变速器换挡叉的工艺过程及夹具设计【加工5.9 宽51的表面】【含高清CAD图和文档】[更新]
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加工5.9 宽51的表面
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变速器换挡叉的工艺过程及夹具设计【加工5.9
宽51的表面】【含高清CAD图和文档】[更新]
变速器
换挡
工艺
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夹具
设计
加工
5.9
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第一章 绪论1.1设计目的 毕业设计是培养学生综合运用所学的基础理论和专业理论知识，独立解决机床设计问题的能力一个重要的实践性教学环节。因此，通过设计应达到下述目的。 1）初步掌握正确的设计思想和设计的基本方法步骤,巩固深化和扩大所学的知识,培养理论联系实际的工作方法和独立工作能力。2）获得结构设计，零件计算，编写说明书。绘制部件总装图（展开图，装配图）和零件工作图等方面的基本训练及基本技能。3）熟悉有关标准、规格、手册和资料的应用。 4）对现有机械结构初具分析能力和改进设计的能力。1.2设计任务和要求设计基本内容及要求 按照设计任务，根据调查研究所提供的权据和有关技术资料，进行以下工作：制定工艺方案，确定选择通用部件，设计专用部件，绘制有关图纸（零件图、毛坯图、夹具零件图、总装图等），编写技术文件等。其基本内容如下： 1）绘制被加工零件工序图、加工示意图、夹具图。 2）零件装配图设计。 3）按规定格式编制设计计算说明书。第二章 零件的分析2.1 零件的作用题目所给的零件是变速器换档叉(见附图1),它位于主轴箱。主要作用:优点是可以从一种变速直接变到另一种速度,而不需要经过中间的一系列,因此变速很方便;其缺点是比较复杂。 2.1.1 对变速操纵机构的要求 变速操纵机构常用于工作部件的启动、停止、变速、变向以及控制各种辅助运动等。这些操纵机构的用途不同，但所应满足的要求合设计原则却没有本质的区别。因此，这里仅仅介绍常用的变速操纵机构。机床的使用质量和结构的复杂程度，在很大的程度上取决于操纵机构设计的完善程度。所以，操纵机构的形式应与机床的性能相适应。一般操纵机构应满足的要求，主要有以下几个方面： 1. 动作迅速 操纵机构动作是否迅速，对生产率提高或在加工中需要操纵次数较多的机床，尤为重要。 2. 省力方便生产中，为了减轻工人的疲劳，保证加工质量，设计操纵机构力求省力。一般情况下，许用操纵力不应超过下列数值：台型机床精度位移手轮或仪表机床手轮2普通机床精度位移手轮或台型机床手轮410t的普通机床手轮8普通机床很少操纵手轮或大于10t的机床手轮163. 记忆方便，安全可靠为避免操纵错误并节省时间，以及防止意外事故，应尽量减少操纵机构的数量，操纵的运动方向和手轮操纵方向一致为好。手柄应以不同形状或颜色加以区分，以便记忆。为保证安全，应防止手柄特别是运转手柄碰伤人员；电器应注意防护和绝缘等。4. 控制准确对于精密机床部件移动准确要求较高时,设计时应特别注意。一般操纵机构大致都由三大部分组成：操纵部件（如手轮、手柄等）；传动装置，可以是机械装置（如杠杆、齿轮齿条、丝杠螺母和凸轮等）、液压装置或电气装置等；执行部件（如拨叉、滑块等）。2.2 零件的工艺分析 变速器换档叉有组加工表面,他们有一定的加工要求。现分析如下：1. 以9.65表面为中心,加工的孔。2. 以孔为中心,加工和的表面。这组加工表面之间有着一定的位置要求,主要是：(1) 和 的表面与孔的轴线的垂直度公差为0.15。 由以上分析可知,对于这组加工表面而言,应该先加工孔，然后借助于专用夹具加工和的表面。并且保证它们的位置精度要求。第三章 工艺规程设计3.1 确定毛坯的制造形式零件材料为35钢。考虑到车床主轴在运行中要经常的加速及正、反向转动,零件在工作过程中则经常承受交变载荷及冲击性载荷,因此应该选用锻件,保证零件工作可靠。由零件年产量为4000件,已达到大批量生产的水平,而且零件的轮廓尺寸不大,故可采用金属型铸造。这样即保证了产量,也保证了零件的精度要求。3.2 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,加工工艺过程中会问题百出,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（1） 当有不加工表面时，应选择不加工表面作为粗基准如果有几个不加工表面时，应选择与加工表面有密切关系的不加工面作为粗基准。