一四檔變速叉-一四擋變速叉的銑距65叉口上側(cè)面夾具設(shè)計(jì)及加工工藝裝備含非標(biāo)7張CAD圖
一四檔變速叉-一四擋變速叉的銑距65叉口上側(cè)面夾具設(shè)計(jì)及加工工藝裝備含非標(biāo)7張CAD圖,一四檔,變速,一四擋,65,叉口上,側(cè)面,夾具,設(shè)計(jì),加工,工藝,裝備,非標(biāo),CAD
摘 要
本次設(shè)計(jì)內(nèi)容涉及了機(jī)械制造工藝及機(jī)床夾具設(shè)計(jì)、金屬切削機(jī)床、公差配合與測量等多方面的知識。
一四檔變速叉加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計(jì)是包括零件加工的工藝設(shè)計(jì)、工序設(shè)計(jì)以及專用夾具的設(shè)計(jì)三部分。在工藝設(shè)計(jì)中要首先對零件進(jìn)行分析，了解零件的工藝再設(shè)計(jì)出毛坯的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的加工基準(zhǔn)，設(shè)計(jì)出零件的工藝路線；接著對零件各個工步的工序進(jìn)行尺寸計(jì)算，關(guān)鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量；然后進(jìn)行專用夾具的設(shè)計(jì)，選擇設(shè)計(jì)出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導(dǎo)元件、夾具體與機(jī)床的連接部件以及其它部件；計(jì)算出夾具定位時產(chǎn)生的定位誤差，分析夾具結(jié)構(gòu)的合理性與不足之處，并在以后設(shè)計(jì)中注意改進(jìn)。
關(guān)鍵詞：工藝、工序、切削用量、夾緊、定位、誤差。
ABSTRCT
This design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal-cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge.
The reduction gear box body components technological process and its the processing hole jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. Must first carry on the analysis in the technological design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; After that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; Then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; Position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement.
Keywords: The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error
目錄
摘 要 I
ABSTRCT II
序 言 1
一 零件的分析 2
1.1零件的作用 2
1.2零件的工藝分析 2
二. 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 4
2.1確定毛坯的制造形式 4
2.2基面的選擇 4
2.3制定工藝路線 5
2.4機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 8
2.5 確定切削用量及基本工時 9
第4章 銑65mm叉口上側(cè)面夾具設(shè)計(jì) 20
4.1研究原始質(zhì)料 20
4.2定位基準(zhǔn)的選擇 20
4.3 切削力及夾緊分析計(jì)算 21
4.4 誤差分析與計(jì)算 23
4.5 零、部件的設(shè)計(jì)與選用 24
4.5.1定位銷選用 24
4.5.2 定向鍵與對刀裝置設(shè)計(jì) 24
4.6 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明 26
總 結(jié) 27
致 謝 29
參 考 文 獻(xiàn) 30
III
序 言
機(jī)械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產(chǎn)品，并把它們裝備成機(jī)械裝備的行業(yè)。機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產(chǎn)提供裝備，社會上有著各種各樣的機(jī)械或機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要行業(yè)，是一個國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎(chǔ)及有力支柱。從某中意義上講，機(jī)械制造水平的高低是衡量一個國家國民經(jīng)濟(jì)綜合實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的重要指標(biāo)。
一四檔變速叉的加工工藝規(guī)程及其夾具設(shè)計(jì)是在學(xué)完了機(jī)械制圖、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械工程材料等進(jìn)行課程設(shè)計(jì)之后的下一個教學(xué)環(huán)節(jié)。正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，并設(shè)計(jì)出專用夾具，保證零件的加工質(zhì)量。本次設(shè)計(jì)也要培養(yǎng)自己的自學(xué)與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè)計(jì)綜合性和實(shí)踐性強(qiáng)、涉及知識面廣。所以在設(shè)計(jì)中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產(chǎn)實(shí)踐的需要，只有將各種理論與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，才能很好的完成本次設(shè)計(jì)。
本次設(shè)計(jì)水平有限，其中難免有缺點(diǎn)錯誤，敬請老師們批評指正。
一 零件的分析
1.1零件的作用
一四檔變速叉的作用起調(diào)節(jié)檔位變速的作用。
1.2零件的工藝分析
一四檔變速叉有2個加工面他們相互之間沒有任何位置度要求。
1：以下端面為基準(zhǔn)的加工面，這組加工面主要是加工上端面，鉆擴(kuò)鉸Φ22孔。
2：以Φ22孔為基準(zhǔn)的加工面，這組加工面主要是銑寬10mm的2側(cè)面，銑寬65mm的內(nèi)側(cè)面，鉆M12螺紋孔，鉆Φ3孔，鉆Φ14孔，銑上下端R75的槽。
二. 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
2.1確定毛坯的制造形式
由于零件成批生產(chǎn)，而且零件的輪廓尺寸不大，選用砂型鑄造，采用機(jī)械翻砂造型，鑄造精度為2級，能保證鑄件的尺寸要求，這從提高生產(chǎn)率和保證加工精度上考慮也是應(yīng)該的。
2.2基面的選擇
粗基準(zhǔn)選擇應(yīng)當(dāng)滿足以下要求：
（1）粗基準(zhǔn)的選擇應(yīng)以加工表面為粗基準(zhǔn)。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關(guān)系精度。如果工件上表面上有好幾個不需加工的表面，則應(yīng)選擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準(zhǔn)。以求壁厚均勻、外形對稱、少裝夾等。
（2） 選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準(zhǔn)。例如：機(jī)床床身導(dǎo)軌面是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時選擇導(dǎo)軌面作為粗基準(zhǔn)，加工床身的底面，再以底面作為精基準(zhǔn)加工導(dǎo)軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量，使表層保留而細(xì)致的組織，以增加耐磨性。
（3） 應(yīng)選擇加工余量最小的表面作為粗基準(zhǔn)。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。
（4） 應(yīng)盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準(zhǔn)，以保證定位準(zhǔn)確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準(zhǔn)，必要時需經(jīng)初加工。
（5） 粗基準(zhǔn)應(yīng)避免重復(fù)使用，因?yàn)榇只鶞?zhǔn)的表面大多數(shù)是粗糙不規(guī)則的。多次使用難以保證表面間的位置精度。
基準(zhǔn)的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一，他對零件的生產(chǎn)是非常重要的。先選取下端面作為定位基準(zhǔn)，。
精基準(zhǔn)的選擇應(yīng)滿足以下原則：
（1）“基準(zhǔn)重合”原則 應(yīng)盡量選擇加工表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)，避免基準(zhǔn)不重合引起的誤差。
（2）“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則 盡可能在多數(shù)工序中采用同一組精基準(zhǔn)定位，以保證各表面的位置精度，避免因基準(zhǔn)變換產(chǎn)生的誤差，簡化夾具設(shè)計(jì)與制造。
（3）“自為基準(zhǔn)”原則 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均勻，應(yīng)選擇該加工表面本身為精基準(zhǔn)，該表面與其他表面之間的位置精度由先行工序保證。
（4）“互為基準(zhǔn)”原則 當(dāng)兩個表面相互位置精度及自身尺寸、形狀精度都要求較高時，可采用“互為基準(zhǔn)”方法，反復(fù)加工。
