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目 錄
1 零件的工藝分析…………………………………………………3
2 定毛坯，畫毛坯圖………………………………………………3
3典型零件工藝工裝設(shè)計說明書…………………………………4
3.1 定位基準的選擇……………………………………………………4
3.2 制定工藝路線………………………………………………………4
3.3選擇加工設(shè)備及刀、夾、量具………………………………………5
3.4加工工序設(shè)計…………………………………………………………6
4 夾具體設(shè)計…………………………………………………………7
5夾具的使用操作說明……………………………………………8
5.1銑夾具的使用說明……………………………………………………8
5.2鉆夾具的使用說明……………………………………………………8
小結(jié)…………………………………………………………………9
致謝…………………………………………………………………9
參考文獻……………………………………………………………1
1零件的工藝分析
由零件圖可知，變速叉的材料為ZG45.該材料的強度、耐磨、耐熱、減振性能
比較好。需人工時效。適用與承受較大應(yīng)力、耐磨、一定氣密性零件。如汽缸機體、軸承、床身等
該零件主要加工面為：B面、C面、D面、?12+0.105 -0.015孔、?8+0.1 0孔、?3孔等
B、C面的平面度很重要，它的好壞直接影響到?12+0.105 -0.015孔加工的垂直度
D面的平面度直接影響到?8+0.1 0孔的垂直度
?12+0.105 -0.015孔的加工直接影響到?8+0.1 0孔的垂直度
由參考文獻[1]有關(guān)面和孔加工的經(jīng)濟精度及機床能達到的位置精度可知，上述技術(shù)要求是可以達到的，零件的結(jié)構(gòu)工藝性也是可行的。
2定毛坯、畫毛坯圖
根據(jù)零件材料，確定毛坯為鑄鋼件。毛坯的鑄造方法采用沙型機器造型，鑄件為一
整體實心結(jié)構(gòu)。為消除殘余應(yīng)力，鑄造后應(yīng)安排人工時效
參考文獻[1]表2.3-4，該鑄件的尺寸公差等級CT為11~13級。故取CT為111級
參考文獻[1]表12-10，該鑄件為2級精度鑄鋼件的加工余量頂面為4mm，底面及側(cè)面為4mm
表1 各加工面總余量
加工表面
基本尺寸
加工余量等級
加工余量數(shù)值
說明
B平面
20.7
2
4
左側(cè)面
C平面
20.7
2
4
右側(cè)面
D平面
17.5
2
4
左側(cè)面
F平面
8
2
4
左側(cè)面
G平面
19
2
4
右側(cè)面
H平面
?24
2
4
左側(cè)面
I平面
?24
2
4
右側(cè)面
表2 鑄件主要的尺寸公差
主要面尺寸
零件尺寸
總余量
毛坯尺寸
公差CT
B、C面輪廓尺寸
7
4+4
15
3.6
D面輪廓尺寸
17.5
4
21.5
3.6
F、G面輪廓尺寸
5.5
4+4
13.5
3.6
H、I面輪廓尺寸
83.5
4+4
91.5
4.4
3 典型零件工藝工裝設(shè)計說明書
3.1定位基準的選擇
精基準的選擇：變速叉的B面和?12+0.105 -0.015孔既是裝配基準又是設(shè)計基準，用它們作精基準，能使加工遵循“基準重合”的原則，“一面一削”既可限制5個自由度，其余各面和孔的加工也能用它定位，這樣使工藝路線遵循了“基準統(tǒng)一”的原則，此外，B面定位比較穩(wěn)定，夾緊方案也比較簡單，可靠，操作方便。
粗基準的選擇：考慮到以下幾個要求，選擇變速叉的重要面（H面）的毛坯面作為組基準：第一，在保證個加工面均有加工余量的前提下，使重要面的加工余量均勻；第二，H面面積較大，能保證定位準確、夾緊可靠。
