机械制造技术课程设计-变速叉轴加工工艺及设计铣90度双槽的铣床夹具设计【全套图纸】.doc

哈哈 尔尔 滨滨 理理 工工 大大 学学 课课 程程 设设 计计 题题 目：目：制定变速叉轴加工工艺设计 设计铣两 90 度双槽的铣床夹具 院院 、 系：系：机械动力工程学院 机械设计制造及其自动化 设设 计计 人：人： 指导教师：指导教师： 系系 主主 任：任： 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 哈尔滨理工大学机电一体化技术工艺课程设计 哈哈 尔尔 滨滨 理理 工工 大大 学学 机械制造工艺学课程设计任务书机械制造工艺学课程设计任务书 题目：题目： 制定 1702053-950 变速叉轴的加工 工艺 设计铣两 90 度双槽的铣床夹 内容内容: 1. 绘制加工工件图； 2. 制定零件的加工工艺过程，填写 工艺过程卡和所有工序卡； 3. 设计指定的工序夹具，绘制全套 夹具图纸，要求用计算机绘图； 4. 编写设计说明书一份，按照毕业 论文的格式写，要求打印文稿。 5交电子文稿。 班班 级：级：机电 09-02 班 21 号 学学 生：生：李 光 义 指导教师：指导教师：陶 福 春 系系 主主 任：任： 哈尔滨理工大学机电一体化技术工艺课程设计 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。 变速叉轴加工工艺规程及铣双槽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。 哈尔滨理工大学机电一体化技术工艺课程设计 ABSTRCT This 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 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. 哈尔滨理工大学机电一体化技术工艺课程设计 Keywords: The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error 目目 录录 序序 言言 .1 第一章第一章 零件分析零件分析 .2 1.1 零件作用.2 1.2 工艺分析.3 第二章第二章 工艺规程设计工艺规程设计 .4 2.1 确定毛坯的制造形式.4 2.2 基准的选择.4 2.3.制定工艺路线 .4 第三章第三章 加工余量、工序及毛坯尺寸的确定加工余量、工序及毛坯尺寸的确定 .6 3.1 外圆表面 .6 3.2 长度方向.6 第四章第四章 确定切削用量及基本工时确定切削用量及基本工时 .7 第五章第五章 夹具设计夹具设计 .12 5.1 夹具结构说明 .12 5.2 V 型块的定位误差.12 5.3 销定位 .13 5.4 压板 .13 5.5 夹具体 .14 5.6 对刀块 .14 设计总结设计总结 .16 致谢 17 参考文献参考文献 .18 哈尔滨理工大学机电一体化技术工艺课程设计 序序 言言 机械工业是一种基本工业形式，对于我们国家来说，它关 系到国计民生的方方面面。近年来机械工业领域向着高精度、高 质量、高效率、低成本方向发展，数字化，自动化水平日益提高。 同时由于机械工业的发展，其他各工业部门也向着高深度迈进， 机械工业的发展日趋重要。 机械制造过程及检测，检验中，都要使用大量的夹具。为 了达到提高劳动效率，提高加工精度，减少废品，扩大机床的工 艺范围，改善操作的劳动条件，如何设计好夹具则成了机械制造 的一项重要任务。 机床夹具是夹具中的一种，将其固定到机床上，可以使被 加工件对刀具与机床保持正确的相对位置，并克服切削力的影响。 使加工顺利进行。机床夹具分为通用夹具和专用夹具两种。 夹具设计中的特点夹具设计中的特点： 夹具的设计周期较短，一般不用进行强度和刚度的计算。 专用夹具的设计对产品零件有很强的针对性。 “确保产品加工质量，提高劳动生产率”是夹具设计工作 的主要任务，加工质量包括被加工表面的本身精度和位置精度， 后者主要用夹具来保证。 夹紧装置的设计对整个夹具的结局有具定性的影响。设计 一个好的夹具可以减少废品率。 因此，夹具设计要保证以下几个条件： 1.夹具的结构应与其用途及生产规模相适应。 2.保证工件的精度。 3.保证使用方便与安全。 4.正确处理作用力的平衡问题。 5.注意结构的工艺性，便于制造和维修。注意夹具与机床、 辅助工具、刀具、量具之间的联系。 在机械制造中，为了适应新产品的不断发展要求。因此,具 设计过程中有朝着下列方向发展的趋势： 1.发展通用夹具的新品种 哈尔滨理工大学机电一体化技术工艺课程设计 由于机械产品的加工精度日益提高，因此需要发展高精度 通用夹具。 广泛的采用高效率夹具，可以压缩辅助时间，提高生产效 率。 2.发展调整式夹具 3.推广和发展组合夹具及拼拆夹具。 4.