变速叉零件的机械加工工艺及钻Φ12通孔夹具设计[含cad高清图纸文档资料所见所得]
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专业课程设计说明书设计题目 变速叉零件的机械加工工艺规程与夹具设计设 计 者 指导教师 台州学院机电与建筑工程学院2008年9月21日 专业课程设计任务书题目: 变速叉零件的机械加工工艺规程与夹具设计原始图纸（见附页）生产类型：中批或大批生产设计内容：1、零件图 1张2、毛坯图 1张3、机械加工工艺过程卡 1份4、机械加工工序卡 1份5、夹具装配图 1套6、夹具零件图 若干7、课程设计说明书 1份班 级 05机械自动化（2）姓 名 学 号 指导教师 目录前言（4）一、零件的分析（4）（一）零件的作用（4）（二）零件的工艺分析（4）二、工艺规程的设计（4）（一）确定毛坯的制造形式 （4）（二）基准的选择（4）（三）工艺路线的拟定及工艺方案的分析（4）（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定（5）（五）各工序的定位夹紧方案及切削用量的选择（7）（六）各工序基本工时（10）三、专用夹具的设计（10）（一）设计思想与设计方案的比较；（10）（二）定位分析与定位误差的计算；（10）（三）对刀与导引装置设计；（10）（四）夹紧机构设计与夹紧力计算；（11）（五）夹具操作动作说明。（11）四、总结（13）五、主要参考文献（14）前言 机械制造工艺学课程设计使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总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。 本课题是变速叉的机械加工工艺规程的编制及工艺装备的设计，需进行专用夹具的设计与装配。生产纲领为中批及大批量生产。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。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。一、零件的分析（一）零件的作用 变速叉主要用于调节各种机器的速度档位。（二）零件的工艺分析变速叉共有两组加工表面，它们之间有一定的位置要求。现分述如下：（1）第一个加工表面为轴外圆，此主要加工孔12。（2）第二个加工表面为孔12，以孔12定位来加工个端面及铣槽和钻小孔8。 二、工艺规程的设计（一）确定毛坯的制造形式零件的材料为ZG45。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，故选择铸件毛坯。（二）基准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，加工工艺过程中回问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，是生产无法正常进行。（1）粗基准的选择。对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。根据这个基准选择原则，现选取12孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用V形块限制4个自由度，再以支承块限制1个自由度，挡销限制最后1个自由度，达到完全定位,进行钻孔。（2）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，这在以后还要专门计算，此处不再重复。（三）工艺路线的拟订及工艺方案的分析制定工艺路线得出发点,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情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。1.工艺路线方案一：工序1：铸造毛胚并清洗。工序2：退火。工序3：油漆。工序4：钻绞12孔。工序5：铣两端面，保证总长；粗铣7的两端面及侧面；粗铣19的两端面。工序6：精铣7的两端面及侧面；精铣床19的两侧面；工序7：粗铣19的顶端；粗铣13.5槽；精铣13.5槽。工序8：划线8及3孔的中心线。工序9：钻绞8及3孔。