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課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 一四擋變速叉零件的工藝規(guī)程及夾具設(shè)計(jì) 2 目 錄 第 1 章 零件分析 3 1.1 零件的作用 .3 1.2 零件的工藝分析 .3 1.3 確定零件的生產(chǎn)類型 .4 第 2 章 確定毛坯、繪制毛坯簡(jiǎn)圖 5 2.1 確定毛坯的制造形式 .5 2.2 繪制撥叉鍛造毛坯簡(jiǎn)圖 .5 第 3 章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 6 3.1 基面的選擇 .6 3.2 制訂工藝路線 .6 3.3 確定加工余量 .7 第 4 章 鉆 Φ3 孔夾具設(shè)計(jì) 18 4.1 概述 18 4.2 方案設(shè)計(jì) 18 4.3 定位基準(zhǔn)的選擇 18 4.4 切削力計(jì)算 19 4.5 夾緊力的計(jì)算 21 4.6 定位誤差分析 .21 4.7 導(dǎo)向裝置設(shè)計(jì) .22 4.8 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu) .25 4.9 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明 .27 總 結(jié) 28 致 謝 29 參考文獻(xiàn) 30 3 第 1 章 零件分析 1.1 零件的作用 題目所給定的零件是一四檔變速叉,它位于變速箱中,主要作用是撥動(dòng)變速 箱中的齒輪,使汽車達(dá)到變速的目的。撥叉是變速箱的換檔機(jī)構(gòu)中的一個(gè)主要零 件。撥叉頭以 mm 孔套在變速叉軸上，并用螺釘經(jīng) 螺紋孔與變速叉軸聯(lián)2? 12M 結(jié)，并用 mm 鎖緊孔鎖緊。撥叉腳則夾在雙聯(lián)變換齒輪的槽中。當(dāng)需要變速時(shí)，3 操縱變速桿，變速操縱機(jī)構(gòu)就通過(guò)撥叉頭部的操縱槽帶動(dòng)撥叉與變速叉軸一起 在變速箱中滑移，撥叉腳撥動(dòng)雙聯(lián)變換齒輪在花鍵軸上滑動(dòng)以改換檔位，從而 改變車輛行駛速度。 1.2 零件的工藝分析 由零件圖可知，其材料為 45 鋼。該材料具有足夠的強(qiáng)度、剛度和韌性，適 用于承受彎曲應(yīng)力和沖擊載荷作用的工作條件。 該撥叉形狀特殊、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，屬典型的叉桿類零件。為實(shí)現(xiàn)換檔、變速的 功能，其叉軸孔與變速叉軸有配合要求，因此加工精度要求較高。叉腳兩端面 在工作中需承受沖擊載荷，為增強(qiáng)其耐磨性，該表面要求高頻淬火處理，硬度 為 42～50HRC；為保證撥叉換檔時(shí)叉腳受力均勻，要求叉腳兩端面對(duì)叉軸孔 mm 的垂直度在長(zhǎng)度 40 上要求為 0.10mm。為保證撥叉在叉軸上有準(zhǔn)確的14.02?? 位置，改換檔位準(zhǔn)確，撥叉采用緊固螺釘定位。螺紋孔的尺寸為 x1.25-12M 2a。 撥叉頭兩端面和叉腳兩端面均要求切削加工，并在軸向方向上均高于相鄰 表面，這樣既減少了加工面積，又提高了換檔時(shí)叉腳端面的接觸剛度； mm 孔和 孔的端面均為平面，可以防止加工過(guò)程中鉆頭鉆偏，以保14.02??2M 證孔的加工精度；另外，該零件除主要工作表面撥叉腳兩端面、變速叉軸孔 mm，其余表面加工精度均較低，不需要高精度機(jī)床加工，通過(guò)銑削、鉆14.0? 床、攻絲的粗加工就可以達(dá)到加工要求；而主要工作表面雖然加工精度相對(duì)較 高，但也可以在正常的生產(chǎn)條件下，采用較經(jīng)濟(jì)的方法保質(zhì)保量地加工出來(lái)。 4 由此可見(jiàn)，該零件的工藝性較好。 該零件的主要工作表面為撥叉腳兩端面和叉軸孔 mm(H7)，在設(shè)計(jì)工14.02?? 藝規(guī)程時(shí)應(yīng)重點(diǎn)予以保證。 1.3 確定零件的生產(chǎn)類型 撥叉在汽車上屬于常用零件，且撥叉屬輕型零件，該撥叉的生產(chǎn)類型為大 量生產(chǎn)。 5 第 2 章 確定毛坯、繪制毛坯簡(jiǎn)圖 2.1 確定毛坯的制造形式 零件材料為 45 鋼,零件經(jīng)常撥動(dòng)齒輪承受變載荷和沖擊性載荷,因此應(yīng)選用 鍛件,以使金屬纖維盡量不被切斷,保證零件工作可靠。因?yàn)闉榇笈可a(chǎn),且零 件的輪廓尺寸不大,故采用模鍛成型。這從提高生產(chǎn)率,保證加工精度上考慮,也 是應(yīng)該的。 2.2 繪制撥叉鍛造毛坯簡(jiǎn)圖 繪制毛坯圖如下 6 第 3 章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 3.1 基面的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一,它對(duì)零件的生產(chǎn)是非常重要的。 定位基準(zhǔn)有粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)之分，通常先確定精基準(zhǔn)，然后再確定粗基準(zhǔn)。 1．精基準(zhǔn)的選擇 叉軸孔 mm 的軸線是撥叉腳兩端面設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，撥叉頭左端面是撥叉軸14.02?? 向方向上尺寸的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。選用叉軸孔 mm 的軸線和撥叉頭左端面作精基14.02?? 