关 键 词：

换挡 加工 工艺 10 钻床 夹具 设计

资源描述：

换挡轴的加工工艺钻Φ10锥孔的钻床夹具设计,换挡,加工,工艺,10,钻床,夹具,设计

内容简介：

哈尔滨理工大学机械制造技术基础课程设计课程设计说明书设计题目：制定换挡轴的加工工艺，设计钻10锥孔的钻床夹具班 级： 机设09-1 学 号： 0930120111 学生姓名： 刘文慧 指导教师： 陶福春 系 主 任： 陶福春 设计日期： 2011年11月28日至2012年12月16日 目录任务设计书1课程设计说明书正文2序言2一、 零件分析 2二、 工艺规程设计 3（一） 确定毛坯的制造形式 3（二） 基面的选择 3（三） 制定工艺路线 3（四） 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定4（五） 确定切削用量及毛坯尺寸的确定4三、 专用夹具设计8（一） 设计主旨8（二） 夹具设计9四、 课程设计心得体会 10参考文献11哈尔滨理工大学机械制造技术基础课程设计任务书设计题目：制造换挡轴的加工工艺，设计钻10锥孔的钻床夹具设计要求：1、中批生产； 2、选用通用设备； 3、采用手动加紧机构；设计内容：1、绘制加工工件图，计算机绘图； 2、制定零件的加工工艺过程，填写零件加工工艺过程卡一张和所有工序卡的工序卡。 3、制设计指定的工序夹具，绘制夹具全套图纸； 4、编写设计说明书一份，按照毕业论文的格式写； 5、答辩时交全套夹具工程用图纸、设计说明书、工艺过程卡和工序卡，并交电子文稿。序言机械制造技术基础课程设计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。这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的链接，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，我希望能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性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力。由于知识能力有限，设计有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。一、零件的分析(一) 零件的作用 轴类零件是机器中常见的典型零件之一，主要用来传递旋转运动和扭矩，支撑传动零件并承受载荷，而且是保证装在轴上的零件回转精度的基础。轴类零件是回转体零件，一般来说其长度大于直径。轴类零件的主要加工表面是内、外旋转表面，次要加工表面有键槽、花键、螺纹和横向空等。换挡轴的主要作用是传递转矩，与拨叉相配合，用于换档变速。（二）零件的工艺分析换挡轴主要有五组加工表面，他们相互之间有一定的位置关系。现分述如下：1、 8mm的径向孔及6mm孔为中心的加工表面。这一组加工表面包括：8mm的径向孔，6mm的空以及轴顶端的倒角。8的径向空与6的孔相垂直。2、 10mm的锥孔为中心的加工表面。这一组加工表面主要是 10mm的锥孔3、 键槽为中心的加工表面。这一组加工表面主要是 平键键槽。4、 花键为中心的加工表面。这一组加工表面主要是 花键。这四组加工表面之间有一定的位置关系，主要是：（1） 6mm与10mm锥孔在一天直线上，并与键槽相垂直。（2） 8mm的径向孔与6mm的孔相垂直，6mm的孔为通孔。由以上分析可知，对于这四组加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工其他三组表面，并且保证他们之间的位置精度要求。二、工艺规程设计（一）确定毛坯的制造形式零件材料为45号钢。考虑到变速箱在运行中要经常加速及正、反向运动，零件在工作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。由于零件中批生产，而且零件的轮廓尺寸不大，故可采用模锻成型。这对于提高生产率、保证加工质量也是有利的。（二）基面的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。几面选择得正确、合理，可以保证加工质量，提高生产效率。否则，就会使加工工艺过程问题百出，严重的还会造成零件大批报废，使生产无法进行。1、 粗基准的选择对于轴类零件而言，以外圆作为粗基准是比较合理的。