机械制造技术课程设计-倒档变速叉加工工艺及磨16孔右端面夹具设计

I摘要本设计是基于倒挡变速叉零件的加工工艺规程及一些工序的专用夹具设计。连杆螺钉零件的主要加工表面是平面及孔系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，本设计遵循先面后孔的原则。并将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔系加工精度。主要加工工序安排是先以支承孔系定位加工出顶平面，在后续工序中除个别工序外均用顶平面和工艺孔定位加工其他孔系与平面。夹具选用专用夹具，夹紧方式多选用手动夹紧，夹紧可靠，机构可以不必自锁。因此生产效率较高。适用于大批量、流水线上加工。能够满足设计要求。关键词：倒挡变速叉零件；工艺；夹具；全套设计图纸加V信153893706或扣3346389411目录摘要 I目录 II第1章绪论 11.1倒挡变速叉机械加工工艺简述 11.2倒挡变速叉机械加工工艺流程 11.3倒挡变速叉夹具简述 21.4机床夹具的功能 21.5机械工艺夹具的发展趋势 21.5.1机床夹具的现状 21.5.2现代机床夹具的发展方向 3第2章零件的分析 42.1零件的作用 42.2零件的工艺分析 4第3章工艺规程的设计 53.1确定毛坯的制造形式 53.2基准的选择 53.3制定工艺路线 53.4变速叉的偏差计算 73.5切削用量以及机床的确定 7第4章磨Φ16孔右端面夹具 184.1研究原始质料 184.2定位基准的选择 184.3磨削力及夹紧分析计算 184.4误差分析与计算 194.5零、部件的设计与选用 214.6夹具操作步骤分析和可靠性预测 22总结 23参考文献 24致谢 25第1章绪论1.1倒挡变速叉机械加工工艺简述倒挡变速叉加工处理是指改变形状，尺寸，相对位置和取得良好份的全过程的性质的加工坯料的方法，该方法是基于所述工作者的处理。例如，该处理流程粗加工的共用部分-精加工-装配-检验-包装，是一般方法的过程。如上面所述原油处理可以包括空白的制造，研磨等，可被分成轿厢精加工，钳工，铣床，等等，必要的每个步骤进行了详细的数据，如粗糙度，以实现得多，公差来实现。

视产品与技术人员，设备条件和工人的质量等的数量，以确定所使用的过程中，和写在过程的文件，这是所述处理的规划的内容。这是一个比较有针对性。每个工厂可能不一样，因为实际的情况是不同的。总体来说，该过程是一个程序，过程是对于每个步骤详细参数，工艺规划是基于一个特定工厂编写过程的实际情况。1.2倒挡变速叉机械加工工艺流程倒挡变速叉加工工艺规划是提供零件的加工过程和工艺文件操作方法之一，它是具体的生产条件下，更合理的工艺和操作方法，按照该书面形式处理的规定文件，经批准后，以指导生产。步骤开发流程规范

1）生产计划的计算，以确定生产的类型。

2）分析零件图和产品装配图，零件加工分析。

3）制定工艺路线。

4）确定每个步骤中，计算处理的尺寸和公差。

5，以确定所使用的每一个过程的设备和工具，夹具，量具

7）来确定切削的量和固定的工作时间。

8）确定的主要过程的技术要求和试验方法。

9）填写流程文件。

在配制的顺序处理的过程中，往往在右边的内容已被预先确定前进行调整，以提高经济效益。在订单的执行过程中，它可能不会出现之前的物质条件，如引进改变生产条件，新技术，新工艺，新材料，采用先进的设备，需要及时修改完善工艺规程。1.3倒挡变速叉夹具简述倒挡变速叉夹具工件装夹技术和设备，它被广泛应用于机械加工等制造工艺。在现代化的生产，工装夹具是不可缺少的技术和设备，这直接影响到精密加工，帮助劳动生产率和产品，夹具设计是一个重要的技术工作。“工欲善其事，必先利其器。”工具是人类文明进步的标志。但是，工具（包括夹具，刀具，量具和艾滋病等）在其功能的不断创新仍然是非常显著。1.4机床夹具的功能1.机床夹具的主要功能机器的主要功能是加载工件夹具，工件定位和夹具。（1）确定在工件的定位占据夹紧过程中的正确位置。可以保证工件的正确的大小和位置的定位精度的要求。（2）固定以夹紧工件的定位，以保持加工过程中的定位操作的相同的位置。因为在加工过程中的工件，通过各种力的作用下，如果工件是固定的，工件会松动。由此，夹紧工件，以提供安全，可靠的加工条件。机床夹具2.特殊功能

