【工装夹具类】变速器换挡叉零件机械加工工艺规程及钻M10底孔夹具设计
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工装
夹具
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底孔
设计
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【工装夹具类】变速器换挡叉零件机械加工工艺规程及钻M10底孔夹具设计,工装,夹具,变速器,换挡,零件,机械,加工,工艺,规程,m10,底孔,设计
- 内容简介：
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武汉科技学院机电工程学院 - 1 - 机 械 制 造 工 艺 学 设计说明书 题目： 换档叉 零件的机械加工工艺规程制订及 其中一道 工序专用夹具的设计 设 计 人 ： 陈 真 指导教师 ： 周 星 元 武汉科技学院 机械制造及其自动化系 2008年 05 月 19 日 武汉科技学院机电工程学院 - 2 - 武 汉 科 技 学 院 机械制造工艺学课程设计任务书 题目： 换档叉 零件的机械加工工艺规程制订及 第一 道 工序专用夹具的设计 内容： （ 1） 零件图 1 张 （ 2） 毛坯图 1 张 （ 3） 机械加工工艺卡片 1 套 （ 4） 夹具总装图 1 张 （ 5） 夹 具零件图 1 张 （ 6） 课程设计说明书 1 份 班 级 ： 机械设计 045 学 号 ： 0402051224 姓 名 ： 陈 真 指导教师 ： 周 星 元 2008年 05 月 19 日 武汉科技学院机电工程学院 - 3 - 序言 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 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 能巩固、扩大和强化自己所学到的理论知识与技能， 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。 一、零件的分析 （一） 零件的作用 课题所给的零件是变速器的换档叉。换档叉头上方的孔 操纵机构相连 ， 而 下方的 换档叉 脚夹在 双联交换齿轮的槽中， 用于与所控制齿轮所在的轴接触。通过上方的力拨动下方的齿轮变速。两件零件铸为一体，加工时分开。 （二） 零件的工艺分析 零件图上的 主要技术要求为：两叉脚口表面淬火 至全厚硬度为 45零件正火硬度 180毛刺。 1、 加工表面及其要求 1） ：孔径 端倒脚 45，表面粗糙度 m 。 2） 换档叉 脚端面：保证尺寸 56，表面粗糙度 m 。 3）操纵槽：宽度为 深度为 18称面与 换档叉 头端面的距离为 侧面几底面的表面粗糙度为 m 。 4） 换档叉 脚端面：厚度尺寸为 面粗糙度 m ，垂直度为 端面与操纵槽的距离为 5） 换档叉 脚内侧 面：宽度尺寸为 51 面粗糙度为 m 。两端倒角 45。 二、工艺规程设计 （一） 零件材料 零件为 35钢，是中碳钢，其强度和球铁接近，其铸造工艺性介于低碳钢和高碳钢之间，可进行热处理，以获得所需要的机械性能。 武汉科技学院机电工程学院 - 4 - （二） 毛坯选择 1、 确定毛坯的类型及制造方法 由于零件的材料为 35钢 ,零件形状不规则 ,因此应 选用铸造毛坯 。 零件的轮廓尺寸不大 ,而且工件上有许多表面不切削加工 ,所以选用砂型机器造型 。 2、 毛坯的形状 ,尺寸及公差 毛坯的形状及尺寸如 图 1所示 。 选择过零件最高线且平行与 换档 叉脚对称面的平面作分型面 ，铸件采用带型芯的分模 造型 ,多件同时浇注 ,钢水经两拔叉脚位置经横浇口流入 . 