设计解放汽车第四及第五变速叉零件的机械加工工艺规程及工艺设备年产量2000件

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1、机械制造工艺学课程设计说明书设计题目：设计“解放汽车第四及第五变速叉”零件的机械加工工艺规程及工艺设备（年产量2000件）设 计 者：姜海龙指导老师：刘 军 河南农业大学2012年6月 20 日机械制造工艺学课程设计任务书题目：“解放汽车第四及第五变速叉”的机械加工工艺规程及专用夹具设计内容：(1)零件图 1张 (2) 毛坯图 1张(3)机械加工工艺规程卡片 1套(4)夹具装配总图 1张 (5) 夹具体零件图 1张 (5)课程设计说明书 1份原始资料：该零件图样一张；生产纲领2000件/年。目录序言 1 零件的分析 21.1 零件的作用 21.2零件的工艺分析 2 工艺规程设计 52.1确定毛

2、坯制造形式 52.2基面的选择 52.3制订工艺路线 62.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸确定 72.5确定切削用量及基本工时 3 夹具设计 183.1问题的提出 183.2夹具设计 18参考文献 21 序言 机械制造工艺学课程设计是在学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的一个教学环节。这次设计使我们能综合运用机械制造工艺学中的基本理论，对所学各课程的一次深入的综合性总复习，也是一次理论联系实际的训练，独立地分析和解决工艺问题，初步具备了设计一个中等复杂程度零件（解放汽车第四及第五变速叉）的工艺规程设计的能力和运用夹具设计的基本原理和方法，拟订夹具设计方案，完成夹具

3、结构设计的能力，也是熟悉和运用有关手册、图表等技术资料及编写技术文件技能的一次实践机会，为我们今后的毕业设计以及未来从事的工作打下一个良好的基础。就我个人而言，我希望通过这次课程设计对自己进行一次适应性的训练，希望在设计中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为自己今后参加祖国的现代化建设打下一个良好的基础。由于能力有限，经验不足，设计中尚有许多不足之处，希望各位老师给予指教。学 生：姜海龙2012年月20日1零件的分析1.1零件的作用题目所给定的零件是解放汽车第四及第五变速叉，它位于变速箱中，主要功用是拨动变速箱中的齿轮，使汽车达到变速的目的。1.2零件的工艺分析此变速叉共有两组加工表面，它们之

4、间有一定的位置要求，现分述如下：(1)以孔为中心的加工表面这组加工表面包括： 孔及其倒角，孔上端尺寸为的槽，距孔的中心线12mm的两个端面，还有孔下端M10的螺纹孔。(2)以孔为中心的加工表面这组加工表面包括：的孔，的孔的两侧面，距螺纹孔中心线63.7mm。这两组加工表面还有着一定的位置要求，主要是：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的表面，并保证他们之间的位置精度要求。2工艺规程设计2.1零件毛坯的制造形式零件材料为20钢，零件经常拨动齿轮承受变载荷和冲击性载荷，因此应选用锻件，以是金属线为尽量不被切

5、断，保证零件工作可靠。因为零件生产纲领为2000件每年，为大批量生产，且零件的轮廓尺寸不大，故可采用模锻成型。这从提高生产率，保证加工精度上考虑，也是应该的。2.2定位基准面的选择 基准面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面的选择正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。粗基准的选择：对于像汽车变速叉这样的零件来说，选好粗基准十至关重要的。先选取孔的外轮廓不加工表面作为粗基准，可以利用一组共两个V形块来夹持外轮廓作为主要的定位面，以消除自由度。精基准的选择：考虑到的孔在整个工艺加工过程中始

6、终处于重要的地位，其他加工面都一起轴线为基准来加工的，再加上考虑到基准重合的问题，现选取孔轴线为精基准。2.3制定工艺路线制定工艺路线出发点，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。受生产纲领已确定为中批量生产的条件下，可以考虑采用通用机床及专用夹具，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，以便使生产成本尽量降低.初定工艺路线方案为：工序01粗铣的槽，以孔定位。工序02粗铣距孔中心12mm的两个端面，以孔及的槽底为基准。工序03钻铰孔并锪倒角。工序04钻距槽（）12mm底面的螺纹底孔并锪倒角。工序05攻丝M10。工序06粗铣的孔两端面。工序0

