变速器换档叉尾架体加工工艺及关键工序工装设计
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本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 页 共 页目 录1 引言 .12 零件分析 .22.1 零件的作用.22.2 零件的工艺分析.22.3 零件的主要技术条件分析及技术关键问题.23 工艺规程设计 .43.1 确定毛坯的制造形式.43.2 基面的选择.43.3 制订工艺路线.53.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸确定.63.5 确定切削余量及基本工时.104 夹具设计 .214.1 问题的提出.214.2 夹具设计.214.3 夹具的零件.224.4 夹具设计及操作说明.255 组合机床设计 .265.1 组合机床机构方案的确定.265.2 组合机床通用部件的选择.265.3 被加工零件工序图.265.4 被加工零件加工示意图.275.5 组合机床联系尺寸图的绘制.28结束语 .29致 谢 .30参考文献 .31 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 1 页 共 31 页1 1 引言引言随着科学技术的进步和生产的发展,要求机械工业不断提供先进的技术设备,加上市场需求的变化多端,产品更新换代的周期也越来越短,多品种、小批量生产的比例在提高1。这样,传统的生产技术准备工作很不适应新的生产特点。为了适应机械工业又好又快发展的需求,机床夹具的设计与制造技术也必须与时俱进,要求企业的高级技能人才能不断设计出构思合理、结构正确、工艺良好的各种新型夹具2。我国工程机械行业经过近两年来的宏观调控，终于将其从 2002 年、2003 年的狂飙式发展速度上降了下来，回到了按照科学发展观要求的理性发展的轨道上来，虽然对行业有些影响和负面作用，但使整个行业对其发展前途认识更清楚了，这是经受宏观调控的洗礼的成果3。随着社会劳动生产率的不断提高，沉重的人员负担已经成为制约工程机械国企快速发展的桎梏之一。现有体制下，国企无法根据产业周期和经营需要调节雇员数量，并因此导致劳动成本居高不下和薪酬结构缺乏竞争力，客观上形成“无用之人无法不用，有用之人无力留用”的尴尬局面。要想扭转这种局面，只能从根而治，通过改制彻底解决国有职工身份置换问题，在此基础上遵循市场化原则对企业的劳务成本和薪酬结构进行合理化调4。工程机械国企有必要紧紧抓住国企改革以及行业快速发展的有利时机，充分利用自身的行业地位优势、市场优势和品牌优势，通过产权制度改革，力争从根本上解决自身存在的重大问题，全面提升市场竞争能力，并进一步谋求国际化发展，参与国际竞争，在世界工程机械领域树立中国民族品牌5。 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 2 页 共 31 页2 2 零件分析零件分析2.12.1 零件的作用零件的作用题目所给定的零件是变速器换档叉（见图 1） ，它位于传动轴的端部。主要作用是是传递扭矩，使变速器获得换档的动力6。图 1 变速器换挡叉零件图2.22.2 零件的工艺分析零件的工艺分析该变速器换档叉需要加工的表面可大致分为四类：（1） 孔。88 .15 F（2） 以为基准的顶端两 19 56 和 2.6 44.6 侧面。88 .15 F（3） 叉口的前后两侧面。（4） 以为基准的其它几个平面以及槽面。88 .15 F（5） M101-7H 螺纹。这几组加工加工面之间有着一定的位置要求，主要是：mm 孔的中心线88 .15 F与叉口的前后两侧面的垂直度公差为 0.05mm。2.32.3 零件的主要技术条件分析及技术关键问题零件的主要技术条件分析及技术关键问题从变速器换挡叉的作用和性能来分析：变速器换挡叉是用来传递扭矩的不拨动齿轮的，所以对孔的精度还是比较高的，由于叉口是用来对齿轮拨动的，叉88 .15 F口的精度也是要求高一点，而相对的槽面的粗糙度就可以大一点。至于 M101-7H 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 3 页 共 31 页螺纹，因为需要将换挡叉在一个轨道上移动说以需要确定一个轨道而设计的。从以上的分析可以看出该零件在中批量生产条件下是不需要采用专用机床来进行加工的7。可以通普通车床配上专用夹具就可以保证其精度和表面加工要求。可以说该零件在加工上应该没有相当大的技术难题8。 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 4 页 共 31 页3 3 工艺规程设计工艺规程设计3.13.1 确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式零件的材料为 35 钢。常用的毛坯件有铸件、锻件、型材、冲压件和焊接件等。考虑到零件在加工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，且零件的轮廓尺寸不大，故可采用模锻成型9。