机械制造技术课程设计副变速拨叉的加工工艺及钻ф8.7孔夹具设计【全套图纸】.doc

机械制造技术基础课程设计说明书设计题目：副变速拨叉零件的加工工艺规程 及“钻8.7孔”工序的夹具设计 专业班级；机械设计一班 学生姓名： 学生学号： 指导教师： 哈尔滨远东理工学院2013年 03 月 18 日 机械制造技术基础课程设计任务书全套图纸，加153893706设计题目：设计“副变速拨叉”零件的机械加工工艺规程 及此零件“钻8.7孔”工序的专用夹具设计内容： 1绘制零件图一张。（要求计算机绘图） 2编制零件的加工工艺规程，并填写加工工艺过程卡及指定工序卡各一张。 3设计指定工序的夹具，绘制夹具装配总图。 4绘制夹具的非标零件图。 5编写设计说明书一份。班 级： 学 生： 指导教师： 系 主 任： 2013年 3 月 4 日目 录1零件的工艺分析及生产类型的确定 1 1.1零件的作用 1 1.2零件的工艺分析 1 1.3确定零件的生产类型 12工艺规程设计 2 3.1定位基准的选择 2 3.2拟定工艺路线 4 3.3加工设备及工艺装备的选用 6 3.4加工余量、工序尺寸和公差的确定 7 3.5确立切削用量及基本工时 83专用钻床夹具设计 13 4.1 夹具设计任务 13 4.2 拟定钻床夹具结构方案与绘制夹具草图 14 4.3 绘制夹具装配总图 14 4.4 夹具装配图上标注尺寸，定位误差分析 15课程设计总结 17参考文献 171零件的工艺分析及生产类型的确定1.1零件的作用副变速拨叉是变速箱换挡机构中的一个重要零件。拨叉头以孔套在变速叉轴上，并用销钉经孔与变速叉轴连接，拨叉脚则夹在双联变换齿轮的槽中。当需要变速时，操作变速杆，变速操作机构就通过拨叉头部的操作槽带动拨叉与变速拨叉轴一起在变速箱中滑移，拨叉脚拨动双联变换齿轮在花键轴上滑动以改换档位。1.2零件的工艺分析由零件图可知，其材料为KTH350-10该材料具有一定的强度、刚度和韧性，易于锻造、铸造加工。该零件形状特殊，结构一般复杂，属叉杆类零件。拨叉脚两端面、变速叉轴孔和两耳内表面是重要工作表面，其他表面加工精度均较低，不需要高精度机床加工，通过铣削、钻床的粗加工就可以达到加工要求，而主要加工表面虽然加工精度相对较高，但也可以再正常的生产条件下，采用较经济的方法保质保量地加工出来。由此可见，该零件的工艺性较好。该零件的主要加工表面为拨叉脚两端面、变速叉轴孔和锁销孔，在设计工艺规程时应重点予以保证。1.3确定零件的生产类型按照教学要求，该副变速拨叉的生产类型为大批量生产。2工艺规程设计2.1定位基准的选择定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗基准。1. 精基准的选择叉轴孔的轴线是拨叉脚两端面和两耳内表面的设计基准，拨叉头左端面是拨叉轴方向上的设计基准。选用叉轴孔的轴线和拨叉头左端面做精基准定位加工拨叉脚两端面和两耳内表面，实现了设计基准和工艺基准的重合，保证了被加工表面的垂直度要求。另外，由于拨叉图（一）图（二）件刚性较差，受力易产生变形，选用拨叉头左端面做精基准，夹紧力作用在拨叉头的右端面上，可避免在机械加工中产生夹紧变形，加紧稳定可靠。2. 粗基准的选择选择变速叉轴孔的外圆面和拨叉头右端面做粗基准。采用的外圆面定位内孔可保证孔的壁厚均匀；采用拨叉头右端面做粗基准加工左端面，可以为后续准备好精基准。3.2拟定工艺路线工艺路线的拟定是制定工艺规程的总体布局，包括确定加工方法划分加工阶段决定工序的集中与分散、加工顺序的安排以及安排热处理、检验及其他辅助工序（去毛刺、倒角等）。他不但影响加工的质量和效率，而且影响工人的劳动强度、设备投资、车间面积、生产成本等。因此拟定工艺路线是制定工艺规程的关键性一步，必须在充分调查研究的基础上提出工艺方案，并加以分析比较，最终确定一个最经济合理的方案。1. 表面加工方法的确定根据零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度要求，查参考一表2.25平面加工方案的经济精度和表面粗糙度；查参考一表2.24孔加工方案的经济精度和表面粗糙度，确定变速副拨叉零件各表面的加工方法，如下表所示：各表面加工方案加工表面尺寸及偏差/mm尺寸精度等级表面粗糙度/加工方案拨叉头孔IT93.2粗镗-半精镗两耳内表面IT1312.5粗铣拨叉脚两端面IT126.3粗铣拨叉脚内表面IT1212.5粗铣拨叉头左端面70IT1225粗铣拨叉头右端面70IT1225粗铣锁销孔IT1225钻 2.