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課程設(shè)計(jì)說明書
設(shè)計(jì)類型 課程設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)題目 編制五檔變速叉工藝規(guī)程
與機(jī)床夾具設(shè)計(jì)
姓 名
院 系
完成日期
指導(dǎo)教師
1
目 錄
目 錄 1
1零件的分析 1
1.1 零件的作用 1
1.2 零件的工藝分析 1
1.3生產(chǎn)類型 1
2 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 2
2.1 確定毛坯的制造形式 2
2.2基準(zhǔn)的選擇 2
2.3制定工藝路線 3
2.4機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 4
2.5確立切削用量及基本工時(shí) 5
第3章 銑叉頭成形面-夾具設(shè)計(jì) 10
3.1研究原始質(zhì)料 10
3.2定位基準(zhǔn)的選擇 10
3.3 切削力及夾緊分析計(jì)算 10
3.4 誤差分析與計(jì)算 12
3.5 定向鍵與對刀裝置設(shè)計(jì) 14
3.6 夾具體的設(shè)計(jì) 16
3.7 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明 16
總 結(jié) 17
參 考 文 獻(xiàn) 18
致 謝 1
17
1零件的分析
1.1 零件的作用
本次課程設(shè)計(jì)題目所給的是五檔變速叉，它位于發(fā)動(dòng)機(jī)變速機(jī)構(gòu)上，起到換擋作用。
1.2 零件的工藝分析
依據(jù)零件加工面與非加工面分述如下：
1 φ22mm孔。
2 φ8mm孔。
3 叉頭φ22mm成形面
4 叉頭平面
5 叉口內(nèi)平面
6 φ8mm孔和φ22mm孔軸線在水平方向上23±0.25mm，φ8mm孔和φ 22mm孔軸線在豎直方向上78±0.25mm。
7 φ8mm孔兩軸線同軸度不大于0.2mm，φ8mm孔兩軸線對尺寸23mm的平面內(nèi)φ22mm的表面的平行度在長度100mm上不大于0.2mm。
8 φ8mm孔兩軸線對尺寸78mm的平面的平行度在長度100mm上不大于0.4mm。
9 φ8mm孔與φ15mm兩表面壁厚應(yīng)為2.5—4.0mm，其余應(yīng)不小于2.5mm。
1.3生產(chǎn)類型
大批量，通用機(jī)床，專用夾具。
2 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
2.1 確定毛坯的制造形式
考慮零件在工作過程中所常受到交變及沖擊載荷，材料應(yīng)選45#鋼精密模鍛毛坯以使金屬纖維盡量不被剪斷，保證零件工作可靠，也可提高生產(chǎn)率。毛坯公差參考GB/T12362-2003鋼制模鍛件公差及加工余量。
2.2基準(zhǔn)的選擇
基準(zhǔn)選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一。基面選擇得正確與合理可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中回問題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件的大批報(bào)廢，是生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。
（1）粗基準(zhǔn)的選擇
對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。而對有若干個(gè)不加工表面的工件，則應(yīng)以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗基準(zhǔn)。根據(jù)這個(gè)基準(zhǔn)選擇原則，現(xiàn)選取φ35的不加工外輪廓表面作為粗基準(zhǔn)，利用一組共兩塊V形塊支承這兩個(gè)φ35作主要定位面，限制4個(gè)自由度，達(dá)到完全定位，再以一個(gè)平面作為支撐，,然后進(jìn)行鉆削。
（2）精基準(zhǔn)的選擇
主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的原則。當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算，依據(jù)基準(zhǔn)重合原則，基準(zhǔn)統(tǒng)一原則和定位可靠原則，減少尺寸換算，加工φ8mm孔時(shí)以φ22mm孔為主要定位精基準(zhǔn)，加工叉頭φ22mm成形面時(shí)以φ22mm孔為主要定位精基準(zhǔn)，銑叉頭平面時(shí)孔端面及φ22mm孔為基準(zhǔn)。
2.3制定工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn),應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證,在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機(jī)床配以專用夾具,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(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