準(zhǔn)定位加工撥叉腳兩端面，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)的重合，保證了被加工 表面的垂直度要求。另外，由于撥叉件剛性較差，受力易產(chǎn)生彎曲變形，選用 撥叉頭左端面作精基準(zhǔn)，夾緊力作用在撥叉凸臺(tái)上，可避免在機(jī)械加工中產(chǎn)生 夾緊變形，夾緊穩(wěn)定可靠。 2．粗基準(zhǔn)的選擇 選擇變速叉軸下部 mm 的圓弧面和叉爪口內(nèi)表面作粗基準(zhǔn)。采用 R37mm37R 圓弧面定可以為后續(xù)工序準(zhǔn)備好精基準(zhǔn)。 3.2 制訂工藝路線 工藝路線的擬訂是制訂工藝規(guī)程的總體布局，包括：確定加工方法，劃分 加工階段，決定工序的集中與分散，加工順序的安排，以及安排熱處理、檢驗(yàn) 及其他輔助工序(去毛刺、倒角等)。它不但影響加工的質(zhì)量和效率，而且影響 到工人的勞動(dòng)強(qiáng)度、設(shè)備投資、車間面積、生產(chǎn)成本等。制訂工藝路線的出發(fā) 點(diǎn),應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀,尺寸精度及位置精度的技術(shù)要求能得到合理的保 證。生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批量生產(chǎn)的條件下,可以考慮采用萬(wàn)能性機(jī)床以及專用 夾具,并盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率。除此之外,還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果,以便使 生產(chǎn)成本盡量降低。 因此，擬訂工藝路線是制訂工藝規(guī)程的關(guān)鍵性一步，必須在充分調(diào)查研究 的基礎(chǔ)上，提出工藝方案，并加以分析比較，最終確定一個(gè)最經(jīng)濟(jì)合理的方案。 經(jīng)過(guò)討論，工藝過(guò)程如下： 7 3.3 確定加工余量 “變速叉”零件材料為 45 鋼,生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn),采用鍛錘上合模鍛 毛坯。根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量： (1) 粗銑、半精銑、精銑 B 上表面，D 上表面，φ22 孔上表面 考慮其加工表面粗糙度要求為 ，可以先粗銑，半精銑再精銑，根mRa?2.3 據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表 2.3-5，取 Z=1 已能滿足要求 (2) 粗銑、半精銑、精銑 B 下表面 其表面粗糙度要求為 ，其加工方式可以分為粗銑、半精銑、精銑a?2.3 三步，根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表 2.3-48，確定工序尺寸及余量為：Z=1 m (3) 鉆、擴(kuò)、粗鉸 φ22 孔內(nèi)表面 考慮其表面粗糙度要求為 ，，其加工方式可以分為鉆、擴(kuò)、粗鉸，mRa?3.6 根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表 2.3-5， 鉆孔：φ20mm 擴(kuò)孔：φ21.8mm 2Z=1.8 工 序 號(hào) 工 名 序 稱 工 序 內(nèi) 容 1 銑 以上端面為基準(zhǔn)，加工下端面 2 銑 以下端面為基準(zhǔn)，加工上端面 3 鉆 以上端面為基準(zhǔn)鉆擴(kuò)鉸 Φ22 孔 4 銑 以 Φ22 孔為基準(zhǔn)，銑寬 10mm 的 2 側(cè)面 5 銑 以 Φ22 孔為基準(zhǔn)，銑寬 65mm 的內(nèi)側(cè)面 6 銑 以 Φ22 孔和端面，及 65mm 叉口內(nèi)側(cè)面為基準(zhǔn)，鉆 M12 螺紋孔 7 鉆 以 Φ22 孔和端面，及 65mm 叉口內(nèi)側(cè)面為基準(zhǔn)，鉆 Φ3 孔 8 鉆 以 Φ22 孔和端面，及 65mm 叉口內(nèi)側(cè)面為基準(zhǔn)，鉆 Φ14 孔 9 銑 以 Φ22 孔和端面，及 65mm 叉口內(nèi)側(cè)面為基準(zhǔn)，銑上下端 R75 的槽 10 檢驗(yàn) 檢驗(yàn) 11 入庫(kù) 入庫(kù) 8 鉸孔：φ22mm 2Z=0.2 m (4) 粗銑、半精銑 槽兩端面2.065? 考慮其表面粗糙度要求為 ，其加工方式可以分為粗銑、半精銑，Ra?3. 根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表 2.3-5，取 Z=1 已能滿足要求。 (5) 鉆、擴(kuò)、攻絲 M12 螺紋孔 其表面粗糙度要求為 ，其加工方式可以分為鉆，擴(kuò)，攻絲三步，ma?5.12 根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表 2.3-48，確定工序尺寸及余量為： 鉆孔：φ11 擴(kuò)孔：φ11.85 2Z=0.85 (6) 粗銑、半精銑小端寬度 3 槽 其表面粗糙度要求為 ，其加工方式可以分為粗銑、半精銑兩步，12.5Ram? 根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表 2.3-48，確定工序尺寸及余量為：Z=1 (7) 鉆 φ3 孔 考慮其表面粗糙度要求為 ，只要求粗加工，一步鉆到位。12.5a? （4）確定切削用量及工時(shí) 工序 1：以上端面為基準(zhǔn)，加工下端面 機(jī)床：銑床 X51 刀具：硬質(zhì)合金端銑刀（面銑刀）材料： 齒數(shù)VCWr418mD63?6?Z 銑削深度 ：pam3? 