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1、機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計 設(shè)計題目 設(shè)計“解放汽車第四速及第五速變 速叉”零件的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備 內(nèi)裝1、零件圖 一張 2、 毛坯圖 一張 3、 機械加工工藝過程綜合卡片 一張 4、 夾具總裝圖 一張 5、 夾具零件圖 一張手繪兩張cad 6、 說明書 一份 工程機械學(xué)院 25041004班 設(shè)計者 15王東于」 指導(dǎo)教師 張接信、高琳 完成日期2014年1月15日 成績 （長安大學(xué)） 《機械制造工藝學(xué)》 課程設(shè)計說明書 設(shè)計題目：設(shè)計“解放汽車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 設(shè)計者：王東升 指導(dǎo)教師：高琳 長安大學(xué)

2、 機制教研室 2014年1月15日 長安大學(xué) 機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計任務(wù)書 題目： 設(shè)計撥叉（ CA6140 車床 ）零件的機械加工工藝規(guī) 程及工藝裝備 內(nèi)容： 1.零件圖 1 張 2. 毛坯圖 1 張 3. 機械加工工藝過程綜合卡片 1 張 4. 夾具裝配圖 1 張 5. 夾具零件圖 3 張 6. 課程設(shè)計說明書 1 份 班 級 ： 25041004 班 學(xué) 生 ： 王東升 指 導(dǎo) 教 師： 高 琳 教研室主任 ：張 接 信 2014 年 1 月 目錄 一 . 序言 二 . 零件的分析 （一）零件的作用 （二）零件的工藝分析 三 . 工藝規(guī)程設(shè)計 （

3、一）確定毛坯的制造形式 （二）基面的選擇 （三）制訂工藝路線 （四）機械加工余量 , 工序尺寸及毛坯尺寸確定 （五）確定切削用量及基本工時 四．夾具設(shè)計 （一）定位基準(zhǔn)的選擇 （二）切削力及夾緊力計算 （三）定位誤差分析 （四）夾具設(shè)計及操作的簡要說明 五 . 參考文獻 一．序言 機械制造工藝學(xué)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

4、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 . 由于能力有限 , 設(shè)計尚有諸多不足之處 , 懇請各位老師多多指教 . 二 . 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①1 9 00.045 mm孔為中心的加工表面. 這組加工表面包括 ：①1 9 0 0.045 mm孔及其倒角，孔上端尺寸為 1600.2

5、4 mm勺槽，槽的外側(cè)厚度為10.8mm的兩個側(cè)面，①1 9 0 0.045 mn孔的 上端距其中心12mn的兩個端面，還有孔下端M10的螺紋孔. 2. 以①82.2 Jmm孔為中心的加工表面. 這組加工表面包括：①82.2 Jmm的孔及其倒角，①82.2 Jmm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：①82.2 01 mm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 . 三． 工藝規(guī)程設(shè)計 （

6、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?、? 9 0 0.045 mm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

7、, 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1600.24 mm槽,以①1 9 0 0.045 mn孔定位. 工序H 粗銑1600.24 mm槽的兩側(cè)面，以①1 9 0 0.045 mn孔定位.

8、 工序皿 粗銑距①1 9 00.045 mm中心12mm的兩個端面，以①1 900.045 mn孔 及16o0.24mmf底為基準(zhǔn)? 工序 W 16 o0.24mmf 兩端 1.5*45 0 倒角. 工序V 鉆鉸①19o0.045 mn孔并倒角. 工序W 鉆距槽(16 00.24 mm)12m底面M10螺紋孔并倒角. 工序％ 攻螺紋M10. 工序忸 粗銑①82.2 01 mn孔的兩端面. 工序區(qū) 粗鏜①81.7 J mm孔. 工序X 精鏜①82.2 J mm孔. 工序幻 ①82.2 01 mm孔1*45°倒角 工序刈 精銑①82.2 o1 mm孔的兩端面. 工序X皿終檢

9、. 上述方案主要是以①1 9 00.045 mm孔位基準(zhǔn)，來加工1600.24 mml,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16 0 0.24mm槽，以①1 900.045 mm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H 粗銑16°0.24mm槽的兩側(cè)面，以①19。0045 mn孔的外輪廓以及距 槽底32mm勺面為基準(zhǔn)，選用XA6132型萬能升降臺銑床及專 用夾具. 工序皿 粗銑①1 9 00.045 mm孔上端兩端面，以①1 9 00.