7、7粗镗孔。工序08半精镗孔。工序09半精铣的孔两端面。工序10终检。工序11入库上述方案虽然遵循了工艺路线拟订的一般原则，但同时也存在着严重的问题，并且某些工序的安排还存在着一定的偏差。如：先加工基准面，在加工其他表面；先加工主要表面，后加工次要表面。在整个工艺加工过程中，孔的加工为主要加工工序，应当先加工等主要问题。为了遵循设计基准和定位基准相重合的原则，应先铣孔的两个端面，加工这两个端面可以互为基准来加工，以保证位置要求。然后以其加工过的端面为精基准来钻铰的孔，以的孔的中心线为精基准来加工其他表面和孔。的孔的中心线在整个工艺加工过程中始终都为精基准。因此，应先将这个主要基准加工出来。故经过

8、刘老师悉心指导后，我们又重新对整个加工工艺过程的工序方案进行了修订，因此最终确定工艺路线如下：工序01 铣端面。粗铣孔的两个端面，以孔的外轮廓为基准，并以两端面互为基准。机床选用X5030立式升降台铣床及专用夹具，刀具选用高速钢圆柱铣刀。工序02 钻铰孔并锪倒角。钻铰孔并锪孔的两端的倒角。以孔的端面和A面为基准面。机床选用Z5125立式钻床及专用夹具，刀具选用高速钢钻头、高速钢铰刀和90锪钻。工序03 铣端面。粗铣孔上端的两个端面，以孔定位。机床选用X5030型立式升降台铣床及专用夹具，刀具选用高速钢直齿三面刃圆盘铣刀。工序04 铣槽。粗铣的槽，以孔的外轮廓为基准，机床选用选用X6030卧式升

9、降台铣床及专用夹具，刀具选用高速钢复合直齿三面刃铣刀。工序05铣端面。粗铣、半精铣孔的两个端面。以孔定位。机床选用选用X5030立式升降台铣床及专用夹具，刀具选用高速钢圆柱铣刀。工序06 镗孔。粗镗孔和半精镗孔。以孔及距中心线63.7mm的面为基准。机床选用T740双面卧式金刚镗床及专用夹具，刀具选用高速钢双刃镗刀。工序 07 渗碳工序 08 半精镗半圆孔 以孔和下端面为定位基准，半精镗半圆孔至82.2mm工序 09 精铣半圆孔下端面 以孔和其下端面为定位基准，精铣半圆孔下端面工序 10 精铣半圆孔上端面 以孔和其下端面为定位基准，粗铣半圆孔上端面工序 11 钻孔。钻距槽（）12mm底面的孔并

10、锪倒角。以孔及叉口端面为定位基准。机床选用Z5125立式钻床及专用夹具，刀具选用高速钢直柄麻花钻和90锪钻。工序12 攻丝M10。机床选用SZ4210攻丝机，刀具选用丝锥M10。以上工艺过程详见机械加工工序卡片。2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “变速叉”零件材料为20钢，毛坯重量为1.5kg，生产类型为中批量生产，零件经常拨动，采用锻锤上合模锻坯。根据上述资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下：（1）粗铣孔的两个端面按照按查表法确定加工余量，考虑孔的加工深度为45mm，加工表面为圆形且表面粗糙度无要求，其单边加工余量为Z=3.0mm，以满足加工要

