变速叉第一速及倒车工艺及工序45铣35两端面夹具设计[含高清CAD图纸和文档打包]
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变速叉第一速及倒车工艺及工序45
铣35两端面夹具设计[含高清CAD图纸和文档打包]
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机械加工工序卡片产品型号产品型号120-1702024-B 产品名称零件名称变速叉-第一速及倒车共3页第1页车间工序号工序名称材 料 牌 号机加工20铣20#毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数锻造11设备名称设备型号设备编号同时加工件数铣床X52K1夹具编号夹具名称切削液专用夹具工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1以毛坯外表面为精基准，粗铣、半精铣圆弧端面专用夹具，面铣刀，游标卡尺16933.40.0831234 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期）标记处数更改文件号签 字 日 期标记处数更改文件号签 字 日 期机械加工工序卡片产品型号产品型号120-1702024-B 产品名称零件名称变速叉-第一速及倒车共3页第2页车间工序号工序名称材 料 牌 号机加工30铣20#毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数锻造11设备名称设备型号设备编号同时加工件数铣床X52K1夹具编号夹具名称切削液专用夹具工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1以19mm轴线定位基准，粗铣圆弧底面专用夹具，面铣刀，游标卡尺16933.40.0831234 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期）标记处数更改文件号签 字 日 期标记处数更改文件号签 字 日 期机械加工工序卡片产品型号产品型号120-1702024-B 产品名称零件名称变速叉-第一速及倒车共3页第3页车间工序号工序名称材 料 牌 号机加工40钻20#毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数锻造11设备名称设备型号设备编号同时加工件数钻床Z5251夹具编号夹具名称切削液专用夹具工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1以19mm轴线定位基准，钻扩螺纹孔M10X1专用夹具，高速钢钻头，游标卡尺23325.60.451.251234 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期）标记处数更改文件号签 字 日 期标记处数更改文件号签 字 日 期机械加工工艺过程卡片产品型号产品型号120-1702024-B 产品名称零件名称变速叉-第一速及倒车共1页第1页材 料 牌 号20#毛坯种类锻造毛坯外形尺寸每毛坯件数1每 台 件 数1备 注 工 序 号 工 名 序 称 工 序 内 容 车 间 工 段设 备工 艺 装 备 工 时 准终 单件10毛坯采用20#钢模锻造毛坯外形，正火处理锻造一锻压机15探伤超声波探伤毛坯，检验合格后进入加工工序锻造一20铣以毛坯外表面为精基准，粗铣、半精铣圆弧端面金二X52K铣床专用夹具，面铣刀，游标卡尺25钻以圆弧端面为精基准钻扩孔19mm金二Z525立式钻床专用夹具，高速钢钻头，游标卡尺30铣以19mm轴线定位基准，粗铣圆弧底面金二X52K铣床专用夹具，面铣刀，游标卡尺35铣槽以19mm轴线定位基准，粗铣宽度为19mm的沟槽金二X52K铣床专用夹具，高速钢圆柱铣刀，游标卡尺40钻以19mm轴线定位基准，钻扩螺纹孔M10X1金二Z525立式钻床专用夹具，高速钢钻头，游标卡尺45中间检验对加工后的产品进行质量检验及尺寸校核检三50去毛刺去除加工后的表面毛刺检三55热处理对圆弧端面进行表面淬火以保证硬度HRC5263.检三60修正热处理后尺寸发生微量变化，对表面进行尺寸修正检三65清洗对加工后产品表面进行清理检三70终检产品终检，合格入库检三 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期）标记处数更改文件号签 字 日 期标记处数更改文件号签 字 日 期课程设计说明书题 目 变速叉第一速及倒车加工工艺及夹具设计专 业 学生姓名 班 级 学 号 指导教师 二 年 月 日目 录第1章 机械加工工艺规程设计41.1 零件的分析41.1.1 零件的作用41.1.2 零件的工艺分析41.2 变速叉第一速及倒车加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施51.2.1 孔和平面的加工顺序51.2.2 孔系加工方案选择51.3 变速叉第一速及倒车加工定位基准的选择61.3.1 粗基准的选择61.3.2 精基准的选择61.4 变速叉第一速及倒车加工主要工序安排71.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定91.6 毛坯种类的选择101.7 选择加工设备和工艺装备111.7.1 机床选用111.7.2 选择刀具111.7.3 选择量具111.8 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定111.9确定切削用量及基本工时（机动时间）13第2章 工序30 粗铣圆弧底面夹具设计162.1研究原始质料162.2定位基准的选择162.3 切削力及夹紧分析计算172.4 误差分析与计算182.5 零、部件的设计与选用192.5.1定位销选用192.5.2 定向键与对刀装置设计192.6 夹具设计及操作的简要说明21总 结23致 谢24参 考 文 献25第1章 机械加工工艺规程设计1.1 零件的分析1.1.1 零件的作用题目给出的零件是变速叉第一速及倒车。