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一四挡
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叉钻扩铰
22
夹具
设计
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一四挡变速叉钻扩铰Φ22孔夹具设计,一四挡,变速,叉钻扩铰,22,夹具,设计
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机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号产品名称零件名称一四挡变速叉共1页第1页材 料 牌 号45钢毛 坯 种 类锻造毛坯外形尺寸每毛坯件数1每 台 件 数备 注工序号工 名序 称工 序 内 容车间工段设 备工 艺 装 备工 时准终单件1铣以上端面为基准，加工下端面机二X51专用夹具，端铣刀，游标卡尺2铣以下端面为基准，加工上端面机二X51专用夹具，端铣刀，游标卡尺3钻以上端面为基准钻扩铰22孔机二Z525专用夹具，麻花钻，扩孔钻，铰刀，游标卡尺4铣以22孔为基准，铣宽10mm的2侧面机二X51专用夹具，立铣刀，游标卡尺5铣以22孔为基准，铣宽65mm的内侧面机二X51专用夹具，立铣刀，游标卡尺6铣以22孔和端面，及65mm叉口内侧面为基准，钻M12螺纹孔机二Z525专用夹具，麻花钻，丝锥，游标卡尺7钻以22孔和端面，及65mm叉口内侧面为基准，钻3孔机二Z525专用夹具，麻花钻，丝锥，游标卡尺8钻以22孔和端面，及65mm叉口内侧面为基准，钻14孔机二Z525专用夹具，麻花钻，游标卡尺9铣以22孔和端面，及65mm叉口内侧面为基准，铣上下端R75的槽机二X62专用夹具，锯片铣刀，游标卡尺10检验检验11入库入库设 计（日 期）校 对（日期）审 核（日期）标准化（日期）会 签（日期）标记处数更改文件号签 字日 期标记处数更改文件号签 字日 期机械加工工序卡片产品型号零件图号A37-54产品名称零件名称一四挡变速叉共3页第1页车间工序号工序名称材 料 牌 号机加工5钻45#毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数锻造11设备名称设备型号设备编号同时加工件数钻床Z5251夹具编号夹具名称切削液专用夹具工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1以上端面为基准钻扩铰22孔专用夹具，麻花钻，扩孔钻，铰刀，游标卡尺23320.40.321.2510.86 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期）标记处数更改文件号签 字 日 期标记处数更改文件号签 字 日 期机械加工工序卡片产品型号零件图号A37-54产品名称零件名称一四挡变速叉共3页第2页车间工序号工序名称材 料 牌 号机加工7铣45#毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数锻造11设备名称设备型号设备编号同时加工件数铣床X511夹具编号夹具名称切削液专用夹具工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1以22孔为基准，铣宽65mm的内侧面专用夹具，立铣刀，游标卡尺16933.40.08312.3 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期）标记处数更改文件号签 字 日 期标记处数更改文件号签 字 日 期机械加工工序卡片产品型号零件图号A37-54产品名称零件名称一四挡变速叉共3页第3页车间工序号工序名称材 料 牌 号机加工9钻45#毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数锻造11设备名称设备型号设备编号同时加工件数钻床Z5251夹具编号夹具名称切削液专用夹具工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1以22孔和端面，及65mm叉口内侧面为基准，钻3孔专用夹具，麻花钻，丝锥，游标卡尺23320.40.321.2510.86 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期）标记处数更改文件号签 字 日 期标记处数更改文件号签 字 日 期课程设计说明书一四挡变速叉零件的工艺规程及夹具设计 目 录第1章 零件分析51.1 零件的作用51.2 零件的工艺分析51.3 确定零件的生产类型6第2章 确定毛坯、绘制毛坯简图72.1 确定毛坯的制造形式72.2 绘制拨叉锻造毛坯简图7第3章 工艺规程设计83.1 基面的选择83.2 制订工艺路线83.3 确定加工余量9第4章 钻扩铰22孔夹具设计204.1 研究原始质料204.2 定位、夹紧方案的选择204.3切削力及夹紧力的计算204.4 误差分析与计算224.6 钻套、衬套、钻模板设计与选用234.7 确定夹具体结构和总体结构244.8 夹具设计及操作的简要说明25总结与展望27参考文献28致 谢29第1章 零件分析1.1 零件的作用题目所给定的零件是一四档变速叉,它位于变速箱中,主要作用是拨动变速箱中的齿轮,使汽车达到变速的目的。