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學士學位畢業(yè)設計 CA10B 解放牌汽車變速叉工藝規(guī)程和 工藝裝備的設計 學生姓名： 指導教師：所在學院：工程學院 專 業(yè)：機械設計制造及其自動化 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)論文（設計） - 1 - 摘 要 本次設計是汽車變速箱中變速叉零件的加工工藝規(guī)程及一些工序的專用夾具 設計。此變速叉零件的結構較為復雜，其加工的地方主要是孔和平面。本設計先 加工孔后加工面。將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證它們 的加工精度。基準選擇以變速叉右面的最大的平面作為粗基準，來加工中間的通 孔，然后以此加工過的孔作為精基準。主要加工工序安排是先以中心孔定位加工 出頂平面和右側平面以及下面的大孔的兩平面，再以中心孔定位加工出下端的大 孔。加工時是用鏜床鏜孔。最后以這兩個孔為基準，分別加工右側的槽和頂面的 螺紋底孔。整個加工過程選用了鉆床、銑床和鏜床。工件在機床上定位夾緊選用 專用夾具，夾緊方式為手動夾緊，夾緊可靠，操作方便。因此生產(chǎn)效率較高，適 用于中批量、流水線上加工。能夠滿足設計要求。 關鍵詞: 加工工藝 定位 夾緊 專用夾具 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)論文（設計） - 2 - Abstract This design is a lather to become soon an appropriation for inside pulling out fork spare parts processing craft rules distance and some work prefaces tongs design.This pull out the construction of the fork spare parts than for complicacy, its the place that process is a peaceful in bore primarily.This design processes after processing first the bore.Process with flat surface the clear and definite dividing the line the bore the coarseness processes to process with the nicety the stage to guarantee their process the precise degree.The basis choice to pull out rough basis of conduct and actions of the biggest flat surface of the right in fork, process the in the center in general use bore, then be used as the precise basis with the bore that processed.Processing primarily work preface arrangement is first to process a flat surface with the center bore fixed position with the right side flat surface and below big bore of two flat surface, again with center bore the fixed position processes the big bore that carry down.While processing is to use the boring machine boring bore.Regard these two bores as the basis finally, process the right-hand slot respectively with the thread bottom bore of the a.Whole processes the process chose to use to the drill machine, miller with the boring machine .The tongs chooses to use the appropriation tongs, clipping tight way as to move to clip tight, clip tight and dependable, operation convenience.Therefore produce the efficiency higher, be applicable to the middle quantity measures, the flowing water is on-line to process.Can satisfy the design request. Keywords Process the craft，F(xiàn)ixed position，Clip tight ，Appropriation tongs 目錄 