变速叉第一速及倒车的主要作用是保证各安装孔之间的中心距及平行度，并保证部件正确安装。因此变速叉第一速及倒车零件的加工质量，不但直接影响的装配精度和运动精度，而且还会影响工作精度、使用性能和寿命。图1.1 零件图1.1.2 零件的工艺分析由变速叉第一速及倒车零件图可知。变速叉第一速及倒车零件，它的外表面上有平面需要进行加工。82.2mm系在前后端面上。此外各表面上还需加工一系列孔。因此可将其分为三组加工表面。它们相互间有一定的位置要求。现分析如下： 1.以19mm孔为中心的加工表面.这组加工表面包括:19mm孔及其倒角, 19mm孔两个端面,还有孔下端M10的螺纹孔.2.以82.2孔为中心的加工表面.这组加工表面包括: 82.2孔mm的孔及其倒角, 82.2孔的孔的侧面,距M10螺纹孔中心线11.7mm.这两组加工表面有着一定的位置要求,主要是:82.2孔孔与其外端面垂直度公差为0.1mm.1.2 变速叉第一速及倒车加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施由以上分析可知。该变速叉第一速及倒车零件的主要加工表面是平面及孔系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，对于变速叉第一速及倒车来说，加工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度，处理好孔和平面之间的相互关系。由于的生产量很大。怎样满足生产率要求也是加工过程中的主要考虑因素。1.2.1 孔和平面的加工顺序变速叉第一速及倒车类零件的加工应遵循先面后孔的原则：即先加工变速叉第一速及倒车上的基准平面，以基准平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。变速叉第一速及倒车的加工自然应遵循这个原则。这是因为平面的面积大，用平面定位可以确保定位可靠夹紧牢固，因而容易保证孔的加工精度。其次，先加工平面可以先切去铸件表面的凹凸不平。为提高孔的加工精度创造条件，便于对刀及调整，也有利于保护刀具。变速叉第一速及倒车零件的加工工艺应遵循粗精加工分开的原则，将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔系加工精度。1.2.2 孔系加工方案选择变速叉第一速及倒车孔系加工方案，应选择能够满足孔系加工精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外，也要适当考虑经济因素。在满足精度要求及生产率的条件下，应选择价格最底的机床。根据变速叉第一速及倒车零件图所示的变速叉第一速及倒车的精度要求和生产率要求，当前应选用在组合机床上用镗模法镗孔较为适宜。（1）用镗模法镗孔在大批量生产中，变速叉第一速及倒车孔系加工一般都在组合镗床上采用镗模法进行加工。镗模夹具是按照工件孔系的加工要求设计制造的。当镗刀杆通过镗套的引导进行镗孔时，镗模的精度就直接保证了关键孔系的精度。采用镗模可以大大地提高工艺系统的刚度和抗振性。因此，可以用几把刀同时加工。所以生产效率很高。但镗模结构复杂、制造难度大、成本较高，且由于镗模的制造和装配误差、镗模在机床上的安装误差、镗杆和镗套的磨损等原因。用镗模加工孔系所能获得的加工精度也受到一定限制。（2）用坐标法镗孔在现代生产中，不仅要求产品的生产率高，而且要求能够实现大批量、多品种以及产品更新换代所需要的时间短等要求。镗模法由于镗模生产成本高，生产周期长，不大能适应这种要求，而坐标法镗孔却能适应这种要求。此外，在采用镗模法镗孔时，镗模板的加工也需要采用坐标法镗孔。用坐标法镗孔，需要将变速叉第一速及倒车孔系尺寸及公差换算成直角坐标系中的尺寸及公差，然后选用能够在直角坐标系中作精密运动的机床进行镗孔。1.3 变速叉第一速及倒车加工定位基准的选择1.3.1 粗基准的选择粗基准选择应当满足以下要求：（1）保证各重要支承孔的加工余量均匀；（2）保证装入变速叉第一速及倒车的零件与箱壁有一定的间隙。为了满足上述要求，应选择的主要支承孔作为主要基准。即以变速叉第一速及倒车的输入轴和输出轴的支承孔作为粗基准。也就是以前后端面上距端面平面最近的孔作为主要基准以限制工件的四个自由度，再以另一个主要支承孔定位限制第五个自由度。由于是以孔作为粗基准加工精基准面。因此，以后再用精基准定位加工主要支承孔时，孔加工余量一定是均匀的。由于孔的位置与箱壁的位置是同一型芯铸出的。因此，孔的余量均匀也就间接保证了孔与箱壁的相对位置。现选取19mm孔的外轮廓不加工面作为粗基准,利用一组共两个V形块夹持外轮廓做为主要定位面,以消除自由度.1.3.2 精基准的选择从保证变速叉第一速及倒车孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置 。精基准的选择应能保证变速叉第一速及倒车在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从变速叉第一速及倒车零件图分析可知，它的端面平面与各主要支承孔平行而且占有的面积较大，适于作精基准使用。但用一个平面定位仅仅能限制工件的三个自由度，如果使用典型的一面两孔定位方法，则可以满足整个加工过程中基本上都采用统一的基准定位的要求。至于前后端面，虽然它是变速叉第一速及倒车的装配基准，但因为它与变速叉第一速及倒车的主要支承孔系垂直。如果用来作精基准加工孔系，在定位、夹紧以及夹具结构设计方面都有一定的困难，所以不予采用。