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1、哈爾濱工業(yè)大學（威海）課程設(shè)計說明書 目錄 序言 2 一、零件的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定 2 （一）零件的作用 2 （二）零件工藝分析 2 （三）零件生產(chǎn)類型的確定 3 二、選擇毛坯、確定毛坯尺寸、設(shè)計毛坯圖 3 （一）選擇毛坯 3 （二）確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量 3 （三）設(shè)計毛坯圖 4 三、選擇加工方法，制定工藝路線 4 （一）定位基準的選擇 4 （二）零件表面及內(nèi)孔機加工方法的選擇 5 （三）制定工藝路線 5 四、工序設(shè)計 6 （一）選擇加工設(shè)備及工藝裝備 6 （二）選擇夾具

2、6 （三）選擇刀具 6 （四）選擇量具 6 五、確定切削及其基本時間 7 （一）粗銑內(nèi)側(cè)面 7 （二）半精銑內(nèi)側(cè)面 8 六、夾具設(shè)計 9 （一）問題的提出 9 （二）夾具設(shè)計 9 （三）夾具設(shè)計及操作的簡要說明 10 七、參考文獻 10 序言 機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計是在學完了機械制造技術(shù)基礎(chǔ)和大部分專業(yè)課并進行了生產(chǎn)實習的基礎(chǔ)上，進行的又個實踐性教學環(huán)節(jié)，這次設(shè)計是我們能綜合的運用機械制造技術(shù)基礎(chǔ)的基本理論并結(jié)合生產(chǎn)實習中學習到的實踐知識，獨立地分析和解決了零件機械制造工藝問題，設(shè)計了專用機床夾具這一典型的工藝裝備，提高了結(jié)構(gòu)設(shè)計能力，為今后的

3、畢業(yè)設(shè)計及未來所從事的工作打下良好的基礎(chǔ)。 一、零件的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定 （一）零件的作用 題目所給定的零件是變速箱中的倒檔撥叉，它位于倒檔撥叉桿上，主要作用是通過倒檔撥叉桿將扭矩傳遞給倒檔撥叉，撥動倒檔同步器，改變齒輪的嚙合方向，實現(xiàn)車輛的倒行。零件上φ22mm的孔，裝配在倒檔撥叉桿上用螺絲固定保證撥叉和撥叉桿的相對位置。 （二）零件工藝分析 從給定零件圖上可以看出，它由兩組加工表面，這兩組表面之間也有一定的位置要求，現(xiàn)將這兩組加工面分別敘述： 1、以22mm孔為中心的加工面 這一組加工面包括：一個22mm孔及其倒角，一個8mm孔，22mm孔的兩個端面。

4、2、叉口處的加工面 這一組加工面包括：銑叉口的內(nèi)側(cè)面，銑叉口的兩端面。 除了各自的尺寸及精度要求外，這兩組加工面之間還有位置的要求： （1）叉口上端面對8mm的孔的中心線距離為200.2mm； （2）叉口兩側(cè)面對22mm的孔的中心線的垂直度為0.1mm。 有以上分析可知，對于這兩組加工表面而言，我們可以先加工其中一組表面，然后借助專用夾具進行另一組表面的加工，并保證他們之間的位置精度要求。 （三）零件生產(chǎn)類型的確定 根據(jù)設(shè)計任務書中給定的參數(shù)可知，年產(chǎn)量為20000件，查詢有關(guān)資料，可知大批量生產(chǎn)。 二、選擇毛坯、確定毛坯尺寸、設(shè)計毛坯圖 （一）選擇毛坯 選擇該零件材