（5）所選的精基準(zhǔn) 應(yīng)能保證定位準(zhǔn)確、夾緊可靠、夾具簡單、操作方便。
以已經(jīng)加工好的Φ22孔和一端面為定位精基準(zhǔn)，加工其它表面及孔。主要考慮精基準(zhǔn)重合的問題，當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合的時候，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算，這在以后還要進(jìn)行專門的計(jì)算，在此不再重復(fù)。
2.3制定工藝路線
制訂工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為成批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能型機(jī)床配以專用夾具，并盡量使工序集中在提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量降下來。
制定以下兩種工藝方案：
方案一
工
序
號
工 名
序 稱
工 序 內(nèi) 容
1
銑
以上端面為基準(zhǔn)，加工下端面
2
銑
以下端面為基準(zhǔn)，加工上端面
3
鉆
以上端面為基準(zhǔn)鉆擴(kuò)鉸Φ22孔
4
銑
以Φ22孔為基準(zhǔn)，銑寬10mm的2側(cè)面
5
銑
以Φ22孔為基準(zhǔn)，銑寬65mm的內(nèi)側(cè)面
6
銑
以Φ22孔和端面，及65mm叉口內(nèi)側(cè)面為基準(zhǔn)，鉆M12螺紋孔
7
鉆
以Φ22孔和端面，及65mm叉口內(nèi)側(cè)面為基準(zhǔn)，鉆Φ3孔
8
鉆
以Φ22孔和端面，及65mm叉口內(nèi)側(cè)面為基準(zhǔn)，鉆Φ14孔
9
銑
以Φ22孔和端面，及65mm叉口內(nèi)側(cè)面為基準(zhǔn)，銑上下端R75的槽
10
檢驗(yàn)
檢驗(yàn)
11
入庫
入庫
方案二
工
序
號
工 名
序 稱
工 序 內(nèi) 容
1
鉆
以上端面為基準(zhǔn)鉆擴(kuò)鉸Φ22孔
2
銑
以上端面為基準(zhǔn)，加工下端面
3
銑
以下端面為基準(zhǔn)，加工上端面
4
銑
以Φ22孔為基準(zhǔn)，銑寬10mm的2側(cè)面
5
銑
以Φ22孔為基準(zhǔn)，銑寬65mm的內(nèi)側(cè)面
6
銑
以Φ22孔和端面，及65mm叉口內(nèi)側(cè)面為基準(zhǔn)，鉆M12螺紋孔
7
鉆
以Φ22孔和端面，及65mm叉口內(nèi)側(cè)面為基準(zhǔn)，鉆Φ3孔
8
鉆
以Φ22孔和端面，及65mm叉口內(nèi)側(cè)面為基準(zhǔn)，鉆Φ14孔
9
銑
以Φ22孔和端面，及65mm叉口內(nèi)側(cè)面為基準(zhǔn)，銑上下端R75的槽
10
檢驗(yàn)
檢驗(yàn)
11
入庫
入庫
工藝方案一和方案二的區(qū)別在于方案一先加工端面，然后加工Φ22孔，再利用加工好的Φ22孔作為定位基準(zhǔn)，加工其他各個工序的夾具，工序安排緊湊合理，可以更好的保證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，違背了先面后孔的基準(zhǔn)原則，不能保證加工精度要求，綜合考慮我們選擇方案一。
具體的加工路線如下
工
序
號
工 名
序 稱
工 序 內(nèi) 容
1
銑
以上端面為基準(zhǔn)，加工下端面
2
銑
以下端面為基準(zhǔn)，加工上端面
3
鉆
以上端面為基準(zhǔn)鉆擴(kuò)鉸Φ22孔
4
銑
以Φ22孔為基準(zhǔn)，銑寬10mm的2側(cè)面
5
銑
以Φ22孔為基準(zhǔn)，銑寬65mm的內(nèi)側(cè)面
6
銑
以Φ22孔和端面，及65mm叉口內(nèi)側(cè)面為基準(zhǔn)，鉆M12螺紋孔
7
鉆
以Φ22孔和端面，及65mm叉口內(nèi)側(cè)面為基準(zhǔn)，鉆Φ3孔
8
鉆
以Φ22孔和端面，及65mm叉口內(nèi)側(cè)面為基準(zhǔn)，鉆Φ14孔
9
銑
以Φ22孔和端面，及65mm叉口內(nèi)側(cè)面為基準(zhǔn)，銑上下端R75的槽
10
檢驗(yàn)
檢驗(yàn)
11
入庫
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2.4機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采用鑄造毛坯。
1、 不加工表面毛坯尺寸
不加工表面毛坯按照零件圖給定尺寸為自由度公差，由鑄造可直接獲得。
2、 一四檔變速叉的端面
由于一四檔變速叉端面要與其他接觸面接觸，查相關(guān)資料知余量留2mm比較合適。
3、一四檔變速叉的孔
毛坯為空心，鑄造出孔?？椎木纫蠼橛贗T7—IT8之間，參照參數(shù)文獻(xiàn)，確定工藝尺寸余量為2mm
2.5 確定切削用量及基本工時
工序1：以上端面為基準(zhǔn)，加工下端面
機(jī)床：銑床X51
刀具：硬質(zhì)合金端銑刀（面銑刀）材料： 齒數(shù)
銑削深度：
每齒進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]《機(jī)械加工工藝手冊》表2.4-73，取銑削速度：參照參考文獻(xiàn)[7]《機(jī)械加工工藝手冊》表2.4-81，取
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
，
實(shí)際銑削速度：
進(jìn)給量：
工作臺每分進(jìn)給量：
：根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]《機(jī)械加工工藝手冊》表2.4-81,
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：
取
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動時間：
工序2：以下端面為基準(zhǔn)，加工上端面
機(jī)床：銑床X51
刀具：硬質(zhì)合金端銑刀（面銑刀）材料： 齒數(shù)
銑削深度：
每齒進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]《機(jī)械加工工藝手冊》表2.4-73，取銑削速度：參照參考文獻(xiàn)[7]《機(jī)械加工工藝手冊》表2.4-81，取
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
，
實(shí)際銑削速度：
進(jìn)給量：
工作臺每分進(jìn)給量：
：根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]《機(jī)械加工工藝手冊》表2.4-81,
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：
取
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動時間：
工序3：鉆、擴(kuò)、鉸?22H7孔
工件材料為HT200，硬度200HBS?？椎闹睆綖?2mm，公差為H7，表面粗糙度。加工機(jī)床為Z525立式鉆床，加工工序?yàn)殂@、擴(kuò)、鉸，加工刀具分別為：鉆孔——Φ19mm標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆，磨出雙錐和修磨橫刃；擴(kuò)孔——Φ21.7mm標(biāo)準(zhǔn)高速鋼擴(kuò)孔鉆；鉸孔——Φ22mm標(biāo)準(zhǔn)高速鉸刀。選擇各工序切削用量。
（1）確定鉆削用量
1）確定進(jìn)給量 根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表28-10可查出，由于孔深度比，，故。查Z525立式鉆床說明書，取。
根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表28-8，鉆頭強(qiáng)度所允許是進(jìn)給量。由于機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的軸向力（由機(jī)床說明書查出），根據(jù)表28-9，允許的進(jìn)給量。
由于所選進(jìn)給量遠(yuǎn)小于及，故所選可用。
2）確定切削速度、軸向力F、轉(zhuǎn)矩T及切削功率 根據(jù)表28-15，由插入法得：
，
，
由于實(shí)際加工條件與上表所給條件不完全相同，故應(yīng)對所的結(jié)論進(jìn)行修正。
由參考文獻(xiàn)[7]表28-3，，，故
查Z525機(jī)床說明書，取。實(shí)際切削速度為：
由表28-5，，故
3）校驗(yàn)機(jī)床功率 切削功率為
機(jī)床有效功率
故選擇的鉆削用量可用。即
，，，
相應(yīng)地
，，
（2）確定擴(kuò)孔切削用量
1）確定進(jìn)給量 根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表28-31，。根據(jù)Z525機(jī)床說明書，取=0.57mm/r。
2）確定切削速度及 根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表28-33，取。修正系數(shù)：
，
故
查機(jī)床說明書，取。實(shí)際切削速度為
（3）確定鉸孔切削用量
1）確定進(jìn)給量 根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表28-36，，按該表注4，進(jìn)給量取小植。查Z525說明書，取。
2）確定切削速度及 由參考文獻(xiàn)[7]表28-39，取。由
參考文獻(xiàn)[7]表28-3，得修正系數(shù)，
故
查Z525說明書，取，實(shí)際鉸孔速度
（4）各工序?qū)嶋H切削用量 根據(jù)以上計(jì)算，各工序切削用量如下：
鉆孔：，，，
擴(kuò)孔：，，，
鉸孔：，，，
機(jī)動時間：
工序4：以Φ22孔為基準(zhǔn)，銑寬10mm的2側(cè)面
機(jī)床：X51銑床
刀具：硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位端銑刀（面銑刀），材料：， ，齒數(shù)，此為粗齒銑刀。
采用高速鋼圓柱銑刀,,Z=10,V=20m/min
(2) 精銑R62mm孔的兩端面
機(jī)床：X51銑床
刀具：硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位端銑刀（面銑刀），材料：， ，齒數(shù)，此為粗齒銑刀。
齒
采用高速鋼圓柱銑刀,V=31m/min.