（2） 具有较多的加工表面时，应从以下几点着重考虑合理分配各加工表面的余量。1） 应选择零件上加工余量最小的面为粗基准。2） 对一些重要表面要求切除余量少而均匀时，就应选择该表面作为准，以满足其工艺要求。3） 粗基准的选择应使各加工面切除的总的材料量为最小。（3） 粗基面在同一尺寸方向上，一般只允许使用一次。（4） 粗基面应相当平整，无浇冒口、飞边等缺陷，使工件定位可靠稳定。选择9.65表面为粗基准2. 精基准的选择精基准的好坏会直接影响加工精度与质量，影响工件安装的可靠性与方便程度，一般可按下列原则来选取：（1） 尽可能把设计基准作为定位基准 基准重合原则（2） 尽可能选用统一的定位基准加工各个表面 基准统一的原则（3） 以加工表面本身作为定位基准 自为基准的原则（4） 加工表面与定位基面反复轮换使用 互为基准的原则 选择孔为精基准3.3 制订工艺路线制订工艺路线的出发点,应该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。1.工艺路线方案一工序 按照图示要求,铸出毛坯。工序 粗铣9.65表面。工序 精铣9.65表面。工序 粗镗的孔。工序 精镗的孔。工序 倒圆角0.4 X 45。工序 粗铣的表面。工序 精铣的表面。工序 粗铣的表面。工序 精铣的表面。工序 倒角0.8 X 45两端。工序 检查。2.工艺路线方案二工序 按照图示要求,铸出毛坯。工序 粗镗的孔。工序 精镗的孔。工序 倒角0.4 X 45。工序 粗铣9.65表面。工序 精铣9.65表面。工序 粗铣的表面。工序 精铣的表面。工序 粗铣的表面。工序 精铣的表面。工序 倒角0.8 X 45两端。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：方案一是先加工9.65的表面,然后以此为基准加工的孔；而方案二则与此相反,先加工的孔,然后再以此的孔为基准加工9.65的表面。两相比较可以看出,先加工9.65的表面,再加工的孔可以容易的保证位置精度,并且定位及装夹都很方便。故选择方案一。3.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “变速器换档叉”零件材料为35钢,硬度HBS180,生产类型为大批量生产,采用模锻毛坯。1. 的孔 (1)确定加工路线由成品尺寸mm，Ra3.2um，HBS180的要求查机械加工工艺及装备表5-5，确定工艺路线。 孔直径,其T=0.027,公差等级为IT9；硬度HSB180,粗糙度Ra3.2um。 由机械加工工艺及装备表5-13得：粗镗 - 精镗。（2）确定各路线的经济精度由机械加工工艺及装备表5-5得：粗镗IT11； 精镗IT9（3）查表确定各工序的加工余量 由机械加工工艺及装备表5-22：精镗余量0.5由于粗镗前的孔是锻造而成，并非用钻头钻出，故先确定毛坯的总余量。参照机械加工工艺及装备表5-16经修正后：毛坯锻件孔的余量为62则由 Z=可知： 粗镗余量为6 - 0.5 = 5.5(4)计算各工序的基本尺寸 精镗后的工序基本尺寸为 粗镗后的工序基本尺寸为 = 毛坯基本尺寸为 = (5)各道工序的工序尺寸公差查公差表：精镗IT9，即IT9 = 0.027 粗镗IT11，即IT11 = 0.19 故精镗工序尺寸为 粗镗工序尺寸为毛坯公差对称分布，故毛坯尺寸为(6)最大、最小加工余量计算 精镗加工时： Zbmax = -=0.534 Zbmin = -=0.326 粗镗加工时： Zbmax = -=7.69 Zbmin = -=3.52. 51的表面(1)确定加工路线由成品尺寸51，Ra6.3um，HSB180的要求查表，确定工艺路线。表面尺寸51，其T = 0.1，公差等级为IT9；硬度HSB180，粗糙度Ra6.3um。由机械加工工艺及装备表5-13得：粗铣 - 精铣。(2) 确定各路线的经济精度由机械加工工艺及装备表5-5查得：粗铣IT11；精铣IT9。(3) 查表确定各工序的加工余量由机械加工工艺及装备表5-22：精铣余量1由于表面是锻造而成，故因确定毛坯的总余量。