1、1设计说明书题目：五挡变速叉零件的工艺规程及铣宽76 内侧面夹具设计2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。五挡变速叉加工工艺规程及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。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位
2、误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。全套图纸加 1538937063ABSTRCTThis design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal-cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge.The reduction
3、gear box body components technological process and its the processing hole jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. Must first carry on the analysis in the technological design to the compone
4、nts, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; After that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is
5、decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; Then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as oth
6、er parts; Position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the 4rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement.Keywords: The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the err
7、or目录ABSTRCT.3序 言 .1一 零件的分析 .21.1 零件的作用 .21.2 零件的工艺分析 .2二 工艺规程设计 .32.1 确定毛坯的制造形式 .32.2 基面的选择 .32.3 制定工艺路线 .42.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 .72.5 确定切削用量及基本工时 7三 夹具设计 .153.1 问题的提出 .153.2 定位基准的选择 .153.3 定位误差分析 .163.4 切削力的计算与夹紧力分析 .173.5 定向键和对刀装置 .193.6 夹具设计及操作简要说明 .21总 结 .22致 谢 .24参 考 文 献 .251序 言机械制造业是制造具有一定形状
8、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。五挡变速叉的加工工艺规程及其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课程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
9、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。2一 零件的分析1.1 零件的作用五挡变速叉的作用，待查1.2 零件的工艺分析五挡变速叉有 2 个加工面他们相互之间没有任何位置度要求。1：以 35 下端面为基准的加工面，这组加工面主要是铣 35上端面，钻扩铰 22 孔。2：以 22 孔为基准的加工面，这组加工面主要是铣宽 76 内侧面，钻 2-8 孔，铣宽 30mm 台阶面。3二
10、 工艺规程设计2.1 确定毛坯的制造形式由于零件成批生产，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。2.2 基面的选择粗基准选择应当满足以下要求：（1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。（2） 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗
11、基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。（3） 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。（4） 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。4（5） 粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。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。先选取端面作为定位基准， 。精基准的选择应满足以下原则：（1） “基准重合”
12、原则 应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准，避免基准不重合引起的误差。（2） “基准统一”原则 尽可能在多数工序中采用同一组精基准定位，以保证各表面的位置精度，避免因基准变换产生的误差，简化夹具设计与制造。（3） “自为基准”原则 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均匀，应选择该加工表面本身为精基准，该表面与其他表面之间的位置精度由先行工序保证。（4） “互为基准”原则 当两个表面相互位置精度及自身尺寸、形状精度都要求较高时，可采用“互为基准”方法，反复加工。（5）所选的精基准 应能保证定位准确、夹紧可靠、夹具简单、操作方便。以已经加工好的 22 孔和一端面为定位精基准，加工其它表面及
13、孔。主要考虑精基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合的时候，应该进行尺寸换算，这在以后还要进行专门的计算，在此不再重复。2.3 制定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5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。 制定以下两种工艺方案：方案一工序号工 名序 称工 序 内 容1 铸造 铸造2 时效处理 时效处理3 铣 铣 35 下端面4 铣 铣 35 上端面5 钻 钻扩铰 22 孔6 铣 铣宽 76 内侧面7 钻
