夹具设计任务说明书

1、 课程设计任务说明书课程名称 机 械 制 造 装 备 设 计 题 目 设计变速器换挡叉机械加工工艺工装 专业班级 学生姓名 学号 指导老师 审 批 机械工程学院目 录第一章零件分析11.1 零件的作用11.2 零件的工艺分析11.3 零件的技术条件分析2第2章. 选择毛坯、确定毛坯尺寸22.1 选择毛坯并确定制造方法和尺寸及其公差22.2 确定毛坯的技术要求3第3章. 机械加工工艺过程33.1 基准的选择33.2 表面加工方法的选择33.3 拟定机械加工工艺路线4第4章. 工序设计44.1 选择加工设备44.2 选择刀具、量具及夹具44.3 确定切削用量54.4 确定工序尺寸54.5 确定时间

2、定额5第5章 夹具设计55.1 本工序的加工要求与应限制的自由度55.2 确定定位方案及定位误差的分析与计算55.3 夹紧方案的确定及夹紧装置的选择与设计65.4 确定夹具的对刀（或导向）装置75.5 夹具上其它装置的设计75.6 夹具技术条件的制定85.7 夹具的操作说明8参考文献9心得体会92第一章零件分析1.1 零件的作用(参考P39）图一为跃进牌汽车变速器三，四挡换挡叉。它用一M10X1螺钉通过15.81F8孔连接于换挡轴上，操纵杆下端球头插入mm槽内，可拨动它连同换挡轴一起左右移动，此时，卡入双联齿轮退刀槽中的叉口mm利用两端面拨动齿轮改变位置，达到变速的目的。图一 变速器换挡叉 3

3、5钢1.2 零件的工艺分析由零件图可知，15.8F8的孔及其端面是主要的设计基准和加工基准。该零件的主要加工面可分为六组：1. 换挡叉安装孔孔径15.8F8是换挡叉的安装孔，其形状公差遵守包容要求，表面粗糙度Ra12.5m。2. 换挡叉脚端面换挡叉脚端面的厚度为5.90 -0.15mm，两端面对孔15.8F8轴线的垂直度公差为0.15mm，内端面与操纵槽的对称面的距离为33.5+0.15 -0.15mm，表面粗糙度Ra为6.3m。3. 换挡叉脚内侧面换挡叉脚内侧面的厚度为51+0.1 0mm，其对称面与换挡叉头对称面同属于一个面表面粗糙度Ra为6.3m。4. 换挡叉头两侧面换挡叉脚端面的厚度为

4、9.650 -0.25mm，对称面与15.8F8孔及换挡叉脚端面属同一个面，表面粗糙度Ra为6.3m。5. 操纵槽操纵槽的宽度为14.2+0.1 0mm，槽底为半圆，半径为R7.1mm，表面粗糙度Ra为12.5m，槽平面部分的倒角为0.8X45°。6. 螺纹孔端面螺纹孔M10X1-7H的端面的粗糙度要求为Ra12.5m。1.3 零件的技术条件分析由零件图分析可知，变速器换挡叉的技术要求如表1所示：表1 变速器换挡叉的技术要求加工表面偏差mm公差及精度等级粗糙度Raµm形位公差5.9mm的端面0 -0.15IT76.30.15A16.5mm的端面+0.2 -0.3IT1312

5、.514.2mm的操纵槽+0.1 0IT1312.59.65mm的两端面0 -0.25IT76.3R105mm的叉部端面IT76.351mm的脚内侧面+0.1 0IT76.3第2章. 选择毛坯、确定毛坯尺寸2.1 选择毛坯并确定制造方法和尺寸及其公差1) 因零件的材料为锻件，要求成批生产，换挡叉的轮廓尺寸不大且有较多不需要加工的表面，所以毛坯选用模锻锻造成形。2) 换挡叉属于特殊形零件，且加工过程中利用不加工表面进行定位的工序较多又是成批生产，故零件的毛坯选用为模锻。锻件公差等级为CTB（见表3-1），加工余量查表3-10，换挡叉内侧面留单边余量为2mm，换挡叉头两端面的单边余量为4.25mm

6、，换挡叉脚内平端面为1.9mm，外凸端面为2.2mm，操纵槽不锻出，单边余量为7.1mm.2.2 确定毛坯的技术要求a) 未注明锻造圆角R1.5，拔模斜度为7°；b) 锻件正火硬度180HBS；c) 两叉口淬火至全厚硬度为45HRC；d) 材料：35钢。第3章. 机械加工工艺过程3.1 基准的选择3.1.1粗基面的选择对一般的轴类零件来说，以外圆作为基准是合理的，按照有关零件的粗基准的选择原则：当零件有不加工表面时，应选择这些不加工的表面作为粗基准，当零件有很多个不加工表面的时候，则应当选择与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作为粗基准，从零件的加工分析得知，变速器换挡叉应该以

