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課程設(shè)計說明書
題 目 變速器換擋叉的工藝設(shè)計
目 錄
機械自造工藝及夾具課程設(shè)計任務(wù)書……………………..3
序 言 ……………………………………………………4
零件的分析…………………………………………………..4
零件的工藝分析……………………………………….4
確定生產(chǎn)類型……….…………………………………4
確定毛坯……………………………………………….5
工藝規(guī)程設(shè)計…….………………………………………… 5
選擇定位基準(zhǔn)…………………………………………5
制定工藝路線…………………………………………5
機械加工余量、工序尺寸及公差的確定……………6
夾具設(shè)計…………………………………………………….16
問題提出………………………………………………16
夾具設(shè)計………………………………………………16
參考文獻…………………………………………………….17
機械制造工藝及夾具課程設(shè)計任務(wù)書
設(shè)計題目：制定變速器換擋叉的加工工藝，設(shè)計銑14 .2mm的銑床夾具
設(shè)計要求：中批量生產(chǎn) 手動夾緊 通用工藝裝備
設(shè)計時間：2009.6
設(shè)計內(nèi)容：1、熟悉零件圖；
2、繪制零件圖（一張）；
3、繪制毛坯圖（一張）；
4、編寫工藝過程卡片和工序卡片；
5、繪制夾具總裝圖；
6、繪制夾具零件圖；
7、說明書
2009年06月
序 言
機械制造裝備設(shè)計課程設(shè)計是我們在學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課，專業(yè)基礎(chǔ)課以及專業(yè)課后進行的。這是我們在進行畢業(yè)設(shè)計之前對所學(xué)的各科課程一次深入的綜合性總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練。因此，他在我們的大學(xué)四年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)。
零件的分析
題目所給的零件是變速器換檔叉。它位于汽車的變速機構(gòu)上，主要起換檔作用。
一．零件的工藝分析
零件的材料為35鋼，，為此以下是變速器換檔叉需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求：
1、 孔Φ15.8以及與此孔相通的、M10螺紋孔。
2、 上下U型口及其兩端面
3、換檔叉底面、下U型口兩端面與孔Φ15.8中心線的垂直度誤差為0.15mm。
由上面分析可知，可以粗加工Φ15的孔，然后以此作為基準(zhǔn)采用專用夾具進行加工，并且保證位置精度要求。再根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟精度及機床所能達到的位置精度，選擇以孔為基準(zhǔn)加工的面作為孔加工的精基準(zhǔn)。最后，以精加工的孔為基準(zhǔn)加工其他所有的面。此變速器換檔叉零件沒有復(fù)雜的加工曲面，所以根據(jù)上述技術(shù)要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。
二、確定生產(chǎn)類型
已知此換檔叉零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為5000件/年，零件的質(zhì)量是2.26Kg/個，查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》第2頁表1.1-2，可確定該換檔叉生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，所以初步確定工藝安排為：加工過程劃分階段；工序適當(dāng)集中；加工設(shè)備以通用設(shè)備為主，大量采用專用工裝。
三、確定毛坯
1、確定毛坯種類：
零件材料為35鋼?？紤]零件在機床運行過程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡單，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，故采用模鍛件作為毛坯。查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》第41頁表2.2-5,選用鍛件尺寸公差等級為CT-12。
工藝規(guī)程設(shè)計
(一)選擇定位基準(zhǔn)：
1 粗基準(zhǔn)的選擇：以零件的圓柱面為主要的定位粗基準(zhǔn)
2 精基準(zhǔn)的選擇：考慮要保證零件的加工精度和裝夾準(zhǔn)確方便，依據(jù)“基準(zhǔn)重合”原則和“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則，以Φ15.8的孔內(nèi)表面為輔助的定位精基準(zhǔn)。
(二)制定工藝路線:
根據(jù)零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求，以及加工方法所能達到的經(jīng)濟精度，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機床配以專用工卡具,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)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》第20頁表1.4-7、1.4-8、1.4-11，選擇零件的加工方法及工藝路線方案如下：