加强专用夹具的标准化和规范化。 5.大力推广和使用机械化及自动化夹具。 6.采用新结构、新工艺、新材料来设计和制造夹具。 本设计属于工艺夹具设计范围，机械加工工艺设计在零件 的加工制造过程中有着重要的作用。工艺性的好坏，直接影响着 零件的加工质量及生产成本，在设计中为了适应中批批量的生产 情况，以提高产品的生产效率，在设计中所采用的零件尽量采用 标准件，以降低产品的生产费用。 机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的全部基础 课、技术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。 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的训练，希望在设计中能锻炼自己分 析问题、解决问题的能力，为自己今后从事的职业打下一个良好 的基础。 由于个人能力所限，设计尚有许多不足之处，希望各位老 师给予指教。 哈尔滨理工大学机电一体化技术工艺课程设计 第一章第一章 零件分析零件分析 1.1 零件作用零件作用 该题目所给的零件是变速叉轴，主要与拨叉配合，实现第三、 四速变速的一个导向零件，由于其工作性质要求零件耐磨强度高， 故对该零件的表面精度要求较高。 1.2 工艺分析工艺分析 零件采用中批量生产，精度及位置度要求高。 （1）22 的外圆表面： 保证位置度，其中两处 8 与棒料轴线位置度为 0.08； 轴线直线度为 0.05； 6 轴向孔； 6 经向孔。 这组面包括铣 90双槽 （2）保证加工表面的粗糙度及位置精度。 哈尔滨理工大学机电一体化技术工艺课程设计 第二章第二章 工艺规程设计工艺规程设计 2.1 确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式 零件材料为 45 钢，考虑到该零件在工作过程中的受变 载荷情况，以及对其耐磨度及强度的要求，因而选用棒料 毛坯，精度 1115 级，调质处理：207241HB，加工余量 一般。 2.2 基准的选择基准的选择 2.2.1 粗基准的选择粗基准的选择 该零件为轴类零件，所以以外圆作为粗基准。 2.2.2 精基准的选择精基准的选择 由于该零件的加工特点以及考虑到基准重合的问题， 故仍选用外圆作为精基准。 2.3.制定工艺路线制定工艺路线 哈尔滨理工大学机电一体化技术工艺课程设计 方案一： 1下料 22433 2调质 3校 直 4粗车两端面 5粗车 22 外圆，倒角 6半精车 22 外圆 7钻左 6 轴向孔 8钻下 6 径向孔 9车 R3 的圆弧 10钻 R3 的 10 孔 11铣 90双槽 12检 验 13去尖角、毛刺 14热处理（高频淬火） 15校直 16粗磨 22 外圆 17半精磨 22 外圆 18清洗，终检 19防锈处理 方案二： 1下料 22433 2调质 3校 直 4粗车两端面 5粗车 22 外圆，倒角 6半精车 22 外圆 7钻左 6 轴向孔 8钻下 6 径向孔 9车 R3 的圆弧 10钻 R3 的 10 孔 哈尔滨理工大学机电一体化技术工艺课程设计 11铣 90双槽 12检 验 13去尖角、毛刺 14热处理（高频淬火） 15校直 16清洗，终检 17防锈处理 方案一和方案二比较可知：方案二没有磨外圆这一个工序，而方 案二有磨外圆这一个工序，因为外圆要求精度比较高，只有经过 粗精车，磨外圆才能保证加工精度，这样更高地保证该零件图的 加工精度要求和位置要求。因此选择方案一。 工艺路线如下： 1下料 22433 2调质 3校 直 4粗车两端面 5粗车 22 外圆，倒角 6半精车 22 外圆 7钻左 6 轴向孔 8钻下 6 径向孔 9车 R3 的圆弧 10钻 R3 的 10 孔 11铣 90双槽 12检 验 13去尖角、毛刺 14热处理（高频淬火） 15校直 16粗磨 22 外圆 17半精磨 22 外圆 18清洗，终检 19防锈处理 哈尔滨理工大学机电一体化技术工艺课程设计 第三章第三章 加工余量、工序及毛坯尺寸的确加工余量、工序及毛坯尺寸的确 定定 零件材料采用 45 钢，硬度 207241HB，重约 3kg（由文献 1中表 2.5-3 查得） 。 3.1 外圆表面外圆表面 粗车、半精车、粗磨、半精磨， 其各加工余量 粗车： 1.7mm 半精车： 0.5 mm 磨： 0.7mm 可得出总余量为：1.7+0.5+0.7=2.9 mm 故，该毛坯棒料的直径为：22+2.9=24.9 mm 通过圆整，取直径为 25 的棒料。 则有 粗车： 1.8mm 半精车： 0.5 mm 磨： 0.7mm 3.2 长度方向长度方向 加工余量取 1.2mm 该毛坯的长度为：280.5+1.2+1.2=282.9mm，取 283mm。 