拨叉是变速箱的换档机构中的一个主要零件。拨叉头以mm孔套在变速叉轴上，并用螺钉经螺纹孔与变速叉轴联结，并用mm锁紧孔锁紧。拨叉脚则夹在双联变换齿轮的槽中。当需要变速时，操纵变速杆，变速操纵机构就通过拨叉头部的操纵槽带动拨叉与变速叉轴一起在变速箱中滑移，拨叉脚拨动双联变换齿轮在花键轴上滑动以改换档位，从而改变车辆行驶速度。1.2 零件的工艺分析由零件图可知，其材料为45钢。该材料具有足够的强度、刚度和韧性，适用于承受弯曲应力和冲击载荷作用的工作条件。该拨叉形状特殊、结构简单，属典型的叉杆类零件。为实现换档、变速的功能，其叉轴孔与变速叉轴有配合要求，因此加工精度要求较高。叉脚两端面在工作中需承受冲击载荷，为增强其耐磨性，该表面要求高频淬火处理，硬度为4250HRC；为保证拨叉换档时叉脚受力均匀，要求叉脚两端面对叉轴孔mm的垂直度在长度40上要求为0.10mm。为保证拨叉在叉轴上有准确的位置，改换档位准确，拨叉采用紧固螺钉定位。螺纹孔的尺寸为x1.25-2a。拨叉头两端面和叉脚两端面均要求切削加工，并在轴向方向上均高于相邻表面，这样既减少了加工面积，又提高了换档时叉脚端面的接触刚度；mm孔和孔的端面均为平面，可以防止加工过程中钻头钻偏，以保证孔的加工精度；另外，该零件除主要工作表面拨叉脚两端面、变速叉轴孔mm，其余表面加工精度均较低，不需要高精度机床加工，通过铣削、钻床、攻丝的粗加工就可以达到加工要求；而主要工作表面虽然加工精度相对较高，但也可以在正常的生产条件下，采用较经济的方法保质保量地加工出来。由此可见，该零件的工艺性较好。该零件的主要工作表面为拨叉脚两端面和叉轴孔mm(H7)，在设计工艺规程时应重点予以保证。1.3 确定零件的生产类型拨叉在汽车上属于常用零件，且拨叉属轻型零件，该拨叉的生产类型为大量生产。第2章 确定毛坯、绘制毛坯简图2.1 确定毛坯的制造形式零件材料为45钢,零件经常拨动齿轮承受变载荷和冲击性载荷,因此应选用锻件,以使金属纤维尽量不被切断,保证零件工作可靠。因为为大批量生产,且零件的轮廓尺寸不大,故采用模锻成型。这从提高生产率,保证加工精度上考虑,也是应该的。2.2 绘制拨叉锻造毛坯简图绘制毛坯图如下第3章 工艺规程设计3.1 基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一,它对零件的生产是非常重要的。定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗基准。1精基准的选择叉轴孔mm的轴线是拨叉脚两端面设计基准，拨叉头左端面是拨叉轴向方向上尺寸的设计基准。选用叉轴孔mm的轴线和拨叉头左端面作精基准定位加工拨叉脚两端面，实现了设计基准和工艺基准的重合，保证了被加工表面的垂直度要求。另外，由于拨叉件刚性较差，受力易产生弯曲变形，选用拨叉头左端面作精基准，夹紧力作用在拨叉凸台上，可避免在机械加工中产生夹紧变形，夹紧稳定可靠。2粗基准的选择选择变速叉轴下部mm的圆弧面和叉爪口内表面作粗基准。采用R37mm圆弧面定可以为后续工序准备好精基准。3.2 制订工艺路线工艺路线的拟订是制订工艺规程的总体布局，包括：确定加工方法，划分加工阶段，决定工序的集中与分散，加工顺序的安排，以及安排热处理、检验及其他辅助工序(去毛刺、倒角等)。它不但影响加工的质量和效率，而且影响到工人的劳动强度、设备投资、车间面积、生产成本等。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的技术要求能得到合理的保证。生产纲领已确定为大批量生产的条件下,可以考虑采用万能性机床以及专用夹具,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降低。因此，拟订工艺路线是制订工艺规程的关键性一步，必须在充分调查研究的基础上，提出工艺方案，并加以分析比较，最终确定一个最经济合理的方案。经过讨论，工艺过程如下：工序号工 名序 称工 序 内 容1铣以上端面为基准，加工下端面2铣以下端面为基准，加工上端面3钻以上端面为基准钻扩铰22孔4铣以22孔为基准，铣宽10mm的2侧面5铣以22孔为基准，铣宽65mm的内侧面6铣以22孔和端面，及65mm叉口内侧面为基准，钻M12螺纹孔7钻以22孔和端面，及65mm叉口内侧面为基准，钻3孔8钻以22孔和端面，及65mm叉口内侧面为基准，钻14孔9铣以22孔和端面，及65mm叉口内侧面为基准，铣上下端R75的槽10检验检验11入库入库3.3 确定加工余量“变速叉”零件材料为45钢,生产类型为大批量生产,采用锻锤上合模锻毛坯。