工藝路線方案：
工序零 模鍛毛坯（正火處理）
工序一 鉆、擴(kuò)、鉸、φ22mm孔并倒角-----------以φ35圓柱下端面及外圓 輪廓為定位基準(zhǔn)，采用立式鉆床Z525和專用夾具。
工序二 銑叉口---------以孔端面及φ22mm孔為基準(zhǔn)，采用臥式銑床X62和 專用夾具。
工序三 鉆、鉸、φ8mm孔---------以φ22mm孔為主要定位精基準(zhǔn)及φ15mm 外圓輪廓為基準(zhǔn)，采用立式鉆床Z525和專用夾具。
工序四 銑叉頭成形面--------------以φ22mm孔為主要定位精基準(zhǔn)及側(cè)面（支 撐釘）為基準(zhǔn)，采用立式銑床X52和專用夾具。
工序五 銑叉頭平面--------以孔端面及φ22mm孔及側(cè)面為基準(zhǔn)，采用立式銑 床X52和專用夾具。
工序六 去毛刺-------------鉗工去所有銳邊毛刺。
工序七 中間檢驗(yàn)。
工序八 熱處理-------------φ22mm叉角表面淬火。
工序九 修正φ22mm、φ8mm孔。
工序十 校正23mm、78mm及25mm。
工序十一 清洗。
工序十二 終檢。
2.4機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
零件材料為45鋼，硬度156～217HBS，生產(chǎn)類型為大批量，精密模鍛毛坯。
據(jù)以上原始資料及加工路線，分別確定各家工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下（加工余量采用經(jīng)驗(yàn)估算法或按照技術(shù)手冊等資料推薦的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)為基礎(chǔ)，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況和經(jīng)驗(yàn)來確定：工序尺寸采用“逆推法”）：
加工表面
加工內(nèi)容
加工余量
精度等級
基本尺寸
表面粗糙度
φ22mm孔
鉆
IT11
Φ20mm
Ra12.5
擴(kuò)
IT9
Φ21.7mm
Ra6.3
鉸
IT7
φ22mm
Ra3.2
φ8mm孔
鉆
IT11
Φ7.8mm
Ra12.5
鉸
IT9
Φ8mm
Ra3.2
銑叉頭φ22mm成形面
銑
IT9
φ22mm
Ra3.2
銑叉口平面
銑
IT9
76mm
Ra6.3
銑叉頭平面
銑
IT11
25mm
Ra12.5
2.5確立切削用量及基本工時(shí)
正確的選用切削用量，對保證加工精度、提高生產(chǎn)率、降低刀具的損耗和合理使用機(jī)床都能起到很大的作用。由于工件材料、毛坯狀況、刀具材料及其幾何角度、機(jī)床的剛度等許多因素影響，切削用量應(yīng)結(jié)合相關(guān)資料，根據(jù)實(shí)際情況和經(jīng)驗(yàn)確定。
1) 工序0：模鍛毛坯
2) 工序5：鉆、擴(kuò)、鉸、φ22mm孔并倒角-----------以φ35圓柱下端面及外圓輪廓為定位基準(zhǔn)。
刀具：錐柄麻花鉆φ20mm、錐柄擴(kuò)孔鉆φ21.7mm、硬質(zhì)合金錐柄機(jī)用鉸刀φ 22mm
機(jī)床：立式鉆床Z235
夾具：專用夾具
鉆孔：
查《切削手冊》：f=0.20~0.24mm/r 工件材料狀態(tài)系數(shù)Kw=0.9
則f=（0.20~0.24）X0.9=0.18~0.216mm/r，取f=0.20mm/r。
查《切削手冊》：取V=18m/min所以n=318r/min,根據(jù)機(jī)床規(guī)格取實(shí)際 n=335r/min
故實(shí)際V=18.94m/min。
鉆孔切削用時(shí)：
刀具行程L+L1+L2=44+2+6=52mm，則鉆孔用時(shí)Tz=0.78min
擴(kuò)孔：
查《切削手冊》：取f=0.40mm，v=17m/min,
所以n=249r/min
則實(shí)際切削速度v=18.54m/min
擴(kuò)孔切削工時(shí)：
刀具工作行程：L+L1+L2=44+2+2=48mm,則擴(kuò)孔工時(shí)為：Ta=0.44min
鉸孔：
查《切削手冊》：取取f=0.35mm，v=5m/min
所以 Ns=72.4 r/min 查機(jī)床說明書取 n=85 r/min
則實(shí)際切削速度 v=3.87m/min
鉸孔切削工時(shí):
刀具工作行程：L+L1+L2=44+4+28=76 mm，則鉸孔切削工時(shí)為：Tm=2.55 min
工序總切削工時(shí)：T總=0.78+0.44+2.55+3.77 min
3) 工序10
銑叉口‐‐‐‐‐‐以φ22mm孔及φ35圓柱下端面為定位基準(zhǔn)，采用臥式銑床X62和專用夾具；
刀具：直齒三面刃銑刀 外徑 D=φ100mm 厚度 L=10mm
機(jī)床：臥式銑床 X62
夾具：專用銑夾具
查《機(jī)械工人切削手冊》（以下簡稱《切削手冊》）得： 取 fz=0.02 mm/r
ν=24m/min，
則 ns=121 r/min，根據(jù)機(jī)床說明書取 n=150r/min，
故實(shí)際切削速度為： v=29.7 m/min
當(dāng) nw=150 r/min 時(shí)，
工作臺每分鐘進(jìn)給量應(yīng)為： fm= fzznw=0.02×10×150=30mm/min
切削工時(shí)：
刀具工作行程：L+L1+L2=30 mm，
則切削工時(shí)為： Tm=1 min
4) 工序 15：
孔口倒角‐‐‐‐‐‐以外形輪廓面為定位基準(zhǔn)
