CA10B解放汽車第四及第五變速叉加工工藝及鉆Φ19孔夾具設計-版本2[含CAD高清圖紙]

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零件技術(shù)要求變速叉形狀特殊、結(jié)構(gòu)簡單，屬于典型的叉桿類零件.為實現(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要承受沖擊載荷，為增強其耐磨性，該表面要求高頻淬火處理，硬度為5863HRC；為保證變速叉換檔時叉腳受力均勻，要求叉腳兩端面對叉軸孔19的垂直度要求為0.1mm.（三） 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19mm孔為中心的加工表面.這組加工表面包括:19mm孔及其倒角，孔上端尺寸為16mm的槽，槽的外側(cè)厚度為10mm的兩個側(cè)面， 19mm孔的上端距其中心12mm的兩個端面，還有孔下端M10的螺紋孔.2.以82.2mm孔為中心的加工表面.這組加工表面包括: 82.2mm的孔及其倒角， 82.2mm的孔的側(cè)面，距M10螺紋孔中心線63.7mm.這兩組加工表面有著一定的位置要求，主要是:82.2mm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表面，并保證他們之間的位置精度要求.二. 確定毛坯(一) 確定毛坯的制造形式零件材料為20鋼，零件經(jīng)常撥動齒輪承受變載荷和沖擊性載荷，因此應選用鍛件，以使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件工作可靠.因為為大批量生產(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，也是應該的.（2） 確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量根據(jù)上述資料以及加工工藝，分別確定各加工表面的加工余量，工序尺寸及毛胚尺寸如下：1、16mm的槽參照機械加工工藝手冊，表3.1-56可知，因為其公差等級太低，可以直接銑.2、槽的側(cè)面參照機械加工工藝手冊，表3.1-56可知,其加工余量Z=2mm.3、19mm孔的兩個上端面機械加工工藝手冊，表3.1-56可知,其加工余量Z=2mm.4、82.2mm孔的兩側(cè)面參照機械加工工藝手冊，表3.1-56可知,其加工余量Z=2mm.精銑余量：單邊0.7mm（工藝設計手冊表8-31），銑削余量Z=2.0-0.7=1.3mm，鍛件偏差mm.由于設計規(guī)定的零件為大量生產(chǎn)，應該采取調(diào)整法加工.因此在計算最大最小加工余量時，應按調(diào)整法加工方式予以確定.5、19mm孔參照機械加工工藝手冊，表3.1-56可知,其加工余量2Z=2mm.鉆孔18.5mm，鉸孔19mm.6、82.2mm孔參照機械加工工藝手冊，表3.1-56可知,其加工余量2Z=2.5mm，粗鏜81.7mm,鉸孔82.2mm.三 擬定工藝路線（一）定位基準的選擇基準面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；孢x擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)效率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。定位基準有粗基準和精基準之分，通常先確定精基準，然后再確定粗基準。基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一，它對零件的生產(chǎn)是非常重要的.1.精基準的選擇 主要考慮基準重合的問題，當設計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算，根據(jù)該零件的技術(shù)要求和裝配要求，選擇叉軸孔19和孔左端面作為精基準，零件上的很多表面都可以采用它們作基準進行加工，叉軸孔19的軸線是設計基準，選用其作精基準定位加工叉腳兩端面和M10螺孔，實現(xiàn)了設計基準和工藝基準的重合，保證被加工表面的垂直度要求。另外，由于變速叉剛性較差，受力易產(chǎn)生彎曲變形，為了避免在機械加工中產(chǎn)生夾緊變形，根據(jù)夾緊力應垂直于主要定位基面，并應作用在剛度較大部位的原則，夾緊力作用點不能作用在叉桿上。