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機 械 加 工 工 序 卡 產(chǎn)品型號 零（部）件圖號 共9 頁 產(chǎn)品名稱 變速器 零（部）件名稱 II、III擋變速叉 第 3 頁 車 間 工序號 工序名稱 材料牌號 05 鉆、擴、鉸 45 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每毛坯件數(shù) 每臺件數(shù) 鍛件 1 1 設(shè)備名稱 設(shè)備型號 設(shè)備編號 同時加工件數(shù) 立式鉆床 Z525 夾 具 編 號 夾 具 名 稱 切 削 液 專用夾具 工序工時 準終 單件 序號 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 主軸 轉(zhuǎn)速 (r/min) 切削 速度 (m/min) 進給 量 (mm/r) 切削 深度 (mm) 走刀次數(shù) 時間定額 機動 輔助 1 鉆孔至Φ18 麻花鉆，錐柄圓柱塞規(guī) 500 28.3 0.25 9.0 1 0.624 2 擴Φ18孔至Φ18.8 擴孔鉆、錐柄圓柱塞規(guī) 630 37.2 0.16 0.4 1 0.688 3 鉸Φ18.8孔至Φ19 鉸刀、錐柄圓柱塞規(guī) 1000 59.7 0.12 0.1 1 0.576 編制（日期） 審核（日期） 會簽（日期） 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標記 更改文件號 簽字 日期 機械加工工藝過程卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 變速器 零件名稱 II-III變速叉 共 1 頁 第 1 頁 材 料 牌 號 45 毛 坯 種 類 鍛件 毛坯外形尺寸 每毛坯件數(shù) 1 每 臺 件 數(shù) 1 備 注 工 序 號 工 名 序 稱 工 序 內(nèi) 容 車 間 工 段 設(shè) 備 工 藝 裝 備 工 時 準終 單件 01 備料 蠟模精密鑄造 02 熱 淬火（7、20、16兩側(cè)面，高頻淬火，硬度56HRC~62HRC） 03 銑 銑Φ31左端面 X52立式銑床 專用夾具，端銑刀，游標卡尺 04 銑 銑Φ31右端面 X52立式銑床 專用夾具，端銑刀，游標卡尺 05 鉆 鉆、擴、鉸Φ19孔 Z525立式鉆床 專用夾具，麻花鉆，擴孔鉆，鉸刀，游標卡尺，錐柄圓柱塞規(guī) 06 鏜 鏜Φ128孔 T4163坐標鏜床 專用夾具、圓角鏜刀、內(nèi)徑百分尺 07 銑 銑叉口兩側(cè)面 X52立式銑床 專用夾具，立銑刀，游標卡尺 08 銑 銑C向凸臺面 X52立式銑床 專用夾具，端銑刀，游標卡尺 09 鉆 鉆、攻M10螺紋 Z525立式鉆床 專用夾具，麻花鉆，絲錐、錐柄圓柱塞規(guī)、螺紋塞規(guī) 10 銑 銑Φ18.5側(cè)面 X61臥式銑床 專用夾具，立銑刀，游標卡尺 11 銑 銑寬20槽 X52立式銑床 專用夾具、三面刃銑刀、游標卡尺 12 去毛刺 去毛刺 13 檢驗 檢驗至圖紙要求 14 入庫 入庫 設(shè) 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 I 設(shè)計說明書 題目：變速器二三擋變速叉零件的加工工藝及鉆、擴、 鉸 19 孔夾具設(shè)計 系 別: 專 業(yè): 班 級: 姓 名: 學 號: 設(shè)計小組: 指導教師: 完成時間: II 目 錄 前 言 .1 1 概述發(fā)展 2 1.1 機床夾具簡介 2 1.1.1 機床夾具的主要功能 2 1.1.2 機床夾具的組成 2 1.1.3 夾具設(shè)計的步驟和基本要求 2 2 二三檔變速叉的加工工藝規(guī)程設(shè)計 8 2.1 二三檔變速叉的作用 8 2.2 零件的工藝分析 8 2.3 基面的選擇 8 2.3.1 粗基準的選擇原則 8 2.3.2 精基準選擇的原則 9 2.4 制定工藝路線 9 2.5 確定各工序的加工余量、計算工序尺寸及公差 .10 2.6 確定切削用量及基本工時 .11 3 鉆、擴、 鉸 19 孔專用夾具設(shè)計 21 3.1 問題的提出 .21 3.2 定位基準的選擇 .21 3.3 定位誤差分析 .21 3.4 切削力的計算與夾緊力分析 .22 3.5 定導向元件的設(shè)計 .23 3.6 夾具設(shè)計及操作簡要說明 .25 結(jié)束語 .26 謝 辭 27 參 考 文 獻 28 1 前 言 機械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產(chǎn)品，并把它們裝備成 機械裝備的行業(yè)。機械制造業(yè)的產(chǎn)品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè) 的生產(chǎn)提供裝備，社會上有著各種各樣的機械或機械制造業(yè)的產(chǎn)品。我們的生活 離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要行業(yè)，是一個國家或地區(qū)發(fā)展 的重要基礎(chǔ)及有力支柱。從某中意義上講，機械制造水平的高低是衡量一個國家 國民經(jīng)濟綜合實力和科學技術(shù)水平的重要指標。 變速器二三檔變器叉及其銑變速器二三檔變器叉鉆、擴、鉸 19 孔的夾具設(shè)計 是在學完了機械制圖、機械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機械設(shè)計、機械工程材料等進行畢業(yè) 設(shè)計之后的下一個教學環(huán)節(jié)。