刀具：錐柄錐面锪鉆 40×90°
機(jī)床：立式鉆床 Z525
夾具：通用夾緊裝置
根據(jù)《切削手冊》及機(jī)床說明書取 n=97r/min，手動(dòng)進(jìn)給
切削工時(shí)：兩邊倒角Tm=0.1 min
5) 工序 20：
鉆、鉸φ8mm 孔‐‐‐‐‐‐以φ22mm 內(nèi)孔、叉口角內(nèi)側(cè)面及外圓輪廓為定位基準(zhǔn)
刀具：錐柄長麻花鉆φ7.8mm、硬質(zhì)合金錐柄機(jī)用鉸刀φ8H9
機(jī)床：立式鉆床 Z525
夾具：專用鉆床夾具
鉆孔：
查《切削手冊》得：f=0.15mm 得 v=16m/min
所以 ns=653 r/min ，根據(jù)機(jī)床說明書取 n=680r/min，
故實(shí)際切削速度為: v=16.66 m/min
鉆孔切削工時(shí)：
刀具工作行程：上部位孔刀具行程L+L1+L2=9+2.5+1.5=13 mm，則叉口中間空檔部位 采用手動(dòng)進(jìn)給，下部位孔刀具行程L+L1+L2=13 mm，則鉆孔切削工時(shí)為：Tm=0.25 min
鉸孔：查《切削手冊》取 f=0.3mm/r，v=3m/min 所以 ns=119 r/min ，
查機(jī)床說明書取 n=140 r/min 則實(shí)際切削速度 v=3.52m/min
鉸孔切削工時(shí)：
刀具工作行程：上部位孔刀具行程L+L1+L2=9+2+15=36 mm，則叉口中間空檔部位采用手動(dòng)，下部位孔刀具行程L+L1+L2=9+2+15=36 mm，則鉸孔切削工時(shí)為： Tm=1.71 min
工序總切削工時(shí)：T 總=0.25+1.71=1.96 min
6) 工序 25：
銑叉頭成形面‐‐‐‐‐‐以φ22mm 內(nèi)孔、叉口內(nèi)側(cè)端面為定位基準(zhǔn)
刀具：直柄立銑刀φ8mm
機(jī)床：立式銑床 X52
夾具：專用銑夾具
查《切削手冊》得：v=20m/min 則 ns=795 r/min，
查機(jī)床說明書取 n=750r/min 利用專用銑夾具加工，采用手動(dòng)進(jìn)給。
7 ) 工序 30：
銑叉頭平面‐‐‐‐‐‐以φ22mm 內(nèi)孔、叉口內(nèi)側(cè)端面為定位基準(zhǔn)
刀具：錐柄立銑刀φ40 Z6
機(jī)床：立式銑慶 X52
夾具：專用銑床夾具
查《切削手冊》得：fz=0.08 mm/z 根據(jù)機(jī)床說明書取 n=190r/min，
故實(shí)際切削速度為: v=23.8 m/min
當(dāng) n=190r/min 時(shí)，工作臺每分鐘進(jìn)給量為： fm=fzn=0.08×6×190=91.2mm/min 根據(jù)機(jī)床說明書工作臺縱向進(jìn)給量取 fm=95 mm/min
切削工時(shí)：
刀具工作行程：L+L1+L2=22+13+2=37 mm
則切削工時(shí)為：Tm=0.39 min
8) 工序 35：
去毛刺‐‐‐‐‐‐去所有加工面的銳邊毛刺
工具：平銼（中粗齒）10 寸
第3章 銑叉頭成形面-夾具設(shè)計(jì)
3.1研究原始質(zhì)料
利用本夾具主要用來銑叉頭成形面，為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準(zhǔn)。同時(shí)，應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低勞動(dòng)強(qiáng)度。
3.2定位基準(zhǔn)的選擇
由零件圖可知：在對銑叉頭成形面-進(jìn)行加工前，底平面進(jìn)行了粗、精銑加工，孔進(jìn)行了鉆、擴(kuò)、鉸加工，孔進(jìn)行了鉆、鉸加工,定位、夾緊方案有：
選底平面、孔工藝孔和孔定位，即一面、一個(gè)圓柱銷和一個(gè)菱形銷組成”一面二銷”定位，夾緊方式選用螺旋壓板機(jī)構(gòu)夾緊。
3.3 切削力及夾緊分析計(jì)算
刀具：錯(cuò)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(xiàn)[5]5表1～2～9 可得銑削切削力的計(jì)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(jì)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(shí)際所需夾緊力的數(shù)值，即：
安全系數(shù)K可按下式計(jì)算：
式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻(xiàn)[5]1～2～1可知其公式參數(shù)：
由此可得：
所以
由計(jì)算可知所需實(shí)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(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。
查參考文獻(xiàn)[5]1～2～26可知移動(dòng)形式壓板螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計(jì)算：螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計(jì)算有：
式中參數(shù)由參考文獻(xiàn)[5]可查得：
其中：
螺旋夾緊力：
該夾具采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，用螺栓通過弧形壓塊壓緊工件，受力簡圖如2.1.