参照机械加工工艺及装备表5-16经修正后：毛坯锻件表面的余量为114则由 Z=可知： 粗铣余量为11 1 = 10(4)计算各工序的基本尺寸 精铣后工序基本尺寸为51 粗铣后工序基本尺寸为(51-1) =50 毛坯基本尺寸为(50-10) = 40(5)各道工序的工序尺寸公差查公差表： 精铣IT9，即51IT9 = 0.1 精铣IT11，即50IT11 = 0.19按“入体”分布，故精铣工序尺寸为51 粗铣工序尺寸为50毛坯公差对称分布，故毛坯尺寸为40(6)最大、最小加工余量计算精铣加工时： Zbmax = 51.1 50 = 1.1 Zbmin = 51 50.19 = 0.81粗铣加工时： Zbmax = 50.19 36 = 14.19 Zbmin = 50 44 = 63. 5.9的表面(1)确定加工路线由成品尺寸5.9，Ra6.3um，HSB180的要求查表，确定工艺路线。表面尺寸为5.9，T = 0.19，公差等级为IT9硬度HSB180，粗糙度Ra6.3um。由机械加工工艺及装备表5-13得：粗铣 - 精铣。(2) 确定各路线的经济精度由机械加工工艺及装备表5-5查得：粗铣IT11；精铣IT9。(3) 查表确定各工序的加工余量由机械加工工艺及装备表5-22：精铣余量1由于表面是锻造而成，故因确定毛坯的总余量。参照机械加工工艺及装备表5-16经修正后：毛坯锻件表面的余量为114则由 Z=可知： 粗铣余量为11 1 = 10(4)计算各工序的基本尺寸精铣后工序基本尺寸为5.9 粗铣后工序基本尺寸为(5.9+1) = 6.9 毛坯基本尺寸为(6.9+10) = 16.9(5)各道工序的工序尺寸公差查公差表： 精铣IT9，即5.9IT9 = 0.19 精铣IT11，即6.9IT11 = 0.21按“入体”分布，故精铣工序尺寸为5.9 粗铣工序尺寸为6.9毛坯公差对称分布，故毛坯尺寸为16.9(6)最大、最小加工余量计算精铣加工时： Zbmax = 6.9 5.71 = 1.19 Zbmin = 6.69 5.9 = 0.79粗铣加工时： Zbmax = 20.9 6.69 =14.21 Zbmin = 12.9 6.9 = 63.5 确定基本用量及基本工时1. 确定的孔基本用量（1）粗镗时的切削用量 a .背吃刀量 单边加工余量Z = （15.81-9.81）/2 = 3，粗镗取ap粗 = 2.75，精镗取ap精 = 0.25。 b .进给量 根据零件材料，刀杆截面尺寸，工件直径及背吃刀量，查机械加工工艺及装备表2-15得f0.30.4/r，按机床说明书选取进给量f=0.35/r。c .切削速度 切削速度可用公式计算得到，也可通过查表得到。先根据已知条件查机械加工工艺及装备表2-17得：VC = 90 m/min再根据Vc和已知条件，计算工件转速n = 1000 VC/dw = 100090/9.81= 2922r/min按机床说明书选取实际主轴转速n=2800 r/min ，为此，实际切削速度为VC = dw/1000 = 3.149.812800/1000 = 86.25 m/mind. 机床功率校验切削力 FC = 9.81CFc apxFc fyFc VCnFc KFc式中 CFc 决定切削条件和工件材料的因数；xFc、yFc、nFc 分别为三个分力公式中ap 、f 、VC 的指数； KFc 为分力的总修正系数，用下式表示 KFc = KmFcKr0FcKKrFcKsFcKrFc查机械加工工艺及装备表2-3、2-4、2-5得：FC = 9.811002.750.350.7586.25 m/min01.10.92110.93 = 1155.4N切削功率PC = FC VC/60000 = 1155.486.25/60000=1.66KW从机床说明书可知，车床电动机功率PE = 7.5KW取机床传动效率m = 0.8，则机床有效功率为PE = PE m = 7.5KW0.8 = 6KW因为PC = 1.66KW 50m/min）得：f = 0.30.35/r。 按机床说明书取实际进给量f = 0.3/rc. 切削速度 根据已知条件查机械加工工艺及装备表2-17得：VC = 140 m/min在根据VC和已知条件，计算工件转速 n = 1000 VC/dW = 1000140/3.14（9.81+5.5） = 2912r/min按机床说明书取实际主轴转速n = 2800 r/min。为此，实际切削速度为： VC = dW/1000 = 3.1415.312800/1000 = 134.6 m/min精镗时的切削用量为：ap = 0.25，VC = 134.6 m/min，f=0.3/r。(3) 工时定额的设定 查工艺手册表6.2-1 l = 43.4 l1 = 0 l2 = 0粗镗时： t1 = 43.4/86.250.35 = 1.44 (min)精镗时： t2 = 43.4/134.60.3 = 1.07 (min)2. 