5、料為45號鋼，考慮到零件在工作中經(jīng)常受到?jīng)_擊性載荷，采用這種材料能夠保證所需的強度和韌性。由于零件生產(chǎn)類型為成批生產(chǎn)，形狀相對較復雜，因此采用普通模鍛。既能保證零件的尺寸精度要求，又能保證較高的生產(chǎn)率，穩(wěn)定的質(zhì)量。 （二）確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量 1．公差等級 由撥叉的功用和技術(shù)要求，確定該零件的公差等級為普通級。 2．鍛件重量 零件成品質(zhì)量約為2.3kg，可初步估計機械加工前鍛件毛坯的重量為3.8kg。 3．鍛件形狀復雜系數(shù) 對撥叉零件圖進行分析計算，可大致確定鍛件外廓包容體的長度、寬度和高度，即=266mm，=190mm，=56mm；該撥叉鍛件的形狀復雜系數(shù)為=3.8

6、kg／(266mm190mm56mm7.810-6kg／mm3)≈3.8／22.08≈0.172 由于0.172介于0.16和0.32之間，故該撥叉的形狀復雜系數(shù)屬S3級。 4．鍛件材質(zhì)系數(shù) 由于該撥叉材料為45鋼，是碳的質(zhì)量分數(shù)小于0.65％的碳素鋼，故該鍛件的材質(zhì)系數(shù)屬M1級。 5．加工精度 零件各表面為一般加工精度。 根據(jù)上述諸因素，可查參考文獻【1】確定該鍛件的尺寸公差和機械加工余量，所得結(jié)果列于表2.1中。 表2.1 撥叉機械加工余量及鍛造毛坯尺寸公差 加工表面 零件尺寸/mm 機械加工余量/mm 毛坯公差/mm 毛坯尺寸/mm 撥叉頭左右端面 5

7、6 2.0～2.5（取2） 撥叉口內(nèi)側(cè)面 2.0～2.5（取2） 撥叉口兩端面 2.0～2.5（取2.5） 撥叉頭孔 2.0 對于8mm的孔，由于孔徑太小。毛坯時直接做成實心。 （三）設(shè)計毛坯圖 三、選擇加工方法，制定工藝路線 （一）定位基準的選擇 基準選擇是生產(chǎn)工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一?；鶞蔬x擇的正確與合理可以是加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。工件在最初的工序里面，一般使用毛坯上的未加工的表面作為定位基準，這樣基準稱為粗基準。而用已經(jīng)加工過表面作為定位基準，該基準被稱為精基準。 1.粗基準的選擇 應盡量選擇不加

8、工的表面作為粗基準，并且粗基準在同一加工尺寸方向上只能使用一次。選擇粗基準時，硬件可能平整，不能有飛邊、冒口或者其他表面缺陷，以便使工件定位穩(wěn)定可靠，夾緊方便。對于本零件，我們選擇撥叉的外圓面作為粗基準。 2.精基準的選擇 精基準的選擇主要考慮基準重合原則、基準統(tǒng)一原則、自為基準原則和互為基準原則，必須指出，定位基準選擇不能單單考慮本工序定位、夾緊是否合理，而應該結(jié)合整個工藝路線進行同一考慮，使先行工序為后續(xù)工序創(chuàng)造條件，使每一個工序都有合適的定位基準和夾緊方式。 由于本零件圖上多數(shù)尺寸及形位公差以φ22mm內(nèi)孔作為定位基準，因此必須首先將φ22mm內(nèi)孔加工好，為后續(xù)工序作準備基準。根據(jù)

9、基準統(tǒng)一、基準重合、自為基準、互為基準的原則，另外根據(jù)本零件的結(jié)構(gòu)以及尺寸要求，撥叉頭端面和φ22mm內(nèi)孔在后序加工中是作為精基準，確定主要加工表面的基準如下： 撥叉頭端面： 撥叉外圓面（粗基準）； φ22mm圓孔：撥叉頭端面、撥叉外圓面； 叉口兩端面：φ22mm圓孔、撥叉頭端面、叉口內(nèi)圓面； 叉口內(nèi)側(cè)面：φ22mm圓孔、撥叉頭端面、叉口內(nèi)圓面； 鎖銷孔：φ22mm圓孔、撥叉頭端面、撥叉口內(nèi)側(cè)面。 （二）零件表面及內(nèi)孔機加工方法的選擇 所加工零件的加工面有孔、端面、內(nèi)側(cè)面等，材料為45號鋼，根據(jù)公差等級和表面粗糙度要求，參考有關(guān)資料，制定其加工方法如下： （1）撥叉頭