由于该 零件属特形零件 ,且利用不加工表面进行定位的情形较多 , 所以确定铸件尺寸公差等级为 械加工余量等级为 3、 确定毛坯的技术要求 1） 铸件无明显的铸造缺陷 2） 未注圆角为 3） 拔摸斜度为 7 4） 机加工前正火 ,消除内应力 4、 绘毛坯图 根据 零件 图所示的零件结构形状 ,在各加工表面加上加工余量 ,绘制毛坯图 （三） 基准选择 由于附 图 1 所示的 换档 叉零件图多数尺寸及形位公差以 及其端面为设计基准 ,因此必须首先将 及其端面加工好 ,为后续工序准备基准 精基准选择的原则 ,确定各加工表面的基准如下 : 1) 拔叉头的外轮廓及端面 (粗基准 ) 2) 换档 叉脚端面 (粗加工 ): 及其端面 3) 换档 叉脚端面 (精加工 ): 及 换档 叉脚端面 4) 换 档 叉脚内侧面 : 换档 叉脚端面及 换档 叉脚外侧面 5) 操纵槽 : 操纵槽 , 换档 叉脚内侧面 （四） 拟订机械加工工艺路线 1、 确定各加工表面的加工方法及加工路线 该换档 叉的加工表面为 : 及端面 , 换档 叉脚的两侧面及内侧面 ,操纵槽 , 武汉科技学院机电工程学院 - 5 - 孔的加工路线为钻 樘 饺 ,端面的加工方法为车 , 换档 叉脚端面的加工路线为粗铣 磨 , 换档 叉脚内侧面的加工方法为铣削 ,操纵槽的加工方法铣削 , 钻削 . 2、 拟订加工工艺路线 1） 工艺路线 方案一 工序一 车 换档 叉 头端面 ,钻 ,镗 ,铰 孔口倒角 . 工序二 校正 换档 叉 脚 工序三 粗铣 换档 叉 脚两端面 工序四 铣 换档 叉 脚内侧面 工序五 铣操纵槽 工序六 钻 工序七 去毛刺 工序八 换档 叉 脚局部淬火 工序九 校正换档 叉 脚 工序十 磨换档 叉 脚两端面 工序十一 清洗 工序十二 清洗检验 2） 工艺路线 方案二 工序一 车 换档 叉 头端面 工序二 钻 ,镗 ,铰 工序三 工序四 校正 换档 叉 脚 工序五 粗铣 换档 叉 脚两端面 工序六 铣 换档 叉 脚内侧面 工序七 铣操纵槽 工序八 工序九 去毛刺 工序十 换档 叉 脚局部淬火 工序十一 校正 换档 叉 脚 工序十二 磨 换档 叉 脚两端面 工序十三 清洗 武汉科技学院机电工程学院 - 6 - 工序十四 清洗 工艺路线方案一是按工序集中原则组织工序 , 及端面需要用采用六角车床和专用夹具加工 ,优点是工艺路线短 , 15及其端面的加工在一台机床上完成 ,减少工件装夹次数 ,易于保证加工面相互位置精度 ,需要的机床数量少 ,减少工件在工序间的运输 ,减少辅助时间和准备终结时间 是按 序分散原则组织工序 ，换档 叉 头端面可在普通车床上用通用卡盘装夹加工 , 可在普通钻床上用钻模加工 ,孔口倒角在另一台车床上加工 缺点是工艺路线太长 ,增加了工件的装夹次数 ,而且工序一和工序二重复使用粗基准 加工面分散 ,可以采用万能性机床配以专用 夹具 ,并尽量使工序集中， 提高生产率 选择第一个方案 . （五） 确定机械加工余量 ,工序尺寸及公差 根据上述原始资料及加工工艺 , 查机械制造工艺设计简明手册 (以下简称 工艺手册 ),分别确定各加工表面的加工余量 ,工序尺寸及公差如下 : 工序 工序内容 单位余量 工序尺寸 表面粗糙度 序一 档叉 头端面 30 12.5 m 7 14 12.5 m 6.3 m 3.2 m 45 12.5 m 工序三 粗铣 换档叉 脚两端面 12.5 m 工序四 铣 换档叉 脚内侧面 51 6.3 m 工序五 铣操纵槽 12.5 m 工序六 钻 10 10 12.5 m 工序七 磨 换档叉 脚端面 6.3 m （六） 选择机床设备及工艺装备 根据一般工厂先有的生产条件 ,为了满足生产需要 ,现选用各工序所用的设备为 : 工序一 转式六角车床 ,圆车刀 , 14准锥柄麻花钻 , 武汉科技学院机电工程学院 - 7 - 50200/钢直尺 , 15 工序二 钳工台 ,校正工具 工序三 专用夹具 ,0200/标卡尺 工序四 专用夹具 ,0200/标卡尺 工序五 专用夹具 ,0200/标卡尺 工序六 5锥柄麻花钻 ,专用夹具 ,0200/工序七 钳工台 ,校正工具 ,0200/标卡尺 工序八 面磨床 ,砂轮 ,专用夹具 ,0200/（七） 确定切削用量及基本工时 1、工序一 车换档叉头端面，钻 、镗、铰孔，孔口倒角 加工条件： 圆车刀， 14 5专用夹具，柴油冷却。 （ 1） 车 换档叉头端面 a 确定背吃刀量 端面的总加工余量为 次走刀加工， b. 