3.23.2 基准的选择基准的选择基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基准选择的正确与否，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行10。 3.2.1 粗基准的选择。选择定位粗基准是要能加工出精基准，同时要明确哪一方面的要求是主要的。粗基准的选择应以下面的几点为原则：（1） 应选能加工出精基准的毛坯表面作粗基准。（2） 当必须保证加工表面与不加工表面的位置和尺寸时，应选不加工的表面作为粗基准。（3） 要保证工件上某重要表面的余量均匀时，则应选择该表面为定位粗基准。（4） 当全部表面都需要加工时，应选余量最小的表面作为基准，以保证该表面有足够的加工余量。在铣床上加工变速器换档叉时，以内孔作为粗基准。满足粗基准的选择8 .15原则11。3.2.2 精基准的选择。精基准的选择应从保证零件加工精度出发，同时考虑装夹方便，夹具结构简单。选择时应遵循以下原则：（1） 尽量选零件的设计基准作精基准，可以避免因基准不重合引起的定位误差，这一原则称为“基准重合”原则。 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 5 页 共 31 页（2） 尽可能使工件各主要表面的加工，采用统一的定位基准，这是“基准统一”原则。（3） 当零件主要表面的相互位置精度要求很高时，应采用互为基准，反复加工的原则12。（4） 选择加工表面本身作为定位基准，即“自为基准” 。（5） 选择的定位精基准，应保证工件定位准确，夹紧可靠，夹具结构简单，操作方便。该零件加工时，采用内孔作为精基准来加工换档叉叉口前后两侧面。8 .153.33.3 制订工艺路线制订工艺路线工艺路线的拟订是制定工艺规程的关键，其主要任务是选择各个表面的加工方法和加工方案，确定各个表面的加工顺序和工序的组合内容，它与定位基准的选择密切相关。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。在生产纲领已确定的条件下，应考虑机床的夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降低13。工艺方案分析：由于零件表面精度要求较高，所以安排了粗铣和精铣。考虑到孔的精度要求较高，安排为钻、铰加工。精铣时以孔定位能保证端8 .15mm8 .15面与轴心的位置精度要求14。综上分析，确定的加工路线方案一如下：工序 钻并扩铰孔。8 .15工序 粗铣叉口 19 5.9 两内侧面。工序 粗铣 19 56 和 2.6 44.6 两侧面。工序 粗铣叉口前后两侧面。工序 粗铣槽 11 9.65 两内侧个面。工序 精铣叉口两内侧面。 工序 精铣 19 56 和 2.6 44.6 两侧面。工序 精铣叉口前后两侧面。工序 攻 M101-7H 螺纹孔。 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 6 页 共 31 页工序 检查。工艺路线方案二为：工序 粗铣叉口 195.9 两内侧面。工序 钻并扩铰孔。8 .15工序 粗铣 19 56 和 2.6 44.6 两侧面。工序 粗铣叉口前后两侧面。工序 粗铣槽 11 9.65 两内侧个面。 工序 精铣叉口两内侧面。工序 精铣 19 56 和 2.6 44.6 两侧面。工序 精铣叉口前后两侧面。工序 攻 M101-7H 螺纹孔工序 检查。工艺方案的比较与分析：上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先将定位孔加工出来以便于其他面的加工。这样设计符合加工基准的选择，对和面的加工起到定位基准的作用；方案二则先将叉口内侧面加工出来，然后再加工其它平面，叉口内侧面加工好在以此为加工基准的话很难确定空的定位，而且这样铣叉口内侧面在钻孔然后又铣叉口两内侧面增加了装夹次数，所以增加了劳动时间和工作量15。两相比较可以看出，先加工孔再加工其它平面可以更好的保证各个平面的位置及方向误差。因此决定用方案一进行加工16。工艺过程详见“机械加工工艺过程综合卡片” 。3.43.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸确定“变速器换档叉”零件为 35 钢，硬度 180-201HBS，采用在锻锤上合模模煅毛坯。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、工序尺寸及毛坯尺寸如下：（1） 内孔88 .15 F毛坯为实心，不冲出孔。内孔精度要求 IT7，参照机械制造工艺设计简明手册（以下简称工艺手册 ）表 2.3-9 确定孔的加工余量分配：钻孔：15 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 7 页 共 31 页扩钻： Z=0.55 .15粗铰： Z=0.27 .15精铰： Z=0.1043. 0016. 08 .15表 1 工序尺寸工序间工序间工序名称工序间余量/mm经济精度/m表面粗糙度/m工序间尺寸/mm尺寸公差/mm表面粗糙度/m精铰孔0.1H9Ra6.38 .15043. 0016. 08 .15Ra6.3粗铰孔0.2H10Ra6.37 .15058. 