工装夹具，主要对刀和引导特殊功能。（1）调节所述刀的切割边缘相对于工件或夹具的正确位置。铣削夹具边缘块，其可以快速确定相对于所述切割器夹具的正确位置。（2）引导钻夹具钻钻模板集可以快速确定钻头的位置和钻头指导自己的行为。1.5机械工艺夹具的发展趋势随着伟大的科学技术的进步和社会生产力的迅速提高，从补充工具夹具发展成为工艺装备齐全。1.5.1机床夹具的现状1）可以快速，方便地装备新产品投入生产。2）一组能够夹紧工件具有类似特征的。

3）适用于高精密机床夹具精密加工。

4）适用于所有现代灯具新机的制造技术。

5）高效利用液压或气动夹紧装置夹住，进一步提高劳动生产率。

6）提高机床夹具的标准化程度。1.5.2现代机床夹具的发展方向夹具的方向1：精确随着越来越精密机械产品，必将在精密夹具相应增加。夹具的方向2：效率高效率的夹具，常见的有效率夹子包括：自动化装置，高速与夹具夹紧动力装置的灯具。夹具的方向3：灵活性所述步骤的特征，产量，所述工件的形状和大小。新品种具有柔性夹具的特点是：组合夹具，通用可调夹具，夹具组，装配夹具，数控机床和夹具。在很长的，灵活的灯具灯具将成为发展的主要方向。夹具的方向4：标准化在配制的典型的夹具结构的基础上，第一固定部件和零件是普遍的，建立的类型大小串联或变体，以减少使用类似的功能元件和夹具的类型的部件，驳回一些的功结构差。常用的方法包括夹具，零部件材料。标准化阶段夹具是普遍深入，主要是建立在零件或装配夹具系列的大小，并为固定件审查地图有利条件。PAGE24第2章零件的分析2.1零件的作用题目所给的是倒挡变速叉，它的主要作用是推动倒档齿轮向输入轴传动齿轮移动并与之啮合，使汽车实现倒行。再换倒档时，拨叉将受到较大的冲击。2.2零件的工艺分析该拨叉为精密铸件，铸造表面光洁，平整，无裂痕，毛刺，分层，缩孔，缩松等铸造缺陷。从零件图上看，该零件是典型的叉架类零件，结构比较复杂，形位精度要求不算高。为大批量生产的铸件。其主要加工的有16的孔表面粗糙度为Ra1.6um，斜脚面尺寸要求公差尺寸为自由公差，表面粗糙度为Ra3.2m并保证与16轴线的垂直度为0.10；R34面粗糙度为Ra3.2um，表面要求淬火处理，硬度要求为45~53HRC。通过分析该零件，其布局合理，虽结构复杂，但加工要求比较容易保证，我们通过专用夹具可保证其加工要求，整个图面清晰，尺寸完整合理，能够完整表达物体的形状和大小，符合要求。5个加工表面分别是：（1）Φ16孔的上端面;（2）加工φ16的孔内表面；（3）拨叉两端面，保证尺寸9±0.15；（4）钻，扩，铰螺纹孔；（5）加工圆弧槽

