变速器换挡叉的加工工艺及钻φ15.8孔夹具设计

资源目录里展示的全都有，所见即所得。下载后全都有,请放心下载。原稿可自行编辑修改=【QQ：401339828 或11970985 有疑问可加】 课程设计说明书 机械自造工艺及夹具课程设计 题 目： 变速器换挡叉的工艺设计 班 级： 姓 名： 指 导 老 师 哈尔滨理工大学 机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 产品名称 杠杆 零件名称 变速器换挡叉 共 1 页 第 1 页 车间 工序号 工序名称 `材 料 牌 号 机加 5 钻孔 35钢 同时加工件数 夹具名称 夹具编号 每 料 件 数 钻夹具 1 设备名称 设备型号 设备编号 工 作 液 钻床 Z525 切削油 工 步 号 工 步 内 容 计算数据 走 刀 次 数 切 削 用 量 工时定额/min 刀具、量具 进给长度mm 单边余量mm 背吃 刀量 mm 进给量 mm/r 或 mm/min 主轴转速r/min 切削 速度 m/min 基本时间 辅助时间 工作地服务时间 准备终结时间 单件时间 名称 规格 牌号 数量 1 钻Ф15.8F8孔至Ф15 42.9 7 1 0.36 329 18.5 5.3 0.12 0.57 2 扩Ф15.8F8孔至Ф15.75 42.9 0.8 1 0．375 0.48 329 19.4 0.28 0.44 0.72 3 铰Ф15.8F8孔 42.9 0.21 1 0.025 0.28 195 9.7 0.99 0.56 1.55 4 孔口倒角C0.4 0.4 1 760 0.03 0.08 0.11 编 制 机械09-6 潘西西 37 抄写 校对 审核 批准 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 变速器换挡叉 共 2 页 第 1 页 材 料 牌 号 35钢 毛坯种类 毛坯外形尺寸 每毛坯件数 每台件数 备 注 材 料 名 称 材料性能 零件质量 每批件数 工 序 号 工 名 序 称 工 序 内 容 加工车间 设备名称 及 编号 工艺装备名称及编号 技术 等级 工 时 min 准备 终结 时间 单件 时间 夹 具 刀 具 量 具 1 毛坯 锻件 机加 2 热处理 正火 机加 3 铣 铣换挡叉头左端面和右端面 机加 XA6132铣床 铣夹具 P10三面刀铣刀 游标卡尺 4 钳 校正换挡叉 机加 钳夹具 钳工台校正器 5 钻 1.钻Ф15.8F8孔至Ф14mm; 2.扩Ф15.8F8至Ф15.60mm 机加 Z525钻床 钻夹具 麻花钻Ф14P10 孔用塞规 6 铣 铣换挡叉脚两端面，厚6.5mm 机加 立式铣床 铣夹具 齿面铣刀 游标卡尺 7 铣 铣换挡叉内侧面，保证51 机加 XA6132铣床 铣夹具 P10三面刃铣刀 游标卡尺 8 铣 铣叉头两侧面，保证9.65 机加 XA6132铣床 铣夹具 P10三面刃铣刀 游标卡尺 9 粗铣 粗铣操纵槽至图样要求 机加 XA6123铣床 铣夹具 P10圆弧槽铣刀 游标卡尺 10 铣 铣未功螺纹孔端面 机加 XA6132铣床 铣夹具 P10三面刃铣刀 游标卡尺 11 热处理 热处理叉脚局部淬火，硬度45HRC，淬深0.7~1.2mm 机加 更改内容 编 制 抄写 校对 审核 批准 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 变速器换挡叉 共 2 页 第 2 页 材 料 牌 号 35钢 毛坯种类 毛坯外形尺寸 每毛坯件数 每台件数 备 注 材 料 名 称 材料性能 零件质量 每批件数 工 序 号 工 名 序 称 工 序 内 容 加工车间 设备名称 及 编号 工艺装备名称及编号 技术 等级 工 时 min 准备 终结 时间 单件 时间 夹 具 刀 具 量 具 13 吹沙 对换挡叉脚两端面吹沙 机加 吹沙机 专用夹具 14 辅助 清洗 机加 15 检验 终检 机加 更改内容 编 制 机械09-6潘西西 37 抄写 校对 审核 批准 机械09-6 指导教师： 目 录 1.