高低檔變速叉課程設(shè)計(jì)說明書

1、目 錄一、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)11.1 工件分析11.2工藝規(guī)程編制2二、夾具設(shè)計(jì)22.1加工要求32.2 夾具設(shè)計(jì)32.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇32.2.2 切削參數(shù)的選擇與計(jì)算42.2.3夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4結(jié) 論7參考文獻(xiàn)81、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)1.1 工件分析1.該工件的零件圖如圖1-1所示。2.該零件使用鑄造的方法生產(chǎn)，使用材料為鑄鋼45，大批量生產(chǎn)。3.該零件是高低檔變速叉，用于車輛的變速機(jī)構(gòu)撥動齒輪，直徑16mm的孔穿在軸上，叉口撥動齒輪。4.該零件叉頭的兩個側(cè)面為主要使用的面，因此需要進(jìn)行精加工，而且要進(jìn)行高頻淬火來保證其硬度，兩叉口相對的兩個面也需要加工，但是精度要求不高，而且該零件是精鑄零件，因

2、此每個加工面留2mm的加工余量，既鑄造的事實(shí)比零件多鑄造2mm。直徑為16mm的孔是一個基準(zhǔn)孔，而且加工要求較高，考慮到零件是精鑄，從成本上考慮預(yù)鑄直徑為12mm的，然后在進(jìn)行精加工，M10的螺紋孔由于孔徑太小，不再進(jìn)行鑄造，而是在精加工的時候直接進(jìn)行加工出來。圖1-1 設(shè)計(jì)零件1.2工藝規(guī)程編制零件采用精鑄的方法生產(chǎn)，因此毛坯的精度較高，制定機(jī)械加工方案如下：第一步 先粗銑下平面，銑兩叉口、中間的支撐圓柱和大圓柱的底面，由于叉口的加工余量為2mm，零件尺寸為7a11（mm），因此鑄造的尺寸為11mm，本次粗銑去除2mm，剩余9mm。第二步 粗銑上平面，銑兩叉口和中間的支撐圓柱，銑掉2mm，剩

3、余7mm。第三步 加工16mm的孔，由于精度要求過高，采用鉆、擴(kuò)、鉸的加工方法，先鉆一個15mm的孔，然后擴(kuò)至15.9mm，最后鉸到16+0.035 mm。第四步 锪16mm的孔兩端的倒角。第五步 加工M10的螺紋和锪倒角，螺紋采用鉆、攻的加工方法，先鉆8.8mm的孔，然后攻螺紋，最后锪120°的倒角。第六步 粗銑叉口對側(cè)面，加工至68H12尺寸。第七步 锪刀加工叉口倒角。第八步 叉口兩爪上高頻淬火，硬度HRC4553。第九步 粗磨叉口兩側(cè)面，保證尺寸7a11，表面粗糙度Ra3.2。第十步 檢查2、夾具設(shè)計(jì)夾具裝夾方法是靠夾具將工件定位、夾緊，以保證工件相對于刀具、機(jī)床的正確位置具有

4、以下特點(diǎn)：1.工件在夾具中的正確定位，是通過工件上的定位基準(zhǔn)面與夾具上的定位元件相接觸而實(shí)現(xiàn)的。因此，不再需要找正便可將工件夾緊。2.由于夾具預(yù)先在機(jī)床上已調(diào)整好位置（也有在加工過程中再進(jìn)行找正的），因此，工件通過夾具對于機(jī)床也就占有了正確的位置。3.通過夾具上的對刀裝置，保證了工件加工表面相對于刀具的正確位置。4.裝夾基本上不受工人技術(shù)水平的影響，能比較容易和穩(wěn)定地保證加工精度。5.裝夾迅速、方便，能減輕勞動強(qiáng)度，顯著地減少輔助時間，提高勞動生產(chǎn)率。6.能擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍。如鏜削圖機(jī)體上的階梯孔，若沒有臥式鏜床和專用設(shè)備，可設(shè)計(jì)一夾具在車床上加工。綜上所述：夾具安裝方法簡單，不受技術(shù)水平影

5、響，易操作。為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。經(jīng)過與指導(dǎo)老師溝通，決定設(shè)計(jì)第一道工序銑底面的銑床夾具。2.1加工要求本夾具將用于XL5032立式銑床。刀具采用面銑刀，由于加工零件的的最大寬度為92mm，查資料刀具直徑125mm，刀片材料為硬質(zhì)合金，齒數(shù)z=8，切削深度為2mm，一個工步銑削完成。由于后面還有一次磨削加工，因此本次加工的精度要求不高。2.2 夾具設(shè)計(jì)2.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇由于所有的面都沒有加工，零件毛坯是采用精鑄的方法生產(chǎn)，因此與加工平面向背的平面作為一個定位基準(zhǔn)，限制3個自由度，在24mm的圓柱上放一個V型塊作為一個定位基準(zhǔn)，限制2兩個自由度