精基准的选择主要考虑基准重合的问题,当设计基准与工序基准不重合时,应该进行尺寸换算,这在以后还要专门计算,此处不再重复.1.4 变速叉第一速及倒车加工主要工序安排对于大批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。变速叉第一速及倒车加工的第一个工序也就是加工统一的基准。具体安排是先以孔定位粗、精加工端面平面。第二个工序是加工定位用的两个工艺孔。由于端面平面加工完成后一直到变速叉第一速及倒车加工完成为止，除了个别工序外，都要用作定位基准。因此，端面面上的螺孔也应在加工两工艺孔的工序中同时加工出来。后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。先粗加工平面，再粗加工孔系。螺纹底孔在钻床上钻出，因切削力较大，也应该在粗加工阶段完成。对于变速叉第一速及倒车，需要精加工的是支承孔前后端平面。按上述原则亦应先精加工平面再加工孔系，但在实际生产中这样安排不易于保证孔和端面相互垂直。因此，实际采用的工艺方案是先精加工支承孔系，然后以支承孔用可胀心轴定位来加工端面，这样容易保证零件图纸上规定的端面全跳动公差要求。各螺纹孔的攻丝，由于切削力较小，可以安排在粗、精加工阶段中分散进行。加工工序完成以后，将工件清洗干净。清洗是在的含0.4%1.1%苏打及0.25%0.5%亚硝酸钠溶液中进行的。清洗后用压缩空气吹干净。保证零件内部杂质、铁屑、毛刺、砂粒等的残留量不大于。根据以上分析过程，现将变速叉第一速及倒车加工工艺路线确定如下：工艺路线一： 工 序 号工 名序 称 工 序 内 容10毛坯采用20#钢模锻造毛坯外形，正火处理15探伤超声波探伤毛坯，检验合格后进入加工工序20铣以毛坯外表面为粗基准，粗铣、半精铣尺寸35两端面25铣以毛坯外表面为粗基准，粗铣、半精铣圆弧端面30钻以圆弧端面为精基准钻扩孔19mm35铣以19mm轴线定位基准，粗铣圆弧底面40铣槽以19mm轴线定位基准，粗铣宽度为19mm的沟槽45钻以19mm轴线定位基准，钻扩螺纹孔M10X150中间检验对加工后的产品进行质量检验及尺寸校核55去毛刺去除加工后的表面毛刺60热处理对圆弧端面进行表面淬火以保证硬度HRC5263.65修正热处理后尺寸发生微量变化，对表面进行尺寸修正70清洗对加工后产品表面进行清理75终检产品终检，合格入库工艺路线二：10毛坯采用20#钢模锻造毛坯外形，正火处理15探伤超声波探伤毛坯，检验合格后进入加工工序20铣以毛坯外表面为精基准，粗铣、半精铣圆弧端面25钻以圆弧端面为精基准钻扩孔19mm30铣以19mm轴线定位基准，粗铣宽度为19mm的沟槽35铣槽以19mm轴线定位基准，粗铣圆弧底面40钻以19mm轴线定位基准，钻扩螺纹孔M10X145中间检验对加工后的产品进行质量检验及尺寸校核50去毛刺去除加工后的表面毛刺55热处理对圆弧端面进行表面淬火以保证硬度HRC5263.60修正热处理后尺寸发生微量变化，对表面进行尺寸修正65清洗对加工后产品表面进行清理70终检产品终检，合格入库上述方案主要是以19mm孔位基准,M10螺纹,槽的两侧面,这样可以修正由于基准不重合造成的加工误差,同时也照顾了加工路线方便的特点.综合选择方案一： 工 序 号工 名序 称 工 序 内 容10毛坯采用20#钢模锻造毛坯外形，正火处理15探伤超声波探伤毛坯，检验合格后进入加工工序20铣以毛坯外表面为粗基准，粗铣、半精铣尺寸35两端面25铣以毛坯外表面为粗基准，粗铣、半精铣圆弧端面30钻以圆弧端面为精基准钻扩孔19mm35铣以19mm轴线定位基准，粗铣圆弧底面40铣槽以19mm轴线定位基准，粗铣宽度为19mm的沟槽45钻以19mm轴线定位基准，钻扩螺纹孔M10X150中间检验对加工后的产品进行质量检验及尺寸校核55去毛刺去除加工后的表面毛刺60热处理对圆弧端面进行表面淬火以保证硬度HRC5263.65修正热处理后尺寸发生微量变化，对表面进行尺寸修正70清洗对加工后产品表面进行清理75终检产品终检，合格入库1.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“变速叉第一速及倒车”零件材料为20钢，生产类型为大批量生产，采用模锻毛坯。“变速叉”零件材料为20钢,毛坯重量约1.8Kg,生产类型为大批量生产,采用锻锤上合模锻毛坯.根据上述资料及加工工艺,分别确定各加工表面的机加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸如下:1. 19mm孔的两个上端面参照表3.1-56, 其加工余量Z=2mm.2. 82.2mm孔的两侧面,铣削公差-0.22mm. 参照表3.1-56, 其加工余量Z=2mm.精铣余量:单边0.7mm(见表8-31),铣削余量:Z=2.0-0.7=1.3mm,锻件偏差mm。由于设计规定的零件为大批量生产,应该采用调整法加工.因此在计算最大,最小加工余量时,应按调整法加工方式予以确定.5. 19mm孔参照, 其加工余量2Z=2mm.钻孔18.5mm,铰孔19mm.6. 82.2mm孔参照, 其加工余量2Z=2.5mm.粗镗R59.5mm,精镗82.2mm.厚度为8mm的两端面尺寸加工余量和工序间余量.毛坯名义尺寸: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粗铣后最大尺寸:8+0.7*2=9.4mm粗铣后最小尺寸:9.4-2*0.22=8.96mm精铣尺寸与零件尺寸相符,即8mm.1.6 毛坯种类的选择零件材料为20钢，考虑到零件在使用过程中起连接作用，分析其在工作过程中所受载荷，最后选用铸件，以便使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。年产量已达成批生产水平，而且零件轮廓尺寸不大，可以采用砂型模锻，这从提高生产效率，保证加工精度，减少生产成本上考虑，也是应该的。