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哈 爾 濱 理 工 大 學 課 程 設 計 題 目:制定倒擋變速叉軸加工工藝 設計 設計銑兩 90 度雙槽的銑床夾 具 設 計 人:金 雨 指導教師:陶 福 春 系 主 任:陶 福 春 哈爾濱理工大學機械工藝課程設計 哈 爾 濱 理 工 大 學 機械制造工藝學課程設計任務書 題目: 制定 1702053-950 變速叉軸的加工 工藝 設計銑兩 90 度雙槽的銑床夾 內容: 1. 繪制加工工件圖; 2. 制定零件的加工工藝過程,填寫 工藝過程卡和所有工序卡; 3. 設計指定的工序夾具,繪制全套 夾具圖紙,要求用計算機繪圖; 4. 編寫設計說明書一份,按照畢業(yè) 論文的格式寫,要求打印文稿。 5交電子文稿。 班 級:機設 09-01 學 生:金 雨 指導教師:陶 福 春 系 主 任:陶 福 春 哈爾濱理工大學機械工藝課程設計 摘 要 本次設計內容涉及了機械制造工藝及機床夾具設計、金屬切 削機床、公差配合與測量等多方面的知識。 變速叉軸加工工藝規(guī)程及銑雙槽的夾具設計是包括零件加工 的工藝設計、工序設計以及專用夾具的設計三部分。在工藝設計 中要首先對零件進行分析,了解零件的工藝再設計出毛坯的結構, 并選擇好零件的加工基準,設計出零件的工藝路線;接著對零件 各個工步的工序進行尺寸計算,關鍵是決定出各個工序的工藝裝 備及切削用量;然后進行專用夾具的設計,選擇設計出夾具的各 個組成部件,如定位元件、夾緊元件、引導元件、夾具體與機床 的連接部件以及其它部件;計算出夾具定位時產生的定位誤差, 分析夾具結構的合理性與不足之處,并在以后設計中注意改進。 關鍵詞:工藝、工序、切削用量、夾緊、定位、誤差。 哈爾濱理工大學機械工藝課程設計 目 錄 序 言 .............................................................................1 第一章 零件分析 .............................................................2 1.1 零件作用 ...................................................................................2 1.2 工藝分析 ...................................................................................3 第二章 工藝規(guī)程設計 .......................................................4 2.1 確定毛坯的制造形式 .............................................................4 2.2 基準的選擇 .............................................................................4 2.3.制定工藝路線 ...........................................................................4 第三章 加工余量、工序及毛坯尺寸的確定 .................7 3.1 外圓表面 ...................................................................................7 3.2 長度方向 ...................................................................................7 第四章 確定切削用量及基本工時 ...................................8 第五章 夾具設計 ...........................................................13 5.1 夾具結構說明 .........................................................................13 5.2 V 型塊的定位誤差 ..................................................................13 5.3 銷定位 .....................................................................................14 