機械制造技術課程設計換擋叉加工工藝及鏜下端R43內圈圓弧夾具設計（全套圖紙）

1、課程設計說明書題 目 設計“換擋叉”零件機械加工工藝規(guī)程及r43圓弧面加工夾具設計 全套圖紙，加153893706班 級 機械設計與制造 設 計 者 指導老師 2010年 1月 7日目 錄機械制造基礎課程設計任務書 . .3 序 言 .4一、零件的分析 .4 1.1零件的工藝分析 41.1確定生產類型 . 41.1確定毛坯 4二、工藝規(guī)程設計. .42.1選擇定位基準 52.2制定工藝路線 52.3機械加工余量、工序尺寸及公差的確定 6三、專用夾具設計. .63.1設計主旨 73.2夾具設計 73.2.1定位基準的選擇 73.2.2切削力和夾緊力的計算 83.2.3對刀裝置的選擇 93.2.4

2、夾具設計及操作的簡要說明 10四、總結 11參考文獻 12機械制造基礎課程設計任務書設計題目：設計“換擋叉”零件機械加工工藝規(guī)程及r43圓弧面加工夾具設計設計要求：1、未注圓角r23.2、鑄件不得有沙眼、疏松等缺陷。3、熱處理、調質，硬度1825hrc4、t1、t2、t3表面高頻淬火，5563hrc淬硬深度11.55、材料：zg45ii設計內容：1、熟悉零件圖； 2、繪制零件圖（1張）； 3、繪制毛坯圖（1張）；4、繪制裝配圖（1張）；5、繪制夾具體（1張）； 6、編寫工藝過程卡片（1張）和工序卡片（1張）； 7、課程設計說明書（1份） 2010年1月序 言機械制造基礎課程設計是我們在學完了大

3、學的全部基礎課，技術基礎課以及大部分專業(yè)課后進行的。這是我們在進行畢業(yè)設計之前對所學的各課程一次深入的綜合性總復習，也是一次理論聯(lián)系實際的訓練。因此，他在我們的大學四年生活中占有重要的地位。就我個人而言，我希望通過這次課程設計對自己未來將從事的工作進行一次適應性訓練，從中鍛煉自己的分析問題，解決問題的能力，為今后的工作打下良好的基礎。由于能力有限，設計尚有很多不足之處，懇請各位老師給予指教。一、零件的分析題目所給的零件是汽車變速器上的換擋叉。它位于汽車變速器機構中，主要起換檔，使汽車輸出主軸回轉運動按照駕駛者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的16孔套在一根固定軸上，r43的圓弧

4、孔套在汽車變速齒輪軸槽上，零件上方的槽與撥桿相連，駕駛者通過撥桿撥動整個換檔叉沿著16的軸線進行軸向移動，撥動齒輪副進行嚙合，實現(xiàn)變速操作。1.1 零件的工藝分析零件采用45剛，考慮到汽車在換速過程中收到撥桿的作用力是沖擊載荷，齒輪嚙合時對撥叉也有沖擊載荷，因此在加工的時候應盡量保證金屬前衛(wèi)盡量不被切斷，保證零件工作可靠性。零件外圓面難以用切屑進行加工，而且外圓面沒有特殊的精度要求，按14級精度取，通過制造就可以獲得所需的表面質量。該零件批量生產，而且零件的輪廓尺寸不大，故可以采用鑄造加工。這從提高生產效率、保證加工精度上考慮，是應該的。零件撥槽上平面、撥槽側面、20兩端面有粗糙度要求，換擋叉

5、叉頭t1、t2平面相對16孔有垂直度要求，因此應以20外圓面為基準先加工16孔，然后以16孔為精基準加工叉頭t1、t2平面和撥槽上平面撥槽兩側面。由上面分析可知，可以粗加工16孔，然后以此作為基準采用專用夾具進行加工，并且保證位置精度要求。再根據各加工方法的經濟精度及機床所能達到的位置精度，并且此換擋叉零件沒有復雜的加工曲面，所以根據上述技術要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。1.2 確定生產類型 已知此撥叉零件的生產綱領為5000件/年，零件的質量是 1kg/個，查電子版機械加工工藝設計手冊，可確定該 生產類型為大批生產，所以初步確定工藝安排為：加工過程劃分階段；工序；加工設備。 1.3 確定毛