零件机械加工的工序数量、材料消耗和劳动量等在很大程度上与毛坯的选择有关，因此，正确选择毛坯具有重要的技术和经济意义。根据该零件的材料为20#、生产类型为批量生产、结构形状不是很复杂、尺寸大小中等大小、技术要求不高等因素，在此毛坯选择模锻成型。1.7 选择加工设备和工艺装备1.7.1 机床选用.工序端面加工是铣加工。各工序的工步数不多，成批量生产，故选用铣床就能满足要求。本零件外轮廓尺寸不大，精度要求属于中等要求，选用最常用的X52K型铣床。参考根据机械制造设计工工艺简明手册表.-。.工序钻孔，选用Z525摇臂钻床。1.7.2 选择刀具.在铣床上加工的工序,一般选用硬质合金铣刀和镗刀。加工刀具选用YG6类硬质合金铣刀.钻孔时选用高速钢麻花钻，参考机械加工工艺手册（主编 孟少农），第二卷表10.21-47及表10.2-53可得到所有参数。1.7.3 选择量具本零件属于成批量生产，一般均采用通常量具。选择量具的方法有两种：一是按计量器具的不确定度选择；二是按计量器的测量方法极限误差选择。采用其中的一种方法即可。1.8 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“连接座” 零件材料为20钢，查机械加工工艺手册（以后简称工艺手册），表2.2-17 各种铸铁的性能比较，灰铸铁的硬度HB为143269，表2.2-23 灰铸铁的物理性能，20钢密度=7.27.3（），计算零件毛坯的重量约为2。表1-1 机械加工车间的生产性质生产类别同类零件的年产量件重型（零件重2000kg）中型（零件重1002000kg）轻型（零件重100kg）单件生产5以下10以下100以下小批生产510010200100500中批生产1003002005005005000大批生产30010005005000500050000大量生产1000以上5000以上50000以上根据所发的任务书上的数据，该零件的月工序数不低于3050，毛坯重量21902506.04.0端面、侧面底 面铸孔的机械加工余量一般按浇注时位置处于端面面的机械加工余量选择。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。1.9确定切削用量及基本工时（机动时间）工序20：以毛坯外表面为粗基准，粗铣、半精铣尺寸35两端面机床：铣床X6132刀具：硬质合金可转位端铣刀（面铣刀），材料：， ，齿数8，此为细齿铣刀。因其单边余量：Z=2mm所以铣削深度：精铣该平面的单边余量：Z=1.0mm铣削深度：每齿进给量：根据参考文献3表2.473，取根据参考文献3表2.481，取铣削速度每齿进给量：根据参考文献3表2.473，取：根据参考文献3表2.481，取铣削速度机床主轴转速：按照参考文献3表3.131，取 实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量： 走刀次数为1机动时间：机动时间：所以该工序总机动时间工序30 以外圆表面为基准，粗铣半精铣圆弧端面机床：铣床X6132刀具：硬质合金可转位端铣刀（面铣刀），材料：， ，齿数，此为粗齿铣刀。齿 切削速度：参考有关手册，确定V=27m/min。采用高速钢三面刃圆盘铣刀，Z=10。工序25 钻扩19mm孔 1.先钻底孔钻孔18.5mm机床：立式钻床Z525刀具：根据参照参考文献3表4.39选高速钢锥柄麻花钻头。 ,V=17m/min. 采用高速钢钻头, 2.扩孔19mm. 采用高速钢绞刀,V=14.7m/min. 工序30 粗铣圆弧底面机床：数控铣床 VMC650 刀具：高速钢刀具 查夹具手册, 查夹具手册,V=40m/min. V=35m/min 工序40 钻M10螺纹孔并倒角1200；攻螺纹M10； (1)钻M10螺纹孔并倒角1200机床：钻床Z525刀具：根据参照参考文献3表4.39，选硬质合金锥柄麻花钻头 采用麻花钻,V=20m/min. （2） 攻螺纹M10.机床：钻床Z525刀具：根据参照参考文献3表4.39，选硬质合金丝锥 V=6m/min 第3章 工序20 铣尺寸35mm两端面夹具设计3.1研究原始质料利用本夹具主要用工序铣尺寸35mm两端面，要满足对称度要求以及其两边的平行度要求。在铣尺寸35mm两端面时，为了保证技术要求，最关键是找到定位基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。2.1 机床夹具概述在对工件进行机械加工时，为了保证加工的要求，首先要使工件相对道具及机床有正确的位置，并使这个位置在加工过程中不因外力的影响而变动。因此，在进行机械加工前，先要将工件装夹好。机床夹具的组成 1、定位装置 其作用是使工件在夹具中占据正确的位置。2、夹紧装置 其作用是将工件压紧夹牢，保证工件在加工过程中受到外力（切削力等）作用时不离开已经占据的正确的正确位置。3、对刀或导向装置 其作用是确定刀具相对定位元件的正确位置。X、连接原件 其作用是确定夹具在机床上的正确位置。5、夹具体 夹具体是机床夹具的基础件，通过它将夹具的所有元件连接成一个整体。6、其他元件或装置 是指家家具中因特殊需要而设置的元件或装置。根据加工需要，有些夹具上设置分度装置、靠模装置；为能方便、准确定位，常设置预定位装置；对于大型夹具，常设置吊装元件等。以上各组成部分中，定位元件、夹紧装置和夹具体是机床夹具的基础组成部分。机床的分类机床夹具种类繁多，可以从不同的角度对机床夹具进行分类。按夹具的使用特点可分为：通用夹具，专用夹具，可调夹具，组合夹具，拼装夹具。按使用机床可分为：车床夹具，铣床夹具，钻床夹具，镗床夹具，齿轮机床夹具，数控机床夹具，自动机床夹具，自动线随行夹具以及其他机床夹具。按夹紧的动力源可分为：手动夹具，气动夹具，液压夹具，气液增力夹具，电磁夹具以及真空夹具等。工件的装夹方法工件装夹的方法有两种：将工件直接装夹在机床的工作台或花盘上将工件装夹在家具上采用第一种方法装夹的效率低，一般要求先按图纸要求在工件的表面上划线，划出加工表面的尺寸和位置，装夹时，用划针或面分表找正后再夹紧。