每齒進(jìn)給量 ：根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表 2.4-73，取f 銑削速度 ：參照參考文獻(xiàn)[7] 《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表 2.4-Zaf/18.0?V 81，取 sV2 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ：n ， min/97.3614.30210rdn???? in/370r? 9 實(shí)際銑削速度 ： V? smnd/2.1601374.0???? 進(jìn)給量 ： fZaff /./8. 工作臺(tái)每分進(jìn)給量 ： m in6.39.sVf ? ：根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表 2.4-81,?a ma0? 被切削層長(zhǎng)度 ：由毛坯尺寸可知l ml76 刀具切入長(zhǎng)度 ：1 )3~1((5.021????aDl 98.24603. ? 取 ml21 刀具切出長(zhǎng)度 ：取2lm? 走刀次數(shù)為 1 機(jī)動(dòng)時(shí)間 ： jt min26.0.3957621???mjfl 工序 2：以上端面為基準(zhǔn)，加工下端面 機(jī)床：銑床 X51 刀具：硬質(zhì)合金端銑刀（面銑刀）材料： 齒數(shù)VCWr418D63?6?Z 銑削深度 ：pam3? 每齒進(jìn)給量 ：根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表 2.4-73，取f 銑削速度 ：參照參考文獻(xiàn)[7] 《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表 2.4-Zaf/18.0?V 81，取 sV2 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ：n ， min/97.3614.30210rdn???? in/370r? 10 實(shí)際銑削速度 ： V? smnd/2.1601374.0???? 進(jìn)給量 ： fZaff /./8. 工作臺(tái)每分進(jìn)給量 ： m in6.39.sVf ? ：根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表 2.4-81,?a ma0? 被切削層長(zhǎng)度 ：由毛坯尺寸可知l ml76 刀具切入長(zhǎng)度 ：1 )3~1((5.021????aDl 98.24603. ? 取 ml21 刀具切出長(zhǎng)度 ：取2lm? 走刀次數(shù)為 1 機(jī)動(dòng)時(shí)間 ： jt min26.0.3957621???mjfl 工序 3：鉆、擴(kuò)、鉸?22H7 孔 工件材料為 HT200，硬度 200HBS?？椎闹睆綖?22mm，公差為 H7，表面 粗糙度 。加工機(jī)床為 Z525 立式鉆床，加工工序?yàn)殂@、擴(kuò)、鉸，加工刀1.6aR? 具分別為：鉆孔——Φ19mm 標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆，磨出雙錐和修磨橫刃；擴(kuò)孔 ——Φ21.7mm 標(biāo)準(zhǔn)高速鋼擴(kuò)孔鉆；鉸孔——Φ22mm 標(biāo)準(zhǔn)高速鉸刀。選擇各工 序切削用量。 （1 ）確定鉆削用量 1）確定進(jìn)給量 根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表 28-10 可查出f ，由于孔深度比 ， ，故0.47~.5/fmr?表 0/3/21.6ld?0.9lfk? 。查 Z525 立式鉆床說(shuō)明書，取()0.942~.51mr??表 。.3/f 根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表 28-8，鉆頭強(qiáng)度所允許是進(jìn)給量 。由于機(jī)床'.75/fmr? 進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的軸向力 （由機(jī)床說(shuō)明書查出），根據(jù)表 28-9，允max60FN 許的進(jìn)給量 。“1.8/fr? 由于所選進(jìn)給量 遠(yuǎn)小于 及 ，故所選 可用。'f“f 11 2）確定切削速度 、軸向力 F、轉(zhuǎn)矩 T 及切削功率 根據(jù)表 28-15，v mP 由插入法得： ，17/min?表 4732N?表 ，5.69TNM?表 1.5kW表 由于實(shí)際加工條件與上表所給條件不完全相同，故應(yīng)對(duì)所的結(jié)論進(jìn)行修正。 由參考文獻(xiàn)[7]表 28-3， ， ，故0.8Mvk.lvk'17/in07.2(/min)???表 ''01./i16n rd?表 查 Z525 機(jī)床說(shuō)明書，取 。實(shí)際切削速度為：95/minr095/in4/i110rv??? 由表 28-5， ，故.6MFTk4732.6()N5.954.8m??? 3）校驗(yàn)機(jī)床功率 切削功率 為mP'/)Mnk?表（1.2(261.0kWW? 機(jī)床有效功率 ' 4.5.835E mPkP??? 故選擇的鉆削用量可用。即 ， ， ，02dm?0.3/fr19/inr?14/inv? 相應(yīng)地 ， ，516FN54.8T?.05mPkW （2）確定擴(kuò)孔切削用量 1）確定進(jìn)給量 根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表 28-31，f 。根據(jù) Z525 機(jī)床說(shuō)明書，取f??::表 （ 0.78） m/r0.7=9./r =0.57mm/r。 