机械自造工艺及夹具设计任务书……………………..2 2.序 言 ……………………………………………………3 3.零件的分析…………………………………………………..3 3.1零件的工艺分析……………………………………….3 3.2确定生产类型……….…………………………………3 3.3确定毛坯……………………………………………….4 4.工艺规程设计…….………………………………………… 4 4.1选择定位基准…………………………………………4 4.2制定工艺路线…………………………………………4 4.3机械加工余量、工序尺寸及公差的确定……………5 5.夹具设计…………………………………………………….15 5.1问题提出………………………………………………15 5.2夹具设计………………………………………………15 6.参考文献…………………………………………………….16 机械制造工艺及夹具课程设计任务书 设计题目：制定变速器换挡叉的加工工艺，设计钻φ15.8 F8孔的钻床夹具 设计要求：中批量生产 手动夹紧 通用工艺装备 设计时间：2012.9.3~2012.9.14 设计内容：1、熟悉零件图； 2、绘制零件图（一张）； 3、绘制毛坯图（一张）； 4、编写工艺过程卡片和工序卡片（各一张）； 5、绘制夹具总装图； 6、绘制夹具零件图； 7、说明书 2012年09月 序 言 机械制造技术基础课程设计是我们在学完了大学的全部基础课，专业基础课以及专业课后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学的各科课程一次深入的综合性总复习，也是一次理论联系实际的训练。因此，他在我们的大学四年生活中占有重要的地位。 就我个人而言，我希望通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进一步适应性的训练，希望自己在设计中能锻炼自己的分析问题、解决问题、查资料的能力 ，为以后的工作打下良好的基础。 由于能力有限，设计尚有很多不足之处，希望各位老师给予指导。 零件的分析 题目所给的零件是CA6140车床的拨叉。它位于车床变速机构中，主要起换档，使主轴回转运动按照工作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的Φ15孔与操纵机构相连，二下方的Φ50半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。通过上方的力拨动下方的齿轮变速。两件零件铸为一体，加工时分开。 一．零件的工艺分析 零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此以下是拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求： 1、小头孔Φ15以及与此孔相通的Φ8的锥孔、M6螺纹孔。 2、大头半圆孔Φ50。 3、拨叉底面、小头孔端面、大头半圆孔端面，大头半圆孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.07mm，小头孔上端面与其中心线的垂直度误差为0.05mm。 由上面分析可知，可以粗加工拨叉下端面，然后以此作为基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，并且此拨叉零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。 