第3章工艺规程的设计3.1确定毛坯的制造形式零件材料为ZG45，考虑到变速叉运行时经常需要挂档倒车或辅助转向，因此零件在工作过程中经常受到冲击性载荷，采用这种材料的零件强度也能得到保证。由于零件成批生产，而且零件的轮廓尺寸不大，选用砂型铸造，采用机械翻砂造型，铸造精度为2级，能保证铸件的尺寸要求，这从提高生产率和保证加工精度上考虑也是应该的。有上述工艺要求与资料，对毛坯初步设计如下:Φ16mm的孔由于16mm难以铸造，在毛坯设计时，不宜设计底孔，因此毛坯采用实心铸造，以确保毛坯成功率。2.叉口侧面叉口两侧面粗糙度均为3.2，进行一次粗铣即可满足光洁度要求。根据资料可知，毛坯的叉口厚度定为1.5mm。叉口内圆面粗糙度没有要求，直接铸出3.2基准的选择基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，他对零件的生产是非常重要的。基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高，否则，不但使加工工艺问题百出，更有甚者，造成生产无法进行。粗基准的选择对于零件而言，粗基准的选择对于后面的精加工至关重要，从零件图上看出，变速叉较不规则，所以粗基准不太容易选择，为了保证Φ16孔的精度要求，选φ16孔下端面为粗基准。精基准的选择以φ16孔下端面为粗基准，加工φ16孔的上端面，然后以加工过的上端面为精基准加工φ16内孔，从而保证加工精度。3.3制定工艺路线制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状，尺寸精度及位置精度的技术要求能得到合理的保证，在生产纲领已确定为大批量生产的条件下，可以考虑采用万能机床以及专用夹具，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，以便生产成本尽量降低。方案一：10铸造铸造20铣粗铣Φ24右端面30钻钻，扩，铰Φ16孔40热淬火E表面和R34端面50铣精铣R34端面60镗镗削R23圆弧面70铣铣宽15mm的槽80钻钻M10螺纹底孔，攻丝M1085去毛刺90检验检验入库工艺方案二05 磨 磨Φ16孔右端面10 钻 钻，扩，铰Φ16孔15 倒角 Φ16孔两端倒角20 磨 磨叉口R23左端平面25 磨 磨叉口R23右端平面30 镗 镗R23不完整孔35 钻 钻M10螺纹底孔，倒角，攻螺纹40 铣 铣R7.5槽45 清洗 清洗，检验50 淬火 R34表面盐炉淬火55 矫正 矫正60 磨 磨叉口R23左端平面65 磨 磨叉口R23右端平面70 去毛刺 去毛刺，清洗75 检验 检验入库方案一工艺路线比较集中，方案二工艺路线比较分散，主要采用磨削的方式进行加工，加工可靠性高，方便快捷，故选择方案二。3.4变速叉的偏差计算=1\*GB2⑴变速叉底平面和大头孔上平面的偏差及加工余量计算底平面加工余量的计算。根据工序要求，其加工分粗、精铣加工。各工步余量如下：粗铣：由参考文献[4]表11～19。其余量值规定为，现取。查[3]可知其粗铣时精度等级为IT12，粗铣平面时厚度偏差取精铣：由参考文献[3]表2.3～59，其余量值规定为。=2\*GB2⑵小头孔的偏差及加工余量计算参照参考文献[3]表2.2～2，2.2～25,2.3～13和参考文献[15]表1～8，可以查得：孔￠16：钻孔的精度等级：，表面粗糙度，尺寸偏差是。扩孔的精度等级：，表面粗糙度，尺寸偏差是。铰孔的精度等级：，表面粗糙度，尺寸偏差是。=3\*GB2⑶．粗、精铣15槽参照参考文献[1]表21～5，得其槽边双边粗加工余量2Z=2.0mm，槽深加工余量为1.0mm，再由参照参考文献[1]表21～5的刀具选择可得其极限偏差：粗加工为，精加工为。3.5切削用量以及机床的确定工序05磨Φ16孔右端面机床M114W万能外圆磨床选择砂轮。见《机械加工工艺手册》第三章中磨料A46KV6P350×40×127其含义为：砂轮磨料为刚玉，粒度为46#,硬度为中轮1级，陶瓷结合剂，6号组织，平型砂轮，其尺寸为350×40×1272)切削用量的选择。