007 .15Ra6.3扩钻孔0.5H12Ra12.55 .15100. 005 .15Ra12.5钻孔15H12Ra12.515150. 0015Ra12.5（2） 粗铣叉口两内侧面由于两内侧面对于 R28.5 中心线有平行度等位置要求，所以可以将其看作内孔来确定加工余量，即的孔。毛坯为实心，已经有孔，精度要求为 IT8，参046. 0051照工艺手册表 2-3.9 确定加工余量的分配：为简化模煅毛坯的外形，先直接取叉口尺寸为 46.5。表面粗糙度要求，3 . 6Ra需要精铣，此时粗铣单边余量 z=2.0。表 2 工序尺寸工序间工序间工序名称单边工序间余量/mm经济精度/m表面粗糙度/m工序间尺寸/mm尺寸公差/mm表面粗糙度/m粗铣2H11Ra12.550.519. 005 .50Ra12.5毛坯H1646.56 . 105 .46Ra25（3） 19 56 和 2.6 44.6 两侧面由于是在卧式铣床上两把刀同时铣床上两把刀同时铣，所以可以把两侧面的余量用双边余量来计算17。现毛坯长度方向直接取 13.65。需要精铣，此时粗铣单边余量为 z=2.0-0.2=1.8，表面粗糙度为Ra12.5精铣时单边余量 z=0.2，表面粗糙度为 Ra6.3。 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 8 页 共 31 页表 3 工序尺寸 1956 两侧面工序间工序间工序名称单边工序间余量/mm经济精度/m表面粗糙度/m工序间尺寸/mm尺寸公差/mm表面粗糙度/m粗铣1.8H11Ra12.510.05011. 005.10Ra12.5毛坯H1613.6501 . 165.13Ra25表 4 工序尺寸 2.644.6 两侧面，工序间尺寸是到孔心的距离工序间工序间工序名称单边工序间余量/mm经济精度/m表面粗糙度/m工序间尺寸/mm尺寸公差/mm表面粗糙度/m粗铣1.8H11Ra12.510.5011. 05 .10Ra12.5毛坯H1612.301 . 13 .12Ra25（4） 叉口前后两侧面该端面的表面粗糙度要求，所以先粗铣再精铣。查机械加工余量手册3 . 6Ra（以下简称余量手册 ）中的表 4-2 查得煅件尺寸公等级 CT 分为 7-9 级，用 8 级18。此时粗铣单边余量为 z=2.0mm，精铣时单边余量 z=0.2。表 5 工序尺寸叉口前后两侧面工序间工序间工序名称单边工序间余量/mm经济精度/m表面粗糙度/m工序间尺寸/mm尺寸公差/mm表面粗糙度/m粗铣2H11Ra12.56.309 . 03 . 6Ra12.5毛坯H1610.301 . 13 .10Ra25（5） 槽的加工119.65 两个面的粗加工粗糙度要求。5 .12Ra因为它们的粗糙度要求为，所以只需进行粗铣。Z=0.2。5 .12Ra表 6 工序尺寸工序间工序间工序名称单边工序间余量/mm经济精度/m表面粗糙度/m工序间尺寸/mm尺寸公差/mm表面粗糙度/m粗铣0.2H11Ra12.514.211. 002 .14Ra12.5 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 9 页 共 31 页切槽H1613.81 . 108 .13Ra25（6） 精铣叉口两内侧面由于两内侧面对于 R28.5 中心线有平行度等位置要求，所以可以将其看作内孔来确定加工余量，即的孔。毛坯为实心，已经有孔，精度要求为 IT8，参照0.1051工艺手册表 2-3.9 确定加工余量的分配：为简化模煅毛坯的外形，先直接取粗加工叉口尺寸为 50.5。表面粗糙度要求，需要精铣，精铣时单边余量 z=0.25。3 . 6Ra表 7 工序尺寸工序间工序间工序名称单边工序间余量/mm经济精度/m表面粗糙度/m工序间尺寸/mm尺寸公差/mm表面粗糙度/m精铣0.25H8Ra6.351046. 0051Ra6.3粗铣H11Ra12.550.519. 005 .50Ra12.5（7） 19 56 和 2.6 44.6 两侧面由于是在卧式铣床上两把刀同时铣床上两把刀同时铣，所以可以把两侧面的余量用双边余量来计算。现毛坯长度方向直接取 12。表面粗糙度为，需要精3 . 6Ra铣，此时粗铣单边余量为 z=2.0-0.2=1.8，精铣时单边余量 z=0.2。表 8 工序尺寸 精铣 1956 两侧面工序间工序间工序名称单边工序间余量/mm经济精度/m表面粗糙度/m工序间尺寸/mm尺寸公差/mm表面粗糙度/m精铣0.2H8Ra6.39.650025. 065. 9Ra6.3粗铣H11Ra12.510.05011. 005.10Ra12.5表 9 工序尺寸 精铣 2.644.6 两侧面，工序间尺寸是到孔心的距离工序间工序间工序名称单边工序间余量/mm经济精度/m表面粗糙度/m工序间尺寸/mm尺寸公差/mm表面粗糙度/m精铣0.2H8Ra6.310.30027. 03 .10Ra6.3 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 10 页 共 31 页粗铣1.8H11Ra12.510.5011. 05 .10Ra12.5（8） 叉口前后两侧面该端面的表面粗糙度要求，所以先粗铣再精铣。查机械加工余量手册3 . 