工序5：以Φ22孔為基準(zhǔn)，銑寬65mm的內(nèi)側(cè)面
機(jī)床：立式銑床X51
刀具：高速剛圓柱形銑刀 粗齒數(shù)
銑削深度：
每齒進(jìn)給量：根據(jù)《機(jī)械加工工藝師手冊》表30-13，取
銑削速度：參照《機(jī)械加工工藝師手冊》表30-23，取，
取=30, =63代入公式（2-1）得：
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，根據(jù)《機(jī)械加工工藝師手冊》表11-4，取
實(shí)際銑削速度：
取=，，=代入公式（2-2）得：
工作臺每分進(jìn)給量：
根據(jù)《機(jī)械加工工藝師手冊》
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
取，，代入公式（2-3）得：
機(jī)動時間：
工序6：以Φ22孔和端面，及65mm叉口內(nèi)側(cè)面為基準(zhǔn)，鉆M12螺紋孔
(1)鉆M12螺紋孔底孔Φ10
機(jī)床：鉆床Z525
鉆孔選用機(jī)床為Z525搖臂機(jī)床，刀具選用GB1436-85直柄短麻花鉆，《機(jī)械加工工藝手冊》第2卷。
根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊》第2卷表10.4-2查得鉆頭直徑小于10的鉆孔進(jìn)給量為0.20～0.35。
則取
確定切削速度，根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊》第2卷表10.4-9
切削速度計(jì)算公式為 （3-20）
查得參數(shù)為，刀具耐用度T=35
則 ==1.6
所以 ==72
選取
所以實(shí)際切削速度為=2.64
確定切削時間（一個孔） =
(2)攻絲M12
刀具：釩鋼機(jī)動絲錐
進(jìn)給量：由于其螺距,因此進(jìn)給量
切削速度：參照《機(jī)械加工工藝手冊》表2.4.105，取
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，取
絲錐回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速：取
實(shí)際切削速度：
由工序4可知：
走刀次數(shù)為1
機(jī)動時間：
工序7：以Φ22孔和端面，及65mm叉口內(nèi)側(cè)面為基準(zhǔn)，鉆Φ3孔
刀具：我選擇直柄麻花鉆：d =3, l= 117, l1 =75 ，刀具材料W18Cr4V；
機(jī)床：Z525
計(jì)算切削用量
進(jìn)給量：根據(jù)在《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊》表14-34中及機(jī)床，選用f=0.10mm/ r 。
計(jì)算切削速度：按照在《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊》表中14-29公式計(jì)算：
查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》[2]表5-134，，取，，取，主軸轉(zhuǎn)速：（r/min）
根據(jù)機(jī)床選取n=1360(r/min) ，所以實(shí)際切削速度
（r/min）
計(jì)算切削工時
,式中，，，所以
==0.22（min）
工序8：以Φ22孔和端面，及65mm叉口內(nèi)側(cè)面為基準(zhǔn)，鉆Φ14孔
（1） 切削深度 。
（2） 進(jìn)給量和切削速度的確定 選硬質(zhì)合金鉆頭直柄麻花鉆，鉆頭參數(shù)如下：，查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》[2]表5-134，，取，，取，根據(jù)上面數(shù)據(jù)，計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速，查立式鉆床Z525主軸轉(zhuǎn)速表，取n=1360r/min，計(jì)算實(shí)際切削速度，。
（3） 基本時間的確定，首先查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》[2]表2-2查得鉆削機(jī)動時間計(jì)算公式，，，=（1~4），
鉆孔深度，，，所以
工序9：以Φ22孔和端面，及65mm叉口內(nèi)側(cè)面為基準(zhǔn)，銑上下端R75的槽
機(jī)床：銑床X62
刀具：高速剛鋸片銑刀 粗齒數(shù)
銑削深度：
每齒進(jìn)給量：根據(jù)《機(jī)械加工工藝師手冊》表30-13，取
銑削速度：參照《機(jī)械加工工藝師手冊》表30-23，取，
取=30, =63代入公式（2-1）得：
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，根據(jù)《機(jī)械加工工藝師手冊》表11-5，取
實(shí)際銑削速度：
取=，，=代入公式（2-2）得：
工作臺每分進(jìn)給量：
根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊》
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
取，，, 代入公式（2-3）得：
機(jī)動時間：
第4章 銑65mm叉口上側(cè)面夾具設(shè)計(jì)
4.1研究原始質(zhì)料
利用本夾具主要用來銑上下兩個大平面，要滿足對稱度要求以及其兩邊的平行度要求。在銑上下平面時，為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準(zhǔn)。同時，應(yīng)考慮如何提高勞動生產(chǎn)率和降低勞動強(qiáng)度。
4.2定位基準(zhǔn)的選擇
擬定加工路線的第一步是選擇定位基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)的選擇必須合理，否則將直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出的零件質(zhì)量?；鶞?zhǔn)選擇不當(dāng)往往會增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設(shè)計(jì)更加困難甚至達(dá)不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求。因此我們應(yīng)該根據(jù)零件圖的技術(shù)要求，從保證零件的加工精度要求出發(fā)，合理選擇定位基準(zhǔn)。此零件圖沒有較高的技術(shù)要求，也沒有較高的平行度和對稱度要求，所以我們應(yīng)考慮如何提高勞動效率，降低勞動強(qiáng)度，提高加工精度。Φ22的孔和其兩端面都已加工好，為了使定位誤差減小，選擇已加工好的φ22孔和其端面,以及撥叉的下端面作為定位精基準(zhǔn)，來設(shè)計(jì)加工上端面工序的夾具；以Φ22孔和端面，及65mm叉口上側(cè)面為基準(zhǔn)，銑下側(cè)面。以兩輔助支撐來加強(qiáng)工件的穩(wěn)定性，以增強(qiáng)加工的可靠性。
為了提高加工效率，縮短輔助時間，決定用簡單的手動螺桿機(jī)構(gòu)作為夾緊機(jī)構(gòu)。
4.3 切削力及夾緊分析計(jì)算
刀具：硬質(zhì)合金面銑刀
由[3] 所列公式 得
查表 9.4—8 得其中： 修正系數(shù)
z=24
代入上式，可得 F=889.4N
因在計(jì)算切削力時，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。
安全系數(shù) K=
其中：為基本安全系數(shù)1.5
為加工性質(zhì)系數(shù)1.1
為刀具鈍化系數(shù)1.1
為斷續(xù)切削系數(shù)1.1
所以
（2）夾緊力的計(jì)算
選用夾緊螺釘夾緊機(jī) 由
其中f為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取
F=+G G為工件自重
夾緊螺釘： 公稱直徑d=20mm，材料45鋼 性能級數(shù)為6.8級
螺釘疲勞極限：
極限應(yīng)力幅：
許用應(yīng)力幅：
螺釘?shù)膹?qiáng)度校核：螺釘?shù)脑S用切應(yīng)力為
[s]=2.5~4 取[s]=4
得
滿足要求
經(jīng)校核： 滿足強(qiáng)度要求，夾具安全可靠，使用快速螺旋定位機(jī)構(gòu)快速人工夾緊，調(diào)節(jié)夾緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的夾緊力
4.4 誤差分析與計(jì)算
（1） 定位元件尺寸及公差確定。
夾具的主要定位元件為一平面和一定位銷，孔與銷間隙配合。
（2） 工件的定位基準(zhǔn)為孔心，當(dāng)工件孔徑為最大，定位銷的孔徑為最小時，孔心在任意方向上的最大變動量等于孔與銷配合的最大間隙量。本夾具是用來銑下端面，所以工件上孔與夾具上的定位銷保持固定接觸。此時可求出孔心在接觸點(diǎn)與銷中心連線方向上的最大變動量為孔徑公差多一半。工件的定位基準(zhǔn)為孔心。工序尺寸方向與固定接觸點(diǎn)和銷中心連線方向相同，則其定位誤差為： Td=Dmax-Dmin
