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目 錄 摘 要 1 ABSTRCT 2 第一章 零件的分析 3 1.1 零件的作用 3 1.2 零件的工藝分析 3 第二章 工藝規(guī)程設計 5 2.1確定毛坯的制造形式 5 2.2 基面的選擇的選擇 5 2.3 制定工藝路線 5 2.4 機械加工余量的確定 6 2.5 確定切削用量及基本工時 7 第三章 工裝夾具設計 17 3.1 問題的提出 17 3.2 定位基準的選擇 17 3.3 切削力及夾緊力計算 17 3.5定向鍵與對刀裝置設計 20 3.6 夾具設計及操作簡要說明 21 總 結(jié) 23 致 謝 24 參 考 文 獻 25 摘 要 本次設計內(nèi)容涉及了機械制造工藝及機床夾具設計、金屬切削機床、公差配合與測量等多方面的知識。 變速器II、III擋變速叉加工工藝及其銑寬20槽的銑床夾具是包括零件加工的工藝設計、工序設計以及專用夾具的設計三部分。在工藝設計中要首先對零件進行分析，了解零件的工藝再設計出毛坯的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的加工基準，設計出零件的工藝路線；接著對零件各個工步的工序進行尺寸計算，關鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量；然后進行專用夾具的設計，選擇設計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導元件、夾具體與機床的連接部件以及其它部件；計算出夾具定位時產(chǎn)生的定位誤差，分析夾具結(jié)構(gòu)的合理性與不足之處，并在以后設計中注意改進。 關鍵詞：工藝、工序、切削用量、夾緊、定位、誤差。 ABSTRCT This design involves the mechanical manufacturing process and machine tool fixture design, metal cutting machine tools, tolerance and measurement of various aspects of knowledge. Transmission II, III gear shift fork processing technology and milling width 20 slot milling fixture is including parts processing technology design, process design and special fixture design three parts. In the process of design should first understand the analysis of parts, parts of the process to design a blank structure, and choose the good components the processing datum, designs the process routes of the parts; then the parts of each labor step process size calculation, is the key to decide the craft equipment and the cutting process of the various design parameters; then a special fixture, the fixture selection for the various components of the design, such as connecting parts positioning elements and clamping elements, guide element, fixture and machine tool and other components; positioning error is calculated when the fixture, analysis the rationality and shortcoming of fixture structure, improve and design in later. Key words: process, process, cutting dosage, clamping, positioning, error. 第一章 零件的分析 1.1 零件的作用 變速器II、III擋變速叉的作用就是撥動同步器的齒環(huán)，以達到各檔位的分離和結(jié)合，實現(xiàn)換擋。 1.2 零件的工藝分析 從變速器II、III擋變速叉的零件圖上可以看出，它共有八個加工表面，現(xiàn)分述如下： 1.Φ31左端面 2.Φ31右端面 3.Φ19孔 4.Φ128孔 5.C向凸臺面 6.叉口兩側(cè)面 7.尺寸18.5側(cè)面 8.M8螺紋 技術要求如下： 1.蠟模精密鑄造。 2.不允許有影響零件強度的氣孔及非金屬夾渣。 3.未注圓角半徑R2～3。 4.7、20、16兩側(cè)面進行高頻淬火，深度1.2～2.5mm,硬度56～62HRC。 5.銳邊倒角C0.5。 6.鑄件應做成向下傾。 第二章 工藝規(guī)程設計 2.1確定毛坯的制造形式 零件材料為45，零件在工作過程中經(jīng)常受到?jīng)_擊性載荷，采用這種材料零件的強度也能保證。由于零件成批生產(chǎn)，而且零件的輪廓尺寸不大，選用鍛造，鍛造精度為2級，能保證鍛件的尺寸要求，這從提高生產(chǎn)率和保證加工精度上考慮也是應該的。 2.2 基面的選擇的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一，基面選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，不但使加工工藝過程中的問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法進行。 粗基準的選擇：對于零件的加工而言，粗基準的選擇對后面的精加工至關重要。從零件圖上可以看出，變速器II、III擋變速叉較不規(guī)則，所以粗基準不太容易選擇，選擇Ф31右端面、Ф128孔及18.5側(cè)面作為定位粗基準，依照粗基準的選擇原則（即當零件有不加工表面時，應該以這些不加工表面作為粗基準，若零件有若干個不加工表面時，則應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面做為粗基準）來選取。 對于精基準而言，主要應該考慮基準重合的問題，當設計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不再重復。 