最先進行機械加工的表面是精基準B面和C面，使用臥式銑床一次銑削B面和C面的加工余量。
3.2制定工藝路線
根據(jù)個表面加工要求和各種加工方法能達到的經(jīng)濟精度，確定各表面的加工方法如下：B、C面、D面粗銑、精銑；凹臺E面粗銑、精銑；F面、G面粗銑、精銑；H面、I面粗銑；?12+0.105 -0.015孔鉆孔、擴孔、鉸孔、研磨并倒角；?8+0.1 0孔鉆孔、擴孔、鉸孔；?3孔鉆空。
根據(jù)先面后孔，先主要表面后次要表面和先粗后精的加工原則，由于變速叉所需加工的表面或孔的表面粗糙度要求比較高，所以需要精加工，加工時將加工面放在前面先加工，孔放在后面后加工。
初步擬定加工工藝路線如下：
鑄造
時效
10 鉗工整形
20 粗銑B、C、D面
30 鉆、擴、鉸?12+0.105 -0.015孔，孔口倒角1X45°
40 粗銑凹臺面E面
50 粗銑F、G面
60 精銑B、C、D面
70 研磨?12+0.105 -0.015孔
80 精銑凹臺面E面
90 鉆、擴、鉸?8+0.1 0孔
100 鉆?3孔
110 檢驗
120 入庫
遵循了工藝路線擬定的一般原則，但某些工序上仍存在一定的問題，值得進一步討論。由于叉口的精度要求比較高，所以在精加工之前應(yīng)對零件進行鉗工整形，由于叉口的硬度要求比較高，故在加工完后應(yīng)對零件叉口部分進行淬火處理和鍍鉻處理，叉口受熱后，叉口精度回受到很大影響所以在淬火處理后在鉗工整形一次。
修改后的工藝路線如下：
鑄造
時效
10 鉗工整形
20 粗銑B、C、D面
30 鉆、擴、鉸?12+0.105 -0.015孔，孔口倒角1X45°，锪平兩端面H、I面
40 粗銑凹臺面E面
50 粗銑F、G面
60 鉗工整形
70 精銑B、C、D面
80研磨?12+0.105 -0.015孔
90精銑凹臺面E面
100鉆、擴、鉸?8+0.1 0孔
110鉆?3孔
120 對叉口進行淬火處理
130 鉗工整形
140．對叉口鍍鉻
150 檢驗
160 入庫
3.3選擇加工設(shè)備及刀、夾、量具
由于生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，故加工設(shè)備宜一專用機床為主，輔以少量通用機床。其生產(chǎn)方式以專用機床加專用夾具為主，可輔以少量通用機床的流水線生產(chǎn)。工件在各機床上的裝卸及各機床間的傳送均由人工完成。
工序20：粗銑B、C面；采用臥銑，選擇專用臥式銑床，選擇直徑D為?110mm的A類套式面銑刀（參考文獻[1]表10-37）、專用夾具和游標卡尺
粗銑D面；采用立銑，選擇X52K立式銑床（參考文獻[1]表8-26）。選擇直徑D為?10mm的三面二刃的銑刀（參考文獻[1]10-37）、專用夾具和游標卡尺
工序30：鉆、擴、鉸?12+0.105 -0.015孔，孔口倒角1X45°；鉆?12+0.105 -0.015孔，采用搖臂鉆床，選擇Z3025型（參考文獻[1]邊8-25），選用直柄麻花鉆（參考文獻[1]表10-22）；擴?12+0.105 -0.015孔，選用直柄擴孔鉆（參考文獻[1]表10-26）。鉸?12+0.105 -0.015孔，選用直柄機用絞刀（參考文獻[1]表10-32）；鉸后倒角，選用專用夾具、快換夾頭、游標卡尺及塞規(guī)
工序40：粗銑凹臺E面，采用立銑，選擇X52K立式銑床（參考文獻[1]表8-26）。選擇直徑為?15.5的專用三面二刃銑刀（參考文獻[1]10-37）、專用夾具和游標卡尺
工序50：粗銑F、G面，采用立銑，選擇X52K立式銑床（參考文獻[1]表8-26）。選擇直徑為?10mm的三面二刃的銑刀（參考文獻[1]10-37）、專用夾具和游標卡尺