6、坯1、確定毛坯種類：零件材料為zg45ii。考慮零件在機床運行過程中所受沖擊不大，零件結構又比較簡單，生產類型為大批量生產，故選擇砂型鑄件及其造型坯。查電子版機械加工工藝設計手冊選用鑄件尺寸公差等級為ct-12。以叉頭左面為鑄造分型面，在t5上平面設置澆注口。2、確定鑄件加工余量及形狀：查電子版機械加工工藝設計手冊，選用加工余量為ma-h級，并查表確定各個加工面的鑄件機械加工余量，鑄件的分型面的選用及加工余量，如下表所示：簡 圖加工面代號基本尺寸加工余量等級加工余量說 明1616h82孔降一級雙側加工r4343h4.52孔降一級雙側加工t1-t28h3.52雙側加工t314h3.52雙側加工t

7、4-t642h3.52單側加工t513h5單側加工t86h5單側加工3、繪制鑄件毛坯圖二、工藝規(guī)程設計2.1 選擇定位基準：（1）粗基準的選擇：以零件16的左端面(t4)為粗基準叉頭的一個面(t1)為粗基準。（2）精基準的選擇：考慮要保證零件的加工精度和裝夾準確方便，依據“基準重合”原則和“基準統(tǒng)一”原則，以粗加工后的孔的內圓面(16)和孔的右端面(t6)為定位精基準。（3）輔助基準的選擇：t4、r43、t72.2 制定工藝路線:根據零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求，以及加工方法所能達到的經濟精度，在生產綱領已確定的情況下,可以考慮采用 。查，選擇零件的加工方法及工藝路線方案如下：

8、工序i 粗銑t6和t2平面，以t4，采用x5032立式銑床加專用銑夾具；工序ii 粗銑t4和t1平面，t6為基準，采用x51立式銑床加專用銑夾具；工序iii 鉆16孔，鉆孔大小d=15mm，t6為基準，采用z4116-a鉆床、鉆模板和專用鉆床夾具；工序iv 擴16孔，以t6為基準，t7為輔助基準，采用t616臥式鏜床、鏜模和專用鏜床夾具；工序v 粗鉸16，以t6為基準，t7為輔助基準，采用t616臥式鏜床、鏜模和專用鏜床夾具工序vi 粗銑t5，以16為定位基準，采用x51立式銑床加專用銑夾具；工序vii 粗銑t8，以16為定位基準, t4和r43為輔助基準，采用x51立式銑床加專用銑夾具；工序

9、viii 粗銑t3面，以t6為定位基準，采用x6132臥式銑床加專用銑夾具； 工序ix 粗鏜r43，以16為基準，t2為輔助基準，采用t616臥式鏜床、鏜模和專用鏜床夾具工序x 半精鏜r43，以16為基準，t2為輔助基準，采用t616臥式鏜床、鏜模和專用鏜床夾具工序xi 精銑t1平面，以16為定位基準，采用x51立式銑床加專用銑夾具；工序xii 精銑t2平面，以16為定位基準，采用x51立式銑床加專用銑夾具；工序xiii 精銑t5，以16為定位基準，采用x51立式銑床加專用銑夾具；工序xiv 精銑t8，以16為定位基準, t4和r43為輔助基準，采用x51立式銑床加專用銑夾具；工序xv 鉆2孔

10、，以16為定位基準，r43為輔助定位基準，采用z4116-a鉆床鉆模板加專用鉆夾具；工序xvi 鉆m10螺紋孔，以t6為定位基準, 16左端面和r43為輔助基準，采用z4116-a鉆床鉆模板加專用鉆夾具；工序xvii 車m10螺紋，t6為定位基準, 16左端面和r43為輔助基準，采用ca6140車床加專用車夾具；工序xviii t1、t2、t3表面高頻淬火，5563hrc；工序xix 精鉸16，以t6面為基準,t7為輔助基準，采用t616臥式鏜床加專用夾鏜具；工序xx 精銑t3平面，以t6為定位基準，采用x51立式銑床加專用銑夾具；工序xxi 磨削t1平面，以16為定位基準, 采用hz-y15

