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燕山大學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書 題目：“CA10B解放牌汽車第四速及第五速變速叉”機(jī)械加工工藝規(guī)程及其M10x1螺紋孔加工夾具設(shè)計(jì) 學(xué)院（系）：里仁學(xué)院機(jī)械系 年級(jí)專業(yè)： 08級(jí)機(jī)制 2班 學(xué) 號(hào)： 081101011263 學(xué)生姓名： 裴俊德 指導(dǎo)教師： 王軍 教師職稱： 教授 燕山大學(xué)課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 院（系）：里仁學(xué)院機(jī)械系 基層教學(xué)單位：機(jī)械制造研究所 學(xué) 號(hào) 081101011263 學(xué)生姓名 裴俊德 專業(yè)（班級(jí)） 08機(jī)制2班 設(shè)計(jì)題目 “CA10B解放牌汽車第四速及第五速變速叉”機(jī)械加工工藝規(guī)程及其M10x1螺紋孔加工夾具設(shè)計(jì) 設(shè) 計(jì) 技 術(shù) 參 數(shù) 1.年生產(chǎn)綱領(lǐng)： 5000件 2.加工要求：見零件圖 設(shè) 計(jì) 要 求 1.工藝規(guī)程必須保證加工質(zhì)量和生產(chǎn)率要求，合理可行。 2.夾具設(shè)計(jì)要保證加工精度，并定位合理、夾緊可靠、操作簡便； 盡量采用機(jī)動(dòng)夾緊、多件夾緊等。 3.設(shè)計(jì)圖紙及說明書符合規(guī)范。 工 作 量 零件圖 1張（A2） 毛坯圖 1張（A2） 夾具結(jié)構(gòu)裝配圖 1張（A1） 機(jī)械加工工藝過程卡片及工序卡片 1套 課程設(shè)計(jì)說明書 1份（不少于5千字） 工 作 計(jì) 劃 第1周 抄畫零件圖，完成機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)及毛坯圖。 第2周 進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)及計(jì)算，完成結(jié)構(gòu)草圖。 第3周 完成夾具裝配圖，編寫課程設(shè)計(jì)說明書，答辯。 參 考 資 料 《機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》 《機(jī)械制造工藝手冊(cè)》 《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)圖冊(cè)》 《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》 《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》 指導(dǎo)教師簽字 基層教學(xué)單位主任簽字 說明：此表一式四份，學(xué)生、指導(dǎo)教師、基層教學(xué)單位、系部各一份。 年 月 日 燕山大學(xué)課程設(shè)計(jì)評(píng)審意見表 指導(dǎo)教師評(píng)價(jià)： （1）工藝規(guī)程設(shè)計(jì)及毛坯圖 優(yōu)秀， 良好， 中等， 一般， 較差 （2）夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及分析計(jì)算 優(yōu)秀， 良好， 中等， 一般， 較差 （3）夾具裝配圖及說明書 優(yōu)秀， 良好， 中等， 一般， 較差 （4）出勤、平時(shí)表現(xiàn)及獨(dú)立設(shè)計(jì)能力 優(yōu)秀， 良好， 中等， 一般， 較差 成績： 指導(dǎo)教師： 年 月 日 答辯小組評(píng)價(jià)： （1）表達(dá)能力： 優(yōu)秀， 良好， 中等， 一般， 較差 （2）回答問題： 優(yōu)秀， 良好， 中等， 一般， 較差 （3）設(shè)計(jì)質(zhì)量： 優(yōu)秀， 良好， 中等， 一般， 較差 成績： 評(píng)閱人： 年 月 日 課程設(shè)計(jì)總成績： 答辯小組成員簽字： 年 月 日 燕 山 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書 目 錄 第一章 零件的分析…………………………………………….5 1.1 零件的功用及結(jié)構(gòu)分析……………………………………5 1.2 零件的工藝分析……………………………………………5 第二章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)………………………………………....5 2.1確定毛坯的制造形式.............................................................6 2.2基面的選擇………………………………………………….6 2.3制定工藝路線……………………………………………….6 2.4機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定…………….8 2.5確定切削用量及基本工時(shí)…………………………………9 第三章 夾具工藝設(shè)計(jì)...............................................................10 3.1任務(wù)的提出............................................................................10 3.2定位方案的確定....................................................................11 3.3對(duì)刀或?qū)бㄑb置）設(shè)計(jì)…………..