本工序采用2定位銷限制叉口下面的2個自由度，一擋銷限制工件旋轉(zhuǎn)的自由度，工件始終靠近定位銷的一面，而擋銷的偏角會使工件自重帶來一定的平行于夾具體底版的水平力，因此，工件不在在定位銷正上方，進(jìn)而使加工位置有一定轉(zhuǎn)角誤差。但是，由于加工是自由公差，故應(yīng)當(dāng)能滿足定位要求。
⑵ 夾緊誤差 ：
其中接觸變形位移值：
查[5]表1～2～15有。
⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過
⑷ 夾具相對刀具位置誤差：取
誤差總和：
從以上的分析可見，所設(shè)計(jì)的夾具能滿足零件的加工精度要求。
4.5 零、部件的設(shè)計(jì)與選用
4.5.1定位銷選用
本夾具選用一可換定位銷來進(jìn)行輔助支撐定位，其參數(shù)如下表：
表5.1 定位銷
d
H
D
公稱尺寸
允差
22
16
15
～0.011
22
5
1
4
M22
4
4.5.2 定向鍵與對刀裝置設(shè)計(jì)
定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個。其距離盡可能布置的遠(yuǎn)些。通過定向鍵與銑床工作臺T形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面對于工作臺的送進(jìn)方向具有正確的位置。定向鍵可承受銑削時產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力矩，可減輕夾緊夾具的螺栓的負(fù)荷，加強(qiáng)夾具在加工中的穩(wěn)固性。
根據(jù)GB2207—80定向鍵結(jié)構(gòu)如圖所示：
圖5.1 夾具體槽形與螺釘
根據(jù)T形槽的寬度 a=18mm 定向鍵的結(jié)構(gòu)尺寸如表5.2：
表5.2 定向鍵
B
L
H
h
D
夾具體槽形尺寸
公稱尺寸
允差d
允差
公稱尺寸
允差D
18
～0.022
～0.035
25
22
4
22
4.5
18
+0.019
5
對刀裝置由對刀塊和塞尺組成，用來確定刀具與夾具的相對位置。
塞尺選用平塞尺，其結(jié)構(gòu)如圖5.3所示：
圖5.3 平塞尺
塞尺尺寸參數(shù)如表5.4：
表5.4 塞尺
公稱尺寸H
允差d
C
3
～0.006
0.25
4.6 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明
如前所述，應(yīng)該注意提高生產(chǎn)率，但該夾具設(shè)計(jì)采用了手動夾緊方式，在夾緊和松開工件時比較費(fèi)時費(fèi)力。由于該工件體積小，經(jīng)過方案的認(rèn)真分析和比較，選用了手動夾緊方式（螺旋夾緊機(jī)構(gòu)）。這類夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、夾緊可靠、通用性大，在機(jī)床夾具中很廣泛的應(yīng)用。
此外，當(dāng)夾具有制造誤差，工作過程出現(xiàn)磨損，以及零件尺寸變化時，影響定位、夾緊的可靠。為防止此現(xiàn)象，選用可換定位銷。以便隨時根據(jù)情況進(jìn)行調(diào)整換取。
總 結(jié)
這次設(shè)計(jì)是大學(xué)學(xué)習(xí)中最重要的一門科目，它要求我們把大學(xué)里學(xué)到的所有知識系統(tǒng)的組織起來，進(jìn)行理論聯(lián)系實(shí)際的總體考慮，需把金屬切削原理及刀具、機(jī)床概論、公差與配合、機(jī)械加工質(zhì)量、機(jī)床夾具設(shè)計(jì)、機(jī)械制造工藝學(xué)等專業(yè)知識有機(jī)的結(jié)合起來。同時也培養(yǎng)了自己的自學(xué)與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè)計(jì)綜合性和實(shí)踐性強(qiáng)、涉及知識面廣。所以在設(shè)計(jì)中既了解了基本概念、基本理論，又注意了生產(chǎn)實(shí)踐的需要，將各種理論與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，來完成本次設(shè)計(jì)。
這次設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實(shí)際問題,鑄煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié),更是在學(xué)完大學(xué)所學(xué)的所有專業(yè)課及生產(chǎn)實(shí)習(xí)的一次理論與實(shí)踐相結(jié)合的綜合訓(xùn)練。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我以前所掌握的關(guān)于零件加工方面有了更加系統(tǒng)化和深入合理化的掌握。比如參數(shù)的確定、計(jì)算、材料的選取、加工方式的選取、刀具選擇、量具選擇等； 也培養(yǎng)了自己綜合運(yùn)用設(shè)計(jì)與工藝等方面的知識； 以及自己獨(dú)立思考能力和創(chuàng)新能力得到更進(jìn)一步的鑄煉與提高；再次體會到理論與實(shí)踐相結(jié)合時，理論與實(shí)踐也存在差異。
回顧起此次設(shè)計(jì)，至今我仍感慨頗多，的確，從選題到完成定稿，從理論到實(shí)踐，在整整一學(xué)期的日子里，可以說學(xué)到了很多很多的的東西，同時鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正的實(shí)用，在生產(chǎn)過程中得到應(yīng)用。在設(shè)計(jì)的過程中遇到了許多問題，當(dāng)然也發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學(xué)過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓自己把以前所學(xué)過的知識重新復(fù)習(xí)了一遍。
這次設(shè)計(jì)雖然順利完成了，也解決了許多問題，也碰到了許多問題，老師的辛勤指導(dǎo)下，都迎刃而解。同時，在老師的身上我也學(xué)得到很多額外的知識，在此我表示深深的感謝！同時，對給過我?guī)椭乃型瑢W(xué)和各位教研室指導(dǎo)老師再次表示忠心的感謝！
致 謝
這次設(shè)計(jì)使我收益不小，為我今后的學(xué)習(xí)和工作打下了堅(jiān)實(shí)和良好的基礎(chǔ)。但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時，數(shù)據(jù)存在大量的重復(fù)和重疊，由于經(jīng)驗(yàn)不足，在選取數(shù)據(jù)上存在一些問題，不過我的指導(dǎo)老師每次都很有耐心地幫我提出寶貴的意見，在我遇到難題時給我指明了方向，最終我很順利的完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。
這次設(shè)計(jì)成績的取得，與指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)是分不開的。在此，我衷心感謝我的指導(dǎo)老師，特別是每次都放下她的休息時間，耐心地幫助我解決技術(shù)上的一些難題，她嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項(xiàng)目的最終完成，她都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。多少個日日夜夜，她不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，除了敬佩指導(dǎo)老師的專業(yè)水平外，她的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。在此謹(jǐn)向指導(dǎo)老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。
參 考 文 獻(xiàn)
1. 切削用量簡明手冊,艾興、肖詩綱主編,機(jī)械工業(yè)出版社出版，1994年
2.機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊，李益民主編，機(jī)械工業(yè)出版社出版，1994年
3.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)，哈爾濱工業(yè)大學(xué)、上海工業(yè)大學(xué)主編，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社出版，1983年
4.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊，東北重型機(jī)械學(xué)院、洛陽工學(xué)院、一汽制造廠職工大學(xué)編，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社出版，1990年
5.金屬機(jī)械加工工藝人員手冊，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1981年10月
6.機(jī)械制造工藝學(xué)，郭宗連、秦寶榮主編，中國建材工業(yè)出版社出版，1997年