加工阶段的划分该副变速拨叉加工质量较高，可将加工阶段划分为粗加工、半精加工几个阶段。在粗加工阶段，首先将精基准（拨叉头左端面和叉轴孔）准备好，使后续工序都可采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求；然后粗铣拨叉头右端面、两耳内表面、拨叉脚两端面、拨叉脚内表面。在半精加工阶段，完成拨叉头孔的镗和轴销孔的钻加工。3. 工序的集中与分散选用工序集中原则安排拨叉的加工工序。该拨叉的生产类型为大批生产，可以采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表面之间的相对位置精度要求。4. 工序顺序的安排 （1）机械加工工序遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准拨叉头左端面和叉轴孔；遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序；遵循“先主后次”原则，先加工主要表面叉轴孔和拨叉脚两端面，后加工次要表面两耳内表面、拨叉脚两内表面；遵循“先面后孔”原则，先加工拨叉头端面再加工叉轴孔，先加工两耳内表面再钻销轴孔。由此初拟定副变速拨叉机械加工工序安排，如下：副变速拨叉机械加工工序安排（初拟）工序号工序内容简要说明10粗铣拨叉头两端面“先基准后其他”20粗镗、半粗镗孔（主要表面）“先面后孔”“先主后次”30铣拨叉脚两端面（主要表面）“先主后次”40铣拨叉脚内表面（次要表面）“先主后次”工序号工序内容简要说明50铣两耳内表面（次要表面）“先主后次”60钻孔（次要表面）“先面后孔” （2）辅助工序在镗孔后应安排倒角，在钻孔完成后应安排去毛刺、清洗和终检工序。综上所述，该变速副拨叉工序的安排顺序为：基准加工主要表面加工次要表面加工。5. 确定工艺路线图在综合考虑工艺顺序安排原则的基础上，拟定拨叉的机械加工工艺路线，见下图：变速副拨叉机械加工工艺路线（修改后）工序号工序内容定位基准10粗铣拨叉头两端面端面、mm孔、拨叉脚内表面20粗镗、半粗镗、倒角孔右端面、mm、拨叉脚内表面30铣拨叉脚两端面左端面、mm40铣拨叉脚内表面左端面、mm、拨叉脚内表面50铣两耳内表面左端面、mm、拨叉脚内表面60钻孔左端面、mm、拨叉脚内表面70去毛刺80校正拨叉脚90清洗100终检3.3加工设备及工艺装备的选用机床和工艺装备的选择应在满足零件加工工艺的需要和可靠地保证零件加工质量的前提下，与生产批量和生产节拍相适应，并应优先考虑采用标准化的工艺装备和充分利用现有条件，以降低生产准备费用。副变速拨叉的生产类型为大批生产，可以选用高效的专用设备和组合机床，也可选用通用设备，所选用的夹具均为专用夹具。根据参考一表3.6立式铣床各种型号及主要参数、表4.16铣刀的种类用途、表4.2孔加工刀具的类型及应用、表4.38游标卡尺，各工序加工设备及工艺装备的选用见下表：加工设备及工艺装备工序号工序内容加工设备工艺装备10粗铣拨叉头两端面立式铣床X51高速钢套式铣刀、游标卡尺20粗镗、半粗镗、倒角孔立式铣床X51镗刀、卡尺、锥柄圆柱塞规30铣拨叉脚两端面立式铣床X51高速钢套式铣刀、游标卡尺40铣拨叉脚内表面立式铣床X51高速直齿三面刃铣刀、游标卡尺50铣两耳内表面立式铣床X51高速直齿三面刃铣刀、游标卡尺60钻孔立式钻床Z525麻花钻、游标卡尺、锥柄圆柱塞规70去毛刺钳工台80校正拨叉脚钳工台手锤90清洗清洗机100终检塞规、百分尺、卡尺等 3.4加工余量、工序尺寸和公差的确定1.工序10粗铣拨叉头两端面以右端面定位，粗铣左端面，铣削量2mm，以左端面定位，粗铣右端面，铣削量为2mm。2. 工序20粗镗、半粗镗孔铸造后双侧余量一半为2mm，粗镗双侧余量3mm，半精镗双侧余量1mm。3. 工序30铣拨叉脚两端面铸造后双侧余量一半为2mm粗铣双侧余量4mm。4.工序40铣拨叉脚内表面铸造后双侧余量一半为2mm粗铣双侧余量4mm。5.工序50铣两耳内表面 铸造后双侧余量一半为2mm粗铣双侧余量4mm。6. 工序60钻孔一次钻孔。3.5确立切削用量及基本工时1.