正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工 藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，并設(shè)計出專用夾具，保證零件的加工質(zhì)量。 本次設(shè)計也要培養(yǎng)自己的自學與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè)計綜合性和實踐性強、涉 及知識面廣。所以在設(shè)計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產(chǎn)實踐的 需要，只有將各種理論與生產(chǎn)實踐相結(jié)合，才能很好的完成本次設(shè)計。 本設(shè)計選用變速器二三檔變器叉進行工藝編制與夾具設(shè)計，以說明書、繪圖為 主，設(shè)計手冊與國家標準為附來進行詳細說明。 2 1 概述發(fā)展 1.1 機床夾具簡介 1.1.1 機床夾具的主要功能 機床夾具已成為機械加工時的重要裝備，同時是機械加工不可缺少的部 件，在機床技術(shù)向高速、高效、精密、復合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾 具技術(shù)也正朝著高精、高效、模塊、組合、通用 、經(jīng)濟方向發(fā)展。機床夾具的主 要功能是使工件定位夾緊，使工件相對于刀具及機床占有正確的加工位置，保證 其被加工表面達到工序所規(guī)定的技術(shù)要求，工件定位后，經(jīng)夾緊裝置施力于工件， 將其固定夾牢，使其在加工過程中不致因切削力、重力、離心力等外力作用而發(fā) 生位置改變。為了適應不同行業(yè)的需求和經(jīng)濟性，夾具有不同的型號，以及不同 檔次的精度標準供選擇。 安裝方法有找正法和用專用夾具，找正法用于單件、小批生產(chǎn)中，而專用夾 具用于生產(chǎn)批量較大或特殊需要時。 1.1.2 機床夾具的組成 1）定位支承元件 確定工件在夾具中的正確位置并支承工件。 2）夾緊裝置 將工件夾緊不發(fā)生移動。 3）對刀或?qū)蛟?保證刀具與工件加工表面的正確位置。 4）夾具體 將夾具的所有組成部分組成一體，并保證它們之間的相對位置關(guān) 系。 1.1.3 夾具設(shè)計的步驟和基本要求 一：夾具設(shè)計的基本要求 夾具在機械加工中起著重要的作用，它直接影響機械加工的質(zhì)量、工人的勞 動強度、生產(chǎn)率和加工成本。因此對設(shè)計的夾具，提出以下幾點基本要求。 1）能穩(wěn)定可靠地保證工件的加工技術(shù)要求。若工件達不到加工技術(shù)要求，成 為廢品，則夾具設(shè)計是失敗的，該夾具不能用與生產(chǎn)。 2）操作簡單，便于工件安裝，減輕工人的勞動強度，節(jié)省工件安裝時間，降 低輔助工時，保證高的生產(chǎn)效率。 3）具有良好的工藝性，便于制造，降低夾具制造成本，從而降低分攤在工件 3 上的加工成本。 為保證上述基本要求，夾具的生產(chǎn)過程應按下面程序進行：夾具生產(chǎn)任務書 —夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計—使用、制造部門會簽——夾具制造——夾具驗收——生產(chǎn)使 用。 夾具生產(chǎn)任務書是由工藝人員在編制工藝規(guī)程時，根據(jù)生產(chǎn)需要而提出的。 任務書中包含內(nèi)容有設(shè)計理由、使用車間、使用設(shè)備，該夾具所使用工件工序的 工序圖并在工序圖上要標明工序要求、加工表面、尺寸精度要求及定位定位基準、 夾緊點。這是設(shè)計夾具的依據(jù)，也是驗收制造夾具的依據(jù)。夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計是設(shè)計 人根據(jù)夾具設(shè)計任務書的加工要求，提出幾種可行方案、分析比較、進行誤差計 算，以確定出合理方案，進行設(shè)計。夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計完成后，要會同使用部門、制 造部門就夾具的結(jié)構(gòu)合理性、結(jié)構(gòu)工藝性和經(jīng)濟性進行審核、會簽、交付制造。 制成的夾具要同設(shè)計人員。工藝人員、使用部門、制造部門共同進行驗證。當確 認夾具可保證工件該工序加工要求，能保證生產(chǎn)率、操作方便、安全，就可交付 生產(chǎn)車間使用。 二:夾具的設(shè)計步驟 當接到夾具設(shè)計任務書后，按下面 6 個步驟，逐步設(shè)計。 1）明確設(shè)計任務，收集研究設(shè)計的原始資料。原始資料包括如下內(nèi)容。 A：加工零件的零件圖、毛坯圖及加工工藝過程，所設(shè)計夾具應有的工序圖， 并了解該工序所使用的設(shè)備、刀具、量具、其他輔具以及該工序的加工余量、切 削用量、加工要求、生產(chǎn)節(jié)拍等參數(shù)。 B：了解零件的生產(chǎn)類型，就是決定夾具采用簡單結(jié)構(gòu)或復雜結(jié)構(gòu)的依據(jù)。 若屬大批量生產(chǎn)，則力求夾具結(jié)構(gòu)完善、生產(chǎn)率高 或是單件小批量生產(chǎn)或急于應 付生產(chǎn)，則夾具結(jié)構(gòu)應簡單，以便迅速制造交付使用。 C：收集該夾具所用機床的資料，主要指與夾具連接部分的安裝尺寸。如銑床夾 具要安裝在工作臺上，要收集工作如大小，工作如 T 形槽及槽距，以及機床的技 術(shù)參數(shù)。 D：收集所使用刀具的資料如刀具的精度、安裝方式、使用要求及技術(shù)條件等。 