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变速叉轴（1、2）钻φ8 孔夹具设计

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哈尔滨理工大学 机械制造工艺学课程设计任务书 设计题目 ： 制定变速叉轴（ 1、 2）的加工工艺， 设计钻 04.008孔 的钻床夹具 设计内容： 1. 绘制加工工件图，计算机绘图； 2. 制定零件的加工工艺过程，填写工艺过程卡过程卡和工序卡； 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； 5答辩时交全套夹具工程用图纸、设计说明书、工艺过程卡和工序卡，并交电子稿。 班 级 ： 机设 09-1 学 号 ： 0930120120 设 计 者 ： 范然然 指 导 教 师： 陶福春 教研室主任 ： 陶福春 2011 年 11 月 26 日 nts哈尔滨理工大学机械工艺课程设计 1 序 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 nts哈尔滨理工大学机械工艺课程设计 2 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。 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。 nts哈尔滨理工大学机械工艺课程设计 3 第一章 零件分析 1.1 零件作用 该题目所给的零件是与拨叉配合 ， 实现档位转换 、 倒车等作用的一个导向零件 ， 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 零件采用中批量生产，精度及位置度要求高。 1.2.1 22的外圆表面 保证其直线 度 。 1.2.2 以 R3为中心的加工面 这组面包括 R3槽，以 R3两侧 的两个 90 1的 槽 。 1.2.3 5的 孔 保 证 其与零件轴线的 位置 度 。 1.2.4 两个 8的孔 保证与 5孔的垂直度及与零件轴线的位置度。 1.2.5 轴端 6 的 两个孔 nts哈尔滨理工大学机械工艺课程设计 4 这组 包括以轴线为中心的 6的孔及与其垂直的 6孔。 1.2.6 轴两端的 1.5 45 的倒角 1.2.7 证各加工表面粗糙度及尺寸精度 第二章 工艺规程设计 2.1 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 ， 采用锻件中批生产，精度 1115级， 调质 硬度 HB207-241，加工余量一般。 2.2 基准的选择 2.2.1 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 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。 nts哈尔滨理工大学机械工艺课程设计 5 2.3.制定工艺路线 （ 1） 下料 24 436 （ 2） 校直 （ 3） 车端面，倒角，打中心孔 （ 4） 粗车外圆 （ 5） 车 R3圆弧 （ 6） 检验 （ 7） 钻 6的轴向孔 （ 8） 钻 6的径向孔 （ 9） 钻 ，铰 5的孔 （ 10） 钻，铰 227.5 8 的孔 （ 11） 钻，铰 100 8的孔 （ 12） 检验 （ 13） 铣 90 1的两槽 （ 14） 检验 （ 15） 热处理 （ 16） 校直 （ 17） 半精磨外圆 （ 18）精磨外圆 （ 19）去尖角，毛刺 （ 20）清洗，终检 第三章 加工余量、工序 及毛坯尺寸的确定 零件材料采用 45钢，硬度 207-241HB，重约 1.5 千 克 。 3.1外圆表面： 粗车， 半精磨 ，精磨 nts哈尔滨理工大学机械工艺课程设计 6 其各加工余量 粗车： 2.0mm 半精 磨 ： 0.1 mm 精磨： 0.01 mm 可得出总余量为： 2.0+0.1+0.01=2.11mm 故，该毛坯棒料的直径为 ： 22+2.11=24.11 mm 通过圆整，取直径为 24 的棒料 。 则有 粗车： 1.89mm 半精 磨 ： 0.1mm 精磨 ： 0.01 mm 3.2 长度方向： 加工余量取 1.2mm 该毛坯的长度为： 433+1.2+1.2=435.4 取 436 。 