制定换挡轴的加工工艺,设计钻Φ10锥孔的钻床夹具

1、哈尔滨理工大学机械制造技术基础课程设计课程设计说明书设计题目：制定换挡轴的加工工艺，设计钻10 锥孔的钻床夹具班 级 ：学 号 ： 学生姓名： 指导教师： 系 主 任：设计日期：2011 年 11 月 28 日至 2012 年 12 月 16 日目录任务设计书1课程设计说明书正文2序言2一、 零件分析 2二、 工艺规程设计 3（一）确定毛坯的制造形式 3（二）基面的选择 3（三）制定工艺路线3（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定4（五）确定切削用量及毛坯尺寸的确定4 三、 专用夹具设计8（一）设计主旨8（二）夹具设计9四、 课程设计心得体会 10参考文献11机械制造技术基础课程设计任务

2、书设计题目：制造换挡轴的加工工艺，设计钻10 锥孔的钻床夹具设计要求：1、中批生产；2、选用通用设备；3、采用手动加紧机构；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，填写零件加工工艺过程卡一张和所有工序卡的工序卡。3、制设计指定的工序夹具，绘制夹具全套图纸；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，并交电子文稿。序言机械制造技术基础课程设计是在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。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链接，也是一次理论联系实际的训练

3、。因此， 它在我们的大学学习生活中占有十分重要的地位。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训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力。由于知识能力有限，设计有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。一、零件的分析(一) 零件的作用轴类零件是机器中常见的典型零件之一，主要用来传递旋转运动和扭矩，支撑传 动零件并承受载荷，而且是保证装在轴上的零件回转精度的基础。轴类零件是回转体零件，一般来说其长度大于直径。轴类零件的主要加工表面是内、外旋转表面，次要加工表面有键槽、花键、螺纹和横向空等。换挡轴的主要作用是传递转矩，与拨叉相配合，用于换档变速。（二）零件的工艺分析换

4、挡轴主要有五组加工表面，他们相互之间有一定的位置关系。现分述如下：1、 8mm 的径向孔及 6mm 孔为中心的加工表面。这一组加工表面包括： 8mm 的径向孔， 6mm 的空以及轴顶端的倒角。 8 的径向空与 6 的孔相垂直。2、 10mm 的锥孔为中心的加工表面。这一组加工表面主要是 10mm 的锥孔3、 键槽为中心的加工表面。这一组加工表面主要是 平键键槽。4、 花键为中心的加工表面。这一组加工表面主要是 花键。这四组加工表面之间有一定的位置关系，主要是：（1） 6mm 与 10mm 锥孔在一天直线上，并与键槽相垂直。（2） 8mm 的径向孔与 6mm 的孔相垂直， 6mm 的孔为通孔。由

5、以上分析可知，对于这四组加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工其他三组表面，并且保证他们之间的位置精度要求。二、工艺规程设计（一）确定毛坯的制造形式零件材料为 45 号钢。考虑到变速箱在运行中要经常加速及正、反向运动，零件在工作过程中经常承受交变载荷及冲击性载荷，因此应该选用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。由于零件中批生产，而且零件的轮廓尺寸不大，故可采用模锻成型。这对于提高生产率、保证加工质量也是有利的。（二）基面的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。几面选择得正确、合理，可以保证加工质量，提高生产效率。否则，就会使加工工艺过程问题百出，严重

6、的还会造成零件大批报废，使生产无法进行。1、 粗基准的选择对于轴类零件而言，以外圆作为粗基准是比较合理的。2、 精基准的选择精基准的选择主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时， 应该进行尺寸换算。（三）制定工艺路线制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技 术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为中批生产的条件下，可以采用万能机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应该考虑经济效果，以便降低生产成本。加工路线如下：工序 1：车端面及外圆 22mm，并倒角。普通车床和车床通用夹具，用顶尖辅助定位。工序 2：钻 8mm 的径向孔。