6Ra（以下简称余量手册 ）中的表 4-2 查得煅件尺寸公等级 CT 分为 7-9 级，选用 8级。精铣时单边余量 z=0.2。表 10 工序尺寸工序间工序间工序名称单边工序间余量/mm经济精度/m表面粗糙度/m工序间尺寸/mm尺寸公差/mm表面粗糙度/m精铣0.2H8Ra6.35.90019. 09 . 5Ra6.3粗铣2H11Ra12.56.309 . 03 . 6Ra12.5（9） 攻 M101-7H 螺纹孔选取 M10 的丝锥进行攻螺纹，查余量手册可以一次成型。3.53.5 确定切削余量及基本工时确定切削余量及基本工时工序：钻、扩及铰钻孔，本工序采用计算法确定切削用量。88 .15 F（1） 加工条件工件材料：35 钢正火，GPa、模锻。55. 0bQ加工要求：钻、扩及铰钻孔， 。88 .15 F2 . 3Ra机床：转塔车床。刀具：麻花钻、扩孔钻、铰刀。155 .15（2） 计算切削用量 （a） 钻孔15 进给量 根据切削用量简明手册 （以下简称切削手册 ）表 2.7，当1f钢的MPa， 时，= /r/r，由于本零件在加工800b15odf29. 037. 0孔时，属于低刚度零件，故进给量应乘系数 0.75，则8 .15 =（） 0.75=0.22/r0.28/rf0.29 0.37 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 11 页 共 31 页 根据机床说明书，现取=0.20/rf 切削速度 根据切削手册表 2.13 及表 2.14，查得切削速度2m/min。18v 主轴转速3r/min38215/181000/1000wsdvn根据机床说明书（见工艺手册表 4.2-8） ，与r/min 相近的机床转速为382300r/min，故实际切削速度为：r/minv 13.141000/3008 .151000/.wwndv 切削工时 按工艺手册表 9.4-31。4 , , 43l91l32l（b） 扩孔5 .15 进给量 根据切削手册表 2.10，当钢的MPa， 1f800b时，=/r，由于本零件在加工孔时，属于低刚度零8 .15odf0.6 0.98 .15件，故进给量应乘系数 0.75，则 /r/r6 . 0(f45. 075. 0)9 . 0675. 0按机床说明书，取=0.50/rf 切削速度2扩孔钻扩孔的切削速度,根据工艺手册表 28-2 确定为 V=0.4V 钻其中 V 钻为用钻头钻同样尺寸的实心孔时的切削速度.故 m/min562. 54 . 013.14v 主轴转速 3 r/min1 .1165 .15/652. 51000/1000wsdvn 按机床选取nw=195r/min 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 12 页 共 31 页 机动工时 4 , , 43l31l32l 112()/(4333)/195 0.50.5minwtllln f （c） 粗铰孔7 .15 进给量1f 根据工艺手册表 2.10，铰孔时的进给量和切削速度为钻孔时的，1/2 1/3所以 /r07. 02 . 03/13/1钻ff /r71. 413.143/11/3v钻v r/5 .957 .15/71. 41000/1000wsdvn 切削速度2按机床选取,所以实际切削速度为：195 /minwnrm/min61. 91000/1957 .1514. 31000/wwndv 切削工时3 , , 43l31l42l 34)/1950.07=3.67minlt(11l43(/ )2fnlw 精铰孔48 .15因为与粗铰时共用一把刀，利用其机床对工件作粗、精铰孔，所以切削用量及工时均与粗铰相同。/r1/31/3 0.20.07/ffmm r钻07. 02 . 03/13/1钻ffm/min61. 91000/1957 .1514. 31000/wwndvr/min195wn 34)/1950.07=3.66minlt(11l43(/ )2fnlw 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 13 页 共 31 页工序： 粗铣叉口 195.9 两内侧面；保证两侧面距离尺寸为1 . 005 .50（1） 选择刀具和机床查阅机械制造工艺设计简明手册表 3.1-29 查得采用硬质合金立铣刀, 齿数为 5 个，机床选择为卧式铣床 X63。mmdw60（2） 切削深度pa由于加工余量不是很大可以一次走刀切完，所以0 . 2pa（3） 每齿进给量zf由数控加工工艺表 5-5 得硬质合金立铣刀每齿进给量为，由zf0.15 0.30手册得取 0.15mm/z zf（4） 切削速度fv铣削速度：由数控加工工艺表 5-6 得硬质合金立铣刀切削速度为mm/min, 由手册得取 60mm/min.45 90fv（5） 主轴转速sn主轴转速：r/min7 .47740/601000/1000wsdvn（6） 实际切削速度v根据机床说明书，取 nw=450r/min，故实际切削速度为： m/min52.561000/450401000/wwndv（7） 检验组合机床功率根据切削用量简明手册当工件的硬度在 HBS = 180-201 时，35， ea3.0，= 60，z =5，= 60/min，查得 P= 2.7kw，根据卧式铣床 X63pa0dfvcc说明书，机床主轴允许功率为：P=100.75kw = 7.5kw，故 PPcm，因此，所cMcc选择的切削用量是可以采用的，即：= 2，= 60/min，= 450r/min，= 56.52m/min， = 0.08/z。