………………..11 3.4夾緊方案及裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算…..…………………………..11 3.5夾具操作及維護(hù)簡要說明………………………………....12 參考文獻(xiàn)…………………………………………………………….13 附錄1…………………………………………………………………14 附錄2…………………………………………………………………15 機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 題目：“CA10B解放牌汽車第四速及第五速變速叉”機(jī)械加工工藝規(guī)程及其M10x1螺紋孔加工夾具設(shè)計(jì) 一、零件的分析 1.1零件的功用及結(jié)構(gòu)分析 題目給出的是CA10B解放牌汽車第四速及第五速變速叉，它的主用是在第四速及第五速實(shí)現(xiàn)變速。 1.2零件的工藝分析 變速叉共有如下幾個(gè)加工表面，它們之間有一定的位置要求。現(xiàn)分析如下： 1）以大斷面為基準(zhǔn)，銑削上下兩個(gè)端面，銑削φ82.2的圓。 這一組加工表面包括：φ82.2的圓及其倒角，厚8的端面。 2）以φ82.2的孔位中心加工表面 這一組加工表面包括銑削8的槽，鉆φ的孔，M10的螺孔，其中主要加工表面是鉆φ的的孔。 這兩組加工表面之間有著一定的位置要求，主要是： (1) 上下端面和M10的螺孔的中心線位置要求63.7。 (2) 大圓中心和φ的孔中心位置要求是18。 由以上分析可知，對(duì)于這兩組加工表面而言，可以先加工其中一組表面，因此首先加工上下大斷面，然后以大斷面為基準(zhǔn)加工φ19的孔，然后借助于專業(yè)的夾具加工另一組表面，并且保證它們之間的位置精度要求。 二、 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 2.1確定毛坯的制造形式 零件材料為20號(hào)鋼。考慮到汽車在行駛中要經(jīng)常加速及正、反向行駛，零件在工作的過程中則經(jīng)常承受交變載荷及沖擊載荷，因此應(yīng)該選用鍛件，以使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件工作可靠。 2.2基面的選擇 基面選擇是工藝規(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(duì)于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。而對(duì)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(duì)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)選取大斷面為粗定位基準(zhǔn)，利用支撐釘支撐端面作為主要定位面，限制5個(gè)自由度，再以一個(gè)定位銷釘限制最后一個(gè)自由度，達(dá)到完全定位，然后進(jìn)行銑削。 2）精基準(zhǔn)的選擇。主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問題。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，這在以后還要專門計(jì)算，此處不再重復(fù)。 2.3制定工藝路線 制定工藝路線得出發(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)床配以專用工卡具,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。 1）工藝路線方案一 工序Ⅰ 粗銑、精銑上下端面 工序Ⅱ 粗車、精車φ82.2的圓 工序Ⅲ 鉆 工序Ⅳ 擴(kuò) 工序Ⅴ 粗鉸、精鉸 工序Ⅵ 粗銑槽 工序Ⅶ 攻M10的螺紋孔 工序Ⅷ 粗銑槽口端面 工序Ⅸ 去毛刺 工序Ⅹ 檢查 工藝路線方案二 工序Ⅰ 粗銑、精銑上下端面 工序Ⅱ 粗車、精車φ82.2的圓 工序Ⅲ 鉆 工序Ⅳ 擴(kuò) 工序Ⅴ 粗鉸、精鉸 工序Ⅺ 粗銑槽 工序Ⅶ 粗銑槽口端面 工序Ⅷ 攻M10的螺紋孔 工序Ⅸ 去毛刺 工序Ⅹ 檢查 2）工藝方案的比較與分析 方案二粗銑槽后接粗銑槽端面，最后再攻螺紋比方案一粗銑槽接攻螺紋最后粗銑槽端面省了一步換床的過程，從而大大提高了加工效率，因此選方案二進(jìn)行加工。 2.4機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “CA10B解放牌汽車第四速及第五速變速叉”零件材料為20鋼，硬度為207~241HBS，毛坯重量約為1.5kg，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，采用在鍛錘上合模模鍛毛坯。 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： 由于毛坯及以后工序或工步的加工都有誤差，因此所規(guī)定的加工余量其實(shí)只是名義上的加工余量，實(shí)際加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。由于本設(shè)計(jì)規(guī)定零件為中批量生產(chǎn)，應(yīng)采用調(diào)整法加工，因此計(jì)算最大與最小余量時(shí)應(yīng)按調(diào)整法加工方式予以確定。 1）外圓表面沿軸線長度方向上的加工余量及公差 查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)》（一下簡稱《工藝手冊(cè)》）表2.2-14，，其中重量為1.5kg，鍛件復(fù)雜形狀系數(shù)為S，鍛件材質(zhì)系數(shù)取M，鍛件輪廓尺寸（長度方向）>120~180mm，故長度偏差為mm。 