11、求。参考文献1机械加工工艺手册表3.156。（2）钻铰孔。考虑孔在整个加工工艺过程中为主要加工工序，毛坯为实心，其加工余量为2Z=2mm。钻孔： 18mm铰孔： 参考文献2实用机械加工工艺手册表620。（3）粗铣的槽因为其公差等级太低，可以直接铣出这个槽。参考文献1机械加工工艺手册表3.156。（4）粗铣距mm孔中心12mm的两个端面考虑到孔的两个上端面粗糙度等级太低，其单边加工余量为Z=2.0mm。参考文献1机械加工工艺手册表3.156。（5）铣孔的两个侧面考虑到其公差等级太低，其单边加工余量为Z=2.0mm。参考文献1机械加工工艺手册表3.156。半精铣加工，单边加工余量为Z=0.7mm。

12、参考文献8机械制造工艺设计简明手册表831。（6)镗的孔其双边加工余量为Z=2.5mm,粗镗，半精镗。参考文献1机械加工工艺手册表3.157。的孔两端面尺寸加工余量和工序间余量毛皮名义尺寸： 毛皮最大尺寸： 毛皮最小尺寸： 粗铣后最大尺寸： 粗铣后最小尺寸： 半精铣尺寸与零件尺寸相符即。.确定切削用量及基本工时工序01 铣端面粗铣孔的两个端面（1）加工条件工件材料：20钢，模锻件，HBS156。机床：X5030立式升降台铣床，电动机功率。刀具：高速钢圆柱铣刀（2）计算切削用量零件材料为20钢，故所用高速钢圆柱铣刀，取铣刀直径d=100mm，Z=10齿。参考文献2实用机械加工工艺手册表10228

13、。由于粗铣加工单边余量为3mm，小于5mm，切削深度 每齿进给量 参考文献2实用机械加工工艺手册表1190。切削速度 参考文献2实用机械加工工艺手册表1194。计算转速 根据机床使用说明，取主轴实际转速 参考文献3实用机械加工工艺手册表621.则实际切削速度为 当时，刀具每分钟进给量应为 （3)计算基本工时取 则机动工时为 工序02 钻铰孔并锪倒角(1)钻孔1）机床和刀具的选择机床：选用Z5125立式钻床刀具：选用高速钢钻头，2）计算切削用量切削深度 进给量 参考文献2实用机械加工工艺手册表11266。切削速度 参考文献2实用机械加工工艺手册表11266。计算转速 根据机床使用说明，取主轴实际

14、转速 参考文献3实用机械加工工艺手册表631。则实际切削速度为 当时，刀具每分钟进给量应为3）计算基本工时取 则机动工时为 (2)铰孔1）机床和刀具的选择机床：选用Z5125立式钻床刀具：选用高速钢钻头，2）计算切削用量切削深度 参考文献2实用机械加工工艺手册表11282。进给量 参考文献2实用机械加工工艺手册表11282。切削速度 参考文献2实用机械加工工艺手册表11282。计算转速 根据机床使用说明，取主轴实际转速 参考文献3实用机械加工工艺手册表631。则实际切削速度为 当时，刀具每分钟进给量应为 3）计算基本工时取 则机动工时为 锪孔两端倒角采用锪钻，为了缩短辅助时间，取倒角时主轴转度

15、与铰孔时的主轴转速相同，即。工序03 铣端面(1)粗铣孔上端的两个端面 1）机床和刀具的选择机床：选用X5030立式升降台铣床，电动机功率。刀具：选用高速钢直齿三面刃圆盘铣刀， 齿。 2）计算切削用量切削深度 参考文献2实用机械加工工艺手册表1190。每齿进给量 参考文献2实用机械加工工艺手册表1190。切削速度 参考文献2实用机械加工工艺手册表1194。计算转速 根据机床使用说明，取主轴实际转速 参考文献3实用机械加工工艺手册表621。则实际切削速度为 当时，刀具每分钟进给量应为 3)计算基本工时则机动工时为 工序04 铣槽（1）粗铣的槽1）机床和刀具的选择机床：选用选用X6030卧式升降台