工序10：粗磨7的两侧面；精磨7的两侧面。工序11：去毛刺，倒角，清理。工序12：检验入库。2.工艺路线方案二：工序1：铸造毛胚并清洗。工序2：退火。工序3：油漆。工序4：铣两端面，保证总长；粗铣7的两端面及侧面；粗铣19的两端面。工序5：钻绞12孔。工序6：精铣7的两端面及侧面；精铣床19的两侧面；工序7：粗铣19的顶端；粗铣13.5槽；精铣13.5槽。工序8：划线8及3孔的中心线。工序9：钻绞8及3孔。工序10：粗磨7的两侧面；精磨7的两侧面。工序11：去毛刺，倒角，清理。工序12：检验入库。3.工艺方案的比较与分析。两个方案的工序虽都为十二道，但是考虑到方案一中4、5、6工序都是在铣床上加工，集中在一起，可以使效率更快。而且先加工孔12在以孔12定位加工7的两侧面，这时的位置精度较易保证，因此选用方案一。以上工艺过程详见机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡片。（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定变速叉零件材料为ZG45，硬度207241HBS，毛皮重量约为1.5kg，生产类型大批量，铸造毛坯。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.内孔12。毛坯为实心，不冲孔。工序尺寸加工余量:钻孔：2Z=0.3mm。铰孔：2Z=0.1mm。精铰：2Z=0mm。2.各端面的工序加工余量1）外圆表面延轴线方向长度方向的加工余量及公差（23端面）。查机械制造工艺设计简明手册（以下称工艺手册）表2.22.5，取23端面长度余量均为2（均为双边加工）。铣削加工余量为：粗铣：2Z=0mm。2）19的顶端。铣削加工余量为：粗铣：2Z=0mm。3)19的两侧5.5mm。铣削加工余量为：粗铣：2Z=0mm。4)7的两端76.4mm。铣削加工余量为：粗铣：2Z=1.2 mm。精铣：2Z=0mm。5)7的两侧7mm。铣削加工余量为：粗铣：2Z=1.6 mm。精铣：2Z=0.6mm。磨削加工余量：粗磨：2Z=0.1mm。精磨：2Z=0mm。6）孔8：钻孔：2Z=0.2mm。绞孔：2Z=0mm。7）孔3：钻孔：2Z=0.1mm。绞孔：2Z=0mm。3.其他尺寸直接铸造得到由于本设计规定的零件为大批量生产，应该采用调整加工。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认。最后的毛坯图如下： (五）各工序的定位夹紧方案及切削用量的选择1.各工序的定位夹紧方案：各工序的定位夹紧方式见各工序图。工序4：钻绞12孔。工序5：铣两端面，保证总长；粗铣7的两端面及侧面；粗铣19的两端面工序7：粗铣19的顶端；粗铣13.5槽；精铣13.5槽工序10：粗磨7的两侧面；精磨7的两侧面2.切削用量的选择：切削用量一般包括切削深度、进给量及切削速度三项。确定方法是先确定切削深度、进给量，再确定切削速度。由于各工序对切削用量的选择都大致相同，所以本人只认真地分析了一道工序，其他工序不再赘述。2.1 工序4：钻绞12孔。本工序采用计算法确定切削用量。加工条件：1.工件材料：ZG45，铸造2.加工要求：钻绞12（0.0450.105），表面粗糙度值Ra 为5。3.机床：Z525立式钻床。4.刀具：直柄麻花钻和直柄机用绞刀 。根据切削用量简明手册，由于Z525机床的中心高为250（切削用量简明手册表4.2-14），根据表3.1-5，钻刀几何形状为L=142，l=94,d=11.8。根据表3.1-16,绞刀几何形状为d=11.8，L=142，l=41。（1）确定切削深度ap ap=12/2=6mm（2）确定进给量f 根据切削用量简明手册及Z525机床进给量（机械制造工艺设计简明手册4.2-16），选择f=0.17/r。（3）选择车刀磨钝标准及耐用度根据切削用量简明手册表2.12，选择车刀后刀面最大磨损量为0.8，耐用度T=15min。（4）确定切削速度 根据切削用量简明手册表2.13 v=17m/min ,n=1082r/min。选择主轴实际完成转速。（六）各工序基本工时基本时间Tj是指直接用于改变工件的尺寸、形状和表面质量等所消耗的时间。它包括刀具的趋近、切入、切削和切出等时间。基本时间又称机动时间。由于各工序对基本工时的选择都大致相同，所以本人只认真地分析了一道工序，此工序即为（五）中的工序4，其他工序不再赘述。