工序01 粗銑Φ15上、下端面，以外圓為定位基準(zhǔn)，采用X51立式銑床加專用夾具；
工序02 銑16.5*42面，以外圓為定位基準(zhǔn)，采用X51立式銑床加專用夾具；
工序03 鉆Φ15孔，以Φ15孔的上端面為定位基準(zhǔn)，采用Z525立式鉆床加專用夾具；
工序04 擴Φ15.5孔，以Φ15上、下端面為定位基準(zhǔn)，采用Z525立式鉆床加專用夾具；
工序05 粗鉸Φ15.7孔，以Φ15上、下端面為定位基準(zhǔn)，采用Z525立式鉆床加專用夾具；
工序06 精鉸Φ15.8孔，以Φ15上、下端面為定位基準(zhǔn)，采用Z518立式鉆床加專用夾具；
工序07 粗銑叉口前后兩側(cè)面，以Φ15.8孔為定位基準(zhǔn)，采用X51立式銑床加專用夾具；
工序08 粗銑16*56兩側(cè)面，以Φ15.8孔為定位基準(zhǔn)，采用X51立式銑床加專用夾具；
工序09 精銑16*56兩側(cè)面，以Φ15.8孔為定位基準(zhǔn)，采用X51立式銑床加專用夾具；
工序10 粗銑叉口19*5.9兩內(nèi)側(cè)面，以Φ15.8孔為定位基準(zhǔn)，采用X51立式銑床加專用夾具；
工序11 精銑叉口19*5.9兩內(nèi)側(cè)面，以Φ15.8孔為定位基準(zhǔn)，采用X51立式銑床加專用夾具；
工序12 粗銑14.2*9.65面、銑11*9.65面，以Φ15.8孔為定位基準(zhǔn)，采用X51立式銑床加專用夾具；
工序13 精銑16.5*42面，以Φ15.8孔為定位基準(zhǔn)，采用X51立式銑床加專用夾具；
工序14 鉆Φ9孔，以Φ15.8孔為定位基準(zhǔn)，采用Z525立式鉆床并采用專用夾具；
工序15 攻螺紋，以Φ15.8孔為定位基準(zhǔn)，采用Z525立式鉆床并采用專用夾具；
工序16 去毛刺；
工序17 終檢。
（三）機械加工余量、工序尺寸及公差的確定:
1、圓柱表面工序尺寸：
前面根據(jù)資料已初步確定工件各面的總加工余量，現(xiàn)在確定各表面的各個加工工序的加工余量如下：
加工
表面
加工
內(nèi)容
加工余量
精度等級
工序
尺寸
表面粗
糙度
Φ15.8
鉆
0.8
IT11
15
12.5
擴
0.5
IT10
15.5
6.3
粗鉸
0.2
IT10
15.7
6.3
精鉸
0.1
IT8
15.8
3.2
2、平面工序尺寸：
工序號
工序
內(nèi)容
加工
余量
基本
尺寸
經(jīng)濟
精度
鍛件
CT12
01
粗銑Φ15上、下端面
12
02
銑16.5*42面
16.5
12
07
粗銑叉口前后兩側(cè)面
2.1
5.9
12
08
粗銑16*56兩側(cè)面
0.2
9.85
12
10
粗銑叉口19*5.9兩內(nèi)側(cè)面
0.5
51.5
12
12
粗銑14.2*9.65面、銑11*9.65面、銑16.5*42面
1
12
11
精銑叉口19*5.9兩內(nèi)側(cè)面
0
51
10
09
精銑16*56兩側(cè)面
0
9.65
10
13
精銑16.5*42面
0
11
10
3、確定切削用量及時間定額：
工序01 粗銑Φ15上、下端面，以外圓為定位基準(zhǔn)，采用X51立式銑床加專用夾具
刀具：YG6硬質(zhì)合金端銑刀。銑削寬度ae≤90,深度ap≤6,齒數(shù)z=12,故根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》（后簡稱《簡明手冊》）表3.1，取刀具直徑d0=125mm。根據(jù)《切削用量手冊》（后簡稱《切削手冊》）表3.16，選擇刀具前角γ0＝0°后角α0＝8°，副后角α0’=10°，刃傾角：
λs=－10°,主偏角Kr=60°,過渡刃Krε=30°,副偏角Kr’=5°。
2. 切削用量
1）確定切削深度ap
因為余量較小，故選擇ap=4mm，一次走刀即可完成。
2）確定每齒進給量fz
采用對稱端銑，以提高進給量提高加工效率。根據(jù)《切削手冊》表3.5，使用YG6硬質(zhì)合金端銑刀加工，機床功率為4.5kw（據(jù)《簡明手冊》表4.2-35，X51立式銑床）時：
fz=0.09~0.18mm/z
故選擇：fz=0.18mm/z。
3）確定刀具壽命及磨鈍標(biāo)準(zhǔn)
根據(jù)《切削手冊》表3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為1.5mm；由于銑刀直徑d0=125mm，故刀具使用壽命T=180min（據(jù)《簡明手冊》表3.8）。
4）計算切削速度vc和每分鐘進給量vf
根據(jù)《切削手冊》表3.16，當(dāng)d0=125mm，Z=12，ap≤7.5，fz≤0.18mm/z時，vt=98m/min,nt=250r/min,vft=471mm/min。各修正系數(shù)為：kMV= 1.0，kSV= 0.8。切削速度計算公式為：
其中 ，，，，，，，，，，，，，將以上數(shù)據(jù)代入公式：
確定機床主軸轉(zhuǎn)速： 。
根據(jù)《簡明手冊》表4.2-36，選擇nc=300r/min,vfc=390mm/min,因此，實際進給量和每分鐘進給量為：
vc==m/min=118m/min
f zc=v fc/ncz=390/300×12 mm/z=0.1mm/z
5)校驗機床功率
根據(jù)《切削手冊》表3.24，近似為Pcc=3.3kw,根據(jù)機床使用說明書，主軸允許功率Pcm=4.5×0.75kw=3.375kw>Pcc。故校驗合格。最終確定:ap=4.0mm，nc=300r/min，vf=390mm/s，vc=118m/min，fz=0.1mm/z。
6）計算基本工時
tm＝L/ vf，L=l+ y+Δ，l=24mm.
