变速叉加工工艺规程及其铣5.5mm侧面的夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。

关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。

序言…………………………………………………………………1

一. 零件分析 ……………………………………………………2

　　　1.1 零件作用 ………………………………………………2

　　　1.2零件的工艺分析 …………………………………………3

二. 工艺规程设计…………………………………………………3

　　　2.1确定毛坯的制造形式 ……………………………………3

　　　2.2基面的选择传 ……………………………………………5

　　　2.3制定工艺路线 ……………………………………………5

　　　2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 …………7

　　　2.5确定切削用量及基本工时………………………………7

三夹具设计……………………………………………………15

　　　3.1问题的提出………………………………………………15

　　　3.2定位基准的选择…………………………………………15

　　　3.3切削力及夹紧力计算……………………………………16

　　　3.4定位误差分析……………………………………………18

　　　3.5定向键和对刀装置设计…………………………………18

　　　3.6夹具设计及操作简要说明………………………………21

总结………………………………………………………………23

致谢………………………………………………………………24

参考文献 …………………………………………………………25

　　　机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。

　　　变速叉的加工工艺规程及其铣5.5mm面的夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。

　　　本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。　　　变速叉的作用，题目所给定的零件是变速箱中的变速叉，它位于倒档拨叉杆上，主要作用一是通过倒档拨叉杆将扭矩传递给变速叉，拨动同步器，改变齿轮的啮合方向，实现拖拉机的倒行；二是在倒档拨叉上有一个配合槽，与其他零件配合装配，在变速叉转动时带动其运动。