2）確定切削速度 及 根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表 28-33，取 。修vn 25/minv?表 正系數(shù)： ，0.8mvk?1.02pavk 故 '25/in0.812/invm??表' '1)nd?表 （ 12 10.2/min(24.7)86/ir???? 查機(jī)床說(shuō)明書，取 。實(shí)際切削速度為75/ir?301vdn?? 32./in10/mi???? （3）確定鉸孔切削用量 1）確定進(jìn)給量 根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表 28-36， ，按該f 1.3~26fm?表 表注 4，進(jìn)給量取小植。查 Z525 說(shuō)明書，取 。.6/fr 2）確定切削速度 及 由參考文獻(xiàn)[7]表 28-39，取 。vn 8./inv表 由 參考文獻(xiàn)[7]表 28-3，得修正系數(shù) ，0.8Mvk?0.9pavk524.7(/0152)pRa??根 據(jù) 故 '8./min.89.4/minv?表' '01()nd?表 7.4/i(25)95/ir? 查 Z525 說(shuō)明書，取 ，實(shí)際鉸孔速度1/inr?30vdn??? 325/mi07.8/i??? （4）各工序?qū)嶋H切削用量 根據(jù)以上計(jì)算，各工序切削用量如下： 鉆孔： ， ， ，019.4/fr?195/minr?14/inv? 擴(kuò)孔： ， ， ，.7d522.3m 鉸孔： ， ， ，021.6/f0/in78/i 機(jī)動(dòng)時(shí)間 ： 1jt23.0.jLfn??? 工序 4：以 Φ22 孔為基準(zhǔn)，銑寬 10mm 的 2 側(cè)面 機(jī)床：X51 銑床 刀具：硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位端銑刀（面銑刀），材料： ， ，15YT0Dm? 齒數(shù) ，此為粗齒銑刀。5Z? 0.2/zfmr? 采用高速鋼圓柱銑刀, ,Z=10,V=20m/min10wdm? 13 100*263.7/min.14svn rd??? 60.5i.5mzwtf (2) 精銑 R62 mm 孔的兩端面 01? 機(jī)床：X51 銑床 刀具：硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位端銑刀（面銑刀），材料： ， ，15YT0Dm? 齒數(shù) ，此為粗齒銑刀。5Z? 齒0.6/zfm 采用高速鋼圓柱銑刀,V=31m/min. 10wd?10z? *398/min.4svnr? 61min58.mt? 工序 5：以 Φ22 孔為基準(zhǔn)，銑寬 65mm 的內(nèi)側(cè)面 機(jī)床：立式銑床 X51 刀具：高速剛圓柱形銑刀 粗齒數(shù)63dm?6Z? 銑削深度 ：wa2 每齒進(jìn)給量 ：根據(jù)《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》表 30-13，取f0.6/famZ? 銑削速度 ：參照《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》表 30-23，取V ，(2~4)/in 取 =30, =63 代入公式（2-1）得：0d 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ： ，根據(jù)《機(jī)械加n013(10~2)/min.46Vrd???? 工工藝師手冊(cè)》表 11-4，取 2/minr 實(shí)際銑削速度 ：V?03.12041.5/in??? 14 取 = ， ， = 代入公式（2-2）得：zf0.8fa?6Zwn210? 工作臺(tái)每分進(jìn)給量 ：mf.6126/minzwf?? 根據(jù)《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》 被切削層長(zhǎng)度 ：由毛坯尺寸可知l 0lm? 刀具切入長(zhǎng)度 ：130? 刀具切出長(zhǎng)度 ：取2l 走刀次數(shù)為 1 取 ， ， 代入公式（2-3）得：60lm?3lml2? 機(jī)動(dòng)時(shí)間 ：1jt12603.7injf??? 工序 6：以 Φ22 孔和端面，及 65mm 叉口內(nèi)側(cè)面為基準(zhǔn)，鉆 M12 螺紋孔 (1)鉆 M12 螺紋孔底孔 Φ10 機(jī)床：鉆床 Z525 鉆孔選用機(jī)床為 Z525 搖臂機(jī)床，刀具選用 GB1436-85 直柄短麻花鉆，《機(jī) 械加工工藝手冊(cè)》第 2 卷。 根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》第 2 卷表 10.4-2 查得鉆頭直徑小于 10 的鉆m 孔進(jìn)給量為 0.20～0.35 。rm 則取 f30.? 確定切削速度，根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》第 2 卷表 10.4-9 切削速度計(jì)算公式為 （3- min0kfaTdcvvyxpmzv 20） 查得參數(shù)為 ，刀具耐用度 T=35125.0,.,0,25.,1.8???yxzcvvvvmin 則 = =1.65.0125.0 2.337?min 15 所以 = =72n714.360?minr 選取 i2? 所以實(shí)際切削速度為 =2.6410 .vin 確定切削時(shí)間（一個(gè)孔） =t s203.8??? (2)攻絲 M12 刀具：釩鋼機(jī)動(dòng)絲錐 進(jìn)給量 ：由于其螺距 ,因此進(jìn)給量f mp5.1?rmf/5.1? 