查《机械加工工艺手册》表33-42有工件速度＝18m/min切削深度＝0.0157mm/st纵向进给量＝0.5B＝20mm(双行程)3)切削工时式中D被加工直径b加工宽度Z--单边加工余量K系数V工作台移动速度--工作台往返一次砂轮轴向进给量--工作台往返一次砂轮径向进给量＝2.5(min)工序10钻，扩，铰Φ16孔本工序为钻、扩、铰mm的孔，倒角45°。刀具：铰刀选用ϕ15.95mm的标准高速钢铰刀，铰孔扩削用量，钻头采用双头刃磨法，后角αo＝120°。a.钻孔刀具选用高速钢复合钻头，直径d=15mm，使用切削液，选用立式钻床。(1)切削深度ap:ap=7.5mm，(2)选择钻头磨钝标准及耐用度根据《机械加工工艺手册》表2.4-37，钻头后刀面最大磨损量为0.5-0.8mm，耐用度T=45min(3)确定切削速度查《机械加工工艺手册》表2.4-41查的切削速度v取v＝0.45mm/s。机床主轴转速n:根据钻床床主轴转速表查取，n=530r/min则实际切削速度v'：(4)确定进给量f，进给速度vf根据《机械加工工艺手册》，表2.4-38，f=0.45-0.56mm/r，l/d=20/15=1.33<3,所以取f=0.5mm/r。则(5)基本时间tj被切削层长度l：l=20mm刀具切入长度l1：由选择的刀具得kr=120。刀具切出长度l2：l2=1~4mm取l2=2mm所以(6)校验扭矩功率查《机械加工工艺手册》表2.4-41Mc=30.9Nm，由机床数据知Mm=144.2Nm,所以Mc<Mm故满足条件，校验成立。b.扩孔刀具选用高速钢直柄扩孔钻，直径d=15.85mm，使用切削液，选用立式钻床。(1)切削深度ap:ap=0.425mm(2)选择钻头磨钝标准及耐用度根据《机械加工工艺手册》表2.4-51，钻头后刀面最大磨损量为0.6-0.9mm，耐用度T=30min(3)确定切削速度查《机械加工工艺手册》表2.4-53查的切削速度v取v＝0.34mm/s。机床主轴转速n:根据钻床床主轴转速表查取，n=400r/min则实际切削速度v'：(4)确定进给量f，进给速度vf根据《机械加工工艺手册》，表2.4-52f=0.9-1.1mm/r，取f=1mm/r。则(5)基本时间tj被切削层长度l：l=20mm刀具切入长度l1：由选择的刀具得kr=60。刀具切出长度l2：l2=2~4取l2=3mm所以c.铰孔刀具选用高速钢铰刀，直径d=16mm，使用切削液，选用立式钻床。(1)切削深度ap:ap=0.15mm(2)选择钻头磨钝标准及耐用度根据《机械加工工艺手册》表2.4-57，铰刀后刀面最大磨损量为0.4-0.6mm，耐用度T=35min(3)确定切削速度查《机械加工工艺手册》表2.4-60查的切削速度v取v＝0.19mm/s。机床主轴转速n:根据钻床床主轴转速表查取，n=275r/min则实际切削速度v'：(4)确定进给量f，进给速度vf根据《机械加工工艺手册》，表2.4-58f=1~2mm/r，取f=1mm/r。则(5)基本时间tj被切削层长度l：l=20mm刀具切入长度l1：由选择的刀具得kr=45。刀具切出长度l2：查《机械加工工艺手册》表2.5-8取l2=13mm所以工序15Φ16孔两端倒角切屑用量：取背吃刀量，由参考文献[2]可查出，根据z525立式钻床，取进给量，切屑速度：，，，则修正后的切屑速度，即，查参考文献[2]表3.17，取，故实际切屑速度为。切屑用时：=10mm，，，故，，工序20磨叉口R23左端平面机床M114W万能外圆磨床选择砂轮。见《机械加工工艺手册》第三章中磨料A46KV6P350×40×127其含义为：砂轮磨料为刚玉，粒度为46#,硬度为中轮1级，陶瓷结合剂，6号组织，平型砂轮，其尺寸为350×40×1272)切削用量的选择。查《机械加工工艺手册》表33-42有工件速度＝18m/min切削深度＝0.0157mm/st纵向进给量＝0.5B＝20mm(双行程)3)切削工时式中D被加工直径b加工宽度Z--单边加工余量K系数V工作台移动速度--工作台往返一次砂轮轴向进给量--工作台往返一次砂轮径向进给量＝2.5(min)工序25磨叉口R23右端平面机床M114W万能外圆磨床1)选择砂轮。