5.4 壓板 .........................................................................................14 5.5 夾具體 .....................................................................................14 5.6 對刀塊 .....................................................................................15 設計總結 ...........................................錯誤!未定義書簽。 致謝 17 參考文獻 ...........................................錯誤!未定義書簽。 序 言 機械工業(yè)是一種基本工業(yè)形式,對于我們國家來說,它關 系到國計民生的方方面面。近年來機械工業(yè)領域向著高精度、高 質量、高效率、低成本方向發(fā)展,數(shù)字化,自動化水平日益提高。 同時由于機械工業(yè)的發(fā)展,其他各工業(yè)部門也向著高深度邁進, 機械工業(yè)的發(fā)展日趨重要。 機械制造過程及檢測,檢驗中,都要使用大量的夾具。為 了達到提高勞動效率,提高加工精度,減少廢品,擴大機床的工 藝范圍,改善操作的勞動條件,如何設計好夾具則成了機械制造 的一項重要任務。 機床夾具是夾具中的一種,將其固定到機床上,可以使被 加工件對刀具與機床保持正確的相對位置,并克服切削力的影響。 使加工順利進行。機床夾具分為通用夾具和專用夾具兩種。 夾具設計中的特點: 夾具的設計周期較短,一般不用進行強度和剛度的計算。 專用夾具的設計對產品零件有很強的針對性。 “確保產品加工質量,提高勞動生產率”是夾具設計工作 的主要任務,加工質量包括被加工表面的本身精度和位置精度, 后者主要用夾具來保證。 夾緊裝置的設計對整個夾具的結局有具定性的影響。設計 一個好的夾具可以減少廢品率。 因此,夾具設計要保證以下幾個條件: 1.夾具的結構應與其用途及生產規(guī)模相適應。 2.保證工件的精度。 3.保證使用方便與安全。 4.正確處理作用力的平衡問題。 5.注意結構的工藝性,便于制造和維修。注意夾具與機床、 輔助工具、刀具、量具之間的聯(lián)系。 在機械制造中,為了適應新產品的不斷發(fā)展要求。因此,具 設計過程中有朝著下列方向發(fā)展的趨勢: 1.發(fā)展通用夾具的新品種 哈爾濱理工大學機械工藝課程設計 由于機械產品的加工精度日益提高,因此需要發(fā)展高精度 通用夾具。 廣泛的采用高效率夾具,可以壓縮輔助時間,提高生產效 率。 2.發(fā)展調整式夾具 3.推廣和發(fā)展組合夾具及拼拆夾具。 4.加強專用夾具的標準化和規(guī)范化。 5.大力推廣和使用機械化及自動化夾具。 6.采用新結構、新工藝、新材料來設計和制造夾具。 本設計屬于工藝夾具設計范圍,機械加工工藝設計在零件 的加工制造過程中有著重要的作用。工藝性的好壞,直接影響著 零件的加工質量及生產成本,在設計中為了適應中批批量的生產 情況,以提高產品的生產效率,在設計中所采用的零件盡量采用 標準件,以降低產品的生產費用。 機械制造工藝學課程設計是在我們學完了大學的全部基礎 課、技術課以及大部分專業(yè)課之后進行的。這是我們在進行畢業(yè) 設計之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習,也是一次 理論聯(lián)系實際的訓練,因此,它在我們四年的大學生活中占有重 要的地位。 就我個人而言,我希望能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的訓練,希望在設計中能鍛煉自己分 析問題、解決問題的能力,為自己今后從事的職業(yè)打下一個良好 的基礎。 由于個人能力所限,設計尚有許多不足之處,希望各位老 師給予指教。 哈爾濱理工大學機械工藝課程設計 第一章 零件分析 1.1 零件作用 該題目所給的零件是變速叉軸,主要與撥叉配合,實現(xiàn)第三、 四速變速的一個導向零件,由于其工作性質要求零件耐磨強度高, 故對該零件的表面精度要求較高。 1.2 工藝分析 零件采用中批量生產,精度及位置度要求高。 (1)22 的外圓表面: 保證位置度,其中兩處 8 與棒料軸線位置度為 0.08; 軸線直線度為 0.05; 6 軸向孔; 6 經向孔。 