工序10粗铣拨叉头两端面该工序分两个公步，公步1是以右端面定位，粗铣左端面；工步2是以左端面定位，粗铣右端面，它们所选用的背吃刀量、切削速度和进给量是一样的。 （1）背吃刀量 由于切削量较小，故选择 =2mm。一次走刀即可完成。 （2）进给量X51型立式铣床功率为4.5KW，查参考一表5.8高速钢套式面铣刀粗铣平面进给量，按机床、工件、夹具系统刚度为中等条件选取，该工序的每齿进给量取为0.08mm/z。 （3）铣削速度 由本工序采用高速钢整体铣刀、=40mm，齿数=12。查参考一表5.8高速钢整体铣刀铣削速度，确定铣削速度=44.9m/min，则=357.3r/min 由本工序采用X51型立式铣床，查参考一表3.6，取转速=380r/min，故实际切削速度=47.7m/min 当=380r/min时，工作台的每分钟进给量=364.8mm/min也可根据参考一表3.7查得机床的进给量为300mm/min。 （4）基本工时由于该工序包括两个工步，每个工步的基本加工时间计算查参考一表5.41铣削基本时间计算，。确定=14mm,=2mm，=24mm；则该工序的基本时间为，则该工序基本工时为16s。2.工序20粗镗、半粗镗、倒角孔该工序分为三个工步： （1）粗镗孔工步取背吃刀量=1.5mm，查参考一表5.57高速钢镗刀镗孔的切削用量得，切削速度取=35m/min,进给量取=0.8mm/r,则= =1114r/min由本工序采用X51立式铣床，取转速 =1225r/min,故实际切削速度为 =m/min=38.46m/min （2）半镗孔工步取背吃刀量=0.5，查参考一表5.57高速钢镗刀镗孔的切削用量得，切削速度去=20m/min，进给量取0.2mm/r,则=490r/min又本工序采用X51立式铣床，取转速=490r/min,故实际切削速度为=20m/min。 （4）基本工时由参考一表5.37镗孔基本时间的计算，因此粗镗工步基本工时为11s，半精镗工步基本工时为46s。3. 工序30铣拨叉脚两端面该工序分两个公步，公步1是粗铣拨叉脚左端面；工步2是粗铣拨叉脚右端面。它们所选用的背吃刀量、切削速度和进给量是一样的。 （1）背吃刀量 由于切削量较小，故选择 =2mm。一次走刀即可完成。 （2）进给量X51型立式铣床功率为4.5KW，查参考一表5.8高速钢套式面铣刀粗铣平面进给量，按机床、工件、夹具系统刚度为中等条件选取，该工序的每齿进给量取为0.08mm/z。 （3）铣削速度 由本工序采用高速钢整体铣刀、=40mm，齿数=12。查参考一表5.8高速钢整体铣刀铣削速度，确定铣削速度=44.9m/min，则=357.3r/min 由本工序采用X51型立式铣床，查参考一表3.6，取转速=380r/min，故实际切削速度=47.7m/min 当=380r/min时，工作台的每分钟进给量=364.8mm/min也可根据参考一表3.7查得机床的进给量为300mm/min。 （4）基本工时 由于该工序包括两个工步，每个工步的基本加工时间计算查参考一表5.41铣削基本时间计算，确定=14mm,=2mm，=62mm；则该工步的基本时间为，该工序基本工时为32s。 4. 工序40铣拨叉脚内表面该工序分两个公步，公步1是粗铣拨叉脚左内表面；工步2是粗铣拨叉脚右内表面，它们所选用的背吃刀量、切削速度和进给量是一样的。 （1）背吃刀量 由于切削量较小，故选择 =2mm。一次走刀即可完成。 （2）进给量、铣削速度 X51型立式铣床功率为4.5KW，查机械加工工艺人员手册（第三版）下文简称参考二表14-77高速钢整体三面刃铣刀铣平面及凸台的切屑速度采用直齿三面刃铣刀、=68mm，齿数=16，每齿进给量=0.08mm,铣削速度=49m/min，则=229.5r/min 由本工序采用X51型立式铣床，查参考一表3.6，取转速=210r/min，故实际切削速度=44.8m/min 当=210r/min时，工作台的每分钟进给量=268.8mm/min也可根据参考一表3.7查得机床的进给量为250mm/min。 （3）基本工时由于该工序包括两个工步，它们所选用的背吃刀量、切削速度和进给量是一样的，所以两工步基本工时也相同。偏角，查参考一表5.41铣削基本时间计算，确定=14mm,=2mm，=6mm；则每个工步工序的基本时间为，该工序基本工时为10s。5. 