一般用于单件和小批生产。批量较大时，都采用夹具装夹工件。采用夹具装夹工件有如下优点：a、保证加工精度，稳定加工质量b、缩短辅助时间，提高劳动生产率c、扩大机床的使用范围，实现“一机多能”d、改善工人的劳动条件，降低生产成本工件在夹具中的定位（1）工件的定位的基本原理1. 六点定则用合理分布的六个支承点限制工件的六个自由度，使工件在夹具中的位置完全确定，称为“六点定位原则”，简称“六点定则”。六点定则是工件定位的基本法则，用于实际生产时，起支承点作用的是一定形状的几何体，这些用来限制工件自由度的几何体就是定位元件。2. 限制工件自由度与加工要求的关系工件定位时，影响加工要求的自由度必须限制；不影响加工要求的自由度，有时要限制，有时可不限制，视具体情况而定。习惯上，工件的六个自由度都限制了的定位称为完全定位，工件限制的自由度少于六个，但能保证加工要求的定位称为不完全定位。在工件定位时，以下情况允许不完全定位：a 加工通孔或通槽时，沿贯通轴的位置自由度可不限制。b 毛坯（本工序加工前）是轴对称时，绕对称轴的角度自由度可不限制。c 加工贯通的平面时，除可不限制沿两个贯通轴的位置自由度外，还可不限制绕垂直加工面的轴的角度自由度。2.3定位基准的选择由零件图可知：选择如下定位方式。定位元件：支撑板，挡销，左右调节螺栓一共限制6个自由度，实现完全定位。2.3 切削力及夹紧分析计算刀具：面铣刀（硬质合金） 刀具有关几何参数： 由参考文献55表129 可得铣削切削力的计算公式： 有：根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值，即： 安全系数K可按下式计算： 式中：为各种因素的安全系数，查参考文献5121可知其公式参数： 由此可得： 所以 由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。夹紧力的确定夹紧力方向的确定夹紧力应朝向主要的定位基面。夹紧力的方向尽可能与切削力和工件重力同向。(1) 夹紧力作用点的选择 a. 夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内。 b. 夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位上，这样可以防止或减少工件变形变形对加工精度的影响。c. 夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面。(3)夹紧力大小的估算 理论上确定夹紧力的大小，必须知道加工过程中，工件所受到的切削力、离心力、惯性力及重力等，然后利用夹紧力的作用应与上述各力的作用平衡而计算出。但实际上，夹紧里的大小还与工艺系统的刚性、夹紧机构的传递效率等有关。而且，切削力的大小在加工过程中是变化的，因此，夹紧力的计算是个很复杂的问题，只能进行粗略的估算。估算的方法：一是找出对夹紧最不利的瞬时状态，估算此状态下所需的夹紧力；二是只考虑主要因素在力系中的影响，略去次要因素在力系中的影响。估算的步骤：a.建立理论夹紧力FJ理与主要最大切削力FP的静平衡方程：FJ理= (FP)。b.实际需要的夹紧力FJ需，应考虑安全系数，FJ需=KFJ理。c.校核夹紧机构的夹紧力FJ是否满足条件：FJFJ需。夹具的夹紧装置和定位装置1 2夹具中的装夹是由定位和夹紧两个过程紧密联系在一起的。定位问题已在前面研究过，其目的在于解决工件的定位方法和保证必要的定位精度。仅仅定好位在大多数场合下，还无法进行加工。只有进而在夹具上设置相应的夹紧装置对工件进行夹紧，才能完成工件在夹具中装夹的全部任务。夹紧装置的基本任务是保持工件在定位中所获得的即定位置，以便在切削力、重力、惯性力等外力作用下，不发生移动和震动，确保加工质量和生产安全。有时工件的定位是在夹紧过程中实现的，正确的夹紧还能纠正工件定位的不正确。一般夹紧装置由动源即产生原始作用力的部分。夹紧机构即接受和传递原始作用力，使之变为夹紧力，并执行夹紧任务的部分。他包括中间递力机构和夹紧元件。考虑到机床的性能、生产批量以及加工时的具体切削量决定采用手动夹紧。螺旋夹紧机构是斜契夹紧的另一种形式，利用螺旋杆直接夹紧元件，或者与其他元件或机构组成复合夹紧机构来夹紧工件。是应用最广泛的一种夹紧机构。螺旋夹紧机构中所用的螺旋，实际上相当于把契绕在圆柱体上，因此他的作用原理与斜契是一样的。也利用其斜面移动时所产生的压力来夹紧工件的。不过这里上是通过转动螺旋，使绕在圆柱体是的斜契高度发生变化来夹紧的。典型的螺旋夹紧机构的特点：（1）结构简单；（2）扩力比大；（3）自琐性能好；（4）行程不受限制；（5）夹紧动作慢。夹紧装置可以分为力源装置、中间传动装置和夹紧装置，在此套夹具中，中间传动装置和夹紧元件合二为一。力源为机动夹紧，通过螺栓夹紧移动压板。达到夹紧和定心作用。工件通过定位销的定位限制了绕Z轴旋转，通过螺栓夹紧移动压板，实现对工件的夹紧。并且移动压板的定心装置是与工件外圆弧面相吻合的移动压板，通过精确的圆弧定位，实现定心。此套移动压板制作简单，便于手动调整。通过松紧螺栓实现压板的前后移动，以达到压紧的目的。压紧的同时，实现工件的定心，使其定位基准的对称中心在规定位置上。查参考文献51226可知移动形式压板螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算：螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算有：式中参数由参考文献5可查得： 其中： 螺旋夹紧力：该夹具采用螺旋夹紧机构，用螺栓通过弧形压块压紧工件，受力简图如3.1.由表得：原动力计算公式 即： 由上述计算易得： 由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。