14、钻 2-8 孔8 铣 铣宽 30mm 台阶面9 检验 检验10 入库 入库方案二工序号工 名序 称工 序 内 容1 铸造 铸造2 时效处理 时效处理3 铣 铣 35 下端面64 铣 铣 35 上端面5 钻 钻扩铰 22 孔6 铣 铣宽 76 内侧面7 钻 钻 2-8 孔8 铣 铣宽 30mm 台阶面9 检验 检验10 入库 入库工艺方案一和方案二的区别在于方案一对右端面和外圆采用粗车，半精车和精车加工，对左端面采用半精车和精车加工，工序安排紧凑合理，可以更好的保证加工精度要求和位置度要求。而方案二只采用粗车一个工序，不能保证加工精度要求，综合考虑我们选择方案一。具体的加工路线如下工序号工 名序
15、 称工 序 内 容1 铸造 铸造2 时效处理 时效处理3 铣 铣 35 下端面4 铣 铣 35 上端面5 钻 钻扩铰 22 孔6 铣 铣宽 76 内侧面7 钻 钻 2-8 孔8 铣 铣宽 30mm 台阶面9 检验 检验710 入库 入库2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定生产类型为大批量生产，采用铸造毛坯。1、不加工表面毛坯尺寸不加工表面毛坯按照零件图给定尺寸为自由度公差，由铸造可直接获得。2、五挡变速叉的端面由于五挡变速叉端面要与其他接触面接触，查相关资料知余量留2mm 比较合适。3、五挡变速叉的孔毛坯为空心，铸造出孔。孔的精度要求介于 IT7IT8 之间，参照参数文献，确定工艺尺
16、寸余量为 2mm2.5 确定切削用量及基本工时工序：铣 35 下端面1. 选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金端铣刀，刀片采用 YG8,， ， ， 。map5.1d350min/125v4z2. 决定铣削用量1）决定铣削深度因为加工余量不大，一次加工完成ap5.82）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 ，则齿/2.0mfzin48.635110rdvns按机床标准选取 750wn/min/3.14071vw当 750r/min 时nrzfwm /607542.按机床标准选取 mf3）计算工时切削工时： ， ， ，则机动工时为l85l
17、91l32in647.0721xfntwm工序：铣 35 上端面1. 选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金套式面铣刀，刀片采用 YG8,， ， ， 。map5.1d250min/125v4z2. 决定铣削用量1） 决定铣削深度因为加工余量不大，一次加工完成 map5.92） 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 ，则齿/2.0mfzin17.96510rdvns按机床标准选取 750wn/70.i10wvm当 750r/min 时nrzfwm /607542.按机床标准选取 mf3） 计算工时切削工时： ， ， ，则机动工时为l15l
18、91l32in8.0732xfntwm工序：钻，扩，绞 22 孔工步一钻孔至 21确定进给量 ：根据参考文献表 2-7，当钢的f， 时， 。MPab80021dmrmf/47.039.由于本零件在加工 21 孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数 0.75，则rf /35.029.75.04.3.010根据 Z525 机床说明书，现取 rmf/25.0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min/18v01852/inswvrd根据机床说明书，取 ，故实际切削速度为i/7rn215.98/min100wv切削工时： ， ， ，则机动工时mll9l32为 in1.
19、25.037121fnltwm工步二：扩孔 21.85利用钻头将 孔扩大至 ，根据有关m21.85m手册规定，扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取 rff/87.05. 75.06.12钻根据机床说明书，选取 mf5. in/46123312vv钻则主轴转速为 ，并按车床说明书in/46.5rn取 ，实际切削速度为mi/68rnw1121.856./min100wdnv切削工时： ， ， ，则机mll1l32动工时为 in81.57.0621fnltwm工步 3：铰 孔2根据参考文献表 2-25， ，rmf/4.2，得in/18mvin/65.48.9rs查参考文献表 4.2-2，按机床实际
20、进给量和实际转速，取 ， ，实际切削速度rf/35.0mi/1rw。min/.9v切削工时： ， ， ，则机ll91l32动工时为 min61.35.019821fnltwm工序：铣宽 76 内侧面1. 选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金端铣刀，刀片采用 YG8,， ， ， 。map5.1d320min/15v4z2. 决定铣削用量124） 决定铣削深度因为加工余量不大，一次加工完成 map5.15） 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 ，则齿/2.0mfzin48.631510rdvns按机床标准选取 750wn/min/3.1
21、4075321vw当 750r/min 时nrzfwm /607542.按机床标准选取 mf6） 计算工时切削工时： ， ， ，则机动工时为l39l1ml32.in4.027521xfnltwm工序：钻 2-8 孔机床：Z525 立式钻床 刀具：根据机械加工工艺手册表 10-61 选取高速钢麻花13钻 81)进给量 取 f=0.13mm/r2)切削速度 V=2434m/min. 取 V=15m/min3)确定机床主轴转速 ns= = 1190r/minWd10cv158与 1190r/min 相近的机床转速为 1200r/min。现选取=1200r/min。wn所以实际切削速度 = =cv10
22、sdn81205.7/min5) 切削工时，按工艺手册表 6.2-1。t = i ;其中 l=60mm; =4mm; =3mm;mfnlw211l2lt = = =0.429minfl216043.工序：铣宽 30mm 台阶面1.选择刀具刀具选取高速钢端铣刀，刀片采用 YG8,， ， ， 。map5.1d40min/75v4z2. 决定铣削用量7） 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 map5.18） 决定每次进给量及切削速度14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 ，则齿/2.0mfzin.1947510rdvns按机床标准选取 1
