机械制造工艺学课程设计-变速器换档叉工艺规程及顶端两侧面的铣床夹具设计（全套图纸） .doc

- 1 目录 1 目目 录录 1 1 序序 言言2 2 2 2 零件的分析零件的分析3 3 2.1 零件的作用 3 3 2.2 零件的工艺分析 3 3 3 3 工艺规程设计工艺规程设计4 4 31 确定毛坯的制造形式 4 4 32 基面的选择4 4 3.3 制订工艺路线 5 5 34 机械加工雨量、工序尺寸及毛坯尺寸确定 5 5 35 确定切削余量及基本工时 6 6 4 4 夹具设计夹具设计1313 4.1 问题的提出 1313 4.2 夹具设计 1313 4.3、夹具设计及操作说明1414 小小 结结15 参考文献参考文献1616 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 1 序言 2 1 1 序序 言言 机械制造工艺与机床夹具课程设计是机械制造工艺与机床夹具课程教学的一个 不可或缺的辅助环节，是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大 部分专业课之后进行的。它是我们全面综合运用本课程及其有关先修课程的理 论和实践知识进行加工工艺及夹具结构设计的一次重要实践。同时还能培养我 们编制机械加工工艺规程和机床夹具设计的能力，这也是我们在进行毕业设计 之前对所学课程的一次深入的综合行链接，也是一次理论联系实际的训练。因 此，它在我们的大学学习生活中占有十分重要的地位。 就我个人而言，我希望通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一 次适应行训练，从中锻炼自己的分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国 的现代化建设打下一个良好的基础。 由于能力有限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。 2 零件的分析 3 2 2 零件的分析零件的分析 2.12.1 零件的作用零件的作用 题目所给定的零件是变速器换档叉（见图 2.1） ，它位于传动轴的端部。主 要作用是是传递扭矩，使变速器获得换档的动力。 2.22.2 零件的工艺分析零件的工艺分析 该变速器换档叉需要加工的表面可大致分为四类： 1）孔；15.81f8 2）以为基准的顶端两侧面和叉口的前后两侧面；15.81 8f16 56 3）以为基准的其它几个平面以及槽；15.81 8f 4）m101-7h 螺纹。 这几组加工加工面之间有着一定的位置要求，主要是：mm 孔的中心15.81 8f 线与叉口的前后两侧面的垂直度公差为 0.15mm； 3 工艺规程设计 4 3 3 工艺规程设计工艺规程设计 3 31 1 确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式 零件的材料为 35 钢。常用的毛坯件有铸件、锻件、型材、冲压件和焊接 件等。考虑到零件在加工过程中经常承受交变载荷及冲击性载荷，因此应该选 用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。且零件的轮廓尺寸 不大，故可采用模锻成型。 3 32 2 基面的选择基面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理， 可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程会问题百出， 更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。 1、粗基准的选择。选择定位粗基准是要能加工出精基准，同时要明确哪 一方面的要求是主要的。粗基准的选择应以下面的几点为原则：a.应选能加工 出精基准的毛坯表面作粗基准。b.当必须保证加工表面与不加工表面的位置和 尺寸时，应选不加工的表面作为粗基准。c.要保证工件上某重要表面的余量均 匀时，则应选择该表面为定位粗基准。d.当全部表面都需要加工时，应选余量 最小的表面作为基准，以保证该表面有足够的加工余量。 在铣床上加工变速器换档叉时，以内孔作为粗基准。满足粗基准15.8mm 的选择原则。 2、精基准的选择。精基准的选择应从保证零件加工精度出发，同时考虑 装夹方便，夹具结构简单。选择时应遵循以下原则：尽量选零件的设计基准 作精基准，可以避免因基准不重合引起的定位误差，这一原则称为“基准重合” 原则。尽可能使工件各主要表面的加工，采用统一的定位基准，这是“基准 统一”原则。当零件主要表面的相互位置精度要求很高时，应采用互为基准， 反复加工的原则。选择加工表面本身作为定位基准，即“自为基准” 。选择 的定位精基准，应保证工件定位准确，夹紧可靠，夹具结构简单，操作方便。 该零件加工时，采用内孔作为精基准来加工换档叉叉口前后两侧15.8mm 面。 