設計解放汽車第四及第五變速叉零件的機械加工工藝規(guī)程及工藝設備年產量2000件

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1、 機械制造工藝學 課程設計說明書 設計題目：設計“解放汽車第四及第五變速叉”零件的機械加工工藝規(guī)程及工藝設備（年產量2000件） 設 計 者：姜海龍 指導老師：劉 軍 河南農業(yè)大學 2012年6月 20 日 機械制造工藝學課程設計任務書 題目：“解放汽車第四及第五變速叉”的機械加工工藝規(guī)程及專用夾具設計 內容：(1)零件圖 1張 (2) 毛坯圖 1張

2、(3)機械加工工藝規(guī)程卡片 1套 (4)夾具裝配總圖 1張 (5) 夾具體零件圖 1張 (5)課程設計說明書 1份 原始資料：該零件圖樣一張；生產綱領2000件/年。 目錄 序言················································· １ 1 零件的分析········································ 2 1.1 零件

3、的作用···································· 2 1.2零件的工藝分析································ ２ 2 工藝規(guī)程設計······································ 5 2.1確定毛坯制造形式······························ 5 2.2基面的選擇···································· 5 2.3制訂工藝路線·································· 6 2.4 機

4、械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸確定········· 7 2.5確定切削用量及基本工時························ ９ 3 夾具設計········································· 18 3.1問題的提出···································· 18 3.2夾具設計······································ 18 參考文獻············································· 21

5、 序言 機械制造工藝學課程設計是在學完了大學的全部基礎課、技術基礎課以及大部分專業(yè)課之后進行的一個教學環(huán)節(jié)。這次設計使我們能綜合運用機械制造工藝學中的基本理論，對所學各課程的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，獨立地分析和解決工藝問題，初步具備了設計一個中等復雜程度零件（解放汽車第四及第五變速叉）的工藝規(guī)程設計的能力和運用夾具設計的基本原理和方法，擬訂夾具設計方案，完成夾具結構設計的能力，也是熟悉和運用有關手冊、圖表等技術資料及編寫技術文件技能的一次實踐機會，為我們今后的畢業(yè)設計以及未來從事的工作打下一個良好的基礎。 就我個人而言，我希望通過這次課程

6、設計對自己進行一次適應性的訓練，希望在設計中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為自己今后參加祖國的現(xiàn)代化建設打下一個良好的基礎。 由于能力有限，經驗不足，設計中尚有許多不足之處，希望各位老師給予指教。 　　　　　　　　　　　學 生：姜海龍 　　　　　　　　　　　2012年６月20日 1零件的分析 1.1零件的作用 題目所給定的零件是解放汽車第四及第五變速叉，它位于變速箱中，主要功用是撥動變速箱中的齒輪，使汽車達到變速的目的。 1.2零件的工藝分析 此變速叉共有兩組加工表面，它們之間有一定的位置要求，現(xiàn)分述如下： (1)以孔為中心的加工表面 這組

7、加工表面包括： 孔及其倒角，孔上端尺寸為的槽，距孔的中心線12mm的兩個端面，還有孔下端M10的螺紋孔。 (2)以孔為中心的加工表面 這組加工表面包括：的孔，的孔的兩側面，距螺紋孔中心線63.7mm。這兩組加工表面還有著一定的位置要求，主要是：孔與其外端面垂直度公差為0.1mm。 由以上分析可知，對于這兩組加工表面而言，可以先加工其中一組表面，然后借助專用夾具加工另一組的表面，并保證他們之間的位置精度要求。 2工藝規(guī)程設計 2.1零件毛坯的制造形式 零件材料為20鋼，零件經常撥動齒輪承受變載荷和沖擊性載荷，因此應選用鍛件，以是金屬線為盡量

8、不被切斷，保證零件工作可靠。因為零件生產綱領為2000件每年，為大批量生產，且零件的輪廓尺寸不大，故可采用模鍛成型。這從提高生產率，保證加工精度上考慮，也是應該的。 2.2定位基準面的選擇 基準面的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一，基面的選擇正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產率得到提高。否則，不但使加工工藝過程中的問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產無法正常進行。 粗基準的選擇：對于像汽車變速叉這樣的零件來說，選好粗基準十至關重要的。先選取孔的外輪廓不加工表面作為粗基準，可以利用一組共兩個V形塊來夾持外輪廓作為主要的定位面，以消除自由度。 精基準的選擇：考慮到