见《机械加工工艺手册》第三章中磨料A46KV6P35040127其含义为：砂轮磨料为刚玉，粒度为46#,硬度为中轮1级，陶瓷结合剂，6号组织，平型砂轮，其尺寸为350x40x1272)切削用量的选择。查《机械加工工艺手册》表33-42有砂轮轮速n=1500r/min(见机床说明书)v=27.5m/s工件速度＝10m/min切削深度＝0.015mm/st轴向进给量＝0.5B＝20mm(双行程)3)切削工时式中D被加工直径b加工宽度Z--单边加工余量K系数V工作台移动速度--工作台往返一次砂轮轴向进给量--工作台往返一次砂轮径向进给量＝0.53(min)工序30镗R23不完整孔机床：立式镗床T68刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：切削深度：进给量：根据参考文献[3]表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为=。因此确定进给量切削速度：参照参考文献[3]表2.4-9，取机床主轴转速：，取实际切削速度，：工作台每分钟进给量：被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：取行程次数：机动时间：所以该工序总机动工时工序35钻M10螺纹底孔，倒角，攻螺纹工步一：钻M10的螺纹底孔Φ8.51.选择钻头选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=8.5mm，后角αo＝16°，二重刃长度°°°2.选择切削用量（1）决定进给量查《切削手册》按钻头强度选择按机床强度选择最终决定选择机床已有的进给量经校验校验成功。（2）钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查《切》）为0.5～0.8mm，寿命．（3）切削速度查《切》修正系数故。查《切》机床实际转速为故实际的切削速度（4）校验扭矩功率故满足条件，校验成立。３.计算工时工步二：攻丝M10按机床选取，则机动时，，攻M10丝孔工序40铣R7.5槽所选刀具为高速钢直柄立铣刀，铣刀直径d=6mm，齿数z=3故机床选用X52K立式铣床。(1)切削深度ap:ap=7.5mm，(2)选择铣刀磨损标准及耐用度根据《机械加工工艺手册》表2.71和2.72所知，铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为0.15-0.2mm，耐用度T=60min。(3)确定切削速度依据铣刀直径d=6mm，铣削宽度ae=6mm，铣削深度ap=9.5mm，耐用度T=60min时,查《机械加工工艺手册》表2.4-89查的切削速度v取v＝0.23m/s。机床主轴转速n:根据X52K型立式铣床主轴转速表查取，n=750r/min则实际切削速度v'：(4)确定每齿进给量af,进给量f，进给速度vf查《机械加工工艺手册》表2.4-78每齿进给量af=0.008mm/z～0.015mm/z,现取af=0.015mm/z。则(5)基本时间tj被切削层长度l：l=27mm刀具切入长度l1：刀具切出长度l2：l2=1~3取l2=2mm所以工序60磨叉口R23左端平面机床M114W万能外圆磨床选择砂轮。见《机械加工工艺手册》第三章中磨料A46KV6P350×40×127其含义为：砂轮磨料为刚玉，粒度为46#,硬度为中轮1级，陶瓷结合剂，6号组织，平型砂轮，其尺寸为350×40×1272)切削用量的选择。查《机械加工工艺手册》表33-42有工件速度＝18m/min切削深度＝0.0157mm/st纵向进给量＝0.5B＝20mm(双行程)3)切削工时式中D被加工直径b加工宽度Z--单边加工余量K系数V工作台移动速度--工作台往返一次砂轮轴向进给量--工作台往返一次砂轮径向进给量＝2.5(min)工序65磨叉口R23右端平面机床M114W万能外圆磨床1)选择砂轮。见《机械加工工艺手册》第三章中磨料A46KV6P35040127其含义为：砂轮磨料为刚玉，粒度为46#,硬度为中轮1级，陶瓷结合剂，6号组织，平型砂轮，其尺寸为350x40x1272)切削用量的选择。