一四挡变速叉 机械加工工艺规程及铣3槽夹具设计（含CAD图纸和说明书）
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一四挡变速叉
机械加工工艺规程及铣3槽夹具设计（含CAD图纸和说明书）
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机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称拨叉零件名称拨叉共页第1页车间工序号工序名称材 料 牌 号 11HT200毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数铸件1设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式铣床X62夹具编号夹具名称切削液工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1铣3mm的槽锯片铣刀，游标卡尺145027.30.2110.196 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期）标记处数更改文件号签 字 日 期标记处数更改文件号签 字 日 期河南科技大学机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号产品名称一四挡拨叉零件名称一四挡拨叉共1页第1页材 料 牌 号毛 坯 种 类铸件毛坯外形尺寸每毛坯件数1每 台 件 数备 注 工 序 号 工 名 序 称 工 序 内 容 车 间 工 段设 备工 艺 装 备 工 时 准终 单件1铣粗铣、半精铣、精铣B上表面，D上表面，22孔上表面X51专用夹具，端铣刀，游标卡尺2铣粗铣、半精铣、精铣B下表面X51专用夹具，端铣刀，游标卡尺3钻钻、扩、粗铰孔内表面Z525专用夹具，麻花钻，扩孔钻，铰刀，游标卡尺4铣粗铣、半精铣槽两端面X51专用夹具，三面刃铣刀，游标卡尺5铣棒铣槽内R37圆弧X51专用夹具，铣刀，游标卡尺6铣粗铣、半精铣M12下表面X51专用夹具，端铣刀，游标卡尺7钻钻、扩、攻丝M12螺纹孔Z525专用夹具，麻花钻，扩孔钻，丝锥，螺纹塞规，游标卡尺8扩扩14孔Z525专用夹具，扩孔钻，游标卡尺9铣粗铣、半精铣小端宽度3槽X51专用夹具，端铣刀，游标卡尺10钻钻3孔Z525专用夹具，麻花钻，游标卡尺11打标12热处理C端淬火13检测C端检测14清洗15终检 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期）标记处数更改文件号签 字 日 期标记处数更改文件号签 字 日 期机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号产品名称零件名称共1页第1页材 料 牌 号毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯件数1每 台 件 数备 注工序号工 名序 称工 序 内 容车间工段设 备工 艺 装 备工 时准终单件1铣以上端面为基准，加工下端面X51专用夹具，端铣刀，游标卡尺2铣以下端面为基准，加工上端面X51专用夹具，端铣刀，游标卡尺3钻以上端面为基准钻扩铰22孔Z525专用夹具，麻花钻，扩孔钻，铰刀，游标卡尺4铣以22孔为基准，铣宽10mm的2侧面X51专用夹具，立铣刀，游标卡尺5铣以22孔为基准，铣宽65mm的内侧面X51专用夹具，立铣刀，游标卡尺6铣以22孔和端面，及65mm叉口内侧面为基准，钻M12螺纹孔Z525专用夹具，麻花钻，丝锥，游标卡尺7钻以22孔和端面，及65mm叉口内侧面为基准，钻3孔Z525专用夹具，麻花钻，丝锥，游标卡尺8钻以22孔和端面，及65mm叉口内侧面为基准，钻14孔Z525专用夹具，麻花钻，游标卡尺9铣以22孔和端面，及65mm叉口内侧面为基准，铣上下端R75的槽X62专用夹具，锯片铣刀，游标卡尺10检验检验11入库入库设 计（日 期）校 对（日期）审 核（日期）标准化（日期）会 签（日期）标记处数更改文件号签 字日 期标记处数更改文件号签 字日 期目录序 言1一 零件的分析21.1零件的作用21.2零件的工艺分析2二. 工艺规程设计42.1确定毛坯的制造形式42.2基面的选择42.3制定工艺路线52.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定82.5 确定切削用量及基本工时9三 夹具设计173.1问题的提出173.2定位基准的选择173.3切削力和夹紧力的计算183.4定位误差分析203.5夹具设计及操作的简要说明21总 结22致 谢24参 考 文 献25河南科技大学课程设计计算说明书河南科技大学课 程 计 算 说 明 书课程名称题 目 院 系 班 级 学生姓名 指导教师 日 期 摘 要本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。