圖4.1 移動(dòng)壓板受力簡圖
由表得：原動(dòng)力計(jì)算公式
即：
由上述計(jì)算易得：
由計(jì)算可知所需實(shí)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(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。
3.4 誤差分析與計(jì)算
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(jī)床夾具有關(guān)的加工誤差，一般可用下式表示：
該夾具以一個(gè)平面和和2個(gè)定位銷定位，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)短圓柱銷以任意邊接觸時(shí)
當(dāng)短圓柱銷以固定邊接觸時(shí)
式中為定位孔與定位銷間的最小間隙
通過分析可得：
因此：當(dāng)短圓柱銷以任意邊接觸時(shí)
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(jì)的夾具能滿足零件的加工精度要求。
3.5 定向鍵與對刀裝置設(shè)計(jì)
定向鍵安裝在夾具底面的縱向面中，一般使用兩個(gè)。其距離盡可能布置的遠(yuǎn)些。通過定向鍵與銑床工作臺T形臺面的配合，使夾具上定位元件的工作表面對于工作臺的送進(jìn)方向具有正確的位置。定向鍵可承受銑削時(shí)產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力矩，可減輕夾緊夾具的螺栓的負(fù)荷，加強(qiáng)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3.1 夾具體臺面形與螺釘
根據(jù)T形的寬度 a=18mm 定向鍵的結(jié)構(gòu)尺寸如表3.4：
表3.4 定向鍵
B
L
H
h
Φ16凸臺
夾具體Φ16凸臺面形尺寸
公稱尺寸
允差Φ16凸臺
允差
公稱尺寸
允差Φ16凸臺
18
～0.012
～0.035
25
12
4
12
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。
由于本道工序是完成精銑加工，所以選用對刀塊。根據(jù)對刀塊的結(jié)構(gòu)和尺寸如圖3.2所示：
塞尺選用平塞尺，其結(jié)構(gòu)如圖3.3所示：
圖3.3 平塞尺
塞尺尺寸參數(shù)如表3.5：
表3.5 塞尺
公稱尺寸H
20
C
3
～0.006
0.25
3.6 夾具體的設(shè)計(jì)
夾具體是夾具的基礎(chǔ)件，夾具體上所有組成部分都必須最終通過這一基礎(chǔ)件連接成一個(gè)有機(jī)整體。為了滿足加工要求，夾具體應(yīng)有足夠的剛度和強(qiáng)度，同時(shí)結(jié)構(gòu)工藝性要好。
由于鑄造工藝性好，幾乎不受零件大小、形狀、重量和結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度的限制，同時(shí)吸振性良好、抗壓能力好，故此選用鑄造夾具體，材料選取HT200，鑄造成型后時(shí)效處理，以消除內(nèi)應(yīng)力。
3.7 夾具設(shè)計(jì)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(jì)采用了手動(dòng)夾緊方式，在夾緊和松開工件時(shí)比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力。由于該工件體積小，經(jīng)過方案的認(rèn)真分析和比較，選用了手動(dòng)夾緊方式（螺旋夾緊機(jī)構(gòu)）。這類夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、夾緊可靠、通用性大，在機(jī)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(shí)，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(shí)根據(jù)情況進(jìn)行調(diào)整換取。
總 結(jié)
課程設(shè)計(jì)即將結(jié)束了，時(shí)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(jì)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(shí)踐相結(jié)合進(jìn)行實(shí)實(shí)在在的設(shè)計(jì)，使我們不但鞏固了理論知識而且掌握了設(shè)計(jì)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(jì)手冊和AUTOCAD等制圖軟件，為我們踏入社會(huì)打下了好的基礎(chǔ)。