2.4 误差分析与计算为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的尺寸公差。与机床夹具有关的加工误差，一般可用下式表示： 由参考文献5可得：定位误差 ： 其中：， 夹紧误差 ： 其中接触变形位移值： 查5表1215有。 磨损造成的加工误差：通常不超过 夹具相对刀具位置误差：取误差总和：从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。3.5.2 定向键与对刀装置设计定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台T形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。定向键可承受铣削时产生的扭转力矩，可减轻夹紧夹具的螺栓的负荷，加强夹具在加工中的稳固性。根据GB220780定向键结构如图所示： 图5.1 夹具体槽形与螺钉根据T形槽的宽度 a=18mm 定向键的结构尺寸如表5.4：表5.4 定向键 BLHhD夹具体槽形尺寸公称尺寸允差d允差公称尺寸允差D180.0120.03525124124.518+0.0195对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定刀具与夹具的相对位置。塞尺选用平塞尺，其结构如图5.3所示： 图5.3 平塞尺塞尺尺寸参数如表5.5：表5.5 塞尺公称尺寸H允差dC30.0060.252.5 零、部件的设计与选用定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台T形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。定向键可承受铣削时产生的扭转力矩，可减轻夹紧夹具的螺栓的负荷，加强夹具在加工中的稳固性。2.6 夹具操作步骤分析和可靠性预测如前所述，应该注意提高生产率，但该夹具设计采用了手动夹紧方式，在夹紧和松开工件时比较费时费力。由于该工件体积小，经过方案的认真分析和比较，选用了手动夹紧方式（螺旋夹紧机构）。这类夹紧机构结构简单、夹紧可靠、通用性大，在机床夹具中很广泛的应用。此外，当夹具有制造误差，工作过程出现磨损，以及零件尺寸变化时，影响定位、夹紧的可靠。为防止此现象，选用可换V型块。以便随时根据情况进行调整换取。总 结加工工艺的编制和专用夹具的设计，使对零件的加工过程和夹具的设计有进一步的提高。在这次的设计中也遇到了不少的问题，如在编写加工工艺时，对所需加工面的先后顺序编排，对零件的加工精度和劳动生产率都有相当大的影响。在对某几个工序进行专用夹具设计时，对零件的定位面的选择，采用什么方式定位，夹紧方式及夹紧力方向的确定等等都存在问题。这些问题都直接影响到零件的加工精度和劳动生产率，为达到零件能在保证精度的前提下进行加工，而且方便快速，以提高劳动生产率，降低成本的目的。通过不懈努力和指导老师的精心指导下，针对这些问题查阅了大量的相关资料。最后，将这些问题一一解决，并夹紧都采用了手动夹紧，由于工件的尺寸不大，所需的夹紧力不大。完成了本次设计，通过做这次的设计，使对专业知识和技能有了进一步的提高，为以后从事本专业技术的工作打下了坚实的基础。参考文献1 黄如林，切削加工简明实用手册M，北京：化学工业出版社，2004。2 余光国，马俊，张兴发，机床夹具设计M，重庆：重庆大学出版社，1995。3 李洪，机械加工工艺手册M，北京：机械工业出版社，1990。4 方昆凡，公差与配合手册M，北京：机械工业出版社，1999。5 王光斗，王春福，机床夹具设计手册M，上海科学技术出版社，2000。6 东北重型机械学院等，机床夹具设计手册M，上海：上海科学技术出版社，1979。7 吴宗泽，机械设计实用手册M，北京：化学工业出版社，2000。8 刘文剑，曹天河，赵维，夹具工程师手册M，哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，1987。9 上海金属切削技术协会，金属切削手册M，上海：上海科学技术出版社，1984。10 周永强，高等学校毕业设计指导M，北京：中国建材工业出版社，2002。11 杨叔子，机械加工工艺师手册M，北京：机械工业出版社，2004。12 上海金属切削技术协会，金属切削手册M，上海：上海科学技术出版社，2004。13 东北重型机械学院，洛阳农业机械学院，长春汽车厂工人大学，机床夹具设计手册M，上海：上海科学技术出版社，1980。32致 谢我要特别感谢我的导师的精心指导，不仅指导我们解决了关键性技术难题，更重要的是为我们指引了设计的思路并给我们讲解了设计中用到的实际工程设计经验，从而使我们设计中始终保持着清晰的思维也少走了很多弯路，也使我学会综合应用所学知识，提高分析和解决实际问题的能力。不仅如此，老师的敬业精神更是深深的感染了我，鞭策着我在以后的工作中爱岗敬业，导师是真真正正作到了传道、授业、解惑。同时也要感谢其他同学、老师和同事的热心帮助，感谢院系领导对我们毕业设计的重视和关心，为我们提供了作图工具和场所，使我们能够全身心的投入到设计中去，为更好、更快的完成毕业设计提供了重要保障。同时也要感谢其他同学、老师和同事的热心帮助，感谢院系领导对我们毕业设计的重视和关心，为我们提供了作图工具和场所，使我们能够全身心的投入到设计中去，为更好、更快的完成毕业设计提供了重要保障。课程设计说明书题 目 变速叉第一速及倒车加工工艺及夹具设计专 业 学生姓名 班 级 学 号 指导教师 二 年 月 日目 录第1章 机械加工工艺规程设计41.1 零件的分析41.1.1 零件的作用41.1.2 零件的工艺分析41.2 变速叉第一速及倒车加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施51.2.1 孔和平面的加工顺序51.2.2 孔系加工方案选择51.3 变速叉第一速及倒车加工定位基准的选择61.3.1 粗基准的选择61.3.2 精基准的选择61.4 变速叉第一速及倒车加工主要工序安排71.