一四档变速叉加工工艺规程及夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。目录序 言1一 零件的分析21.1零件的作用21.2零件的工艺分析2二. 工艺规程设计42.1确定毛坯的制造形式42.2基面的选择42.3制定工艺路线52.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定82.5 确定切削用量及基本工时9三 夹具设计173.1问题的提出173.2定位基准的选择173.3切削力和夹紧力的计算183.4定位误差分析203.5夹具设计及操作的简要说明21总 结22致 谢24参 考 文 献2526序 言机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。一四档变速叉的加工工艺规程及其夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。一 零件的分析1.1零件的作用一四档变速叉的作用起调节档位变速的作用。1.2零件的工艺分析一四档变速叉有2个加工面他们相互之间没有任何位置度要求。1：以下端面为基准的加工面，这组加工面主要是加工上端面，钻扩铰22孔。2：以22孔为基准的加工面，这组加工面主要是铣宽10mm的2侧面，铣宽65mm的内侧面，钻M12螺纹孔，钻3孔，钻14孔，铣上下端R75的槽。二. 工艺规程设计2.1确定毛坯的制造形式由于零件成批生产，而且零件的轮廓尺寸不大，选用砂型铸造，采用机械翻砂造型，铸造精度为2级，能保证铸件的尺寸要求，这从提高生产率和保证加工精度上考虑也是应该的。2.2基面的选择粗基准选择应当满足以下要求：（1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。（2） 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。（3） 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。（4） 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。（5） 粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，他对零件的生产是非常重要的。先选取下端面作为定位基准，。精基准的选择应满足以下原则：（1）“基准重合”原则 应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准，避免基准不重合引起的误差。（2）“基准统一”原则 尽可能在多数工序中采用同一组精基准定位，以保证各表面的位置精度，避免因基准变换产生的误差，简化夹具设计与制造。（3）“自为基准”原则 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均匀，应选择该加工表面本身为精基准，该表面与其他表面之间的位置精度由先行工序保证。（4）“互为基准”原则 当两个表面相互位置精度及自身尺寸、形状精度都要求较高时，可采用“互为基准”方法，反复加工。（5）所选的精基准 应能保证定位准确、夹紧可靠、夹具简单、操作方便。以已经加工好的22孔和一端面为定位精基准，加工其它表面及孔。主要考虑精基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合的时候，应该进行尺寸换算，这在以后还要进行专门的计算，在此不再重复。2.3制定工艺路线制订工艺路线的出发点，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成批生产的条件下，可以考虑采用万能型机床配以专用夹具，并尽量使工序集中在提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降下来。 制定以下两种工艺方案：方案一工序号工 名序 称工 序 内 容1铣以上端面为基准，加工下端面2铣以下端面为基准，加工上端面3钻以上端面为基准钻扩铰22孔4铣以22孔为基准，铣宽10mm的2侧面5铣以22孔为基准，铣宽65mm的内侧面6铣以22孔和端面，及65mm叉口内侧面为基准，钻M12螺纹孔7钻以22孔和端面，及65mm叉口内侧面为基准，钻3孔8钻以22孔和端面，及65mm叉口内侧面为基准，钻14孔9铣以22孔和端面，及65mm叉口内侧面为基准，铣上下端R75的槽10检验检验11入库入库方案二工序号工 名序 称工 序 内 容1钻以上端面为基准钻扩铰22孔2铣以上端面为基准，加工下端面3铣以下端面为基准，加工上端面4铣以22孔为基准，铣宽10mm的2侧面5铣以22孔为基准，铣宽65mm的内侧面6铣以22孔和端面，及65mm叉口内侧面为基准，钻M12螺纹孔7钻以22孔和端面，及65mm叉口内侧面为基准，钻3孔8钻以22孔和端面，及65mm叉口内侧面为基准，钻14孔9铣以22孔和端面，及65mm叉口内侧面为基准，铣上下端R75的槽10检验检验11入库入库工艺方案一和方案二的区别在于方案一先加工端面，然后加工22孔，再利用加工好的22孔作为定位基准，加工其他各个工序的夹具，工序安排紧凑合理，可以更好的保证加工精度要求和位置度要求。