查《机械加工工艺手册》表33-42有砂轮轮速n=1500r/min(见机床说明书)v=27.5m/s工件速度＝10m/min切削深度＝0.015mm/st轴向进给量＝0.5B＝20mm(双行程)3)切削工时式中D被加工直径b加工宽度Z--单边加工余量K系数V工作台移动速度--工作台往返一次砂轮轴向进给量--工作台往返一次砂轮径向进给量＝0.53(min)第4章磨Φ16孔右端面夹具4.1研究原始质料利用本夹具磨Φ16孔右端面夹具,为了保证技术要求，最关键是找到定位基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。4.2定位基准的选择由零件图可知：选择如下定位方式。以16孔左端面为基准，V型块夹持外圆面，左边有挡板，有螺旋压板机构压住。4.3磨削力及夹紧分析计算(1)磨削力[1]，[1]且，，故：=137N=198N总切削力=241N(2)夹紧力查参考文献[5]1～2～26可知移动形式压板螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算：螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算有：式中参数由参考文献[5]可查得：其中：螺旋夹紧力：该夹具采用螺旋夹紧机构，用螺栓通过弧形压块压紧工件，受力简图如3.1.由表得：原动力计算公式即：由上述计算易得：由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。4.4误差分析与计算为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的尺寸公差。与机床夹具有关的加工误差，一般可用下式表示：由参考文献[5]可得：=1\*GB2⑴定位误差：注：V型块夹角α=90°。基准位移误差：工件以外圆柱面在V型块定位，由于工件定位面外圆直径有公差δD，因此对一批工件来说，当直径由最小D－δD变大到D时，工件中心（即定位基准）将在V型块的对称中心平面内上下偏移，左右不发生偏移，即工件由变大到,其变化量（即基准位移误差Δ）从图（a）中的几何关系退出：ΔY==基准不重合误差：从图（b）中设计基准与定位基准不重合，假设定位基准不动，当工件直径由最小D－δD变到最大D时，设计基准的变化量为，即基准不重合误差ΔB=。从图(c)中可知，设计基准为工件的下母线。即，上述方向由a到a′与定位基准变到的方向相反，故其定位误差ΔD是ΔY与ΔB之差.ΔD=ΔY－ΔB=－=0.207δD=0.207×0.01=0.00207ΔD=0.00207＜T即满足要求⑵夹紧误差：其中接触变形位移值：查[5]表1～2～15有。⑶磨损造成的加工误差：通常不超过⑷夹具相对刀具位置误差：取误差总和：从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。4.5零、部件的设计与选用定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台T形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。定向键可承受铣削时产生的扭转力矩，可减轻夹紧夹具的螺栓的负荷，加强夹具在加工中的稳固性。4.6夹具操作步骤分析和可靠性预测如前所述，应该注意提高生产率，但该夹具设计采用了手动夹紧方式，在夹紧和松开工件时比较费时费力。由于该工件体积小，经过方案的认真分析和比较，选用了手动夹紧方式（螺旋夹紧机构）。这类夹紧机构结构简单、夹紧可靠、通用性大，在机床夹具中很广泛的应用。此外，当夹具有制造误差，工作过程出现磨损，以及零件尺寸变化时，影响定位、夹紧的可靠。为防止此现象，选用可换V型块。以便随时根据情况进行调整换取。总结在本次设计中，考虑到零件的加工难易、材料、成本等问题，所选用的零、部件都是操作简单，通用性较强的标准件，从现时以最低的成本实现最先进的加工。但也有不足之处：特别是对于镗孔夹具，在刀具加工完退出工件孔时，有可能会划伤