6、，叉口外側(cè)放一個檔位塊， 限制一個自由度，該檔位塊同時還作為對刀塊使用，上面放一個厚2mm的塞尺，尺寸精度為h8。如圖2-1所示。圖2-1 機(jī)械加工工序圖2.2.2 切削參數(shù)的選擇與計(jì)算銑削深度ap ap=2mm銑削寬度ae 寬度最大處在兩叉口位置，尺寸為92mm，根據(jù)資料選取銑刀直徑為125mm，刀具材料為硬質(zhì)合金。銑削寬度最大處在兩叉口位置，ae=92m-68mm=24mm每齒進(jìn)給量fz 根據(jù)金屬切削手冊選取。切削材料為ZG45,屬于中碳鋼系列，范圍在0.05-0.2之間，取0.1mm/z。每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f f=fzz=0.1x8=0.8mm/r銑削速度vc vc=don/1000，根據(jù)金屬切

7、削手冊選取。切削材料為ZG45,屬于中碳鋼系列，范圍在80-120之間，取80m/min?？捎?jì)算出n=204r/min，選200r/min。每分鐘進(jìn)給量vf vf=fn=0.8x200=160mm/min計(jì)算切削用時 零件總長160mm，加工工時1min，輔助時間1min。平均切削厚度hdav 進(jìn)過計(jì)算可知hdav=0.13mm切削力的計(jì)算 經(jīng)過計(jì)算可知切削力為3.75KN。切削功率計(jì)算 5kw，所選機(jī)床為5.5kw，合適。2.2.3夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)雖然夾具的種類繁多，但它們的工作原理基本上是相同的。將各類夾具中，作用相同的結(jié)構(gòu)或元件加以概括，可得出夾具一般所共有的定位元件、夾緊元件、夾具體、對刀

8、元件或?qū)蛟推渌b置或元件幾個組成部分，這些組成部分既相互獨(dú)立又相互聯(lián)系。（1）定位元件 定位元件由三部分組成，一個平面、一個V型塊和一個擋位釘。a.一個平面定位平面使用加工背面的平面，使用一個支撐塊和一個支撐釘?shù)姆绞?。考慮到叉口處需要加工，因此叉口下面用一個支撐塊進(jìn)行支撐，然后在直徑24mm的圓柱下放一個支撐釘進(jìn)行支撐，支撐釘和支撐塊共同構(gòu)成一個平面，該平面限制了一個z方向的移動自由度和兩個分別沿著x軸和y軸轉(zhuǎn)動的自由度，同時考慮到直徑24mm的圓柱中心有空，支撐釘有可能傳到孔內(nèi)，因此將支撐釘改為一個小的支撐塊，由于此定位面是一個未加工面，本身比較粗糙，可不認(rèn)為是過定位。b. 一個V型塊

9、V型塊卡住直徑24mm的圓柱面，限制沿著x軸和y軸移動的自由度。如果使用普通V型塊，會與零件的加強(qiáng)肋發(fā)生干涉，這里進(jìn)行了改進(jìn)，將一個普通的V型塊分成兩半,避開肋板的位置，在頂部分別用螺栓和底板連接起來。如圖2-2所示。c. 一個擋位釘檔位釘放在叉口的支撐塊上，限制了z軸轉(zhuǎn)動的自由度，考慮到磨損問題和便于定位的問題，使用一個長方體塊作為檔位塊，用螺栓安裝在叉口支撐塊上。（2）夾緊元件a夾緊力的大小 圖2-2 分體式V型塊夾緊力的大小，對于保證定位穩(wěn)定、夾緊可靠，確定 夾緊裝置的結(jié)構(gòu)尺寸，都有著密密切的關(guān)系。夾緊力的大小要適當(dāng)。夾緊力過小則夾緊不牢靠，在加工過程中工件可能發(fā)生位移而破壞定位，其結(jié)果

10、輕則影響加工質(zhì)量，重則造成工件報廢甚至發(fā)生安全事故。夾緊力過大會使工件變形，也會對加工質(zhì)量不利。理論上，夾緊力的大小應(yīng)與作用在工件上的其它力（力矩）相平衡；而實(shí)際上，夾緊力的大小還與工藝系統(tǒng)的剛度、夾緊機(jī)構(gòu)的傳遞效率等因素有關(guān)，計(jì)算是很復(fù)雜的。因此，實(shí)際設(shè)計(jì)中常采用估算法、類比法和試驗(yàn)法確定所需的夾緊力。 當(dāng)采用估算法確定夾緊力的大小時，為簡化計(jì)算，通常將夾具和工件看成一個剛性系統(tǒng)。根據(jù)工件所受切削力、夾緊力（大型工件應(yīng)考慮重力、慣性力等）的作用情況，找出加工過程中對夾緊最不利的狀態(tài)，按靜力平衡原理計(jì)算出理論夾緊力，最后再乘以安全系數(shù)作為實(shí)際所需夾緊力，即 Fwk=KFw 式中 Fwk實(shí)際所需