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：(1) 粗铣、半精铣、精铣B上表面，D上表面，22孔上表面考虑其加工表面粗糙度要求为，可以先粗铣，半精铣再精铣，根据机械加工工艺手册表2.3-5，取Z=1已能满足要求(2) 粗铣、半精铣、精铣B下表面其表面粗糙度要求为，其加工方式可以分为粗铣、半精铣、精铣三步，根据机械加工工艺手册表2.3-48，确定工序尺寸及余量为：Z=1(3) 钻、扩、粗铰22孔内表面考虑其表面粗糙度要求为，其加工方式可以分为钻、扩、粗铰，根据机械加工工艺手册表2.3-5，钻孔：20mm 扩孔：21.8mm 2Z=1.8铰孔：22mm 2Z=0.2(4) 粗铣、半精铣槽两端面考虑其表面粗糙度要求为，其加工方式可以分为粗铣、半精铣，根据机械加工工艺手册表2.3-5，取Z=1已能满足要求。(5) 钻、扩、攻丝M12螺纹孔其表面粗糙度要求为，其加工方式可以分为钻，扩，攻丝三步，根据机械加工工艺手册表2.3-48，确定工序尺寸及余量为：钻孔：11 扩孔：11.85 2Z=0.85 (6) 粗铣、半精铣小端宽度3槽其表面粗糙度要求为，其加工方式可以分为粗铣、半精铣两步，根据机械加工工艺手册表2.3-48，确定工序尺寸及余量为：Z=1 (7) 钻3孔考虑其表面粗糙度要求为，只要求粗加工，一步钻到位。（4） 确定切削用量及工时 工序1：以上端面为基准，加工下端面机床：铣床X51刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀）材料： 齿数铣削深度：每齿进给量：根据参考文献7机械加工工艺手册表2.4-73，取铣削速度：参照参考文献7机械加工工艺手册表2.4-81，取机床主轴转速：， 实际铣削速度： 进给量： 工作台每分进给量： ：根据参考文献7机械加工工艺手册表2.4-81,被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度： 取刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间： 工序2：以上端面为基准，加工下端面机床：铣床X51刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀）材料： 齿数铣削深度：每齿进给量：根据参考文献7机械加工工艺手册表2.4-73，取铣削速度：参照参考文献7机械加工工艺手册表2.4-81，取机床主轴转速：， 实际铣削速度： 进给量： 工作台每分进给量： ：根据参考文献7机械加工工艺手册表2.4-81,被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度： 取刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间： 工序3：钻、扩、铰22H7孔工件材料为HT200，硬度200HBS。孔的直径为22mm，公差为H7，表面粗糙度。加工机床为Z525立式钻床，加工工序为钻、扩、铰，加工刀具分别为：钻孔19mm标准高速钢麻花钻，磨出双锥和修磨横刃；扩孔21.7mm标准高速钢扩孔钻；铰孔22mm标准高速铰刀。选择各工序切削用量。（1）确定钻削用量1）确定进给量 根据参考文献7表28-10可查出，由于孔深度比，故。查Z525立式钻床说明书，取。根据参考文献7表28-8，钻头强度所允许是进给量。由于机床进给机构允许的轴向力（由机床说明书查出），根据表28-9，允许的进给量。由于所选进给量远小于及，故所选可用。2）确定切削速度、轴向力F、转矩T及切削功率 根据表28-15，由插入法得：，由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对所的结论进行修正。由参考文献7表28-3，故查Z525机床说明书，取。实际切削速度为：由表28-5，故3）校验机床功率 切削功率为机床有效功率故选择的钻削用量可用。即，相应地，（2）确定扩孔切削用量1）确定进给量 根据参考文献7表28-31，。根据Z525机床说明书，取=0.57mm/r。2）确定切削速度及 根据参考文献7表28-33，取。修正系数：，故 查机床说明书，取。实际切削速度为 （3）确定铰孔切削用量1）确定进给量 根据参考文献7表28-36，按该表注4，进给量取小植。查Z525说明书，取。2）确定切削速度及 由参考文献7表28-39，取。