課程設(shè)計(jì)使我們認(rèn)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(shí)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(jì)的機(jī)會(huì)，它將是我們課程設(shè)計(jì)完成的更出色的關(guān)鍵一步。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 東北重型機(jī)械學(xué)院，洛陽農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)院，長春汽車廠工人大學(xué)，機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊[M]，上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，19100。
[2] 張進(jìn)生。機(jī)械制造工藝與夾具設(shè)計(jì)指導(dǎo)［Ｍ］。機(jī)械工業(yè)出版社，1995。
[3] 李慶壽。機(jī)床夾具設(shè)計(jì)［Ｍ］。機(jī)械工業(yè)出版社，1991。
[4] 李洪。機(jī)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(huì)。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(shí)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(jī)床夾具設(shè)計(jì)[M]，重慶：重慶大學(xué)出版社，1995。
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[15] 樂兌謙，金屬切削刀具，機(jī)械工業(yè)出版社，25HT200：4-17
致 謝
這次課程設(shè)計(jì)使我收益不小，為我今后的學(xué)習(xí)和工作打下了堅(jiān)實(shí)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(shí)，數(shù)據(jù)存在大量的重復(fù)和重疊，由于經(jīng)驗(yàn)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(shí)給我指明了方向，最終我很順利的完成了課程設(shè)計(jì)。
這次課程設(shè)計(jì)成績的取得，與指導(dǎo)老師的細(xì)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(shí)間，耐心地幫助我解決技術(shù)上的一些難題，她嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?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(lì)著我。從題目的選擇到項(xiàng)目的最終完成，他都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。多少個(gè)日日夜夜，他不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時(shí)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(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)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(jǐn)向指導(dǎo)老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。
210
車輛與交通工程學(xué)院
課程設(shè)計(jì)說明書
設(shè)計(jì)類型 工藝課程設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)題目 編制五檔變速叉工藝規(guī)程
與第一道工序的機(jī)床夾具設(shè)計(jì)
姓 名 王海源
院 系 車輛與交通工程學(xué)院
完成日期 2014.03.09
指導(dǎo)教師 李水良、馬心坦
河南科技大學(xué)
1
目 錄
目 錄 1
1零件的分析 1
1.1 零件的作用 1
1.2 零件的工藝分析 1
1.3生產(chǎn)類型 1
2 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 1
2.1 確定毛坯的制造形式 1
2.2基準(zhǔn)的選擇 2
2.3制定工藝路線 2
2.4機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定 3
2.5確立切削用量及基本工時(shí) 3
3夾具設(shè)計(jì) 6
3.1 零件在夾具中的定位 6
3.2 零件在夾具中的夾緊 6
3.3 夾具的操作簡要說明 6
結(jié)束語 7
參考文獻(xiàn): 8
1零件的分析
1.1 零件的作用
本次課程設(shè)計(jì)題目所給的是五檔變速叉，它位于發(fā)動(dòng)機(jī)變速機(jī)構(gòu)上，起到換擋作用。
1.2 零件的工藝分析
依據(jù)零件加工面與非加工面分述如下：
1 φ22mm孔。
2 φ8mm孔。
3 叉頭φ22mm成形面
4 叉頭平面
5 叉口內(nèi)平面
6 φ8mm孔和φ22mm孔軸線在水平方向上23±0.25mm，φ8mm孔和φ 22mm孔軸線在豎直方向上78±0.25mm。