3 工艺规程设计 5 3.33.3 制订工艺路线制订工艺路线 工艺路线的拟订是制定工艺规程的关键，其主要任务是选择各个表面的加 工方法和加工方案，确定各个表面的加工顺序和工序的组合内容，它与定位基 准的选择密切相关。制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状，尺寸 精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定的条件下， 应考虑机床的夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑 经济效果，以便使生产成本尽量降低。 工艺方案分析：由于零件表面精度要求较高，所以安排了粗铣和精铣。考 虑到15.8mm 孔的精度要求较高，安排为钻、铰加工。精铣时以15.8mm 孔 定位能保证端面与轴心的位置精度要求。 1综上分析，确定的加工路线方案一如下： 工序 钻并扩铰15.8mm 孔。 工序 粗铣叉口 195.9 两内侧面。 工序 粗铣 16 56 两侧面。 工序 粗铣叉口前后两侧面。 工序 粗铣 14.2 槽及 16.542.9 面及 16.514.5 面及 119.65 面。 工序 精铣叉口两内侧面。 工序 精铣 1656 两侧面。 工序 精铣叉口前后两侧面。 工序 精铣 16.542.9 面。 工序 攻 m101-7h 螺纹孔。 工序5 检查。 以上工艺过程详见“机械加工工艺过程综合卡片” 。 2工艺路线方案二为： 工序 粗铣叉口 195.9 两内侧面。 工序 钻并扩铰15.8mm 孔。 工序 粗铣 16 56 两侧面。 工序 粗铣叉口前后两侧面。 工序 粗铣 14.2 槽及 16.542.9 面及 16.514.5 面及 119.65 面， 精铣 14.2 槽及 16.542.9 面及 16.514.5 面及 119.65 面。 工序 精铣叉口两内侧面。 3 工艺规程设计 6 工序 精铣 16 56 两侧面。 工序 精铣叉口前后两侧面。 工序 攻 m101-7h 螺纹孔 工序 检查。 3工艺方案的比较与分析： 上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先将定位孔加工出来以便于其 他面的加工；方案二则先将叉口内侧面加工出来，然后再加工其它平面，而且 为了节省装卸时间将一些粗精加工放在了一个工序中。两相比较可以看出，先 加工孔再加工其它平面可以更好的保证各个平面的位置及方向误差，而且需要 把粗精加工分开才能保证零件的粗糙度。因此决定用方案一进行加工。 3 34 4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸确定 “变速器换档叉”零件为 35 钢，硬度 180-201hbs，采用在锻锤上合模模 煅毛坯。 根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工 序尺寸及毛坯尺寸如下： 1、15.81f8 内孔 毛坯为实心，不冲出孔。内孔精度要求 it7，参照机械制造工艺设计简 明手册 （以下简称工艺手册 ）表 2.3-9 确定孔的加工余量分配： 钻孔：15 扩钻：15.5 2z=0.5 粗铰：15.7 2z=0.1 精铰： 2z=0.1 0.043 0.016 15.8 2、叉口两内侧面 由于两内侧面对于 r28.5 中心线有平行度等位置要求，所以可以将其看作 内孔来确定加工余量，即的孔。毛坯为实心，已经有孔，精度要求为 0.1 0 51 it8，参照工艺手册表 2-3.9 确定加工余量的分配： 为简化模煅毛坯的外形，先直接取叉口尺寸为 46.5。表面粗糙度要求 ，需要精铣，此时粗铣单边余量 z=2.0，精铣时单边余量 z=0.25。6.3 z rm 3、15 56 两侧面 由于是在卧式铣床上两把刀同时铣床上两把刀同时铣，所以可以把两侧面 的余量用双边余量来计算。现毛坯长度方向直接取 11。表面粗糙度为 ，需要精铣，此时粗铣单边余量为 z=2.0-0.2=1.8，精铣时单边余6.3 z rm 量 z=0.2。 3 工艺规程设计 7 4、叉口前后两侧面 该端面的表面粗糙度要求，所以先粗铣再精铣。查机械加工余6.3 z rm 量手册 （以下简称余量手册 ）中的表 4-2 查得煅件尺寸公等级 ct 分为 7-9 级，选用 8 级。此时粗铣单边余量为 z=2.0 mm，精铣时单边余量 z=0.2。 5、14.2 槽及 16.542.9 面及 119.65 面 同理，因为它们的粗糙度要求均为，所以只需进行粗铣。z=2。12.5 z rm 6、16.514.5 面 该端面的表面粗糙度要求，所以先粗铣在精铣。查机械加工余6.3 z rm 量手册 （以下简称余量手册 ）中的表 4-2 查得煅件尺寸公等级 ct 分为 7-9 级，选用 8 级。此时粗铣单边余量为 z=2.0 mm，精铣时单边余量 z=0.2。 