T-12拖拉机副变速摇臂及夹具设计说明书

1、一 前言 机械制造技术设计课程设计是我们学完了机械制造装备设计学及基础课程技术基础课完成大部分课程后进行的。它一方面要求学生通过设计能获得综合运用过去所学的全部课程进行工艺及结构设计的基本能力，另外，也是为以后做好毕业设计进行一次综合训练和准备。对于提高学生动手实践和解决具体问题的能力有很大的帮助，在我们大学学习生活中占有重要意义作用。二 课程设计内容包括：1、 毛坯设计-画出毛坯功艺简图；2、 机械加工工艺设计-指定出零件的机械加工工艺规程；3、 夹具设计-完成指定工序的家具结构设计4、 整理说明书-对于工艺设计夹具设计的详细说明；就我而言，希望能通过这次课程设计对未来即将从事的工作进行一次

2、适应性的训练，从中锻炼自己分析问题，解决问题的能力，并学会将所学到的理论知识应用到具体的实际生产问题中来，为以后走向工作打下坚实的基础。由于能力有限，设计上有诸多不足之处，恳请老师批评指正。三 零件的分析（一） 零件作用分析：我选择设计的零件是T-12拖拉机副变速摇臂，主要作用是通过键与操作感项链来传递力，拨动滑移齿轮的位置，从而实现不同速度之间的变换。下端的孔则是与轴相连接，是整个工件能够实现传动。直径为8mm的螺纹孔则是需要与螺栓相连接以防止键滑出键槽。零件的主要加工面是空的外端面，孔，轴外圆，螺纹孔，台阶和键槽等位置。（二） 零件的工艺分析：T-12拖拉机副变摇臂共有两组加工表面，它们之

3、间有一定的平等度要求，现分析如下：1. 34mm为中心的加工表面这一组加工表面包括：一个外援表面18+0.011-0.022mm、长度40+0.3+0.5及倒角，切槽13.6、2.5，键槽15-0.120、5-0.015+0.037还有端面上的M8和34的端面。键槽有同轴度的要求。2. 10mm为中心的加工表面这一组加工表面包括100+0.033孔、端面和倒角。孔有平行度要求。四 毛坯设计（一） 选择毛坯类型 由所给的图纸我们可知零件的材料QT400-15，材料为球墨铸铁，b400mpa，0.2250mpa，15 HBS=130-180HBS 经过分析发现其性能可以与45刚类比，故在查取相关的

4、手册时，可以参考45钢，零件尺寸轮廓较小，7654mm形状也较为简单，且成批生产，所以毛坯可以采用金属模机械砂型铸造成型，拔模斜度2，收缩率k=1，此铸件精度等级为8-10，毛坯尺寸公差1-3，加工余量等级为G.1. 18mm圆柱宽的基本零件尺寸是12mm其加工余量为2.5mm 8p39，故计算出其毛坯名义尺寸是1222.5=17mm，其尺寸偏差为0.0215mm 8p2572. 34mm圆柱宽的基本零件尺寸是14mm,其加工余量为2.5mm 8p39，故计算出其毛坯名义尺寸是1422.5=19mm，其尺寸偏差为0.026mm 8p2573. 轴长的基本零件尺寸是37.5mm 8p39 ，其加

5、工余量为20 mm 8p39 8p257 4. 轴外圆表面的基本零件尺寸是18mm，其加工余量为2.5mm 8p39，故计算出其毛坯名义尺寸是1822.5=23mm，其尺寸偏差为0.0215mm 8p2575. 倒角145（二 ）选择分型面可以采用整模造型和分模造型，整模造型可以选择以34mm左端面所在平面为分型面，分模造型可以两圆盘的中心线所在平面为分型面。考虑到整模造型时形状比较复杂，且铸件力学性能较差，所以采用分模造型，以两圆盘的中心线所在平面为分型面。（三） 确定拔模角2（四） 确定铸件的收缩率 根据铸造类型，查表得收缩率为0.81.2,选收缩率为1.0（五） 毛坯工艺简图五 工艺设计