则取加工余量取 1.5mm。 3.3铣二槽 内孔精度为 IT9左右，查手册得加工余量为 粗铣二槽 2.0 mm 半精铣二槽 1.7 mm 第四章 确定切削用量及基本工时 4.1. 钻 5孔 4.1.1 刀具 高速钢麻花直柄钻头， d。 =4.8mm nts哈尔滨理工大学机械工艺课程设计 7 铰刀 d。 =5.0mm 4.1.2切削用量 钻 5 孔： 通过 1中表 10.4-1可得： 进给量： f =(0.14-0.18)mm/r,钻孔后用铰刀加工，乘系数0.5， 又 l/d=4.5，取修正系数为 0.95，则 f=(0.14-0.18) 0.5 0.95=(0.0665-0.0855)mm/r 根据Z5125A钻床说明书，选择 f=0.0855mm/r. 通过 1中表 10.4-9并结合表 10.4-16可得： 切削速度：vymxpzv kfTadCvvvv0 其中： 4.4vC， 4.0vZ， 0vX， 2.0m , 7.0vy 通过 1中表 10.4-8查得： 钻头的耐用度 T=15min，修正系数为 1 则可得出： min78.26 mv 结合 1中表 10.4-16取 )/47.0(min28 smmv 综上可得： m in1 8 7 22.311 0 0 00rsrd vn s 机床主轴转速取 m in14003.23 rsrnw 故实际切削速度为： smmndv ww 35.0m in1.211000 铰 5 孔： 通过 1中表 10.4-7可得： 进给量： rmmf 5.0 通过 1中表 10.4-9可得： 切削速度： vymxpzv kfTadCvvvv0 其中： 7.115vC， 3.0vZ， 0vX， 7.0m ， 65.0vy nts哈尔滨理工大学机械工艺课程设计 8 则可得出： smmv 35.0min21 综上可得： m in8369.131000 rsrd vn s 机床主轴转速取 m in79525.13 rsrnw 故实际切削速度为： smmndv ww 33.0m in7.191000 4.1.3 切削工时 钻孔工时 ： 通过 1中表 10.4-43可得： sfn llltwfwm 6.14085 5.03.2343221 钻铰孔工时： 通过 1中表 10.4-43可得： sfn llltwfwm 3.65.025.13155221 铰则切削时的总工时为： sttt mm 9.203.66.14 铰钻 轴向力、扭矩及功率 的计算 通过 1中表 10.4-11 并结合表 10.4-16可得： 轴向力FyZF KfdCF FF0其中， 600FC ， 0.1FZ ， 7.0Fy 则， NF 515 扭矩MyZM KfdCM MM0其中， 305.0MC ， 0.2MZ ， 8.0My 则， mNM 98.0 功率 KWd vMP M 19.030 0 nts哈尔滨理工大学机械工艺课程设计 9 4.2粗车 22mm外圆 （ 1） 刀具 YT1516 25mm （ 2） 切削用量 进给 f = 0.5 mm/r ， v= 72.9m/min, n = 960r/min （ 3） 工时 t = 18s 4.3校验机床功率及进给机构的强度 4.3.1 机床功率 计算得切削力 F= 1025 N，求得 P = 1.2 KW 根据 2查得 CA6140机床主电机功率 4.5kw， n= 958 r/min 时传递最大功率 3.44kw 故机床功率足够 。 4.3.2 校验机床进给系统刚度 Fc= 1025 N NV cKfaCF FyxFp Px1955.0897.01225.05.11940 3.06.06.0 同样轴向力为 F = 480N 取导轨摩差力 U=0.1，则进给机构作用；力 F= 600 N 而机床 Fmax = 3530N，故机床正常工作。 这里只做三步计算，其他切削用量及工时可查 2得，具体数值见各工艺卡 nts哈尔滨理工大学机械工艺课程设计 10 第五章 夹具设计 为提高劳动生产率，保证加工质量，故设计专用夹具 要求 : 钻 7.8mm孔 ,进一步 铰 d = 8mm孔 , 以满足要求。 5.1夹具结构说明 在该零件的钻铰孔工艺中，要求至少限制 5个自由度。因此，采用圆柱销定位 ,同时采用 V型块做辅助定位。 V 型块是利用圆柱销和螺钉定位和固定；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；钻套和导向孔是利用螺钉和定位销与底板相连接的，且钻套是可换的。 