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1、变速器换挡叉工艺工装设计Transmission shift Forks tooling design 题 目 变速器换挡叉工艺工装设计 系 名： 机械工程系 专业班级： 机电W072 学生姓名： 学 号： 指导教师姓名： 指导教师职称： 副教授 二一二年六 月 十五 日目录摘要3引 言4第一章 零件的分析5第二章 工艺规程的设计62.1确定毛坯的的制造形式62.2基准的选择62.3制订工艺路线62.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定82.5确定切削用量及基本工时9第三章 专用夹具的设计193.1铣拨叉宽51面的夹具设计213.1.1 问题的提出213.1.2 定位基准的选择213.1.
2、3定位元件的设计213.1.4 切削力及夹紧力计算213.1.5 定向键与对刀装置设计233.1.6 夹具设计及操作简要说明25总 结26致 谢27参 考 文 献281变速器换挡叉专业班级：机电W072 学生姓名： 指导教师： 职称：副教授摘 要：本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。拨叉的加工工艺规程及其铣叉口面与钻M10螺纹的夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。铣叉口面以15.81F8孔及其端面作为来定位基准，以工件的另外一个端面作为辅助基准，实现工件的完全定位，夹紧则是通过调节螺母来实现；钻M10螺纹以1
3、5.81F8孔及其端面作为定位基准，以一削边销作为辅助基准，实现工件的完全定位，夹紧则是由快换垫圈、螺母、心轴等组成。关键词： 夹紧 定位 基准全套图纸，加153893706ABSTRCT：The design of the content relates to the machinery manufacturing technology and machine tool fixture design, metal cutting machine tool, tolerance and measuring and other aspects of knowledge.Fork processi
4、ng procedures and milling fork and drill M10 threads of fixture design is including machining process design, process design and fixture design in three parts. Milling fork with diameter 15.81F8hole and end as to the locating datum to the workpiece, another end as auxiliary reference, realize the wo
5、rkpiece positioning, clamping is realized through adjusting nut; screw thread hole drilling M10than 15.81F8and its face as a positioning reference, to an edge cutting pin as auxiliary reference, to achieve workpiece positioning, clamping is fast changing washer, nut, the mandrel.Key words: clamping
6、positioning datum引 言机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。拨叉的加工工艺规程及其铣叉口面与钻M10螺纹的夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中
7、的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。第一章 零件的分析从变速器换挡叉的零件图上可以看出，它有两组加工表面，这两组加工面之间也有一定的位置要求，现将这两组加工面分述如下： 1. 以15.81mm孔为中心的加工面 这一组加工面包括：20.5圆的左右端面， 15.81mm孔以及对其倒角。 2.
8、 叉口处的加工面 这一组加工面包括：铣叉口的2端面面，铣叉口内侧面，其中外端面和15.81孔有垂直度要求，这就要求我们要以15.81内孔定位加工这2端面，以保证端面和15.81孔的垂直度。第二章 工艺规程的设计 2.1 、确定毛坯的的制造形式零件材料为35，零件在工作过程中经常受到冲击性载荷，采用这种材料零件的强度也能保证。由于零件成批生产，而且零件的轮廓尺寸不大，选用锻造，锻造精度为2级，能保证锻件的尺寸要求，这从提高生产率和保证加工精度上考虑也是应该的。2.2 、基准的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，不但使加工