7 φ8mm孔兩軸線同軸度不大于0.2mm，φ8mm孔兩軸線對尺寸23mm的平面內(nèi)φ22mm的表面的平行度在長度100mm上不大于0.2mm。
8 φ8mm孔兩軸線對尺寸78mm的平面的平行度在長度100mm上不大于0.4mm。
9 φ8mm孔與φ15mm兩表面壁厚應(yīng)為2.5—4.0mm，其余應(yīng)不小于2.5mm。
1.3生產(chǎn)類型
大批量，通用機(jī)床，專用夾具。
2 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
2.1 確定毛坯的制造形式
考慮零件在工作過程中所常受到交變及沖擊載荷，材料應(yīng)選45#鋼精密模鍛毛坯以使金屬纖維盡量不被剪斷，保證零件工作可靠，也可提高生產(chǎn)率。毛坯公差參考GB/T12362-2003鋼制模鍛件公差及加工余量。
2.2基準(zhǔn)的選擇
基準(zhǔn)選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中回問題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件的大批報(bào)廢，是生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。
（1）粗基準(zhǔn)的選擇
對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。而對有若干個(gè)不加工表面的工件，則應(yīng)以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗基準(zhǔn)。根據(jù)這個(gè)基準(zhǔn)選擇原則，現(xiàn)選取φ35的不加工外輪廓表面作為粗基準(zhǔn)，利用一組共兩塊V形塊支承這兩個(gè)φ35作主要定位面，限制4個(gè)自由度，達(dá)到完全定位，再以一個(gè)平面作為支撐，,然后進(jìn)行鉆削。
（2）精基準(zhǔn)的選擇
主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的原則。當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算，依據(jù)基準(zhǔn)重合原則，基準(zhǔn)統(tǒng)一原則和定位可靠原則，減少尺寸換算，加工φ8mm孔時(shí)以φ22mm孔為主要定位精基準(zhǔn)，加工叉頭φ22mm成形面時(shí)以φ22mm孔為主要定位精基準(zhǔn)，銑叉頭平面時(shí)孔端面及φ22mm孔為基準(zhǔn)。
2.3制定工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn),應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證,在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機(jī)床配以專用夾具,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(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
工藝路線方案：
工序零 模鍛毛坯（正火處理）
工序一 鉆、擴(kuò)、鉸、φ22mm孔并倒角-----------以φ35圓柱下端面及外圓 輪廓為定位基準(zhǔn)，采用立式鉆床Z525和專用夾具。
工序二 銑叉口---------以孔端面及φ22mm孔為基準(zhǔn)，采用臥式銑床X62和 專用夾具。
工序三 鉆、鉸、φ8mm孔---------以φ22mm孔為主要定位精基準(zhǔn)及φ15mm 外圓輪廓為基準(zhǔn)，采用立式鉆床Z525和專用夾具。
工序四 銑叉頭成形面--------------以φ22mm孔為主要定位精基準(zhǔn)及側(cè)面（支 撐釘）為基準(zhǔn)，采用立式銑床X52和專用夾具。
工序五 銑叉頭平面--------以孔端面及φ22mm孔及側(cè)面為基準(zhǔn)，采用立式銑 床X52和專用夾具。
工序六 去毛刺-------------鉗工去所有銳邊毛刺。
工序七 中間檢驗(yàn)。
工序八 熱處理-------------φ22mm叉角表面淬火。
工序九 修正φ22mm、φ8mm孔。
工序十 校正23mm、78mm及25mm。
工序十一 清洗。
工序十二 終檢。
2.4機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定
零件材料為45鋼，硬度156～217HBS，生產(chǎn)類型為大批量，精密模鍛毛坯。
據(jù)以上原始資料及加工路線，分別確定各家工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下（加工余量采用經(jīng)驗(yàn)估算法或按照技術(shù)手冊等資料推薦的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)為基礎(chǔ)，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況和經(jīng)驗(yàn)來確定：工序尺寸采用“逆推法”）：
加工表面
加工內(nèi)容
加工余量
精度等級
基本尺寸
表面粗糙度
φ22mm孔
鉆
IT11
Φ20mm
Ra12.5
擴(kuò)
IT9
Φ21.7mm