2.3 制定工藝路線 制訂工藝路線的出發(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要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領已確定為成批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能型機床配以專用夾具，并盡量使工序集中在提高生產(chǎn)率。除此以外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量降下來。 具體方案如下： 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 工序06：鏜Φ128孔 工序07： 銑叉口兩側(cè)面 工序08：銑寬20槽 工序09：銑Φ18.5側(cè)面 工序10：銑C向凸臺面 工序11： 鉆、攻M8螺紋 工序12：去毛刺 工序13：檢驗至圖紙要求 工序14：入庫 2.4 機械加工余量的確定 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，對毛坯初步設計如下： 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 因Φ19孔的尺寸不大，故采用鍛造，孔的表面粗糙度Ra3.2，由《機械制造工藝設計簡明手冊》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=0.2 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《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-8知，一步銑削即可滿足其精度要求。 8.M8螺紋的加工余量 M8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。 2.5 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, ，，，。 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 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 按機床標準選取＝600 當＝600/min時 按機床標準選取 3）計算工時 切削工時：，， 則機動工時為 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, ，，，。 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 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 按機床標準選取＝600 當＝600/min時 按機床標準選取 3）計算工時 切削工時：，， 則機動工時為 工序05：鉆、擴、鉸19孔 工步一：鉆孔至Φ18 確定進給量：根據(jù)參考文獻Ⅳ表2-7，當鋼的，時，。由于本零件在加工Φ18孔時屬于低剛度零件，故進給量應乘以系數(shù)0.75，則 根據(jù)Z525機床說明書，現(xiàn)取 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 根據(jù)機床說明書，取，故實際切削速度為 切削工時：，， 則機動工時為 工步二：擴Φ18孔至Φ19.8 利用鉆頭將孔擴大至，根據(jù)有關手冊規(guī)定，擴鉆的切削用量可根據(jù)鉆孔的切削用量選取 ，根據(jù)參考文獻Ⅳ表4.2-13，取 則主軸轉(zhuǎn)速為，根據(jù)參考文獻Ⅳ表4.2-12，取 故實際切削速度為 切削工時：，，，走刀次數(shù)i=1 則機動工時為 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，主軸進給量，根據(jù)參考文獻Ⅳ表4.2-13，取 主軸速度：主軸轉(zhuǎn)速，根據(jù)參考文獻Ⅳ表4.2-12，取 故實際切削速度為 切削工時：，，，走刀次數(shù)i=1 則機動工時為 工序06：鏜Φ128孔 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 2） 確定進給量 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7mm時， =0.15～0.30mm/r 按T4163機床的進給量（表4.2-21），選擇 =0.27mm/r 3） 確定切削速度 按表1.27的計算公式確定 式中=1000，m=0.2,=0.15, =0.2, T =60min, 則 234m/min =582r/min 按T4163機床上的轉(zhuǎn)速，選擇 4） 基本時間 選鏜刀的主偏角=45°，則=2.0mm，=7mm，=4mm，=0， =0.27mm/r,， 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, ，，，。 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 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 按機床標準選?。?00 當＝500r/min時 按機床標準選取 3）計算工時 切削工時：，， 則機動工時為 工序08：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, ，，，。 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 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 按機床標準選取＝500 當＝500r/min時 按機床標準選取 3）計算工時 切削工時：，， 則機動工時為 工序09：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, ，，，。 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 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 按機床標準選取＝600 當＝600/min時 按機床標準選取 3）計算工時 切削工時：，， 則機動工時為 工序10：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, ，，，。 