查《切削手冊》表3. 26，入切量及超切量為：y+Δ=40mm，則：
tm＝L/ Vf=(24*2+40)/390=0.22min。
工序02 銑16.5*42面，以外圓為定位基準(zhǔn)，采用X51立式銑床加專用夾具；
刀具：YG6硬質(zhì)合金端銑刀；
機床：X51立式銑床；
查《切削手冊》表3.5，進給量為：，取為0.5mm/r
參考有關(guān)手冊，確定，采用YG6硬質(zhì)合金端銑刀，，則：
現(xiàn)采用X51立式銑床，根據(jù)《簡明手冊》表4.2-36，取，故實際切削速度：
當(dāng)時，工作臺每分鐘進給量：，取為980mm/min
本工序切削時間為：
min
工序03 鉆Φ15孔，以Φ15孔的上端面為定位基準(zhǔn)，采用Z525立式鉆床加專用夾具
1. 加工條件
工件材料：35鋼,σb =170~240MPa，鍛造;工件尺寸：aemax=72mm，l=176mm;
加工要求：鉆Φ15孔，加工余量0.8;
機床：Z525立式鉆床；
刀具：根據(jù)《切削手冊》表2.1.2.2，選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時do=15mm，鉆頭采用雙錐后磨橫刀，后角αo＝12°，二重刃長度bε=3.5mm,橫刀長b=2mm,寬l=4mm,棱帶長度，°，°
2.選擇切削用量
（1）確定進給量
按加工要求確定進給量：查《切削手冊》，，，由《切削手冊》表2.7,系數(shù)為0.5,則：
按鉆頭強度選擇:查《切削手冊》表2.8,鉆頭允許進給量為：；
按機床進給機構(gòu)強度選擇：查《切削手冊》表2.9，機床進給機構(gòu)允許軸向力為8330N時，進給量為。
以上三個進給量比較得出，受限制的進給量是工藝要求，其值為：0.215~0.265mm/r。根據(jù)《簡明手冊》表4.2-16,最終選擇進給量。
由于是通孔加工，為避免即將鉆穿時鉆頭折斷，故應(yīng)在即將鉆穿時停止自動進給而改為手動進給。
根據(jù)《切削手冊》表2.19查出,鉆孔時軸向力Ff=2500N，軸向力修正系數(shù)為1.0，故Ff=2500N。根據(jù)Z525立式鉆床使用說明書，機床進給機構(gòu)允許的最大軸向力為8830N﹥Ff，故所選進給量可用。
（2）確定鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命
后刀面最大磨損限度（查《簡明手冊》）為0.6mm，壽命．
?。?）切削速度
查《切削手冊》表2.30，切削速度計算公式為：
（m/min）
其中，，，，，，，，，查得修正系數(shù)：，，，故實際的切削速度：
（4）檢驗機床扭矩及功率
查《切削手冊》表2.20，當(dāng)f≤0.26, do≤19mm時，Mt=31.78N?m，修正系數(shù)均為1.0，故MC=31.78 N?m。
查機床使用說明書：Mm =144.2 N?m。
查《切削手冊》表2.23,鉆頭消耗功率：Pc=1.3kw。
查機床使用說明書，。
由于，，故切削用量可用，即：
，，
3、計算工時
工序04 擴Φ15.5孔，以Φ15上、下端面為定位基準(zhǔn)，采用Z525立式鉆床加專用夾具；
查《切削手冊》表2.10，擴孔進給量為：，并由機床使用說明書最終選定進給量為：。
根據(jù)資料，切削速度 ，其中為用鉆頭鉆同樣尺寸實心孔時的切削速度，故：，，根據(jù)機床使用說明書選取： 。
基本工時：
工序05 粗鉸Φ15.7孔，以Φ15上、下端面為定位基準(zhǔn)，采用Z525立式鉆床加專用夾具；
刀具：專用鉸刀
機床：Z525立式鉆床
根據(jù)有關(guān)手冊的規(guī)定，鉸刀的進給量為0.8～1.2mm/z,進給量取0.81mm/r，機床主軸轉(zhuǎn)速取為=140r/min，則其切削速度為：
。
機動時切削工時，mm，
工序06 精鉸Φ15.8孔，以Φ15上、下端面為定位基準(zhǔn)，采用Z518立式鉆床加專用夾具；