工序40铣两耳内表面该工序分两个公步，工步一是粗铣左耳内表面，工步二是粗铣右耳内表面，由于它们的机械加工余量，粗糙度要气相同，因此它们所选用的背吃刀量、切削速度和进给量是一样的。 （1）背吃刀量 由于切削量较小，故选择 =2mm。一次走刀即可完成。 （2）进给量、铣削速度 X51型立式铣床功率为4.5KW，查机械加工工艺人员手册（第三版）下文简称参考二表14-77高速钢整体三面刃铣刀铣平面及凸台的切屑速度采用直齿三面刃铣刀、=68mm，齿数=16，每齿进给量=0.08mm,铣削速度=49m/min，则=229.5r/min 由本工序采用X51型立式铣床，查参考一表3.6，取转速=210r/min，故实际切削速度=44.8m/min 当=210r/min时，工作台的每分钟进给量=268.8mm/min也可根据参考一表3.7查得机床的进给量为250mm/min。 （3）基本工时 由于该工序包括两个工步，它们所选用的背吃刀量、切削速度和进给量是一样的，所以两工步基本工时也相同。偏角，查参考一表5.41铣削基本时间计算，确定=14mm,=2mm，=15mm；则每个工步工序的基本时间为，该工序基本工时为16s。6.钻孔 （1）切削用量由工件材料为KTH350-10、孔mm、查参考二表10-22麻花钻，选定直径的麻花钻，查参考一表5.19高速钢麻花钻钻削碳钢的切削用量得，切削速度=20m/min，进给量=0.20mm/r，取=8.7mm，则=r/min=732.1r/min由本工序采用Z525型立式钻床，由表3.17得，转速=680r/min，故实际切削速度为=18.58m/min （2）基本工时 由参考一表5.39，工步，则该工序的基本时间为4专用钻床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。由指导老师的分配，决定设计的工序钻8.7孔的夹具设计。4.1 问题的提出 本夹具主要用于钻8.7孔，需要考虑保证精度要求和如何提高生产效率上。我们采用14作为定位基准。4.2 定位基准的选择拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。选择14孔和其端面作为定位基准，来设计本道工序的夹具，以圆柱销和挡销作为定位夹具，端面限制3个自由度，圆柱销限制2个自由度，挡销限制1个自由度，这样空间的六个自由度就限制完全了，同时采用手柄夹紧即可满足要求。4.3切削力及夹紧力计算 由于本道工序主要完成孔的钻孔加工，钻削力。由切削手册得：钻削力 式（5-2）钻削力矩 式（5-3）式中： 代入公式（5-2）和（5-3）得 本道工序加工孔时，夹紧力方向与钻削力方向相同。因此进行夹紧立计算无太大意义。只需定位夹紧部件的销钉强度、刚度适当即能满足加工要求。4.4 定位误差分析本工序选用的工件以圆孔在圆柱销上定位，圆柱销为水平放置，由于定位副间存在径向间隙，因此必将引起径向基准位移误差。在重力作用下定位副只存在单边间隙，即工件始终以孔壁与圆柱销上母线接触，故此时的径向基准位移误差仅存在Z轴方向，且向下，见下图。式中 定位副间的最小配合间隙（mm）； 工件圆孔直径公差（mm）； 圆柱销外圆直径公差（mm）。4.5 夹具设计及操作简要说明使用圆柱销和挡销定位，手柄的压紧力即可指定可靠的卡紧力。同时我们采用可换钻套，当导向的钻套磨损后，我们松开螺钉可以换下钻套。保证导向的精度，这样就大大的提高了生产效率，适合于大批量生产。4.6 绘制夹具装配总图如下钻8.7孔夹具装配图课程设计总结 本次课程设计使我感受到了要做一名优秀的工艺设计师不是一件容易的事，这需要我们把学到的各门知识有机的联系起来。经历了此次课程设计，我明白了首先要从全局着手，否则会弄得顾此失彼，辛辛苦苦做得方案到最后一步时才发现不合理于是又得从头开始。这次设计课也锻炼了我的查表的能力，因为整个设计过程几乎是一个查表的过程，总之不查表就无设计可言，因此每天就得翻阅各种设计手册，这为我将来的工作打下了基础。天气变得寒冷起来为了能赶的上进度所以每天要坚持工作，这在无形中锻炼了我的吃苦精神。总之这次课程设计使我受益匪浅。参考文献（1） 尹成湖.机械制造技术基础课程设计.北京.高等教育出版社， 2009.3（2）艾兴，肖诗纲.切削用量简明手册.北京:机械工业出版社（3）李益明.机械制造工艺设计简明手册.哈尔滨.哈尔滨工业大学出版（4）机械加工工艺人员手册（第三版）