变速叉零件图.gif

铣5.5面夹具装配图.gif

内容简介：: 毕业设计说明书题目：倒档变速叉零件机械加工工艺规程及工装设计学生：学号：专业：班级：指导老师：摘要本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。变速叉加工工艺规程及其铣5.5mm侧面的夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。ABSTRCTThis design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal-cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge.The reduction gear box body components technological process and its the processing 140 hole jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. Must first carry on the analysis in the technological design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; After that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; Then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; Position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement.Keywords: The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error目录序言1一. 零件分析 21.1 零件作用 21.2零件的工艺分析 3二. 工艺规程设计32.1确定毛坯的制造形式 32.2基面的选择传 52.3制定工艺路线 52.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 72.5确定切削用量及基本工时7三夹具设计153.1问题的提出153.2定位基准的选择153.3切削力及夹紧力计算163.4定位误差分析183.5定向键和对刀装置设计183.6夹具设计及操作简要说明21总结23致谢24参考文献 25序言机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。变速叉的加工工艺规程及其铣5.5mm面的夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。一、零件的分析1.1 零件的作用变速叉的作用，题目所给定的零件是变速箱中的变速叉，它位于倒档拨叉杆上，主要作用一是通过倒档拨叉杆将扭矩传递给变速叉，拨动同步器，改变齿轮的啮合方向，实现拖拉机的倒行；二是在倒档拨叉上有一个配合槽，与其他零件配合装配，在变速叉转动时带动其运动。 1.2 零件的工艺分析从变速叉的零件图上可以看出，它有两组加工表面，这两组加工面之间也有一定的位置要求，现将这两组加工面分述如下： 1. 以12mm孔为中心的加工面这一组加工面包括：一个的12mm孔以及对其倒角，各个槽的侧面和孔2. 以底面为基准的加工面这一组加工面包括：24的左右端面二. 工艺规程设计 2.1 确定毛坯的制造形式零件材料为HT200，考虑到变速叉运行时经常需要挂档以倒行或辅助转向，因此零件在工作过程中经常受到冲击性载荷，采用这种材料零件的强度也能保证。由于零件成批生产，而且零件的轮廓尺寸不大，选用砂型铸造，采用机械翻砂造型，铸造精度为2级，能保证铸件的尺寸要求，这从提高生产率和保证加工精度上考虑也是应该的。2.2 毛坯的设计变速叉零件材料为 HT200，硬度选用260HBS，毛坯重约1Kg。生产类型为成批生产，采用砂型铸造，机械翻砂造型，2级精度组。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的加工余量，对毛坯初步设计如下： 1. 12mm的孔因为孔只有12mm大，因此在铸造时不容易铸造出，因此在毛坯的设计时，不宜设计底孔。因此毛坯采用实心铸造。以确保毛坯的成功率。2. 叉口侧面该叉口两侧面粗糙度都是3.2，进行一次粗铣即可满足光洁度要求。根据资料可知，选取加工余量等级为G，选取尺寸公差等级为9级。所以根据相关资料和经验可知，毛坯的叉口厚度定为1.5mm，符合要求。3. 叉口内圆面叉口内圆面的圆弧半径为R41.5mm，光洁度要求没有，直接铸造出来，查资料知，砂型铸造机械翻砂造型的尺寸公差等级为810级，5. 钻孔、 12mm，8mm,3mm的孔因为加工的孔不是很大，所以可以不必留铸造底孔。因其它表面均为不加工表面，而且砂型机器造型铸造铸造出的毛坯表面就能满足它们的精度要求，所以，不需要在其它表面上留有加工余量。根据上述原始资料及加工工艺，确定了各加工表面的加工余量、工序尺寸，这样毛坯的尺寸就可以定下来了，毛坯的具体形状和尺寸见图.2 “变速叉”零件毛坯简图。2.2 基面的选择的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法进行。粗基准的选择：对于零件的加工而言，粗基准的选择对后面的精加工至关重要。从零件图上可以看出，变速叉较不规则，所以粗基准不太容易选择。为了保证12mm孔的位置精度的要求，选择24外圆面作为粗基准，依照粗基准的选择原则（即当零件有不加工表面时，应该以这些不加工表面作为粗基准，若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面做为粗基准）来选取。工件放在工作台上，工件的24外圆表面紧靠在固定V型块上，限制5个自由度；固定V型块对面用活动V型块夹紧，限制一个自由度，实现完全定位。对于精基准而言，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，这在以后还要专门计算，此处不再重复。 2.3 制定工艺路线制订工艺路线的出发点，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成批生产的条件下，可以考虑采用万能型机床配以专用夹具，并尽量使工序集中在提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降下来。