1、车辆与交通工程学院课程设计说明书设计类型 工艺课程设计设计题目 五档变速叉的工艺规程与其中8 孔工序的机床专用夹具设计专业班级 车辆 132 班学生姓名 完成日期 2016 年 11 月 8 号指导教师 车辆与交通工程学院课程设计说明书目录一、零件的分析1.1 零件的作用11.2 零件的工艺分析11.3 生产类型的确定1二、工艺规程设计 2.1 确定毛坯的制造形式 12.2 选择定位基准 22.3 制定工艺路线 32.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 42.5 确定切削用量及基本工时定额 4三、 夹具设计 3.1 问题的提出 63.2 定位基准的选择63.3 切削力和夹紧力的计算 6
2、3.4 定位误差分析 63.5 夹具的操作说明 6四、参考文献7全套图纸加 153893706车辆与交通工程学院课程设计说明书正文（正文应包含：零件分析、工艺规程设计、夹具设计等内容）一、 零件的分析 1.1 零件的作用 本次课程设计题目所给的是五档变速叉，它位于发动机的变速机构上，主要起换挡作用。对五挡变速叉零件图进行工艺审核后可知该零件图视图正确、完整 尺寸、公差及技术要求齐全加工要求合理，零件的结构工艺性较好。 零件图如下：1.2 零件的工艺分析 依据零件图纸加工面与非加工面分析。零件加工表面及非加工面之间的位置要求：孔 22mm；孔 8mm；叉头 22mm 成形面；叉头平面；叉口内平面
3、；孔 8mm 中心与 22mm 中心在水平方向上 230.25mm；（见零件图）孔 8mm 中心与 22mm 中心在垂直方向上 780.25mm；（见零件图）8mm 两孔轴线同轴度不大于 0.2mm；8mm 两孔公共轴线对尺寸 23mm 的平面内 22mm 的表面平行度在长度100mm 上不大于 0.2mm；8mm 两孔公共轴线对尺寸 78mm 的平面平行度在长度 100mm 上不大于0.4mm；8mm 和 15mm 两表面间壁厚应为 2.5-4.0mm，其余应不小于 2.5mm。1.3 生产类型确定生产类型：批量生产 加工设备：通用设备、采用专用工装夹具二、工艺规程设计 2.1 确定毛坯的制
4、造形式 零件材料为 45 钢，结构比较简单；考虑到其在工作过程中常受交变载荷及冲击性载荷；生产类型为批量生产；故采用精密模锻毛坯，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠，也可提高生产率，毛坯公差参考（GB/T12362-车辆与交通工程学院课程设计说明书2003)钢制模锻件的公差和机械加工余量。2.2 选择定位基准基准选择的正确与合理，可以使加工质量得以保证，生产率得以提高。由零件工艺分析知：孔 22mm 中心是加工 8mm 孔及叉头 22mm 的设计基准；叉口中心是加工叉口，叉头平面的设计基准。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
5、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，
6、必要时需经初加工。 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。根据本零件图纸分析，为保证定位可靠性，以加工表面相互位置要求较高的不加工表面作为粗基准，因此采用零件的外圆柱面（35mm）为主要的定位粗基准加工 22mm 孔，可保证壁厚均匀，外形对称。精基准的选择应满足以下原则 1“ 基准重合”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
7、避免因基准变换产生的误差，简化夹具设计与制造。 车辆与交通工程学院课程设计说明书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。以已经加工好的顶尖为定位精基准，加工其它表面及孔。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。加工 8mm 孔时以零件 22mm 内孔
8、为主要定位精基准，加工叉头 22mm圆柱面时以 22 内孔为主要定位精基准，铣叉头平面时以叉头内平面为主要定位精基准，并辅以其他表面定位。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。制定以下工艺方案： 工序 0：模锻毛坯（正火处理）工序 05：钻、扩、铰 22mm 孔，22mm 孔两端倒角-以外形轮廓面为定位基准面，采用立式钻床 Z525 和专用夹具。工序 10：铣叉口-
9、以 35mm 以圆柱下端面、叉口角外平面及外圆轮廓为定位基准面，采用卧式铣床 X62 和专用夹具。工序 15：钻、铰 8mm 孔-以 22mm 内孔、叉口角内侧面及外圆轮廓为定位基准面，采用立式钻床 Z525 和专用夹具。工序 20：铣叉头成形面-以 22mm 内孔、叉口角内侧端面为定位基准，采用立式铣床和专用夹具。工序 25：铣叉头平面-以 22mm 内孔、叉口角内侧端面为定位基准，采用立式铣床 X52 和专用夹具。车辆与交通工程学院课程设计说明书工序 30：去毛刺-钳工去所有棱边毛刺。工序 35：校正 23mm、78mm 及 25mm。工序 40：清洗。工序 45：终检。2.4 机械加工余