11、0內圓磨床加專用磨夾具；工序xxii 磨削t2平面，以16為定位基準, 采用hz-y150內圓磨床加專用磨夾具；工序xxiii 去毛刺；工序xxiv 終檢。工序xxv 2.3 機械加工余量、工序尺寸及公差的確定:2.3.1 圓柱表面工序尺寸 前面根據資料已初步確定工件各面的總加工余量，現(xiàn)在確定各表面的各個加工工序的加工余量如下：加工表面加工內容加工余量精度等級工序尺寸表面粗糙度工序余量最小最大r43鑄件4ct1212.5粗鏜3.5it116.33.356.51半精鏜1.65it83.21.481.68916鉆孔15it126.314.9115.09擴孔0.85it106.30.761.01粗鉸

12、0.1it96.30.030.143精鉸0.05it70.20.0070.0682孔鉆孔2it126.322.1m10鉆孔8.5it126.38.58.65車螺紋1.5it76.31.351.5152.3.2平面工序尺寸工序號工序內容加工余量基本尺寸經濟精度工序尺寸偏差工序余量最小最大t1、t2鑄件3.5215ct122.21粗銑t22.212.8it110.094.42精銑t119.6it90.9641.113磨削t1平面0.383it80.2780.3364粗銑t12.210.6it112.092.315精銑t218.6it90.9641.0366磨削t2平面0.38.0it80.2780

13、.322鑄件3.527ct122.17粗銑t32.5212it112.97.2110精銑t3 1214it91.892.043t4、t6鑄件3.5249ct122.811粗銑t63.545.5it110.546.312粗銑t43.542it113.343.66鑄件518ct122.313粗銑t5414it111.596.314精銑t5113it90.9571.11鑄件511ct122.215粗銑t847it111.716.216精銑t816it90.971.092.3.3 確定切削用量及時間定額工序 粗銑20、50下端面，以t2為粗基準1. 加工條件工件材料：zg45,b =600mpa，鑄造

14、;工件尺寸：aemaxt6=20mm，l t6=36mm；aemaxt2 =15mm;加工要求：粗銑t6和t2平面加工余量分別為3.5mm、2.2mm機床：x5032立式銑床；刀具：yt15硬質合金端銑刀。銑削寬度ae60,深度ap4，故根據電子版機械加工工藝設手冊（后簡稱工藝手冊）表3.1，取刀具直徑d0=80mm。然后選擇刀具前角0+5后角08，副后角0=10，刃傾角s=15,主偏角kr=60,過渡刃kr=30,副偏角kr=5。2. 切削用量(1)t6平面1）確定切削深度ap 因為余量較小，故選擇ap=3.5mm，一次走刀即可完成。2）確定每齒進給量fz 由于本工序為粗加工，尺寸精度和表面

15、質量可不考慮，從而可采用不對稱端銑，以提高進給量提高加工效率。根據工藝手冊，使用yt15硬質合金端銑刀加工，機床功率為9kw（據工藝手冊，x5032立式銑床）時： fz=0.120.18mm/z故選擇：fz=0.18mm/z。3）確定刀具壽命及磨鈍標準 根據機械制造技術基礎課程設計指南表5-148，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為1.21.8mm，選擇磨損量為1.2；由于銑刀直徑d0=80mm，故刀具使用壽命t=120min（機械制造技術基礎課程設計指南表5-149）。4）計算切削速度vc和每分鐘進給量vf根據機械制造技術基礎課程設計指南表2-17，當d0=80mm，z=12，ap3.5，fz0.1

16、8mm/z時。各修正系數為：kmv= 1.0，ksv= 0.8。切削速度計算公式為： （2-1）其中 ， ，將以上數據代入公式2-1得：確定機床主軸轉速： 。 （2-2）根據簡明手冊表4.2-36，選擇nc=300r/min,vfc=390mm/min,因此，實際進給量和每分鐘進給量為： vc=m/min=144m/min （2-3）f zc=v fc/ncz=390/30012 mm/z=0.1mm/z5）計算基本工時 tml/ vf，l=l+ y+，l=176mm. （2-4）查切削手冊表3. 26，入切量及超切量為：y+=40mm，則：tml/ vf=(176+40)/390=0.81m

17、in。三、專用夾具設計 為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，形成大批量生產，通常需要設計專用夾具。 經過選擇指導老師和課題，決定設計鏜下端r43內圈圓弧專用夾具。本夾具將用于立式鏜床。3.1設計主旨本夾具主要用來鏜下端r43內圈圓弧設計，零件都有一定的技術要求。因此，在本道工序加工時，主要考慮如何提高加工精度，提高勞動生產率和降低勞動強度。3.2 夾具設計 3.2.1定位基準的選擇工件以16mm的內孔和撥叉頭左端面作為定位基準，采用平面與定位心軸組合定位方案。其中定位平面限制三個自由度，定位銷限制兩個自由度，再以一個定位支承釘頂再撥叉桿幅板的一個側面限制一個自由度，實現(xiàn)完全定位。采