11、夾緊力，單位為N； Fw在一定條件下，由靜力平衡算出的理論夾緊力，單位為N； K安全系數(shù)，粗略計(jì)算時，粗加工取K2.53，精加工取K1.52。b夾緊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)夾緊結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理念是施加一個力，該力指向V型塊中心，將零件壓在V型塊上。為了減少工人的勞動強(qiáng)度，初始考慮使用氣動進(jìn)行夾緊，根據(jù)夾緊力計(jì)算所需氣缸的直徑為400mm，尺寸太大無法布置，考慮使用液壓進(jìn)行夾緊，此時夾緊力夠用但是液壓缸的輔助長度過長，導(dǎo)致整個夾具太長，最終決定使用簡單的夾緊結(jié)構(gòu)，使用外六角頭螺栓進(jìn)行夾緊，夾緊的時候使用一個專用配套扳手進(jìn)行夾緊，根據(jù)夾緊力計(jì)算所需直徑為8mm，為安全考慮，選擇M12的螺栓。（3）對刀元件銑床夾具在工

12、作臺上安裝好了以后，還要調(diào)整銑刀對夾具的相對位置，以便于進(jìn)行定距加工。為了使刀具與工件被加工表面的相對位置能迅速而正確地對準(zhǔn)，在夾具上可以采用對刀裝置。對刀裝置是由對刀塊和塞尺等組成，其結(jié)構(gòu)尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化。各種對刀塊的結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)工件的具體加工要求進(jìn)行選擇。本次設(shè)計(jì)的為銑床夾具，因此需要設(shè)計(jì)對刀塊，這里直接把限制z軸轉(zhuǎn)動的檔位塊作為對刀塊，對刀的時候在上面放一個厚度為2mm的塞尺，尺寸公差為h8。（4）夾具體夾具體是夾具的基體骨架，用來配置、安裝各夾具元件使之組成一整體。由于夾具屬于小批量生產(chǎn)，因此主要考慮使用現(xiàn)有的材料，工藝性不再作為第一考慮因素，使用普通的厚鋼板作為夾具體，上下表面進(jìn)行銑削

13、加工，加工后厚度為15mm，在安裝螺栓連接的部位打孔，由于與其他元件進(jìn)行連接。與機(jī)床的連接使用機(jī)床上帶的壓塊進(jìn)行壓緊。如圖2-3所示。圖2-3 夾具體（5）誤差分析由于本次加工是第一道工序，定位基準(zhǔn)為粗基準(zhǔn)，因此不再進(jìn)行誤差計(jì)算。結(jié) 論本夾具設(shè)計(jì)課程實(shí)踐環(huán)節(jié)即將結(jié)束，課題是根據(jù)零件的加工內(nèi)容所設(shè)計(jì)的銑床專用夾具。從零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及加工內(nèi)容初步擬定定位方案，夾緊方案，繪制草圖，修改方案，最終確定方案。這期間鞏固復(fù)習(xí)了以前學(xué)習(xí)過的內(nèi)容并進(jìn)行了綜合運(yùn)用，提高了我們綜合運(yùn)用所學(xué)知識以及理論結(jié)合實(shí)際的能力。通過此次的培訓(xùn)不僅使我對課本內(nèi)容有了更深入的認(rèn)識，培養(yǎng)了我分析問題的能力。對靈活運(yùn)用工具手冊解決問

14、題的能力有了明顯地提高。我基本掌握了專用夾具設(shè)計(jì)的方法和步驟。由于自己的能力所限，設(shè)計(jì)中還有許多不足之處，以后還要繼續(xù)不斷的學(xué)習(xí)改進(jìn)。參考文獻(xiàn)1 王光斗.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊【M】科學(xué)技術(shù)出版社，19882 戴陸武.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)【M】國防.工業(yè)出版社，19943 韓洪濤.機(jī)械制造技術(shù)【M】上海.化學(xué)出版社，20024 李清旭.機(jī)械加工工藝【M】北京.機(jī)械工業(yè)出版社，20015. 王昆. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊【M】 化學(xué)工業(yè)出版社,20046. 詹啟賢. 自動機(jī)械設(shè)計(jì)【M】 機(jī)械工業(yè)出版社，19967. 周開勤 機(jī)械零件手冊【M】 高等教育出版社,19988. 楊君興 國家標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械制圖應(yīng)用示例圖冊【M】中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,19949. 孫恒 機(jī)械原理【M】 西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械零件教研室,200610. 陳于萍 互換性于測量技術(shù)【M】 機(jī)械工業(yè)出版社,200511. 何明新 機(jī)械制圖（第五版）【M】 高等教育出版社,200412. 孔午光 高速凸輪【M】 高等教育出版社,199813. 孟原先 現(xiàn)代機(jī)構(gòu)手冊【M】 機(jī)械工業(yè)出版社,19941