10、045 mm孔定位，選用 XA6132型萬能升降臺銑床及專用夾具? 工序W 16 00.24 mm槽1.5*45 0倒角，選用C620-1車床及專用夾具? 工序V 鉆鉸①1 9 00.045 mm孔并倒角.以①1 9 00.045 mm孔及端面定位，選 用 Z5125 立式鉆床及專用夾具 . 工序W 鉆距槽(16 00.24 mm)12mn底面 M10螺紋孔并倒角.以① 1 9 00.045 mm孔及160024 mmf底定位，選用Z5125立式鉆床及專 用夾具. 工序％ 攻螺紋M10. 工序忸 粗銑①82.2 01 mm孔的兩端面.以①1 9 0 0.045 mm孔定位，選用

11、 XA6132型萬能升降臺銑床及專用夾具. 工序區(qū) 粗鏜①81.7 J mm孔.以①1 900.045 mm孔及1600.24 mmW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①82.2 J mn孔..以①1 9 0 0.045 mm孔及16 0024 mMf為基準(zhǔn), 選用 T740 雙面臥式金剛鏜床及專用夾具 . 工序幻 ①82.2 01 mm孔1*45°倒角.選用C620-1型車床及專用夾具. 工序刈 精銑①82.2 °1mm孔的兩端面.以①1 900.045 mm孔定位，選用 XA6132型萬能升降臺銑床及專用夾具. 工序X皿終檢. （ 四） 機

12、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. 16 00.24 mmf 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. ①1 9 0 0.045 mm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=2m

13、m. 4. ①82.2 01 mn孔的兩側(cè)面，銑削公差-0.22mm. 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 1.5 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. ① 1 9 00'045 mm?L 參照 <<機械加工工藝手冊>>,其加工余量2Z=2mm鉆孔① 18.5 00.045 mm 鉸孔① 1 9 00.045 mm.

14、6. ① 82.2 Jmn孔 參照 <<機械加工工藝手冊 >>,其加工余量 2Z=2.5mm粗鏜① 81.7 01mm精鏜① 82.2 01mm. 厚度為8mm勺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 8 00..23 m m . （ 五） 確定切削用量及基本工時 工序I 粗銑1600.24 mm槽,保

15、證尺寸16 0024 mm. f z=0.06mm/齒 切削速度：參考有關(guān)手冊，V=22.8m/min. 采用 W18Cr4\立銑刀，dw=16mm,Z=3則: 1000V ns= dw = 1000*22.8 3.14*16 =454r/ min f m=f zz nw=0.06*3*420=75.6mm/min l l1 l2 22mm tm ―f一22756 0.29 min ]m ? 工序H 粗銑1600.24 mnW兩側(cè)面。 fz 0.12mm/ 齒 切削速度：參考有關(guān)手冊，V=27m/mir。 采用高速鋼三面刃圓盤銑刀，dw 80mm，Z=

16、10 1000v 1000*27 ns 107.5r / min dw 3.14*80 fm fzznw 0.12*10*90 108mm/min l l1 l2 60mm tm " ； "2 60108 0.56min f m 工序皿 粗銑①19。0.045 mm孔上端兩端面。 fz 0.12mm/ 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，dw 80mm , Z=10 ns 1000v 1000*27 dw 3.14*80 108r / min fm fzzrw 0.12*10*90 108mm/min l

17、 l1 l2 12mm tm 1 f "2 12108 0.11min f m 工序W 16 0024 mmf 1.5*45 0倒角，選用臥式車床C620-1, fz 0.08mm/r 當(dāng)采用高速鋼車刀時，切削速度：V=16mm/min 1000v 1000*27 ns 318r/min tm 16 3.14*16 nw f m 12108 °.20min 工序V 鉆鉸①1 9 0 0.045 mn孔,并倒角1*450兩端. 1. 鉆孔① 18.5 00.045 mm z 0.35 ~ 0.43 0.35mm/ r dw 18.5mm,

18、 V=17m/min. 米用咼速鋼鉆頭, 1000v 1000*17 2. ns tm 16 l1 l2 l l1 nw f m 3.14*18.5 285r / min 40mm 40 0.41min 285*0.35 鉸孔① 1 9 00.045 mm. fz 0.7mm/ r 采用高速鋼絞刀,V=14.7m/min. 1000v 1000*14.7 … . ns 246r / min 19 3.14*19 l l1 l2 45 tm - - 0.28min nw fm 250*0.7 3. ①1 9 00.045 mm孔倒角1*4

19、5°兩端. 采用90°锪鉆，為縮短輔助時間，取倒角時的主軸轉(zhuǎn)速與鉸 孔相同. ns 246r / min 鉆M10螺紋孔并倒角120° fz 0.1mm/ r 采用麻花鉆，V=20m/min. ns 1000v 1000*20 d 10*3.14 637r / min ‘ l h I2 15 tm 12 0.24min 工序％ m nwfm 637*0.1 攻螺紋M10. V=6m/min 工序忸 ns tm 1000v 1000*20 d 10*3.14 I h l2 16 nw fm 195*1 粗銑①82.2 01 mn孔端面.