E：收集國內(nèi)外同類型夾具資料，吸收其中先進而又能結(jié)合本廠情況的合理部分。 F：了解本廠制造夾具的能力和使用的條件，如夾具制造的條件及精度水平，有 4 無壓縮空氣壓值等。 G：收集有關(guān)夾具部件的標準（包括國標、部標、企標、廠標），典型夾具結(jié)構(gòu) 圖冊等。 2）確定夾具結(jié)構(gòu)方案，繪制結(jié)構(gòu)草圖，其主要內(nèi)容如下。 A：根據(jù)工件加工尺寸、要求和開關(guān)，確定工件的定位方式，選擇或設(shè)計定位元 件，計算定位誤差。 B：確定刀具的引導方式及引導元件（指鉆夾具、銑夾具）。 C：確定工件夾緊方式 ，選擇或設(shè)計夾緊機構(gòu)，計算夾緊力。 D：確定其他裝置（如分度裝置、頂出裝置）的結(jié)構(gòu)型式。 E：確定和設(shè)計其他結(jié)構(gòu)，如銑床夾具與機床的連接裝置、對刀裝置。 在確定夾具結(jié)構(gòu)的各組成部分時，可提出幾種不同方案，分別畫出草圖，進行分 析比較，從中選擇出合理方案。 3）繪制夾具總圖。應注意以下幾點。 A：繪制夾具總圖，盡量按 1：1 繪制，以保證直觀性。 B：主視圖盡量符合操作者的正面位置。 C：工件輪廓用雙點畫線繪制，并視為假想透明體，不影響其他元件的繪制。 D：繪圖順序為：工件——定位元件——引導元件——夾緊裝置——其他裝 置——夾具體。 4）標注總圖上的尺寸、公差與配合和技術(shù)條件。夾具總圖結(jié)構(gòu)繪制完成后， 需標注五類尺寸和四類技術(shù)條件。 5）編寫零件明細表。明細表應包括零件序號、名稱、代號（指標準件代號或 通用件代號 ）、數(shù)量、材料、熱處理、質(zhì)量等。 6）繪制總圖中非標準件的零件圖。 三：夾具總圖上尺寸、公差與配合和技術(shù)條件的標注 在夾具設(shè)計中，對于初設(shè)計者，在夾具總圖上如何標注尺寸及技術(shù)條件，往 往是難點之一，以下對此作簡要闡述。 1）夾具總圖上應標注的五類尺寸 A：夾具外形輪廓尺寸——指夾具在長、寬、高三個方向上的最大極限尺寸。 若有可動部分，則指運動部件在空間達到的極限位置的尺寸。標注夾具外形尺寸 的目的是避免夾具與機床或刀具在空間發(fā)生干涉。 5 B：工件與定位元件間的聯(lián)系尺寸——主要指工件定位面與定位元件工作面的 配合尺寸或各定位元件的位置尺寸，它們直接影響工件加工精度，是計算工件定 位誤差的依據(jù)。 C：夾具與刀具的聯(lián)系尺寸——主要指對刀元件或引導元件與夾具定位元件之 間的位置尺寸、引導元件之間的位置尺寸或引導與導向部分的配合尺寸。 D：夾具與機床的連接部分尺寸——這類尺寸主要指夾具與機床主軸或工作如 必須固定連接的平俱。如車床夾具要安裝在車床主軸上，要標注與車床主軸的連 接尺寸，銑床夾具要安裝在工作臺上，要標注與工作如 T 形槽相配的定位鍵尺寸。 E：夾具內(nèi)容的配合尺寸——中心軸與夾具體孔的配合尺寸，鉆套與襯套、襯 套與夾具體的配合尺寸，此類尺寸必須標注尺寸、配合性質(zhì)及配合精度，否則夾 具精度無法保證。 2） 夾具總圖上應標注的四類技術(shù)條件 夾具中的技術(shù)條件主要指夾具裝配好后，各表面之間的位置精度要求。 A：定位元件之間的相互位置要求——這是指組合定位時多個定位元件之間的 相互位置要求或多件裝夾時相同定位元件之間的相互位置要求。如兩端頂尖頂軸 兩端中心孔，要求兩頂尖軸線同軸度，兩 V 形塊對稱線的同軸度。 B：定位元件與連接元件或夾具體底面的相位置要求——夾具的連接元件或夾 具體底面是夾具與機床的連接部分，它決定了夾具與機床的相對位置，也就是決 定了定位元件相對機床，或刀具的位置，即決定了工件相對機床或刀具的位置。 C：引導元件與連接元件或夾具體底面的位置要求 D：引導元件與定位元件之間的相互位置要求 3）五類尺寸、四類技術(shù)條件的分類 五類尺寸、四類技術(shù)條件根據(jù)是否與工序加工要求相關(guān)而分為兩類，其精度 值大小和取法不同。 A：與工件加工要求無直接關(guān)系的 ① 尺寸公差與配合 這類尺寸公差與配合應按照元件在夾具中的功用和裝配 要求，根據(jù)公差與配合國家標準或參閱有關(guān)資料來制定。 ② 技術(shù)條件 與工件加工要求無直接關(guān)系的夾具上技術(shù)條件。 B： 與加工要求直接相關(guān)的 這類尺寸和技術(shù)條件與工件上相應尺寸和技術(shù) 6 條件直接對應，直接根據(jù)工件相應尺寸公差和相互位置允差的（1/5～1/2）的值 選取。一般工件允差小，取大系數(shù)，工件允差大，則取小系數(shù)。 制定這類夾具尺寸公差時，要注意下列問題。 ① 應經(jīng)工件的平均尺寸作為夾具相應尺寸的基本尺寸，極限偏差按對稱雙向 標注。 ② 應以工序尺寸（不一定是工件最終尺寸）作為夾具基本尺寸的設(shè)計依據(jù)。 4）夾具調(diào)刀尺寸的標注 當夾具設(shè)計完成，按要求標注尺寸后，對有些夾具如銑夾具，往往還要標注 調(diào)刀尺寸（調(diào)刀尺寸一般是指夾具的調(diào)刀基準到對刀元件工作表面的位置尺寸）， 即刀具相對基準的尺寸，它與工件加工尺寸直接相關(guān)，也是夾具總圖上關(guān)鍵尺寸 要求。 四：夾具體設(shè)計 夾具總體設(shè)計中最后完成的主要元件是夾具體。夾具體是夾具基礎(chǔ)件、組成 夾具的各種元件、機構(gòu)、裝置都要安裝在夾具體上。在加工過程中，它還要承受 切削力、夾緊、慣性力及由此而產(chǎn)生的振動和沖擊。所以，夾具體是夾具中一個 設(shè)計、制造勞動量大，耗費材料多，加工要求高的零部件。在夾具成本中所占比 重較大，制造周期也長，設(shè)計時，應給以足夠的重視。 （1） 夾具體和毛坯結(jié)構(gòu) 實際生產(chǎn)中所用夾具體常用的有三種結(jié)構(gòu)。 