31
機(jī)械加工工序卡片
產(chǎn)品型號
零件圖號
A37-54
產(chǎn)品名稱
零件名稱
一四擋變速叉
共
2
頁
第
1
頁
車間
工序號
工序名稱
材 料 牌 號
機(jī)加工
銑
45#
毛 坯 種 類
毛坯外形尺寸
每毛坯可制件數(shù)
每 臺 件 數(shù)
鍛造
1
1
設(shè)備名稱
設(shè)備型號
設(shè)備編號
同時加工件數(shù)
鉆床
X51
1
夾具編號
夾具名稱
切削液
專用夾具
工位器具編號
工位器具名稱
工序工時 (分)
準(zhǔn)終
單件
工步號
工 步 內(nèi) 容
工 藝 裝 備
主軸轉(zhuǎn)速
切削速度
進(jìn)給量
切削深度
進(jìn)給次數(shù)
工步工時
r/min
m/s
mm/r
mm
機(jī)動
輔助
1
以Φ22孔和端面，及65mm叉口上側(cè)面為基準(zhǔn)，銑下側(cè)面
專用夾具，立銑刀，游標(biāo)卡尺
370
1.22
0.18
3
1
0.26
設(shè) 計(jì)（日 期）
校 對（日期）
審 核（日期）
標(biāo)準(zhǔn)化（日期）
會 簽（日期）
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號
簽 字
日 期
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號
簽 字
日 期
機(jī)械加工工序卡片
產(chǎn)品型號
零件圖號
A37-54
產(chǎn)品名稱
零件名稱
一四擋變速叉
共
2
頁
第
2
頁
車間
工序號
工序名稱
材 料 牌 號
機(jī)加工
銑
45#
毛 坯 種 類
毛坯外形尺寸
每毛坯可制件數(shù)
每 臺 件 數(shù)
鍛造
1
1
設(shè)備名稱
設(shè)備型號
設(shè)備編號
同時加工件數(shù)
鉆床
X51
1
夾具編號
夾具名稱
切削液
專用夾具
工位器具編號
工位器具名稱
工序工時 (分)
準(zhǔn)終
單件
工步號
工 步 內(nèi) 容
工 藝 裝 備
主軸轉(zhuǎn)速
切削速度
進(jìn)給量
切削深度
進(jìn)給次數(shù)
工步工時
r/min
m/s
mm/r
mm
機(jī)動
輔助
1
以Φ22孔和下端面為基準(zhǔn)，銑65mm叉口上側(cè)面
專用夾具，立銑刀，游標(biāo)卡尺
370
1.22
0.18
3
1
0.26
設(shè) 計(jì)（日 期）
校 對（日期）
審 核（日期）
標(biāo)準(zhǔn)化（日期）
會 簽（日期）
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號
簽 字
日 期
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號
簽 字
日 期
一四擋變速叉零件的工藝規(guī)程及夾具設(shè)計(jì)
目 錄
第1章 零件分析 1
1.1 零件的作用 1
1.2 零件的工藝分析 1
1.3 確定零件的生產(chǎn)類型 2
第2章 確定毛坯、繪制毛坯簡圖 3
2.1 確定毛坯的制造形式 3
2.2 繪制撥叉鍛造毛坯簡圖 3
第3章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 4
3.1 基面的選擇 4
3.2 制訂工藝路線 4
3.3 確定加工余量 5
第4章 銑65mm叉口上側(cè)面夾具設(shè)計(jì) 16
4.1研究原始質(zhì)料 16
4.2定位基準(zhǔn)的選擇 16
4.3 切削力及夾緊分析計(jì)算 16
4.4 誤差分析與計(jì)算 18
4.5 零、部件的設(shè)計(jì)與選用 19
4.5.1定位銷選用 19
4.5.2 定向鍵與對刀裝置設(shè)計(jì) 19
4.6 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明 20
參考文獻(xiàn) 22
致 謝 23
I
第1章 零件分析
1.1 零件的作用
題目所給定的零件是一四檔變速叉,它位于變速箱中,主要作用是撥動變速箱中的齒輪,使汽車達(dá)到變速的目的。撥叉是變速箱的換檔機(jī)構(gòu)中的一個主要零件。撥叉頭以mm孔套在變速叉軸上，并用螺釘經(jīng)螺紋孔與變速叉軸聯(lián)結(jié)，并用mm鎖緊孔鎖緊。撥叉腳則夾在雙聯(lián)變換齒輪的槽中。當(dāng)需要變速時，操縱變速桿，變速操縱機(jī)構(gòu)就通過撥叉頭部的操縱槽帶動撥叉與變速叉軸一起在變速箱中滑移，撥叉腳撥動雙聯(lián)變換齒輪在花鍵軸上滑動以改換檔位，從而改變車輛行駛速度。
1.2 零件的工藝分析
由零件圖可知，其材料為45鋼。該材料具有足夠的強(qiáng)度、剛度和韌性，適用于承受彎曲應(yīng)力和沖擊載荷作用的工作條件。
該撥叉形狀特殊、結(jié)構(gòu)簡單，屬典型的叉桿類零件。為實(shí)現(xiàn)換檔、變速的功能，其叉軸孔與變速叉軸有配合要求，因此加工精度要求較高。叉腳兩端面在工作中需承受沖擊載荷，為增強(qiáng)其耐磨性，該表面要求高頻淬火處理，硬度為42～50HRC；為保證撥叉換檔時叉腳受力均勻，要求叉腳兩端面對叉軸孔mm的垂直度在長度40上要求為0.10mm。為保證撥叉在叉軸上有準(zhǔn)確的位置，改換檔位準(zhǔn)確，撥叉采用緊固螺釘定位。螺紋孔的尺寸為x1.25-2a。
撥叉頭兩端面和叉腳兩端面均要求切削加工，并在軸向方向上均高于相鄰表面，這樣既減少了加工面積，又提高了換檔時叉腳端面的接觸剛度；mm孔和孔的端面均為平面，可以防止加工過程中鉆頭鉆偏，以保證孔的加工精度；另外，該零件除主要工作表面撥叉腳兩端面、變速叉軸孔mm，其余表面加工精度均較低，不需要高精度機(jī)床加工，通過銑削、鉆床、攻絲的粗加工就可以達(dá)到加工要求；而主要工作表面雖然加工精度相對較高，但也可以在正常的生產(chǎn)條件下，采用較經(jīng)濟(jì)的方法保質(zhì)保量地加工出來。由此可見，該零件的工藝性較好。
該零件的主要工作表面為撥叉腳兩端面和叉軸孔mm(H7)，在設(shè)計(jì)工藝規(guī)程時應(yīng)重點(diǎn)予以保證。
1.3 確定零件的生產(chǎn)類型
撥叉在汽車上屬于常用零件，且撥叉屬輕型零件，該撥叉的生產(chǎn)類型為大量生產(chǎn)。
第2章 確定毛坯、繪制毛坯簡圖
2.1 確定毛坯的制造形式
零件材料為45鋼,零件經(jīng)常撥動齒輪承受變載荷和沖擊性載荷,因此應(yīng)選用鍛件,以使金屬纖維盡量不被切斷,保證零件工作可靠。因?yàn)闉榇笈可a(chǎn),且零件的輪廓尺寸不大,故采用模鍛成型。這從提高生產(chǎn)率,保證加工精度上考慮,也是應(yīng)該的。
2.2 繪制撥叉鍛造毛坯簡圖
繪制毛坯圖如下
第3章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
3.1 基面的選擇
基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一,它對零件的生產(chǎn)是非常重要的。定位基準(zhǔn)有粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)之分，通常先確定精基準(zhǔn)，然后再確定粗基準(zhǔn)。
1．精基準(zhǔn)的選擇
叉軸孔mm的軸線是撥叉腳兩端面設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，撥叉頭左端面是撥叉軸向方向上尺寸的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。選用叉軸孔mm的軸線和撥叉頭左端面作精基準(zhǔn)定位加工撥叉腳兩端面，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)的重合，保證了被加工表面的垂直度要求。另外，由于撥叉件剛性較差，受力易產(chǎn)生彎曲變形，選用撥叉頭左端面作精基準(zhǔn)，夾緊力作用在撥叉凸臺上，可避免在機(jī)械加工中產(chǎn)生夾緊變形，夾緊穩(wěn)定可靠。
2．粗基準(zhǔn)的選擇
選擇變速叉軸下部mm的圓弧面和叉爪口內(nèi)表面作粗基準(zhǔn)。采用R37mm圓弧面定可以為后續(xù)工序準(zhǔn)備好精基準(zhǔn)。
3.2 制訂工藝路線
工藝路線的擬訂是制訂工藝規(guī)程的總體布局，包括：確定加工方法，劃分加工階段，決定工序的集中與分散，加工順序的安排，以及安排熱處理、檢驗(yàn)及其他輔助工序(去毛刺、倒角等)。它不但影響加工的質(zhì)量和效率，而且影響到工人的勞動強(qiáng)度、設(shè)備投資、車間面積、生產(chǎn)成本等。制訂工藝路線的出發(fā)點(diǎn),應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀,尺寸精度及位置精度的技術(shù)要求能得到合理的保證。生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批量生產(chǎn)的條件下,可以考慮采用萬能性機(jī)床以及專用夾具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外,還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果,以便使生產(chǎn)成本盡量降低。