而方案二先加工孔，再加工端面，违背了先面后孔的基准原则，不能保证加工精度要求，综合考虑我们选择方案一。具体的加工路线如下工序号工 名序 称工 序 内 容1铣以上端面为基准，加工下端面2铣以下端面为基准，加工上端面3钻以上端面为基准钻扩铰22孔4铣以22孔为基准，铣宽10mm的2侧面5铣以22孔为基准，铣宽65mm的内侧面6铣以22孔和端面，及65mm叉口内侧面为基准，钻M12螺纹孔7钻以22孔和端面，及65mm叉口内侧面为基准，钻3孔8钻以22孔和端面，及65mm叉口内侧面为基准，钻14孔9铣以22孔和端面，及65mm叉口内侧面为基准，铣上下端R75的槽10检验检验11入库入库2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定生产类型为大批量生产，采用铸造毛坯。1、 不加工表面毛坯尺寸不加工表面毛坯按照零件图给定尺寸为自由度公差，由铸造可直接获得。2、 一四档变速叉的端面由于一四档变速叉端面要与其他接触面接触，查相关资料知余量留2mm比较合适。3、一四档变速叉的孔毛坯为空心，铸造出孔。孔的精度要求介于IT7IT8之间，参照参数文献，确定工艺尺寸余量为2mm2.5 确定切削用量及基本工时工序：加工下端面 1. 选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金端铣刀，刀片采用YG8,，。2. 决定铣削用量1） 决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成2） 决定每次进给量及切削速度 根据X51型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取750当750r/min时按机床标准选取3） 计算工时切削工时：，则机动工时为 工序：钻扩铰22孔工步一钻孔至21确定进给量：根据参考文献表2-7，当钢的，时，。由于本零件在加工21孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数0.75，则根据Z525机床说明书，现取切削速度：根据参考文献表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根据机床说明书，取，故实际切削速度为切削工时：，则机动工时为工步二：扩孔利用钻头将孔扩大至，根据有关手册规定，扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取根据机床说明书，选取则主轴转速为，并按车床说明书取，实际切削速度为切削工时：，则机动工时为工步3：铰孔根据参考文献表2-25，得查参考文献表4.2-2，按机床实际进给量和实际转速，取，实际切削速度。切削工时：，则机动工时为工序：铣宽10mm的2侧面1. 选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金套式面铣刀，刀片采用YG8,，。2. 决定铣削用量1） 决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成2） 决定每次进给量及切削速度 根据X51型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取750当750r/min时按机床标准选取3） 计算工时切削工时：，则机动工时为工序：铣宽65mm的内侧面1. 选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金端铣刀，刀片采用YG8,，。2. 决定铣削用量4） 决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成5） 决定每次进给量及切削速度 根据X51型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取750当750r/min时按机床标准选取6） 计算工时切削工时：，则机动工时为.工序：钻M12螺纹孔选用高速钢锥柄麻花钻（工艺表3.16） 由切削表2.7和工艺表4.216查得 （切削表2.15） 按机床选取 基本工时： min攻螺纹M6mm： 选择M6mm高速钢机用丝锥 等于工件螺纹的螺距，即 按机床选取 基本工时：工序：钻3孔机床：Z525立式钻床 刀具：根据机械加工工艺手册表10-61选取高速钢麻花钻31)进给量 取f=0.13mm/r2)切削速度V=2434m/min. 取V=15m/min3)确定机床主轴转速ns= 1190r/min与1190r/min相近的机床转速为1200r/min。现选取=1200r/min。所以实际切削速度=5) 切削工时，按工艺手册表6.2-1。 t=i ;其中l=60mm; =4mm; =3mm;t= =0.429min工序：铣槽1. 选择刀具刀具选取锯片铣刀，刀片采用YG8,，。2. 