切削速度 ：參照《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表 2.4.105，取Vin/8./14.0sm? 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ： ，取in/283104.30rdV??? in/250r 絲錐回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速 ：取0nmin/25rn? 實(shí)際切削速度 ： V? sm/13.061025.0?? 由工序 4 可知： l3?l.4?2?l 走刀次數(shù)為 1 機(jī)動(dòng)時(shí)間 ：jt in18.05.14305.02121 ?????fnlflj 工序 7：以 Φ22 孔和端面，及 65mm 叉口內(nèi)側(cè)面為基準(zhǔn)，鉆 Φ3 孔 刀具：我選擇直柄麻花鉆：d =3, l= 117, l 1 =75 ，刀具材料 W18Cr4V； 機(jī)床：Z525 計(jì)算切削用量 進(jìn)給量：根據(jù)在《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)》表 14-34 中及機(jī)床，選用 f=0.10mm/ r 。 計(jì)算切削速度：按照在《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)》表中 14-29 公式計(jì)算： 查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》 [2]表 5-134， ，取0.8~.16/fmr? 16 ， ，取 ，主軸轉(zhuǎn)速：0.1/fmr?50~7/mincv?60/incv? （r/min）62134nd?? 根據(jù)機(jī)床選取 n=1360(r/min) ，所以實(shí)際切削速度 （r/min）0.10V?? 計(jì)算切削工時(shí) ,式中 ， ， ，所以nflt21??5l31l2?ll = =0.22（min）.036? 工序 8：以 Φ22 孔和端面，及 65mm 叉口內(nèi)側(cè)面為基準(zhǔn)，鉆 Φ14 孔 （1） 切削深度 。7pam? （2） 進(jìn)給量和切削速度的確定 選硬質(zhì)合金鉆頭直柄麻花鉆，鉆頭參數(shù)如下： ，查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》14,2,94dL [2]表 5-134， ，取 ，0.8~.6/fr?0.1/fmr? ，取 ，根據(jù)上面數(shù)據(jù)，計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速5~7/mincv incv ，查立式鉆床 Z525 主軸轉(zhuǎn)速表，取6013/i3.4nr?? n=1360r/min，計(jì)算實(shí)際切削速度， 。1360.47/incvm??? （3） 基本時(shí)間的確定，首先查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》 [2]表 2-2 查得鉆削機(jī)動(dòng)時(shí)間計(jì)算公式， ， ， =（1~4），nflTj???21 )2~1(cot1????Dl 鉆孔深度 ， ， ，所以39lm1l25l .in34.06721????nfTj 17 工序 9：以 Φ22 孔和端面，及 65mm 叉口內(nèi)側(cè)面為基準(zhǔn)，銑上下端 R75 的槽 機(jī)床：銑床 X62 刀具：高速剛鋸片銑刀 粗齒數(shù) 80dm?20Z?4L 銑削深度 ：wa3 每齒進(jìn)給量 ：根據(jù)《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》表 30-13，取f0.5/famZ? 銑削速度 ：參照《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》表 30-23，取V ，(2~4)/in 取 =30, =63 代入公式（2-1）得：0d 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ： ，根據(jù)《機(jī)械加工工藝n013120/min.48Vrd???? 師手冊(cè)》表 11-5，取 8/minr 實(shí)際銑削速度 ：V?03.152.8/in??? 取 = ， ， = 代入公式（2-2）得：zf0.5fa2Zwn8 工作臺(tái)每分進(jìn)給量 ：mf0.5218/minzf??? 根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》 被切削層長(zhǎng)度 ：由毛坯尺寸可知llm 刀具切入長(zhǎng)度 ：130? 刀具切出長(zhǎng)度 ：取2l 走刀次數(shù)為 1 取 ， ， , 代入公式（2-3）得：0l?3l2l?18mf 機(jī)動(dòng)時(shí)間 ：1jt1032.4injf??? 18 19 第 4 章 鉆 Φ3 孔夾具設(shè)計(jì) 4.1 概述 本夾具主要用于工序 7 鉆 Φ3 孔夾具設(shè)計(jì)，本夾具主要用于鉆床 Z525 機(jī)床上， 在機(jī)床對(duì)零件進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)，為保證工件加工精度，首先要保證工件在機(jī)床上 占有正確的位置，然后通過(guò)夾緊機(jī)構(gòu)使工件正確位置固定不動(dòng)，這一任務(wù)就是由夾具 來(lái)完成。 對(duì)于單件、小批生產(chǎn)，應(yīng)盡量使用通用夾具，這樣可以降低工件的生產(chǎn)成本。