20、 238r / min 0.24 min fz 0.2mm/r 采用高速鋼圓柱銑刀，dw 1000v 1000*20 ns d 100*3.14 100mm, Z=10,V=20m/min 63.7r /min tm 0.75min 60 60 fznwdw 0.2*65*100 z w w 工序區(qū) 粗鏜①81.7 01 mm孔 fz 1.0mm/r 采用雙刃鏜刀，V=40m/min. 1000v 1000*40 ns 156r/min s tm 0.96 min 工序X 精鏜①82.2 01 m

21、m孔. fz 0.6mm/ r V=35m/min ns 1000v d 1000*35 82.2*3.14 136r /min tm 0.64 min 工序幻 ① 82.2 J mm孔 1*450倒角. fz 0.08mm/r V=16m/min ns 62r / min 1000v 1000*16 工序百 tm 5 0.08*65 0.48min 精銑①82.2 01mm孔的兩端面 fz 0.06mm/ 齒 采用高速鋼圓柱銑刀,V=31m/min.

22、dw 100mm z 10 1000v 1000*31 ns 98r/min s d 100*3.14 + 60 彳. tm 1min m 58.8 工序X皿終檢。 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. 四.夾具設(shè)計 （一）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?；鶞?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)計更加困難甚至達不到零件的加工精度 （特別是位置精度）要求。 因此應(yīng)該根據(jù)零件圖的技術(shù)要求，從

23、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，所以應(yīng)考慮如何提高勞動效率，降低勞動強度， 提高加工精度。 在本設(shè)計中，加工M10螺紋孔加工精度并不高，該孔對后續(xù)加工 過程的精度影響不大。所以，加工這個孔要保證精度，可用已加工的 槽和①19孔兩端面作為基準(zhǔn)設(shè)計夾具。用定位螺紋、墊塊和螺釘來 實現(xiàn)完全定位。為了提高加工效率，縮短輔助時間，決定用簡單的螺 旋壓板來作為夾緊機構(gòu) (二) 切削力和夾緊力計算 a、 切削力的計算 刀具：根據(jù)表 3-4 可得， 采用高速鋼直柄麻花鉆頭 ( GB/T 1438.1 —2008) 其中：

24、d=18.5mm 1=233 , l 1=135, Z=1 機床：采用 Z52 5型立式鉆床 由《金屬切削機床夾具手設(shè)計冊》所列公式可得： F CFt 0.86SZ0.7D 0. 86BZKp 查表 3-56 得其中： 修正系數(shù) kv 1.0 CF 68.2 t 1mm SZ 0. 12mm D 100 B 80mm K p 7.82 Z 1 代入上式，可得 F=1509N 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= K1K 2K3K4 其中：Ki為基本安全系數(shù)1.5 ； K2為加工性質(zhì)系數(shù)1.1 ； K3為刀具鈍化系數(shù)1.1 ； K4為斷續(xù)切削系數(shù)1.1 ；

25、 所以可得切削力為： F KF 3012.71N b、 夾緊力的計算 選用鉤形壓板夾緊機構(gòu) 查《課程設(shè)計指導(dǎo)教程》表 10-2 得 Fj F 3Lf H 取 f=1，貝S Fj I"/?！?1481.66N 1 18 夾緊螺母： 公稱直徑d=12mm材料Q235性能級數(shù)為8級 B 6 100MPa s 8 10 480MPa 螺母疲勞極限： 1 0.32 B 0.32 600 192MPa 極限應(yīng)力幅： kmk aiim — 1 51.76MPa k 許用應(yīng)力幅： a 17.3MPa Sa 螺母的強度校核：螺母的許用切應(yīng)力為 -

26、s [s]=3.5~4 取[s]=4 得 120 MPa 4 Fh 2 de2 2.8 滿足要求 經(jīng)校核： 滿足強度要求，該夾具安全可靠。使用快速螺旋定位 1.3 4 N d 2 e 15MPa 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 （三）定位誤差分析 本工序的定位誤差基本有毛坯而產(chǎn)生， 加工孔的時候工件還只是 毛坯，沒有任何的基準(zhǔn)，只有依靠毛坯輪廓來定位，但由于毛坯留有 較大的加工余量，在保證此工序加工精度后，以此孔作為基準(zhǔn)然后加 工輪廓或其他工作部位，仍然能保證整個工件的精度 （四）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 序為鉆床夾具選擇了螺旋型壓板夾緊方式。本工序為粗鉆削余量大， 鉆削力大，所以需要一定的夾緊才能達到本工序的要求。 五．參考文獻 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) >>, 華楚生主編 , 重慶大學(xué)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 .