刀具：
機床：Z525立式鉆床
根據(jù)有關(guān)手冊的規(guī)定，鉸刀的進給量取0.48mm/r，機床主軸轉(zhuǎn)速取為：=140r/min，則其切削速度為：
機動時切削工時，mm
工序07 粗銑叉口前后兩側(cè)面，以Φ15.8孔為定位基準(zhǔn)，采用X51立式銑床加專用夾具；
刀具：YG6硬質(zhì)合金端銑刀，
機床：X51立式銑床
根據(jù)《切削手冊》查得，。根據(jù)《簡明手冊》表4.2-36查得，?。?，故實際切削速度：
當(dāng)時，工作臺每分鐘進給量應(yīng)為：
查說明書，取
計算切削基本工時：
因此，
工序08 精銑16*56兩側(cè)面，以Φ15.8孔為定位基準(zhǔn)，采用X51立式銑床加專用夾具；
刀具：YG6硬質(zhì)合金端銑刀；
機床：X51立式銑床；
查《切削手冊》表3.5，進給量為：，取為0.5mm/r
參考有關(guān)手冊，確定，采用YG6硬質(zhì)合金端銑刀，，則：
現(xiàn)采用X51立式銑床，根據(jù)《簡明手冊》表4.2-36，取，故實際切削速度：
當(dāng)時，工作臺每分鐘進給量：，取為980mm/min
本工序切削時間為：
min
工序09精銑16*56兩側(cè)面，以Φ15.8孔為定位基準(zhǔn)，采用X51立式銑床加專用夾具；
刀具：YG6硬質(zhì)合金端銑刀，
機床：X51立式銑床
根據(jù)《切削手冊》查得，。根據(jù)《簡明手冊》表4.2-36查得，?。海蕦嶋H切削速度：
當(dāng)時，工作臺每分鐘進給量應(yīng)為：
查說明書，取
計算切削基本工時：
因此，
工序10粗銑叉口19*5.9兩內(nèi)側(cè)面，以Φ15.8孔為定位基準(zhǔn)，采用X51立式銑床加專用夾具。
刀具：YG6硬質(zhì)合金端銑刀，
機床：X51立式銑床
根據(jù)《切削手冊》查得，。根據(jù)《簡明手冊》表4.2-36查得，?。海蕦嶋H切削速度：
當(dāng)時，工作臺每分鐘進給量應(yīng)為：
查說明書，取
計算切削基本工時：
因此，
工序11精銑叉口19*5.9兩內(nèi)側(cè)面，以Φ15.8孔為定位基準(zhǔn)，采用X51立式銑床加專用夾具；
精銑叉口19*5.9兩內(nèi)側(cè)面，以Φ15.8孔為定位基準(zhǔn)，采用X51立式銑床加專用夾具；
機床：X51立式銑床
刀具：硬質(zhì)合金立銑刀（鑲齒螺旋形刀片），由《切削手冊》表3.6查得：，,即27m/min，因此，?，F(xiàn)采用X51立式銑床，取 ，工作臺每分鐘進給量應(yīng)為：，
查機床使用說明書，取 。
銑削基本工時：
工序12粗銑14.2*9.65面、銑11*9.65面，以Φ15.8孔為定位基準(zhǔn)，采用X51立式銑床加專用夾具；
專用夾具
刀具：YG6硬質(zhì)合金端銑刀，
機床：X51立式銑床
根據(jù)《切削手冊》查得，。根據(jù)《簡明手冊》表4.2-36查得，取：，故實際切削速度：
當(dāng)時，工作臺每分鐘進給量應(yīng)為：
查說明書，取
計算切削基本工時：
因此，
工序13 精銑16.5*42面，以Φ15.8孔為定位基準(zhǔn)，采用X51立式銑床加專用夾具
刀具：YG6硬質(zhì)合金端銑刀；
機床：X51立式銑床；
查《切削手冊》表3.5，進給量為：，取為0.5mm/r
參考有關(guān)手冊，確定，采用YG6硬質(zhì)合金端銑刀，，則：
現(xiàn)采用X51立式銑床，根據(jù)《簡明手冊》表4.2-36，取，故實際切削速度：
當(dāng)時，工作臺每分鐘進給量：，取為980mm/min
本工序切削時間為：
min
工序14 鉆Φ9孔，以Φ15.8孔為定位基準(zhǔn)，采用Z525立式鉆床并采用專用夾具
（1）鉆螺紋底孔mm
機床：Z525立式鉆床
刀具：高速鋼麻花鉆
根據(jù)《切削手冊》查得，進給量為0.18～0.22mm/z,現(xiàn)取f=0.22mm/z，v=17m/min，則：