7、普通车床和车床通用夹具。工序 3：车端面及外圆 17.5mm。普通车床和车床通用夹具。工序 4：钻 6mm 的孔（两个，间距 38.5mm）。钻床和专用夹具。工序 5：锪 10mm 锥孔，钻床和专用夹具，采用组合刀具。工序 6：铣底长 30mm、两端半径 20 的键槽。铣床和专用夹具。工序 7：铣键槽。铣床和专用夹具。工序 8：热处理高频淬火，然后低温回火。工序 9：粗磨外圆 22mm。磨床和专用夹具。工序 10：精磨外圆 22mm。磨床和专用夹具。工序 11：铣花键。铣床和专用夹具。（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定换挡轴零件材料为 45 号钢，硬度为 HB217-255，生产类型

8、为中批生产，可采用在锻锤上合模模锻毛坯。根据上述原始材料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1、 外圆表面（ 22mm 及 17.5mm）考虑其加工长度为 290.5mm，为简化模锻毛坯的外形，现在直接取其外圆表面直径为 22mm，表面粗糙度值要求为 Rz0.8µm（高频淬火区为 Rz0.4µm），要求高精加工，此时直径加工余量 2Z=1mm 已能满足加工要求。2、 8mm 径向孔毛坯为实心，无精度要求。确定其工序尺寸及余量为： 钻孔： 8mm3、 6mm 的通孔无精度要求。确定其工序尺寸及余量为： 钻孔： 6mm4、 10mm 的锥孔位置

9、要求：锥角为 30i，确定其工序尺寸及余量为： 钻孔 10mm 锥孔5、 铣键槽铣键槽：长 30mm，宽 6mm，深 2mm。铣槽侧成锥角6、 铣花键齿数：36模数：0.472 压力角：45°分度园直径：16.99mm（五）确定切削用量及基本工时工序 1：车端面及外圆 22mm，并倒角。普通车床和车床通用夹具。本工序采用计算法确定切削用量。1、加工条件工件材料：45 钢正火，模锻。加工要求：粗车 22mm 端面及外圆，表面粗糙度值为Rz0.4µm。车床：CA6140 卧式车床。刀具：刀片材料为YT15，k =90°，=15°，=8°r =0.5

10、mm。roo2、计算切削用量（！）粗车 22mm 端面。 1）确定端面最大加工余量：可以将加工余量确定为1mm。2） 确定进给量：根据切削用量简明手册（第三版）（以下简称切削手册），确定=0.18mm/r。3） 计算切削速度：按切削手册，切削速度的计算公式为v =c k /Tmaxv fyvcv vpvc=242x1.44x0.8x1.04x0.81x0.97/(600.2x30.15x0.510.35)=108.6m/min4） 确定机床主轴转速：ns=1000v /( d )=1000x108.6/( x22)=531r/mincw按机床说明书，与 531r/min 相接近的机床转速为 5

11、00 r/min 及 560r/min，现在选取 560r/min。所以实际切削速度v=114.35m/min。5）计算切削工时：按工艺手册，取l=1mm t=l/v=0.0092min（2） 粗 车 22 外 园1）背吃刀量：单边余量Z=1mm。2） 进给量：根据切削手册， 选用f=1.0mm/r。3） 计算切削速度：根据切削手册，vc=116m/min。4）确定主轴转速：ns=568r/min。工序 2：钻 8mm 的径向孔。1、 加工条件工件材料：45 号钢正火，模锻。加工要求：钻孔深 55mm。机床：普通车床。刀具：钻头，尺寸：直径 8mm，长 65mm 2、 计算切削用量（1）钻 8