6、（一） 基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择准确可以使加工表面质量得到保证，生产效率提高，降低工人的工作强度，否则，加工工艺过程中会问题百出达不到加工要求，以致使零件报废，导致生产无法进行。1. 基准的选择按照粗基准的选择要求（即当零件有不加工表面时应以不加工表面为粗基准，若零件有若干不加工表面时则应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）。由于主加工面为18圆柱面且孔10有平行度要求，键槽有对称度要求，因此选圆柱面外毛坯表面和34右侧凸台表面为粗基准，18mm轴的中心轴线和34圆柱右端作为粗基准（二）工艺路线的拟定制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形

7、状，尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为中批量生产的条件下，可以考虑采用万能型机床, 配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。在此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。方案选择：（1）. 方案一1. 铣34mm圆柱和18mm圆柱所在的左端面；以18圆柱面外毛坯表面和34右侧凸台表面为基准，打中心孔。2. 粗车18mm轴右端面和外圆表面，34mm圆柱右端面，粗车10mm右端面，粗车18外圆柱面。3. 精车18mm轴外圆表面，精车34mm右侧凸台，倒角，切槽。4. 钻，铰10H8mm孔并倒角。5. 铣键槽516。6. 钻螺纹孔并倒角，然后攻丝。（2）.

8、 方案二1. 对铣34mm圆柱和18mm圆柱两端面，打中心孔；2. 粗车18轴外圆表面，粗车34mm圆柱右端面，最后粗车10mm圆柱右端面倒角，切槽；3. 铣键槽516；4. 钻9.8mm孔，铰10mm孔，倒角；5. 钻6.8mm螺纹孔，倒角，攻丝。（3）. 工艺方案比较 两方案大致工艺路线相同，方案二装夹定位次数多于方案一，由于基准不重合所引起的的误差较大，且10mm孔右端面是铣削加工，34mm孔右侧面是车削，增加工序使两平面有平行度误差，加工10mm孔会与18、34mm轴线有较大平行度误差。所以最终确定方案一为本设计加工方案。1铣34mm圆柱和18mm圆柱所在的左端面；以18圆柱面外毛坯表

9、面和34右侧凸台表面为基准，打中心孔。2粗车18mm轴右端面和外圆表面，34mm圆柱右端面，粗车10mm右端面，粗车18外圆柱面。3.精车18mm轴外圆表面，精车34mm右侧凸台，倒角，切槽。4.钻，铰10H8mm孔并倒角。5.铣键槽516。6.钻螺纹孔并倒角，然后攻丝。六 工序工艺设计（确定工序尺寸、余量、基本工时）工序1. 铣34mm圆柱左端面和18mm圆柱左端面；A加工条件工件材料：QT400-15.金属模机械砂型铸造成型，b400mpa，0.2250mpa，15HBS=130180HBS.加工要求：铣34mm圆柱左端面和18mm圆柱所在的左端面，公差T=0.19mm（8p257）（IT

10、11）所以保证工序尺寸560.095mm。机床：选用铣端面打中心孔专用机床x5030A型序号，其工作台台面尺寸（宽长）350mm1150mm，主轴端面至工作台台面距离40-410mm，主轴转速范围35-1600r/min，级数12，表面粗糙度R,52.5um，电动机功率：主电动机4km刀具：刀片材料：选用硬质合金铣刀9p257选用圆柱铣 刀，D=50mm，d=22mm细齿Z=810p104量距：游标卡尺 B切削用量粗铣IT11-13，Ra5-20um，一次走刀即可达到零件要求。其加工余量Z=2.50.095mm，背吃刀量ap=2.5mm根据机床功率4km5km选用进给量fz=0.25-0.4m

11、m/z，取fz=0.25mm/z （2p416）.根据硬质合金钢铣刀选用切削速度vc=25m/min 1p1135主轴转速nw=1000vc/d=159.2r/min,故选取nw=200r/min所以实际切削速度VC=31.4m/min切削公式：i=76mm Tm=0.19min。工序2 工序图如下：2. 钻两端中心孔 中心孔型号 GB/145-85 钻轴转速n=380r/min f=0.05mm/r T=0.26min3. A粗车18mm右端面 量具：游标卡尺，150mm专用夹具b粗车18mm下面右端面c粗车34mm右端面d粗车18mm外圆A 粗车18mm右端面加工条件：机床 选取c6132