确定5.9的表面（1）粗铣时的切削用量 a .背吃刀量 单边加工余量Z = （16.9-5.9）/2 = 5.5，粗铣取ap粗 = 5，精铣取ap精 = 0.5。 b .进给量 根据零件材料，刀杆截面尺寸，工件直径及背吃刀量，查机械加工工艺及装备表2-15得f0.40.6/r，按机床说明书选取进给量f=0.5/r。c .切削速度 切削速度可用公式计算得到，也可通过查表得到。先根据已知条件查机械加工工艺及装备表2-17得：VC = 90 m/min再根据Vc和已知条件，计算工件转速n = 1000 VC/dW = 100090/16.9 = 1696 r/min按机床说明书选取实际主轴转速n=1600 r/min ，为此，实际切削速度为VC = dW/1000 = 3.1416.91600/1000 = 84.9 m/mind. 机床功率校验切削力 FC = 9.81CFc apxFc fyFc VCnFc KFc KFc = KmFcKr0FcKKrFcKsFcKrFc查机械加工工艺及装备表2-3、2-4、2-5得：FC =9.818150.50.7584.9 m/min01.10.92110.93 = 2223.4 N切削功率PC = FC VC/60000 =2223.484.9/60000=3.15KW从机床说明书可知，车床电动机功率PE = 7.5KW取机床传动效率m = 0.8，则机床有效功率为PE = PE m = 7.5KW0.8 = 6KW因为PC = 3.15 KW 50m/min）得：f = 0.40.55/r。 按机床说明书取实际进给量f = 0.45/rc. 切削速度 根据已知条件查机械加工工艺及装备表2-17得：VC = 120 m/min在根据VC和已知条件，计算工件转速 n = 1000 VC/dW = 1000120/3.14（16.9-10） = 5538r/min按机床说明书取实际主轴转速n = 5400 r/min。为此，实际切削速度为： VC = dW/1000 = 3.146.95400/1000 = 117 m/min精铣时的切削用量为：ap = 0.5，VC = 117 m/min，f=0.45/r。3. 确定51的表面（1）粗铣时的切削用量 a .背吃刀量 单边加工余量Z = （51-40）/2 = 5.5，粗铣取ap粗 = 5，精铣取ap精 = 0.5。 b .进给量 根据零件材料，刀杆截面尺寸，工件直径及背吃刀量，查机械加工工艺及装备表2-15得f0.40.6/r，按机床说明书选取进给量f=0.5/r。c .切削速度 切削速度可用公式计算得到，也可通过查表得到。先根据已知条件查机械加工工艺及装备表2-17得：VC = 90 m/min再根据Vc和已知条件，计算工件转速n = 1000 VC/dW = 100090/51 = 562 r/min按机床说明书选取实际主轴转速n= 550 r/min ，为此，实际切削速度为VC = dW/1000 = 3.1451550/1000 = 88.08 m/mind. 机床功率校验切削力 FC = 9.81CFc apxFc fyFc VCnFc KFc KFc = KmFcKr0FcKKrFcKsFcKrFc查机械加工工艺及装备表2-3、2-4、2-5得：FC =9.818150.50.7588.08m/min01.10.92110.93 = 2306.7 N切削功率PC = FC VC/60000 =2306.788.08/60000=3.39KW从机床说明书可知，车床电动机功率PE = 7.5KW取机床传动效率m = 0.8，则机床有效功率为PE = PE m = 7.5KW0.8 = 6KW因为PC = 3.39 KW 50m/min）得：f = 0.40.55/r。 按机床说明书取实际进给量f = 0.45/rc. 切削速度 根据已知条件查机械加工工艺及装备表2-17得：VC = 120 m/min在根据VC和已知条件，计算工件转速 n = 1000 VC/dW = 1000120/3.14（51-10） = 932r/min按机床说明书取实际主轴转速n = 900 r/min。为此，实际切削速度为： VC = dW/1000 = 3.1441900/1000 = 115.87 m/min精铣时的切削用量为：ap = 0.5，VC = 115.87 m/min，f=0.45/r。第四章 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。经过与指导老师的协商，决定设计工序 工序-粗、精铣、的表面的铣床夹具。