因此，擬訂工藝路線是制訂工藝規(guī)程的關(guān)鍵性一步，必須在充分調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，提出工藝方案，并加以分析比較，最終確定一個最經(jīng)濟(jì)合理的方案。
經(jīng)過討論，工藝過程如下：
工
序
號
工 名
序 稱
工 序 內(nèi) 容
1
銑
以上端面為基準(zhǔn)，加工下端面
2
銑
以下端面為基準(zhǔn)，加工上端面
3
鉆
以上端面為基準(zhǔn)鉆擴(kuò)鉸Φ22孔
4
銑
以Φ22孔為基準(zhǔn)，銑寬10mm的2側(cè)面
5
銑
以Φ22孔為基準(zhǔn)，銑寬65mm的內(nèi)側(cè)面
6
銑
以Φ22孔和端面，及65mm叉口內(nèi)側(cè)面為基準(zhǔn)，鉆M12螺紋孔
7
鉆
以Φ22孔和端面，及65mm叉口內(nèi)側(cè)面為基準(zhǔn)，鉆Φ3孔
8
鉆
以Φ22孔和端面，及65mm叉口內(nèi)側(cè)面為基準(zhǔn)，鉆Φ14孔
9
銑
以Φ22孔和端面，及65mm叉口內(nèi)側(cè)面為基準(zhǔn)，銑上下端R75的槽
10
檢驗(yàn)
檢驗(yàn)
11
入庫
入庫
3.3 確定加工余量
“變速叉”零件材料為45鋼,生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn),采用鍛錘上合模鍛毛坯。根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量：
(1) 粗銑、半精銑、精銑B上表面，D上表面，φ22孔上表面
考慮其加工表面粗糙度要求為，可以先粗銑，半精銑再精銑，根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊》表2.3-5，取Z=1已能滿足要求
(2) 粗銑、半精銑、精銑B下表面
其表面粗糙度要求為，其加工方式可以分為粗銑、半精銑、精銑三步，根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊》表2.3-48，確定工序尺寸及余量為：Z=1
(3) 鉆、擴(kuò)、粗鉸φ22孔內(nèi)表面
考慮其表面粗糙度要求為，，其加工方式可以分為鉆、擴(kuò)、粗鉸，根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊》表2.3-5，
鉆孔：φ20mm
擴(kuò)孔：φ21.8mm 2Z=1.8
鉸孔：φ22mm 2Z=0.2
(4) 粗銑、半精銑槽兩端面
考慮其表面粗糙度要求為，其加工方式可以分為粗銑、半精銑，根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊》表2.3-5，取Z=1已能滿足要求。
(5) 鉆、擴(kuò)、攻絲M12螺紋孔
其表面粗糙度要求為，其加工方式可以分為鉆，擴(kuò)，攻絲三步，根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊》表2.3-48，確定工序尺寸及余量為：
鉆孔：φ11
擴(kuò)孔：φ11.85 2Z=0.85
(6) 粗銑、半精銑小端寬度3槽
其表面粗糙度要求為，其加工方式可以分為粗銑、半精銑兩步，根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊》表2.3-48，確定工序尺寸及余量為：Z=1
(7) 鉆φ3孔
考慮其表面粗糙度要求為，只要求粗加工，一步鉆到位。
（4） 確定切削用量及工時
工序1：以上端面為基準(zhǔn)，加工下端面
機(jī)床：銑床X51
刀具：硬質(zhì)合金端銑刀（面銑刀）材料： 齒數(shù)
銑削深度：
每齒進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]《機(jī)械加工工藝手冊》表2.4-73，取銑削速度：參照參考文獻(xiàn)[7]《機(jī)械加工工藝手冊》表2.4-81，取
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
，
實(shí)際銑削速度：
進(jìn)給量：
工作臺每分進(jìn)給量：
：根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]《機(jī)械加工工藝手冊》表2.4-81,
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：
取
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動時間：
工序2：以下端面為基準(zhǔn)，加工上端面
機(jī)床：銑床X51
刀具：硬質(zhì)合金端銑刀（面銑刀）材料： 齒數(shù)
銑削深度：
每齒進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]《機(jī)械加工工藝手冊》表2.4-73，取銑削速度：參照參考文獻(xiàn)[7]《機(jī)械加工工藝手冊》表2.4-81，取
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
，
實(shí)際銑削速度：
進(jìn)給量：
工作臺每分進(jìn)給量：
：根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]《機(jī)械加工工藝手冊》表2.4-81,
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：
取
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動時間：
工序3：鉆、擴(kuò)、鉸?22H7孔
工件材料為HT200，硬度200HBS。孔的直徑為22mm，公差為H7，表面粗糙度。加工機(jī)床為Z525立式鉆床，加工工序?yàn)殂@、擴(kuò)、鉸，加工刀具分別為：鉆孔——Φ19mm標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆，磨出雙錐和修磨橫刃；擴(kuò)孔——Φ21.7mm標(biāo)準(zhǔn)高速鋼擴(kuò)孔鉆；鉸孔——Φ22mm標(biāo)準(zhǔn)高速鉸刀。選擇各工序切削用量。
（1）確定鉆削用量
1）確定進(jìn)給量 根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表28-10可查出，由于孔深度比，，故。查Z525立式鉆床說明書，取。
根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表28-8，鉆頭強(qiáng)度所允許是進(jìn)給量。由于機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的軸向力（由機(jī)床說明書查出），根據(jù)表28-9，允許的進(jìn)給量。
由于所選進(jìn)給量遠(yuǎn)小于及，故所選可用。
2）確定切削速度、軸向力F、轉(zhuǎn)矩T及切削功率 根據(jù)表28-15，由插入法得：
，
，
由于實(shí)際加工條件與上表所給條件不完全相同，故應(yīng)對所的結(jié)論進(jìn)行修正。
由參考文獻(xiàn)[7]表28-3，，，故
查Z525機(jī)床說明書，取。實(shí)際切削速度為：
由表28-5，，故
3）校驗(yàn)機(jī)床功率 切削功率為
機(jī)床有效功率
故選擇的鉆削用量可用。即
，，，
相應(yīng)地
，，
（2）確定擴(kuò)孔切削用量
1）確定進(jìn)給量 根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表28-31，。根據(jù)Z525機(jī)床說明書，取=0.57mm/r。
2）確定切削速度及 根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表28-33，取。修正系數(shù)：
，
故
查機(jī)床說明書，取。實(shí)際切削速度為
（3）確定鉸孔切削用量
1）確定進(jìn)給量 根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表28-36，，按該表注4，進(jìn)給量取小植。查Z525說明書，取。
2）確定切削速度及 由參考文獻(xiàn)[7]表28-39，取。由
參考文獻(xiàn)[7]表28-3，得修正系數(shù)，
故
查Z525說明書，取，實(shí)際鉸孔速度
（4）各工序?qū)嶋H切削用量 根據(jù)以上計(jì)算，各工序切削用量如下：
鉆孔：，，，
擴(kuò)孔：，，，
鉸孔：，，，
機(jī)動時間：
工序4：以Φ22孔為基準(zhǔn)，銑寬10mm的2側(cè)面
機(jī)床：X51銑床
刀具：硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位端銑刀（面銑刀），材料：， ，齒數(shù)，此為粗齒銑刀。
采用高速鋼圓柱銑刀,,Z=10,V=20m/min
(2) 精銑R62mm孔的兩端面
機(jī)床：X51銑床
刀具：硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位端銑刀（面銑刀），材料：， ，齒數(shù)，此為粗齒銑刀。
齒
采用高速鋼圓柱銑刀,V=31m/min.