A：鑄造結(jié)構(gòu) 鑄造結(jié)構(gòu)夾具體的優(yōu)點如下： ① 可鑄出復雜的結(jié)構(gòu)形狀。 ② 鑄件抗壓強度大、抗振性好，特別適用于加工時振動大、切削負荷大的場 合。 ③ 鑄件易于加工，價格低廉，成本低。但鑄件生產(chǎn)周期長，因存在鑄內(nèi)應力， 易引起變形，影響夾具精度的保持性，因此，夾具體必須進行時效處理。 B：焊接結(jié)構(gòu)其優(yōu)點如下： ① 容易制造，周期短。 ② 采用鋼板、型材，如結(jié)構(gòu)合理，布置得當，可減小質(zhì)量。由于上述兩優(yōu)點， 特別適用于新產(chǎn)品試制或臨時急用的場合，以縮短生產(chǎn)周期。此外，一些結(jié)構(gòu)簡 7 單的小型夾具，如翻轉(zhuǎn)式鉆模、蓋板式鉆模、可缷式鉆模，采用焊接式結(jié)構(gòu)十分 有利，因為這些夾具要頻繁拆缷翻轉(zhuǎn)，力求結(jié)構(gòu)輕巧耐磨。 但焊接結(jié)構(gòu)夾具體在焊接過程中的熱變形和殘余應力對夾具精度會有不得影 響，因此，焊完后要進行退火處理；另外，為提高剛性需加加強筋。 C：裝配結(jié)構(gòu) 裝配夾具體是選用夾具專用標準毛坯或標準零件，根據(jù)使用要求組裝而成， 可得到精確的外形和空間位置尺寸。標準毛坯和標準零件可組織專業(yè)化生產(chǎn)，這 樣不但可以大大縮短夾具體的生產(chǎn)周期，還可降低生產(chǎn)成本。要使裝配夾具體在 生產(chǎn)中得到廣泛使用，必須實行夾具零部件的標準化、系列化。 （2）對夾具體的基本要求 A：一定的形狀和尺寸 夾具的外形，取決于安裝在夾具上的各種元件、機構(gòu)、裝置的形狀及它們之 間的布置位置。設(shè)計時，只要將組成該夾具的所有元件、機構(gòu)和裝置的結(jié)構(gòu)尺寸 都設(shè)計好并布置好它們在圖紙上的位置，就可以由此勾畫出夾具體的大致外形輪 廓尺寸。因為是單件生產(chǎn)，一般不作復雜計算設(shè)計。通常參照類似的夾具結(jié)構(gòu)， 按經(jīng)驗類比法估計確定。 確定夾具體尺寸時，可參考下面數(shù)據(jù)。 ① 鑄造結(jié)構(gòu)的夾具體，壁厚取 15～40mm，過厚處挖空。 ② 焊接結(jié)構(gòu)用鋼板取 10～15mm，剛度不夠時加筋板。 ③ 夾具體上不加工表面與工件表面之間應有一定間隙，以保證工件與夾具體 之間不發(fā)生干涉。間隙大小按以下規(guī)定選?。?a:夾具體、工件都是毛面，間隙取 8～15mm. b:夾具體是毛面，工件是光面，間隙取 4～10mm. B：足夠的強度和剛度 目的是減小在加工過程中因受切削力、夾緊力等而發(fā)生變形或振動。當剛度 不夠時，可增設(shè)加強筋或用框形結(jié)構(gòu)。若用加強筋，其壁厚取 0.7～0.9 倍壁厚， 高度不大于壁厚 5 倍。 C：良好的結(jié)構(gòu)工藝性 以便于制造、裝配、并減少加工工時。如夾具體上大平面上要局部加工，可 鑄出 3～5mm 凸臺；各加工表面，最好在同一平面內(nèi)或在同一回轉(zhuǎn)表面上，以便于 8 加工；盡量減少加工表面面積。另外，對于切削量大的工件所使用夾具，要注意 應能方便排屑，以免影響安裝精度；對于大而重的夾具體，要考慮起吊裝置，如 吊環(huán)螺釘或起重螺栓。 2 二三檔變速叉的加工工藝規(guī)程設(shè)計 2.1 二三檔變速叉的作用 題目所給的零件是二三檔變速叉。它位于機床變速機構(gòu)中，主要起換檔，使 主軸回轉(zhuǎn)運動按照工作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩的作用。零件上方 的 φ19孔與操縱機構(gòu)相連，二下方叉口則是用于與所控制齒輪所在的軸接觸。通 過上方的力撥動下方的齒輪變速。 2.2 零件的工藝分析 對該零件的平面、孔和螺紋進行加工，具體要求如下： 1.Φ31左端面 2.Φ31右端面 3.Φ19 孔05.2? 4.Φ128 孔4.0 5.C向凸臺面 6.叉口兩側(cè)面 7.尺寸18.5側(cè)面 8.M10螺紋 2.3 基面的選擇 基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一。基面選擇的正確、合理，可 9 以保證質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率。否則，就會使加工工藝過程問題百出，嚴重的還會 造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法進行。 2.3.1 粗基準的選擇原則 1）如果必須首先保證工件上加工表面與不加工表面 之間的位置要求，應以 不加工表面作為粗基準。如果在工件上有很多不需加工的表面，則應以其中與加 工面位置精度要求較高的表面作粗基準。 2）如果必須首先保證工件某重要表面的加工余量均勻，應選擇該表面作精基 準。 3）如需保證各加工表面都有足夠的加工余量，應選加工余量較小的表面作粗 基準。 4）選作粗基準的表面應平整，沒有澆口、冒口、飛邊等缺陷，以便定位可靠。 5）粗基準一般只能使用一次，特別是主要定位基準，以免產(chǎn)生較大的位置誤 差。 由以上及零件知，選用 Φ 右端面及頂面作為定位粗基準。 2.3.2 精基準選擇的原則 選擇精基準時要考慮的主要問題是如何保證設(shè)計技術(shù)要求的實現(xiàn)以及裝夾準 確、可靠、方便。 精基準選擇應當滿足以下要求： 1） 用設(shè)計基準作為定位基準，實現(xiàn)“基準重合”，以免產(chǎn)生基 準不重合誤差。 2） 當工件以某一組精基準定位可以較方便地加工很多表面時， 應盡可能采用此組精基準定位，實現(xiàn)“基準統(tǒng)一”，以免生產(chǎn)基準轉(zhuǎn)換誤 差。 