9、的孔在整個工藝加工過程中始終處于重要的地位，其他加工面都一起軸線為基準來加工的，再加上考慮到基準重合的問題，現(xiàn)選取孔軸線為精基準。 2.3制定工藝路線 制定工藝路線出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀，尺寸精度及位置精度的技術要求能得到合理的保證。受生產綱領已確定為中批量生產的條件下，可以考慮采用通用機床及專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產率，除此之外，還應當考慮，經濟效果，以便使生產成本盡量降低. 初定工藝路線方案為： 工序01　　粗銑的槽，以孔定位。 工序02　　粗銑距孔中心12mm的兩個端面，以孔及的槽底為基準。 工序03　　鉆鉸孔并锪倒角。 工序04　　鉆距槽（）12mm

10、底面的螺紋底孔并锪倒角。 工序05　　攻絲M10。 工序06　　粗銑的孔兩端面。 工序07　　粗鏜孔。 工序08　　半精鏜孔。 工序09　　半精銑的孔兩端面。 工序10　　終檢。 工序11　　入庫 上述方案雖然遵循了工藝路線擬訂的一般原則，但同時也存在著嚴重的問題，并且某些工序的安排還存在著一定的偏差。如：先加工基準面，在加工其他表面；先加工主要表面，后加工次要表面。在整個工藝加工過程中，孔的加工為主要加工工序，應當先加工等主要問題。 為了遵循設計基準和定位基準相重合的原則，應先銑孔的兩個端面，加工這兩個端面可以互為基準來加工，以保證位置要求。然后以其加工過的端面為精基準

11、來鉆鉸的孔，以的孔的中心線為精基準來加工其他表面和孔。的孔的中心線在整個工藝加工過程中始終都為精基準。因此，應先將這個主要基準加工出來。 故經過劉老師悉心指導后，我們又重新對整個加工工藝過程的工序方案進行了修訂，因此最終確定工藝路線如下： 工序01 銑端面。粗銑孔的兩個端面，以孔的外輪廓為基準，并以兩端面互為基準。機床選用X5030立式升降臺銑床及專用夾具，刀具選用高速鋼圓柱銑刀。 工序02 鉆鉸孔并锪倒角。鉆鉸孔并锪孔的兩端的倒角。以孔的端面和A面為基準面。機床選用Z5125立式鉆床及專用夾具，刀具選用高速鋼鉆頭、高速鋼鉸刀和90°锪鉆。 工序03 銑端面。粗銑孔上端的

12、兩個端面，以孔定位。機床選用X5030型立式升降臺銑床及專用夾具，刀具選用高速鋼直齒三面刃圓盤銑刀。 工序04 銑槽。粗銑的槽，以孔的外輪廓為基準，機床選用選用X6030臥式升降臺銑床及專用夾具，刀具選用高速鋼復合直齒三面刃銑刀。 工序05 銑端面。粗銑、半精銑孔的兩個端面。以孔定位。機床選用選用X5030立式升降臺銑床及專用夾具，刀具選用高速鋼圓柱銑刀。 工序06 鏜孔。粗鏜孔和半精鏜孔。以孔及距中心線63.7mm的面為基準。機床選用T740雙面臥式金剛鏜床及專用夾具，刀具選用高速鋼雙刃鏜刀。 工序 07 滲碳 工序 08 半精鏜半圓孔 以孔和下端面為

13、定位基準，半精鏜半圓孔至Φ82.2mm 工序 09 精銑半圓孔下端面 以孔和其下端面為定位基準，精銑半圓孔下端面 工序 10 精銑半圓孔上端面 以孔和其下端面為定位基準，粗銑半圓孔上端面 工序 11 鉆孔。鉆距槽（）12mm底面的孔并锪倒角。以孔及叉口端面為定位基準。機床選用Z5125立式鉆床及專用夾具，刀具選用高速鋼直柄麻花鉆和90°锪鉆。 工序12 攻絲M10。機床選用SZ4210攻絲機，刀具選用絲錐M10。 以上工藝過程詳見機械加工工序卡片。 2.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “變速叉”零件材料為20鋼，毛坯重量為1.5k

14、g，生產類型為中批量生產，零件經常撥動，采用鍛錘上合模鍛坯。 根據(jù)上述資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下： （1）粗銑孔的兩個端面 按照按查表法確定加工余量，考慮孔的加工深度為45mm，加工表面為圓形且表面粗糙度無要求，其單邊加工余量為Z=3.0mm，以滿足加工要求。 參考文獻[1]《機械加工工藝手冊》表3.1—56。 （2）鉆鉸孔。 考慮孔在整個加工工藝過程中為主要加工工序，毛坯為實心，其加工余量為2Z=2mm。 鉆孔： 18mm 鉸孔： 參考文獻[2]《實用機械加工工藝手冊》表6—20。 （3）粗銑的

