夹具设计说明书

1、 机械制造工艺课程设计说明书学 院机械工程学院专 业机械设计制造及其自动化学 号4113010604学生姓名杨 震指导教师杨 晓 东提交日期2016年6月1日目录引言11 零件分析11.1 零件的作用11.2 零件的工艺分析12确定毛坯类型及加工余量12.1 选择毛坯12.2 确定毛坯尺寸公差及机械加工余量22.3 锻件的质量22.4 零件表面粗糙度23工艺规程设计33.1 定位基准的选择33.1.1 粗基准的选择33.1.2 精基准的选择33.2 拟定工艺路线33.2.1 表面加工方法的确定43.3 工序的集中与分散43.4 加工顺序的安排43.4.1 机型加工工序43.4.2 热处理工序5

2、3.4.3 辅助工序53.5 加工设备及工艺装备的选用53.6 切削用量的计算63.7 时间定额的计算73.7.1 基本时间tj的计算73.7.2辅助时间tf的计算73.7.3 其他时间的计算73.7.4 单件时间tdj的计算74专用铣床夹具设计84.1 夹具设计任务84.1.1工序尺寸和技术要84.1.2生产类型及时间额定84.2 拟定铣床夹具结构方案与绘制夹具草图84.2.1 确定定位方案，设计定位装置84.2.2确定加紧方案，设计加紧装置8小结10参考文献11Error! No text of specified style in document.引言 工业工程作为一门正式学科的出现应

3、追溯到19世纪末。它起源于美国，其理论体系伴随着工业化进程逐渐完善。我国的工业工程严格地讲是从20世纪60年代到80年代才有了一定水平的应用案例1，从80年代开始随着外资企业的进入使工业工程在一定范围内得到推广。经过20多年的发展，取得了较大的成就111 零件分析1.1 零件的作用变速叉是变速箱的换挡机构中的一个重要零件。变速叉头以19的孔套在变速叉轴上，并用螺钉经M10的螺纹孔与变速叉轴连接，拨叉脚则在双联变换齿轮的槽中。当需要变速时，操纵变速杆，变速杆机构就能通过拨叉头部的操纵杆槽带动拨叉与变速叉轴一起在变速箱中滑移，拨叉脚拨动双联滑移齿轮，在花键轴上滑动以改变档位。1.2 零件的工艺分析

4、此变速叉共有两组加工表面,它们之间有一定的位置要求,现分述如下: 1.以19mm孔为中心的加工表面.这组加工表面包括:19mm孔及其倒角,孔上端尺寸为16mm的槽,槽的外侧厚度为10.8mm的两个侧面, 19mm孔的上端距其中心12mm的两个端面,还有孔下端M10的螺纹孔.2.以82.2mm孔为中心的加工表面.这组加工表面包括: 82.2mm的孔及其倒角, 82.2mm的孔的侧面,距M10螺纹孔中心线63.7mm.这两组加工表面有着一定的位置要求,主要是:82.2mm孔与其外端面垂直度公差为0.1mm.由以上分析可知,对于这两组加工表面而言,可以先加工其中一组表面,然后借助专用夹具加工另一组表

5、面,并保证他们之间的位置精度要求.2确定毛坯类型及加工余量2.1 选择毛坯 零件材料为20号钢。考虑到汽车在行驶中要经常加速及正、反向行驶，零件在工作的过程中则经常承受交变载荷及冲击载荷，因此应该选用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。2.2 确定毛坯尺寸公差及机械加工余量 由变速叉的功用和技术要求，确定该零件的公差等级为一般精度。2.3 锻件的质量由于机械加工后变速叉的质量为1.5kg，可初步估计机械加工前锻件毛坯的质量为2kg。2.4 零件表面粗糙度由零件图可知，该变速叉的各表面的粗糙度Ra均大于等于1.6。根据上述因素，由表2-1确定该锻件的尺寸公差和机械加工余量。 表2-

6、1 变速叉机械加工余量及锻造毛坯尺寸公差加工表面零件尺寸机械加工余量毛坯公差毛坯尺寸19孔上两侧面10-0.3 01.7-2.2(左2.2右2)1.6-0.5+1.114.2-0.5+1.15451.7-2.2（取2.2）1.8-0.6+1.249.4-0.6+1.282.2+1的孔82.2+11.7-2.2（取2）2.0-1.4+0.678.4-1.4+0.6叉脚两端面8-0.3-0.21.7-2.2（取1.7）1.6-0.5+1.111.4-0.5+1.1图2-1 锻造零件毛坯图及加工余量 3工艺规程设计3.1 定位基准的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理可以