10、兩端面，表面粗糙度要求為Ra12.5μm，需進行粗銑。 （2）φ22mm孔，表面粗糙度要求為Ra3.2μm，需進行擴和鉸。 （3）叉口兩端面，表面粗糙度要求為Ra3.2μm，需進行粗銑和半精銑。 （4）叉口內(nèi)側(cè)面，表面粗糙度要求為Ra3.2μm，需進行粗銑和半精銑。 （5）φ8mm孔，表面粗糙度要求為Ra3.2μm，需進行鉆和鉸。 （三）制定工藝路線 工藝路線的擬定為保證達到零件的幾何形狀，尺寸精度、位置精度及各項技術(shù)要求，必須制定和力度工藝路線。由于生產(chǎn)綱領(lǐng)為成批生產(chǎn)所采用的通用機床配以專用的加工夾具，并考慮工序集中以提高生產(chǎn)率和減少機床數(shù)量，使成本下降。 由以上分析可知零件需

11、要鉆床、銑床來完成加工任務，則零件的加工可按下述工藝路線進行： 工序Ⅰ：以倒檔撥叉外圓面為定位，粗銑撥叉頭兩端面。 工序Ⅱ：以撥叉頭端面、撥叉外圓面為定位，擴φ22mm孔，鉸孔，倒角。 工序Ⅲ：以φ22mm圓孔、撥叉頭端面、叉口內(nèi)圓面為定位，粗銑、半精銑叉口兩端面。 工序Ⅳ：以φ22mm圓孔、撥叉頭端面、叉口內(nèi)圓面為定位，粗銑、半精銑叉口內(nèi)側(cè)面。 工序Ⅴ：以φ22mm圓孔、撥叉頭端面、撥叉口內(nèi)側(cè)面為定位，鉆φ8mm孔，鉸孔。 工序Ⅵ：鉗工去毛刺、尖角。 工序Ⅶ：熱處理。 工序Ⅷ：校正撥叉口。 工序Ⅸ：終檢。 四、工序設(shè)計 （一）選擇加工設(shè)備及工藝裝備 （1）工序Ⅳ是

12、粗銑和半精銑，采用X62型銑床能滿足要求。 （2）工序Ⅰ是粗銑，工序Ⅲ是粗銑和半精銑，采用X63型銑床能滿足要求。 （3）工序Ⅱ是擴孔和鉸孔，采用Z525立式鉆床能滿足要求。 （4）工序Ⅴ是鉆孔和鉸孔，采用Z525立式鉆床能滿足要求。 （二）選擇夾具 由于零件屬于不規(guī)則體，故使用專用夾具 （三）選擇刀具 根據(jù)不同工序選擇刀具 （1）工序Ⅰ：選高速鋼鑲齒三面刃銑刀，直徑D=200mm，齒數(shù)z=20。 （2）工序Ⅱ：選錐柄擴孔鉆，直徑D=21mm；選錐柄機用鉸刀，D=22mm。 （3）工序Ⅲ：選高速鋼鑲齒三面刃銑刀，直徑D=100mm，齒數(shù)z=12。 （4）工序Ⅳ：選高速鋼錯