3） 當精加工或光整加工工序要求加工余量盡量小而均勻時，應 選擇加工表面本身作為精基準，即遵循“自為基準”原則。該加工表面與 其他表面間的位置精度要求由先行工序保證。 4） 為獲得均勻的加工余量或較高 的位置精度，可遵循“互為基 準”、反復加工的原則。 10 5） 有多種方案可供選擇時應選擇定位準確、穩(wěn)定、夾緊可靠， 可使夾具結(jié)構(gòu)簡單的表面作為精基準。 由上及零件圖知，選用兩個 Φ11 孔及其基準面 B 作為定位精基準。 2.4 制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點，應當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)以確定為大批生產(chǎn)的條件下， 可采用通用機床配以專用工夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)效率。除此 以外，還應考慮經(jīng)濟效果，以便降低生產(chǎn)成本。 最終工藝方案如下： 工序 01：蠟模精密鑄造 工序 02：淬火（7、20、16 兩側(cè)面，高頻淬火，硬度 56HRC～62HRC） 工序 03：銑 Φ31 左端面 工序 04：銑 Φ31 右端面 工序 05：鉆、擴、鉸 19 孔05.2? 工序 06：鏜 Φ128 孔4.0 工序 07：銑叉口兩側(cè)面 工序 08：銑 C 向凸臺面 工序 09：鉆、攻 M10 螺紋 工序 10：銑 Φ18.5 側(cè)面 工序 11：銑寬 20 槽2.0? 工序 12：去毛刺 工序 13：檢驗至圖紙要求 工序 14：入庫 2.5 確定各工序的加工余量、計算工序尺寸及公差 變速器II、III擋變速叉零件材料為 45，毛坯重約3.4Kg。生產(chǎn)類型為成批 生產(chǎn)，采用鍛造， 2級精度組。 根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的加工余量，對毛坯初 步設(shè)計如下： 11 1. Φ31左端面的加工余量 Φ31左端面，制造精度CT8級，加工余量等級IT-E，由《機械制造工藝設(shè)計簡 明手冊》表2.2-4得，單邊余量Z=2.0mm，表面粗糙度Ra6.3，由《機械制造工藝設(shè) 計簡明手冊》表1.4-8知，一步銑削即可滿足其精度要求。 2. Φ31右端面的加工余量 Φ31右端面，制造精度CT8級，加工余量等級IT-E，由《機械制造工藝設(shè)計簡 明手冊》表2.2-4得，單邊余量Z=2.0mm，表面粗糙度Ra6.3，由《機械制造工藝設(shè) 計簡明手冊》表1.4-8知，一步銑削即可滿足其精度要求。 3.Φ19 孔的加工余量05.2? 因Φ19 孔的尺寸不大，故采用鍛造，孔的表面粗糙度Ra3.2，由《機械制.0 造工藝設(shè)計簡明手冊》表1.4-7知，需經(jīng)過鉆——擴——鉸三步方滿足其精度要求。 鉆孔至Φ18 擴Φ18孔至Φ18.8 單邊余量2Z=0.8 鉸Φ18.8孔至Φ19 單邊余量2Z=0.203.? 4.寬20槽的加工余量 寬20槽，因加工余量小，故鍛造時不留余量，表面粗糙度Ra6.3，由《機械制 造工藝設(shè)計簡明手冊》表1.4-8知，一步銑削即可滿足其精度要求。 5.C向凸臺面的加工余量 C向凸臺面，制造精度CT8級，加工余量等級IT-E，由《機械制造工藝設(shè)計簡 明手冊》表2.2-4得，單邊余量Z=2.0mm，表面粗糙度Ra6.3，由《機械制造工藝設(shè) 計簡明手冊》表1.4-8知，需經(jīng)過一步銑削即可滿足其精度要求。 6.18.5側(cè)面的加工余量 18.5側(cè)面，制造精度CT8級，加工余量等級IT-E，由《機械制造工藝設(shè)計簡明 手冊》表2.2-4得，單邊余量Z=2.0mm，表面粗糙度Ra6.3，由《機械制造工藝設(shè)計 簡明手冊》表1.4-8知，一步銑削即可滿足其精度要求。 7.叉口兩側(cè)面的加工余量 叉口兩側(cè)面，制造精度CT8級，加工余量等級IT-E，由《機械制造工藝設(shè)計簡 明手冊》表2.2-4得，單邊余量Z=2.0mm，表面粗糙度Ra6.3，由《機械制造工藝設(shè) 12 計簡明手冊》表1.4-8知，一步銑削即可滿足其精度要求。 8.M10螺紋的加工余量 M10螺紋的尺寸不大，故采用實心鍛造，表面粗糙度Ra6.3，由《機械制造工 藝設(shè)計簡明手冊》表1.4-7知，鉆孔——攻絲即可滿足其精度要求。 9.其他不加工表面鍛造即可滿足其精度要求。 2.6 確定切削用量及基本工時 工序 01：蠟模精密鑄造 工序 02：淬火（7、20、16 兩側(cè)面，高頻淬火，硬度 56HRC～62HRC） 工序 03：銑 Φ31 左端面 1. 選擇刀具 刀具選取不重磨損硬質(zhì)合金套式端銑刀，刀片采用 YG8, ， ， ， 。map0.2?d40?min/75v4?z 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 因為加工余量不大，故可在一次走刀內(nèi)銑完，則 map0.2? 2）決定每次進給量及切削速度 根據(jù) X52 型銑床說明書，其功率為為 7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則齒/2.0mfz?in597410rdvns ???? 按機床標準選取 ＝600wn/i.106mvw 當 ＝600/min 時nrzfwm/48062.??? 按機床標準選取 mf5 3）計算工時 切削工時： ， ，l31?l0.21ml2? 13 則機動工時為 min29.0.63121?????fnltwm 工序 04：銑 Φ31 右端面 1. 