7、外轮廓作为粗基准。3.1.2精基面的选择选择加工表面的设计基准为定位基准，称为基准重合的原则。采用基准重合原则可以避免由定位基准与设计基准不重合引起的基准不重合误差，零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得以保证。为使基准统一，先选择15.8F8的孔及其端面作为精基准。3.2 表面加工方法的选择零件各表面的加工方法和方案选择，首先要保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求，另外还要考虑生产率和经济方面的要求。在选择时，应根据各种加工方法的特点及其经济加工精度和表面粗糙度，结合零件的特点和技术要求，慎重决定。本设计任务给的零件需要加工的表面有：端面、内孔、槽等，其加工方法如下：1. 15.8F8孔端面

8、的粗糙度要求为Ra12.5m，公差等级为IT12，粗铣。2. 15.8F8孔内表面粗糙度为Ra3.2m，公差等级为IT8，查表可知，15.8F8孔可用钻-扩-铰。3. 15.8F8孔口倒角未说明，公差等级为IT14，粗糙度为Ra12.5m，粗车。4. 换挡叉脚两端面，粗糙度为Ra6.3m，公差等级为IT12，查表可知，粗铣可达到要求。换挡叉脚局部淬火，然后进行吹砂。5. 换挡叉脚内侧面51+0.1 0 ，表面粗糙度为Ra6.3m，公差等级为IT12，查表可知，粗铣即可。6. 换挡叉头两侧面，表面粗糙度为Ra6.3m，公差等级为IT12，查表可知，粗铣即可。7. 操纵槽，宽度为14.2+0.1

9、0，表面粗糙度为Ra12.5m，公差等级为IT12，查表可知，粗铣即可。3.3 拟定机械加工工艺路线工艺路线方案工序1：以外轮廓为粗基准，车15.8孔的端面，钻，扩，铰15.8F8孔。用车床CK6136加工。工序2：以15.8的孔及其端面为精基准，粗铣叉口51的两内侧面。用铣床X51加工。工序3：以15.8的孔及其端面为精基准，粗铣叉口9.65的两侧面。工序4：以15.8的孔及其端面为精基准，粗铣14.2的槽。工序5：以15.8的孔及其端面为精基准，粗铣16.5的端面。工序6：以15.8的孔及其端面为精基准，粗铣11的面。工序7：以15.8的孔及其端面为精基准，粗铣叉口5.9的两侧面。工序8:

10、 以15.8的孔及其端面为精基准，粗铣R105叉部端面。工序9：以15.8的孔及其端面为精基准，精铣叉口51的两内侧面。工序10：以15.8的孔及其端面为精基准，精铣9.65的两侧面。工序11：以15.8的孔及其端面为精基准，精铣叉口5.9的两侧面。工序12：以15.8的孔及其端面为精基准，精铣叉部R105端面。工序13：以15.8的孔及其端面为精基准，钻16.5端面上M10螺纹孔8.5，攻M10。用钻床Z525加工。第4章. 工序设计（钻 16.5端面上M10螺纹孔8.5，攻10。）4.1 选择加工设备选择机床，根据工序特点选择机床。工序13钻8.5mm的孔，攻螺纹孔用M10X1-7H的丝锥

11、。选用Z525立式钻床加工，。4.2 选择刀具、量具及夹具选择刀具，根据工序特点选择刀具。钻孔8.5mm的孔用直柄麻花钻。攻螺纹孔M10，用10的精密丝锥。4.2.1选择量具本零件属于成批生产，一般情况下尽量采用通用量具。根据零件的表面的精度要求，尺寸和形状特点，参考机械工艺手册(P105,P114,P125)，选择如下：4.2.2.选择加工孔量具因为孔的加工精度介于IT7IT9之间，可选用读数值0.01mm测量范围50mm125mm的内径千分尺即可。4.2.3选择夹具 该步工序钻孔需要专用夹具。4.3 确定切削用量本工序为钻8.5mm的孔，选用Z525立式钻床加工，刀具采用高速钢复合钻头，直