工序70：精銑B、C面，采用臥銑，選用專用臥式銑床，選擇直徑D為?110mm的A類套式面銑刀（參考文獻[1]表10-37）、采用精銑專用夾具及游標卡尺、刀口形直尺
精銑D面，采用立銑，選擇X52K立式銑床（參考文獻[1]表8-26）。選擇選擇直徑D為?10mm的三面二刃的銑刀（參考文獻[1]10-37）、采用精銑專用夾具及游標卡尺、刀口形直尺
工序80：研磨?12+0.105 -0.015孔，選用M2110A式內(nèi)圓磨床（參考文獻[1]表8-34）。選擇棕剛玉磨料（參考文獻[1]表10-62），選擇直徑D為?20的圓柱磨頭（參考文獻[1]表10-79），采用高精度專用夾具及游標卡尺。
工序90：精銑凹臺E面，采用立銑，選擇X52K立式銑床（參考文獻[1]表8-26）。選擇直徑為?13.5的專用三面二刃銑刀（參考文獻[1]10-37）、采用精銑專用夾具及游標卡尺、刀口形直尺
工序100：鉆、擴、鉸?8+0.1 0孔，采用立鉆，選擇Z518型立式鉆床（參考文獻[1]表8-26）。選擇直徑?8的直柄麻花鉆（參考文獻[1]表10-22）。擴鉸?8+0.1 0孔選用直柄擴孔鉆（參考文獻[1]表10-26）。鉸?8+0.1 0孔，選用直柄機用絞刀（參考文獻[1]表10-32）。選用專用夾具、快換夾頭、游標卡尺及塞規(guī)
工序110：鉆?3孔，采用立鉆，選擇Z518型立式鉆床（參考文獻[1]表8-26）。選擇直徑?3的直柄麻花鉆（參考文獻[1]表10-22）。
3.4加工工序設(shè)計
工序70精銑B、C面工序
（查參考文獻[1]表13-27）平面加工余量，得粗加工面后精銑余量Z B、C精為1.0mm。
精銑B、C面，B面至C面的工序尺寸既為設(shè)計尺寸X B-C精=7-0.2 -0.3,則精銑B、C面的工序尺寸X B-C粗=9mm
（查參考文獻[1]表13-27）得粗加工后精銑余量公差為+0.3，所以X B-C粗=9+0.1 0
校核精銑余量Z B、C精=X B、C精min-X B-C精max
=(9-0.1)-（7+0.1）
=1.8mm<2mm
故余量足夠。
（查參考文獻[1]）取精銑每轉(zhuǎn)進給量f=0.5mm/r;精銑走刀，a p=1mm。
（查參考文獻[1]）取精銑的主軸承轉(zhuǎn)速為300r/min。又前面已選定銑刀直徑D為?110mm，故相應(yīng)的切削速度為
V 精=(пDn)/1000=(3.1X110X300)/1000m/min=102.3m/min
校核機床功率
（參考文獻[1]），得切削功率Pm為：
Pm=167.9X10-5 a0.9 pa0.74 faeZnkpm
取Z=10個齒，n=300/60=5r/s,ae=168mm,ap=3mm,Fz=0.2mm/Z,kpm=1;將它們代入式中得：
Pm=167.9X10-5 X30.9 X0.20.74 X168X10X5X1
=11.52KW
又由參考文獻[1]表的機床功率為15KW，若取效率為0.85,則15X0.85=12.75kw>11.52kw
故機床的功率足夠。
4夾具體設(shè)計
4.1本次設(shè)計的夾具為第70道工序-精銑B、C面夾具，該夾具適用于專用臥式銑床。
4.1.1這道工序所加工的平面為B、C面。按照基準重合原則并考慮到目前對B、C面同時加工，為避免重復使用粗基準，應(yīng)以?12+0.105 -0.015孔定位，又為了避免變速叉在被銑削過程中出現(xiàn)相對的轉(zhuǎn)動或滑動，應(yīng)在變速叉下端面加一個輔助支承在上端面加一個緊固裝置，在凹臺內(nèi)加一個定位銷，對變速叉的自由度進行有效的控制。設(shè)計方案應(yīng)盡量考慮變速叉在整個加工過程前后裝夾的方便性和可靠性。