2、 精基准的选择精基准的选择主要应该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。（三）制定工艺路线 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。在生产纲领已确定为中批生产的条件下，可以采用万能机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应该考虑经济效果，以便降低生产成本。加工路线如下：工序1：车端面及外圆22mm，并倒角。普通车床和车床通用夹具，用顶尖辅助定位。工序2：钻8mm的径向孔。普通车床和车床通用夹具。工序3：车端面及外圆17.5mm。普通车床和车床通用夹具。工序4：钻6mm的孔（两个，间距38.5mm）。钻床和专用夹具。工序5：锪10mm锥孔，钻床和专用夹具，采用组合刀具。工序6：铣底长30mm、两端半径20的键槽。铣床和专用夹具。工序7：铣键槽。铣床和专用夹具。工序8：热处理高频淬火，然后低温回火。工序9：粗磨外圆22mm。磨床和专用夹具。工序10：精磨外圆22mm。磨床和专用夹具。工序11：铣花键。铣床和专用夹具。（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 换挡轴零件材料为45号钢，硬度为HB217-255，生产类型为中批生产，可采用在锻锤上合模模锻毛坯。 根据上述原始材料及加工工艺，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、 外圆表面（22mm及17.5mm）考虑其加工长度为290.5mm，为简化模锻毛坯的外形，现在直接取其外圆表面直径为22mm，表面粗糙度值要求为Rz0.8m（高频淬火区为Rz0.4m），要求高精加工，此时直径加工余量2Z=1mm已能满足加工要求。2、 8mm径向孔毛坯为实心，无精度要求。确定其工序尺寸及余量为：钻孔：8mm3、 6mm的通孔无精度要求。确定其工序尺寸及余量为：钻孔：6mm4、 10mm的锥孔位置要求：锥角为30i，确定其工序尺寸及余量为：钻孔10mm锥孔5、 铣键槽铣键槽：长30mm，宽6mm，深2mm。铣槽侧成锥角6、 铣花键齿数：36模数：0.472压力角：45分度园直径：16.99mm（五）确定切削用量及基本工时工序1：车端面及外圆22mm，并倒角。普通车床和车床通用夹具。本工序采用计算法确定切削用量。1、加工条件 工件材料：45钢正火，模锻。加工要求：粗车22mm端面及外圆，表面粗糙度值为Rz0.4m。车床：CA6140卧式车床。刀具：刀片材料为YT15，kr=90，o=15，o=8r=0.5mm。2、计算切削用量（！）粗车22mm端面。1）确定端面最大加工余量：可以将加工余量确定为1mm。2）确定进给量：根据切削用量简明手册（第三版）（以下简称切削手册），确定 =0.18mm/r。3）计算切削速度：按切削手册，切削速度的计算公式为vc=cvkv/Tmaxvpfyv vc=242x1.44x0.8x1.04x0.81x0.97/(600.2x30.15x0.510.35)=108.6m/min4）确定机床主轴转速：ns=1000vc/(dw)=1000x108.6/(x22)=531r/min按机床说明书，与531r/min相接近的机床转速为500 r/min 及560r/min，现在选取560r/min。所以实际切削速度v=114.35m/min。5）计算切削工时：按工艺手册，取 l=1mm t=l/v=0.0092min（2）粗车22外园1）背吃刀量：单边余量Z=1mm。2）进给量：根据切削手册，选用 f=1.0mm/r。3）计算切削速度：根据切削手册， vc=116m/min。4）确定主轴转速： ns=568r/min。工序2：钻8mm的径向孔。1、 加工条件工件材料：45号钢正火，模锻。加工要求：钻孔深55mm。机床：普通车床。刀具：钻头，尺寸：直径8mm，长65mm2、 计算切削用量（1）钻8mm的径向孔1） 确定径向孔的最大加工余量：-0.5mm。2） 确定进给量：根据切削手册，f=0.15mm/r。3） 确定切削速度：按切削手册，vc=100.8m/ min。4） 确定机床主轴转速：ns=532r/min。工序3：车端面及外圆17.5mm。（1）粗车17.5mm端面。1）确定端面最大加工余量：可以将加工余量确定为1mm。2）确定进给量：根据切削用量简明手册（第三版）（以下简称切削手册），确定 =0.18mm/r。