選擇刀具 刀具選取不重磨損硬質(zhì)合金套式端銑刀，刀片采用 YG8, ， ， ， 。map0.2?d40?min/75v4?z 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 因為加工余量不大，故可在一次走刀內(nèi)銑完，則 map0.2? 2）決定每次進給量及切削速度 根據(jù) X52 型銑床說明書，其功率為為 7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則齒/2.0mfz?in597410rdvns ???? 按機床標準選取 ＝600wn/i.106mvw 當 ＝600/min 時nrzfwm/48062.??? 按機床標準選取 mf5 3）計算工時 切削工時： ， ，l31?l0.21ml2? 則機動工時為 in9.2.0621????fnltwm 工序 05：鉆、擴、鉸 19 孔5.? 工步一：鉆孔至 Φ18 14 確定進給量 ：根據(jù)參考文獻Ⅳ表 2-7，當鋼的 ，f MPab80?? 時， 。由于本零件在加工 Φ18 孔時屬于低md180??rm/47.0~39.? 剛度零件，故進給量應乘以系數(shù) 0.75，則??rmf /35.0~29.5.?? 根據(jù) Z525 機床說明書，現(xiàn)取 f. 切削速度：根據(jù)參考文獻Ⅳ表 2-13 及表 2-14，查得切削速度 所以min/30v? min/5318010rdvws ???? 根據(jù)機床說明書，取 ，故實際切削速度為i/nin/3.2105vw?? 切削工時： ， ，ml67l9ml? 則機動工時為 in624.05.21?????fnltwm 工步二：擴 Φ18 孔至 Φ19.8 利用鉆頭將 孔擴大至 ，根據(jù)有關(guān)手冊規(guī)定，擴鉆的切削用量18?m8.1? 可根據(jù)鉆孔的切削用量選取 ，根據(jù)參考文獻Ⅳ表 4.2-13，取rf/6.~05? rmf/16.0? 則主軸轉(zhuǎn)速為 ，根據(jù)參考文獻Ⅳ表 4.2-12，取in/250n mi/63rn 故實際切削速度為 min/2.371068.ndvw???? 切削工時： ， ， ，走刀次數(shù) i=1l67l4.l? 則機動工時為 15 min68.01.63024721?????ifnltwm 工步三：鉸 Φ18.8 孔至 Φ19 確定進給量 ：根據(jù)參考文獻Ⅳ表 2-7 根據(jù) Z3025 搖臂鉆床說明書，主軸進f 給量 ，根據(jù)參考文獻Ⅳ表 4.2-13，取rmf/6.1~05? rmf/12.0? 主軸速度：主軸轉(zhuǎn)速 ，根據(jù)參考文獻Ⅳ表 4.2-12，取min/250~rn? in/rn 故實際切削速度為 in/7.5910dvw???? 切削工時： ， ， ，走刀次數(shù) i=1ml67l.ml2? 則機動工時為 in576.012.021?????ifnltwm 工序 06：鏜 Φ128 孔4.0? 所選刀具為 YT5 硬質(zhì)合金、直徑為 20mm 的圓形鏜刀。 1）確定切削深度 pa m0.21428??? 2）確定進給量 f 根據(jù)表 1.5 ，當粗鏜鑄件、鏜刀直徑為 20mm、 2mm，鏜刀伸出長度為* pa? 7mm 時， =0.15～0.30mm/rf 按 T4163 機床的進給量（表 4.2-21），選擇 =0.27mm/rf 3）確定切削速度 v 按表 1.27 的計算公式確定* vyxpmkfaTvvC? 16 式中 =1000，m=0.2, =0.15, =0.2, T =60min, vCvxvy468.05.89.0???vk 則 234m/min??min/468.027.1502.v =582r/mini/r3nD? 按 T4163 機床上的轉(zhuǎn)速，選擇 in/580r? 4）基本時間 選鏜刀的主偏角 =45°，則 =2.0mm， =7mm， =4mm， =0，rx1ll2l3l =0.27mm/r, ，f min/580?? in083.27.4T3???j 工序 07： 銑叉口兩側(cè)面 1. 選擇刀具 刀具選取不重磨損硬質(zhì)合金立銑刀，刀片采用 YG8, ， ， ， 。map0.2?d80?min/125v4?z 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 因為加工余量不大，故可在一次走刀內(nèi)銑完，則 map0.2? 2）決定每次進給量及切削速度 根據(jù) X52 型銑床說明書，其功率為為 7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則齒/2.0fz?min4981510rdvns ???? 按機床標準選取 ＝500wn/i6.125081vw 當 ＝500r/min 時n 17 rmznfwm/4052.0??? 按機床標準選取 fm 3）計算工時 切削工時： ， ，l9?l0.21ml2? 則機動工時為 in5.2.0521 ?????ifnltwm 工序 08：銑 C 向凸臺面 1. 選擇刀具 刀具選取不重磨損硬質(zhì)合金套式端銑刀，刀片采用 YG8, ， ， ， 。map2?d0min/4v?4?z 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 因為加工余量不大，故可在一次走刀內(nèi)銑完，則 map2? 2）決定每次進給量及切削速度 根據(jù) X52 型銑床說明書，其功率為為 7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則齒/2.0mfz?in637410rdvns ???? 按機床標準選取 ＝600wn/i.102mvw 當 ＝600/min 時nrzfwm/48062.??? 