但由 于通用夾具適用各種工件的裝夾，所以?shī)A緊時(shí)往比較費(fèi)時(shí)間，并且操作復(fù)雜，生產(chǎn)效率 低。 本零件屬于大量生產(chǎn)，零件外形也不適于使用通用夾具，為了保證工件精度，提高生 產(chǎn)效率，設(shè)計(jì)專用夾具就顯得非常必要。 4.2 方案設(shè)計(jì) 方案設(shè)計(jì)是夾具設(shè)計(jì)的第一步，也是夾具設(shè)計(jì)關(guān)鍵的一步，方案設(shè)計(jì)的好、 壞將直接 影響工件的加工精度、加工效率，稍不注意就會(huì)造成不能滿足工件加工要求， 或加工精度 不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，因此必須慎重考慮。 設(shè)計(jì)方案的擬定必須遵循下列原則： 1、定位裝置要確保工件定位準(zhǔn)確和可靠，符合六位定位原理。 2、夾具的定位精度能滿足工件精度的要求。 3、夾具結(jié)構(gòu)盡量簡(jiǎn)單，操縱力小而夾緊可靠，力爭(zhēng)造價(jià)低 4.3 定位基準(zhǔn)的選擇 我們采用已經(jīng)加工好的孔及其端面作為定位基準(zhǔn)，采用一面二銷和端面共 限制 6 個(gè)自由度為了保證空間工件定位準(zhǔn)確，我們需要限制 6 個(gè)自由度，一面 是底面端面，一個(gè)孔是 Ф22 孔，一個(gè)是擋銷，形成一面 2 銷進(jìn)行定位。這樣空間 6 個(gè) 自由度就限制完了。 20 4.4 切削力計(jì)算 由于本道工序主要完成工藝孔的鉆孔加工，鉆削力。由《切削手冊(cè)》得： 鉆削力 式（5-2）6.08.2HBDfF? 鉆削力矩 式（5-3）6.0.91T 式中 ????maxaxmin187491733HB???? 刀具：鉆頭 φ3。 則軸向力：見(jiàn)《工藝師手冊(cè)》表 28.4 21 F=C d f k ……………………………………3.1F0zFy 式中： C =420， Z =1.0, y =0.8, f=0.35FF k =(F 07.1)92()103.?nHB F=420 .0.835()N? 轉(zhuǎn)矩 T=C d f kT0ZTy 式中: C =0.206, Z =2.0, y =0.8TT T=0.206 2.0.83517.34()NM??? 功率 P =m0.6950.2VKWd? 在計(jì)算切削力時(shí),必須考慮安全系數(shù),安全系數(shù) K=K K K K1234 式中 K —基本安全系數(shù)，1.5; K —加工性質(zhì)系數(shù)，1.1;2 K —刀具鈍化系數(shù), 1.1;3 K —斷續(xù)切削系數(shù), 1.14 則 F =KF=1.5/ )(42391.1. N?? 鉆削時(shí) T=17.34 N M? 本道工序加工工藝孔時(shí)，夾緊力方向與鉆削力方向相同。因此進(jìn)行夾緊力 計(jì)算無(wú)太大意義。只需定位夾緊部件的銷釘強(qiáng)度、剛度適當(dāng)即能滿足加工要求。 這樣能較容易、較穩(wěn)定地保證加工精度。用夾具裝夾工件時(shí)，工件相對(duì)與刀具 的位置由夾具保證，基本不受工人技術(shù)水平的影響，因而能較容易、教穩(wěn)定地 保證工件的加工精度。能提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。采用夾具后， 工件不需劃線找正，裝夾方便迅速，顯著地減少了輔助時(shí)間，提高了勞動(dòng)生產(chǎn) 22 率。 4.5 夾緊力的計(jì)算 根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過(guò)程中對(duì)夾緊最不 利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計(jì)算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再 乘以安全系數(shù)作為實(shí)際所需夾緊力的數(shù)值。即： FKW?? 安全系數(shù) K 可按下式計(jì)算有：： 6543210 式中： 為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻(xiàn) [5]表 可得： 6~ 12?01.301.56C???? 12522.3PK f 所以有： 193.08()KCWFN?? 76P 5.()Kf? 螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計(jì)算有： )(210 ??????tgtQLWz 式中參數(shù)由參考文獻(xiàn)[5]可查得： 6.2??.76zr?901052???'29? 其中： 3()Lm?)(8N? 螺旋夾緊力： 04.W 4.6 定位誤差分析 該 夾 具 以 一 個(gè) 平 面 和 和 2 個(gè) 定 位 銷 定 位 ， 要 求 保 證 孔 軸 線 間 的 尺 寸 公 差 。 為 了 滿 足 工 序 的 加 工 要 求 ， 必 須 使 工 序 中 誤 差 總 和 等 于 或 小 于 該 工 序 所 規(guī) 定 的 尺 寸 公 差 。 23 由 [5]和 [6]可 得 ： 1 定 位 誤 差 ： 當(dāng) 短 圓 柱 銷 以 任 意 邊 接 觸 時(shí) minDWd?????? 當(dāng) 短 圓 柱 銷 以 固 定 邊 接 觸 時(shí) 2d? 式 中 為 定 位 孔 與 定 位 銷 間 的 最 小 間 隙min? 通 過(guò) 分 析 可 得 ： 0.52D??1dmin? 因 此 ： 當(dāng) 短 圓 柱 銷 以 任 意 邊 接 觸 時(shí) 0.63DW?? 2 夾 緊 誤 差 ： ?cos)(minaxyj???? 