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)論文（設計） - 3 - 摘 要 .................................................................1 ABSTRACT..............................................................2 1 序言 ................................................................4 1.1 機械制造工藝的目標 ................................................5 1.2 工藝的任務 ........................................................6 1.3 工藝規(guī)程的基本要求 ................................................7 2.零件的分析 ..........................................................9 2.1 零件的作用 ........................................................9 2.2 零件的工藝分析 ....................................................9 3 工藝規(guī)程設計 .......................................................10 3.1 加工工藝過程 .....................................................10 3.2 確定各表面加工方案 ...............................................10 3.3 確定毛坯的制造形式 ...............................................11 3.4 基面的選擇 .......................................................11 3.5 工藝路線的擬定 ...................................................13 3.6 機械加工余量,工序尺寸及毛坯 尺寸確定. .............................18 3.7 確定切削用量及基本工時 ...........................................20 4 夾具設計 ...........................................................23 5 結論 ...............................................................30 參考文獻 .............................................................32 致謝 .................................................................33 1 序言 畢業(yè)設計是在大學全部基礎課,技術基礎課以及所有專業(yè)課完成以后進行的. 這是我們在進行畢業(yè)之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習,也是一次理 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)論文（設計） - 4 - 論聯(lián)系實際的訓練,因此,它在我們大學四年的的學習中占有重要地位.為我們即將 走向自己的工作崗位打下良好的基礎。 現(xiàn)代機械制造工藝設計是寬口徑機械類專業(yè)學生在學完了《機械設計制造基 礎》等技術基礎和專業(yè)課理論之后進行的一個實踐教學環(huán)節(jié)。其目的是鞏固和加 深理論教學內容，培養(yǎng)學生綜合運用所學理論，解決現(xiàn)代實際工藝設計問題的能 力。通過工藝規(guī)程及工藝裝備設計，學生應達到： 1、掌握零件機械加工工藝規(guī)程設計的能力； 2、掌握加工方法及其機床、刀具及切削用量等的選擇應用能力； 3、掌握機床專用夾具等工藝裝備的設計能力； 4、學會使用、查閱各種設計資料、手冊和國家標準等，以及學會繪制工序圖、 夾具總裝圖，標注必要的技術條件等。 機械加工工藝是規(guī)定產(chǎn)品或零件機械加工工藝過程和操作方法，是指導生產(chǎn) 的重要的技術性文件。它直接關系到產(chǎn)品的質量、生產(chǎn)率及其加工產(chǎn)品的經(jīng)濟效 益，生產(chǎn)規(guī)模的大小、工藝水平的高低以及解決各種工藝問題的方法和手段都要 通過機械加工工藝來體現(xiàn)，因此工藝規(guī)程的編制的好壞是生產(chǎn)該產(chǎn)品的質量的重 要保證的重要依據(jù)。在編制工藝時須保證其合理性、科學性、完善性。 而機床夾具是為了保證產(chǎn)品的質量的同時提高生產(chǎn)的效率、改善工人的勞動 強度、降低生產(chǎn)成本而在機床上用以裝夾工件的一種裝置，其作用是使工件相對 于機床或刀具有個正確的位置，并在加工過程中保持這個位置不變。