7、使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中回问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，是生产无法正常进行。3.1.1 粗基准的选择对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。根据这个基准选择原则，现选取19mm孔的外轮廓不加工面作为粗基准,利用一组共两个V形块夹持外轮廓做为主要定位面,以消除自由度. 3.1.2 精基准的选择主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。3.2 拟定工艺路线制定工艺路线得出发点,应当是使零件的几

8、何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。3.2.1 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，查课程设计手册平面加工方案的经济精度和表面粗糙度；孔加工方案的经济度和表面粗糙度，确定变速叉零件各表面的加工方法如表3-1表3-1 变速叉个表面加工方法加工表面尺寸及偏差/mm尺寸精度等级（IT）表面粗糙度/加工方案19孔两端面4593.2粗铣-半精铣19孔190+0.045106.3钻-扩距19孔12mm两端面1212

9、12.5粗铣16mm的槽16+0.241112.5粗铣19孔上两侧面10-0.31312.5粗铣M10的螺纹孔钻M9的孔钻-攻丝叉脚两侧8-0.3-0.283.2粗铣-半精铣82.2的孔82.2+183.2粗镗-半精镗3.3 工序的集中与分散选用集中原则安排变速叉的加工工序。该变速叉为大批量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减少，不但缩短辅助时间，而且由于一次装夹中加工了许多表面，有利于保障各加工表面的相对位置精度。3.4 加工顺序的安排3.4.1 机型加工工序遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准变速叉左端面，和19的孔，遵循“先粗后

10、精”，先安排粗加工工序，后安排精加工工序；遵循先主后次的原则，先加工主要表面先加工变速叉左端面，19的孔和变速叉脚两端面，后加工次要表面距19孔轴线12mm的两端面，16mm的槽，槽两侧面及82.2的孔和M10的螺纹孔；遵循先面孔的原则先加工19孔左端面，在加工19孔。初拟工序如下10 粗铣变速叉左右两端面 先基准后其他；20 半精铣变速叉左端面 先面后空 先主后次；30 钻、扩19孔 先面后孔；40 铣变速叉脚两端面 先粗后精；50 粗铣距19孔12mm两端面 先主后次；60 粗铣16mm的槽 先主后次；70 粗铣19孔上两侧面 先主后次；80镗82.2的孔 先粗后精；3.4.2 热处理工序

11、模锻成型后切边，进行调质处理，调质硬度为HRC58-63，并进行酸洗、喷丸处理。喷丸可提高表面硬度，增加耐磨性，取消毛坯表面因脱碳而对机械加工产生不利影响。叉脚两端面在精加工前要局部高频淬火，提高其耐用和在工作中承受冲击载荷的能力。3.4.3 辅助工序粗加工变速叉叉脚两端面和热处理后，应安排校直，在半精加工后安排去毛刺，最后安排清洗和终检工序。终上所述，该变速叉工序安排顺序为：基准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热处理等 。3.5 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障零件的加工质量的前提下，与生产批量和生产节拍相适应，应优

12、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。变速叉为大批量生产，可以选用较高效的专用设备和组合机床，也可以选用通用设备，所选用的夹具均为专用夹具。各工序加工设备及工艺装备的选用见表3-2：表3-2 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19孔左右两端面立式铣床X15高速钢面铣刀，游标卡尺20半精铣19孔左端面立式铣床X15高速钢面铣刀，游标卡尺30钻扩19的孔立式钻床X525麻花钻、扩孔钻、卡尺、塞规40粗铣、半精铣叉脚两侧面卧式双面铣床三面刃铣刀、游标卡尺50粗镗、半精镗82.2的孔坐标镗床镗刀、游标卡尺60粗铣距19孔12mm的两端面立式铣床X15高

13、速钢面铣刀，游标卡尺70粗铣16mm的槽立式铣床X15立铣刀，游标卡尺80粗铣19孔上两侧面立式铣床X15面铣刀，游标卡尺90钻、锥丝M10×1的螺纹孔立式钻床Z525高速合金钢钻头，丝锥100去毛刺钳工台平锉110热处理变速叉脚及16mm槽的两端面表面淬火淬火机120终检塞规、百分表、卡尺3.6 切削用量的计算1工序60粗铣距19孔中心12mm的两端面该工序共一个工步，有一台机床两次走刀完成。1）背吃刀量由于该工序一次走刀一次切削，选背吃刀量为加工余量5.91mm2）进给量X51型立式铣床的铣床功率为4.5KW,查机械制造技术基础课程设计表5.8高速钢套式面铣刀粗铣平面进给量，按机