3 35 5 确定切削余量及基本工时确定切削余量及基本工时 工序：钻、扩及铰钻15.8f8 孔，本工序采用计算法确定切削用量。 1、加工条件 工件材料：35 钢正火，、模锻。0.55 b gpa 加工要求：钻、扩及铰钻15.8f8 孔，。3.2 z rm 机床：转塔车床。 刀具：麻花钻、扩孔钻、铰刀。15mm15.5mm 2、计算切削用量 （1）钻孔15mm 1）进给量 根据切削用量简明手册 （以下简称切削手册 ）表f 2.7，当钢的，时，=，由于本零件800 b mpa 0 15dmmf0.29 0.37/mm r 在加工15.8孔时，属于低刚度零件，故进给量应乘系数 0.75，则 =（） 0.75=f0.29 0.370.22 0.28/mm r 根据机床说明书，现取=0.20f/mm r 2）切削速度 根据切削手册表 2.13 及表 2.14，查得切削速度 。18/minvm 3）主轴转速 1000 /1000 18/15382 /min sw nvdr 根据机床说明书（见工艺手册表 4.2-8） ，与相近的机床转382 /minr 速为 300，故实际切削速度为：/minr v ./100015.8 300/100014.13 /min ww d nr 5）切削工时 按工艺手册表 9.4-31。 3 工艺规程设计 8 12 43,9,3lmm lmm lmm 12 ()/(4393)/300 0.20.92min mw tllln f （2）扩孔15.5mm 1）进给量 根据切削手册表 2.10，当钢的，f800 b mpa 时，=，由于本零件在加工15.8孔时，属于 0 15.8dmmf0.6 0.9/mm r 低刚度零件，故进给量应乘系数 0.75，则 =f(0.6 0.9) 0.750.45 0.675/mm r 按机床说明书，取=0.50f/mm r 2）切削速度 扩孔钻扩孔的切削速度,根据工艺手册表 28-2 确定为 v=0.4v 钻 其中 v 钻为用钻头钻同样尺寸的实心孔时的切削速度.故 14.13 0.45.652/minvm 3）主轴转速 1000 /1000 5.652/15.5116.1 /min sw nvdr 按机床选取nw=195r/min。 4）机动工时 12 43,3,3lmm lmm lmm 112 ()/(4333)/195 0.50.5min w tllln f （3）粗铰孔15.7mm 1）进给量f 根据工艺手册表 2.10，铰孔时的进给量和切削速度为钻孔时的 ，所以1/2 1/3 1/31/3 0.20.07/ffmm r 钻 1/31/3 14.134.71/vvmm r 钻 1000 /1000 4.71/15.795.5 /min sw nvdr 2) 切削速度 按机床选取,所以实际切削速度为：195 /min w nr /10003.14 15.7 195/10009.61/min ww vd nm 3）切削工时 12 43,3,4lmm lmm lmm 112 ()/(4334)/195 0.073.67in w tllln fm （4）精铰孔15.8mm 因为与粗铰时共用一把刀，利用其机床对工件作粗、精铰孔，所以切削用 3 工艺规程设计 9 量及工时均与粗铰相同。 1/31/3 0.20.07/ffmm r 钻 /10003.14 15.7 195/10009.61/min ww vd nm 195 /min w nr 112 ()/(4334)/195 0.073.66in w tllln fm 工序： 粗铣叉口 195.9 两内侧面；保证尺寸 0.1 0 50.5mm 由工艺手册表 3.1-29 查得采用硬质合金立铣刀,齿数为 5 个，由数 控加工工艺表 5-5 得硬质合金立铣刀每齿进给量 f 为，由手册得0.15 0.30 f 取 0.15mm/z 铣削速度：由数控加工工艺表 5-6 得硬质合金立铣刀切削速度为 mm/min, 由手册得 v 取 60mm/min.45 90 主轴转速：1000 /1000 60/40477.7 /min sw nvdr 根据机床说明书，取 nw=450r/min，故实际切削速度为： /100040 450/100056.52/min ww vd nm 切削工时 行程 12 50lllmm 50/3300.16min m t 工序 粗铣 16 56 两侧面；保证尺寸； 0 0.25 10.05 根据切削手册表 3.3 得 0.08/ z fmm齿 切削速度：参考有关手册，确定 v=0.35/min，即 21m/min。 采用高速钢镶齿三面刃铣刀，dw=40mm，齿数 z=18，。则15 1000 /1000 21/40167 /min sw nvdr 根据机床说明书，取 nw=165r/min，故实际切削速度为： /100040 165/100020.7/min ww vd nm 当 nw=165r/min 时，工作台的每分钟进给量 fm应为 fm=fzznw=0.0818165=237.6/minmm/minmm 查机床说明书，有 fm=230与该值接近，故选用 230。