二、确定生产类型 已知此拨叉零件的生产纲领为5000件/年，零件的质量是1.0Kg/个，查《机械制造工艺设计简明手册》第2页表1.1-2，可确定该拨叉生产类型为中批生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。 三、确定毛坯 1、确定毛坯种类： 零件材料为HT200。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为中批生产，故选择木摸手工砂型铸件毛坯。查《机械制造工艺设计简明手册》第41页表2.2-5,选用铸件尺寸公差等级为CT-12。 工艺规程设计 (一)选择定位基准： 1 粗基准的选择：以零件的小头上端面为主要的定位粗基准，以两个小头孔外圆表面为辅助粗基准。 2 精基准的选择：考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以粗加工后的底面为主要的定位精基准，以两个小头孔外圆柱表面为辅助的定位精基准。 (二)制定工艺路线: 根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。查《机械制造工艺设计简明手册》第20页表1.4-7、1.4-8、1.4-11，选择零件的加工方法及工艺路线方案如下： 工序01 粗铣Φ15、Φ50下端面，以T2为粗基准，采用X51立式铣床加专用夹具； 工序02 粗铣Φ15上端面，以T1为定位基准，采用X51立式铣床加专用夹具； 工序03 粗铣Φ50上端面，以T4为定位基准，采用X51立式铣床加专用夹具； 工序04 钻、扩Φ15孔，以Φ32外圆和T2为基准，采用Z525立式钻床加专用夹具； 工序05 粗镗Φ50孔，以D1为定位基准，采用T616卧式镗床加专用夹具； 工序06 铣斜肩，以D1和T2为定位基准，采用X51立式铣床加专用夹具； 工序07 精铣Φ15下端面，以T2为基准，采用X51立式铣床加专用夹具； 工序08 精铣Φ15上端面，以T1为基准，采用X51立式铣床加专用夹具； 工序09 粗铰、精铰Φ15孔，以T2和Φ32外圆为基准，采用Z525立式钻床加专用夹具； 工序10 精铣Φ50端面，以D1为基准，采用X51立式铣床加专用夹具； 工序11 半精镗Φ50孔，以D1做定位基准，采用T616卧式镗床加专用夹具； 工序12 钻、铰Φ8锥孔，以T1和零件中线为基准，采用Z525立式钻床加专用夹具； 工序13 钻M6底孔，攻螺纹，以T1和零件中线为基准，采用Z525立式钻床并采用专用夹具； 工序14 铣断，以D1为基准，采用X60卧式铣床加专用夹具； 工序15 去毛刺； 工序16 终检。 （三）机械加工余量、工序尺寸及公差的确定: 1、圆柱表面工序尺寸： 前面根据资料已初步确定工件各面的总加工余量，现在确定各表面的各个加工工序的加工余量如下： 加工 表面 加工 内容 加工余量 精度等级 工序 尺寸 表面粗 糙度 工序余量 最小 最大 φ50IT12 （D2） 铸件 7.0 CT12 粗镗 4.0 IT12 6.3 0.95 6.8 半精镗 3.0 IT10 3.2 2.9 3.25 φ20IT7 （D1） 钻 18 IT11 17.89 18 扩 1.8 IT10 6.3 1.716 1.910 粗铰 0.14 IT8 3.2 0.107 0.224 精铰 0.06 IT7 1.6 0.039 0.093 2、平面工序尺寸： 工序号 工序 内容 加工 余量 基本 尺寸 经济 精度 工序尺寸偏差 工序余量 最小 最大 铸件 5.0 CT12 01 粗铣φ20孔下端面 4.0 36.0 12 1.5 7.75 02 粗铣φ20孔上端面 4.0 32.0 12 1.5 7.75 03 粗铣φ50孔上端面 4.0 14.0 12 1.8 6.38 07 精铣φ20孔下端面 1.0 31.0 8 0.75 1.283 08 精铣φ20孔上端面 1.0 30.0 8 0.75 1.283 10 精铣φ50孔端面 1.0×2 12.0 8 0.951 1.016 3、确定切削用量及时间定额： 工序01 粗铣Φ15、Φ50下端面，以T2为粗基准。 