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目 錄
序言............................................... ………………………………… 1
一、零件的分析…………………………………………..……… … 3
（一）零件的作用……………………………………………… 3
（二）零件的工藝分析……………………………………….... 3
二、工藝規(guī)程設(shè)計………………………………………………....... 4
（一）確定毛坯的制造形式………………………………… 4
（二）基準(zhǔn)面的選擇………………………………………… 4
（三）制定工藝路線………………………………………… 4
（四）機械加工余量工序尺
寸及毛坯尺寸、……………………………………………… 6
（五）確定切削用量及基本工時…………………………… 8
三、夾具設(shè)計........................................... …………………………. 12
設(shè)計心得…………………………………………………………… 13
參考文獻(xiàn)………………………………………………………….. 13
序言
機械工業(yè)是一種基本工業(yè)形式，對于我們國家來說，它關(guān)系到國計民生的方方面面。近年來機械工業(yè)領(lǐng)域向著高精度、高質(zhì)量、高效率、低成本方向發(fā)展，數(shù)字化，自動化水平日益提高。同時由于機械工業(yè)的發(fā)展，其他各工業(yè)部門也向著高深度邁進(jìn)，機械工業(yè)的發(fā)展日趨重要。
機械制造過程及檢測，檢驗中，都要使用大量的夾具。為了達(dá)到提勞動效率，提高加工精度，減少廢品，擴大機床的工藝范圍，改善操作的勞動條件，如何設(shè)計好夾具則成了機械制造的一項重要任務(wù)。
機床夾具是夾具中的一種，將其固定到機床上，可以使被加工件對刀具與機床保持正確的相對位置，并克服切削力的影響。使加工順利進(jìn)行。機床夾具分為通用夾具和專用夾具兩種。
夾具設(shè)計中的特點：夾具的設(shè)計周期較短，一般不用進(jìn)行強度和剛度的計算。專用夾具的設(shè)計對產(chǎn)品零件有很強的針對性。
“確保產(chǎn)品加工質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率”是夾具設(shè)計工作的主要任務(wù)，加工質(zhì)量包括被加工表面的本身精度和位置精度，后者主要用夾具來保證。
因此，夾具設(shè)計要保證以下幾個條件：
1.夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)與其用途及生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng)。
2.保證工件的精度。
3.保證使用方便與安全。
4.正確處理作用力的平衡問題。
5.注意結(jié)構(gòu)的工藝性，便于制造和維修。注意夾具與機床、輔助工具、刀具、量具之間的聯(lián)系。
本設(shè)計屬于工藝夾具設(shè)計范圍，機械加工工藝設(shè)計在零件的加工制造過程中有著重要的作用。工藝性的好壞，直接影響著零件的加工質(zhì)量及生產(chǎn)成本，在設(shè)計中為了適應(yīng)中批批量的生產(chǎn)情況，以提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，在設(shè)計中所采用的零件盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件，以降低產(chǎn)品的生產(chǎn)費用。
機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計是在我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)課以及大部分專業(yè)課之后進(jìn)行的。這是我們在進(jìn)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，它在我們四年的大學(xué)生活中占有重要的地位。
就我個人而言，我希望通過這次課程設(shè)計對自己未來將從事的工作進(jìn)一步適應(yīng)性的訓(xùn)練，希望自己在設(shè)計中能鍛煉自己的分析問題、解決問題、查資料的能力 ，為以后的工作打下良好的基礎(chǔ)。
由于能力有限，設(shè)計尚有很多不足之處，希望各位老師給予指導(dǎo)。
一、零件的分析
(一) 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,主要重用是撥動變速箱中的齒輪,使汽車達(dá)到變速的目的.
(二) 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Φ19mm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10.8mm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:Φ82.2mm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.
二、工藝規(guī)程設(shè)計
(一) 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.
(二) 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,以消除自由度.
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(jìn)行尺寸換算,這在以后還要專門計算,此處不再重復(fù).
(三) 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.愛生產(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Ⅰ 粗銑16mm槽,以Φ19mm孔定位.
工序Ⅱ 粗銑16mm槽的兩側(cè)面,以Φ19mm孔定位.
工序Ⅲ 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Ⅳ 16mm槽兩端1.5*450倒角.