/minmm/minmm 切削工时： 行程 12 70lllmm 70/2300.31min m t 工序 粗铣叉口前后两侧面；保证尺寸 0 0.19 6.3 根据切削手册表 3.3 得 0.08/ z fmm齿 切削速度：参考有关手册，确定 v=0.45/min，即 27m/min。 采用高速钢镶齿三面刃铣刀，dw=225mm，齿数 z=20，。则15 3 工艺规程设计 10 1000 /1000 27/22538 /min sw nvdr 根据机床说明书，取 nw=37.5r/min，故实际切削速度为： /1000225 37.5/100026.5/min ww vd nm 当 nw=37.5r/min 时，工作台的每分钟进给量 fm应为 fm=fzznw=0.082037.5=60/minmm/minmm 查机床说明书，刚好有 fm=60，故直接选用该值。/minmm 切削工时：行程，则机动工时为 12 55lllmm 12 ()/55/600.93min mm tlllf 工序 粗铣 14.2 槽；保证 0.1 0 13.8 进给量： 采用槽铣刀加工，铣刀规格为 14，齿数为 10。由机械加工 工艺师手册表 21-5，取每齿进给量为 0.15mm/z,=2mm。 p a 由工艺手册表 3.1-74,取主轴转速为 190r/min。则相应的切削速度为： /100014 190/10008.35/minvdnm 切削工时： 行程 12 70lllmm 70/1900.38min m t 铣面16.5 42.9 根据切削手册表 3.3 得 0.08/ z fmm齿 切削速度：参考有关手册，确定 v=0.35/min，即 21m/min。 采用高速钢镶齿三面刃铣刀，dw=40mm，齿数 z=18。则 1000 /1000 21/40167 /min sw nvdr 根据机床说明书，取 nw=165r/min，故实际切削速度为： /100040 165/100020.7/min ww vd nm 当 nw=165r/min 时，工作台的每分钟进给量 fm应为 fm=fzznw=0.0818165=237.6/minmm/minmm 查机床说明书，有 fm=230与该值接近，故选用 230。/minmm/minmm 切削工时： 行程 12 55lllmm 55/2300.25min m t 铣面11 9.65 根据切削手册表 3.3 得 0.08/ z fmm齿 切削速度：参考有关手册，确定 v=0.35/min，即 21m/min。 采用高速钢镶齿三面刃铣刀，dw=40mm，齿数 z=18。则 3 工艺规程设计 11 1000 /1000 21/40167 /min sw nvdr 根据机床说明书，取 nw=165r/min，故实际切削速度为： /100040 165/100020.7/min ww vd nm 当 nw=165r/min 时，工作台的每分钟进给量 fm应为 fm=fzznw=0.0818165=237.6/minmm/minmm 查机床说明书，有 fm=230与该值接近，故选用 230。/minmm/minmm 切削工时： 行程 12 40lllmm 40/2300.18min m t 工序 精铣叉口两内侧面 根据切削手册表 3.3 得 0.08/ z fmm齿 切削速度：参考有关手册，确定 v=0.25/min，即 15m/min。 采用高速钢镶齿三面刃铣刀，dw=40mm，齿数 z=18。则 1000 /1000 15/40119 /min sw nvdr 根据机床说明书，取 nw=115r/min，故实际切削速度为： /100040 115/100014.4/min ww vd nm 当 nw=115r/min 时，工作台的每分钟进给量 fm应为 fm=fzznw=0.0818115=165.6/minmm/minmm 查机床说明书，有 fm=165与该值接近，故选用 165。 /minmm/minmm 切削工时： 行程 12 50lllmm 50/1650.31min m t 工序 精铣 16 56 两侧面 根据切削手册表 3.3 得 0.08/ z fmm齿 切削速度：参考有关手册，确定 v=0.25/min，即 15m/min。 采用高速钢立铣刀，dw=40mm，齿数 z=18。则 1000 /1000 15/40119 /min sw nvdr 根据机床说明书，取 nw=115r/min，故实际切削速度为： /100040 115/100014.4/min ww vd nm 当 nw=115r/min 时，工作台的每分钟进给量 fm应为 fm=fzznw=0.0818115=165.6/minmm/minmm 查机床说明书，有 fm=165与该值接近，故选用 165。 /minmm/minmm 切削工时： 行程 12 70lllmm 3 工艺规程设计 12 70/1650.43min m t 工序 精铣叉口前后两侧面；保证尺寸 0 0.19 5.9 根据切削手册表 3.3 得 0.08/ z fmm齿 切削速度：参考有关手册，确定 v=0.35/min，即 21m/min。 采用高速钢镶齿三面刃铣刀，dw=225mm，齿数 z=20，。则8 1000 /1000 21/22529.7 /min sw nvdr 根据机床说明书，取 nw=29.5r/min，故实际切削速度为： /1000225 29.5/100020.8/min ww vd nm 当 nw=29.5/min 时，工作台的每分钟进给量 fm应为 fm=fzznw=0.082029.5=47.2/minmm/minmm 查机床说明书，有 fm=45与该值接近，故选用 45。/minmm/minmm 切削工时：行程，则机动工时为 12 55lllmm 12 ()/55/451.23min mm tlllf 工序 精铣 16.542.9 面 根据切削手册表 3.3 得 0.08/ z fmm齿 切削速度：参考有关手册，确定 v=0.25/min，即 15m/min。 采用高速钢镶齿三面刃铣刀，dw=40mm，齿数 z=18，。则8 1000 /1000 15/40119.4 /min sw nvdr 根据机床说明书，取 nw=115r/min，故实际切削速度为： /100040 115/100014.4/min ww vd nm 当 nw=115r/min 时，工作台的每分钟进给量 fm应为 fm=fzznw=0.0818115=165.6/minmm/minmm 查机床说明书，有 fm=165与该值接近，故选用 165。/minmm/minmm 切削工时： 行程 12 55lllmm 55/1650.34min m t 工序 攻 m101-7h 螺纹孔： 所用刀具 m10 丝锥 , p a10/25mm0.1/6/minvm sm 1000 /1000 6/10191 /min ww nvdr 按机床选取，则190 /min w nr /100010 190/10005.97 /min ww vd nr 切削工时 ,12lmm 1 3lmm 2 12lmm 3 工艺规程设计 13 12 ()/(123 12)/190 0.11.43min mw tllln f 工序13 检查。 最后，将以上各工序切削用量、工时定额的计算结果，连同其它加工数据， 一并填入机械加工工艺过程综合卡片，见附表。 4 夹具设计 14 4 4 夹具设计夹具设计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。 根据设计任务书，决定设计加工变速器换档叉顶端两侧面的铣床夹16 56 具。本夹具用于卧式铣床,刀具为40高速钢镶齿三面刃铣刀,同时对 2 个面 进行加工. 4.14.1 问题的提出问题的提出 本夹具主要用来粗铣变速器换档叉的顶端两侧面，这两个侧面对16 56 孔有一定的位置度要求。因此，在本道工序加工时，主要应考虑如何提15.81 高劳动生产率，降低生产成本，而精度不是主要问题。 4.24.2 夹具设计夹具设计 1、定位基准的选择 由零件图可知，叉口两端面对孔有位置度要求。为了达到夹紧定位15.81 要求，据夹具手册知定位基准应尽可能与工序基准重合，在同一工件的各 道工序中，应尽量采用同一定位基准进行加工，所以应该选择孔作为主15.81 要定位基准面，同时以叉口两内侧面作为辅助定位基准。 2、定位分析 工件在心轴、档板、螺栓及支承钉上实现完全定位。其中心轴限制了工 件在 z 轴上的移动及转动自由度和 y 轴的移动自由度；档板和螺栓连接限制了 工件在 x 轴上的移动自由度和转动自由度及；支承钉限工件在 y 轴上的转动自 由度，又由于是两个平面同时加工，所以实现了完全定位。 3、切削力及夹紧力计算 刀具：高速钢镶齿三面刃铣刀， 40,18mm z 根据切削手册表 3.28 得 0 / ffff xuqwy fpze fc af az dmn 其中650,3.1,1.0,0.08,0.72,20,0.86, fpfzfef camm xfmm yamm umm 0 40,0.86,0,18 ff dmm qmm wz 所以 0.720.860.86 650 3.1 0.082018/403242fn 当用两把刀铣削时，26484ffn 实 水平分力：1.17132.4ffn h实 垂直分力：0.31945.2ffn 实 v 4 夹具设计 15 在计算切削力时，必须把安全系数考虑在内。安全系数。 1234 kk k k k 其中，为基本安全系数 1.5； 1 k 为加工性质系数 1.1； 2 k 为刀具钝化系数 1.1； 3 k 为断续切削系数 1.1。 4 k 所以 1.5 1.1 1.1 1.1 1.1 7132.41