選用叉頭左端面作精基準，夾緊可以作用在叉頭的右端即孔19的右端面上，夾緊穩(wěn)定可靠。2.粗基準的選擇作為粗基準表面應該平整，沒有飛邊、毛刺或其他表面缺欠?，F(xiàn)選取19mm孔的外輪廓不加工面作為粗基準，用V形塊、支承板和擋銷實現(xiàn)完全定位，以消除自由度.（二）表面加工方法確定1.根據(jù)變速叉零件圖上各加工表面的尺寸精度和表面粗造度，確定加工工件的各表面的加工方法。（1）、16mm槽及槽兩側(cè)面，尺寸精度IT13，表面粗糙度Ra10m，加工方法為粗銑.（2）19mm孔上端面，尺寸精度IT13，表面粗糙度Ra10m，加工方法為粗銑.（3）19mm孔上端兩側(cè)面，尺寸精度IT13，表面粗糙度Ra10m，加工方法為粗銑.（4）19mm孔，尺寸精度IT9，表面粗糙度Ra6.3m，加工方法為鉆-鉸.（5）M10螺紋孔，尺寸精度IT11，表面粗糙度Ra12.5m，加工方法為鉆.（6）82.2mm孔端面，尺寸精度IT8，表面粗糙度Ra3.2m，加工方法為粗銑-精銑.（7）82.2mm孔，尺寸精度IT9，表面粗糙度Ra3.2m，加工方法為粗鏜-半精鏜. 2.加工階段的劃分 該變速叉加工質(zhì)量要求較高，可將加工階段劃分粗加工半精加工和精加工幾個階段。 在粗加工階段，首先將精基準19mm孔準備好，使后續(xù)工序都可以采用精基準定位加工，保證其他的加工表面的精度要求；然后粗銑16mm槽及槽兩側(cè)面，粗銑上端面及兩側(cè)面，叉腳的兩端面。在半精加工階段，完成了叉腳的兩內(nèi)端面的半粗銑，鉆M10螺栓孔；在精加工階段，進行19mm孔，19mm孔的全部加工工序。 3.工序的集中與分散 本題選用工序集中原則安排變速叉的加工工序。該零件的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，可以采用萬能型機床配以專用工，夾具，以提高生產(chǎn)率；而且運用工序集中的原則使工件的裝夾次數(shù)少，不但縮短輔助時間，而且由于在一次裝夾加工多個工步，有利于保證各加工表面之間的相對位置度精度要求。 4.工序的安排 一) 機械加工工序(1)遵循“先基準后其他”原則，首先加工精基準叉軸19mm孔(2) 遵循“先粗加工后精加工”原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 (3)遵循“先主要后次要”原則，先加工主要表面叉軸孔徑19mm的上端面和19mm孔，后加工次要表面叉腳的兩外端面。 (4)遵循“先加工面后加工孔”的原則，先加工叉軸19mm孔的兩端面，后加工19mm孔和28mm孔。 二)熱處理工序 模鍛成型后切邊,進行調(diào)質(zhì),調(diào)質(zhì)硬度為241285HBS，并進行酸洗，噴丸處理。噴丸可以提高表面硬度，增加耐磨性，消除毛坯表面因脫碳而對機械加工帶來的不利影響。叉腳兩端面在精加工之前進行局部高頻淬火，提高其耐磨性和在工作中承受沖擊載荷的能力。 三）輔助工序 粗加工叉腳兩端面和熱處理后，安排校直工序；在半精加工后，安排去毛刺和中間檢查工序；精加工后安排去毛刺，清洗和終檢工序。 綜上所述，該變速叉工序的安排順序為：基準加工主要表面粗加工及一些余量大的表面粗加工主要表面半精加工和次要表面加工熱處理主要表面精加工。 （六）制訂工藝路線 制訂工藝路線的出發(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(shù)要求能得到合理的保證.愛生產(chǎn)綱領已確定為大批量生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機床以及專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率.除此之外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量降低.工藝路線工序1 粗銑19mm孔上端兩端面，以19mm孔定位，選用X5112立銑床及專用夾具.工序2 鉆鉸19mm孔并倒角.以19mm孔及端面定位，選用Z525立式鉆床及專用夾具.工序3 粗銑16mm槽, 以19mm孔及端面定位工序4 粗銑16mm槽的兩側(cè)面，以19mm孔的外輪廓以及距槽底32mm的面為基準，選用X5112立銑床及專用夾具.