pafvsnvzf 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 14 页 共 31 页（8） 切削工时 行程=50l1l2l 50/3300.16minmt 工序 粗铣 19 56 和 2.6 44.6 两侧面；（1） 刀具和机床的选择根据切削用量简明手册表选择采用直柄立铣刀，dw=5 Z=6，机床选择X52K 立式铣床。（2） 切削深度pa由于加工余量不是很大可以一次走刀切完，所以0 . 2pa（3） 每齿进给量zf查切削用量简明手册表 3.3 机床功率为 7.5kw,所以根据需要选择08. 0zf/齿。（4） 切削速度fv铣削速度由数控加工工艺确定=0.06/min，即 3.6m/min。fv（5） 主轴转速sn r/min7 .2115/6 . 31000/1000wsdvn（6） 实际切削速度v根据机床说明书，取 nw=200r/min，故实际切削速度为： m/min14. 31000/20051000/wndvw当 nw=200r/min 时，工作台的每分钟进给量 fm应为 fm=fzznw=0.8620/min=96/min查机床说明书，有 fm=96/min 与该值接近，故选用 100/min。（7） 检验组合机床功率根据切削用量简明手册当工件的硬度在 HBS = 180-201 时，35， ea3.0，= 5，z =6，= 3.6m/min，查得 P= 4.5kw，根据立式铣床pa0dfvccX52K，机床主轴允许功率为：P=100.75kw = 7.5kw，故 PP，因此，所选cMcccM 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 15 页 共 31 页择的切削用量是可以采用的，即：= 2，= 3.6m/min，= 200r/min，= 3.14m/min， = 0.08/z。pafvsnvzf（8） 切削工时行程=70l1l2l min7 . 0100/70mt工序 粗铣叉口前后两侧面保证其厚度尺寸00.196.3（1） 刀具和机床的选择查阅机械制造工艺设计简明手册查得采用高速钢齿三面铣刀, dw=225，齿数 z=20，机床选择为卧式铣床 X63。15（2） 切削深度pa由于加工余量不是很大可以一次走刀切完，所以0 . 2pa（3） 每齿进给量zf根据切削手册表 3.3 得/齿08. 0zf（4） 切削速度fv根据数控加工工艺 ，确定=0.45/min，即 27m/min。fv（5） 主轴转速sn采用高速钢镶齿三面刃铣刀，dw=225，齿数 z=20，。则15 r/min38225/271000/1000wsdvn（6） 实际切削速度v根据机床说明书，取 nw=37.5r/min，故实际切削速度为： m/min5 .261000/5 .372251000/wwndv当 nw=37.5r/min 时，工作台的每分钟进给量 fm应为 fm=fzznw=0.082037.5=60/min/minmm查机床说明书，刚好有 fm=60/min，故直接选用该值。（7） 检验组合机床功率 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 16 页 共 31 页根据切削用量简明手册当工件的硬度在 HBS = 180-201 时，35，ea3.0，= 225，z =20，= 27m/min，查得 P= 5.4kw，根据卧式铣床pa0dfvccX52K，机床主轴允许功率为：P=100.75kw = 7.5kw，故 PP，因此，所选cMcccM择的切削用量是可以采用的，即：= 2，= 27m/min，= 38r/min，= 26.5m/min，= 0.08/zpafvsnvzf（8） 切削工时行程=55，则机动工时为l1l2l 12()/55/600.93minmmtlllf工序 粗铣槽 11 9.65 两内侧面 （1） 刀具和机床的选择查阅机械制造工艺设计简明手册查得采用槽铣刀, dw=14，齿数 z=10，机床选择为卧式铣床 X63。（2） 切削深度pa由于加工余量不是很大可以一次走刀切完，所以0 . 2pa（3） 每齿进给量zf根据切削手册表 3.3 得/z15. 0zf（4） 切削速度fv根据数控加工工艺 ，确定=8m/min。fv（5） 主轴转速snr/min 18214/81000/1000wsdvn由工艺手册表 3.1-74,取主轴转速为 190r/min。（6） 实际切削速度v则相应的实际切削速度为m/min35. 