其 中 接 觸 變 形 位 移 值 ： SNcHBKRkm nZaZy 014.8.9])[(1?????cos0.3jy?? ⑶ 磨 損 造 成 的 加 工 誤 差 ： 通 常 不 超 過(guò)Mj??05. ⑷ 夾 具 相 對(duì) 刀 具 位 置 誤 差 ： 取ADm1. 誤 差 總 和 ： 0.965jw???? 從 以 上 的 分 析 可 見(jiàn) ， 所 設(shè) 計(jì) 的 夾 具 能 滿 足 零 件 的 加 工 精 度 要 求 。 4.7 導(dǎo)向裝置設(shè)計(jì) 工藝孔的加工只需鉆切削就能滿足加工要求。故選用可換鉆套（其結(jié)構(gòu)如下圖所示） 以減少更換鉆套的輔助時(shí)間。為了減少輔助時(shí)間采用可換鉆套，以來(lái)滿足達(dá)到孔的加工的 24 要求。 表 d D D1 H t 基本 極限 偏差 F7 基本 極限 偏差 D6 ＞0～1 3 +0.010 +0.004 6 ＞1～1.8 4 7 ＞1.8～2.6 5 8 6 9 -- ＞2.6～3 +0.016 +0.006 ＞3～3.3 6 +0.016 +0.008 9 ＞3.3～4 7 10 ＞4～5 8 11 8 12 16 ＞5～6 +0.022 +0.010 10 +0.019 +0.010 11 10 16 20 0.008 25 ＞6～8 12 15 ＞8～10 +0.028 +0.011 15 18 ＞10～12 18 +0.023 +0.012 22 12 20 25 ＞12～15 22 26 ＞15～18 +0.034 +0.016 26 30 16 28 36 ＞18～22 30 +0.028 +0.015 34 ＞22～26 35 39 20 36 HT 200 ＞26～30 +0.041 +0.020 42 46 ＞30～35 48 +0.033 +0.017 52 25 HT20 0 56 ＞35～42 55 59 ＞42～48 110 66 0.012 ＞48～50 +0.050 +0.025 70 +0.039 +0.020 74 30 56 67 0.040 鉆模板選用翻轉(zhuǎn)鉆模板，用沉頭螺釘錐銷定位于夾具體上。 26 4.8 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu) 對(duì)夾具體的設(shè)計(jì)的基本要求 （1）應(yīng)該保持精度和穩(wěn)定性 在夾具體表面重要的面，如安裝接觸位置，安裝表面的刀塊夾緊安裝特定的，足夠的 精度，之間的位置精度穩(wěn)定夾具體，夾具體應(yīng)該采用鑄造，時(shí)效處理，退火等處理方式。 （2）應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度 保證在加工過(guò)程中不因夾緊力，切削力等外力變形和振動(dòng)是不允許的，夾具應(yīng)有足夠 的厚度，剛度可以適當(dāng)加固。 （3）結(jié)構(gòu)的方法和使用應(yīng)該不錯(cuò) 夾較大的工件的外觀，更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，之間的相互位置精度與每個(gè)表面的要求高，所 以應(yīng)特別注意結(jié)構(gòu)的過(guò)程中，應(yīng)處理的工件，夾具，維修方便。再滿足功能性要求（剛度 和強(qiáng)度）前提下，應(yīng)能減小體積減輕重量，結(jié)構(gòu)應(yīng)該簡(jiǎn)單。 （4）應(yīng)便于鐵屑去除 在加工過(guò)程中，該鐵屑將繼續(xù)在夾在積累，如果不及時(shí)清除，切削熱的積累會(huì)破壞夾 具定位精度，鐵屑投擲可能繞組定位元件，也會(huì)破壞的定位精度，甚至發(fā)生事故。因此， 在這個(gè)過(guò)程中的鐵屑不多，可適當(dāng)增加定位裝置和夾緊表面之間的距離增加的鐵屑空間： 對(duì)切削過(guò)程中產(chǎn)生更多的，一般應(yīng)在夾具體上面。 （5）安裝應(yīng)牢固、可靠 27 夾具安裝在所有通過(guò)夾安裝表面和相應(yīng)的表面接觸或?qū)崿F(xiàn)的。當(dāng)夾安裝在重力的中心， 夾具應(yīng)盡可能低，支撐面積應(yīng)足夠大，以安裝精度要高，以確保穩(wěn)定和可靠的安裝。夾具 底部通常是中空的，識(shí)別特定的文件夾結(jié)構(gòu)，然后繪制夾具布局。圖中所示的夾具裝配。 加工過(guò)程中，夾具必承受大的夾緊力切削力，產(chǎn)生沖擊和振動(dòng)，夾具的形狀，取決于 夾具布局和夾具和連接，在因此夾具必須有足夠的強(qiáng)度和剛度。在加工過(guò)程中的切屑形成 的有一部分會(huì)落在夾具，積累太多會(huì)影響工件的定位與夾緊可靠，所以?shī)A具設(shè)計(jì)，必須考 慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便于鐵屑。此外，夾點(diǎn)技術(shù)，經(jīng)濟(jì)的具體結(jié)構(gòu)和操作、安裝方便等特點(diǎn)，在設(shè)計(jì) 中還應(yīng)考慮。在加工過(guò)程中的切屑形成的有一部分會(huì)落在夾具，切割積累太多會(huì)影響工件 的定位與夾緊可靠，所以?shī)A具設(shè)計(jì)，必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便排出鐵屑。 28 4.9 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明 由于是大批大量生產(chǎn)，主要考慮提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。因此設(shè)計(jì)時(shí)，需要更換零件加工 時(shí)速度要求快。 