這組面包括銑 90雙槽 (2)保證加工表面的粗糙度及位置精度。 哈爾濱理工大學機械工藝課程設計 第二章 工藝規(guī)程設計 2.1 確定毛坯的制造形式 零件材料為 45 鋼,考慮到該零件在工作過程中的受變 載荷情況,以及對其耐磨度及強度的要求,因而選用棒料 毛坯,精度 1115 級,調質處理:207241HB,加工余量 一般。 2.2 基準的選擇 2.2.1 粗基準的選擇 該零件為軸類零件,所以以外圓作為粗基準。 2.2.2 精基準的選擇 由于該零件的加工特點以及考慮到基準重合的問題, 故仍選用外圓作為精基準。 2.3.制定工藝路線 哈爾濱理工大學機械工藝課程設計 方案一: 1 下料 22433 2 調質 3 校 直 4 粗車兩端面 5 粗車 22 外圓,倒角 6 半精車 22 外圓 7 鉆左 6 軸向孔 8 鉆下 6 徑向孔 9 車 R3 的圓弧 10 鉆 R3 的 10 孔 11 銑 90雙槽 12 檢 驗 13 去尖角、毛刺 14 熱處理(高頻淬火) 15 校直 16 粗磨 22 外圓 17 半精磨 22 外圓 18 清洗,終檢 19 防銹處理 方案二: 1 下料 22433 2 調質 3 校 直 4 粗車兩端面 5 粗車 22 外圓,倒角 6 半精車 22 外圓 7 鉆左 6 軸向孔 8 鉆下 6 徑向孔 9 車 R3 的圓弧 10 鉆 R3 的 10 孔 哈爾濱理工大學機械工藝課程設計 11 銑 90雙槽 12 檢 驗 13 去尖角、毛刺 14 熱處理(高頻淬火) 15 校直 16 清洗,終檢 17 防銹處理 方案一和方案二比較可知:方案二沒有磨外圓這一個工序,而方 案二有磨外圓這一個工序,因為外圓要求精度比較高,只有經過 粗精車,磨外圓才能保證加工精度,這樣更高地保證該零件圖的 加工精度要求和位置要求。因此選擇方案一。 工藝路線如下: 1 下料 22433 2 調質 3 校 直 4 粗車兩端面 5 粗車 22 外圓,倒角 6 半精車 22 外圓 7 鉆左 6 軸向孔 8 鉆下 6 徑向孔 9 車 R3 的圓弧 10 鉆 R3 的 10 孔 11 銑 90雙槽 12 檢 驗 13 去尖角、毛刺 14 熱處理(高頻淬火) 15 校直 16 粗磨 22 外圓 17 半精磨 22 外圓 18 清洗,終檢 19 防銹處理 哈爾濱理工大學機械工藝課程設計 第三章 加工余量、工序及毛坯尺寸的確 定 零件材料采用 45 鋼,硬度 207241HB,重約 3kg(由文獻 1中表 2.5-3 查得) 。 3.1 外圓表面 粗車、半精車、粗磨、半精磨, 其各加工余量 粗車: 1.7mm 半精車: 0.5 mm 磨: 0.7mm 可得出總余量為:1.7+0.5+0.7=2.9 mm 故,該毛坯棒料的直徑為:22+2.9=24.9 mm 通過圓整,取直徑為 25 的棒料。 則有 粗車: 1.8mm 半精車: 0.5 mm 磨: 0.7mm 3.2 長度方向 加工余量取 1.2mm 該毛坯的長度為:280.5+1.2+1.2=282.9mm ,取 283mm。 哈爾濱理工大學機械工藝課程設計 則取加工余量取 1.25mm 第四章 確定切削用量及基本工時 4.1 粗車兩端面 (1)切削用量 f=0.35mm/r 文獻1 表 1.41map2.1 n=710r/min v=49m/min (2)基本工時詳見工藝過程卡 4.2 粗車 22mm 外圓 (1)刀具 YT15 22 25mm (2)切削用量 f = 0.5 mm/r ,v= 72.9m/min, map8.1 n = 960r/min 4.3 粗車 R3 圓弧 切削用量 f = 0.04mm/r ,v= 62.17m/min, map3 n = 900r/min 哈爾濱理工大學機械工藝課程設計 4.5 鉆 6 軸向孔 切削用量 ,f=0.16mm/r, v= 49.05m/min, n = 710r/minmap1.0 4.6 鉆 6 徑向孔 切削用量 ,f=0.17mm/r, v= 49.05m/min, n = 710r/minmap1.0 4.7. 鉆 10 孔 (1)刀具 高速鋼麻花直柄鉆頭,d。=9.8mm 鉸刀 d。