4.1.2從對變速叉的結(jié)構(gòu)形狀分析來看，若工件以H面朝下垂直放置在定位面上，定位和夾緊相對而言都比較的穩(wěn)定和可靠，也容易將設(shè)計的初衷實現(xiàn)。?12+0.105 -0.015孔與定位平面上的定位銷緊密配合，從而控制工件在X方向和Y方向上的移動，X軸方向和Y軸方向上的轉(zhuǎn)動，但如果僅憑這一個定位銷還是不夠的，工件的六個自由度目前也只有四個得到了有效的控制，還不夠成加工的條件。要想安全的加工工件必須將工件的六個自由度完全的給予限定，故還需在工件左端的下端面加一個輔助支承塊，用以消除工件左半面的懸垂力，然后在變速叉左端的上端面加一個緊固裝置，將處于支承塊和緊固裝置間的平面夾緊，此時，工件在Z軸方向上的轉(zhuǎn)動也得到了有效的控制，在凹臺E面內(nèi)加一個定位銷，這樣工件在Z方向上的移動也得到了有效的控制。工件的六個自由度都得到了控制，工件加工時無相對的移動和轉(zhuǎn)動滿足了加工B、C面所提出的要求。夾具的夾具體和輔助支撐、夾緊裝置用螺栓連接。
4.1.3若采用氣動或液壓夾緊，勢必采用比較復雜的結(jié)構(gòu)，氣管和油管也將妨礙操作的正常進行。為使本道工序所采用的夾具盡量的簡單化，并能夠操作簡單方便，故選用手動夾緊。
4.2本次設(shè)計的夾具為第100道工序鉆、擴、鉸?8+0.1 0孔。該夾具適用于Z518型立式鉆床。
4.2.1本道工序所加工的孔在變速叉的頂面上且與叉口中心線成35°角。按照基準重合原則，為避免加工過程中基準的重復使用，應(yīng)以?12+0.105 -0.015孔定位。?8+0.1 0孔應(yīng)從變速叉頂面加工，因為要加工的孔與叉口中心線成35°，這給裝夾工件帶來了一定的麻煩，這就要求加工過程中變速叉叉口的中心線與鉆模套中心線成35°放置，這樣才能保證被加工面處于正上方。
4.2.2從對工件的結(jié)構(gòu)形狀來分析，若工件H面朝下放置在支撐板上，變速叉頂面將呈側(cè)向放置。在此過程中可以以H面做為定位基面，在支撐板上加一個定位銷與?12+0.105 -0.015孔緊密配合，由于?8+0.1 0孔的中心線與H面的距離為9.5mm 加上孔的半徑4mm，所以定位銷進入?12+0.105 -0.015孔的尺寸只能為3mm所以為短定位銷定位，從而控制了工件在X方向和Y方向上的移動，至于對X軸方向和Y軸方向的轉(zhuǎn)動及Z方向的移動的控制只要在?12+0.105 -0.015孔靠近I面的方向上加一個夾緊裝置（錐度銷）即可。此時工件的六個自由度也只有五個得到了有效的控制，還不構(gòu)成加工的條件。故需在叉口處加一個定位塊用來控制Z軸方向的轉(zhuǎn)動，由于叉口比較薄故需在叉口處加一個輔助夾緊裝置使叉口能與定位塊緊密的配合，從而更好的控制Z軸方向上的轉(zhuǎn)動。工件的六個自由度都得到了控制，工件加工時無相對的移動和轉(zhuǎn)動滿足了加工?8+.1 0孔所提出的要求。
為了使工件裝卸方便I面的錐度銷夾緊裝置采用彈簧夾緊。
5夾具的使用操作說明
5.1銑夾具的使用說明
首先將銑夾具在合適的位置安放好，然后對夾具體進行可靠的固定。安裝工件時首先用手柄2將螺栓1松開，然后將手柄3向后拉，然后將工件?12+0.105 -0.015孔靠近H面的一頭套在定位銷4上,叉口朝左放置，叉口的下端面放置在輔助支撐塊5上，當H面與支撐板緊密配合后松開手柄3使定位銷在彈簧的作用下與凹臺內(nèi)部緊密配合，最后用手柄2將螺栓擰緊，使得工件牢固的定位的夾具上。工件夾緊后將夾具體固定到銑床上進行加工。
工件加工完畢后，將夾具從銑床上取下，首先用手柄2將螺栓1松開，然后將手柄3向后拉使定位銷4完全與工件分離后取下工件，松開手柄3即可。
本次設(shè)計中，還按照老師的要求畫出了夾具體的零件圖，具體結(jié)構(gòu)可參照附圖ZJG