23、450wn/min/12.81054vw当 1450r/min 时nrzfwm /160452.按机床标准选取 mf9） 计算工时切削工时： ， ，则机动工时为l241l322()()0.1in75mwtnf15三 夹具设计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。由指导老师的分配，决定设计工序 6：铣宽 76 内侧面的夹具。3.1 问题的提出 本夹具主要用于铣宽 76 内侧面，表面粗糙度 Ra6.3，精度要求不高，故设计夹具时主要考虑如何提高生产效率。3.2 定位基准的选择铣宽 76 内侧面，以五挡变速叉下端面、22 孔和 8 孔定位，对应的定位元件为：心轴、浮顶销和
24、 B 型固定式定位销，定位分析如下：1、五挡变速叉下端面作为第一定位基准，与心轴 35 端面（浮顶销辅助定位）相配合，限制三个自由度，即 X 轴转动、Y轴移动和 Z 轴转动。2、五挡变速叉 22 孔作为第二定位基准，与心轴 22f6外圆相配合，限制两个自由度，即 X 轴移动和 Z 轴移动。3、五挡变速叉 8 孔作为第三定位基准，与 B 型固定式定位销相配合，限制一个自由度，即 Y 轴转动， 工件六个自由度被完全限制，属于完全定位，故设计合理。163.3 定位误差分析1、移动时基准位移误差 yj（式 3-j min11XDd1）式中： 心轴孔的最大偏差1d 心轴孔的最小偏差D心轴孔与心轴最小配合
25、间隙1min代入（式 3-1）得： =0.021+0+0.02yjmin11XDd=0.041（mm)2、 转角误差（式 3-Lddtg2min2min11 2）式中： 心轴孔的最大偏差1 心轴孔的最小偏差D 心轴孔与心轴最小配合间隙1min B 型固定式定位销孔的最大偏差2d B 型固定式定位销孔的最小偏差D B 型固定式定位销孔与 B 型固定式定2minX17位销最小配合间隙其中： )2(2min1minXXLgx则代入（式 3-2）得： 425.3.8103.50.tg e则： =0.02433.4 切削力的计算与夹紧力分析（1）刀具： 采用立铣刀 d=10mm 机床： X51 立式铣床
26、由3 所列公式 得FVzwqueyXpFndafC0查表 9.48 得其中： 修正系数 0.1vk3F83.FqFXz=24 65.0y.uPaFw代入上式，可得 F=889.4N 因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。安全系数 K= 4321K其中： 为基本安全系数 1.5为加工性质系数 1.12K为刀具钝化系数 1.1318为断续切削系数 1.14K所以 NKF7.15（2）夹紧力的计算选用夹紧螺钉夹紧机 由 FKf21其中 f 为夹紧面上的摩擦系数，取25.01fF= +G G 为工件自重zPNfFN4.35121夹紧螺钉： 公称直径 d=8mm，材料 45 钢 性能级数为 6.8级M
27、PaB106MPaBs4801螺钉疲劳极限： B9263.2.1极限应力幅： akma7.51li 许用应力幅： MPSa3.li螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 ss=3.54 取s=4得 MPa12019满足要求8.24cHdFMPaNc153.2经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠。3.5 定向键和对刀装置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 定向键结构如图所示：o图 5.1 夹具体槽形与螺钉图根据 T 形槽的宽度 a=14mm
28、定向键的结构尺寸如下：表 5.1 定向键数据表夹具体槽形尺寸B L H h D d1 2B 2h20公称尺寸允差 d 允差 4 公称尺寸允差 D14 -0.013 -0.033 20 10 4 10 5.5 14 +0.077 4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。对刀块选用圆形对刀块，其结构如下图所示：图 5-2 圆形对刀块圆形对刀块的规格及主要尺寸：21图 5-3 圆形对刀块尺寸表塞尺选用平塞尺，其结构如下图所示： 标 记四 周 倒 圆图 5-4 平塞尺图塞尺尺寸为：表 5.2 平塞尺尺寸表公称尺寸 H 允差 d C2 -0.014 0.25223.6 夹具设计及操作
29、简要说明如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为铣床夹具选择由螺母、圆垫圈、心轴和快换垫圈等组成夹紧机构夹紧工件。本工序为铣削余量小，铣削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。23总 结这次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
30、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。这次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,铸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习的一次理论与实践相结合的综合训练。这次毕业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铸炼与提高；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
31、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过的知识。通过这次毕业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24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，通过这次毕业设计，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
32、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！25致 谢这次设计使我收益不小，为我今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
33、，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。26参 考 文 献1. 切削用量简明手册,艾兴、肖诗纲主编,机械工业出版社出版，1994 年2.机械制造工艺设计简明手册，李益民主编，机械工业出版社出版，1994 年3.机床夹具设计，哈尔滨工业大学、上海工业大学主编，上海科学技术出版社出版，1983 年4.机床夹具设计手册，东北重型机械学院、洛阳工学院、一汽制造厂职工大学编，上海科学技术出版社出版，1990 年5.金属机械加工工艺人员手册，上海科学技术出版社，1981 年10 月6.机械制造工艺学，郭宗连、秦宝荣主编，中国建材工业出版社出版，1997 年
