高低档变速叉课程设计说明书

1、目 录一、工艺规程设计11.1 工件分析11.2工艺规程编制2二、夹具设计22.1加工要求32.2 夹具设计32.2.1 定位基准的选择32.2.2 切削参数的选择与计算42.2.3夹具结构设计4结 论7参考文献81、工艺规程设计1.1 工件分析1.该工件的零件图如图1-1所示。2.该零件使用铸造的方法生产，使用材料为铸钢45，大批量生产。3.该零件是高低档变速叉，用于车辆的变速机构拨动齿轮，直径16mm的孔穿在轴上，叉口拨动齿轮。4.该零件叉头的两个侧面为主要使用的面，因此需要进行精加工，而且要进行高频淬火来保证其硬度，两叉口相对的两个面也需要加工，但是精度要求不高，而且该零件是精铸零件，因

2、此每个加工面留2mm的加工余量，既铸造的事实比零件多铸造2mm。直径为16mm的孔是一个基准孔，而且加工要求较高，考虑到零件是精铸，从成本上考虑预铸直径为12mm的，然后在进行精加工，M10的螺纹孔由于孔径太小，不再进行铸造，而是在精加工的时候直接进行加工出来。图1-1 设计零件1.2工艺规程编制零件采用精铸的方法生产，因此毛坯的精度较高，制定机械加工方案如下：第一步 先粗铣下平面，铣两叉口、中间的支撑圆柱和大圆柱的底面，由于叉口的加工余量为2mm，零件尺寸为7a11（mm），因此铸造的尺寸为11mm，本次粗铣去除2mm，剩余9mm。第二步 粗铣上平面，铣两叉口和中间的支撑圆柱，铣掉2mm，剩

3、余7mm。第三步 加工16mm的孔，由于精度要求过高，采用钻、扩、铰的加工方法，先钻一个15mm的孔，然后扩至15.9mm，最后铰到16+0.035 mm。第四步 锪16mm的孔两端的倒角。第五步 加工M10的螺纹和锪倒角，螺纹采用钻、攻的加工方法，先钻8.8mm的孔，然后攻螺纹，最后锪120°的倒角。第六步 粗铣叉口对侧面，加工至68H12尺寸。第七步 锪刀加工叉口倒角。第八步 叉口两爪上高频淬火，硬度HRC4553。第九步 粗磨叉口两侧面，保证尺寸7a11，表面粗糙度Ra3.2。第十步 检查2、夹具设计夹具装夹方法是靠夹具将工件定位、夹紧，以保证工件相对于刀具、机床的正确位置具有

4、以下特点：1.工件在夹具中的正确定位，是通过工件上的定位基准面与夹具上的定位元件相接触而实现的。因此，不再需要找正便可将工件夹紧。2.由于夹具预先在机床上已调整好位置（也有在加工过程中再进行找正的），因此，工件通过夹具对于机床也就占有了正确的位置。3.通过夹具上的对刀装置，保证了工件加工表面相对于刀具的正确位置。4.装夹基本上不受工人技术水平的影响，能比较容易和稳定地保证加工精度。5.装夹迅速、方便，能减轻劳动强度，显著地减少辅助时间，提高劳动生产率。6.能扩大机床的工艺范围。如镗削图机体上的阶梯孔，若没有卧式镗床和专用设备，可设计一夹具在车床上加工。综上所述：夹具安装方法简单，不受技术水平影

5、响，易操作。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。经过与指导老师沟通，决定设计第一道工序铣底面的铣床夹具。2.1加工要求本夹具将用于XL5032立式铣床。刀具采用面铣刀，由于加工零件的的最大宽度为92mm，查资料刀具直径125mm，刀片材料为硬质合金，齿数z=8，切削深度为2mm，一个工步铣削完成。由于后面还有一次磨削加工，因此本次加工的精度要求不高。2.2 夹具设计2.2.1 定位基准的选择由于所有的面都没有加工，零件毛坯是采用精铸的方法生产，因此与加工平面向背的平面作为一个定位基准，限制3个自由度，在24mm的圆柱上放一个V型块作为一个定位基准，限制2两个自由度