15、槽 因為其公差等級太低，可以直接銑出這個槽。 參考文獻[1]《機械加工工藝手冊》表3.1—56。 （4）粗銑距mm孔中心12mm的兩個端面 考慮到孔的兩個上端面粗糙度等級太低，其單邊加工余量為Z=2.0mm。 參考文獻[1]《機械加工工藝手冊》表3.1—56。 （5）銑孔的兩個側面 考慮到其公差等級太低，其單邊加工余量為Z=2.0mm。 參考文獻[1]《機械加工工藝手冊》表3.1—56。 半精銑加工，單邊加工余量為Z=0.7mm。 參考文獻[8]《機械制造工藝設計簡明手冊》表8—31。 （6)鏜的孔 其雙邊加工余量為Z=2.5mm,粗鏜，半精鏜。 參考文獻[1]《

16、機械加工工藝手冊》表3.1—57。 的孔兩端面尺寸加工余量和工序間余量 毛皮名義尺寸： 毛皮最大尺寸： 毛皮最小尺寸： 粗銑后最大尺寸： 粗銑后最小尺寸： 半精銑尺寸與零件尺寸相符即。 ２.５確定切削用量及基本工時 工序01 銑端面 粗銑孔的兩個端面 （1）加工條件 工件材料：20鋼，，模鍛件，HBS≤156。 機床：X5030立式升降臺銑床，電動機功率。 刀具：高速鋼圓柱銑刀 （2）計算切削用量 零件材料為20鋼，故所用高速鋼圓柱銑刀，取銑刀直徑d=100mm，Z=10齒。 參考文獻[2]《實用機械加工工藝手冊》表10—228。

17、 由于粗銑加工單邊余量為3mm，小于5mm，切削深度 每齒進給量 參考文獻[2]《實用機械加工工藝手冊》表11—90。 切削速度 參考文獻[2]《實用機械加工工藝手冊》表11—94。 計算轉速 根據(jù)機床使用說明，取主軸實際轉速 參考文獻[3]《實用機械加工工藝手冊》表6—21. 則實際切削速度為 當時，刀具每分鐘進給量應為 （3)計算基本工時 取 則機動工時為 工序02 鉆鉸孔并锪倒角 (1)鉆孔 1）機床和刀具的選

18、擇 機床：選用Z5125立式鉆床 刀具：選用高速鋼鉆頭， 2）計算切削用量 切削深度 進給量 參考文獻[2]《實用機械加工工藝手冊》表11—266。 切削速度 參考文獻[2]《實用機械加工工藝手冊》表11—266。 計算轉速 根據(jù)機床使用說明，取主軸實際轉速 參考文獻[3]《實用機械加工工藝手冊》表6—31。 則實際切削速度為 當時，刀具每分鐘進給量應為 3）計算基本工時 取 則機動工時為 (2)鉸孔 1）機床和刀具的選擇 機床：選用Z5125立式鉆床 刀具：選用高速鋼鉆

19、頭， 2）計算切削用量 切削深度 參考文獻[2]《實用機械加工工藝手冊》表11—282。 進給量 參考文獻[2]《實用機械加工工藝手冊》表11—282。 切削速度 參考文獻[2]《實用機械加工工藝手冊》表11—282。 計算轉速 根據(jù)機床使用說明，取主軸實際轉速 參考文獻[3]《實用機械加工工藝手冊》表6—31。 則實際切削速度為 當時，刀具每分鐘進給量應為 3）計算基本工時 取 則機動工時為 锪孔兩端倒角 采用锪鉆，為了縮短輔助時間，取倒角時主軸

20、轉度與鉸孔時的主軸轉速相同，即。 工序03 銑端面 (1)粗銑孔上端的兩個端面 1）機床和刀具的選擇 機床：選用X5030立式升降臺銑床，電動機功率。 刀具：選用高速鋼直齒三面刃圓盤銑刀， 齒。 2）計算切削用量 切削深度 參考文獻[2]《實用機械加工工藝手冊》表11—90。 每齒進給量 參考文獻[2]《實用機械加工工藝手冊》表11—90。 切削速度 參考文獻[2]《實用機械加工工藝手冊》表11—94。 計算轉速 根據(jù)機床使用說明，取主軸實際轉速 參考文獻[3]《實用機械加工工藝手冊》表6—2