工序5：以Φ22孔為基準(zhǔn)，銑寬65mm的內(nèi)側(cè)面
機(jī)床：立式銑床X51
刀具：高速剛圓柱形銑刀 粗齒數(shù)
銑削深度：
每齒進(jìn)給量：根據(jù)《機(jī)械加工工藝師手冊》表30-13，取
銑削速度：參照《機(jī)械加工工藝師手冊》表30-23，取，
取=30, =63代入公式（2-1）得：
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，根據(jù)《機(jī)械加工工藝師手冊》表11-4，取
實(shí)際銑削速度：
取=，，=代入公式（2-2）得：
工作臺每分進(jìn)給量：
根據(jù)《機(jī)械加工工藝師手冊》
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
取，，代入公式（2-3）得：
機(jī)動時間：
工序6：以Φ22孔和端面，及65mm叉口內(nèi)側(cè)面為基準(zhǔn)，鉆M12螺紋孔
(1)鉆M12螺紋孔底孔Φ10
機(jī)床：鉆床Z525
鉆孔選用機(jī)床為Z525搖臂機(jī)床，刀具選用GB1436-85直柄短麻花鉆，《機(jī)械加工工藝手冊》第2卷。
根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊》第2卷表10.4-2查得鉆頭直徑小于10的鉆孔進(jìn)給量為0.20～0.35。
則取
確定切削速度，根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊》第2卷表10.4-9
切削速度計(jì)算公式為 （3-20）
查得參數(shù)為，刀具耐用度T=35
則 ==1.6
所以 ==72
選取
所以實(shí)際切削速度為=2.64
確定切削時間（一個孔） =
(2)攻絲M12
刀具：釩鋼機(jī)動絲錐
進(jìn)給量：由于其螺距,因此進(jìn)給量
切削速度：參照《機(jī)械加工工藝手冊》表2.4.105，取
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，取
絲錐回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速：取
實(shí)際切削速度：
由工序4可知：
走刀次數(shù)為1
機(jī)動時間：
工序7：以Φ22孔和端面，及65mm叉口內(nèi)側(cè)面為基準(zhǔn)，鉆Φ3孔
刀具：我選擇直柄麻花鉆：d =3, l= 117, l1 =75 ，刀具材料W18Cr4V；
機(jī)床：Z525
計(jì)算切削用量
進(jìn)給量：根據(jù)在《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊》表14-34中及機(jī)床，選用f=0.10mm/ r 。
計(jì)算切削速度：按照在《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊》表中14-29公式計(jì)算：
查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》[2]表5-134，，取，，取，主軸轉(zhuǎn)速：（r/min）
根據(jù)機(jī)床選取n=1360(r/min) ，所以實(shí)際切削速度
（r/min）
計(jì)算切削工時
,式中，，，所以
==0.22（min）
工序8：以Φ22孔和端面，及65mm叉口內(nèi)側(cè)面為基準(zhǔn)，鉆Φ14孔
（1） 切削深度 。
（2） 進(jìn)給量和切削速度的確定 選硬質(zhì)合金鉆頭直柄麻花鉆，鉆頭參數(shù)如下：，查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》[2]表5-134，，取，，取，根據(jù)上面數(shù)據(jù)，計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速，查立式鉆床Z525主軸轉(zhuǎn)速表，取n=1360r/min，計(jì)算實(shí)際切削速度，。
（3） 基本時間的確定，首先查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》[2]表2-2查得鉆削機(jī)動時間計(jì)算公式，，，=（1~4），
鉆孔深度，，，所以
工序9：以Φ22孔和端面，及65mm叉口內(nèi)側(cè)面為基準(zhǔn)，銑上下端R75的槽
機(jī)床：銑床X62
刀具：高速剛鋸片銑刀 粗齒數(shù)
銑削深度：
每齒進(jìn)給量：根據(jù)《機(jī)械加工工藝師手冊》表30-13，取
銑削速度：參照《機(jī)械加工工藝師手冊》表30-23，取，
取=30, =63代入公式（2-1）得：
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，根據(jù)《機(jī)械加工工藝師手冊》表11-5，取
實(shí)際銑削速度：
取=，，=代入公式（2-2）得：
工作臺每分進(jìn)給量：
根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊》
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
取，，, 代入公式（2-3）得：
機(jī)動時間：
第4章 銑65mm叉口上側(cè)面夾具設(shè)計(jì)
4.1研究原始質(zhì)料
利用本夾具主要用來銑上下兩個大平面，要滿足對稱度要求以及其兩邊的平行度要求。在銑上下平面時，為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準(zhǔn)。同時，應(yīng)考慮如何提高勞動生產(chǎn)率和降低勞動強(qiáng)度。
4.2定位基準(zhǔn)的選擇
擬定加工路線的第一步是選擇定位基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)的選擇必須合理，否則將直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出的零件質(zhì)量。基準(zhǔn)選擇不當(dāng)往往會增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設(shè)計(jì)更加困難甚至達(dá)不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求。因此我們應(yīng)該根據(jù)零件圖的技術(shù)要求，從保證零件的加工精度要求出發(fā)，合理選擇定位基準(zhǔn)。此零件圖沒有較高的技術(shù)要求，也沒有較高的平行度和對稱度要求，所以我們應(yīng)考慮如何提高勞動效率，降低勞動強(qiáng)度，提高加工精度。Φ22的孔和其兩端面都已加工好，為了使定位誤差減小，選擇已加工好的φ22孔和其端面,以及撥叉的下端面作為定位精基準(zhǔn)，來設(shè)計(jì)加工上端面工序的夾具；以Φ22孔和端面，及65mm叉口上側(cè)面為基準(zhǔn)，銑下側(cè)面。以兩輔助支撐來加強(qiáng)工件的穩(wěn)定性，以增強(qiáng)加工的可靠性。
為了提高加工效率，縮短輔助時間，決定用簡單的手動螺桿機(jī)構(gòu)作為夾緊機(jī)構(gòu)。
4.3 切削力及夾緊分析計(jì)算
刀具：硬質(zhì)合金面銑刀
由[3] 所列公式 得
查表 9.4—8 得其中： 修正系數(shù)
z=24
代入上式，可得 F=889.4N
因在計(jì)算切削力時，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。
安全系數(shù) K=
其中：為基本安全系數(shù)1.5