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 及设计 ： BhHydDnts哈尔滨理工大学机械工艺课程设计 11 其中， BDhH 5.0707.0 ， HDhB 707.02 ， dDy 707.0 。 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 dD21，此时定位误差： 075.02s in221 dDy 此处选择标准 V形块，由 2 三，定位件。 1.V 形块 可选V形块见 下 图 LG-01 nts哈尔滨理工大学机械工艺课程设计 12 图 LG-01 5.3销定位 圆柱销的尺寸为与其配 合的孔的尺寸，既 05.005。保证定位销的位置度和垂直度。 5.4快换钻套 此处选择标准件，由 2五，导向件 。 4，快换钻套选择，nts哈尔滨理工大学机械工艺课程设计 13 见 下 图 LG-02 图 LG-02 5.5平压板 此处选择标准件，由 2二 夹紧件。 13.平压板 选择，见下 图 LG-03 nts哈尔滨理工大学机械工艺课程设计 14 图 LG-03 5.6钻模板 此钻模板根据与之配合的快换钻套自行设计，见 下 图 LG-04 nts哈尔滨理工大学机械工艺课程设计 15 图 LG-04 5.7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 下 图 LG-06 nts哈尔滨理工大学机械工艺课程设计 16 图 LG-06 5.8夹具装配图 nts哈尔滨理工大学机械工艺课程设计 17 第六章 总结 通过本次为期三周的课程设计，对之前所学的各课程有了一次深入的综合性的总复习，把理论与实践真正的结合了起来 。就我个人而言 ， 本次的课程设计 很重要，让我对 将来要从事的工作有了一定的了解， 通过这次课程设计对 以后 将从事的工作进行了 一次适应性的训练，在设计中 充分的 锻炼 了 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。 最后，感谢老师精心的指导 时光飞逝，为期 两个星期 的机械制造工艺课程设计已经接近尾声。回首这段时间的设 计过程，感慨万千。使我从中学到了以前在课内根本就学不到的东西。受益匪浅！ 在这次设计过程中，使我真正的认识到自己的不足之处，以前上课没有学到的知识，在这次设计当中也涉及到了。使我真正感受到了知识的重要性。 这次设计将我以前学过的机械制造工艺与装备、公差与配合、机械制图、工程材料与热处理工艺等知识很好的串联了起来，起到了穿针引线的作用，巩固了所学知识的作用。 在机械制造工艺课程设计中，首先是对工件机械加工工艺规程的制定，这样在加工工件就可以知道用什么机床加工，怎样加工，加工工艺装备及设备等，因此，工件机械 加工工艺规程的制定是至关重要的。 在机械制造工艺课程设计中还用到了 CAD制图和一些计算机软件，因为学的时间长了，因此在开始画图的时候有很多问题，而且不熟练，需参阅课本。但不久就能熟练的画了。 CAD 制图不nts哈尔滨理工大学机械工艺课程设计 18 管是现在，对以后工作也是有很大的帮助的。因此，这次真正将以前所学的联系到实际应用中来了。 在这次机械制造工艺课程设计中，还有一个重要的就是关于专用夹具的设计，因为机床夹具的设计在学习的过程中只是作为理论知识讲的，并没有亲自设计过，因此，在开始的设计过程中，存在这样那样的问题，在老师的细心指导下，我根据步骤 一步一步的设计，画图，查阅各种关于专用夹具的设计资料，终于将它设计了出来，我感到很高兴，因为在这之中我学到了以前没有学到的知识，也懂得了很多东西，真正做到了理论联系实际。 在这次机械制造工艺课程设计中，我学到了很多知识，有一点更是重要，就是我能作为一个设计人员，设计一个零件，也因此，我了解了设计人员的思想，每一个零件，每件产品都是先设计出来，再加工的，因此，作为一个设计人员，在设计的过程中一点不能马虎，每个步骤都必须有理有据，不是凭空捏造的。而且，各种标准都要严格按照国家标准和国际标准，查阅大量资料，而且 设计一个零件，需要花好长时间。亲自上阵后我才知道，做每件是都不是简简单单就能完成的，是要付出大量代价的。因此，我们也要用心去体会每个设计者的心思，这样才能像他们一样设计出好的作品。 