21、1。 則實際切削速度為 當時，刀具每分鐘進給量應為 3)計算基本工時 則機動工時為 工序04 銑槽 （1）粗銑的槽 1）機床和刀具的選擇 機床：選用選用X6030臥式升降臺銑床 刀具：選用高速鋼復合直齒三面刃銑刀， 齒 . 2）計算切削用量 切削深度 每齒進給量 參考文獻[2]《實用機械加工工藝手冊》表11—90。 切削速度 參考文獻[2]《實用機械加工工藝手冊》表11—94。 計算轉速 根據(jù)機床使用說明，取主軸實際轉速 參考文獻[3]

22、《實用機械加工工藝手冊》表6—21。 則實際切削速度為 當時，刀具每分鐘進給量應為 3）計算基本工時 則機動工時為 工序05 銑端面 （1）粗銑的兩個端面 1)機床和刀具的選擇 機床：X5030型立式升降臺銑床，電動機功率. 刀具：選用高速鋼圓柱銑刀， 2）計算切削用量 切削深度 參考文獻[2]《實用機械加工工藝手冊》表11—90。 每齒進給量 參考文獻[2]《實用機械加工工藝

23、手冊》表11—90。 切削速度 參考文獻[2]《實用機械加工工藝手冊》表11—94。 計算轉速 根據(jù)機床使用說明，取主軸實際轉速 參考文獻[3]《實用機械加工工藝手冊》表6—21。 則實際切削速度為 3）計算基本工時 取 切入深度 切出深度 則機動工時為 工序06 鏜孔 （1）粗鏜孔 1）機床和刀具的選擇 機床：選用T617A 臥式鏜床 刀具：選用高速鋼雙刃鏜刀 2）計算切削用量 切削深度 進給量 參考文獻[2]《實用機械加工工藝手

24、冊》表11—313。 切削速度 參考文獻[2]《實用機械加工工藝手冊》表11—313。 計算轉速 根據(jù)機床使用說明，取主軸實際轉速 參考文獻[3]《實用機械加工工藝手冊》表6—37。 則實際切削速度為 當時，刀具每分鐘進給量應為 3）計算基本工時 取 切入深度 切出深度 則機動工時為 3)計算基本工時 取 切入深度 切出深度 則機動工時為 工序07 滲碳 工序08 半精鏜半圓孔 1）機床和刀具的選擇 機床：選用T6

25、17A 臥式鏜床 刀具：選用高速鋼雙刃鏜刀 2)計算切削用量 切削深度 進給量 參考文獻[2]《實用機械加工工藝手冊》表11—313。 切削速度 參考文獻[2]《實用機械加工工藝手冊》表11—313。 計算轉速 根據(jù)機床使用說明，取主軸實際轉速 參考文獻[2]《實用機械加工工藝手冊》表6—37。 則實際切削速度為 當時，刀具每分鐘進給量應為 工序09 精銑半圓孔下端面 精銑 1）機床和刀具的選擇 機床：X5030立式升降臺銑床，電動機功率。

26、 刀具：選用硬質合金鑲齒端面銑刀， 2）計算切削用量 切削深度 參考文獻[2]《實用機械加工工藝手冊》表11—91。 每齒進給量 參考文獻[2]《實用機械加工工藝手冊》表11—91。 切削速度 參考文獻[2]《實用機械加工工藝手冊》表11—94。 計算轉速 根據(jù)機床使用說明，取主軸實際轉速 參考文獻[3]《實用機械加工工藝手冊》表6—21。 則實際切削速度為 當時，刀具每分鐘進給量應為 3）計算基本工時 取 切入深度 切出深度 則機動工時為 工序1

27、0 精銑半圓孔上端面 （1）半精銑 1）機床和刀具的選擇 機床：X5030立式升降臺銑床，電動機功率。 刀具：選用硬質合金鑲齒端面銑刀， 2）計算切削用量 切削深度 參考文獻[2]《實用機械加工工藝手冊》表11—91。 每齒進給量 參考文獻[2]《實用機械加工工藝手冊》表11—91。 切削速度 參考文獻[2]《實用機械加工工藝手冊》表11—94。 計算轉速 根據(jù)機床使用說明，取主軸實際轉速 參考文獻[3]《實用機械加工工藝手冊》表6—21。 則實際切削速度為 當時，刀具每分鐘進給量應為

28、 3）計算基本工時 取 切入深度 切出深度 則機動工時為 工序11 鉆孔 （1）鉆距槽（）12mm底面Φ8.7的孔 1)機床和刀具的選擇 機床：選用Z5125立式鉆床 刀具：高速鋼直柄麻花鉆， 2）計算切削用量 切削深度 進給量 參考文獻[2]《實用機械加工工藝手冊》表11—266。 切削速度 參考文獻[2]《實用機械加工工藝手冊》表11—266。 計算轉速 根據(jù)機床使用說明，取主軸實際轉速 參考文獻[3]《實用機械加