81000/190141000/dDnv（7） 检验组合机床功率 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 17 页 共 31 页根据切削用量简明手册当工件的硬度在 HBS = 180-201 时，35， ea3.0，= 225，z =20，= 27m/min，查得 P= 4.7kw，根据卧式铣床pa0dfvccX52K，机床主轴允许功率为：P=100.75kw = 7.5kw，故 PP，因此，所选cMcccM择的切削用量是可以采用的，即：= 2，= 8m/min，= 190r/min，= 8.35m/min， = 0.08/zpafvsnvzf（8） 切削工时行程=70l1l2l 70/1900.38minmt 工序 精铣叉口两内侧面（1） 刀具和机床的选择查阅机械制造工艺设计简明手册查得采用硬质合金刀, dw=40，齿数z=18，机床选择为卧式铣床 X63。 8（2） 切削深度pa由于是精加工，所以加工余量要减小，但可以一次走刀切完，所以 。2 . 0pa（3） 每齿进给量zf根据切削手册表 3.3 得/z08. 0zf（4） 切削速度fv根据数控加工工艺 ，确定 v=0.25/min，即 15m/min。（5） 主轴转速 snr/min 11940/151000/1000wsdvn（6） 实际切削速度v根据机床说明书，取 nw=115r/min，故实际切削速度为： m/min4 .141000/115401000/wwndv当 nw=115r/min 时，工作台的每分钟进给量 fm应为 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 18 页 共 31 页 fm=fzznw=0.0818115=165.6/min/minmm查机床说明书，有 fm=165/min 与该值接近，故选用 165/min。 （7） 检验组合机床功率根据切削用量简明手册当工件的硬度在 HBS = 180-201 时，35， ea1.0，= 225，z =20，=15m/min，查得 P= 5.6kw，根据卧式铣床pa0dfvccX52K，机床主轴允许功率为：P=100.75kw = 7.5kw，故 PP，因此，所选cMcccM择的切削用量是可以采用的，即：，= 15m/min，= 119r/min，= 14.4m/min， = 0.08/z 2 . 0pafvsnvzf（8） 切削工时行程=50l1l2l 50/1650.31minmt 工序 精铣 19 56 和 2.6 44.6 两侧面（1） 刀具和机床的选择查阅机械制造工艺设计简明手册查得采用直柄立式铣床, dw=5，齿数z=6，机床选择为立式铣床 X52K。（2） 切削深度pa由于是精加工，所以加工余量要减小，但可以一次走刀切完，所以 。2 . 0pa（3） 每齿进给量zf根据切削手册表 3.3 得/齿08. 0zf（4） 切削速度fv根据数控加工工艺 ，确定 v=0.1/min，即 6m/min。（5） 主轴转速 sn采用高速钢立铣刀，dw=5，齿数 z=6。则 r/min2 .3825/61000/1000wsdvn（6） 实际切削速度v 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 19 页 共 31 页根据机床说明书，取 nw=380r/min，故实际切削速度为： m/min966. 51000/38051000/wwndv当 nw=380r/min 时，工作台的每分钟进给量 fm应为 fm=fzznw=0.086380/min =182.4/min查机床说明书，有 fm=180/min 与该值接近，故选用 180/min。（7） 检验组合机床功率根据切削用量简明手册当工件的硬度在 HBS = 180-201 时，35， ea3.0，= 5，z =6，= 3.6m/min，查得 P= 1.1kw，根据立式铣床pa0dfvccX52K，机床主轴允许功率为：P=100.75kw = 7.5kw，故 PP，因此，所选cMcccM择的切削用量是可以采用的，即：= 0.2，= 6m/min，= 380r/min，= 5.966m/min， = 0.08/z。pafvsnvzf（8） 切削工时 行程=70l1l2l min39. 0180/70mt工序 精铣叉口前后两侧面（1） 刀具和机床的选择查阅机械制造工艺设计简明手册采用高速钢镶齿三面刃铣刀,dw=225，齿数 z=20，。机床为卧式铣床 X63。8 （2） 切削深度pa由于是精加工，所以加工余量要减小，但可以一次走刀切完，所以。2 . 0pa（3） 每齿进给量zf根据切削手册表 3.3 得/齿08. 0zf（4） 切削速度fv根据数控加工工艺 ，确定 v=0.35/min，即 21m/min。（5） 主轴转速sn r/min7 .29225/211000/1000wsdvn 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 20 页 共 31 页（6） 实际切削速度v根据机床说明书，取 nw=29.5r/min，故实际切削速度为： m/min8 .201000/5 .292251000/wwndv当 nw=29.5/min 时，工作台的每分钟进给量 fm应为 fm=fzznw=0.082029.5=47.2/min/minmm查机床说明书，有 fm=45/min 与该值接近，故选用 45/min。