12、型号车床 刀具 选取硬质合金钢05r2525 l=140 i=20切削用量：1) 查表得T=0.21，8p257,所以粗车加工余量z=20.105，8p257,z=1mm（4p130）。最大1.52mm，分两次走刀背吃刀量ap1=1mm ap2=1mm 2）进给量f=0.4-0.5mm/r 取f=0.5mm/r 1p1082 3）切削速度v=114m/min 1p1085 4) N=1600r/min 取1600r/min 所以实际切削速度VC=116m/minTm=0.0143 ,因为走两次刀 ，所以t=2tm=0.028.B粗车下面18mm右端面加工条件：机床 选取c6132型号车床 1p

13、456. 刀具 选取硬质合金钢05r2525 L=140 =20 0=150=12 kr=90 10p133切削用量：1）T=0.21，8p257,所以车削加工余量z=20.105，分两次走刀z1=1.5mm，z2=1mm 4p130背吃刀量ap1=1.5mm,ap2=1.5mm 2) 进给量f=0.40.5mm/r 取f=0.5mm/r 11082 3)切削速度v=114m/min 11085 4)n=320r/min 取360r/min 所以实际切削速度vc119m/minTm=0.1125min 因为走两次刀所以t=0.225minC粗车34右端面凸台 确定尺寸=5.5mm加工条件：机床

14、 选取c6132型号车床 1p456. 刀具 刀具 选取硬质合金钢05r2525 L=140 =20 0=150=12 kr=90 10p133切削用量： 1）T=0.21，8p257,所以车削加工余量z=20.105，经过分析一次走刀即可z=2mm 2p130背吃刀量ap=2mm 2) 进给量f=0.40.5mm/r 取f=0.5mm/r 11082 3)切削速度v=114m/min 11085 4)N=1140m/min 取1140m/min所以实际切削速度vc=121m/min T=0.0096minD 粗车18外圆加工条件：机床 选取c6132型号车床 1p456. 刀具 刀具 选取硬

15、质合金钢05r2525 L=140 =20 0=150=12 kr=90 10p133切削用量: 1) 半精车外圆加工余量z=1.0mm3.0mm ，粗车加工余量z=1.5-2.0mm，取z=1.5mm 4p130 Es=-0.020 ts=0.21 ei=es-ts=-0.23 8p257-258 背吃刀量ap=1.5mm 2）N=1600m/min所以实际切削速度vc=116m/min tm=0.05min确定尺寸=39.5工序图如下：4 半精加工34mm右端面，18mm外圆A 半精车34mm右端面加工条件：机床 选取c6132型号车床 1p456. 刀具 刀具 选取硬质合金钢05r252

16、5 L=140 =20 0=150=12 kr=90 10p133 切削用量：1）加工余量z=0.5mm 选IT10 4p22 T=0.10 切削余量z=0.50.05 8p257 背吃刀量ap=0.5mm2) 进给量f=0.40.5mm/r 取f=0.5mm/r 11082 3) 切削速度v=165m/min 11082 4）N=1600m/min 所以实际切削速度vc=171m/min Tm=0.0172minB 半精车18mm外圆加工条件：机床 选取c6132型号车床 1p456. 刀具 刀具 选取硬质合金钢05r2525 L=140 =20 0=150=12 kr=90 10p133切

17、削用量： 1） 经分析半精车一次走刀粗糙度即可达到3.2要求z=1mm Es=-0.020 ts=0.033 ei=es-ts=-0.053 (8) p257-258.所以切削加工余量z=1 背吃刀量ap=1mm 2） 进给量f=0.15-0.25mm/r 取f=0.25mm/r 11082 3) 切削速度v=115m/min 11085 4) N=1900r/min 所以实际切削速度vc=119m/minTm=0.084minC 倒角145仍用b中刀具，将倒角旋转45。D 切槽 （深2.2mm 宽2.5mm）加工条件：机床 选取c6132型号车床 1p456. 刀具 a型切断车刀 l=90m