2）M10x1螺紋孔 參照《工藝手冊(cè)》表2.3~9及表2.3-12確定工序尺寸及余量為 鉆孔 ?8.5mm 攻 M10螺紋 3.）其他尺寸直接鑄造得到 由于本設(shè)計(jì)規(guī)定的零件為大批量生產(chǎn)，應(yīng)該采用調(diào)整加工。因此在計(jì)算最大、最小加工余量時(shí)應(yīng)按調(diào)整法加工方式予以確認(rèn)。 2.5確定切削用量及基本工時(shí) 工序Ⅷ 攻螺紋M10 1) 鉆φ8.5mm的孔 采用刀具為麻花鉆。 確定進(jìn)給量f：根據(jù)《切削用量手冊(cè)》查得，d=φ8.5mm時(shí)， ， 由于本零件在加工φ8.5mm的孔時(shí)屬于低剛度零件，故進(jìn)給量應(yīng)乘系數(shù)0.75，則 根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)》中Z535機(jī)床說明書，現(xiàn)取f=0.17mm/r。 切削速度：根據(jù)《切削用量手冊(cè)》查得，鉆孔時(shí)切削速度 ∴ 根據(jù)《機(jī)械制造工藝簡明手冊(cè)》中Z535機(jī)床說明書，取，故實(shí)際切削速度為 切削工時(shí) 2）攻螺紋M10 采用刀具為粗牙普通螺紋用絲錐 確定進(jìn)給量f：根據(jù)《切削用量手冊(cè)》查得，d=φ10mm時(shí)，f=0.22-0.28mm/r，由于本零件在加工φ10mm的孔時(shí)屬于低剛度零件，故進(jìn)給量應(yīng)乘系數(shù)0.75，則 f=(0.22-0.28) ×0.75=0.17-0.21(mm/r) 根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)》中Z535機(jī)床說明書，現(xiàn)取f=0.17mm/r。 根據(jù)《機(jī)械制造工藝簡明手冊(cè)》中Z535機(jī)床說明書，取，故實(shí)際切削速度為 切削工時(shí) 三、夾具設(shè)計(jì) 為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)程度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。 根據(jù)要求，我需要設(shè)計(jì)加工M10螺紋底孔的夾具。本夾具是在立式鉆床Z525機(jī)床上加工工件用的。刀具為高速鋼鉆頭和粗牙普通螺紋用絲錐，加工M10螺紋底孔。 3.1 任務(wù)的提出 本夾具主要用來加工M10螺紋底孔，這個(gè)孔對(duì)φ的孔有位置度要求。在加工本工序前φ的孔已經(jīng)加工出來，則保證φ10的孔要求即可。因此，在本道加工時(shí)不僅要保證提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)程度，還要保證孔的位置度要求。 3.2定位方案的確定 有零件圖可知，加工M10螺紋底孔有位置度要求。為了保證加工要求和定位誤差精度，本工序采用φ的孔和凸側(cè)面作為定位基準(zhǔn)，在帶臺(tái)肩心軸和支撐板上實(shí)現(xiàn)完全定位，采用圓偏心機(jī)構(gòu)推動(dòng)壓塊夾緊工件。 3.3 對(duì)刀或?qū)бㄑb置）設(shè)計(jì) 本夾具是在鉆床上對(duì)控的加工,為了保證孔的位置度要求,我們需要有刀具引導(dǎo)裝置,而在此我們所用的刀具引導(dǎo)裝置為可換鉆套來保證加工位置的準(zhǔn)確。 3.4 夾緊方案及裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算 刀具：高速鋼鉆頭 φ8.5 軸向力： 其中 解得 在計(jì)算切削力時(shí)，必須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。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 N 扭矩： 其中 ∴N () ∴ 則可得所需壓力 由《金屬切削機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)（第2版）》可得氣壓缸缸內(nèi)直徑為200mm,缸內(nèi)壓力為0.5MPa。此時(shí)可提供拉力為14720N﹥13370N故氣壓缸可以安全工作。 3.5夾具操作及維護(hù)簡要說明 卡具的卡緊力不大，故使用手動(dòng)卡緊。為了提高生產(chǎn)力，采用圓偏心機(jī)構(gòu)推動(dòng)壓塊夾緊工件。 卡具上設(shè)置有鉆套，用于確定的鉆頭位置。 參考文獻(xiàn) 1、趙家齊 機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書（第2版） 機(jī)械工業(yè)出版社 2008年1月 2、東北重型機(jī)械學(xué)院等 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)（第2 版） 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 1992年3月 3、浦林祥 金屬切削機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)（第2版） 機(jī)械工業(yè)出版社 1995年12月 4、陸劍中等 金屬切削原理與刀具（第4版） 機(jī)械工業(yè)出版社 2009年1月 5、艾興等 切削用量手冊(cè) 機(jī)械工業(yè)出版社 1985年1月 6、李益民 機(jī)械設(shè)計(jì)制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊(cè) 機(jī)械工業(yè)出版社 2004年7月 7、陳宏鈞 實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊(cè) 機(jī)械工藝出版社 2004年4月 共 14 頁 第 14頁