按機床標準選取 mf5 3）計算工時 18 切削工時： ， ，ml26?l21ml02? 則機動工時為 in3.02621????fnltwm 工序 09： 鉆、攻 M10 螺紋 工步一：鉆 M10 螺紋底孔 Φ6.8 選用 高速鋼錐柄麻花鉆（《工藝》表 3.1－6）8.6? 由《切削》表 2.7 和《工藝》表 4.2－16 查得 0.28/fmr?機 （《切削》表 2.15）min/10v? 468r/minin/8.610rD??? 按機床選取 n=500r/min mi/.9105.dnvw? 切削工時： ， ，l.7l4.32?l23 則機動工時為 in09.i128.05321 ?????ifnlltwm 工步二：攻 M10 螺紋 選擇 M10mm 高速鋼機用絲錐 等于工件螺紋的螺距 ，即 f=0.6mm/rf pm/in15VC?機 597r/mini/80rDvn??? 按機床選取 n=630r/min 切削工時： ， ，l5.71?ml6.02l23? 則機動工時為 in07.i16.03.21 ????ifnlltwm 19 工序 10：銑 Φ18.5 側(cè)面 1. 選擇刀具 刀具選取不重磨損硬質(zhì)合金套式立銑刀，刀片采用 YG8, ， ， ， 。map0.2?d10?min/2v4?z 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 因為加工余量不大，故可在一次走刀內(nèi)銑完，則 map0.2? 2）決定每次進給量及切削速度 根據(jù) X52 型銑床說明書，其功率為為 7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則齒/2.0fz?min637110rdvns ???? 按機床標準選取 ＝600wn/i8.01vw 當 ＝600/min 時nrmzfwm/4062.??? 按機床標準選取 fm5 3）計算工時 切削工時： ， ，l46?l0.21ml2? 則機動工時為 in47.2.0621????ifnltwm 工序 11：銑寬 20 槽.? 1. 選擇刀具 刀具選取不重磨損硬質(zhì)合金三面刃銑刀，刀片采用 YG8, ， ， ， 。map0.2?d80?min/125v4?z 20 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 因為加工余量不大，故可在一次走刀內(nèi)銑完，則 map0.2? 2）決定每次進給量及切削速度 根據(jù) X61 型銑床說明書，其功率為為 7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則齒/2.0fz?min4981510rdvns ???? 按機床標準選取 ＝500wn/i6.125081vw 當 ＝500r/min 時nrmzfwm/40.??? 按機床標準選取 fm 3）計算工時 切削工時： ， ，l26?l10ml2? 則機動工時為 in38.20521????fnltwm 工序 12：去毛刺 工序 13：檢驗至圖紙要求 工序 14：入庫 21 3 專用夾具設(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。 由指導老師的分配，決定設(shè)計工序 05：鉆、擴、鉸 Φ19 孔的夾具。 3.1 問題的提出 本夾具主要用于鉆、擴、鉸 Φ19 孔，表面粗糙度 Ra0.8，精度要求較高，故 設(shè)計夾具時即要考慮如何提高生產(chǎn)效率，也要注意生產(chǎn)質(zhì)量。 3.2 定位基準的選擇 選擇已加工好的 Φ31 左端面、Φ128 孔、寬 23 端面和工作一側(cè)定位，所以 相應的夾具上的定位元件應是襯套和調(diào)節(jié)支承及 A 型固定式定位銷。因此進行定 位元件的設(shè)計主要是對襯套和調(diào)節(jié)支承及 A 型固定式定位銷，夾緊則是由螺桿、 螺母、圓墊圈、彈簧、移動壓板、調(diào)節(jié)支承和帶肩螺母等組成的夾緊機構(gòu)來完成。 1、Φ31 左端面與襯套相配合，限制三個自由度，即 Y 軸轉(zhuǎn)動、Z 軸轉(zhuǎn)動和 Z 軸移動。 2、Φ128 孔與 A 型固定式定位銷相配合，限制兩個自由度，即 X 軸移動和 Y 軸移動。 3、寬 23 端面與 A 型固定式定位銷相配合，限制一個自由度，即 X 軸轉(zhuǎn)動。 4、工作一側(cè)與調(diào)節(jié)支承相配合，起到一個浮動支承的作用， 工件六個自由度被完全限制，屬于完全定位，故設(shè)計合理。 22 3.3 定位誤差分析 1、基準位移誤差 Y? 由于定位副的制造誤差或定位副配合同間所導致的定位基準在加工尺寸方向上最 大位置變動量，稱為基準位移誤差，用 表示。Y? 工件以 Φ31 左端面、Φ128 孔、寬 23 端面和工作一側(cè)平定位，鉆、擴、鉸 Φ19 孔，如果工件內(nèi)孔直徑與軸外圓直徑做成完全一致，做無間隙配合，即孔的 中心線與軸的中心線位置重合，則不存在因定位引起的誤差。但實際上，軸和工 件內(nèi)孔都有制造誤差，于是工件套在軸上必然會有間隙，孔的中心線與軸的中心 線位置不重合，導致這批工件的加工尺寸 H 中附加了工件定位基準變動誤差，其 變動量即為最大配合間隙。按下式計算 )(21minaxminaxYdD???? 式中 ——基準位移誤差，mm ——孔的最大直徑，mmmaxD ——軸的最小直徑，mmind =0.0415mmm127.95-04.82)(21minaxY ）（????? 2、基準不重合誤差 B 加工尺寸 h 的基準是外圓柱面的母線上，但定位基準是工件圓柱孔中心線。這 種由于工序基準與定位基準不重合導致的工序基準在加工尺寸方向上的最大位置 變動量，稱為基準不重合誤差，用 表示?