18、m h=10mm b=10mm i=12mmb=2.5mm切削用量：1） 背吃刀量ap=2.5mm 2） 进给量f=0.11-0.14mm/r 取f=0.14mm/r 9p880 3) 切削速度v=100m/min 4） N=1800r/min 所以实际切削速度vc=102m/minTm=0.0087min工序图工序3 5、钻9.8mm孔 倒角 铰10mm钻床：轻型圆柱立式钻床M1-35（ZQ5035）最大钻孔直径35mm 主轴转速12级 范围55-2390r/min 主轴行程160mm，专用夹具，主电动机功率p=0.65/2/2.4(取2kw) 1p495刀具: 1) 直柄阶梯麻花钻 D1=

19、9.8mm d2=11mm l2=16.5mm 顶角118310p716-718 2) 选用直柄用铰刀（GB/T 1132-1984）10AH8 d1=10mm l=133mm i=38mmL1=2.5mm l2=46mm =p=10 f=0.10-0.15mm/r 齿数为f=6 1p924 3) 90锥面忽钻 d=16mm l=93mm i=38mm 齿数f=6 切削用量：vc=18m/min 1p1264主轴转速nw=600r/min 所以实际切削速度vc=18.5m/min切削工时：l=12mm Tm=0.17min工序图1工序4 6、铣键槽516mm铣床：机床: 选用X5030A型号，

20、其工作台台面尺寸（宽长）350mm1150mm主轴端面至工作台台面距离40-410mm,主轴转速范围35-1600r/min,级数12，表面粗糙度Ra2.5，电动机功率：主电动机4KW 9p214刀具：刀片材料：根据GB1112-81,选用高速钢直柄键槽铣刀 9p676前角 0=5，0=20，kr=1-2,螺旋角 =15-25，d=5mm,d1=5,l=8mm L=40mm, 齿数为Z=2切削用量：加工余量Z=3mm,分为粗铣和半精铣，第一次走刀背吃刀量ap=2.5mm,第二次走刀背吃刀量ap=0.5mm1,粗铣键槽第一次走刀背吃刀量p=2.5根据机床功率4kw5kw1) 选用进给量fz=0.

21、12-0.2mm/z,取fz=0.2mm/z2) 切削速度Vc=15-20m/min ,取Vc=15m/min3) 主轴转速nw=1000Vc/ d=1000r/min所以实际切削速度Vc=15.7m/min切削工时：l=18-2.5=15.5mm Tm1=15.5(0.221000)=0.04min2.半精铣键槽（刀具等加工条件同上）1）第一次走刀背吃刀量ap=0.5,其他条件同粗铣键槽，根据机床功率4KW5KW2) 选用进给量fz=0.12-0.2mm/z,取fz=0.1mm/min 2p4163）切削速度Vc=15-20m/min,取Vc=20m/min 主轴转速nw=1000Vc/ d

22、=1300r/min 1p1135切削工时：l =18-3=15mmTm2=15（0.121000)=0.06min综上所述，总加工时Tm=Tm+Tm2=0.1min工序图工序5 7、钻6.8mm孔，锪145倒角，攻M8螺纹孔钻床：选用台式钻床Z4012，其最大钻孔直径12mm，主轴端面至工作台台面距离455mm，主轴转速4级，范围4504000rmin，主轴行程100mm，主电动机功率P0.37KW，专用夹具。刀具：（1）选用直柄阶梯麻花钻6.821.0mm，d16.8mm，d29mm，l125mm，l181mm,l221mm(GB/T139-1997)（2）选用细柄机用丝锥，粗牙M81.2

23、5(GB/T3464.1-1994)，丝锥前角05，f=1.25 mmr,z20，L40mm（3）切削用量切削速度 Vc18mmin f0.2mmr主轴转速 nw1000VcD1000183.146.8843rmin，选取nw900rmin所以实际切削速度Vc19mmin切削工时：l20mmTm20（0.2900）0.11min工序图如下：（四）量具选择a.孔直径为10mm,es+0.033 ei0,选用外径千分尺，最小分度值为0.001b.轴直径为18mm,es0.020 ei0.053,选用内侧千分尺，最小分度值为0.001c.轴长40mm，es+0.5 ei+0.3 公差T0.2,安全裕