= 10mm (2)切削用量 鉆 10 孔: 通過3中表 10.4-1 可得: 進給量: rmKftf 2.01.2.0 通過3中表 10.4-9 并結合表 10.4-16 可得: 切削速度: vymxp zvkfTadC0 其中: , , ,4.v.vZ0X ,27.v 則可得出: s6in1 綜上可得: in3.0rds 機床主軸轉速取 m7952srw 故實際切削速度為: snvw3.0i.10 鉸 10 孔: 通過3中表 10.4-7 可得: 哈爾濱理工大學機械工藝課程設計 進給量: rmf5.0 通過3中表 10.4-9 可得: 切削速度: vyxp zvkfTadC0 其中: , , ,7.15v3.vZ0X ,m65.v 則可得出: s.in2 綜上可得: min8910rds 機床主軸轉速取 75.3srw 故實際切削速度為: snvw3.0i.0 (3)切削工時 鉆孔工時: 通過3中表 10.4-43 可得: sfnltwm3.8205.13鉆 鉸孔工時: 通過1中表 10.4-11 可得: sfnltwm.502.13鉸 則切削時的總工時為: tt 6.1.8鉸鉆 軸向力、扭矩及功率的計算 通過3中表 10.4-11 并結合表 10.4-16 可得: 軸向力 FyZFKfdC0 其中, , ,60.17.Fy 則, N2 扭矩 MyZf0 其中, , ,35..28.0M 則, m6 功率 KWdvPM.0 哈爾濱理工大學機械工藝課程設計 4.8. 銑 90雙槽 (1)刀具 高速鋼成形銑刀,d。= 80mm。 (2)切削用量 選擇刀具: 根據(jù)表 3.1,銑削寬度 10mm。直徑ea =80mm, 6mm,選擇 =80mm,Z=6。odpaod 所以銑削寬度 =h=10mme 進給量: ,根據(jù) XA46132 機床選zf)25.01.(zmf24.0 通過3中表 10.4-9 并結合表 10.4-16 可得: 切削速度: vymxp zvkfTadC0 其中: , , ,4.v.vZ0X ,2.0m7y 則可得出: in5.9 根據(jù) XA6132 型銑床說明書,選擇 =37.5r/min, =60mm/min。cnfcv 故實際切削速度為: min5.910dvco = = =0.27mm/zzcfnf65.37 根據(jù)表 3.19,當 =0.150.25mm/z, =12mm, 10mm,zf pae 60mm/min 時, =0.9kwfvctp 切削功率的修正系數(shù) =1,故實際的切削功率為MPck = =0.9kwct 根據(jù) XA6132 型銑床說明書,機床主軸允許的功率為 =7.50.75=5.63kwcp 故 ,因此所決定的切削用量可以采用。cPt (3)切削工時: 通過3中表 10.4-43 可得: 哈爾濱理工大學機械工藝課程設計 fmvlt 式中,L=l+y+ ,l=6mm,y+=17mm,則 L=23mm = =0.38mint6023 軸向力、扭矩及功率的計算 通過3中表 10.4-11 并結合表 10.4-16 可得: 軸向力 FyZFKfdC0 其中, , ,6.17.0Fy 則, N2 扭矩 MyZf0 其中, , ,35.M.28. 則, m6 功率 KWdvP.0 4.9 粗磨 22 外圓 工件回轉速度 v=15m/min 文獻2 表 10-213 工件每分鐘轉數(shù) n=180r/min 4.10 半精磨 22 外圓 工件回轉速度 v=25m/min 文獻2 表 10-214 工件每分鐘轉數(shù) n=350r/min 哈爾濱理工大學機械工藝課程設計 第五章 夾具設計 為提高勞動生產率,保證加工質量,故設計專用銑槽夾具 要求: 設計銑 90雙槽的銑床夾具,以滿足要求。 5.1 夾具結構說明 在該零件的銑 90雙槽工藝中,要求至少限制 5 個自由度。 因此,采用一個長 V 型塊定位,并利用銷和壓板和輔助定位壓 緊。 V 型塊是利用銷與沉頭螺釘固定在夾具體上。壓板端是利 用螺栓調節(jié)壓板與工件間的距離的,并使用彈簧與單頭螺柱共同 輔助壓緊支撐;對刀塊導是利用螺釘和定位銷與夾具體相連接的。 通過以上的結構設計,該套夾具就可以在一定的尺寸范圍 內的類似工藝過程的工件上通用。 5.2 V 型塊的定位誤差: 哈爾濱理工大學機械工藝課程設計 圖 51 定位誤差的計算 其中, ,BDhH.07. ,H2 。dy. 為使定位誤差對稱分布,在計算 V 型塊尺寸 H 和 B 時,公 式中的 D 值可取定位圓的中間尺寸,即 ,此時定位誤dD21 差: 075.2sin1dy 所加工工件的公差 T0.020(0.041)0.021 T 所以滿足定位誤差。y31 V 形塊見附圖 JX04-1203 圖。 5.3 銷定位 定位銷的尺寸為與其配合的孔的尺寸,既 。保證定05.8 哈爾濱理工大學機械工藝課程設計 位銷的位置度和垂直度,見附圖 JX04-1205。 5.4 壓板 壓板根據(jù)各個零件的尺寸及相互間的位置關系自行設計,見 附圖 JX04-1201。 5.5 夾具體 夾具體根據(jù)各個零件的尺寸及相互間的位置關系自行設計, 見附圖 JX04-1204。 5.6 對刀塊 對刀塊是標準件:GB224280,由文獻2 直角對刀塊查得, 附合零件的對刀要求,能夠保證加工精度。見附圖 JX041203。 