；鶞什恢睾险`差為 =B?B?d?21 式中 ——基準不重合誤差，mmB? ——工件的最大外圓面積直徑公差，mmd? =Bm02.4.21?? 23 3.4 切削力的計算與夾緊力分析 查表 4 得切削力計算公式： ppf Kfa7.031F? 式中 ，f=1mm/r,查表得 75.0)36/(??p =736MPa, 即 = =1547N?1p pf Kfa.137F117.03.? 所需夾緊力，查表 5 得， ，安全系數(shù) K=Wk 654320K 式中 為各種因素的安全系數(shù)，查表得：60~K K= =1.872，當計算 K2.5 時，取 K=2.50.13.121?? 孔軸部分由 M8 螺母鎖緊，查表得夾緊力為 12360N = =30900NWK?k5.60 由上計算得 》 ，因此采用該夾緊機構(gòu)工作是可靠的。kfF 3.5 定導向元件的設(shè)計 Φ19 孔加工需鉆、擴、鉸三道工序，因為鉆孔后還要擴孔和鉸孔，故選用快 換鉆套（其結(jié)構(gòu)如下圖示）。根據(jù)工藝要求：即用 Φ18 的麻花鉆鉆孔。查機床夾 具標準件可知 Φ18 孔相配的可換鉆套的具體結(jié)構(gòu)如下 具體的尺寸如下： 24 因為鉆套和夾具體是間隙配合，加工的時間鉆套靠壓緊螺釘把他壓緊在鉆模 板上，以防止加工的時間工件的旋轉(zhuǎn)，有上圖可知和鉆套相配的螺釘?shù)某叽鐬?M8，查機床夾具標準件可知，M8 鉆套壓緊螺釘?shù)木唧w結(jié)構(gòu)如下 25 具體的尺寸如下： 具體的尺寸如下： 3.6 夾具設(shè)計及操作簡要說明 如前所述，在設(shè)計夾具時，應該注意提高勞動生產(chǎn)率避免干涉。應使夾具結(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由螺 桿、螺母、圓墊圈、彈簧、移動壓板、調(diào)節(jié)支承和帶肩螺母組成夾緊機構(gòu)夾緊工 件。本工序為鉆削余量小，鉆削力小，所以一般的手動夾緊就能達到本工序的要 求。 26 結(jié)束語 本設(shè)計中是對變速器二三檔變速叉加工工藝的編制和專用夾具的設(shè)計，使對 零件的加工過程和夾具的設(shè)計有進一步的提高。在這次的設(shè)計中也遇到了不少的 問題，如在編寫加工工藝時，對所需加工面的先后順序編排，對零件的加工精度 和勞動生產(chǎn)率都有相當大的影響。在對某幾個工序進行專用夾具設(shè)計時，對零件 的定位面的選擇，采用什么方式定位，夾緊方式及夾緊力方向的確定等等都存在 問題。這些問題都直接影響到零件的加工精度和勞動生產(chǎn)率，為達到零件能在保 證精度的前提下進行加工，而且方便快速，以提高勞動生產(chǎn)率，降低成本的目的。 通過不懈努力和指導老師的精心指導下，針對這些問題查閱了大量的相關(guān)資料。 最后，將這些問題一一解決。 通過做這次的設(shè)計，使對專業(yè)知識和技能有了進一步的提高，為以后從 事本專業(yè)技術(shù)的工作打下了堅實的基礎(chǔ)。 27 謝 辭 這次設(shè)計使我收益不小，為我今后的學習和工作打下了堅實和良好的基礎(chǔ)。 但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時，數(shù)據(jù)存在大量的重復和重疊，由 于經(jīng)驗不足，在選取數(shù)據(jù)上存在一些問題，不過我的指導老師每次都很有耐心地 幫我提出寶貴的意見，在我遇到難題時給我指明了方向，最終我很順利的完成了 畢業(yè)設(shè)計。 這次設(shè)計成績的取得，與指導老師的細心指導是分不開的。在此，我衷心感 謝我的指導老師，特別是每次都放下她的休息時間，耐心地幫助我解決技術(shù)上的 一些難題，她嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風，深深地 感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，她都始終給予我細心的指導 和不懈的支持。多少個日日夜夜，她不僅在學業(yè)上給我以精心指導，同時還在思 想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，除了敬佩指導老師的專業(yè)水平外，她的治學 嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工 作。在此謹向指導老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 28 參 考 文 獻 [1] 李 洪．機械加工工藝手冊[M] ．北京出版社，1996．1． [2] 陳宏鈞．實用金屬切削手冊[M] ．機械工業(yè)出版社，2005．1． [3] 上海市金屬切削技術(shù)協(xié)會．金屬切削手冊[M]．上海科學技術(shù)出版社， 2002． [4] 楊叔子．機械加工工藝師手冊[M]．機械工業(yè)出版社，2000． [5] 徐鴻本．機床夾具設(shè)計手冊[M] ．遼寧科學技術(shù)出版社，2003．10． [6] 都克勤．機床夾具結(jié)構(gòu)圖冊[M] ．貴州人民出版社，1983．4． [7] 胡建新．機床夾具[M] ．中國勞動社會保障出版社，2001．5． [8] 馮 道．機械零件切削加工工藝與技術(shù)標準實用手冊[M] ．安徽文化音 像出版社，2003． [9] 王先逵．機械制造工藝學[M]．機械工業(yè)出版社，2000． [10] 馬賢智．機械加工余量與公差手冊[M]．中國標準出版社，1994．12． [11] 劉文劍．夾具工程師手冊[M]．黑龍江科學技術(shù)出版社，1987． [12] 王光斗．機床夾具設(shè)計手冊[M]．上海科學技術(shù)出版社，2002．8．