工序5 16mm槽1.5*450倒角，選用C620-1車床及專用夾具.工序6 鉆距槽(16mm)12mm底面M10螺紋孔并倒角.以19mm孔及16mm槽底定位，選用Z5125立式鉆床及專用夾具.工序7 攻螺紋M10.工序8 粗銑82.2mm孔的兩端面.以19mm孔定位，選用XA6132型萬能升降臺銑床及專用夾具.工序9 粗鏜81.7mm孔.以19mm孔及距中心線63.7mm的面為基準，選用T740雙面臥式金剛鏜床及專用夾具.工序10 精鏜82.2mm孔. .以19mm孔及距中心線63.7mm的面為基準，選用T740雙面臥式金剛鏜床及專用夾具.工序11 82.2mm孔1*450倒角.選用C620-1型車床及專用夾具.工序12 精銑82.2mm孔的兩端面. 以19mm孔定位，選用XA6132型萬能升降臺銑床及專用夾具.工序13 終檢.（七）.加工余量、工序尺寸和公差的確定在此只確定工序1的加工余量和工序尺寸公差，其他的類同。如附表機械加工工序卡片所示。工序1-鉆鉸19mm孔并倒角.由表2-28可查得，鉸孔余量Z鉸=0.25mm；鉆孔余量Z鉆=18.75mm。查表1-20可依次確定各工序尺寸的加工精度等級為，鉸：IT10；鉆：IT12 。再查標準公差數(shù)值表可確定各工步的公差值分別為，鉸：0.045mm；鉆：0.21mm。綜上所述，該工序各工步的工序尺寸及公差分別為，鉸：19的上偏差0.045mm 下偏差0mm，鉆： 19的上偏差0.21 下偏差0mm。 (八) 切削用量、時間定額的計算一、切削用量的計算（1） 鉆孔工步1） 背吃刀量的確定 取ap=18.75mm。 2） 進給量的確定 由表5-22，選取該工步的每轉(zhuǎn)進給量f=0.2mm/r。 3） 切削速度的計算 由表5-22，按工件材料為20鋼的條件選取，切削速度v可取為16m/min。由公式（5-1）n=1000v/d可得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速n=266，參照表4-9所列Z525型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=285r/min。再將此轉(zhuǎn)速代入公式（5-1），可求出該工序的實際鉆削速度v=nd/1000=285r/min x x18.85mm=17m/min。（2）鉸工步 1） 背吃刀量的確定 取ap=0.25 mm。 2） 進給量的確定 由表5-1，選取該工步的每轉(zhuǎn)進給量f=0.5mm/r。 3） 切削速度的計算 由表5-31，切削速度v可取為15m/min。由公式（5-1） n =1000v/d可求得該工序鉸刀轉(zhuǎn)速n =244r/min，參照表4-9所列Z525型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=246r/min。再將此轉(zhuǎn)速代入公式（5-1），可求出該工序的實際切削速度v = nd/1000=246r/min x x19mm/1000 =14.7m/min。 二、時間定額的計算 1. 基本時間tm 計算 工序5鉆鉸19mm孔 1）鉆孔工步 根據(jù)表5-41，鉆孔的基本時間可由公式tj=L/fn = (l+l1+l2)/fn求得tj0.41min 。2）鉸孔工步 根據(jù)表5-41，鉸圓柱孔的基本時間可由公式tj=L/fn = (l+l1+l2)/fn求得tj0.28min 。3) 锪孔19mm兩端面和倒角,被吃刀量 a=0.3mm查表5-32 取 。采用高速鋼锪鉆 根據(jù)4-9，取，則 有兩個端面，則t = 2tm=0.28min 2. 輔助時間ta的計算 根據(jù)第五章第二節(jié)所述，輔助時間和基本時間tj之間的關(guān)系為tf（0.150.2）tj，取tf0.15tj，則工序的輔助時間為：tf0.14min。三.夾具設計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。一. 提出問題本夾具要用于粗鉆，鉸孔19，對孔的要求有：粗糙度等級為6.3級，有很高的垂直度要求，此孔將做為加工其他各工作面的基準。因此，在本道工序加工時，我們應首先考慮保證孔的各加工精度，如何提高生產(chǎn)效率，降低勞動強度。2. 夾具的設計 1. 定位基準的選擇 擬定加工路線的第一步是選擇定位基準。定位基準的選擇必須合理，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?