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定91.6 毛坯种类的选择101.7 选择加工设备和工艺装备111.7.1 机床选用111.7.2 选择刀具111.7.3 选择量具111.8 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定111.9确定切削用量及基本工时（机动时间）13第2章 工序30 粗铣圆弧底面夹具设计162.1研究原始质料162.2定位基准的选择162.3 切削力及夹紧分析计算172.4 误差分析与计算182.5 零、部件的设计与选用192.5.1定位销选用192.5.2 定向键与对刀装置设计192.6 夹具设计及操作的简要说明21总 结23致 谢24参 考 文 献25第1章 机械加工工艺规程设计1.1 零件的分析1.1.1 零件的作用题目给出的零件是变速叉第一速及倒车。变速叉第一速及倒车的主要作用是保证各安装孔之间的中心距及平行度，并保证部件正确安装。因此变速叉第一速及倒车零件的加工质量，不但直接影响的装配精度和运动精度，而且还会影响工作精度、使用性能和寿命。图1.1 零件图1.1.2 零件的工艺分析由变速叉第一速及倒车零件图可知。变速叉第一速及倒车零件，它的外表面上有平面需要进行加工。82.2mm系在前后端面上。此外各表面上还需加工一系列孔。因此可将其分为三组加工表面。它们相互间有一定的位置要求。现分析如下： 1.以19mm孔为中心的加工表面.这组加工表面包括:19mm孔及其倒角, 19mm孔两个端面,还有孔下端M10的螺纹孔.2.以82.2孔为中心的加工表面.这组加工表面包括: 82.2孔mm的孔及其倒角, 82.2孔的孔的侧面,距M10螺纹孔中心线11.7mm.这两组加工表面有着一定的位置要求,主要是:82.2孔孔与其外端面垂直度公差为0.1mm.1.2 变速叉第一速及倒车加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施由以上分析可知。该变速叉第一速及倒车零件的主要加工表面是平面及孔系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，对于变速叉第一速及倒车来说，加工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度，处理好孔和平面之间的相互关系。由于的生产量很大。怎样满足生产率要求也是加工过程中的主要考虑因素。1.2.1 孔和平面的加工顺序变速叉第一速及倒车类零件的加工应遵循先面后孔的原则：即先加工变速叉第一速及倒车上的基准平面，以基准平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。变速叉第一速及倒车的加工自然应遵循这个原则。这是因为平面的面积大，用平面定位可以确保定位可靠夹紧牢固，因而容易保证孔的加工精度。其次，先加工平面可以先切去铸件表面的凹凸不平。为提高孔的加工精度创造条件，便于对刀及调整，也有利于保护刀具。变速叉第一速及倒车零件的加工工艺应遵循粗精加工分开的原则，将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔系加工精度。1.2.2 孔系加工方案选择变速叉第一速及倒车孔系加工方案，应选择能够满足孔系加工精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外，也要适当考虑经济因素。在满足精度要求及生产率的条件下，应选择价格最底的机床。根据变速叉第一速及倒车零件图所示的变速叉第一速及倒车的精度要求和生产率要求，当前应选用在组合机床上用镗模法镗孔较为适宜。（1）用镗模法镗孔在大批量生产中，变速叉第一速及倒车孔系加工一般都在组合镗床上采用镗模法进行加工。镗模夹具是按照工件孔系的加工要求设计制造的。当镗刀杆通过镗套的引导进行镗孔时，镗模的精度就直接保证了关键孔系的精度。采用镗模可以大大地提高工艺系统的刚度和抗振性。因此，可以用几把刀同时加工。所以生产效率很高。但镗模结构复杂、制造难度大、成本较高，且由于镗模的制造和装配误差、镗模在机床上的安装误差、镗杆和镗套的磨损等原因。用镗模加工孔系所能获得的加工精度也受到一定限制。（2）用坐标法镗孔在现代生产中，不仅要求产品的生产率高，而且要求能够实现大批量、多品种以及产品更新换代所需要的时间短等要求。镗模法由于镗模生产成本高，生产周期长，不大能适应这种要求，而坐标法镗孔却能适应这种要求。此外，在采用镗模法镗孔时，镗模板的加工也需要采用坐标法镗孔。用坐标法镗孔，需要将变速叉第一速及倒车孔系尺寸及公差换算成直角坐标系中的尺寸及公差，然后选用能够在直角坐标系中作精密运动的机床进行镗孔。1.3 变速叉第一速及倒车加工定位基准的选择1.3.1 粗基准的选择粗基准选择应当满足以下要求：（1）保证各重要支承孔的加工余量均匀；（2）保证装入变速叉第一速及倒车的零件与箱壁有一定的间隙。为了满足上述要求，应选择的主要支承孔作为主要基准。即以变速叉第一速及倒车的输入轴和输出轴的支承孔作为粗基准。也就是以前后端面上距端面平面最近的孔作为主要基准以限制工件的四个自由度，再以另一个主要支承孔定位限制第五个自由度。由于是以孔作为粗基准加工精基准面。因此，以后再用精基准定位加工主要支承孔时，孔加工余量一定是均匀的。由于孔的位置与箱壁的位置是同一型芯铸出的。因此，孔的余量均匀也就间接保证了孔与箱壁的相对位置。