12、径d=8.5mm，使用切削液。1. 确定进给量f由于孔径和深度均很小，宜采用手动进给。2.选用钻头磨钝标准及耐用度根据机械工艺手册表5-130，钻头后刀面最大磨损量为0.8mm，耐用度为15min。3. 确定切削速度v由表机械工艺手册5-132，=670MPa的HT200的加工性为5类，据表5-127，暂定进给量f=0.16mm/r。由表5-131，可查v=16m/min。根据Z525立式钻床说明书选择主轴实际转速n=1041r/min。4.4 确定工序尺寸钻8.5mm孔毛坯为实心、不冲出孔，且攻螺纹孔M10。查机械工艺手册表2.3-8确定工序尺寸及余量。钻孔：8.5mm4.5 确定时间定额钻

13、一个8.5mm深5mm的通孔，基本时间Tb约为6s。钻8.5mm平均单件时间约为：Tp1=Ta+Tb+Ts+Tr=6+10+7+4=35s换钻套的基本时间Tb约为3s。攻螺纹孔M10的平均单件时间约为：Tp2=Ta+Tb+Ts+Tr=42s本工序的时间定额T=Tp1+Tp2=80s。第5章 夹具设计5.1 本工序的加工要求与应限制的自由度在加工8.5mm孔时，要求孔的中心与操纵槽中心线的距离为3.1+0.1 -0.1mm，对加工工序分析可知，至少需要限制、4个方向的自由度。5.2 确定定位方案及定位误差的分析与计算5.2.1确定定位方案 出于定位简单和快速的考虑，选择孔15.8F8mm及其端面

14、为基准定位，采取一面一销与斜面楔的定位方式可满足条件。大端面限制、3个自由度，短圆柱销可限制、2个自由度，定位销可限制1个自由度，属于完全定位，再使用斜面楔机构进行定位与卡紧。5.2.2定位误差的分析与计算 本工序采用孔15.8为基准在心轴上定位，心轴为水平放置，及操纵槽为基准在夹具体上用斜面楔定位与卡紧，再加一个定位销与变速器换挡叉9.65的端面接触，这样定位很可靠，且使加工基准和设计基准统一，能很好的保证定位的精度。一批工件逐个在夹具上定位时，由于工件及定位元件存在公差，使各个工件所占据的位置不完全一致即定位不准确，加工后形成加工尺寸的不一致，形成加工误差。这种只与工件定位有关的加工误差，

15、称为定位误差，用D表示。定位误差：设计基准在工序尺寸方向上的最大位置变动量。5.3 夹紧方案的确定及夹紧装置的选择与设计如图所示，采用螺栓加紧，为了加紧方便，采用开口垫圈。本步加工按钻削估算卡紧力。实际效果可以保证可靠的卡紧。钻削轴向力：Fi=CF kF ffy d0zf=1000×1.0×0.20.7×91=1021.5N扭矩T=CTd0ztfytkt=0.305×80.8×1.0=0.92×10-6N*M=´´=-卡紧力为F=Ff/(2µ)=1.41N=m取系数S1=1.5 S2=S3=S4=1.1则

16、实际卡紧力为F=S1*S2*S3*S4*F=28.4N使用斜面楔机构快速人工卡紧，调节卡紧力调节装置，即可指定可靠的卡紧力.夹具的卡紧力不大，故使用手动卡紧。为了提高生产力，使用螺纹卡紧机构。5.4 确定夹具的对刀（或导向）装置导向装置的作用：保证刀具相对工件的正确位置，提高刀具系统的支撑钢性。本工序是钻8.5mm的孔，宜采用快换钻套进行导向，如图3（a）所示。5.5 夹具上其它装置的设计根据零件加工工序分析可知，钻模板采用固定式钻模板，如图3（b）所示。长圆柱销结构如图3（c）所示，斜面楔结构如图3（d）所示，短圆柱销结构如图（e）所示: (a) (b) (b) (d) (e)图3 部分夹具

17、零件5.6 夹具技术条件的制定根据工序加工要求，各零件加工完后，按装配图装配。夹具的技术要求如表4所示：加工表面偏差mm公差及精度等级粗糙度Raµm形位公差14.2mm的两内侧面+0.1 0IT1312.515.8mm的孔+0.043 +0.016IT693.29.65mm的两侧面0 -0.25IT796.3 图45.7 夹具的操作说明夹具的卡紧力不大，故使用手动卡紧。为了提高生产力，使用斜面楔卡紧机构。在生产中，只需要松动螺帽，取出开口垫圈，就可轻松取下和更换零件，然后再放入开口垫圈，手动拧紧螺栓即可进行钻孔加工。攻螺纹孔时更换快换钻套即可。图4 钻床夹具长圆柱销3.手柄与斜面楔 4.普通平键2X6 5.六角螺母M6 6.衬