工序Ⅴ 鉆鉸Φ19mm孔并倒角.
工序Ⅵ 鉆距槽(16mm)12mm底面M10螺紋孔并倒角.
工序Ⅶ 攻螺紋M10.
工序Ⅷ 粗銑Φ82.2mm孔的兩端面.
工序Ⅸ 粗鏜Φ81.7mm孔.
工序Ⅹ 精鏜Φ82.2mm孔.
工序Ⅺ Φ82.2mm孔1*450倒角
工序Ⅻ 精銑Φ82.2mm孔的兩端面.
工序ⅩⅢ 終檢.
上述方案主要是以Φ19mm孔位基準(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Ⅰ 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Ⅱ 粗銑16mm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Ⅲ 粗銑Φ19mm孔上端兩端面,以Φ19mm孔定位,選用XA6132型萬能升降臺銑床及專用夾具.
工序Ⅳ 16mm槽1.5*450倒角,選用C620-1車床及專用夾具.
工序Ⅴ 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Ⅵ 鉆距槽(16mm)12mm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Ⅶ 攻螺紋M10.
工序Ⅷ 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.
工序Ⅸ 粗鏜Φ81.7mm孔.以Φ19mm孔及距中心線63.7mm的面為基準(zhǔn),選用T740雙面臥式金剛鏜床及專用夾具.
工序Ⅹ 精鏜Φ82.2mm孔. .以Φ19mm孔及距中心線63.7mm的面為基準(zhǔn),選用T740雙面臥式金剛鏜床及專用夾具.
工序Ⅺ Φ82.2mm孔1*450倒角.選用C620-1型車床及專用夾具.
工序Ⅻ 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ⅩⅢ 終檢.
(四) 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,因為其公差等級太低,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（見《工藝設(shè)計手冊》表8-31）.
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8-29),銑削余量:Z=2.0-0.7=1.3mm,鍛件偏差mm。
由于設(shè)計規(guī)定的零件為大批量生產(chǎn),應(yīng)該采用調(diào)整法加工.因此在計算最大,最小加工余量時,應(yīng)按調(diào)整法加工方式予以確定.
5. Φ19mm孔
參照<<機械加工工藝手冊>>表3.1-57, 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>>表3.1-57, 其加工余量2Z=2.5mm.粗鏜Φ81.7mm,精鏜Φ82.2mm.
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+2*2=12mm
毛坯最大尺寸:
12+1.3*2=14.6mm
毛坯最小尺寸:
12-0.5*2=11mm
粗銑后最大尺寸:
8+0.7*2=9.4mm
粗銑后最小尺寸:
9.4-2*0.22=8.96mm
精銑尺寸與零件尺寸相符,即8mm.
(五) 確定切削用量及基本工時
工序Ⅰ 粗銑16mm槽,保證尺寸16mm.
fz=0.06mm/齒
切削速度:參考有關(guān)手冊,V=22.8m/min.
采用W18Cr4V立銑刀,dw=16mm,Z=3,則:
ns===454r/min
fm=fzznw=0.06*3*420=75.6mm/min
工序Ⅱ 粗銑16mm槽兩側(cè)面。
齒
切削速度：參考有關(guān)手冊，V=27m/min。
采用高速鋼三面刃圓盤銑刀，，Z=10。
工序Ⅲ 粗銑Φ19mm孔上端兩端面。
齒
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Ⅳ 16mm槽1.5*450倒角,選用臥式車床C620-1,
當(dāng)采用高速鋼車刀時,切削速度:V=16mm/min.
工序Ⅴ 鉆鉸Φ19mm孔,并倒角1*450兩端.
1.鉆孔Φ18.5mm
,V=17m/min.
采用高速鋼鉆頭,
2.鉸孔Φ19mm.
采用高速鋼絞刀,V=14.7m/min.
3. Φ19mm孔倒角1*450兩端.
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Ⅵ 鉆M10螺紋孔并倒角1200
采用麻花鉆,V=20m/min.
工序Ⅶ 攻螺紋M10.
V=6m/min
工序Ⅷ 粗銑Φ82.2mm孔端面.
采用高速鋼圓柱銑刀,,Z=10,V=20m/min
工序Ⅸ 粗鏜Φ81.7mm孔
采用雙刃鏜刀,V=40m/min.