14、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fz为0.08mm/z。3）铣削速度本工序采用高速钢镶齿铣刀、dw=80mm、齿数z=10.查表5.8高速钢套式面铣刀的铣削速度，确定铣削速度vc=40.5r/min，则ns=1000vc×40.5d=161.22r/min 由本工序采用X51立式铣床，取转速nw=160r/min，实际铣削速度 vc=×80×1601000=40.2r/min当nw=160r/min时，工作台每分钟进给量fm为 fm=fzznw=0.08×10×160=128mm/min查表得机床进给量为125mm/mi

15、n.3.7 时间定额的计算3.7.1 基本时间tj的计算1）工序60粗铣距19孔中心12mm的两端由于该工序加工左右两个端面所以：tj=2l+l1+l2fmz l1=0.5dc0d-c0+13=26.32mm c0=0.030.05d=3.2 l2=35mm综上tj57.7s3.7.2辅助时间tf的计算辅助时间tf与基本时间tj之间的关系为tf=(0.150.2)tj。取tf=0.15tj=8.66s3.7.3 其他时间的计算除了作业时间（基本时间与辅助时间之和）以外，每道工序的单间时间还包括布置工作地时间、休息与生理需要时间和准备与终结时间。由于变速叉的生产类型为大批量生产，分摊到每个工件上

16、的时间甚微，可以忽略不计；布置工作地饿时间tb是作业时间的2%7%，休息时间与生理需要时间tx为作业时间的2%4%，均取为3%，则各工序的其他时间（tx+tb）可按关系式（3%+3%）（tx+tb）计算，它们分别为：工序60的时间：tb+tx=6%×8.66+57.7=4s3.7.4 单件时间tdj的计算工序60的单件时间：tdj=57.7s+8.66s+4s=70.36s4专用铣床夹具设计4.1 夹具设计任务为了提高劳动生产率，保证生产质量，降低劳动强度，需设计专用夹具。为工序60铣距19孔中心12mm的两端面设计铣床夹具，所用机床为X51立式铣床，大批生产类型 4.1.1工序尺寸

17、和技术要加工变速叉距19孔中心12mm的两端面尺寸的要求为Ra12.5，只需要粗铣就能达到精度要求。4.1.2生产类型及时间额定生产类型为大批量生产，本道工序额定时间为70.36s4.2 拟定铣床夹具结构方案与绘制夹具草图4.2.1 确定定位方案，设计定位装置分析零件图与加工要求可知，加工变速叉距19孔中心12mm的两端面，从基准重合原则和定位稳定性，可靠性出发，选择以19孔为主要定位表面，以及82.2的孔作为次要定位表面 定位原件采用带肩长心轴和削边销定位。长心轴与19的孔配合限制四个自由度，分别是X轴的移动和转动、Z轴的移动和转动，其轴肩小环面与工件定位表面接触，限制一个自由度，既Y轴的移

18、动。最后削边销与叉脚配合限制Y轴的转动，实现工件的完全定位4.2.2确定加紧方案，设计加紧装置由于变速叉19孔处的轴向刚度较好，因此夹紧力沿19孔的轴线方向。针对大批量生产的加工工艺特点，此加紧装置采用快换机构。1） 确定导向方案，设计导向装置为能迅速，、准确的确定道具与夹具体的相对位置，铣床专用夹具都有对刀元件对刀块。对刀块与导向板连接，导向板用螺固定在夹具体上，本工序中采用直角对刀块，具体尺寸参考课程设计指导书。2） 确定夹具体的结构形式及夹具体的在机床上的安装方式考虑夹具体的刚度、强度和工艺性要求，采用铸造夹具体结构。小结为期二星期的课程设计已经结束了，在这段时间里，通过本次设计，使我了解了从事设计的基本过程，进一步巩固了我的专业知识和锻炼了我独立思考问题的能力。在这次课程设计进行过程中，我有很深的体会和学习到很多东西。首先，我学会了查阅资料和独立思考。我设计的题目是变速叉第四及第五速规程及夹具设计，其中主要涉及夹具设计，由于平时所学知识有限，所以设计过程中必须查阅其他相关的书籍或资料。其次，我体会到了做任何事都要有耐心。一个星期时间说长也不长，但每天都要重复查资料、计算、画图这些工作，久之久之也觉得非常枯燥无味。特别是画图的时候，有时候一天就画了那么一小部分，一条条的线让人眼