為加工性質(zhì)系數(shù)1.1
為刀具鈍化系數(shù)1.1
為斷續(xù)切削系數(shù)1.1
所以
（2）夾緊力的計(jì)算
選用夾緊螺釘夾緊機(jī) 由
其中f為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取
F=+G G為工件自重
夾緊螺釘： 公稱直徑d=20mm，材料45鋼 性能級數(shù)為6.8級
螺釘疲勞極限：
極限應(yīng)力幅：
許用應(yīng)力幅：
螺釘?shù)膹?qiáng)度校核：螺釘?shù)脑S用切應(yīng)力為
[s]=2.5~4 取[s]=4
得
滿足要求
經(jīng)校核： 滿足強(qiáng)度要求，夾具安全可靠，使用快速螺旋定位機(jī)構(gòu)快速人工夾緊，調(diào)節(jié)夾緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的夾緊力
4.4 誤差分析與計(jì)算
（1） 定位元件尺寸及公差確定。
夾具的主要定位元件為一平面和一定位銷，孔與銷間隙配合。
（2） 工件的定位基準(zhǔn)為孔心，當(dāng)工件孔徑為最大，定位銷的孔徑為最小時，孔心在任意方向上的最大變動量等于孔與銷配合的最大間隙量。本夾具是用來銑下端面，所以工件上孔與夾具上的定位銷保持固定接觸。此時可求出孔心在接觸點(diǎn)與銷中心連線方向上的最大變動量為孔徑公差多一半。工件的定位基準(zhǔn)為孔心。工序尺寸方向與固定接觸點(diǎn)和銷中心連線方向相同，則其定位誤差為： Td=Dmax-Dmin
本工序采用2定位銷限制叉口下面的2個自由度，一擋銷限制工件旋轉(zhuǎn)的自由度，工件始終靠近定位銷的一面，而擋銷的偏角會使工件自重帶來一定的平行于夾具體底版的水平力，因此，工件不在在定位銷正上方，進(jìn)而使加工位置有一定轉(zhuǎn)角誤差。但是，由于加工是自由公差，故應(yīng)當(dāng)能滿足定位要求。
⑵ 夾緊誤差 ：
其中接觸變形位移值：
查[5]表1～2～15有。
⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過
⑷ 夾具相對刀具位置誤差：取
誤差總和：
從以上的分析可見，所設(shè)計(jì)的夾具能滿足零件的加工精度要求。
4.5 零、部件的設(shè)計(jì)與選用
4.5.1定位銷選用
本夾具選用一可換定位銷來進(jìn)行輔助支撐定位，其參數(shù)如下表：
表5.1 定位銷
d
H
D
公稱尺寸
允差
22
16
15
～0.011
22
5
1
4
M22
4
4.5.2 定向鍵與對刀裝置設(shè)計(jì)
定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個。其距離盡可能布置的遠(yuǎn)些。通過定向鍵與銑床工作臺T形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面對于工作臺的送進(jìn)方向具有正確的位置。定向鍵可承受銑削時產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力矩，可減輕夾緊夾具的螺栓的負(fù)荷，加強(qiáng)夾具在加工中的穩(wěn)固性。
根據(jù)GB2207—80定向鍵結(jié)構(gòu)如圖所示：
圖5.1 夾具體槽形與螺釘
根據(jù)T形槽的寬度 a=18mm 定向鍵的結(jié)構(gòu)尺寸如表5.2：
表5.2 定向鍵
B
L
H
h
D
夾具體槽形尺寸
公稱尺寸
允差d
允差
公稱尺寸
允差D
18
～0.022
～0.035
25
22
4
22
4.5
18
+0.019
5
對刀裝置由對刀塊和塞尺組成，用來確定刀具與夾具的相對位置。
塞尺選用平塞尺，其結(jié)構(gòu)如圖5.3所示：
圖5.3 平塞尺
塞尺尺寸參數(shù)如表5.4：
表5.4 塞尺
公稱尺寸H
允差d
C
3
～0.006
0.25
4.6 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明
如前所述，應(yīng)該注意提高生產(chǎn)率，但該夾具設(shè)計(jì)采用了手動夾緊方式，在夾緊和松開工件時比較費(fèi)時費(fèi)力。由于該工件體積小，經(jīng)過方案的認(rèn)真分析和比較，選用了手動夾緊方式（螺旋夾緊機(jī)構(gòu)）。這類夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、夾緊可靠、通用性大，在機(jī)床夾具中很廣泛的應(yīng)用。
此外，當(dāng)夾具有制造誤差，工作過程出現(xiàn)磨損，以及零件尺寸變化時，影響定位、夾緊的可靠。為防止此現(xiàn)象，選用可換定位銷。以便隨時根據(jù)情況進(jìn)行調(diào)整換取。
總 結(jié)
這次設(shè)計(jì)是大學(xué)學(xué)習(xí)中最重要的一門科目，它要求我們把公差與配合、機(jī)械加工質(zhì)量、機(jī)床夾具設(shè)計(jì)、機(jī)械制造工藝學(xué)等專業(yè)知識有機(jī)的結(jié)合起來，進(jìn)行理論聯(lián)系實(shí)際的總體考慮。這次設(shè)計(jì)培養(yǎng)了自己的自學(xué)與創(chuàng)新能力。使我對以前所掌握的關(guān)于零件加工方面有了更加系統(tǒng)化和深入合理化的掌握。比如參數(shù)的確定、計(jì)算、材料的選取、加工方式的選取、刀具選擇、量具選擇等； 也培養(yǎng)了自己綜合運(yùn)用設(shè)計(jì)與工藝等方面的知識； 再次體會到理論與實(shí)踐相結(jié)合時，理論與實(shí)踐也存在差異。
回顧起此次設(shè)計(jì)，至今我仍感慨頗多，從選題到完成定稿，從理論到實(shí)踐，可以說學(xué)到了很多很多的的東西。在設(shè)計(jì)的過程中遇到了許多問題，當(dāng)然也發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學(xué)過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，通過這次課程設(shè)計(jì)，讓自己把以前所學(xué)過的知識重新復(fù)習(xí)了一遍。
這次設(shè)計(jì)雖然順利完成了，但也碰到了許多問題，在老師的辛勤指導(dǎo)下，都迎刃而解。同時，在老師的身上我也學(xué)得到很多額外的知識，在此我表示深深的感謝！
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附 錄
致 謝
我要特別感謝我的導(dǎo)師的精心指導(dǎo)，不僅指導(dǎo)我們解決了關(guān)鍵性技術(shù)難題，更重要的是為我們指引了設(shè)計(jì)的思路并給我們講解了設(shè)計(jì)中用到的實(shí)際工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，從而使我們設(shè)計(jì)中始終保持著清晰的思維也少走了很多彎路，也使我學(xué)會綜合應(yīng)用所學(xué)知識，提高分析和解決實(shí)際問題的能力。不僅如此，老師的敬業(yè)精神更是深深的感染了我，鞭策著我在以后的工作中愛崗敬業(yè)，導(dǎo)師是真真正正作到了傳道、授業(yè)、解惑。
同時也要感謝其他同學(xué)、老師和同事的熱心幫助，感謝院系領(lǐng)導(dǎo)對我們課程設(shè)計(jì)的重視和關(guān)心，為我們提供了作圖工具和場所，使我們能夠全身心的投入到設(shè)計(jì)中去，為更好、更快的完成課程設(shè)計(jì)提供了重要保障。
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