3）计算切削速度：按切削手册，切削速度的计算公式为vc=cvkv/Tmaxvpfyv vc=242x1.44x0.8x1.04x0.81x0.97/(600.2x30.15x0.510.35)=108.6m/min4）确定机床主轴转速：ns=1000vc/(dw)=1000x108.6/(x22)=531r/min按机床说明书，与531r/min相接近的机床转速为500 r/min 及560r/min，现在选取560r/min。所以实际切削速度v=114.35m/min。5）计算切削工时：按工艺手册，取 l=1mm t=l/v=0.0092min（2）粗车17.5mm外圆1）背吃刀量：单边余量Z=1mm。2）进给量：根据切削手册，选用f=1.0mm/r。3）计算切削速度：根据切削手册， vc=116m/min。4）确定主轴转速： ns=568r/min。工序4：钻6mm的孔（两孔间距38.4mm）。距顶端55mm的孔是通孔；距尾端197mm的孔是盲孔，孔深11mm。1）确定径向孔的最大加工余量：-0.5mm。2）确定进给量：根据切削手册，f=0.15mm/r。3）确定切削速度：按切削手册，vc=100.8m/ min。4）确定机床主轴转速： ns=532r/min。工序5：锪10mm锥孔。刀具为尖端直径是6mm，尾端直径是10mm，锥角是30的锥形沉头锪钻。1）确定径向孔的最大加工余量：-0.5mm。2）确定进给量：根据切削手册，f=0.15mm/r。3）确定切削速度：按切削手册，vc=100.8m/ min。4）确定机床主轴转速：ns=532r/min。工序6：铣底长30mm、两端半径20的键槽。1）确定进给量： 根据切削手册：f=0.15mm/z-1。2）确定切削速度：根据切削手册：vc=20m/min。3）计算切削时间：t=l/s=30/333s=0.09s工序7：铣键槽。1）确定进给量： 根据切削手册：f=0.15mm/z-1。2）确定切削速度：根据切削手册：vc=20m/min。3）计算切削时间：t=l/s=30/333s=0.09s工序8：热处理高频淬火，然后低温回火。淬火是将工件加热到Ac3（亚共析钢）或Ac1（共析钢和过共析钢）以上30-50，保温后快速冷却，获得马氏体或（和）贝氏体组织的热处理工艺。淬火需与适当的回火工艺相配合，才能使钢具有不同的力学性能，以满足各类零件或工、模具的使用要求。回火是指将工件淬硬后，在加热到Ac1以下某一温度，保温后冷却到室温的热处理工艺。回火一般在淬火后随即进行。淬火与回火常作为零件的最终热处理。回火可以减小和消除淬火时产生的应力和脆性，防止和减小工件变形和开裂；获得所需的稳定组织，保证工件在使用中形状和尺寸不发生改变；获得工件所要求的使用性能。工序9：粗磨外圆22mm。1）确定最大加工余量：根据下一步精加工的需要，确定加工余量为0.2mm。2）确定进给量：根据切削手册确定 f=0.1mm/r3)计算切削速度：按切削手册，可计算 vc=108.6m/min4)确定机床主轴转速： ns=532r/min工序10：精磨外圆22mm。1）确定进给量：根据切削手册确定 f=0.1mm/r2)计算切削速度：按切削手册，可计算 vc=108.6m/min3)确定机床主轴转速： ns=532r/min工序11：铣花键。 采用滚齿加工。1）确定进给量：根据切削手册 f=0.15mm/z2）计算切削速度：按切削手册vc=20m/min。3）确定机床主轴转速： ns=553r/min。三、专用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，通常需要设计专用夹具。经过与指导教师的协商，决定设计工序5钻10mm锥孔的钻床夹具。本夹具将用于钻床。刀具为锥形沉头锪钻，对工件的孔进行加工。（一）设计主旨本夹具主要用来锪10mm锥孔，这个孔在加工中需要一定的技术要求。在加工到本道工序时，6mm的直孔已经加工好， 10mm的锥孔只需要在6mm的直孔的基础上进行锪钻加工即可。本道工序不需要考虑精度问题，因此，本道工序加工时，主要应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。（二）夹具设计1、定位基准的选择有零件图可知，10mm锥孔与6mm的直孔有位置要求，应在同一轴线上，其设计基准为轴的径向中心线、并用6mm的直孔辅助定位，为了使定位误差为零，应该选择以轴的径向中心线定位，并用6mm的直孔辅助定位的自动定心夹具。