；鶞蔬x擇不當往往會增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設計更加困難甚至達不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求。因此我們應該根據(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。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，所以我們應考慮如何提高勞動效率，降低勞動強度，提高加工精度。 在本設計中，加工19的孔是比較重要的一步，因為此孔將是后續(xù)加工過程中所要用到的重要基準。所以，加工這個孔一定要保證精度，由于其他基準都不存在，此孔只能運用毛坯的外輪廓定位來設計夾具。為了提高加工效率，縮短輔助時間，決定用簡單的螺旋壓板來作為夾緊機構(gòu)。2. 切削力和夾緊力計算（1） 刀具： 高速鋼直柄麻花鉆頭（GB143685）d=187.5mm，Z=1 l=198、l1=135機床： Z525型立式鉆床由金屬切削機床夾具手設計冊所列公式 得 查表 3-56 得其中： 修正系數(shù) Z=1 代入上式，可得 F=1509N 因在計算切削力時，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）夾緊力的計算 選用鉤形壓板夾緊機構(gòu) 查指導教程得則 夾緊螺母： 公稱直徑d=12mm，材料Q235 性能級數(shù)為8級 螺母疲勞極限： 極限應力幅：許用應力幅：螺母的強度校核：螺母的許用切應力為 s=3.54 取s=4 得 滿足要求 經(jīng)校核： 滿足強度要求，夾具安全可靠， 使用快速螺旋定位機構(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3. 定位誤差分析 次工序的定位誤差基本有毛坯而產(chǎn)生，加工孔的時候工件還只是毛坯，沒有任何的基準，只有依靠毛坯輪廓來定位，但由于毛坯留有較大的加工余量，在保證此工序加工精度后，以此孔做為基準然后加工輪廓或其他工作部位，仍然能保證整個工件的精度。4. 夾具設計及操作的簡要說明 如前所述，在設計夾具時，應該注意提高勞動生產(chǎn)率避免干涉。應使夾具結(jié)構(gòu)簡單，便于操作，降低成本。提高夾具性價比。本道工序為鉆床夾具選擇了螺旋型壓板夾緊方式。本工序為粗鉆削余量大，鉆削力大，所以需要一定的夾緊才能達到本工序的要求。 本夾具的最大優(yōu)點就是結(jié)構(gòu)簡單緊湊四. 設計小結(jié)為期三個星期的課程設計已經(jīng)結(jié)束了，在這段時間里，通過本次設計，使我了解了從事設計的基本過程，進一步鞏固了我的專業(yè)知識和鍛煉了我獨立思考問題的能力。在這次課程設計進行過程中，我有很深的體會和學習到很多東西。首先，我學會了查閱資料和獨立思考。我設計的題目是CA10B 解放牌汽車的第四速及第五速變速叉零件的機械加工工藝規(guī)程及夾具設計，其中主要涉及夾具設計，由于平時所學知識有限，所以設計過程中必須查閱其他相關(guān)的書籍或資料。其次，我體會到了做任何事都要有耐心。三個星期時間說長也不長，但每天都要重復查資料、計算、畫圖這些工作，久之久之也覺得非?？菰餆o味。特別是畫圖的時候，有時候一天就畫了那么一小部分，一條條的線讓人眼花繚亂。因此，要順利完成任務，必須要有耐心和韌性，還要細心。我想這些在以后工作中也是必不可少的。由于本人缺少經(jīng)驗，知識水平所限，在處理實際問題時考慮不夠全面，在查閱有關(guān)資料時往往花很多的時間也找不到需要的資料，這在一定程度上也約束了設計的進度和質(zhì)量。設計中存在的不足之處，希望老師給予批評指正! 參考文獻 1.機械制造技術(shù)基礎課程設計指導教程鄒青主編，機械 工業(yè)出版社。 2.機械工藝手冊，孟少農(nóng)主編，機械工業(yè)出版社； 3機械加工工藝設計手冊，楊耀宸主編，航空工業(yè)出版社； 4機械制造技術(shù)基礎，何寧主編，高等教育出版社； 5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。6. 機床夾具設計手冊，東北重型機械學院、洛陽工學院、 第一汽車制造廠職工大學編，上?？茖W技術(shù)出版社。