确定钻绞12的基本时间 根据机械制造工艺设计简明手册，钻孔基本时间为 Tj=L/(fn)=(l+l+l)/(fn)式中 l=83.5mm l=(D-d)/2xctgKr+(12) D=12mm,d=11.8mm, Kr=90 l1=2mm,l2=l3=0 f=0.17mm/r n=18r/s i=1则 Tj=27.9s三、专用夹具的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。经过与指导老师协商，决定设计第4道工序钻12孔的钻床专用夹具。本夹具将用于Z525立式钻床。刀具为麻花钻。（一）设计思想与设计方案的比较；1.本夹具主要用来钻12孔。因此，在本道工序加工时，主要应考虑如何用较简单的夹具体来满足这较复杂的结构以提高劳动生产率，降低劳动强度。使用的方案：用一个支承块和V形块及挡销来定位和夹紧外圆柱面。（二）定位分析与定位误差的计算；1.定位元件尺寸及公差的确定。根据零件外圆尺寸23以及机床夹具设计手册（第三版）表2-2-27得:V形块的规格及主要尺寸为N=24mm，D=23mm，B=37mm,L=45mm,T=48mm，T公差为0.0450.105。2.定位误差的计算。由于所设计的工序基准和定位基准重合，此时B=0，只有基准位移误差，故影响工序尺寸的定位误差为：D=Y=d/(2 x sin) 其中d0.105-0.045=0.06mm。D=0.085mm。 （三）对刀与导引装置设计；根据12中心线到V形块底端距离T=48mm，公差为0.0450.105，以及钻套中心到V形块底端距离T=48mm，公差为0.0150.035，在通过夹具上的定位销及其端面即可确定了工件在夹具中的正确位置。（四）夹紧机构设计与夹紧力计算；刀具：直柄麻花头，尺寸为11.8。则轴向力：见机床夹具设计手册（第三版）表1-2-7式中： 根据零件材料的硬度HB207-233及钻孔直径D为12，查切削用量简明手册表2.7 得f=0.32根据机床夹具设计手册（第三版）表1-2-8 得切削力 Ff=2200N，切削扭矩 M=26.4J由于扭矩很小，计算时可忽略。在计算切削力时,必须考虑安全系数,安全系数式中：根据机床夹具设计手册（第三版）表1-2-1 ，查得 基本安全系数，1.5;加工性质系数，1.2;刀具钝化系数, 1.0;断续切削系数, 1.2;夹紧力的稳定性，1.3；则 F=Ff K=6185N ,因此采用楔槽式快速夹紧装置来夹紧。（五）夹具操作动作说明；夹具上装有可换钻套，可使夹具在一批零件的加工之前很好地保证其规定的尺寸和相互位置精度关系，有利于钻孔。螺杆1上开有直槽，转动手柄松开工件，再将直槽转至螺钉2处，即可迅速拉出螺杆，以便装卸工件。楔槽式快速夹紧装置图如下：钻床夹具零件图：四、总结足足三个星期的夹具设计，让我学到了很多知识，对以后的毕业设计进行了一次预备训练。在这次设计中，学到了以下几点：（1）加强了御用机械制造工艺学及有关课程的知识，结合生产实践中学到的知识，能独立地分析并解决工艺问题，使自己初步具备水机一个中等复杂程度零件的工艺规程能力。（2）使自己能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，学会了拟订夹具设计方案，完成夹具设计结构。（3）加强了熟悉并运用有关手册、标准、图表等技术资料的能力。（4）进一步加强识图、制图、运算和编写技术文件等基本技能。在这次设计中，虽有老师的鼎立协助，但是由于时间仓促，我的设计仍有很多的不足，不过，我不会放弃再思考，因为学习是无止境的。最主要的是，通过这次专业课程设计，让我找到了一种作为工程设计师的感觉，让我的思维得到了大步地提升，让我初步具备了这方面设计的技能。在此，对指导教师的辛勤指导，表示衷心的感谢。五、主要参考文献1.孙丽媛等编著机械制造工艺及专用夹具设计指导北京：冶金工业出版社，2002.122.陈明等编著 机械制造工艺学北京：机械工业出版社，2005.83.李旦 邵东向 王杰等著机械制造工艺学课程设计机床专用夹具图册（第二版）黑龙江：哈尔滨工业大学出版社，2005.24.朱家诚编著机械设计课程设计安徽：合肥工业大学出版社，2005.85
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