（7） 检验组合机床功率根据切削用量简明手册当工件的硬度在 HBS = 180-201 时，35， ea1.0，= 225，z =20，= 3.6m/min，查得 P= 5.2kw，根据立pa0d8 fvcc式铣床 X52K，机床主轴允许功率为：P=100.75kw = 7.5kw，故 PP，因此，cMcccM所选择的切削用量是可以采用的，即：= 0.2，= 21m/min，= 29.5r/min，= 20.8m/min， = 0.08/z。pafvsnvzf（8） 切削工时行程=55，则机动工时为l1l2l 12()/55/451.23minmmtlllf工序 攻 M101-7H 螺纹孔（1） 所用刀具 M10 丝锥52/10pam/s=6m/min , r/min, 1 . 0v19110/6/1000/1000wwdvn（2） 按机床选取r/min，则190wn m/min 97. 51000/190101000/wwndv（3） 切削工时,12l31l122l12()/(123 12)/190 0.11.43minmwtllln f 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 21 页 共 31 页4 4 夹具设计夹具设计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。根据设计任务书，决定设计加工变速器换档叉顶端 19 56 和 2.6 44.6 两侧面的铣床夹具19。本夹具用于立式铣床,刀具为直柄立铣刀,采用双刀同时对所要求的面进5行加工。4.14.1 问题的提出问题的提出本夹具主要用来粗铣变速器换档叉的顶端 19 56 和 2.6 44.6 两侧面，表面粗糙度要求为 Ra12.5，这两个侧面对孔有一定的位置度要求。因此，在本道工序8 .15加工时，主要应考虑如何提高劳动生产率，降低生产成本，而加工精度不是主要的，后面的精加工会重点解决表面精度问题20。4.24.2 夹具设计夹具设计4.2.1 定位基准的选择由零件图可知，叉口两端面对孔有位置度要求。为了达到夹紧定位要求，8 .15据夹具手册知定位基准应尽可能与工序基准重合，在同一工件的各道工序中，应尽量采用同一定位基准进行加工，所以应该选择孔作为主要定位基准面，8 .15同时以叉口两内侧面作为辅助定位基准。4.2.2 定位分析工件在心轴、档板、螺栓及支承钉上实现完全定位。其中心轴限制了工件在 Z轴上的移动及转动自由度和 Y 轴的移动自由度；档板和螺栓连接限制了工件在 X 轴上的移动自由度和转动自由度及；支承钉限工件在 Y 轴上的转动自由度，又由于是两个平面同时加工，所以实现了完全定位21。4.2.3 切削力及夹紧力计算刀具：直柄立铣刀， z=65根据切削手册表 3.28 得 0/FFFFxuqwyFpzeFC af az dMn其中 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 22 页 共 31 页650,3.1,1.0,0.08,0.72,20,0.86,FpFzFeFcamm xfmm yamm umm，1 . 3,650pFac08. 0, 0 . 1zFfx20,72. 0eFay86. 0Fu，50d86. 0fq6z所以： 60036/52008. 01 . 365086. 086. 072. 0F当用两把刀铣削时,120062FF实水平分力： 6 .132061 . 1实FFH垂直分力： 8 .36013 . 0实FFV在计算切削力时，必须把安全系数考虑在内。安全系数。1234KK K K K其中，其中，查机床夹具设计手册表 1-2-1 得：43210KKKKKK为基本安全系数 1.5；1K 为加工性质系数 1.1；2K 为刀具钝化系数 1.1；3K 为断续切削系数 1.1。4K所以 =1.65K 263666 .132061 . 11 . 11 . 15 . 1HKFF4.2.4 定位误差分析夹具的主要定位元件是一心轴，所以定位误差主要就是心轴与工件孔之间的装配误差，即轴与孔的配合误差。孔的尺寸为，所选择的配合轴的尺寸043. 0016. 088 .15F为。020. 0088 .15h所以定位误差为，而孔的公差为 IT8=0.572，所以max0.04300.043bA，即最大侧隙能满足零件的精度要求。max8dbITA4.34.3 夹具的零件夹具的零件根据加工零件的要求现在所设计的这个夹具主要用来粗铣变速器换档叉的顶端 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 23 页 共 31 页19 56 和 2.6 44.6 两侧面的，为了更好的加工这刀工序。我设计了这道工序所需的专用夹具，夹具装配总图。 （如图 2）图 2 夹具装配总图夹具的主要零件有：（1） 夹具体它是支撑整个夹具的主体材料为 HT201,它是和机床连接的主要部分。（2） 定位销（如图 3）定位销是为了确定对刀块的位置，可以很方便定的定位对刀块，这样才可以保证对刀块的正确位置，位加工零件做好前期准备。根据机械设计课程设计手册表 3-17 查的螺钉的规格是 GB/T 117 型。