12、mm 的径向孔1） 确定径向孔的最大加工余量：-0.5mm。2） 确定进给量：根据切削手册，f=0.15mm/r。3） 确定切削速度：按切削手册，v =100.8m/ min。c4） 确定机床主轴转速：n =532r/min。s工序 3：车端面及外圆 17.5mm。（1） 粗 车 17.5mm 端 面 。1）确定端面最大加工余量：可以将加工余量确定为1mm。2） 确定进给量：根据切削用量简明手册（第三版）（以下简称切削手册），确定=0.18mm/r。3） 计算切削速度：按切削手册，切削速度的计算公式为v =c k /Tmaxv fyvcv vpvc=242x1.44x0.8x1.04x0.81

13、x0.97/(600.2x30.15x0.510.35)=108.6m/min4） 确定机床主轴转速：ns=1000v /( d )=1000x108.6/( x22)=531r/mincw按机床说明书，与 531r/min 相接近的机床转速为 500 r/min 及 560r/min，现在选取 560r/min。所以实际切削速度v=114.35m/min。5）计算切削工时：按工艺手册，取l=1mm t=l/v=0.0092min（2） 粗车 17.5mm 外圆1） 背吃刀量：单边余量Z=1mm。2） 进给量：根据切削手册，选用f=1.0mm/r 。 3）计算切削速度：根据切削手册，vc=11

14、6m/min。4）确定主轴转速：ns=568r/min。工序 4：钻 6mm 的孔（两孔间距 38.4mm）。距顶端 55mm 的孔是通孔；距尾端 197mm 的孔是盲孔，孔深 11mm。1） 确定径向孔的最大加工余量：-0.5mm。2） 确定进给量：根据切削手册，f=0.15mm/r。3）确定切削速度：按切削手册，vc=100.8m/ min。4）确定机床主轴转速：。n =532r/mins工序 5：锪 10mm 锥孔。刀具为尖端直径是 6mm，尾端直径是 10mm，锥角是 30°的锥形沉头锪钻。1） 确定径向孔的最大加工余量：-0.5mm。2） 确定进给量：根据切削手册，f=0.

15、15mm/r。3）确定切削速度：按切削手册，v =100.8m/ min。c4）确定机床主轴转速：。n =532r/mins工序 6：铣底长 30mm、两端半径 20 的键槽。1）确定进给量： 根据切削手册：f=0.15mm/z-1。2）确定切削速度：根据切削手册：v =20m/min。c3）计算切削时间：t=l/s=30/333s=0.09s工序 7：铣键槽。1）确定进给量： 根据切削手册：f=0.15mm/z-1。2）确定切削速度：根据切削手册：v =20m/min。c3）计算切削时间：t=l/s=30/333s=0.09s工序 8：热处理高频淬火，然后低温回火。淬火是将工件加热到Ac （

16、亚共析钢）或Ac （共析钢和过共析钢）以上30-50，31保温后快速冷却，获得马氏体或（和）贝氏体组织的热处理工艺。淬火需与适当的回火工艺相配合，才能使钢具有不同的力学性能，以满足各类零件或工、模具的使用要求。回火是指将工件淬硬后，在加热到 Ac1 以下某一温度，保温后冷却到室温的热处理工艺。回火一般在淬火后随即进行。淬火与回火常作为零件的最终热处理。回火可以减小和消除淬火时产生的应力和脆性，防止和减小工件变形和开裂；获得所需的稳定组织，保证工件在使用中形状和尺寸不发生改变；获得工件所要求的使用性能。工 序 9： 粗 磨 外 圆 22mm 。1）确定最大加工余量：根据下一步精加工的需要，确定加

17、工余量为0.2mm。2）确定进给量：根据切削手册确定f=0.1mm/r3) 计算切削速度：按切削手册，可计算v =108.6m/minc4) 确定机床主轴转速：n =532r/mins工序 10：精磨外圆 22mm。 1）确定进给量：根据切削手册确定f=0.1mm/r2) 计算切削速度：按切削手册，可计算v =108.6m/minc3) 确定机床主轴转速：n =532r/mins工序 11：铣花键。采用滚齿加工。1）确定进给量：根据切削手册f=0.15mm/z 2）计算切削速度：按切削手册vc=20m/min。3）确定机床主轴转速：ns=553r/min。三、专用夹具设计为了提高劳动生产率，保