确定进给量 根据切削用量 简明 手册 （以下简称 切削手册 ） 杆尺寸为 202030及工件直径为 2050，f=r，查工艺手册表 据机床的横向进给量取 f=r。 c. 计算切削速度 根据切削手册表 42，m=0.2,正系数 .8,具寿命选 T=60vc= 42 =126.8(r/d. 确定机床主轴转速 61 0 0 01 0 0 0 w r/根 据工艺手册表 807。 3r/近的机床转速为 760r/60 r/以实际切削速度 v m/汉科技学院机电工程学院 - 8 - e. 计算基本时间 按工艺手册表 L=241 =22 =0,。 0 9 0225321 (2) 钻 至 14mm a. 确定进给量 根据 切削手册表 2.7,f=r，查工艺手册表 据机床实际进给量取 f=r。 b. 选择钻头磨钝标准及耐用度 根据切削手册表 钻头后面上午最大磨损量为 用度 T=45 c. 计算切削速度 根据切削手册表 .6,.4,.5,m=0.2, cv= m/ 41 0 0 01 0 0 0 w r/根据工艺手册表 机床实际转速取 85r/际切削速度 V= dw 1000=m/d. 计算基本时间 根据工艺手册表 l =30D/2(1 2)= 6mm,4mm l+ (3) 扩 至 14.8 a. 确定进给量 根据切削手册表 f=r,查工艺手册表 据机床实际纵进给量取 f=r. b. 确 定 切 削 速 度 为 减 少 辅 助 时 间 ， 参 照 钻 孔 取285r/v=c. 计算基本时间 根据工艺手册表 l =30 2 1 2)=取 mm l+ 汉科技学院机电工程学院 - 9 - (4) 铰 a. 确定进给量和切削速度 根据切削手册表 f=.4 mm/r， v=8 12m/算得 查工艺手册表 机床实际进给量和实际转速，取 f=r, 98r/际切削速度 v=b. 计算基本时间 根据工艺手册表 l =302l+ (5) 倒 口角 参照车端面，取 760，实际切削速度 v=m/2. 工序三 粗铣拔叉角两端面 加工条件： 把三面 刃直齿铣刀， 盘直径 125 12数 20，专用夹具，柴油冷却。 (1) 确定背吃刀量 由毛坯图已知铣削宽度 0削深度(2) 确定每齿进给量 根据切削手册表 齿进给量 z. (3) 选择铣刀磨钝标准及耐用度 根据切削手册表 刀刀齿后面最大磨损量为 用度为 T=150(4) 确定切削速度和工作台每分钟进给量 根据切削手册表 v=600,0.4,V=0,m=1000 ( 125)=323r/据工艺手册表 323r/近的主轴转速为 300r/375r/ n=300r/际切削速度 v=作台每分钟进给量为 20 60=108mm/根据工艺 手 册表 床与 108mm/近的进作台进给量为 95mm/118mm/择 5mm/实际的每齿进给量为 5/（ 20 60）=z (5) 计算基本时间 武汉科技学院机电工程学院 - 10 - 根据工艺手册表 l =2 22 635 71)ad(e +（ 13） ,0mm,d=125mm,48mm,495mm/i=1 l+ i/ . 工序四 铣拔叉脚内侧面 加工条件 : 式铣床 ,两把三面刃直齿铣刀， 盘直径 125 12数 20，专用夹具，柴油冷却。 (1) 确定被吃刀量 由毛坯图已知铣削宽度 0削深度(2) 确定切削速度和工作台每分钟进给量 取 n=300r/际切削速度 v=工作台每分钟进给量 f 118mm/际每齿进给量118/（ 20 60） =z. (3) 计算基本时间 l=48mm,4118mm/i=1 8+4)/95= 铣操纵槽 加工条件： 式铣床 ,三面刃直齿铣刀， 盘直径 125 12数 20，专用夹具，柴油冷却。 (1) 确定背吃刀量 由毛坯图已知铣削宽度 2削深度 3(2) 确定每齿进给量 取 z. (3) 确定切削速度和工作台每分钟进给量根据表 70,.1,.4,V=0,m=V c=m/1000 ( 125)=513r/据工艺手册表 与 513r/近的主轴转速 75 r/v=作台每分钟进给量为 20 60=72 mm/根据工艺手册 2 mm/75 mm/实际的每齿进给量为 75/（ 20 60） =mm/z. (4) 计算基本时间 l=2248mm,472mm/武汉科技学院机电工程学院 - 11 - 22+48+4） /72=、 工序 六 ，钻 10 加工条件： 床， 10 标准麻花钻，专用夹具。 (1) 确定进给量 由于孔径很小，宜采用手动进给。 (2) 选择钻头磨钝标准及耐用度 根据切削手册表 钻头后面的最大磨损量为 用度 T=153) 确定切削速度 根据根据切削手册表 表 5类加工性暂定 f=r,查得 =17m/082,查工艺手册表 机床实际转速选取 100r/ =(4) 计算基 本时间 切削手册表 L=23 1 = +(12)= 取 L 1 =4 2 =4 tb=LL w 21 =423 = 4 、 工序 十 磨换档 叉脚端面 加工条件 : 平面磨床 , 砂轮 , 专用夹具 . (1) 选择砂轮 根据 工艺手册第三章中磨料选择各表 ,选择40 127 砂轮 ,即砂轮磨料为白刚玉 ,粒度为 46# ,硬度为中软 1 级 ,陶瓷结合济 ,6号组织 ,平型砂轮 ,其尺寸为 350 40 127(D B d). (2) 选择切削用量 砂轮转速 500r/砂=s,工件速度 w =10m/向进给量 双行程 . (3) 计算基本时间 根据工艺手册表 工长度 L=710 件一起加工 ,单面加工余量 数 K=削一面的机动时间为 t=0002= 01 0 本时间为 八） 填写工艺文件 按上述确定的工艺过程填写机械加工工艺卡片 和机械加工工序卡片 二、 夹具设计 （一） 问题的提出 武汉科技学院机电工程学院 - 12 - 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 决定设计第六道工序 5的钻床夹具 . 10为 螺纹 孔 ,用于圆锥销连接拔叉头和轴 孔径 10 1面粗糙度为 m。 本工序的加工条件为 床 , 10 标准麻花钻 10纵槽 ,拔叉头内侧面均已加工 ,达设计图样要求 ,拔叉脚端面已粗加工 . 为淬硬钢实心毛坯上钻孔的经济精度为 2,表面粗糙度为 m,在钻夹具上加工时适当控制切削用量 ,可以保证孔的尺寸精度要求和表面粗糙度要求 主要应考虑要如何保证孔轴线与 轴线的位置度要求 . （二） 夹具设计 1、 定位方案及定位元件选择 ,设计 （ 1） 定位方案的选择 根据工序加工要求 ,工件在夹具中的定位有两种方案可供选择 . 方案一 :以 为只要定位基准 ,限制 4 个自由度 ,以操纵槽为止推基准 ,限制一个自由 度 ,以拔叉脚内侧面为防转基准 ,限制一个自由度 方案二 :以 限制 4个自由度 , 15限制一个自由度 ,以拔叉脚内侧面为防转基准 ,限制一个自由度 ,夹紧 方案一是按照基准重合原则确定的 ,不存在基准不重合误差 ,有利于保证加工精度 ,而且夹紧点靠近加工面 ,夹紧力方向与切削力方向相反 ,可以抵消部切 切削力 ,有利于提高夹紧刚性 夹紧力过大容易引起定位元件变形 . 方案二是按照基准统一原则确定的，有利于夹具的设计制造 ,夹紧力方向指向定位元件刚性较大的方向 钻头进给的轴向力完全有定位元件承受 ,会引起定位元件变形 . 本工序加工的 10是穿过 的通孔 ,在定位销上必须开一个直径大于 10径向孔 ,以便加工时钻 头通过定位销 ,而定位销的直径仅为 15孔后定位销轴向的强度较小 ,定位销不宜承受夹紧力 沿工件轴向几乎没有切削力 ,所需要的夹紧力不大 及本工序加工的具体情况 ,采用选武汉科技学院机电工程学院 - 13 - 用方案一 . 2、 定位元件设计 根据定位方案一 ,设计定位元件的结构如图 , 15采用圆柱心轴定位 ,操纵槽才用圆偏心轮式的定心夹紧装置 ,拔叉脚内侧面采用圆柱挡销定位 心轴的直径及公差为 3、 定位误差计算 圆柱心轴与工件 15 1578响位置度的定位误差为 : D =(15+(件小于工件相应位置度公差的三分之一 ,即 D =以定位方案能够满足加工要求。 4、 导向方案及导向元件的选择和设计 导向方案选
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