1. 加工条件 工件材料：HT200,σb =170~240MPa，铸造;工件尺寸：aemax=72mm，l=176mm; 加工要求：粗铣Φ15孔下端面，加工余量4mm; 机床：X51立式铣床； 刀具：YG6硬质合金端铣刀。铣削宽度ae≤90,深度ap≤6,齿数z=12,故根据《机械制造工艺设计简明手册》（后简称《简明手册》）表3.1，取刀具直径d0=125mm。根据《切削用量手册》（后简称《切削手册》）表3.16，选择刀具前角γ0＝0°后角α0＝8°，副后角α0’=10°，刃倾角： λs=－10°,主偏角Kr=60°,过渡刃Krε=30°,副偏角Kr’=5°。 2. 切削用量 1）确定切削深度ap 因为余量较小，故选择ap=4mm，一次走刀即可完成。 2）确定每齿进给量fz 由于本工序为粗加工，尺寸精度和表面质量可不考虑，从而可采用不对称端铣，以提高进给量提高加工效率。根据《切削手册》表3.5，使用YG6硬质合金端铣刀加工，机床功率为4.5kw（据《简明手册》表4.2-35，X51立式铣床）时： fz=0.09~0.18mm/z 故选择：fz=0.18mm/z。 3）确定刀具寿命及磨钝标准 根据《切削手册》表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm；由于铣刀直径d0=125mm，故刀具使用寿命T=180min（据《简明手册》表3.8）。 4）计算切削速度vc和每分钟进给量vf 根据《切削手册》表3.16，当d0=125mm，Z=12，ap≤7.5，fz≤0.18mm/z时，vt=98m/min,nt=250r/min,vft=471mm/min。各修正系数为：kMV= 1.0，kSV= 0.8。切削速度计算公式为： 其中 ，，，，，，，，，，，，，将以上数据代入公式： 确定机床主轴转速： 。 根据《简明手册》表4.2-36，选择nc=300r/min,vfc=390mm/min,因此，实际进给量和每分钟进给量为： vc==m/min=118m/min f zc=v fc/ncz=390/300×12 mm/z=0.1mm/z 5)校验机床功率 根据《切削手册》表3.24，近似为Pcc=3.3kw,根据机床使用说明书，主轴允许功率Pcm=4.5×0.75kw=3.375kw>Pcc。故校验合格。最终确定:ap=4.0mm，nc=300r/min，vf=390mm/s，vc=118m/min，fz=0.1mm/z。 6）计算基本工时 tm＝L/ vf，L=l+ y+Δ，l=176mm. 查《切削手册》表3. 26，入切量及超切量为：y+Δ=40mm，则： tm＝L/ Vf=(176+40)/390=0.81min。 工序02 粗铣Φ15上端面，以T1为定位基准。 切削用量和时间定额及其计算过程同工序01。 工序03 粗铣Φ50上端面，以T4为定位基准 刀具：YG6硬质合金端铣刀， 机床：X51立式铣床 根据《切削手册》查得，。根据《简明手册》表4.2-36查得，取：，故实际切削速度： 当时，工作台每分钟进给量应为： 查说明书，取 计算切削基本工时： 因此， 工序04 钻、扩Φ15孔，以Φ32外圆和T2为基准，保证垂直度误差不超过0.05mm,孔的精度达到IT10。 1. 选择钻头 根据《切削手册》表2.1.2.2，选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=18mm，钻头采用双锥后磨横刀，后角αo＝12°，二重刃长度bε=3.5mm,横刀长b=2mm,宽l=4mm,棱带长度，°，° 2.选择切削用量 （1）确定进给量 按加工要求确定进给量：查《切削手册》，，，由《切削手册》表2.7,系数为0.5,则： 按钻头强度选择:查《切削手册》表2.8,钻头允许进给量为：； 按机床进给机构强度选择：查《切削手册》表2.9，机床进给机构允许轴向力为8330N时，进给量为。 