图 3 定位销 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 24 页 共 31 页（3） 对刀块（如图 4）粗铣变速器换档叉的顶端 19 56 和 2.6 44.6 两侧面的时候需要给铣刀进行对刀的时候需要对刀块，这样可以很方便的对刀，减少工作时间，曾加工做效率，可以在不和毛坯接触的情况下给刀进行定位，减少了刀具的磨损，减少了加工成本。 图 4 对刀块（4） 螺母（如图 5）螺母使用来加紧夹具装配总图里的轴和夹具日的连接使其稳定在夹具体上。 图 5 螺母（5） 液压缸（如图 6）根据任务书的要求，要采用液压固定，所以选用一个液压缸。根据需要选择了轻型液压缸，型号为 MOB 系列 压力范围 7（MPa） 。图 6 液压缸 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 25 页 共 31 页（a） 气缸缸筒采用高品质的铝合金精拉管，内表面经过硬质阳极氧化处理。其厚度为 2.5mm，硬度为 MHV400。（b） 活塞杆表面采用预先滚压硬化处理，经电镀硬铬、精磨、有良好的防锈、耐磨等性能。（c） 密封件结构先进，品质优良、可在无供油情况下正常工作，起动压力低，使用寿命长（d） 气缸前端盖装置无油润滑轴承，磨擦系数低。（6） 支撑钉（如图 7）支撑钉的主要用途是为了防止叉口在加工的时候发生扭转，这样可以固定工件。支撑钉的材料是 Q235-A。图 7 支撑钉4.44.4 夹具设计及操作说明夹具设计及操作说明在设计夹具时,根据任务书的要求，为了节约成本，增大工作效率，夹具是选择液压驱动。夹具以孔为定位基准，以叉口为辅助基准以实现完全定位和夹紧，8 .15以便装卸；夹具上装有对刀块装置，可使夹具在一批零件的加工之前很好的对刀；夹具体底面上的定位螺钉可使整个夹具在机床工作台上有正确的安装位置,以利于铣削加工。 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 26 页 共 31 页5 5 组合机床设计组合机床设计5.15.1 组合机床机构方案的确定组合机床机构方案的确定组合机床可以分很多种类型，按系列化、标准化，设计的通用部件和按被加工零件的形式及加工工艺要求设计的专用部件组成的专用机床，组合机床是按加工对象专门设计的，可以通过加工零件的工艺分析设计组合机床，这样可以有针对性的对工序的加工进行集中，减少加工时间，节约生产成本，提高工作效率。这次毕业设计的专题是“以为基准的顶端铣 19 56 和 2.6 44.6 侧面” ，88 .15 F可以采用轴心定位为基准，采用两把铣刀同时给两个面进行加工。所以选择立式铣床和直柄立铣刀对工件进行加工。5.25.2 组合机床通用部件的选择组合机床通用部件的选择5.2.1 动力部件（1） 电动机根据零件加工的要求和对加工是所需要的电机功率，更具以上要求所选择的电机型号为 Y160M-4。（2） 液压滑台根据任务书和加工零件的特点，选择液压滑台，根据加工功率和行程要求选择液压滑台的型号。本道工序的加工行程并不是很大，所以选择液压滑台的型号为1HY25-IA。（3） 动力箱动力箱是给刀具提供主运动和进给运动，是组合机床的主要部分之一，所以，要根据所选的电机的功率和型号来选择动力箱。因为所选电机的型号为 Y160M-4。所以配合的动力箱的型号为 ITZB12。本次课程设计的组合机床为立式铣床，根据加工的需求，被加工零件放在夹具上被液压缸固定，粗铣平面，只需要一刀铣就可以了。动力箱是连接在滑台上面的，这样设计是为了方便立铣。5.35.3 被加工零件工序图被加工零件工序图被加工工序图（如图 8）是更具选定的工艺路线在决定的，而现在所选择的工序的加工内容是粗铣 19 56 和 2.6 44.6 两侧面，包括加工零件的定位，尺寸，加工 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 27 页 共 31 页精度，加工定位基准，表面粗糙度及技术要求。图 8 被加工工序图5.45.4 被加工零件加工示意图被加工零件加工示意图加工示意图是组合机床设计的主要图纸之一，因为它反映了工件在加工的时候整个机床的加工过程，根据加工部位的特点要求来决定刀具的类型、数量，结构和尺寸。另外还要表示出加工的运动形态。（1） 刀具的选择根据加工的需要和本工序的特点选择的是直柄立铣刀， 。5wd6Z （2） 切削用量本工序的切削用量在前面计算时已有说明，也可以参见工艺卡片上箱对应的内容。（3） 动力头工作型换及行程确定动力头工作循环一般包括快进、工作进给、快退等动作。这道工序所要铣面的工作循环为：快进工作进给快退。（a） 工作进给长度的确定铣刀的进给长度为。56L（b） 快进长度确定铣刀的快进长度为。59快L（c） 快退长度的确定 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文） 第 28 页 共 31 页快退长度为。80退L其中，铣面时= 200r/min，= 3.14m/min，= 0.08/z。 snvzf5.55.5 组合机床联系尺寸图的绘制组合机床联系尺寸图的绘制机床联系尺寸图是体现各部件的轮廓尺寸及相互间的关系，体现出整个机床、夹具和零件的装配关系。（1） 机床高度和宽度的选择首先根据需要选用的
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