18、用螺母加開口墊圈夾緊工件，用壓板壓住工件幅板的另一側完成輔助定位與夾緊，以承受切削力。定位元件的工作表面與夾具體底面的垂直度要求保證滿足零件定位基準與工序基準的垂直度要求，以保證零件圖的要求。加工時，隨著銑刀的進給工件可能會產生轉角誤差，但這屬于自由公差，故應能滿足定位要求。3.2.2 切削力和夾緊力的計算切向力：= =561n 背向力：= = =378n 進給力：= =558n 夾緊力：n選用搖柄壓緊，實際加緊力n應為 式中，和是夾具定位面及加緊面上的摩擦系數，0.5。此時已大于所需的1460n的夾緊力，故本夾具可安全工作。3.2.3 對刀裝置的選擇采用直角對刀塊對刀。根據銑削方式設計相應的

19、對刀塊，滿足加工條件的要求。3.2.4 夾具設計及操作的簡要說明 如前所述，在設計夾具時，為提高勞動生產率，應該首先著眼于加緊，本道工序的拉床夾具就選擇了手動加緊方式，本方式簡單、快捷。本工序由于是精加工，切削力較小，同時還有夾緊工件，因此勢必要控制好夾緊力。目前可采取的有效措施有三個：一是選擇好毛坯，提高它的精度、剛性以及抗疲勞性。二是選擇合理的夾緊力，以免在拉削時使工件受到損傷。在設計夾具時，應該注意提高勞動生產率避免干涉。應使夾具結構簡單，便于操作，降低成本。提高夾具性價比。本夾具操作簡單，省時省力。此外，可以使夾具在一批零件加工之前對好刀，再使機床在工作臺上有一正確的安裝位置，以利于拉

20、削加工。4體會與展望機械制造工藝與機床夾具課程設計是機械制造工藝與機床夾具課程教學的一個不可或缺的輔助環(huán)節(jié)。它使我全面地綜合運用本課程及其有關先修課程的理論和實踐知識進行加工工藝及夾具結構設計的一次重要實踐。培養(yǎng)了自己編制機械加工工藝規(guī)程和機床夾具設計的能力，為以后搞好畢業(yè)設計和去工廠從事工藝與夾具設計做了一些必要的準備。通過本課程設計自己的收獲如下： 1 培養(yǎng)了自己綜合運用機械制造工藝學及相關專業(yè)課程（工程材料與熱處理、機械設計、互換性與測量技術、金屬切削加工及裝備等）的理論知識，結合金工實習、生產實習中學到的實踐知識，獨立地分析和解決機械加工工藝問題，初步具備設計一個中等復雜程度零件的工藝

21、規(guī)程的能力 2 根據被加工零件的技術要求，運用夾具設計的基本原理和方法，學會了擬訂夾具設計方案，完成夾具結構設計。 3 使自己提高了應用有關手冊、標準、圖表等技術資料的能力，掌握了從事工藝設計的方法和步驟。 4 進一步培養(yǎng)了自己機械制圖、設計計算、結構設計和編寫技術文件等的基本技能。 5 培養(yǎng)了自己解決工藝問題的能力，為今后進行畢業(yè)設計和去工廠從事工藝與夾具設計打下了良好的基礎。5方案綜合評價與結論根據面向并行工程的夾具設計策略和實現(xiàn)方法，對設計和制造出來的夾具進行多方面的綜合評價，其內容包括定位的確定性、夾具可制造性、夾具可裝配性、夾具結構柔性、夾具精度、工件使用性能、夾具的經濟性、夾具的剛性和強度。 在夾具的綜合評價中，各單項評價指標是構成綜合評價值的重要一環(huán)。由于各單項評價指標含義不同，所以評價的方法也不盡相同。對于夾具的剛性和強度需要通過力學運算進行校核；對于夾具精度需要通過定位誤差計算確定工件的定位精度、測量出夾具系統(tǒng)的精度。定位的確定性是判斷工件是否完全定位，工件的使用性能是指工件安裝的便利性和夾具