Ra6.3
鉸
IT7
φ22mm
Ra3.2
φ8mm孔
鉆
IT11
Φ7.8mm
Ra12.5
鉸
IT9
Φ8mm
Ra3.2
銑叉頭φ22mm成形面
銑
IT9
φ22mm
Ra3.2
銑叉口平面
銑
IT9
76mm
Ra6.3
銑叉頭平面
銑
IT11
25mm
Ra12.5
2.5確立切削用量及基本工時(shí)
正確的選用切削用量，對保證加工精度、提高生產(chǎn)率、降低刀具的損耗和合理使用機(jī)床都能起到很大的作用。由于工件材料、毛坯狀況、刀具材料及其幾何角度、機(jī)床的剛度等許多因素影響，切削用量應(yīng)結(jié)合相關(guān)資料，根據(jù)實(shí)際情況和經(jīng)驗(yàn)確定。
1) 工序0：模鍛毛坯
2) 工序5：鉆、擴(kuò)、鉸、φ22mm孔并倒角-----------以φ35圓柱下端面及外圓輪廓為定位基準(zhǔn)。
刀具：錐柄麻花鉆φ20mm、錐柄擴(kuò)孔鉆φ21.7mm、硬質(zhì)合金錐柄機(jī)用鉸刀φ 22mm
機(jī)床：立式鉆床Z235
夾具：專用夾具
鉆孔：
查《切削手冊》：f=0.20~0.24mm/r 工件材料狀態(tài)系數(shù)Kw=0.9
則f=（0.20~0.24）X0.9=0.18~0.216mm/r，取f=0.20mm/r。
查《切削手冊》：取V=18m/min所以n=318r/min,根據(jù)機(jī)床規(guī)格取實(shí)際 n=335r/min
故實(shí)際V=18.94m/min。
鉆孔切削用時(shí)：
刀具行程L+L1+L2=44+2+6=52mm，則鉆孔用時(shí)Tz=0.78min
擴(kuò)孔：
查《切削手冊》：取f=0.40mm，v=17m/min,
所以n=249r/min
則實(shí)際切削速度v=18.54m/min
擴(kuò)孔切削工時(shí)：
刀具工作行程：L+L1+L2=44+2+2=48mm,則擴(kuò)孔工時(shí)為：Ta=0.44min
鉸孔：
查《切削手冊》：取取f=0.35mm，v=5m/min
所以 Ns=72.4 r/min 查機(jī)床說明書取 n=85 r/min
則實(shí)際切削速度 v=5.87m/min
鉸孔切削工時(shí):
刀具工作行程：L+L1+L2=44+4+28=76 mm，則鉸孔切削工時(shí)為：Tm=2.55 min
工序總切削工時(shí)：T總=0.78+0.44+2.55+3.77 min
3) 工序10
銑叉口‐‐‐‐‐‐以φ22mm孔及φ35圓柱下端面為定位基準(zhǔn)，采用臥式銑床X62和專用夾具；
刀具：直齒三面刃銑刀 外徑 D=φ100mm 厚度 L=10mm
機(jī)床：臥式銑床 X62
夾具：專用銑夾具
查《機(jī)械工人切削手冊》（以下簡稱《切削手冊》）得： 取 fz=0.02 mm/r
ν=24m/min，
則 ns=121 r/min，根據(jù)機(jī)床說明書取 n=150r/min，
故實(shí)際切削速度為： v=29.7 m/min
當(dāng) nw=150 r/min 時(shí)，
工作臺每分鐘進(jìn)給量應(yīng)為： fm= fzznw=0.02×10×150=30mm/min
切削工時(shí)：
刀具工作行程：L+L1+L2=30 mm，
則切削工時(shí)為： Tm=1 min
4) 工序 15：
孔口倒角‐‐‐‐‐‐以外形輪廓面為定位基準(zhǔn)
刀具：錐柄錐面锪鉆 40×90°
機(jī)床：立式鉆床 Z525
夾具：通用夾緊裝置
根據(jù)《切削手冊》及機(jī)床說明書取 n=97r/min，手動(dòng)進(jìn)給
切削工時(shí)：兩邊倒角Tm=0.1 min
5) 工序 20：
鉆、鉸φ8mm 孔‐‐‐‐‐‐以φ22mm 內(nèi)孔、叉口角內(nèi)側(cè)面及外圓輪廓為定位基準(zhǔn)
刀具：錐柄長麻花鉆φ7.8mm、硬質(zhì)合金錐柄機(jī)用鉸刀φ8H9
機(jī)床：立式鉆床 Z525
夾具：專用鉆床夾具
鉆孔：
查《切削手冊》得：f=0.15mm 得 v=16m/min
所以 ns=653 r/min ，根據(jù)機(jī)床說明書取 n=680r/min，
故實(shí)際切削速度為: v=16.66 m/min
鉆孔切削工時(shí)：
刀具工作行程：上部位孔刀具行程L+L1+L2=9+2.5+1.5=13 mm，則叉口中間空檔部位 采用手動(dòng)進(jìn)給，下部位孔刀具行程L+L1+L2=13 mm，則鉆孔切削工時(shí)為：Tm=0.25 min
鉸孔：查《切削手冊》取 f=0.3mm/r，v=3m/min 所以 ns=119 r/min ，
查機(jī)床說明書取 n=140 r/min 則實(shí)際切削速度 v=3.52m/min
鉸孔切削工時(shí)：
刀具工作行程：上部位孔刀具行程L+L1+L2=9+2+15=36 mm，則叉口中間空檔部位采用手動(dòng)，下部位孔刀具行程L+L1+L2=9+2+15=36 mm，則鉸孔切削工時(shí)為： Tm=1.71 min
工序總切削工時(shí)：T 總=0.25+1.71=1.96 min
6) 工序 25：
銑叉頭成形面‐‐‐‐‐‐以φ22mm 內(nèi)孔、叉口內(nèi)側(cè)端面為定位基準(zhǔn)
刀具：直柄立銑刀φ8mm
機(jī)床：立式銑床 X52
夾具：專用銑夾具
查《切削手冊》得：v=20m/min 則 ns=795 r/min，