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 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 按機床標準選?。?00 當＝600/min時 按機床標準選取 3）計算工時 切削工時：，， 則機動工時為 工序11： 鉆、攻M8螺紋 工步一：鉆M8螺紋底孔Φ6.8 選用高速鋼錐柄麻花鉆（《工藝》表3.1－6） 由《切削》表2.7和《工藝》表4.2－16查得 （《切削》表2.15） 468r/min 按機床選取n=500r/min 切削工時： ，， 則機動工時為 工步二：攻M8螺紋 選擇M8mm高速鋼機用絲錐 等于工件螺紋的螺距，即f=0.6mm/r 597r/min 按機床選取n=630r/min 切削工時： ，， 則機動工時為 工序12：去毛刺 工序13：檢驗至圖紙要求 工序14：入庫 第三章 工裝夾具設計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。由指導老師的分配，決定設計工序08：銑寬12槽的銑床專用夾具。 3.1 問題的提出 本夾具主要用于銑寬12槽，粗糙度Ra6.3，精度要高不高，故設計夾具時，精度則不予考慮，主要考慮生產(chǎn)效率。 3.2 定位基準的選擇 擬定加工路線的第一步是選擇定位基準。定位基準的選擇必須合理，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。基準選擇不當往往會增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設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。因此我們應該根據(jù)零件圖的技術要求，從保證零件的加工精度要求出發(fā)，合理選擇定位基準。此零件圖沒有較高的技術要求，也沒有較高的平行度和對稱度要求，所以我們應考慮如何提高勞動效率，降低勞動強度，提高加工精度。選擇Φ19孔、Φ128孔及Φ31左端面來定位。 3.3 切削力及夾緊力計算 （1）刀具： 采用三面刃銑刀 機床： X62型臥式銑床 由[3] 所列公式 得 查表 9.4—8 得其中： 修正系數(shù) z=24 代入上式，可得 F=749.2N 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= 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 （2）夾緊力的計算 選用夾緊螺釘夾緊機 由 其中f為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取 F=+G G為工件自重 夾緊螺釘： 公稱直徑d=8mm，材料45鋼 性能級數(shù)為6.8級 螺釘疲勞極限： 極限應力幅： 許用應力幅： 螺釘?shù)膹姸刃：耍郝葆數(shù)脑S用切應力為 [s]=3.5~4 取[s]=4 得 滿足要求 經(jīng)校核： 滿足強度要求，夾具安全可靠 3.4 定位誤差分析 1、 基準位移誤差 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。 工件以Φ19孔在軸上定位銑寬20槽，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 式中 ——基準位移誤差，mm ——孔的最大直徑，mm ——軸的最小直徑，mm =0.027mm 2、 基準不重合誤差 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。基準不重合誤差為= 式中 ——基準不重合誤差，mm ——工件的最大外圓面積直徑公差，mm = 3.5定向鍵與對刀裝置設計 定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個。其距離盡可能布置的遠些。通過定向鍵與銑床工作臺T形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面對于工作臺的送進方向具有正確的位置。 根據(jù)GB2207—80定向鍵結(jié)構(gòu)如圖所示： 圖 3.1 夾具體槽形與螺釘圖 根據(jù)T形槽的寬度 a=14mm 定向鍵的結(jié)構(gòu)尺寸如下： 表 3.1 定向鍵數(shù)據(jù)表 B L H h D 夾具體槽形尺寸 公稱尺寸 允差d 允差 公稱尺寸 允差D 14 -0.014 -0.045 20 8 5 10 4.5 14 +0.023 5 塞尺選用平塞尺，其結(jié)構(gòu)如下圖所示： 圖 3.2 平塞尺圖 塞尺尺寸為： 表 3.2 平塞尺尺寸表 公稱尺寸H 允差d C 2 -0.006 0.25 3.6 夾具設計及操作簡要說明 如前所述，在設計夾具時，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。本道工序為銑床夾具選擇了壓緊螺釘夾緊方式。本工序為銑切削余量小，切削力小，所以一般的手動夾緊就能達到本工序的要求。 夾具裝配圖如圖3-3所示： 圖3-3 裝配圖 總 結(jié) 課程設計即將結(jié)束了，時間雖然短暫但是它對我們來說受益菲淺的，通過這次的課程設計使我們不再是只知道書本上的空理論，不再是紙上談兵，而是將理論和實踐相結(jié)合進行實實在在的設計，使我們不但鞏固了理論知識而且掌握了設計的步驟和要領，使我們更好的利用圖書館的資料，更好的更熟練的利用我們手中的各種設計手冊和AUTOCAD等制圖軟件，為我們踏入畢業(yè)設計打下了好的基礎。 課程設計使我們認識到了只努力的學好書本上的知識是不夠的，還應該更好的做到理論和實踐的結(jié)合。因此同學們非常感謝老師給我們的辛勤指導，使我們學到了好多，也非常珍惜學院給我們的這次課程設計的機會，它將是我們畢業(yè)設計完成的更出色的關鍵一步。 致 謝 這次課程設計使我收益不小，為我今后的學習和工作打下了堅實和良好的基礎。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課程設計。 這次課程設計成績的取得，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。 參 考 文 獻 1. 切削用量簡明手冊,艾興、肖詩綱主編,機械工業(yè)出版社出版，1994年 2.機械制造工藝設計簡明手冊，李益民主編，機械工業(yè)出版社出版，1994年 3.機床夾具設計，哈爾濱工業(yè)大學、上海工業(yè)大學主編，上?？茖W技術出版社出版，1983年 4.機床夾具設計手冊，東北重型機械學院、洛陽工學院、一汽制造廠職工大學編，上?？茖W技術出版社出版，1990年 5.金屬機械加工工藝人員手冊，上海科學技術出版社，1981年10月 6.機械制造工藝學，郭宗連、秦寶榮主編，中國建材工業(yè)出版社出版，1997年 24