在这次械制造工艺课程设计中，对我来说有所收获也存在着不足之处。 收获： 1）能把以前所学的各种知识，综合的运用的这次设计中，巩固了以前所学的知识。 2）学会了参阅各种资料及查各种余量、切削用量等手册。 nts哈尔滨理工大学机械工艺课程设计 19 3）学会了，分析问题，解决问题的能力。 不足之处： 1）有些步骤，问题解决的方法不是很好，需在以后的学习、实践中进一步改进。 2）有些工艺路线制定的不是太好，而且余量、切削用量设计不是很精确，需在以后的实践中积累经验，进一步改进。 综上所述：这次的械制造工艺课程设计对我以后的工作起了很大的帮助，我认识到，无论是工作还是学习都必须做到认真、谨慎，时时处处细心。 这次设计，让我对基本理论的综合运用及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练。提高了思考、解决问题，创新设计的能力。为以 后的设计工作打下了较好基础。本设计存在很多不足之处，最后恳请 老师批评指正！ nts哈尔滨理工大学机械工艺课程设计 20 参考文献 1机械加工工艺手册（ 1、 2 卷 ） 机械工业出版社出版 2 金属切削机床夹具设计手册 机械工业出版社 3机械制造工艺 及专用夹具 课程设计指导 冶金工业出版社 4机械夹具设计手册 上海科学技术出版社 nts哈尔滨理工大学 机械制造工艺学 课程设计说明书 设计题目 设计“变速叉轴”零件的机械加工工艺规程及工艺装备（生产纲领：中批量生产） 班 级： 机设 09-1 班 设 计 者 ： 范然然 学 号 ： 0930120120 指导教师： 陶福春 评定成绩： 设计日期： 2011 年 11 月 28 日至 12 月 16 日 nts 1 哈尔滨理工大学 机械制造工艺学课程设计任务书 设计题目 ： 制定变速叉轴（ 1、 2）的加工工艺，设计钻 04.008孔 的钻床夹具 设计内容： 1、 绘制加工工件图，计算机绘图； 2、 制定零件的加工工艺过程，填写工艺过程卡和工序卡； 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； 5、 答辩时交全套夹具工程用图纸、设计说明书、工艺过程卡和工序卡，并交电子稿。 班 级 ： 机设 09-1 学 号 ： 0930120120 设 计 者 ： 范然然 指 导 教 师： 陶福春 教研室主任 ： 陶福春 2011 年 11 月 26 日 nts哈尔滨理工大学机械工艺课程设计 哈尔滨理工 大学 机械加工工序卡片 工序名 称 钻 ,铰 227.5 8 的孔 工序号 9 零件名称 变速叉轴 -第 一、二 节 零件号 01 零件重量 1.5KG 同时加工零件数 1 材 料 毛 坯 牌号 硬度 形式 重量 45 钢 HB207-241 铸造 设 备 夹具 辅助工具 名称 型号 专用夹具 麻花钻 立式钻床 Z525 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 主轴 转速 r/s 切削 速度 m/s 基本 工时 min 1 钻 227.5 8 的孔 麻花钻 游标卡尺 24 1 3.9 0.2 13.25 0.33 8.3 2 铰 227.5 8 的孔 铰刀 24 1 4 0.5 13.25 0.33 3.3 设计 范然然 指导 陶福春 第 1 页 共 1 页 nts哈尔滨理工大学机械工艺课程设计 哈尔滨理工大学 荣成学院 机械加工工艺过程卡片 零件号 零件名称 01 变速叉轴 工序号 工序名称 设备 夹具 刀具 量具 工时 min 名称 型号 名称 规格 名称 规格 名称 规格 1 下料 24436 切割 机 锯片 卷尺 2 校直 压弯 机 千分表 3 平端面 ,倒角 ,打中心孔 车床 CA6140 三爪卡盘 普通车刀 ,麻花钻 5 卡尺 4 粗车 22 外圆 车床 CA6140 三爪卡盘 ,顶尖 普通车刀 卡尺 0.89 5 车 R3 圆弧 车床 CA6140 三爪卡盘 ,顶尖 成形车刀 R3 卡尺 0.26 6 检验 卡尺 7 钻 6 的轴向孔 车床 CA6140 三爪卡盘 麻花钻 6 卡尺 0.13 8 钻 6 的径向孔 立式钻床 Z5125A 专用夹具 麻花钻 6 卡尺 0.05 9 钻 ,饺 5 的孔 立式钻床 Z5125A 专用夹具 麻花钻 ,铰刀 5 卡尺 0.20 10