但这种自动定心夹具结构会过于复杂，所以这里选用轴身为主要定位基面。钻床夹具习惯上称为钻模，形式结构繁多。结合零件特点，这个零件比较适合用固定式钻模。为了提高加工精度，在立轴式钻床安装钻模时，要先将装在主轴上的钻头伸入钻套中，以确定钻模的位置，然后将其紧固。2、轴向力及转矩的计算 Ff=CFfdzFffyFfKFf式中，CFf=2050, xFf=1.0, yFf=0.5, nFf=-0.4, 所以 Ff=1234N Ff=CMcdzMcfMcKMc式中，CFf=2050, xFf=1.0, yFf=0.5, nFf=-0.4, 所以 Ff=2234N3、 夹紧力的计算切削刀具：锥形沉头锪钻，尖端直径是6mm，尾端直径是10mm，锥角是30。则： F=CFaxFpfyFzanFez/(dqFonwF)式中，CF=650, ap=3.1mm, xF=1.0, fz=0.08min, yF=0.72, ae=40mm, nF=0.86, do=290.5mm, qF=0.8, wF=0, z=20,所以 F=1432N4、 定位误差分析（1）定位元件尺寸及公差的确定。本夹具的主要定位元件是定位套和定位销，该定位套和定位销的尺寸与公差现规定与本零件在工作时与其相配的换挡轴的尺寸与公差相同。（2）确定两定位销的中心距有零件图可知；10mm锥孔与6mm的直孔的中心距为38.5mm。（3）确定定位销直径圆柱销的基本尺寸是对应孔的最小极限尺寸，其配合一般按g6或f7选取。（4）计算定位误差加工尺寸10mm锥孔的定位误差，由于定位基准与工序尺寸重合，故B=0.5、夹具设计及操作的简要说明如前所述，在设计夹具时，为提高劳动生产率，应该首先着眼于机动夹紧，本道工序的钻床夹具就选择手动夹紧。本工序由于是粗加工，切削力较小，夹紧工件可以采用手动夹紧，这可以使夹具简化，降低劳动强度，使操作简便。四、课程设计心得体会紧张而又辛苦的三周课程设计结束了，当我快要完成老师下达给我的任务的时候，我仿佛经过一次翻山越岭，登上了高山之巅，顿感心旷神怡，眼前豁然开朗。课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，这是我们迈向社会、从事职业工作前一个必不可少的过程。“千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义。我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地地迈开这一步，就是为明天能稳健的在社会大潮中奔跑打下坚实的基础。说实话，课程设计真是有点累。然而，当我已着手清理自己的设计成果，仔细回味这三个周的心路历程，一种少有的成功喜悦即刻使我倦意顿消。虽然这是我刚学会走完的第一步，是我人生中一点小小的胜利，然而它令我感到自己成熟了许多，令我有一种“春眠方觉晓”的感悟。通过课程设计，使我深深体会到，干任何事都必须耐心、细致。课程设计过程中，许多计算有时不免令我感到有些心烦意乱；有两次因为不小心我计算出错，只能好不情愿的重来。但一想起老师平时对我们的耐心教导，想到今后自己应当承担的社会责任，想到世界上因为某些心小的失误而出现的令世人震惊的事故，我不禁时刻提心自己，一定要养成一种高度负责、一丝不苟的良好习惯。这次课程设计使我在工作作风上得到一次难得的磨练。短短的三周课程设计，使我发现了自己所掌握的知识是真正的如此匮乏，自己综合应用所学的专业知识的能力是如此的不足，几年来学习了那么多的课程，今天才知道自己并不会用。想到这里我真的有点心急了。老师却对我说，这说明课程设计确实是你有了收获了。老师的亲切勉励像春雨注入我的心田，使我更加自信了。最后，我要衷心的感谢老师。使您的严厉批评唤醒了我，使您的敬业精神感动了我，是您的谆谆教导启发了我，是您的殷切期望鼓舞了我。我感谢老师您今天又为我增添了一副坚硬的翅膀。五、参考文献1、艾兴，肖诗刚主编，切削用量简明手册。北京：机械工业出版社，19942、李益民主编，机械制造工艺设计简明手册。北京：机械工业出版社，19943、哈尔滨工业大学，上海工业大学主编，机床夹具设计。上海：上海科学技术出版社，19834、李洪主编。机械加工工艺手册。北京：北京出版社，19905、王绍俊主编，机械制造工艺简明手册。北京：机械工业出版社，19876、赵家齐编，机械制造工艺学课程设计指导。