9、工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法进行。 粗基准的选择：对于零件的加工而言，粗基准的选择对后面的精加工至关重要。从零件图上可以看出，变速器换挡叉较不规则，所以粗基准不太容易选择。为了保证15.8mm孔的位置精度的要求，选择叉口内圆面和20.5的右端面作为粗基准，以保证孔的轴心线与叉口的X、Y方向的位置要求以及15.8mm孔轴心线的垂直度，依照粗基准的选择原则（即当零件有不加工表面时，应该以这些不加工表面作为粗基准，若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面做为粗基准）来选取。工件被放在支撑板上，限制三个自由度；工件的大叉口内表面紧
10、靠在两个支承钉的外圆柱面上，限制两个自由度；小头15mm 孔的端面紧靠在支承钉上，限制一个自由度，实现完全定位。 对于精基准而言，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。 2.3 、制订工艺路线制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能型机床配以专用夹具，并尽量使工序集中在提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降下来。 方案一工序10：锻造。工序20：调质处理工序30：铣20.5左端面工序40：铣20
11、.5右端面及宽11的面工序50：钻，扩，铰15.81F8孔工序60：铣宽16.5的面工序70：钻宽16.5的面上M10的螺纹底孔8.5，攻丝M10工序80：铣叉口的左右端面工序90：铣叉口宽51的面工序100：铣宽9.65的左右端面工序110：铣宽14的槽工序120：清洗去毛刺工序130：验收工序140：入库方案二工序10：锻造工序20：调质处理工序30：铣20.5左端面工序40：铣20.5右端面及宽11的面工序50：铣宽16.5的面钻，工序60：铣叉口的左右端面工序70：铣叉口宽51的面工序80：扩，铰15.81F8孔工序90：钻宽16.5的面上M10的螺纹底孔8.5，攻丝M10工序100：
12、铣宽9.65的左右端面工序110：铣宽14的槽工序120：清洗去毛刺工序130：验收工序140：入库对方案一和方案二进行比较，可知方案二将15.8孔的加工放在铣叉口的左右端面后，由零件图我们知道，15.8孔和铣叉口的左右端面有垂直度要求，为了保证他们之间的垂直度要求，应将15.8孔的加工放到前面，这样不但可以保证他们之间的垂直度要求，而且为后面工序的加工，提供了定位基准，节省了时间，进而提高了效率，所以我们选择方案一。具体的加工路线如下工序10：锻造。工序20：调质处理工序30：铣20.5左端面工序40：铣20.5右端面及宽11的面工序50：钻，扩，铰15.81F8孔工序60：铣宽16.5的面
13、工序70：钻宽16.5的面上M10的螺纹底孔8.5，攻丝M10工序80：铣叉口的左右端面工序90：铣叉口宽51的面工序100：铣宽9.65的左右端面工序110：铣宽14的槽工序120：清洗去毛刺工序130：验收工序140：入库2.4 、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定拨叉零件材料为 35，硬度选用180HBS，毛坯重约1Kg。生产类型为成批生产，采用锻造， 2级精度组。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的加工余量，对毛坯初步设计如下： 1. 20.5圆的左右端面20.5圆的左右端面的粗糙度为12.5,进行一次粗铣即可满足要求，查机械工艺学及夹具设计指导表2-12，知Z=2.0
14、mm2. 15.8mm的孔 M10因为孔最大只有15.8mm，因此在铸造时不容易铸造出，因此在毛坯的设计时，不宜设计底孔。因此毛坯采用实心铸造。以确保毛坯的成功率。2. 叉口侧面 该叉口两侧面粗糙度都是6.3，进行一次粗铣即可满足光洁度要求。根据资料可知，选取加工余量等级为G，选取尺寸公差等级为9级。所以根据相关资料和经验可知，毛坯的叉口厚度定为2.0mm，符合要求。3. 叉口内圆面 叉口内圆面的圆弧半径为R28.5mm，光洁度要求没有，直接铸造出来，查资料知，砂型铸造机械翻砂造型的尺寸公差等级为810级，4.宽9.65和16.5的面宽9.65和16.5的两侧面，粗造度为6.3,12.5，进行
15、一次粗铣即可满足要求，查机械工艺学及夹具设计指导表3-3知Z=2.0mm5.宽14.2的槽因其宽度只有14.2，粗糙度为12.5，所以直接铸造成实心其它表面均为不加工表面，而且锻造出的毛坯表面就能满足它们的精度要求，所以，不需要在其它表面上留有加工余量。2.5、确定切削用量及基本工时工序10：锻造工序20：调质处理工序30：铣20.5左端面1. 选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金套式端铣刀，刀片采用YG8,，。2. 决定铣削用量1） 决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则2） 决定每次进给量及切削速度 根据X51型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则
16、按机床标准选取1450当1450r/min时按机床标准选取3） 计算工时切削工时：，则机动工时为工序40：铣20.5右端面及宽11的面1. 选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金套式端铣刀，刀片采用YG8,，。2. 决定铣削用量1）决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则2）决定每次进给量及切削速度 根据X51型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取1450当1450r/min时按机床标准选取3）计算工时切削工时：，则机动工时为工序50：钻，扩，铰15.81F8孔工步一钻孔至14确定进给量：根据参考文献表2-7，当钢的，时，。由于本零件在加工1