13、齒三面刃銑刀，直徑D=100mm，齒數(shù)z=18。 （5）工序Ⅴ：選直柄麻花鉆，直徑D=7.8mm；選鉸刀，D=8mm。 （四）選擇量具 本零件屬于成批成產(chǎn)，一般情況下盡量采用通用量具。 五、確定切削及其基本時間 (工序Ⅳ 小叉口銑扁) 切削用量包括切削深度、進給量、切削速度，確定順序為、f、。 （一）工位1粗銑小叉口外、內(nèi)側(cè)面，保證表面粗糙度Ra= 12.5 1.1切削用量 本工序為粗銑側(cè)面，所選刀具為高速鋼錯齒三面刃銑刀。銑刀為什么選用這個參數(shù)的銑刀？ 直徑，寬度，齒數(shù)。根據(jù)《切削用量簡明手冊》第三部分表3.2選擇銑刀的幾何形狀。由于加工鋼料的σb在600—1000MPa范

14、圍內(nèi)，故選前角γ0=15，后角α0=12（周齒）α0=6（端齒）。 已知切削寬度垂直于軸線的距離 ae=17mm，切削深度ap=1.5mm。機床選用X62型臥式銑床。 1.1.1確定每齒進給量fz 根據(jù)表3.3，X62型臥式銑床的功率為7.5KW（表4.2—38），工藝系統(tǒng)剛性為中等，細齒盤銑刀加工鋼料，查得每齒進給量fz=0.06~0.1mm/z ，現(xiàn)取fz=0.07 mm/z。 1.1.2選擇銑刀磨鈍標準及耐用度 根據(jù)表3.7，用高速鋼盤銑刀粗加工鋼料，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為0.4~0.6mm ，銑刀直徑d=100mm，耐用度T=120min（表

15、3.8）。 1.1.3確定切削速度v和工作臺每分鐘進給量fMz 根據(jù)表3.27中公式計算：v= 式中Cv=48，qv=0.25，xv=0.1，yv=0.2，uv=0.3，Pv=0.1，m=0.2 ，T=120min，ap=1.5mm，fz=0.07mm/z，ae切削寬度 =17，z=18，d=100mm，kv=1.0 . v==30.49m/min n==97.05r/min 根據(jù)X62型臥式銑床主軸轉(zhuǎn)速表（表4.2—39，）選擇n=95r/min=1.58r/s，實際切削速度v=29.84m/min=0.50m/s，工作臺每分鐘進給量為fMz=0.0718

16、95mm/min=119.7mm/min 根據(jù)X62型臥式銑床工作臺進給量表（表4.2—40），選擇fMz=118mm/min，則實際的每齒進給量為fz==0.07mm/z 1.1.4校驗機床功率 根據(jù)表3.28的計算公式，銑削時的功率（單位kW）為 Pc= Fc= 式中CF=650，xF=1.0，yF=0.72，uF=0.86，WF=0，qF=0.86，ap= 1. 5mm，fz=0.07mm/z，ae=17mm，z=18，d=100mm，n=95r/min，kFc=0.63 V=0.50m/s X62銑床主動電機的功率為7.5kW，故所選切

17、削用量可以采用。 所確定的切削用量為 fz=0.07mm/z，fMz=118mm/min，n=95r/min=1.58r/s，v=0.50m/s 1.2基本時間 根據(jù)表6.2—7，三面刃銑刀銑平面(不對稱銑削)的基本時間為 式中=48mm ，+（1~3），，d=100mm，=30.4mm，，fMz=188mm/min， （二）工位2半精銑小叉口內(nèi)側(cè)面，保證Ra= 3.2 2.1切削用量 本工序為半精銑小叉口內(nèi)側(cè)面，所選刀具為高速鋼錯齒三面刃銑刀。，，，。機床亦選用X62型臥式銑床。 2.1.1確定每齒進給量 本工序要求保證的表面粗糙度為，根據(jù)表3.