查《簡明手冊》表4.2-15，取。所以實際切削速度為：
計算切削基本工時：
工序15 攻螺紋，以Φ15.8孔為定位基準(zhǔn)，采用Z525立式鉆床并采用專用夾具。
機床：Z525立式鉆床
刀具：絲錐M10，P=1mm
切削用量選為：，機床主軸轉(zhuǎn)速為：，按機床使用說明書選取：，則 ；機動時，，計算切削基本工時：
五、夾具設(shè)計
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。并設(shè)計工序銑14.2MM槽夾具。采用立式銑床X51， YG6硬質(zhì)合金端銑刀。
(一)問題的提出
1.本夾具主要用來銑14.2MM槽，該孔為精加工，在加工時應(yīng)保證孔的精度及垂直度要求。此外，在本工序加工時還應(yīng)考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度，而其位置尺寸為自由公差。
(二)夾具設(shè)計
1、定位基準(zhǔn)選擇
由零件圖可知，Φ15孔端面為以下所有加工的基準(zhǔn)， 為了提高加工效率，現(xiàn)決定采用手動夾緊工件快換裝置，并采用對刀塊進行銑14.2mm的槽。
本夾具是銑14.2MM槽的專用夾具。
（1） 定位方案 工件以15.8孔端面為定位基準(zhǔn)。1面2銷，芯軸采用螺紋加緊，限制自由度，芯軸和孔端面限制5個移動自由度。撥叉處用支撐銷限制1個自由度，2部分共限制6個自由度，故全定位。
（2） 定位元件 短銷螺桿：非標(biāo)準(zhǔn)件，為短銷跟螺桿的整合體；菱形銷：標(biāo)準(zhǔn)件 B30×36 JB/T8014.2-1999。
（3） 夾緊機構(gòu) 為了方便裝載，采用基準(zhǔn)中心夾緊即可以保證加工要求。
（4） 對刀裝置 采用直角對刀塊及平塞尺對刀。
（5） 加緊力計算 參考公式
式中，為螺紋升角，為螺紋摩擦角，f為摩擦系數(shù)，螺桿中徑。
（6） 定位精度分析
定位孔與定位銷配合尺寸取，其中工件定位孔尺寸為，定位銷尺寸。工序要保證的精度有槽深度10以及槽兩側(cè)對稱度為0.4。對于槽底對孔軸線的距離為10mm，工序尺寸為10mm定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)重合，所以基準(zhǔn)不重合誤差為0，故槽深上偏差為15.018-15.023=-0.005mm，下偏差為15-15.034=-0.034mm，故其定位誤差為0.029；對于槽兩側(cè)的對稱度，定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合，誤差為合理。
六.設(shè)計心得
這次課程設(shè)計，我明白了做設(shè)計的一些要領(lǐng)。首先自己有很多不足，從設(shè)計的一些基本素質(zhì)，到自我學(xué)習(xí)的能力，很多方面都需要提高的。特別是夾具體的設(shè)計，要考慮的東西很多。機械制造裝備設(shè)計在夾具體設(shè)計方面還研究得不是很透徹。從一些數(shù)據(jù)的處理到方案的實施，感覺沒有很好的基礎(chǔ)，做起來比較困難。總的來說，感覺時間緊了些，有時候有點焦頭爛額，但是只要細細研究，還是能做出來的。在以后的學(xué)習(xí)中，我更要注意知識的積累和靈活應(yīng)用。
七．參考文獻
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2、曾志新,呂明主編,機械制造技術(shù)基礎(chǔ),:武漢理工大學(xué)出版社,2001年.
3、李益明主編,機械制造工藝設(shè)計簡明手冊,機械工業(yè)出版社,1993年.
4、肖詩綱主編,切削用量手冊,機械工業(yè)出版社,1993年.
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