以上三个进给量比较得出，受限制的进给量是工艺要求，其值为：0.215~0.265mm/r。根据《简明手册》表4.2-16,最终选择进给量。 由于是通孔加工，为避免即将钻穿时钻头折断，故应在即将钻穿时停止自动进给而改为手动进给。 根据《切削手册》表2.19查出,钻孔时轴向力Ff=2500N，轴向力修正系数为1.0，故Ff=2500N。根据Z525立式钻床使用说明书，机床进给机构允许的最大轴向力为8830N﹥Ff，故所选进给量可用。 （2）确定钻头磨钝标准及寿命　 后刀面最大磨损限度（查《简明手册》）为0.6mm，寿命． 　（3）切削速度 查《切削手册》表2.30，切削速度计算公式为： （m/min） 其中，，，，，，，，，查得修正系数：，，，故实际的切削速度： （4）检验机床扭矩及功率 查《切削手册》表2.20，当f≤0.26, do≤19mm时，Mt=31.78N•m，修正系数均为1.0，故MC=31.78 N•m。 查机床使用说明书：Mm =144.2 N•m。 查《切削手册》表2.23,钻头消耗功率：Pc=1.3kw。 查机床使用说明书，。 由于，，故切削用量可用，即： ，， 3、计算工时 4、扩孔至Φ19.8 查《切削手册》表2.10，扩孔进给量为：，并由机床使用说明书最终选定进给量为：。 根据资料，切削速度 ，其中为用钻头钻同样尺寸实心孔时的切削速度，故：，，根据机床使用说明书选取： 。 基本工时： 工序05 粗镗Φ50孔，以D1为定位基准。 机床：T60卧式镗床 单边余量 可一次切除，则 。根据《简明手册》4.2-20查得，取 。根据《简明手册》4.2-21查得，取：。 计算切削基本工时： 工序06 铣斜肩，以D1和T2为定位基准。 刀具：硬质合金三面刃铣刀 机床：X51立式铣床 根据《简明手册》查得：。根据《切削手册》查得：因此： 现采用X51立式铣床，取：，故实际切削速度为： 当时，工作台每分钟进给量应为： 根据《切削手册》表4.2-37查得,取：。 计算切削基本工时： 因此： 工序07 精铣Φ20下端面，以T2为基准。 刀具：YG6硬质合金端铣刀； 机床：X51立式铣床； 查《切削手册》表3.5，进给量为：，取为0.5mm/r 参考有关手册，确定，采用YG6硬质合金端铣刀，，则： 现采用X51立式铣床，根据《简明手册》表4.2-36，取，故实际切削速度： 当时，工作台每分钟进给量：，取为980mm/min 本工序切削时间为： min 工序08 精铣Φ20上端面，以T1为基准。 切削用量同工序07 精铣时 基本工时： 工序09 粗铰、精铰Φ15孔，以T2和Φ32外圆为基准。 （1）粗铰至 刀具：专用铰刀 机床：Z525立式钻床 根据有关手册的规定，铰刀的进给量为0.8～1.2mm/z,进给量取0.81mm/r，机床主轴转速取为=140r/min，则其切削速度为： 。 机动时切削工时，=38mm， (2) 精铰至 刀具： 机床：Z525立式钻床 根据有关手册的规定，铰刀的进给量取0.48mm/r，机床主轴转速取为：=140r/min，则其切削速度为： 机动时切削工时，=38mm 工序10 精铣Φ50端面，以D1为基准。 机床：X51立式铣床 刀具：硬质合金立铣刀（镶齿螺旋形刀片），由《切削手册》表3.6查得：，,即27m/min，因此，。现采用X51立式铣床，取 ，工作台每分钟进给量应为：， 查机床使用说明书，取 。 铣削基本工时： 工序11 半精镗Φ50孔，以D1做定位基准。 单边余量,可一次切除，则 。 由《切削手册》表1.6查得，进给量取为0.27mm/r。由《切削手册》表1.1查得，，则： 查《简明手册》表4.2-20，取为630r/min。 加工基本工时： 工序12 钻、铰Φ8锥孔，以T1和零件中线为基准。 