决定铣削用量4） 决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成5） 决定每次进给量及切削速度 根据X62型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取1450当1450r/min时按机床标准选取6） 计算工时切削工时：，则机动工时为三 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。由指导老师的分配的工序的铣3mm槽的铣床夹具。3.1问题的提出 本夹具主要用于铣3mm槽，精度要求不高，和其他面没有任何为主度要求，为此，只考虑如何提高生产效率上，精度则不予考虑。3.2定位基准的选择拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此道工序后面还有精加工，因此本次铣没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。本道工序加工3mm槽，精度不高，因此我们采用已加工好的22孔及端面定位，端面限制3个自由度，心轴限制2个自由度，削边销限制1个自由度，这样空间的六个自由度就限制完全了，同时采用开口垫圈夹紧工件即可满足要求。3.3切削力和夹紧力的计算（1）刀具： 采用锯片铣刀 6mm z=24机床： X62卧式铣床 由3 所列公式 得 查表 9.48 得其中： 修正系数 z=24 代入上式，可得 F=889.4N 因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。安全系数 K=其中：为基本安全系数1.5 为加工性质系数1.1 为刀具钝化系数1.1 为断续切削系数1.1 所以 （2）夹紧力的计算 选用夹紧螺钉夹紧机 由 其中f为夹紧面上的摩擦系数，取 F=+G G为工件自重 夹紧螺钉： 公称直径d=12mm，材料45钢 性能级数为6.8级 螺钉疲劳极限： 极限应力幅：许用应力幅：螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 s=3.54 取s=4 得 满足要求 经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠， 使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧，调节夹紧力调节装置，即可指定可靠的夹紧力3.4定位误差分析本工序选用的工件以圆孔在心轴上定位，心轴为水平放置，由于定位副间存在径向间隙，因此必将引起径向基准位移误差。在重力作用下定位副只存在单边间隙，即工件始终以孔壁与心轴上母线接触，故此时的径向基准位移误差仅存在Z轴方向，且向下，见下图。式中 定位副间的最小配合间隙（mm）； 工件圆孔直径公差（mm）； 定位销外圆直径公差（mm）。图 心轴水平放置时定位分析图3.5夹具设计及操作的简要说明如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为铣床夹具选择了开口垫圈夹紧方式。本工序为铣切削余量小，切削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。 本夹具的最大优点就是结构简单紧凑，夹具的夹紧力不大，故使用手动夹紧。为了提高生产力，使用快速螺旋夹紧机构。总 结这次设计是大学学习中最重要的一门科目，它要求我们把大学里学到的所有知识系统的组织起来，进行理论联系实际的总体考虑，需把金属切削原理及刀具、机床概论、公差与配合、机械加工质量、机床夹具设计、机械制造工艺学等专业知识有机的结合起来。同时也培养了自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既了解了基本概念、基本理论，又注意了生产实践的需要，将各种理论与生产实践相结合，来完成本次设计。这次设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,铸炼实践能力的重要环节,更是在学完大学所学的所有专业课及生产实习的一次理论与实践相结合的综合训练。这次毕业设计使我以前所掌握的关于零件加工方面有了更加系统化和深入合理化的掌握。比如参数的确定、计算、材料的选取、加工方式的选取、刀具选择、量具选择等； 也培养了自己综合运用设计与工艺等方面的知识； 以及自己独立思考能力和创新能力得到更进一步的铸炼与提高；再次体会到理论与实践相结合时，理论与实践也存在差异。回顾起此次设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到完成定稿，从理论到实践，在整整一学期的日子里，可以说学到了很多很多的的东西，同时巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次毕业设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远
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