18、证加工质量，降低劳动强度，通常需要设计专用夹具。经过与指导教师的协商，决定设计工序 5 钻 10mm 锥孔的钻床夹具。本夹具将用于钻床。刀具为锥形沉头锪钻，对工件的孔进行加工。（一）设计主旨本夹具主要用来锪 10mm 锥孔，这个孔在加工中需要一定的技术要求。在加工到本道工序时， 6mm 的直孔已经加工好， 10mm 的锥孔只需要在 6mm 的直孔的基础上进行锪钻加工即可。本道工序不需要考虑精度问题，因此，本道工序加工时，主要应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。（二）夹具设计1、定位基准的选择有零件图可知， 10mm 锥孔与 6mm 的直孔有位置要求，应在同一轴线上，其设计基准为轴的径向中心

19、线、并用 6mm 的直孔辅助定位，为了使定位误差为零，应该选择以轴的径向中心线定位，并用 6mm 的直孔辅助定位的自动定心夹具。但这种自动定心夹具结构会过于复杂，所以这里选用轴身为主要定位基面。钻床夹具习惯上称为钻模，形式结构繁多。结合零件特点，这个零件比较适合用固定式钻模。为了提高加工精度，在立轴式钻床安装钻模时，要先将装在主轴上的钻头伸入钻套中，以确定钻模的位置，然后将其紧固。2、轴向力及转矩的计算F =C dz fy KfFfFfFf Ff式中，C=2050,x =1.0,y=0.5,n=-0.4,所以FfFfFfFfF =1234NfF =C dz f KfMcMc Mc Mc式中，C

20、=2050,x =1.0,y =0.5,n=-0.4,所以FfFfFfFfF =2234Nf3、 夹紧力的计算切削刀具：锥形沉头锪钻，尖端直径是 6mm，尾端直径是 10mm，锥角是30°。则：F=C axF fyF anF z/(dqF nwF)Fpzeo式 中 ， C =650,a =3.1mm,x =1.0,f =0.08min,y =0.72,a =40mm,n =0.86,FpFzFeFd =290.5mm, q =0.8, w =0, z=20,所以oFFF=1432N4、 定位误差分析（1） 定位元件尺寸及公差的确定。本夹具的主要定位元件是定位套和定位销，该定位套和定位

21、销的尺寸与公差现规定与本零件在工作时与其相配的换挡轴的尺寸与公差相同。（2） 确定两定位销的中心距有零件图可知； 10mm 锥孔与 6mm 的直孔的中心距为 38.5mm。（3） 确定定位销直径圆柱销的基本尺寸是对应孔的最小极限尺寸，其配合一般按g6 或f7 选取。（4） 计算定位误差加工尺寸 10mm 锥孔的定位误差，由于定位基准与工序尺寸重合，故 B=0. 5、夹具设计及操作的简要说明如前所述，在设计夹具时，为提高劳动生产率，应该首先着眼于机动夹紧，本 道工序的钻床夹具就选择手动夹紧。本工序由于是粗加工，切削力较小，夹紧工件可以采用手动夹紧，这可以使夹具简化，降低劳动强度，使操作简便。四、课程设计心得体会紧张而又辛苦的三周课程设计结束了，当我快要完成老师下达给我的任务的时候，我仿佛经过一次翻ft越岭，登上了高ft之巅，顿感心旷神怡，眼前豁然开朗。课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，这是我们迈向社会、从事职业工作前一个必不可少的过程。“千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义。我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地地迈开这一步，就是为明天能稳健的在社会大潮中奔跑打下坚实的基础。说实话，课程设计真是有点累。然而，当我已着手清理自己的设计成果，仔细 回味这三