16、铣床刀具：选用高速钢复合直齿三面刃铣刀， 齿 .2）计算切削用量切削深度 每齿进给量 参考文献2实用机械加工工艺手册表1190。切削速度 参考文献2实用机械加工工艺手册表1194。计算转速 根据机床使用说明，取主轴实际转速 参考文献3实用机械加工工艺手册表621。则实际切削速度为 当时，刀具每分钟进给量应为 3）计算基本工时 则机动工时为 工序05 铣端面 （1）粗铣的两个端面 1)机床和刀具的选择 机床：X5030型立式升降台铣床，电动机功率.刀具：选用高速钢圆柱铣刀， 2）计算切削用量切削深度 参考文献2实用机械加工工艺手册表1190。每齿进给量 参考文献2实用机械加工工艺手册表1190。

17、切削速度 参考文献2实用机械加工工艺手册表1194。计算转速 根据机床使用说明，取主轴实际转速 参考文献3实用机械加工工艺手册表621。则实际切削速度为 3）计算基本工时取 切入深度 切出深度 则机动工时为 工序06 镗孔（1）粗镗孔1）机床和刀具的选择机床：选用T617A 卧式镗床刀具：选用高速钢双刃镗刀2）计算切削用量切削深度 进给量 参考文献2实用机械加工工艺手册表11313。切削速度 参考文献2实用机械加工工艺手册表11313。计算转速 根据机床使用说明，取主轴实际转速 参考文献3实用机械加工工艺手册表637。则实际切削速度为 当时，刀具每分钟进给量应为3）计算基本工时取 切入深度 切

18、出深度 则机动工时为 3)计算基本工时取 切入深度 切出深度 则机动工时为 工序07 渗碳工序08 半精镗半圆孔1）机床和刀具的选择机床：选用T617A 卧式镗床刀具：选用高速钢双刃镗刀2)计算切削用量切削深度 进给量 参考文献2实用机械加工工艺手册表11313。切削速度 参考文献2实用机械加工工艺手册表11313。计算转速 根据机床使用说明，取主轴实际转速 参考文献2实用机械加工工艺手册表637。则实际切削速度为 当时，刀具每分钟进给量应为 工序09 精铣半圆孔下端面精铣1）机床和刀具的选择机床：X5030立式升降台铣床，电动机功率。刀具：选用硬质合金镶齿端面铣刀， 2）计算切削用量切削深度

19、 参考文献2实用机械加工工艺手册表1191。每齿进给量 参考文献2实用机械加工工艺手册表1191。切削速度 参考文献2实用机械加工工艺手册表1194。计算转速 根据机床使用说明，取主轴实际转速 参考文献3实用机械加工工艺手册表621。则实际切削速度为 当时，刀具每分钟进给量应为3）计算基本工时取 切入深度 切出深度 则机动工时为 工序10 精铣半圆孔上端面（1）半精铣1）机床和刀具的选择机床：X5030立式升降台铣床，电动机功率。刀具：选用硬质合金镶齿端面铣刀， 2）计算切削用量切削深度 参考文献2实用机械加工工艺手册表1191。每齿进给量 参考文献2实用机械加工工艺手册表1191。切削速度

20、参考文献2实用机械加工工艺手册表1194。计算转速 根据机床使用说明，取主轴实际转速 参考文献3实用机械加工工艺手册表621。则实际切削速度为 当时，刀具每分钟进给量应为 3）计算基本工时取 切入深度 切出深度 则机动工时为 工序11 钻孔（1）钻距槽（）12mm底面8.7的孔 1)机床和刀具的选择机床：选用Z5125立式钻床刀具：高速钢直柄麻花钻，2）计算切削用量切削深度 进给量 参考文献2实用机械加工工艺手册表11266。切削速度 参考文献2实用机械加工工艺手册表11266。计算转速 根据机床使用说明，取主轴实际转速 参考文献3实用机械加工工艺手册表631。则实际切削速度为 当时，刀具每分