裝配圖附圖: 哈爾濱理工大學機械工藝課程設計 夾具體附圖: 總 結 這次設計是大學學習中最重要的一門科目,它要求我們把大 學里學到的所有知識系統(tǒng)的組織起來,進行理論聯(lián)系實際的總體 考慮,需把金屬切削原理及刀具、機床概論、公差與配合、機械 加工質量、機床夾具設計、機械制造工藝學等專業(yè)知識有機的結 合起來。同時也培養(yǎng)了自己的自學與創(chuàng)新能力。因此本次設計綜 合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設計中既了解了基本概 念、基本理論,又注意了生產實踐的需要,將各種理論與生產實 踐相結合,來完成本次設計。 這次設計是培養(yǎng)學生綜合運用所學知識,發(fā)現(xiàn), 提出,分析和解 決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié), 更是在學完大學所學的所 哈爾濱理工大學機械工藝課程設計 有專業(yè)課及生產實習的一次理論與實踐相結合的綜合訓練。這次 設計雖然只有三個月時間,但在這三個月時間中使我對這次課程 設計有了很深的體會。 這次畢業(yè)設計使我以前所掌握的關于零 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)了自己綜合運用設計與工藝等方面的知識; 以及自 己獨立思考能力和創(chuàng)新能力得到更進一步的鍛煉與提高;再次體 會到理論與實踐相結合時,理論與實踐也存在差異。 回顧起此次設計,至今我仍感慨頗多,的確,從選題到完成 定稿,從理論到實踐,在整整一學期的日子里,可以說學到了很 多很多的的東西,同時鞏固了以前所學過的知識,而且學到了很 多在書本上所沒有學到過的知識。通過這次畢業(yè)設計使我懂得了 理論與實際相結合是很重要的,只有理論知識是遠遠不夠的,只 有把所學的理論知識與實踐相結合起來,從理論中得出結論,才 能真正的實用,在生產過程中得到應用。在設計的過程中遇到了 許多問題,當然也發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處,對以前所學過的知識 理解得不夠深刻,掌握得不夠牢固,通過這次畢業(yè)設計,讓自己 把以前所學過的知識重新復習了一遍。 這次設計雖然順利完成了,也解決了許多問題,也碰到了許 多問題,老師的辛勤指導下,都迎刃而解。同時,在老師的身上 我也學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和各位教研室指導老師再次表示忠心的感 謝! 哈爾濱理工大學機械工藝課程設計 致 謝 這次設計使我收益不小,為我今后的學習和工作打下了堅實 和良好的基礎。但是,查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時, 數(shù)據(jù)存在大量的重復和重疊,由于經驗不足,在選取數(shù)據(jù)上存在 一些問題,不過我的指導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)設計。 這次設計成績的取得,與指導老師的細心指導是分不開的。 在此,我衷心感謝我的指導老師,特別是每次都放下她的休息時 間,耐心地幫助我解決技術上的一些難題,她嚴肅的科學態(tài)度, 嚴謹?shù)闹螌W精神,精益求精的工作作風,深深地感染和激勵著我。 從課題的選擇到項目的最終完成,她都始終給予我細心的指導和 不懈的支持。多少個日日夜夜,她不僅在學業(yè)上給我以精心指導, 同時還在思想、生活上給我以無微不至的關懷,除了敬佩指導老 師的專業(yè)水平外,她的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學 習的榜樣,并將積極影響我今后的學習和工作。在此謹向指導老 師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 哈爾濱理工大學機械工藝課程設計 參 考 文 獻 1. 切削用量簡明手冊,艾興、肖詩綱主編,機械工業(yè)出版社出版, 1994 年 2.機械制造工藝設計簡明手冊,李益民主編,機械工業(yè)出版社出 版,1994 年 3.機床夾具設計,哈爾濱工業(yè)大學、上海工業(yè)大學主編,上海科 學技術出版社出版,1983 年 4.機床夾具設計手冊,東北重型機械學院、洛陽工學院、一汽制 造廠職工大學編,上??茖W技術出版社出版,1990 年 5.金屬機械加工工藝人員手冊,上??茖W技術出版社,1981 年 10 月 6.機械制造工藝學,郭宗連、秦寶榮主編,中國建材工業(yè)出版社 出版,1997 年