方案一工序：铸造。工序：时效处理工序：铣24左端面工序：铣24右端面工序V：钻扩铰12的孔工序I：铣宽8mm的2侧面工序：铣宽92mm内面工序：铣宽7的2侧面工序：铣宽16mm的槽工序X：钻8mm孔工序XI：钻3孔工序XII：入库。方案二工序：铸造。工序：时效处理工序：钻扩铰12的孔工序：铣24左端面工序V：铣24右端面工序I：铣宽8mm的2侧面工序：铣宽92mm内面工序：铣宽7的2侧面工序：铣宽16mm的槽工序X：钻8mm孔工序XI：钻3孔工序XII：入库。方案二和方案一的不同之处在于方案一在铣完24左右端面后开始钻，扩，绞12的孔，然后以12孔为定位基准铣各个槽和侧面，这样就能更好的保证加工精度提高生产效率，综合考虑我们选择方案一，具体的加工路线如下工序：铸造。工序：时效处理工序：铣24左端面工序：铣24右端面工序V：钻扩铰12的孔工序I：铣宽8mm的2侧面工序：铣宽92mm内面工序：铣宽7的2侧面工序：铣宽16mm的槽工序X：钻8mm孔工序XI：钻3孔工序XII：入库。2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的加工余量和工步如下： 1. 12mm的孔钻孔：11扩孔：11.85铰孔：12H11mm 2. 叉口侧面铣： 2Z=3mm 2.5 确定切削用量及基本工时工序：铸造工序II：时效处理工序III：铣变速叉左端面1. 选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金套式端铣刀，刀片采用YG8,，。2. 决定铣削用量1）决定铣削深度因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则2）决定每次进给量及切削速度根据X51型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出，则按机床标准选取1450当1450r/min时按机床标准选取3）计算工时切削工时：，则机动工时为工序IV：铣变速叉左端面与工序I相似，在此就不多做说明工序V：钻，扩，绞12孔工步一钻孔至11确定进给量：根据参考文献表2-7，当钢的，时，。由于本零件在加工14孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数0.75，则根据Z525机床说明书，现取切削速度：根据参考文献表2-13及表2-14，查得切削速度所以根据机床说明书，取，故实际切削速度为切削工时：，则机动工时为工步二：扩孔利用钻头将孔扩大至，根据有关手册规定，扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取根据机床说明书，选取则主轴转速为，并按车床说明书取，实际切削速度为切削工时：，则机动工时为工步3：铰孔根据参考文献表2-25，得查参考文献表4.2-2，按机床实际进给量和实际转速，取，实际切削速度。切削工时：，则机动工时为工序VI：铣5.5mm的2个侧面1. 选择刀具刀具选取立铣刀，。2. 决定铣削用量4）决定铣削深度因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则5）决定每次进给量及切削速度根据X51型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出，则按机床标准选取975当975r/min时按机床标准选取6）计算工时切削工时：，则机动工时为工序VII：铣宽76.4mm的内面卧式铣床X62选择刀具刀具选取高速钢三面刃铣刀，刀片采用YG8,，。2. 决定铣削用量7）决定铣削深度因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则8）决定每次进给量及切削速度根据X62型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出，则按机床标准选取1450当1450r/min时按机床标准选取9）计算工时切削工时：，则机动工时为工序VIII：铣7mm的两侧面立式铣床X51选择刀具刀具选取面铣刀，刀片采用YG8,，。2. 决定铣削用量10）决定铣削深度因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则11）决定每次进给量及切削速度根据X62型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出，则按机床标准选取1450当1450r/min时按机床标准选取12）计算工时切削工时：，则机动工时为工序IX：铣宽13.5mm的槽的切削用量及基本工时如上，在此不再累述工序X ：钻8孔的切削用量及基本工时(1)钻8mm孔机床：Z525立式钻床刀具：根据机械加工工艺手册表10-61选取高速钢麻花1)进给量取f=0.13mm/r2)切削速度V=2434m/min. 取V=30m/min3)确定机床主轴转速ns= 2002r/min与2388r/min相近的机床转速为2012r/min。现选取=2012r/min。所以实际切削速度=5) 切削工时，按工艺手册表6.2-1。 t=i ;其中l=26mm; =4mm; =0mm; t= =0.115(min)工序XI：钻3孔与工序X相似，在此就不多做说明工序XII：质检，入库三、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。由指导老师的分配，决定设计第VI道工序铣宽5.5的侧面的铣床夹具。3.1 问题的提出本夹具主要用于铣宽5.5的侧面，精度要求不高，为此，只考虑如何提高生产效率上，精度则不予考虑。3.2 定位基准的选择拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此零件图没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。12的孔已加工好，为了使定位误差减小，选择已加工好的12孔和其端面作为定位基准，来设计本道工序的夹具，以两销和已加工好的12孔及其端面作为定位夹具。为了提高加工效率，缩短辅助时间，决定用简单的偏心轮作为夹紧机构。