现选取19mm孔的外轮廓不加工面作为粗基准,利用一组共两个V形块夹持外轮廓做为主要定位面,以消除自由度.1.3.2 精基准的选择从保证变速叉第一速及倒车孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置 。精基准的选择应能保证变速叉第一速及倒车在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从变速叉第一速及倒车零件图分析可知，它的端面平面与各主要支承孔平行而且占有的面积较大，适于作精基准使用。但用一个平面定位仅仅能限制工件的三个自由度，如果使用典型的一面两孔定位方法，则可以满足整个加工过程中基本上都采用统一的基准定位的要求。至于前后端面，虽然它是变速叉第一速及倒车的装配基准，但因为它与变速叉第一速及倒车的主要支承孔系垂直。如果用来作精基准加工孔系，在定位、夹紧以及夹具结构设计方面都有一定的困难，所以不予采用。精基准的选择主要考虑基准重合的问题,当设计基准与工序基准不重合时,应该进行尺寸换算,这在以后还要专门计算,此处不再重复.1.4 变速叉第一速及倒车加工主要工序安排对于大批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。变速叉第一速及倒车加工的第一个工序也就是加工统一的基准。具体安排是先以孔定位粗、精加工端面平面。第二个工序是加工定位用的两个工艺孔。由于端面平面加工完成后一直到变速叉第一速及倒车加工完成为止，除了个别工序外，都要用作定位基准。因此，端面面上的螺孔也应在加工两工艺孔的工序中同时加工出来。后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。先粗加工平面，再粗加工孔系。螺纹底孔在钻床上钻出，因切削力较大，也应该在粗加工阶段完成。对于变速叉第一速及倒车，需要精加工的是支承孔前后端平面。按上述原则亦应先精加工平面再加工孔系，但在实际生产中这样安排不易于保证孔和端面相互垂直。因此，实际采用的工艺方案是先精加工支承孔系，然后以支承孔用可胀心轴定位来加工端面，这样容易保证零件图纸上规定的端面全跳动公差要求。各螺纹孔的攻丝，由于切削力较小，可以安排在粗、精加工阶段中分散进行。加工工序完成以后，将工件清洗干净。清洗是在的含0.4%1.1%苏打及0.25%0.5%亚硝酸钠溶液中进行的。清洗后用压缩空气吹干净。保证零件内部杂质、铁屑、毛刺、砂粒等的残留量不大于。根据以上分析过程，现将变速叉第一速及倒车加工工艺路线确定如下：工艺路线一： 工 序 号工 名序 称 工 序 内 容10毛坯采用20#钢模锻造毛坯外形，正火处理15探伤超声波探伤毛坯，检验合格后进入加工工序20铣以毛坯外表面为粗基准，粗铣、半精铣尺寸35两端面25铣以毛坯外表面为粗基准，粗铣、半精铣圆弧端面30钻以圆弧端面为精基准钻扩孔19mm35铣以19mm轴线定位基准，粗铣圆弧底面40铣槽以19mm轴线定位基准，粗铣宽度为19mm的沟槽45钻以19mm轴线定位基准，钻扩螺纹孔M10X150中间检验对加工后的产品进行质量检验及尺寸校核55去毛刺去除加工后的表面毛刺60热处理对圆弧端面进行表面淬火以保证硬度HRC5263.65修正热处理后尺寸发生微量变化，对表面进行尺寸修正70清洗对加工后产品表面进行清理75终检产品终检，合格入库工艺路线二：10毛坯采用20#钢模锻造毛坯外形，正火处理15探伤超声波探伤毛坯，检验合格后进入加工工序20铣以毛坯外表面为精基准，粗铣、半精铣圆弧端面25钻以圆弧端面为精基准钻扩孔19mm30铣以19mm轴线定位基准，粗铣宽度为19mm的沟槽35铣槽以19mm轴线定位基准，粗铣圆弧底面40钻以19mm轴线定位基准，钻扩螺纹孔M10X145中间检验对加工后的产品进行质量检验及尺寸校核50去毛刺去除加工后的表面毛刺55热处理对圆弧端面进行表面淬火以保证硬度HRC5263.60修正热处理后尺寸发生微量变化，对表面进行尺寸修正65清洗对加工后产品表面进行清理70终检产品终检，合格入库上述方案主要是以19mm孔位基准,M10螺纹,槽的两侧面,这样可以修正由于基准不重合造成的加工误差,同时也照顾了加工路线方便的特点.综合选择方案一： 工 序 号工 名序 称 工 序 内 容10毛坯采用20#钢模锻造毛坯外形，正火处理15探伤超声波探伤毛坯，检验合格后进入加工工序20铣以毛坯外表面为粗基准，粗铣、半精铣尺寸35两端面25铣以毛坯外表面为粗基准，粗铣、半精铣圆弧端面30钻以圆弧端面为精基准钻扩孔19mm35铣以19mm轴线定位基准，粗铣圆弧底面40铣槽以19mm轴线定位基准，粗铣宽度为19mm的沟槽45钻以19mm轴线定位基准，钻扩螺纹孔M10X150中间检验对加工后的产品进行质量检验及尺寸校核55去毛刺去除加工后的表面毛刺60热处理对圆弧端面进行表面淬火以保证硬度HRC5263.65修正热处理后尺寸发生微量变化，对表面进行尺寸修正70清洗对加工后产品表面进行清理75终检产品终检，合格入库1.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“变速叉第一速及倒车”零件材料为20钢，生产类型为大批量生产，采用模锻毛坯。“变速叉”零件材料为20钢,毛坯重量约1.8Kg,生产类型为大批量生产,采用锻锤上合模锻毛坯.根据上述资料及加工工艺,分别确定各加工表面的机加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸如下:1. 19mm孔的两个上端面参照表3.1-56, 其加工余量Z=2mm.2. 82.2mm孔的两侧面,铣削公差-0.22mm. 参照表3.1-56, 其加工余量Z=2mm.精铣余量:单边0.7mm(见表8-31),铣削余量:Z=2.0-0.7=1.3mm,锻件偏差mm。由于设计规定的零件为大批量生产,应该采用调整法加工.因此在计算最大,最小
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