29 總 結(jié) 這次設(shè)計(jì)是大學(xué)學(xué)習(xí)中最重要的一門科目，它要求我們把大學(xué)里學(xué)到的所 有知識(shí)系統(tǒng)的組織起來(lái)，進(jìn)行理論聯(lián)系實(shí)際的總體考慮，需把金屬切削原理及 刀具、機(jī)床概論、公差與配合、機(jī)械加工質(zhì)量、機(jī)床夾具設(shè)計(jì)、機(jī)械制造工藝 學(xué)等專業(yè)知識(shí)有機(jī)的結(jié)合起來(lái)。同時(shí)也培養(yǎng)了自己的自學(xué)與創(chuàng)新能力。因此本 次設(shè)計(jì)綜合性和實(shí)踐性強(qiáng)、涉及知識(shí)面廣。所以在設(shè)計(jì)中既了解了基本概念、 基本理論，又注意了生產(chǎn)實(shí)踐的需要，將各種理論與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，來(lái)完成 本次設(shè)計(jì)。 這次設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí),發(fā)現(xiàn), 提出,分析和解決實(shí)際問(wèn)題, 鍛 煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié),更是在學(xué)完大學(xué)所學(xué)的所有專業(yè)課及生產(chǎn)實(shí)習(xí)的一次理 論與實(shí)踐相結(jié)合的綜合訓(xùn)練。這次課程設(shè)計(jì)使我以前所掌握的關(guān)于零件加工方 面有了更加系統(tǒng)化和深入合理化的掌握。比如參數(shù)的確定、計(jì)算、材料的選取、 加工方式的選取、刀具選擇、量具選擇等； 也培養(yǎng)了自己綜合運(yùn)用設(shè)計(jì)與工藝 等方面的知識(shí)； 以及自己獨(dú)立思考能力和創(chuàng)新能力得到更進(jìn)一步的鍛煉與提高； 再次體會(huì)到理論與實(shí)踐相結(jié)合時(shí)，理論與實(shí)踐也存在差異。 回顧起此次設(shè)計(jì)，至今我仍感慨頗多，的確，從選題到完成定稿，從理論 到實(shí)踐，在整整一學(xué)期的日子里，可以說(shuō)學(xué)到了很多很多的的東西，同時(shí)鞏固 了以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書本上所沒(méi)有學(xué)到過(guò)的知識(shí)。通過(guò)這 次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不 夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真 正的實(shí)用，在生產(chǎn)過(guò)程中得到應(yīng)用。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到了許多問(wèn)題，當(dāng)然也 發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢 固，通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，讓自己把以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)重新復(fù)習(xí)了一遍。 這次設(shè)計(jì)雖然順利完成了，也解決了許多問(wèn)題，也碰到了許多問(wèn)題，老師 的辛勤指導(dǎo)下，都迎刃而解。同時(shí)，在老師的身上我也學(xué)得到很多額外的知識(shí)， 在此我表示深深的感謝！同時(shí)，對(duì)給過(guò)我?guī)椭乃型瑢W(xué)和各位教研室指導(dǎo)老 師再次表示忠心的感謝！ 30 致 謝 這次設(shè)計(jì)使我收益不小，為我今后的學(xué)習(xí)和工作打下了堅(jiān)實(shí)和良好的基礎(chǔ)。 但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊(cè)時(shí)，數(shù)據(jù)存在大量的重復(fù)和重疊， 由于經(jīng)驗(yàn)不足，在選取數(shù)據(jù)上存在一些問(wèn)題，不過(guò)我的指導(dǎo)老師每次都很有耐 心地幫我提出寶貴的意見(jiàn)，在我遇到難題時(shí)給我指明了方向，最終我很順利的 完成了課程設(shè)計(jì)。 31 參考文獻(xiàn) 1. 切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè),艾興、肖詩(shī)綱主編,機(jī)械工業(yè)出版社出版，1994 年 2.機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)，李益民主編，機(jī)械工業(yè)出版社出版，1994 年 3.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)，哈爾濱工業(yè)大學(xué)、上海工業(yè)大學(xué)主編，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 出版，1983 年 4.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)，東北重型機(jī)械學(xué)院、洛陽(yáng)工學(xué)院、一汽制造廠職工大學(xué) 編，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社出版，1990 年 5.金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1981 年 10 月 6.機(jī)械制造工藝學(xué)，郭宗連、秦寶榮主編，中國(guó)建材工業(yè)出版社出版，1997 年