5.2鉆夾具的使用說明
首先將鉆夾具在適當?shù)奈恢冒卜藕?，然后對夾具體進行可靠的固定。安裝工件時首先將螺母1松開取下壓板2，然后將手柄3向后拉，然后將工件?12+0.105 -0.015孔靠近H面的一頭套在定位銷4上,叉口與定位塊配合使得叉口的中心線與鉆模套的中心線成35°，然后松開手柄3使錐度銷緊壓在I面上，錐度銷的軸線與?12+0.105 -0.015孔的軸線重合，最后插上壓板2并擰緊螺母1。使得工件牢固的定位在夾具上。工件夾緊后將夾具體固定到鉆床上進行加工
工件加工完畢后，將夾具從鉆床上取下，首先將螺母1松開取下壓板2，然后將手柄3向后拉使錐度銷完全離開工件后取下工件，松開手柄3即可。
本次設(shè)計中，還按照老師的要求畫出了夾具體的零件圖，具體結(jié)構(gòu)可參照附圖ZJ
小結(jié)
忙碌了近兩個月時間的畢業(yè)設(shè)計終于在今天完成了。在此期間我親身經(jīng)歷了設(shè)計的全部過程，從調(diào)研、收集整理資料到初步確定方案，到畢業(yè)設(shè)計的全部完成。這一切讓我充分認識到知識的重要性喝嚴謹性，更加明確的認識到了自身所存在的不足之處。
在校期間我接觸較多的都只是局限于文化課程，真正實踐的機會很少。由于缺乏涉及到設(shè)計的相關(guān)實際操作經(jīng)驗，這就給設(shè)計帶來了諸多問題。很多看似簡單的東西，一旦真正運用起來都變了非常棘手的難題。由于實際設(shè)計經(jīng)驗的匱乏，我解決疑難的方法除了向指導老師請教解惑以外便是通過查閱各種相關(guān)的書籍喝資料，但是這種解決方案畢竟是從書本中生搬硬套而來的，缺乏其相應(yīng)的靈活性喝變通性。我所設(shè)計的鉆、銑夾具方案可能喝老師期望中要達到的效果存在一定尚待完善之處。
這讓我深刻的認識到只有理論知識是片面的是遠遠不夠的，唯有將理論喝實踐相結(jié)合才能創(chuàng)造出真正的價值，二者無論少了誰都是不完善的。
本次夾具設(shè)計的經(jīng)歷應(yīng)該說給我上了一堂非常形象生動的課，一次對于自身能力提高的歷練。在攻克一道道難題的過程中，我從一個夾具設(shè)計的門外漢到比較熟悉夾具構(gòu)成的每一道工序，不知不覺中我感覺自己的設(shè)計能力有了長足的進步。
眼看即將邁出學校走向工作崗位。這次設(shè)計為我日后在機械行業(yè)中的發(fā)展作了一個非常好的鋪墊，也讓我明白了今后自己該走什么樣的路，從哪些方面區(qū)不斷完善自身的不足之處，做一個合格乃至優(yōu)秀的機械人才。
畢業(yè)設(shè)計結(jié)束了，眼前的告一段落不正是我真正邁向社會的一個序曲嗎？我永遠忘不了在學校四年的學習和生活，忘不了老師們對我的教誨和幫助。謝謝老師對我的關(guān)懷，我會用自己奮斗的業(yè)績來報答你們對我的教導之恩。
周衛(wèi)斌
2005年12月22日
致 謝
在整個畢業(yè)設(shè)計過程中，在我遇到很多困難時，指導老師給予了我很大幫助和指導，在這里非常感謝馬貴飛老師的指導與教誨，同時也感謝幫助過我的同學和朋友。
參考文獻
[1]《機械加工工藝手冊》 李洪 主編
[2]《機床夾具設(shè)計手冊》 東北重型機械學院 等編
[3]《機械制造工藝學》 鄭修本 馮冠大主編
[4]《機床夾具設(shè)計》 劉友才，肖繼德 主編
[5]《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》 吳宗澤，羅圣國主編
[6]《金屬切削機床夾具圖冊》 南京市機械研究所主編
[7]《機械零件設(shè)計手冊》 冶金工業(yè)出版社
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