6、，叉口外侧放一个档位块， 限制一个自由度，该档位块同时还作为对刀块使用，上面放一个厚2mm的塞尺，尺寸精度为h8。如图2-1所示。图2-1 机械加工工序图2.2.2 切削参数的选择与计算铣削深度ap ap=2mm铣削宽度ae 宽度最大处在两叉口位置，尺寸为92mm，根据资料选取铣刀直径为125mm，刀具材料为硬质合金。铣削宽度最大处在两叉口位置，ae=92m-68mm=24mm每齿进给量fz 根据金属切削手册选取。切削材料为ZG45,属于中碳钢系列，范围在0.05-0.2之间，取0.1mm/z。每转进给量f f=fzz=0.1x8=0.8mm/r铣削速度vc vc=don/1000，根据金属切

7、削手册选取。切削材料为ZG45,属于中碳钢系列，范围在80-120之间，取80m/min。可计算出n=204r/min，选200r/min。每分钟进给量vf vf=fn=0.8x200=160mm/min计算切削用时 零件总长160mm，加工工时1min，辅助时间1min。平均切削厚度hdav 进过计算可知hdav=0.13mm切削力的计算 经过计算可知切削力为3.75KN。切削功率计算 5kw，所选机床为5.5kw，合适。2.2.3夹具结构设计虽然夹具的种类繁多，但它们的工作原理基本上是相同的。将各类夹具中，作用相同的结构或元件加以概括，可得出夹具一般所共有的定位元件、夹紧元件、夹具体、对刀

8、元件或导向元件和其它装置或元件几个组成部分，这些组成部分既相互独立又相互联系。（1）定位元件 定位元件由三部分组成，一个平面、一个V型块和一个挡位钉。a.一个平面定位平面使用加工背面的平面，使用一个支撑块和一个支撑钉的方式。考虑到叉口处需要加工，因此叉口下面用一个支撑块进行支撑，然后在直径24mm的圆柱下放一个支撑钉进行支撑，支撑钉和支撑块共同构成一个平面，该平面限制了一个z方向的移动自由度和两个分别沿着x轴和y轴转动的自由度，同时考虑到直径24mm的圆柱中心有空，支撑钉有可能传到孔内，因此将支撑钉改为一个小的支撑块，由于此定位面是一个未加工面，本身比较粗糙，可不认为是过定位。b. 一个V型块

9、V型块卡住直径24mm的圆柱面，限制沿着x轴和y轴移动的自由度。如果使用普通V型块，会与零件的加强肋发生干涉，这里进行了改进，将一个普通的V型块分成两半,避开肋板的位置，在顶部分别用螺栓和底板连接起来。如图2-2所示。c. 一个挡位钉档位钉放在叉口的支撑块上，限制了z轴转动的自由度，考虑到磨损问题和便于定位的问题，使用一个长方体块作为档位块，用螺栓安装在叉口支撑块上。（2）夹紧元件a夹紧力的大小 图2-2 分体式V型块夹紧力的大小，对于保证定位稳定、夹紧可靠，确定 夹紧装置的结构尺寸，都有着密密切的关系。夹紧力的大小要适当。夹紧力过小则夹紧不牢靠，在加工过程中工件可能发生位移而破坏定位，其结果

10、轻则影响加工质量，重则造成工件报废甚至发生安全事故。夹紧力过大会使工件变形，也会对加工质量不利。理论上，夹紧力的大小应与作用在工件上的其它力（力矩）相平衡；而实际上，夹紧力的大小还与工艺系统的刚度、夹紧机构的传递效率等因素有关，计算是很复杂的。因此，实际设计中常采用估算法、类比法和试验法确定所需的夹紧力。 当采用估算法确定夹紧力的大小时，为简化计算，通常将夹具和工件看成一个刚性系统。根据工件所受切削力、夹紧力（大型工件应考虑重力、惯性力等）的作用情况，找出加工过程中对夹紧最不利的状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力，最后再乘以安全系数作为实际所需夹紧力，即 Fwk=KFw 式中 Fwk实际所需