查機(jī)床說明書取 n=750r/min 利用專用銑夾具加工，采用手動(dòng)進(jìn)給。
7 ) 工序 30：
銑叉頭平面‐‐‐‐‐‐以φ22mm 內(nèi)孔、叉口內(nèi)側(cè)端面為定位基準(zhǔn)
刀具：錐柄立銑刀φ40 Z6
機(jī)床：立式銑慶 X52
夾具：專用銑床夾具
查《切削手冊》得：fz=0.08 mm/z 根據(jù)機(jī)床說明書取 n=190r/min，
故實(shí)際切削速度為: v=23.8 m/min
當(dāng) n=190r/min 時(shí)，工作臺每分鐘進(jìn)給量為： fm=fzn=0.08×6×190=91.2mm/min 根據(jù)機(jī)床說明書工作臺縱向進(jìn)給量取 fm=95 mm/min
切削工時(shí)：
刀具工作行程：L+L1+L2=22+13+2=37 mm
則切削工時(shí)為：Tm=0.39 min
8) 工序 35：
去毛刺‐‐‐‐‐‐去所有加工面的銳邊毛刺
工具：平銼（中粗齒）10 寸
3夾具設(shè)計(jì)
由于該零件是中批量生產(chǎn)，所以采用專用夾具，操作迅速、方便、省力，以保證較高 的加工精度和生產(chǎn)效率。
3.1 零件在夾具中的定位
零件的定位利用六點(diǎn)定位原理。以零件φ35mm的外圓輪廓為定位基準(zhǔn)面，v型塊和三個(gè)支撐釘銷限制的 5個(gè)自由度，限位銷限制 1 個(gè)自由度。
3.2 零件在夾具中的夾緊
夾緊裝置要在零件夾緊過程中不能破壞零件在定位時(shí)所獲得的正確位置，操作方便結(jié)構(gòu)簡單，且夾緊力可靠。利用 V 形壓緊零件叉頭外輪廓，可起定位作用，并可 保證加工時(shí)壁厚均勻。采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，夾緊行程大，擴(kuò)力 比大，自鎖性能好。
3.3 夾具的操作簡要說明
加工時(shí)先調(diào)整好夾具與機(jī)床主軸的相對位置（鉆套軸線與機(jī)床主軸同軸）。在裝夾零件時(shí)，先將零件φ22 孔與夾具銷軸配合，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)零件把零件叉角內(nèi)平面放于支承板上，移動(dòng) V 形塊使其與零件叉角外輪廓實(shí)現(xiàn)定位夾緊，調(diào)整機(jī)床進(jìn)行加工；鉸孔時(shí)，松開鉆套螺釘，取下速換鉆套Ⅰ，換上鉸套Ⅱ進(jìn)行鉸孔。拆卸零件時(shí)，移開V 形塊，順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)零件旋出鉆模板并向上可取下零件。
結(jié)束語
這次課程設(shè)計(jì)是對我在大學(xué)學(xué)習(xí)中所學(xué)知識的重要總結(jié)，它將我所學(xué)的科學(xué)理論知識與社會(huì)實(shí)踐相結(jié)合，是我們大學(xué)生從學(xué)校步入社會(huì)的主要載體之一。也正因?yàn)槿绱?，我們?yīng)該認(rèn)真的面對，做到一絲不茍。
在這兩個(gè)星期里，通過老師的細(xì)心指導(dǎo)，在團(tuán)隊(duì)成員的枳極幫助和我的不懈努力下，我完成了這個(gè)重要的課程設(shè)計(jì)。
在這次設(shè)計(jì)中我遇到不少難以解決的問題，比如：夾具的設(shè)計(jì)問題、CAD的繪圖問題以及說明書的編寫問題。通過對這些問題的認(rèn)識，我知道自己的一些薄弱環(huán)節(jié)；也通過解決這些問題，我更進(jìn)一歩的對所學(xué)專業(yè)知識的鞏固加深。所謂"溫故而知新"，在這些知識的基礎(chǔ)上還明白了許多課本所未涉及的知識，令人振奮！
這次設(shè)計(jì)使我能綜合運(yùn)用汽車制造工藝學(xué)中的基本理論，并能結(jié)合生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)知識，獨(dú)立的分析和解決工藝問題，初步具備了設(shè)計(jì)一個(gè)中等復(fù)雜程度零件的工藝規(guī)程的能力和學(xué)到了夾具設(shè)計(jì)的基本原理和方法，擬訂夾具設(shè)計(jì)方案，完成夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力，培養(yǎng)了我的熟悉并運(yùn)用有關(guān)手冊、規(guī)范、圖表等技術(shù)資料的能力，進(jìn)一歩培養(yǎng)了我的識圖、制圖、圖表和編寫技術(shù)文件等基本技能，為未來從事的工作打下良好的基礎(chǔ)。
致謝
10
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10 王光斗，王春福．機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊[M]，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2000。
11 何玉林，沈榮輝，賀元成．機(jī)械制圖[M]，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000。
12 鄧文英．金屬工藝學(xué)[M
評 語
成績_______ 指導(dǎo)老師（簽名）________ 日期________