18、3，每轉(zhuǎn)進給量 ，現(xiàn)取，則 2.1.2選擇銑刀磨鈍標準 根據(jù)表3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為0.25mm ；耐用度為（表3.8） 2.1.3確定切削速度v和工作臺每分鐘進給量 根據(jù)表3.27中公式計算：v= 式中Cv=48，qv=0.25，xv=0.1，yv=0.2，uv=0.3，Pv=0.1，m=0.2 ，T=120min，ap=0.5mm，fz=0.03mm/z，ae切削寬度 =17，z=18，d=100mm，kv=1.0 . v==40.31m/min n==128.31r/min 根據(jù)X62型臥式銑床主軸轉(zhuǎn)速表（表4.2—

19、39，）選擇n=118r/min=1.97r/s，實際切削速度v=37.07m/min=0.62m/s，工作臺每分鐘進給量為fMz=0.0318118mm/min=63.72mm/min 根據(jù)X62型臥式銑床工作臺進給量表（表4.2—40），選擇fMz=60mm/min，則實際的每齒進給量為fz==0.03mm/z 2.1.4確定切削力Fc Fc= 式中CF=650，xF=1.0，yF=0.72，uF=0.86，WF=0，qF=0.86，ap= 0. 5mm，fz=0.03mm/z，ae=17mm，z=18，d=100mm，n=118r/min，kFc=0.63

20、 2.2基本時間 六、夾具設(shè)計 （一）問題的提出 機床夾具的加工在工業(yè)中是不可卻少的重要部分。機床夾具的加工有利 于提高企業(yè)生產(chǎn)效率，降低勞動強度，保證加工產(chǎn)品質(zhì)量，從而降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)效益。從而在某種程度上對提高我國企業(yè)的競爭力有一定的促進作用。 在我們實際生產(chǎn)中夾具的作用是將工件定位，以使加工工件獲得相對于機床和刀具的正確位置，并把工件可靠地夾緊。由于小叉口銑扁比較簡單，銑刀尺寸受被加工撥叉安裝孔端面的限制，如果 采用劃線找正的方法加工小叉口側(cè)面時，不僅生產(chǎn)效率低，而且加工質(zhì)量也不高。有必要采用成組專用夾具。設(shè)計該成組夾具，有利于保證加工精度，提高生產(chǎn)率，保證定位

21、準確，保證夾緊可靠，并盡可能使夾具結(jié)構(gòu)簡單合理，降低成本。本夾具主要用來粗銑和半精銑小叉口內(nèi)外側(cè)面。 （二）夾具設(shè)計 2.1定位基準的選擇 以φ22mm圓孔、撥叉頭端面、叉口內(nèi)圓面為定位基準。 2.2切削力及夾緊力計算 刀具：高速鋼錯齒三面刃銑刀， 由1.14得 水平分力： 垂直分力： 在計算切削力時，必須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。安全系數(shù): K=K1K2K3K4。 其中：基本安全系數(shù)K1=1.5，加工性質(zhì)系數(shù)K2=1.1，刀具鈍化系數(shù)K3=1.1，斷續(xù)切削系數(shù)K4=1.1。所以 為克服水平切削力，實際夾緊力為 其中和為夾具定位面和夾緊面上的摩擦系數(shù)，==0.25

22、，則 設(shè)工人的平均裝夾力為50N。 裝夾力矩為 轉(zhuǎn)換為螺紋的軸向力為 根據(jù)理論力學相關(guān)知識可得出工件的夾緊力為 故夾緊機構(gòu)可靠 （三）夾具設(shè)計及操作的簡要說明 如夾具圖所示，在設(shè)計夾具時，應該注意提高勞動率。為此，在螺母夾緊時采用球面墊圈，以便裝卸，夾具體底面上的一對定位擋板可使整個夾具在機床工作臺上有正確的安裝位置，以利于銑削加工。夾具上裝有對刀塊裝置，可使夾具在一批零件的加工之前很好的對刀（與塞尺配合使用）；同時，夾具體底面上的一對定位鍵可使整個夾具在機床工作臺上有一正確的安裝位置，以有利于銑削加工。 七、參考文獻 [1] 李益民主編 機械制造工藝設(shè)計簡明手冊 北京 機械工業(yè)出版社 1993.6 [2] 艾興、肖詩綱編 切削用量簡明手冊 北京 機械工業(yè)出版社 2002.6 12 / 12頁