21、钟进给量应为 3）计算基本工时取 切入深度 切出深度 则机动工时为 （2）锪倒角采用锪钻，为了缩短辅助时间，取倒角时主轴转度与钻孔时的主轴转速相同，即。工序12 攻丝（1）攻丝M101)机床和刀具的选择机床：选用SZ4210攻丝机刀具：选用丝锥M102）计算切削用量进给量 参考文献2实用机械加工工艺手册表1160。切削速度 参考文献2实用机械加工工艺手册表1160。计算转速 根据机床使用说明，取主轴实际转速 则实际切削速度为 当时，刀具每分钟进给量应为3）计算基本工时取 切入深度 切出深度 则机动工时为 3夹具设计为了提高劳动生产率，保证零件产品的加工质量，降低工人劳动强度，为此需要设计专用夹

22、具。经过与指导老师协商，我们决定设计第10道工序精铣半圆孔上端面的铣床专用夹具。本夹具用于X5030立式升降台铣床，刀具采用硬质合金镶齿端面铣刀，对工件半圆孔上端面进行铣削加工。3.1问题的提出利用本夹具主要用来精铣半圆孔上端面。本工序对铣平面精度有一定要求平面粗糙度3.2，垂直度0.1，厚度公差等级IT1112，因此在本道工序加工时，主要考虑如何在保证加工精度的前提下提高劳动生产率，降低工人劳动强度。3.2夹具设计3.2.1定位基准的选择出于定位简单和快速的考虑，选取孔和下端面为基准定位，夹紧装置采用钩形螺栓螺母组合夹紧装置，来实现六点定位。3.2.2 切削力及夹紧力的计算刀具:硬质合金镶齿

23、端面铣刀， 参考文献1机械加工工艺手册（第三篇）表9.4-10。代入计算故铣削力 水平分力 垂直分力 由夹紧机构产生的实际夹紧力应满足下式:安全系数K 可按下式计算 基本安全系数 取=1.3 加工性质系数 取=1.0 刀具钝化系数 取=1.3 切削特点系数 取=1.0 夹紧力稳定系数 取=1.3 手动加紧是手柄的位置 取=1.0 -仅有力矩作用与工件时与支撑面接触情况 取=1.0 参考文献4机械夹具设计手册（第三篇）表121。故。水平夹紧力 垂直夹紧力 综上结果所述，夹紧力是比较小的，用手动夹紧机构。3.2.3 定位误差分析1定位元件尺寸及公差确定。夹具的主要定位元件为固定定位销及可调支撑心轴

24、。固定定位销的尺寸19mm，且与19mm孔为过渡配合。2零件图规定82.2mm的上表面对19mm孔的轴心线的垂直度公差为0.1，应为用短的固定定位销定位，且任意边接触，定位误差为。 3.2.4夹具设计及操作的简要说明本夹具用于在立式升降台铣床铣床上加工拨叉82.2mm上平面，工件以与此相平行的下平面为及其19孔为定位基准，用固定短销、可调心轴支撑实现定位。采用钩形螺栓夹紧机构夹紧工件。当加工完时，松开带肩六角螺母并拨偏钩形螺栓来取下工件。应为夹紧力不大，故采用手动夹紧即可。参考文献1孟少农主编. 机械加工工艺手册M. 北京：机械工业出版社，1992.2陈宏钧主编. 使用机械加工工艺手册M. 北京：机械工业出版社，2003.3陈宏钧主编. 使用机械加工工艺手册M. 北京：机械工业出版社，1996.4王光斗 王春福主编. 机械夹具设计手册（第三版）M. 上海：上海科学技术出版社， 2002.5徐鸿本主编. 机床夹具设计手册M. 沈阳：辽宁科学技术出版社，2004.6杨叔子主编. 机械加工工艺师手册M. 北京：机械工业出版社，2001.7林文焕 陈本通 编著. 机床夹具设计M. 北京： 国防工业出版社，1987.8李益民 主编. 机械制造工艺简明手册M. 北京：机械工业出版社，1997.9王先逵主编. 机械制造工艺学第2版M. 北京：机械工业出版社，2006.1.