本夹具将用于X63卧式铣床。刀具为两把高速钢镶齿三面刃铣刀，对零件的表面进行加工。4.1 问题的提出本夹具主要用来加工、的表面，这两表面与孔有一定的技术要求。加工这几道工序粗铣不要求精度问题，主要是精铣要保证表面粗糙度和位置精度。4.2 夹具设计的基本要求和步骤4.2.1 基本要求 对机床夹具的基本要求是保证工件加工工序的精度要求，提高劳动生产率，降低工件的制造成本，保证夹具有良好的工艺性和劳动条件。在这些基本条件中，有一些是有矛盾的，例如，提高工序的精度，夹具的制造成本就要提高，随着工件制造精度的不断提高，对夹具本身也提出更高的精度，那末，工件制造成本也将提高。因此，必须综合考虑零件批量和制造成本，是否用夹具保证加工精度，或采用其它方法加工。 夹具设计所涉及知识面较广，对同一零件可有不同的设计方案，而且从设计构思到出图制造有一定周期。以前，结构修改、出图等多是人工的重复劳动。现在CAD夹具设计软件使许多人工劳动由电脑完成，而且修改、出图都能在很短的时间内完成，大大缩短了夹具设计周期。4.2.2 设计步骤1. 设计准备 首先应分析、研究工件的结构特点、工艺要求、工件的材料生产批量以及本工序的技术要求。然后，了解所使用机床的规格、性能、精度及使用刀具、量具的规格，了解本厂工人的技术要求等。2. 方案的确定 在经过设计准备阶段后，拟定设计方案。1） 确定夹具类型。2） 确定工件定位方案，选择相应的定位装置。3） 确定夹紧方式，选择夹紧装置。4） 确定刀具调整方案，选择合适的导向元件及对刀元件。5） 考虑各种装置、元件的布局，确定夹具的总体结构。在设计时，同时构思几套方案，绘出草图，经过分析、比较选出最佳方案。3. 夹具的精度分析 为保证夹具设计的正确性，必须对夹具精度进析，验证夹具公差（1/31/5）工件允许公差。4. 绘制夹具总图 夹具总图应遵循国家制图标准来绘图，总图比例除特殊情况外，一般按11绘制，以保证良好的直观性。主视图应取操作者实际工作时的位置，以作为装配夹具时的依据并供使用时参考。总图中的视图应尽量少，当必须能够清楚地表示出夹具的工作原理和整体结构，表示出各种装置、元件相互位置关系等。绘制总图的顺序一般可采用：1） 用双点划线绘出工件轮廓外形，并显示出加工余量。2） 把工件轮廓线视为“透明体” ，按照工件的形状及位置依次绘出定位、导向、夹紧及其它元件或装置。3） 绘出夹具体，形成一个夹具整体。4） 确定并标注有关尺寸和夹具技术要求。如标注轮廓尺寸，装置、检验尺寸及公差，主要元件、装置之间的相互位置精度要求等。5） 总图上标出夹具名称、零件编号，填写夹具零件明细表和标题栏。6）绘制夹具零件图 夹具总图中非标准零件都需绘制零件图。零件图上的尺寸、公差和技术要求都必须满足总图的要求。4.3 夹具设计1. 定位基准的选择由零件图可知，、的表面与孔的轴线有垂直度，其设计基准为孔的轴线。为了使定位误差为零，最好选择心轴为定位。2. 夹紧力工序采用的是螺旋夹紧机构3. 定位误差D = d孔max d轴min = 15.853-15.78 = 0.073故 d孔 = d轴 = 15.81因此，误差不影响它们垂直度要求。4. 夹具设计及操作的简要说明如前所述，在设计夹具时应该注意提高劳动生产率，本道工序的铣床夹具选择了螺旋夹紧机构。且在粗加工切削力较大时，刚性也易于保证。结果，本夹具总的感觉还比较紧凑。铣床夹具的装配图及夹具体零件图分别见附图3及附图4。小结这学期过来,说实在的轻松倒是蛮轻松的,因为每天不用怕上课迟到而起早赶到教室去,同时也觉得蛮有压力的,因为一来要去公司上班，二来还要做毕业设计。刚开学,早早的赶到学校来,想把心稳定下来,好好做做设计,前期在还没有确定课题时,每天都要工作,说句心里话比较累人,有过好多的挫折,我本想把工作辞掉的，来做毕业设计，我去和老师说明一下情况，老师说，现在找工作非常的困难,你要做到工作和设计两不误。我听了觉得有道理，就没有辞职。后来在一边工作一边做设计的情况下也完成了任务。在工作时,另一件比较心烦的事来了,那就是要做设计,刚领到课题时,心里还是比较忐忑,我对那个课题一无所知。变速箱我见过不少（如分离传动的变速箱、Z35型摇臂钻床的变速箱、T68型镗床的变速箱等）。经过在网上和图书馆相关资料的查阅后,我还是对变速器一无所知啊,唉,的确心烦啊,于是想到去找孙老师讨教一下,他毕竟经验比较丰富，好不容易了解了一些基本情况,心里还算有点安慰.经过两周的时间找资料,终于画了一些图和写了一部分说明书,倒是感觉有了些许轻松
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