10、量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 零件材料为 45 ，生产类型为大批量生产，采用锻造毛坯。据上述资料及制定的工艺路线，确定加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸。 （加工余量采用经验估计法或按照技术手册等资料推荐的数据为基础，结合实际情况和经验来确定；工序尺寸采用“逆推法” 。 ）2.4.1 工序 钻、铰 8mm 孔加工表面加工内容加工余量精度等级基本尺寸表面粗糙度钻 IT11 7.8 Ra12.5孔 8铰 0.2 IT9 8 Ra3.22.5 确定切削用量及基本工时定额 工序 15：钻、绞 8mm 孔 以 22mm 内孔、叉口角内侧面及外圆轮廓为定位基准。由 8+0.030 查金属机械加工工艺人员手册表
11、2-2 确定孔 8 加工精度等级 IT9。查金属机械加工工艺人员手册表 13-13 由孔径 8H9 确定在实体材料上加工孔工艺过程为钻孔及铰孔。查金属机械加工工艺人员手册表 13-16 确定加工 8 孔：钻孔7.8mm、铰孔 8H9。刀具：查金属机械加工工艺人员手册表 10-23 确定锥柄长麻花钻7.8mm；查金属机械加工工艺人员手册表 10-33 确定硬质合金锥柄机用铰刀8H9。机床：查金属机械加工工艺人员手册表 8-31 选取立式钻床 Z525查金属机械加工工艺人员手册表 15-14 确定不需要与清除切屑有关的钻头退出及导入。车辆与交通工程学院课程设计说明书工步一 钻孔至 7.8mm确定进
12、给量 f：查金属机械加工工艺人员手册表 8-31 立式钻床确定进给量 f=0.15mm/r。切削速度： 根据参考文献金属机械加工工艺人员手册表 14-36 查得切削速度 v=16m/min 所以ns=1000v/n w=653 r/min 根据说明书 取 nw=680r/min 故实际切削速度为v=dn w/1000V=(3.14*7.8*680)/1000=16.66m/min 切削工时：由表 15-9 得l=11mm ,l1=2.418mm , l2=1mm则机动工时为:tm=（l+ l 1+ l2）/(n wf)tm=(11+2.418+1)/(680*0.15)=0.14min工步 3
13、 铰 32F9 的孔 确定进给量 f：查金属机械加工工艺人员手册表 8-31 立式钻床确定进给量 f=0.3mm/r。切削速度： 根据参考文献金属机械加工工艺人员手册表 14-36 查得切削速度 v=3m/min 所以ns=1000v/n w=119r/min 根据说明书 取 nw=140r/min 故实际切削速度为 v=dn w/1000V=(3.14*8*140)/1000=3.52m/min切削工时l=11mm l1=0.97mmmml 2=15mm则机动工时为：tm=（l+ l 1+ l2）/(n wf)tm=(11+0.97+15)/(140*0.3)=0.64min工序总切削工时：
14、车辆与交通工程学院课程设计说明书t 总 =（0.14+0.64）*2=1.56min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。由组长分配第工序钻，扩，铰 8 孔的钻床夹具。3.1 问题的提出 本夹具主要用于钻 8 孔，精度要求高，主要考虑如何提高生产效率上和精度要求。3.2 定位基准的选择 本道工序加工 8 孔，我采用 22 孔所在轴线及叉口内平面为定位精基准，为确保工件位于特定位置，在叉口右端以 V 形块固定。3.3 切削力和夹紧力的计算 由于本道工序主要完成工艺孔的钻孔加工，钻削力。安全系数 K 的计算：K=K0K1K2K3K4K6查机床夹具设计手册
15、表 1-2-1 取：K0=1.4; K1=1.0;K3=1.0;K4=1.0;K6=1.0;计算 PZ时取 K2=1.0；计算 Mk时取 K2=1.15。查机床夹具设计手册表 1-2-8 取 KP=1钻削切削力的计算：锻钢 b=736MPaM=0.34D2s0.8KP=0.34*7.82*0.150.8*1=4.53PX=667Ds0.7 KP=667*7.8*0.150.7*1=1378防止工件转动Wk=KMsin（/2）/（ 1R sin（/2）+ 2R）=1.3473.4 定位误差分析 本工序选用的工件以 22 孔所在轴线及叉口内平面为定位精基准，为确保工件位于特定位置，在叉口右端以 V
16、 形块固定。以精基准定位，理论上没有定位误差。3.5 夹具的操作说明车辆与交通工程学院课程设计说明书加工时先调准好夹具与机床主轴的相对位置（钻套轴线与机床主轴同轴） ，装夹工件时先使 22 孔与销轴配合在转动工件至特定位置通过 V 形块夹紧固定。四、参考文献1、赵家奇,机械制造工艺学课程设计指导书(2 版),机械工业出版社,2006 年.2、曾志新,吕明主编,机械制造技术基础,:武汉理工大学出版社,2001 年.3、李益明主编,机械制造工艺设计简明手册,机械工业出版社,1993 年.4、肖诗纲主编,切削用量手册,机械工业出版社,1993 年.5、金属切削机床夹具设计手册.上海柴油机厂工艺设备研究所编,机械工业出版社，1987 年.车辆与交通工程学院课程设计说明书评 语成绩 指导教师（签名） 日期