11、夹紧力，单位为N； Fw在一定条件下，由静力平衡算出的理论夹紧力，单位为N； K安全系数，粗略计算时，粗加工取K2.53，精加工取K1.52。b夹紧结构设计夹紧结构的设计理念是施加一个力，该力指向V型块中心，将零件压在V型块上。为了减少工人的劳动强度，初始考虑使用气动进行夹紧，根据夹紧力计算所需气缸的直径为400mm，尺寸太大无法布置，考虑使用液压进行夹紧，此时夹紧力够用但是液压缸的辅助长度过长，导致整个夹具太长，最终决定使用简单的夹紧结构，使用外六角头螺栓进行夹紧，夹紧的时候使用一个专用配套扳手进行夹紧，根据夹紧力计算所需直径为8mm，为安全考虑，选择M12的螺栓。（3）对刀元件铣床夹具在工

12、作台上安装好了以后，还要调整铣刀对夹具的相对位置，以便于进行定距加工。为了使刀具与工件被加工表面的相对位置能迅速而正确地对准，在夹具上可以采用对刀装置。对刀装置是由对刀块和塞尺等组成，其结构尺寸已标准化。各种对刀块的结构，可以根据工件的具体加工要求进行选择。本次设计的为铣床夹具，因此需要设计对刀块，这里直接把限制z轴转动的档位块作为对刀块，对刀的时候在上面放一个厚度为2mm的塞尺，尺寸公差为h8。（4）夹具体夹具体是夹具的基体骨架，用来配置、安装各夹具元件使之组成一整体。由于夹具属于小批量生产，因此主要考虑使用现有的材料，工艺性不再作为第一考虑因素，使用普通的厚钢板作为夹具体，上下表面进行铣削

13、加工，加工后厚度为15mm，在安装螺栓连接的部位打孔，由于与其他元件进行连接。与机床的连接使用机床上带的压块进行压紧。如图2-3所示。图2-3 夹具体（5）误差分析由于本次加工是第一道工序，定位基准为粗基准，因此不再进行误差计算。结 论本夹具设计课程实践环节即将结束，课题是根据零件的加工内容所设计的铣床专用夹具。从零件的结构特点及加工内容初步拟定定位方案，夹紧方案，绘制草图，修改方案，最终确定方案。这期间巩固复习了以前学习过的内容并进行了综合运用，提高了我们综合运用所学知识以及理论结合实际的能力。通过此次的培训不仅使我对课本内容有了更深入的认识，培养了我分析问题的能力。对灵活运用工具手册解决问

14、题的能力有了明显地提高。我基本掌握了专用夹具设计的方法和步骤。由于自己的能力所限，设计中还有许多不足之处，以后还要继续不断的学习改进。参考文献1 王光斗.机床夹具设计手册【M】科学技术出版社，19882 戴陆武.机床夹具设计【M】国防.工业出版社，19943 韩洪涛.机械制造技术【M】上海.化学出版社，20024 李清旭.机械加工工艺【M】北京.机械工业出版社，20015. 王昆. 机械设计手册【M】 化学工业出版社,20046. 詹启贤. 自动机械设计【M】 机械工业出版社，19967. 周开勤 机械零件手册【M】 高等教育出版社,19988. 杨君兴 国家标准机械制图应用示例图册【M】中国标准出版社,19949. 孙恒 机械原理【M】 西北工业大学机械原理及机械零件教研室,200610. 陈于萍 互换性于测量技术【M】 机械工业出版社,200511. 何明新 机械制图（第五版）【M】 高等教育出版社,200412. 孔午光 高速凸轮【M】 高等教育出版社,199813. 孟原先 现代机构手册【M】 机械工业出版社,19941