哈尔滨理工大学机电一体化技术工艺课程设计 则取加工余量取 1.25mm 第四章第四章 确定切削用量及基本工时确定切削用量及基本工时 4.1 粗车两端面粗车两端面 (1)切削用量 f=0.35mm/r 文献1 表 1.41mmap2 . 1 n=710r/min v=49m/min （2）基本工时详见工艺过程卡 4.2 粗车粗车 22mm 外圆外圆 （1）刀具 YT15 22 25mm （2）切削用量 f = 0.5 mm/r ，v= 72.9m/min, mmap8 . 1 n = 960r/min 4.3 粗车粗车 R3 圆弧圆弧 切削用量 f = 0.04mm/r ，v= 62.17m/min, mmap3 n = 900r/min 哈尔滨理工大学机电一体化技术工艺课程设计 4.5 钻钻 6 轴向孔轴向孔 切削用量 ，f=0.16mm/r, v= 49.05m/min, n = 710r/minmmap16 . 0 4.6 钻钻 6 径向孔径向孔 切削用量 ，f=0.17mm/r, v= 49.05m/min, n = 710r/minmmap16 . 0 4.7. 钻钻 10 孔孔 （1）刀具 高速钢麻花直柄钻头，d。=9.8mm 铰刀 d。= 10mm （2）切削用量 钻 10 孔： 通过3中表 10.4-1 可得： 进给量：rmmKf tf 2 . 012 . 02 . 0 通过3中表 10.4-9 并结合表 10.4-16 可得： 切削速度： v ymx p z v k fTa dC v v v v 0 其中：，4 . 4 v C4 . 0 v Z0 v X ,2 . 0m7 . 0 v y 则可得出：smmv26 . 0 min16 综上可得：min636 6 . 10 1000 rsr d v ns 机床主轴转速取min79525.13rsrnw 故实际切削速度为：smm nd v ww 33 . 0 min 7 . 19 1000 铰 10 孔： 通过3中表 10.4-7 可得： 哈尔滨理工大学机电一体化技术工艺课程设计 进给量：rmmf5 . 0 通过3中表 10.4-9 可得： 切削速度： v ymx p z v k fTa dC v v v v 0 其中：， 7 . 115 v C3 . 0 v Z0 v X ， 7 . 0m65 . 0 v y 则可得出：smmv35 . 0 min21 综上可得： min836 9 . 13 1000 rsr d v ns 机床主轴转速取min79525.13rsrnw 故实际切削速度为：smm nd v ww 33 . 0 min 7 . 19 1000 （3）切削工时 钻孔工时： 通过3中表 10.4-43 可得： s fn l t w m 3 . 8 2 . 025.13 22 钻 铰孔工时： 通过1中表 10.4-11 可得： s fn l t w m 3 . 3 5 . 025.13 22 铰 则切削时的总工时为： sttt mm 6 . 113 . 33 . 8 铰钻 轴向力、扭矩及功率的计算 通过3中表 10.4-11 并结合表 10.4-16 可得： 轴向力 F y Z F KfdCF F F 0 其中，600 F C0 . 1 F Z7 . 0 F y 则，NF2060 扭矩 M y Z M KfdCM M M 0 其中，305 . 0 M C0 . 2 M Z8 . 0 M y 则，mNM36 . 5 功率KW d vM PM35. 0 30 0 哈尔滨理工大学机电一体化技术工艺课程设计 4.8. 铣铣 90双槽双槽 （1）刀具 高速钢成形铣刀，d。= 80mm。 （2）切削用量 选择刀具： 根据表 3.1，铣削宽度10mm。直径 e a =80mm,6mm，选择=80mm,Z=6。 o d p a o d 所以铣削宽度=h=10mm e a 进给量：,根据 XA46132 机床选zf)25 . 0 15 . 0 ( zmmf24 . 0 通过3中表 10.4-9 并结合表 10.4-16 可得： 切削速度： v ymx p z v k fTa dC v v v v 0 其中：，4 . 4 v C4 . 0 v Z0 v X ,2 . 0m7 . 0 v y 则可得出：min5 . 9mv 根据 XA6132 型铣床说明书，选择 =37.5r/min,=60mm/min。 c n fc v 故实际切削速度为：min5 . 9 1000 m nd v co =0.27mm/z zc f zn v c fc 6 5 . 37 60 根据表 3.19，当=0.150.25mm/z,=12mm,10mm, z f p a e a 60mm/min 时，=0.9kw f v ct p 切削功率的修正系数=1，故实际的切削功率为 MPc k =0.9kw cc P ct P 根据 XA6132 型铣床说明书，机床主轴允许的功率为 =7.50.75=5.63kw cM p 故，因此所决定的切削用量可以采用。 