3.3 切削力及夹紧力计算（1）刀具：采用立铣刀 d=30mm 机床： X51立式铣床由3 所列公式得查表 9.48 得其中：修正系数 z=24 代入上式，可得 F=889.4N 因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。安全系数 K=其中：为基本安全系数1.5 为加工性质系数1.1 为刀具钝化系数1.1 为断续切削系数1.1 所以（2）夹紧力的计算选用夹紧螺钉夹紧机由其中f为夹紧面上的摩擦系数，取 F=+G G为工件自重夹紧螺钉：公称直径d=15mm，材料45钢性能级数为6.8级螺钉疲劳极限：极限应力幅：许用应力幅：螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 s=3.54 取s=4 得满足要求经校核：满足强度要求，夹具安全可靠，使用偏心轮夹紧机构即可指定可靠的夹紧力3.4 定位误差分析（1）定位元件尺寸及公差确定。夹具的主要定位元件为一平面和一心轴和一挡销定位，孔与销间隙配合。（2）工件的工序基准为孔心，当工件孔径为最大，定位销的孔径为最小时，孔心在任意方向上的最大变动量等于孔与销配合的最大间隙量。本夹具是用来在铣床上加工，所以工件上孔与夹具上的定位销保持固定接触。此时可求出孔心在接触点与销中心连线方向上的最大变动量为孔径公差多一半。工件的定位基准为孔心。工序尺寸方向与固定接触点和销中心连线方向相同，则其定位误差为： Td=Dmax-Dmin 本工序采用一心轴，一挡销定位，工件始终靠近挡销的一面，而定位销的会使工件自重带来一定的平行于夹具体底版的水平力，因此，工件不在在定位销正上方，进而使加工位置有一定转角误差。但是，由于加工是自由公差，故应当能满足定位要求。3.5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。根据GB220780定向键结构如图所示：图 3.3 夹具体槽形与螺钉图根据T形槽的宽度 a=25mm 定向键的结构尺寸如下：表 3.1 定向键数据表 BLHhD夹具体槽形尺寸公称尺寸允差d允差公称尺寸允差D25-0.014-0.0454014615624+0.0237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。由于本道工序是完成变速叉宽5.5mm侧面的铣加工，所以选用方形对刀块。方形对刀块的结构和尺寸如图所示：图 3.4 对刀块图塞尺选用平塞尺，其结构如下图所示：图 3.5 平塞尺图塞尺尺寸为：表 3.2 平塞尺尺寸表公称尺寸H允差dC1-0.0060.253.6 夹具设计及操作简要说明如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为铣床夹具选择了压紧螺钉夹紧方式。本工序为铣切削余量小，切削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。本夹具的最大优点就是结构简单紧凑。夹具的夹紧力不大，故使用手动夹紧。为了提高生产力，使用偏心轮夹紧机构。夹具装配图附图如下夹具体附图如下总结毕业设计即将结束了，时间虽然短暂但是它对我们来说受益菲浅的，通过这次的设计使我们不再是只知道书本上的空理论，不再是纸上谈兵，而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计，使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的步骤和要领，使我们更好的利用图书馆的资料，更好的更熟练的利用我们手中的各种设计手册和AUTOCAD等制图软件，为我们踏入设计打下了好的基础。毕业设计使我们认识到了只努力的学好书本上的知识是不够的，还应该更好的做到理论和实践的结合。因此同学们非常感谢老师给我们的辛勤指导，使我们学到了好多，也非常珍惜学院给我们的这次设计的机会，它将是我们毕业设计完成的更出色的关键一步。致谢这次毕业设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是，查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时，数据存在大量的重复和重叠，由于经验不足，在选取数据上存在一些问题，不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见，在我遇到难题时给我指明了方向，最终我很顺利的完成了毕业设计。这次毕业设计成绩的取得，与指导老师的细心指导是分不开的。在此，我衷心感谢我的指导老师，特别是每次都放下她的休息时间，耐心地帮助我解决技术上的一些难题，她严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，她都始终给予我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜，她不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，除了敬佩指导老师的专业水平外，她的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向指导老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。参考文献1. 切削用量简明手册,艾兴、肖诗纲主编,机械工业出版社出版，1994年2.机械制造工艺设计简明手册，李益民主编，机械工业出版社出版，1994年3.机床夹具设计，哈尔滨工业大学、上海工业大学主编，上海科学技术出版社出版，1983年4.机床夹具设计手册，东北重型机械学院、洛阳工学院、一汽制造厂职工大学编，上海科学技术出版社出版，1990年5.金属机械加工工艺人员手册，上海科学技术出版社，1981年10月6.机械制造工艺学，郭宗连、秦宝荣主编，中国建材工业出版社出版，1997年机械加工工艺卡片工件名称变速叉工序号零件名称变速叉零件号零件重量同时加工件数1材料毛坯牌号硬度型号重量钢板HBS165-215铸件设备夹具辅助工具名称型号专用夹具立式铣床X51安装工步安装及工步说明刀具量具走刀长度mm走刀次数切削深度mm进给量mm/z主轴转速r/min切削速度m/min基本工时min1铣24左端面高速钢端铣刀卡尺2411.50.2475159.350.067设计者指导老师共 1 页第 1 页机械加工工艺

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