刀具：专用刀具 机床：Z525立式钻床 确定进给量：根据《切削手册》表2.7查得，，查Z525机床使用说明书，现取。查《切削手册》表2.15，，计算机床主轴转速： 按机床选取，所以实际切削速度为： 计算切削基本工时： 工序13 钻M6底孔，攻螺纹，以T1和零件中线为基准 （1）钻螺纹底孔mm 机床：Z525立式钻床 刀具：高速钢麻花钻 根据《切削手册》查得，进给量为0.18～0.22mm/z,现取f=0.22mm/z，v=17m/min，则： 查《简明手册》表4.2-15，取。所以实际切削速度为： 计算切削基本工时： （2）攻螺纹M6 机床：Z525立式钻床 刀具：丝锥M6，P=1mm 切削用量选为：，机床主轴转速为：，按机床使用说明书选取：，则 ；机动时，，计算切削基本工时： 工序14 铣断，以D1为基准。 选择锯片铣刀，d=160mm，l=4mm，中齿，Z=40 采用X61卧式铣床 查《切削手册》，选择进给量为：,切削速度为：，则： 根据《简明手册》表4.2-39，取，故实际切削速度为： 此时工作台每分钟进给量应为： 查《切削手册》表4.2-40，刚好有。 计算切削基本工时： 五、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。并设计工序13——钻φ15.8F8孔的夹具。本夹具将用于Z525立式钻床，刀具为高速钢麻花钻。 (一)问题的提出 本夹具主要用来钻钻φ15.8F8孔，该孔为斜孔，跟拨叉的中线有一定的角度要求，在加工时应保证孔的角度要求。此外，在本工序加工时还应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，而其位置尺寸为自由公差，精度不是主要问题。 (二)夹具设计 1、定位基准选择 由零件图可知，钻φ15.8F8孔为斜孔，相对于拨叉中线有的要求，为使定位误差为零，应该选择拨叉中线为定位基准保证该角度。此外，还应以Φ20孔端面为基准，从而保证螺纹孔在拨叉体上的位置。 为了提高加工效率，现决定采用手动夹紧工件快换装置，并采用快换钻套以利于在钻底孔后攻螺纹。 2、切削力及夹紧力计算 刀具：硬质合金麻花钻，。 由实际加工的经验可知,钻削时的主要切削力为钻头的切削方向,即垂直于工作台,查《切削手册》表2.3，切削力计算公式为： 其中：，，，，，，与加工材料有关,取0.94；与刀具刃磨形状有关,取1.33；与刀具磨钝标准有关,取1.0，则： 在Φ20孔两个端面只需要采用开口垫圈和六角螺母适当夹紧后本夹具即可安全工作. 3、定位误差分析 （1）定位元件尺寸及公差的确定。夹具的主要定位元件为两个定位销，这两个定位销的尺寸与公差规定为与本零件在工作时与其相匹配轴的尺寸与公差相同，即。此外，这两定位销共同保证加工孔偏斜的角度，其中心连线与工作台面成10°角。 （2）计算钻套中心线与工作台的垂直度误差。 钻套外径与衬套孔的最大间隙为： 衬套外径与钻模板孔的最大间隙为： 则钻套中心与工作台平面的垂直度误差为：0.026-0.005=0.021。 （3）计算定位销轴与工作台的平行度误差。 定位销轴与夹具体孔的最大间隙为： 夹具体孔的长度为14mm，则上述间隙引起的最大平行度误差为：0.034/14，即0.24/100。 4、夹具设计及操作的简要说明 如前所述，在设计夹具时，应该考虑提高劳动生产率。为此，设计采用了快换装置。拆卸时，松开夹紧螺母1~2扣，拔下开口垫圈，实现工件的快换。攻螺纹时，松开压紧螺母即可替换可换钻套，进行攻螺纹加工。 六．参考文献 1、赵家奇,机械制造工艺学课程设计指导书(2版),机械工业出版社,2006年. 2、曾志新,吕明主编,机械制造技术基础,:武汉理工大学出版社,2001年. 3、李益明主编,机械制造工艺设计简明手册,机械工业出版社,1993年. 4、肖诗纲主编,切削用量手册,机械工业出版社,1993年. 5、金属切削机床夹具设计手册.上海柴油机厂工艺设备研究所编,机械工业出版社，1987年. 16