17、4孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数0.75，则根据Z525机床说明书，现取切削速度：根据参考文献表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根据机床说明书，取，故实际切削速度为切削工时：，则机动工时为工步二：扩孔利用钻头将孔扩大至，根据有关手册规定，扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取根据机床说明书，选取则主轴转速为，并按车床说明书取，实际切削速度为切削工时：，则机动工时为工步3：铰孔根据参考文献表2-25，得查参考文献表4.2-2，按机床实际进给量和实际转速，取，实际切削速度。切削工时：，则机动工时为工序60：铣宽16.5的面1. 选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金套式端铣刀，刀片采用Y
18、G8,，。2. 决定铣削用量1）决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则2）决定每次进给量及切削速度 根据X51型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取1450当1450r/min时按机床标准选取3）计算工时切削工时：，则机动工时为工序70：钻宽16.5的面上M10的螺纹底孔8.5，攻丝M10工步一：钻宽16.5的面上M10的螺纹底孔8.5选用高速钢锥柄麻花钻（工艺表3.16） 由切削表2.7和工艺表4.216查得 （切削表2.15） 按机床选取 基本工时：工步二：攻螺纹M10mm 选择M10mm高速钢机用丝锥 等于工件螺纹的螺距，即 按
19、机床选取 基本工时：工序80：铣叉口的左右端面1. 选择刀具刀具选取三面刃铣刀，刀片采用YG8,，。2. 决定铣削用量1）决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则2）决定每次进给量及切削速度 根据X51型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取225当225r/min时按机床标准选取3）计算工时切削工时： ，则机动工时为工序90：铣叉口宽51的面卧式铣床X62选择刀具刀具选取高速钢三面刃铣刀，刀片采用YG8,，。2. 决定铣削用量1）决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则2）决定每次进给量及切削速度 根据X62型铣床说明书
20、，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取1450当1450r/min时按机床标准选取3）计算工时切削工时： ，则机动工时为工序100：铣宽9.65的左右端面立式铣床X51选择刀具刀具选取立铣刀，刀片采用YG8,，。2. 决定铣削用量1）决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则2）决定每次进给量及切削速度 根据X62型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取1450当1450r/min时按机床标准选取3）计算工时切削工时： ，则机动工时为总的工时：T=2t=1.242min工序110：铣宽14.2的槽立式铣床X51
21、选择刀具刀具选取立铣刀，刀片采用YG8,，。2. 决定铣削用量1）决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则2）决定每次进给量及切削速度 根据X51型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取1450当1450r/min时按机床标准选取3）计算工时切削工时： ，则机动工时为工序120：清洗去毛刺工序130：验收工序140：入库第三章 专用夹具的设计3.1、设计任务：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。有老师分配的任务，我被要求设计工序90：铣叉口宽51的面，选用机床：Z525钻床，X51铣床3.2、铣拨叉宽51面的
22、夹具设计3.2.1 问题的提出 本夹具主要用于铣拨叉宽51面，属于工序903.2.2 定位基准的选择以15.81F8孔及其端面作为定位基准，工件的另外一端面作为辅助基准，来实现工件的完全定位。3.2.3 定位元件的设计定位基准为15.81F8孔及其端面、工件另外一端面，对应该的定位元件分别为：心轴、夹具体表面、削边销3.2.4 切削力及夹紧力计算 （1）刀具： 采用三面刃铣刀 80mm 机床： X62卧式铣床 由3 所列公式 得 查表 9.48 得其中： 修正系数 z=24 代入上式，可得 F=986.1N 因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。安全系数 K=其中：为基本安全系数1.5 为加