北京: 机械工业出版社，1994标准机械加工工序卡片机械加工工艺卡片产品型号零部件图号产品名称零部件名称换挡轴共 6 页第 1 页（工序简图）车间工序号工序号称材料牌号1、2毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数11设备名称设备型号设备编号同时加工件数夹具编号夹具名称切削液工位器具编号工位器具名称工布工时机动辅助工步号工步内容工艺装备主轴速度(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)背吃刀量(mm)进给次数工步工时 机动辅助1车22mm端面普通车床，通用夹具，外圆车刀531108.60.18112车22mm外圆普通车床，通用夹具，外圆车刀5311161.0113钻8mm径向孔车床，通用夹具，钻头532100.80.151设计（日期）校对（日期）审核（日期）标准化（日期）会签（日期）标记处数更改文件编号签字日期标记处数更改文件号签字日期标准机械加工工序卡片机械加工工艺卡片产品型号零部件图号产品名称零部件名称换挡轴共 6 页第 2 页（工序简图）车间工序号工序号称材料牌号3毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数11设备名称设备型号设备编号同时加工件数夹具编号夹具名称切削液工位器具编号工位器具名称工布工时机动辅助工步号工步内容工艺装备主轴速度(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)背吃刀量(mm)进给次数工步工时 机动辅助1车17.5mm端面普通车床，通用夹具，外圆车刀531108.60.18112车17.5mm外圆普通车床，通用夹具，外圆车刀531118.60.111设计（日期）校对（日期）审核（日期）标准化（日期）会签（日期）标记处数更改文件编号签字日期标记处数更改文件号签字日期标准机械加工工序卡片机械加工工艺卡片产品型号零部件图号产品名称零部件名称换挡轴共 6 页第 3 页（工序简图）车间工序号工序号称材料牌号4、5毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数11设备名称设备型号设备编号同时加工件数夹具编号夹具名称切削液工位器具编号工位器具名称工布工时机动辅助工步号工步内容工艺装备主轴速度(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)背吃刀量(mm)进给次数工步工时 机动辅助1钻6mm的孔钻床，专用夹具532100.80.1522钻10mm锥孔钻床，专用夹具532100.80.151设计（日期）校对（日期）审核（日期）标准化（日期）会签（日期）标记处数更改文件编号签字日期标记处数更改文件号签字日期标准机械加工工序卡片机械加工工艺卡片产品型号零部件图号产品名称零部件名称共 6 页第 4 页（工序简图）车间工序号工序号称材料牌号6、7毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数11设备名称设备型号设备编号同时加工件数夹具编号夹具名称切削液工位器具编号工位器具名称工布工时机动辅助工步号工步内容工艺装备主轴速度(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)背吃刀量(mm)进给次数工步工时 机动辅助1铣键槽铣床，专用夹具542200.1512铣键槽铣床，专用夹具542250.151设计（日期）校对（日期）审核（日期）标准化（日期）会签（日期）标记处数更改文件编号签字日期标记处数更改文件号签字日期标准机械加工工序卡片机械加工工艺卡片产品型号零部件图号产品名称零部件名称换挡轴共 6 页第 5 页（工序简图）车间工序号工序号称材料牌号9、10毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数11设备名称设备型号设备编号同时加工件数夹具编号夹具名称切削液工位器具编号工位器具名称工布工时机动辅助工步号工步内容工艺装备主轴速度(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)背吃刀量(mm)进给次数工步工时 机动辅助1粗磨外圆22mm。磨床，专用夹具523108.60.12精磨外圆22mm。磨床，专用夹具523108.60.1设计（日期）校对（日期）审核（日期）标准化（日期）会签（日期）标记处数更改文件编号签字日期标记处数更改文件号签字日期标准机械加工工序卡片机械加工工艺卡片产品型号零部件图号