24、度A0.018 不确定度U10.016选择测量范围为0100分度值为0.01的深度百分尺d.两轴线距离为50mm，es+0.2 ei0.2 公差T0.4查得安全裕度A0.032T0.4d2f0.7kF0.49.820.20.70.93=11.6 NmT1KT11.62.44828.4 Nm套筒顶部与工件当量摩擦半径r2（R3r3）3（R2r2）2（12393）3（12292）10.57 mm通过静力平衡计算最小夹紧力FN所以T1FNr即FN1032686.8N夹紧机构采用螺旋夹紧FWFQLd02tan（+1）+rtan1FQ80N L200mm螺纹中径d015mm螺纹升角2.48螺母处摩擦角1

25、8.83螺纹杆端部与工件处摩擦角22.48W1600/1.968163N因为FN2686.88163N，所以符合要求。（三）夹具精度验算1、验算中心距500.2 mm影响因素：U1 =0.029选择测量范围0125，分度值为0.02的游标卡尺七 夹具设计（一）正确设计和使用定位元件、夹紧装置本夹具主要用来钻直径为10mm的孔，这个孔轴线与轴中心线有一定的平行度公差，所以要提高一定的精度要求。可以以18mm的轴为第一定位基准，采用套筒进行定位，限制X轴和Y轴的移动及转动自由度。套筒与端面限制Z轴移动，由于我们还要限制Z轴的转动，所以我们在下端18mm圆柱外圆加一个可动V型块来限制其沿Z轴的转动以

26、实现六点定位。夹紧机构采用螺旋夹紧机构装置，夹紧动力装置采用气液混合夹紧，钻孔处外加一个辅助支撑使受力均匀，提高工件刚度。（二）正确计算夹紧力，合理布置夹紧力位置及方向夹紧力作用在34外圆上端面，由平面压板压紧，下面圆环套筒支撑。刀具：直柄阶梯麻花钻d19.8mm d211mm l216.5mm，顶角1183,查表Kf0.93切削力：1、轴向力已知f0.2Fz419 d1.2 f0.75Kf4199.81.20.20.750.931802N安全系数kk1k2k3k4取k11.7 k21.2 k31.2 k41；则k1.71.21.212.448则最小轴向钻削力为F1kF2.4481802441

27、1N,该力由套筒和辅助支撑产生的约束力抵消。2、钻9.8孔时产生的转矩（1）定位误差：主要是定位轴18f8与套筒18G8的间隙产生最大间隙为18f8（es0.016 ei0.043）18G8（es0.033 ei0.006）max0.033+0.0430.076mm（2）钻模板衬套中心与定位销中心距之差，装配图标注尺寸为540.04mm,误差为0.08mm（3）钻套与衬套配合间隙，钻套（15 es0.018 ei0.007）衬套（15 es0.034 ei0.016）最大间隙为0.0340.0070.027mm（4）钻套内孔与外圆的同轴度误差（对于标准钻套精度较高，可忽略）（5）钻头与钻套间的

28、间隙会引偏刀具，产生中心距误差e（H2+h+B）maxH（HH+h16+1026 h10mm B12mm）钻套9.8mm（es0.028 ei0.013）直柄阶梯麻花钻钻孔部分直径公差h99.8mm es0 ei0.036所以max0.028+0.0360.064mme（262+10+12）0.064260.086mm由于上述各项都按最大误差计算，实际上各项误差也不可能同时出现最大值，各项误差方向也不可能一致，因此，其综合误差可按概率法求出0.142 mm0.40.27符合条件2、验算孔与18外圆柱面轴线平行度精度工作要求孔18H8全长允差0.04mm，导致两轴线产生平行度误差因素为：（1）设计基准与定位基准重合，没有基准转换，但18配合间隙及轴与端面的垂直度误差会产生基准位置误差，轴中心与套筒中心的偏斜角为，1max/H10.076/400.0019（rad）（2）定位套筒中心对夹具体平面垂直度，图中未标明。（3）钻套孔中心与钻套的平行度3，图中标注为0.08mm，30.08/22=0.0036（rad）（