工序Ⅹ 精鏜Φ82.2mm孔.
V=35m/min
工序Ⅺ Φ82.2mm孔1*450倒角.
V=16m/min
工序Ⅻ 精銑Φ82.2mm孔的兩端面
齒
采用高速鋼圓柱銑刀,V=31m/min.
工序ⅩⅢ 終檢。
最后,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。
銑16槽夾具的設(shè)計
設(shè)計工序：銑16槽的夾具的設(shè)計
3.1 問題的提出
本夾具要用于銑16槽的設(shè)計夾具精度等級為IT12級，粗糙度為12.5。本道工序只精銑一下即達(dá)到各要求，因此，在本道工序加工時，我們應(yīng)首先考慮保證銑16槽的設(shè)計夾具設(shè)計的各加工精度，如何提高生產(chǎn)效率，降低勞動強度。
3.2 夾具設(shè)計
3.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇
擬定加工路線的第一步是選擇定位基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)的選擇必須合理，否則將直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出的零件質(zhì)量。基準(zhǔn)選擇不當(dāng)往往會增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設(shè)計更加困難甚至達(dá)不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求。因此我們應(yīng)該根據(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(zhǔn)。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。Φ19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φ19孔和其端面作為定位精基準(zhǔn)，來設(shè)計本道工序的夾具，以兩銷和兩已加工好的φ19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)。
3.2.2切削力和夾緊力計算
（1）刀具： YG6銑刀
機床： 銑床
由[3] 所列公式 得
查表 9.4—8 得其中： 修正系數(shù)
z=24
代入上式，可得 F=889.4N
因在計算切削力時，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。
安全系數(shù) K=
其中：為基本安全系數(shù)1.5
為加工性質(zhì)系數(shù)1.1
為刀具鈍化系數(shù)1.1
為斷續(xù)切削系數(shù)1.1
所以
（2）夾緊力的計算
選用夾緊螺釘夾緊機 由
其中f為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取
F=+G G為工件自重
夾緊螺釘： 公稱直徑d=20mm，材料45鋼 性能級數(shù)為6.8級
螺釘疲勞極限：
極限應(yīng)力幅：
許用應(yīng)力幅：
螺釘?shù)膹姸刃：耍郝葆數(shù)脑S用切應(yīng)力為
[s]=2.5~4 取[s]=4
得
滿足要求
經(jīng)校核： 滿足強度要求，夾具安全可靠，
使用快速螺旋定位機構(gòu)快速人工夾緊，調(diào)節(jié)夾緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的夾緊力
3.2.3定位誤差分析
該夾具以一面一銷兩左右調(diào)節(jié)支撐定位，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。
與機床夾具有關(guān)的加工誤差，一般可用下式表示：
由參考文獻(xiàn)[5]可得：
⑴定位銷的定位誤差 ：
其中：
，
，
，
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。
3.2.4夾具設(shè)計及操作的簡要說明
如前所述，在設(shè)計夾具時，應(yīng)該注意提高勞動生產(chǎn)率避免干涉。應(yīng)使夾具結(jié)構(gòu)簡單，便于操作，降低成本。提高夾具性價比。本道工序為鏜床夾具選擇了壓緊螺釘夾緊方式。本工序為精銑切削余量小，切削力小，所以一般的手動夾緊就能達(dá)到本工序的要求。
本夾具的最大優(yōu)點就是結(jié)構(gòu)簡單緊湊。夾具的夾緊力不大，故使用手動夾緊。為了提高生產(chǎn)力，使用快速螺旋夾緊機構(gòu)。
參考文獻(xiàn)
1.《機械加工工藝手冊》，孟少農(nóng)主編，機械工業(yè)出版社。
2.《機械加工工藝設(shè)計手冊》，張耀宸主編，航空工業(yè)出版社。
3.《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》，張世昌主編，高等教育出版社。
4.《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》，哈爾濱工業(yè)大學(xué) 李益民,機械工業(yè)出版社。
5.《畫法幾何及機械制圖》，張景田主編，哈爾濱工業(yè)大學(xué)大學(xué)出版社。
6.《切削用量手冊》，艾興主編，機械工業(yè)出版社。