cc P ct P （3）切削工时： 通过3中表 10.4-43 可得： 哈尔滨理工大学机电一体化技术工艺课程设计 f m v l t 式中，L=l+y+,l=6mm,y+=17mm,则 L=23mm =0.38min m t 60 23 轴向力、扭矩及功率的计算 通过3中表 10.4-11 并结合表 10.4-16 可得： 轴向力 F y Z F KfdCF F F 0 其中，600 F C0 . 1 F Z7 . 0 F y 则，NF2060 扭矩 M y Z M KfdCM M M 0 其中，305 . 0 M C0 . 2 M Z8 . 0 M y 则，mNM36 . 5 功率KW d vM PM35 . 0 30 0 4.9 粗磨粗磨 22 外圆外圆 工件回转速度 v=15m/min 文献2表 10-213 工件每分钟转数 n=180r/min 4.10 半精磨半精磨 22 外圆外圆 工件回转速度 v=25m/min 文献2表 10-214 工件每分钟转数 n=350r/min 哈尔滨理工大学机电一体化技术工艺课程设计 第五章第五章 夹具设计夹具设计 为提高劳动生产率，保证加工质量，故设计专用铣槽夹具 要求: 设计铣 90双槽的铣床夹具,以满足要求。 5.1 夹具结构说明夹具结构说明 在该零件的铣 90双槽工艺中，要求至少限制 5 个自由度。 因此，采用一个长 V 型块定位，并利用销和压板和辅助定位压 紧。 V 型块是利用销与沉头螺钉固定在夹具体上。压板端是利 用螺栓调节压板与工件间的距离的，并使用弹簧与单头螺柱共同 辅助压紧支撑；对刀块导是利用螺钉和定位销与夹具体相连接的。 通过以上的结构设计，该套夹具就可以在一定的尺寸范围 内的类似工艺过程的工件上通用。 5.2 V 型块的定位误差：型块的定位误差： 哈尔滨理工大学机电一体化技术工艺课程设计 图 51 定位误差的计算 其中，BDhH5 . 0707 . 0 ，HDhB707 . 0 2 。dDy707 . 0 为使定位误差对称分布，在计算 V 型块尺寸 H 和 B 时，公 式中的 D 值可取定位圆的中间尺寸，即，此时定位误dD 2 1 差： 0075 . 0 2 sin2 2 1 dD y 所加工工件的公差 T0.020（0.041）0.021 T 所以满足定位误差。y 3 1 V 形块见附图 JX04-1203 图。 5.3 销定位销定位 定位销的尺寸为与其配合的孔的尺寸，既。保证定 05 . 0 0 8 哈尔滨理工大学机电一体化技术工艺课程设计 位销的位置度和垂直度，见附图 JX04-1205。 5.4 压板压板 压板根据各个零件的尺寸及相互间的位置关系自行设计，见 附图 JX04-1201。 5.5 夹具体夹具体 夹具体根据各个零件的尺寸及相互间的位置关系自行设计， 见附图 JX04-1204。 5.6 对刀块对刀块 对刀块是标准件：GB224280，由文献2 直角对刀块查得， 附合零件的对刀要求，能够保证加工精度。见附图 JX041203。 装配图附图：装配图附图： 哈尔滨理工大学机电一体化技术工艺课程设计 夹具体附图：夹具体附图： 总总 结结 这次设计是大学学习中最重要的一门科目，它要求我们把大 学里学到的所有知识系统的组织起来，进行理论联系实际的总体 考虑，需把金属切削原理及刀具、机床概论、公差与配合、机械 加工质量、机床夹具设计、机械制造工艺学等专业知识有机的结 合起来。同时也培养了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。所以在设计中既了解了基本概 念、基本理论，又注意了生产实践的需要，将各种理论与生产实 践相结合，来完成本次设计。 这次设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解 决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,更是在学完大学所学的所 哈尔滨理工大学机电一体化技术工艺课程设计 有专业课及生产实习的一次理论与实践相结合的综合训练。这次 设计虽然只有三个月时间，但在这三个月时间中使我对这次课程 设计有了很深的体会。 这次毕业设计使我以前所掌握的关于零 件加工方面有了更加系统化和深入合理化的掌握。比如参数的确 定、计算、材料的选取、加工方式的选取、刀具选择、量具选择 等； 也培养了自己综合运用设计与工艺等方面的知识； 以及自 己独立思考能力和创新能力得到更进一步的锻炼与提高；再次体 会到理论与实践相结合时，理论与实践也存在差异。 回顾起此次设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到完成 定稿，从理论到实践，在整整一学期的日子里，可以说学到了很 多很多的的东西，同时巩固了以前所学过的知识，而且学到了