29、工工藝手冊》表6—31。 則實際切削速度為 當時，刀具每分鐘進給量應為 3）計算基本工時 取 切入深度 切出深度 則機動工時為 （2）锪倒角 采用锪鉆，為了縮短輔助時間，取倒角時主軸轉度與鉆孔時的主軸轉速相同，即。 工序12 攻絲 （1）攻絲M10 1)機床和刀具的選擇 機床：選用SZ4210攻絲機 刀具：選用絲錐M10 2）計算切削用量 進給量 參考文獻[2]《實用機械加工工藝手冊》表11—60。 切削速度 參考文獻[2]《實用機械加工工藝手冊》表11—60。 計算

30、轉速 根據(jù)機床使用說明，取主軸實際轉速 則實際切削速度為 當時，刀具每分鐘進給量應為 3）計算基本工時 取 切入深度 切出深度 則機動工時為 3夾具設計 為了提高勞動生產率，保證零件產品的加工質量，降低工人勞動強度，為此需要設計專用夾具。 經過與指導老師協(xié)商，我們決定設計第10道工序——精銑半圓孔上端面的銑床專用夾具。本夾具用于X5030立式升降臺銑床，刀具采用硬質合金鑲齒端面銑刀，對工件半圓孔上端面進行銑削加工。 3.1問題的提出 利用本夾具主要用來精銑

31、半圓孔上端面。本工序對銑平面精度有一定要求平面粗糙度3.2，垂直度0.1，厚度公差等級IT11~12，因此在本道工序加工時，主要考慮如何在保證加工精度的前提下提高勞動生產率，降低工人勞動強度。 3.2夾具設計 3.2.1定位基準的選擇 出于定位簡單和快速的考慮，選取孔和下端面為基準定位，夾緊裝置采用鉤形螺栓螺母組合夾緊裝置，來實現(xiàn)六點定位。 3.2.2 切削力及夾緊力的計算 刀具:硬質合金鑲齒端面銑刀， 參考文獻[1]《機械加工工藝手冊（第三篇）》表9.4-10

32、。 代入計算 故銑削力 水平分力 垂直分力 由夾緊機構產生的實際夾緊力應滿足下式: 安全系數(shù)K 可按下式計算 ——基本安全系數(shù) 取=1.3 ——加工性質系數(shù) 取=1.0 ——刀具鈍化系數(shù) 取=1.3 ——切削特點系數(shù) 取=1.0 ——夾緊力穩(wěn)定系數(shù)

33、 取=1.3 ——手動加緊是手柄的位置 取=1.0 --------僅有力矩作用與工件時與支撐面接觸情況 取=1.0 參考文獻[4]《機械夾具設計手冊（第三篇）》表1—2—1。 故。 水平夾緊力 垂直夾緊力 綜上結果所述，夾緊力是比較小的，用手動夾緊機構。 3.2.3 定位誤差分析 1．定位元件尺寸及公差確定。夾具的主要定位元件為固定定位銷及可調支撐心軸。固定定位銷的尺寸φ19mm，且與φ19mm孔為過渡配合。 2．零件圖規(guī)定φ82.2mm的上表面對φ19mm孔的

34、軸心線的垂直度公差為0.1，應為用短的固定定位銷定位，且任意邊接觸，定位誤差為。 3.2.4夾具設計及操作的簡要說明 本夾具用于在立式升降臺銑床銑床上加工撥叉φ82.2mm上平面，工件以與此相平行的下平面為及其φ19孔為定位基準，用固定短銷、可調心軸支撐實現(xiàn)定位。采用鉤形螺栓夾緊機構夾緊工件。當加工完時，松開帶肩六角螺母并撥偏鉤形螺栓來取下工件。應為夾緊力不大，故采用手動夾緊即可。 參考文獻 [1]孟少農主編. 機械加工工藝手冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1992. [2]陳宏鈞主編. 使用機械加工工藝手冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2003. [

35、3]陳宏鈞主編. 使用機械加工工藝手冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1996. [4]王光斗 王春福主編. 機械夾具設計手冊（第三版）[M]. 上海：上?？茖W技術出版社， 2002. [5]徐鴻本主編. 機床夾具設計手冊[M]. 沈陽：遼寧科學技術出版社，2004. [6]楊叔子主編. 機械加工工藝師手冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2001. [7]林文煥 陳本通 編著. 機床夾具設計[M]. 北京： 國防工業(yè)出版社，1987. [8]李益民 主編. 機械制造工藝簡明手冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1997. [9]王先逵主編. 機械制造工藝學第2版[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2006.1.