由参考文献7表28-3，得修正系数，故 查Z525说明书，取，实际铰孔速度 （4）各工序实际切削用量 根据以上计算，各工序切削用量如下：钻孔：，扩孔：，铰孔：，机动时间： 工序4：以22孔为基准，铣宽10mm的2侧面机床：X51铣床刀具：硬质合金可转位端铣刀（面铣刀），材料：， ，齿数，此为粗齿铣刀。 采用高速钢圆柱铣刀,Z=10,V=20m/min (2) 精铣R62mm孔的两端面机床：X51铣床刀具：硬质合金可转位端铣刀（面铣刀），材料：， ，齿数，此为粗齿铣刀。齿 采用高速钢圆柱铣刀,V=31m/min. 工序5：以22孔为基准，铣宽65mm的内侧面机床：立式铣床X51刀具：高速刚圆柱形铣刀 粗齿数铣削深度：每齿进给量：根据机械加工工艺师手册表30-13，取铣削速度：参照机械加工工艺师手册表30-23，取，取=30, =63代入公式（2-1）得：机床主轴转速：，根据机械加工工艺师手册表11-4，取实际铣削速度：取=，=代入公式（2-2）得：工作台每分进给量：根据机械加工工艺师手册 被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：刀具切出长度：取走刀次数为1取，代入公式（2-3）得：机动时间：工序6：以22孔和端面，及65mm叉口内侧面为基准，钻M12螺纹孔(1)钻M12螺纹孔底孔10机床：钻床Z525钻孔选用机床为Z525摇臂机床，刀具选用GB1436-85直柄短麻花钻，机械加工工艺手册第2卷。根据机械加工工艺手册第2卷表10.4-2查得钻头直径小于10的钻孔进给量为0.200.35。 则取确定切削速度，根据机械加工工艺手册第2卷表10.4-9切削速度计算公式为 （3-20）查得参数为，刀具耐用度T=35则 =1.6所以 =72选取 所以实际切削速度为=2.64 确定切削时间（一个孔） =(2)攻丝M12 刀具：钒钢机动丝锥 进给量：由于其螺距,因此进给量切削速度：参照机械加工工艺手册表2.4.105，取机床主轴转速：，取丝锥回转转速：取实际切削速度： 由工序4可知： 走刀次数为1机动时间：工序7：以22孔和端面，及65mm叉口内侧面为基准，钻3孔刀具：我选择直柄麻花钻：d =3, l= 117, l1 =75 ，刀具材料W18Cr4V；机床：Z525计算切削用量 进给量：根据在金属机械加工工艺人员手册表14-34中及机床，选用f=0.10mm/ r 。计算切削速度：按照在金属机械加工工艺人员手册表中14-29公式计算：查机械制造技术基础课程设计指南2表5-134，取，取，主轴转速：（r/min）根据机床选取n=1360(r/min) ，所以实际切削速度 （r/min）计算切削工时 ,式中，所以=0.22（min）工序8：以22孔和端面，及65mm叉口内侧面为基准，钻14孔（1） 切削深度 。（2） 进给量和切削速度的确定 选硬质合金钻头直柄麻花钻，钻头参数如下：，查机械制造技术基础课程设计指南2表5-134，取，取，根据上面数据，计算主轴转速，查立式钻床Z525主轴转速表，取n=1360r/min，计算实际切削速度，。（3） 基本时间的确定，首先查机械制造技术基础课程设计指南2表2-2查得钻削机动时间计算公式，=（14），钻孔深度，所以 工序9：以22孔和端面，及65mm叉口内侧面为基准，铣上下端R75的槽机床：铣床X62刀具：高速刚锯片铣刀 粗齿数 铣削深度：每齿进给量：根据机械加工工艺师手册表30-13，取铣削速度：参照机械加工工艺师手册表30-23，取，取=30, =63代入公式（2-1）得：机床主轴转速：，根据机械加工工艺师手册表11-5，取实际铣削速度：取=，=代入公式（2-2）得：工作台每分进给量：根据机械加工工艺手册 被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：刀具切出长度：取走刀次数为1取，, 代入公式（2-3）得：机动时间：第4章 钻扩铰22孔夹具设计4.1 研究原始质料利用本夹具主要用来加工工序3 钻扩铰22孔。加工时除了要满足粗糙度要求外，还应满足两孔轴线间公差要求。为了保证技术要求，最关键是找到定位基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。4.2 定位、夹紧方案的选择由零件图可知：在对孔进行加工前，底平面进行了粗、精铣加工，采用一个固定V型块和一个活动V块定位夹紧。 4.3切削力及夹紧力的计算钻该孔时选用：钻床Z525，刀具用高速钢刀具。由参考文献5查表可得：切削力公式： 钻22孔D=22mm 式中 查表得： 其中： 即：实际所需夹紧力：由参考文献5表得： 有：安全系数K可按下式计算有：式中：为各种因素的安全系数，见参考文献5表 可得： 所以 由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。