短輔助時間,取倒角時的主軸轉(zhuǎn)速與鉸孔相同. 工序6 鉆M10螺紋孔并倒角1200 采用麻花鉆,V=20m/min. 工序7 攻螺紋M10.

16、 V=6m/min 工序8 精銑Φ82.2mm孔的兩端面 1.粗銑Φ82.2mm孔端面. 采用高速鋼圓柱銑刀, ,Z=10,V=20m/min 2.精銑Φ82.2mm孔的兩端面 采用高速鋼圓柱銑刀,V=31m/min. ,z=10 工序9 精鏜Φ82.2mm孔圓弧面. 1、粗鏜Φ81.7m

17、m孔圓弧面 采用高速鋼雙刃鏜刀,V=40m/min. 2、精鏜Φ82.2mm孔圓弧面. 采用高速鋼雙刃鏜刀,V=35m/min 工序10 Φ82.2mm孔1450倒角 XA6132型萬能升降臺銑床，，V=16m/min 工序11 終檢，將以上各工序切削用量，公式的計算結(jié)果,連同其他數(shù)據(jù),填入機械加工工藝過程卡片. 3、夾具設(shè)計

18、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(shè)計專用夾具。 本夾具設(shè)計主要設(shè)計第9、10道工序――鏜Φ82.2mm圓弧面的鏜床夾具。本夾具將用于T4145立式單柱坐標(biāo)鏜床。刀具為高速鋼雙刃鏜刀，對工件的Φ82.2mm圓弧面進行加工。 夾具設(shè)計： 1、加工要求： 工件加工要求達到的粗糙度為3.2，為大批量生產(chǎn)，有一定的位置精度要求，但沒有給出具體的平行度與垂直度要求，因此在達到加工精度要求的基礎(chǔ)上，夾具要求盡可能簡單，同時還要考慮到夾緊的快速與方便性。 2、定位與夾緊力方案的選取與分析 本加工工序以Φ19mm孔及距其軸線70mm，厚度為6.5mm的面為定位基準(zhǔn)，定

19、位元件為圓柱定位銷和垂直于夾具底板的夾具體上端面及其凸臺。首先，圓柱定位銷限制了工件 沿X，Y，Z方向上的移動的自由度和 沿X，Y軸旋轉(zhuǎn)的自由度，其次，夾具體凸臺的側(cè)面限制了工件 沿Z軸旋轉(zhuǎn)的自由度，最后，夾具體與工件接觸的水平端面起支承作用。夾緊力的作用點有四個，其中在圓柱銷上直接做出一段螺紋，并用螺母和開口墊圈鎖緊，另外兩個作用點在垂直于底板的夾具體的兩側(cè)，并用螺旋夾緊機構(gòu)夾緊，最后一個夾緊力為水平方向，防止工件松脫繞圓柱銷旋轉(zhuǎn)。 3、夾具結(jié)構(gòu)介紹 本鏜模主要由定位圓柱銷、夾具底板、垂直夾具體、安裝鏜套的夾具體、鏜套和夾緊裝置六大部分組成，其中圓柱銷起定位作用，中間的夾具體起定位

20、和支承作用，鏜套起刀具導(dǎo)向作用和減小鏜桿徑向撓動作用，鏜刀通過垂直進給對圓弧面進行切削。 4、定位誤差的分析計算 （1）定位元件尺寸及公差的確定 夾具的主要定位元件為一圓柱銷，與工件的裝配尺寸為19 H7/g6 mm，查表得，19 H7的上偏差ES＝＋0.021，下偏差EI＝0，即：；19 g6的上偏差為es＝－0.007，下偏差ei＝－0.020，即：。而距Φ19mm孔軸線70mm，厚度為6.5mm的定位面與工件的為平面接觸，同時，也不必考慮轉(zhuǎn)角定位誤差，所以此定位誤差為0，所以只需計算由圓柱銷定位而引起的定位誤差。 （2）定位誤差的計算

21、 此為圓柱銷間隙配合的定位誤差： mm 因為工件所允許的定位誤差為0.3，所以最大的誤差也能滿足零件的精度要求。 5、本設(shè)計的主要優(yōu)缺點 優(yōu)點： 本夾具的定位與夾緊設(shè)計較為合理，達到了完全定位的要求，同時并沒有過定位現(xiàn)象，夾緊力的作用點靠近加工位置，減小切削力對工件造成的翻轉(zhuǎn)力。而且夾緊力的方向與切削力方向一致且垂直于工件，不但減小了所需的夾緊力，而且不破壞定位，防止工件受到破壞。中間的夾具體起支承作用，減小工件的變形和破壞。最后，作用于圓柱銷的夾緊力使工件在加工時更加穩(wěn)定。 缺點： 本夾具設(shè)計為主軸進給式切削，由于

22、主軸加工時不斷伸出，可能造成因主軸剛性不足產(chǎn)生徑向撓動而導(dǎo)致加工孔徑不同的后果。本夾具的設(shè)計定位基準(zhǔn)其實以距19mm中線63.7mm的平面為定位基準(zhǔn)最佳，考慮到該平面較小，較難定位，夾具設(shè)計復(fù)雜，所以選擇了在它左邊相對上凸的平面作為定位基準(zhǔn)。 4、參考文獻 1.<<機械加工工藝手冊>>,孟少農(nóng)主編,機械工業(yè)出版社. 2.<<機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書>>,趙家齊主編,機械工業(yè)出版社. 3. <<機床夾具設(shè)計手冊>>，電子版 4. <<實用機械加工工藝手冊>>，陳宏均主編，機械工業(yè)出版社，電子版 5. <<機械零件切削加工工藝與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)實用手冊>>,馮道主編，電子版 6. <<機械制圖與計算機繪圖>>，周靜卿主編，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社 13