23、工性质系数1.1 为刀具钝化系数1.1 为断续切削系数1.1 所以 （2）夹紧力的计算选用夹紧螺钉夹紧机 由 其中f为夹紧面上的摩擦系数，取 F=+G G为工件自重 夹紧螺钉： 公称直径d=6，材料45钢 性能级数为6.8级 螺钉疲劳极限： 极限应力幅：许用应力幅：螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 s=3.54 取s=4 得 满足要求 经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠，3.2.5定向键与对刀装置设计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。根据GB220780定向
24、键结构如图所示：图 3.3 夹具体槽形与螺钉图根据T形槽的宽度 a=18mm 定向键的结构尺寸如下：表 3.1 定向键数据表 BLHhD夹具体槽形尺寸公称尺寸允差d允差公称尺寸允差D18-0.011-0.02725125126.817+0.0236对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定刀具与夹具的相对位置。塞尺选用平塞尺，其结构如下图所示： 图 3.5 平塞尺图塞尺尺寸为：表 3.2 平塞尺尺寸表公称尺寸H允差dC1-0.0060.253.2.6 夹具设计及操作简要说明本工件采用夹具体表面、心轴、削边销来实现工件的定位， 夹紧则是通过调节螺母来实现，这样操作简单，迅速，特别适合大批量生产，总体来
25、说这套夹具是非常不错的。能满足批量生产要求夹具装配图如下：总 结设计是大学学习中最重要的一门科目，它要求我们把大学里学到的所有知识系统的组织起来，进行理论联系实际的总体考虑，需把金属切削原理及刀具、机床概论、公差与配合、机械加工质量、机床夹具设计、机械制造工艺学等专业知识有机的结合起来。同时也培养了自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既了解了基本概念、基本理论，又注意了生产实践的需要，将各种理论与生产实践相结合，来完成本次设计。设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,更是在学完大学所学的所有专业课及生产实
26、习的一次理论与实践相结合的综合训练。这次设计虽然只有三个月时间，但在这三个月时间中使我对这次设计有了很深的体会。 这次设计使我以前所掌握的关于零件加工方面有了更加系统化和深入合理化的掌握。比如参数的确定、计算、材料的选取、加工方式的选取、刀具选择、量具选择等； 也培养了自己综合运用设计与工艺等方面的知识； 以及自己独立思考能力和创新能力得到更进一步的锻炼与提高；再次体会到理论与实践相结合时，理论与实践也存在差异。回顾起此次设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到完成定稿，从理论到实践，在整整一学期的日子里，可以说学到了很多很多的的东西，同时巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到
27、过的知识。通过这次设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正的实用，在生产过程中得到应用。在设计的过程中遇到了许多问题，当然也发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，通过这次设计，让自己把以前所学过的知识重新复习了一遍。这次设计虽然顺利完成了，也解决了许多问题，也碰到了许多问题，老师的辛勤指导下，都迎刃而解。同时，在老师的身上我也学得到很多额外的知识，在此我表示深深的感谢！同时，对给过我帮助的所有同学和各位教研室指导老师再次表示忠心的感谢！致 谢这次设计使我收益不小，为我今
28、后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是，查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时，数据存在大量的重复和重叠，由于经验不足，在选取数据上存在一些问题，不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见，在我遇到难题时给我指明了方向，最终我很顺利的完成了毕业设计。这次设计成绩的取得，与指导老师的细心指导是分不开的。在此，我衷心感谢我的指导老师，特别是每次都放下她的休息时间，耐心地帮助我解决技术上的一些难题，她严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，她都始终给予我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜，她不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，除了敬佩指导老师的专业水平外，她的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向指导老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。 参 考 文 献1、机械制造工艺学（有电子版）2、机床夹具设计（有电子版）3、金属机械加工工艺人员手册4、机床夹具设计设计手册5、机床夹具设计设计图册6、实用机械加工手册（有电子版）7、机械加工余量手册（有电子版）8、机械加工工艺师手册（有电子版）26
机械制造技术课程设计变速器换挡叉加工工艺及铣宽51mm两内侧面夹具设计【全套图纸】