取，查参考文献51226可知移动形式压板螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算：式中参数由参考文献5可查得： 螺旋夹紧力：由上述计算易得： 因此采用该夹紧机构工作是可靠的。4.4 误差分析与计算该夹具以一个平面和和2个V型和活动压块定位，要求保证孔轴线间的尺寸公差。为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的尺寸公差。由5和6可得：1 定位误差： 当以任意边接触时 当短以固定边接触时 通过分析可得： 因此：当以任意边接触时 2 夹紧误差 ： 其中接触变形位移值： 磨损造成的加工误差：通常不超过 夹具相对刀具位置误差：取误差总和：从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。4.6 钻套、衬套、钻模板设计与选用工艺孔的加工只需钻切削就能满足加工要求。故选用可换钻套（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。 图6.1 可换钻套表dDD1Ht基本极限偏差F7基本极限偏差D601+0.016+0.0063+0.010+0.004669-0.00811.84+0.016+0.00871.82.6582.63698121633.3+0.022+0.0103.347+0.019+0.010104581156101310162068+0.028+0.01312+0.023+0.0121581015181220251012+0.034+0.0161822121522+0.028+0.01526162836151826300.0121822+0.041+0.02030342036HT200222635+0.033+0.017392630424625HT200563035+0.050+0.0254852354255+0.039+0.0205930566742486266485070740.040钻模板选用钻模板，用沉头螺钉锥销定位于夹具体上。4.7 确定夹具体结构和总体结构对夹具体的设计的基本要求（1）应该保持精度和稳定性在夹具体表面重要的面，如安装接触位置，安装表面的刀块夹紧安装特定的，足够的精度，之间的位置精度稳定夹具体，夹具体应该采用铸造，时效处理，退火等处理方式。（2）应具有足够的强度和刚度保证在加工过程中不因夹紧力，切削力等外力变形和振动是不允许的，夹具应有足够的厚度，刚度可以适当加固。（3）结构的方法和使用应该不错夹较大的工件的外观，更复杂的结构，之间的相互位置精度与每个表面的要求高，所以应特别注意结构的过程中，应处理的工件，夹具，维修方便。再满足功能性要求（刚度和强度）前提下，应能减小体积减轻重量，结构应该简单。（4）应便于铁屑去除在加工过程中，该铁屑将继续在夹在积累，如果不及时清除，切削热的积累会破坏夹具定位精度，铁屑投掷可能绕组定位元件，也会破坏的定位精度，甚至发生事故。因此，在这个过程中的铁屑不多，可适当增加定位装置和夹紧表面之间的距离增加的铁屑空间：对切削过程中产生更多的，一般应在夹具体上面。（5）安装应牢固、可靠夹具安装在所有通过夹安装表面和相应的表面接触或实现的。当夹安装在重力的中心，夹具应尽可能低，支撑面积应足够大，以安装精度要高，以确保稳定和可靠的安装。夹具底部通常是中空的，识别特定的文件夹结构，然后绘制夹具布局。图中所示的夹具装配。加工过程中，夹具必承受大的夹紧力切削力，产生冲击和振动，夹具的形状，取决于夹具布局和夹具和连接，在因此夹具必须有足够的强度和刚度。在加工过程中的切屑形成的有一部分会落在夹具，积累太多会影响工件的定位与夹紧可靠，所以夹具设计，必须考虑结构应便于铁屑。此外，夹点技术，经济的具体结构和操作、安装方便等特点，在设计中还应考虑。在加工过程中的切屑形成的有一部分会落在夹具，切割积累太多会影响工件的定位与夹紧可靠，所以夹具设计，必须考虑结构应便排出铁屑。4.8 夹具设计及操作的简要说明如前所述，该工件不但可以采用V型块夹紧经过方案的认真分析和比较，选用了手动夹紧方式。这类夹紧机构结构简单、夹紧可靠、通用性大，在机床夹具中很广泛的应用。此外，当夹具有制造误差，工作过程出现磨损，以及零件尺寸变化时，影响定位、夹紧的可靠。为防止此现象，选用可换定位销。以便随时根据情况进行调整换取。27总结与展望总结与展望在本次设计中，考虑到零件的加工难易、材料、成本等问题，所选用的零、部件都是操作简单，通用性较强的标准件，从现时以最低的成本实现最先进的加工。但也有不足之处：特别是对于钻孔夹具，在刀具加工完退出工件孔时，有可能会划伤工件内孔表面，本可以在夹具体内部设置液压升降系统，使工件孔与定位立台可升可降，这样，在刀具退出时，使定位立台连同工件孔一起升起
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