它們的研究 對機械工業(yè)有著很重要的意義，因此在中批量生產(chǎn)中，常采用專用夾具。 而本次對于 CA10B 解放牌汽車變速叉加工工藝及工藝規(guī)程的設計的主要任務 是： (1) 完成變速叉零件加工工藝規(guī)程的制定； (2) 完成專用夾具的設計。 通過對變速叉零件的初步分析，了解其零件的主要特點，加工難易程度，主 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)論文（設計） - 5 - 要加工面和加工粗、精基準，從而制定出變速叉加工工藝規(guī)程；對于專用夾具的 設計，首先分析零件的加工工藝，選取定位基準，然后再根據(jù)切銷力的大小、批 量生產(chǎn)情況來選取夾緊方式，從而設計專用夾具。 就我個人而言,希望能通過畢業(yè)設計對自己即將從事的工作進行一次適應性訓 練,從中鍛煉自己分析問題,解決問題的能力. 由于能力有限,設計尚有諸多不足之處,懇請各位老師多多指教. 1.1 機械制造工藝的目標 本次設計是汽車變速箱中變速叉零件的加工工藝規(guī)程及一些工序的專用夾具 設計。此變速叉零件的結構較為復雜，其加工的地方主要是孔和平面。本設計先 加工孔后加工面。將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證它們 的加工精度?；鶞蔬x擇以變速叉右面的最大的平面作為粗基準，來加工中間的通 孔，然后以此加工過的孔作為精基準。主要加工工序安排是先以中心孔定位加工 出頂平面和右側平面以及下面的大孔的兩平面，再以中心孔定位加工出下端的大 孔。加工時是用鏜床鏜孔。最后以這兩個孔為基準，分別加工右側的槽和頂面的 螺紋底孔。整個加工過程選用了鉆床、銑床和鏜床。工件在機床上定位夾緊選用 專用夾具，夾緊方式為手動夾緊，夾緊可靠，操作方便。因此生產(chǎn)效率較高，適 用于中批量、流水線上加工。能夠滿足設計要求。 1.1.1 機械制造工藝的目標 機械制造工藝主要有以下幾方面的目標： （1）設計結構應能夠加工。在工件上應有足夠的加工空間，以便刀具能夠接 近加工部位，如留有必要的退刀槽和越程槽等。 （2）便于保證加工質量，并盡可能減少加工面積。如被加工孔的端面最好與 孔加工刀具的軸線垂直；對于大的安裝平面盡可能采取周邊接觸或四角接觸的形 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)論文（設計） - 6 - 式等。 （3）要能提高勞動生產(chǎn)率。如加工表面盡可能地安排在同一平面或同一軸線 上，以便采取多刀或多件加工的高效生產(chǎn)方法。 （4）零件結構便于安裝夾具。 1.2 工藝的任務 機械制造中的質量、生產(chǎn)效率和經(jīng)濟性三者具有密切的辯證關系和靈活性。 在解決某一具體工藝問題時，需要全面的加以考慮。例如提高零件加工精度可以 提高互換性，減少鉗工修理的勞動量，但在采用新的工藝方法或裝備時，必須牽 涉到前后工序的平衡和機床的負荷率。又如改善零件的結構工藝可在相同的生產(chǎn) 條件和質量要求下提高生產(chǎn)效率，但又涉及毛坯制造工藝和原設計零件結構形狀 的修改，這就需要工藝部門和設計部門進行商討和協(xié)調。 變速叉是一種輔助零件，通過變速叉控制滑套與旋轉齒輪的接合?；咨厦?有凸塊，滑套的凸塊插入齒輪的凹位，把滑套與齒輪固連在一起，使齒輪帶動滑 套，滑套帶動輸出軸，將動力從輸入軸傳送至輸出軸。擺動變速叉可以控制滑套 與不同齒輪的結合與分離，達到換檔的目的。分析這種動力聯(lián)接方式可知，車換 檔時要減速，這樣可以減少滑套與齒輪之間的沖擊，延長零件的使用壽命。 工藝部門在完成一臺機械的零件加工和裝配工藝過程的全面分析和方案比較、 抉擇以后，最終將以工藝文件（卡片）的方式填寫下來，通常稱為工藝規(guī)程，供 生產(chǎn)準備和車間實施之用。為了培養(yǎng)擔當這項任務的人才，機械制造工藝就要闡 明編制工藝規(guī)程的原則、步驟和方法，還要通過一些常見的典型零件在不同批量 的生產(chǎn)綱領下舉出活生生的例子，傳授思考方法、分析途徑和決策要點。 1.3 工藝規(guī)程的基本要求 1.3.1 工藝規(guī)程的作用 (1)工藝規(guī)程是指導生產(chǎn)的主要技術條件。 (2)工藝規(guī)程是生產(chǎn)準備和生產(chǎn)管理的基本依據(jù)。 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)論文（設計） - 7 - (3)工藝規(guī)程是新建擴建工廠或車間時的基本資料。 (4)工藝規(guī)程是工藝技術交流的主要文件形式。 1.3.2 工藝規(guī)程的選擇 (1)生產(chǎn)規(guī)模是決定生產(chǎn)類型的主要因素，亦即是設備、用具、機械化與自動 化程度等的選擇依據(jù)； (2)制造零件所用的坯料或型材的形狀、尺寸和精度。它是選擇加工總余量和 加工過程中頭幾道工序的決定因素； (3)零件材料的性質。它是決定熱處理工序和選用設備及切削用量的依據(jù)； (4)零件制造的精度。包括尺寸公差、形位公差以及零件圖上所指定或技術條 件中所補充指定的要求； (5)零件的表面粗糙度是決定表面上粗精加工工序的類別和次數(shù)的主要因素； (6)特殊的限制條件，例如工廠的設備和用具的條件等； (7)編制的加工規(guī)程要在既定生產(chǎn)規(guī)模與生產(chǎn)條件下達到多、快、好、省的生 產(chǎn)效果。 1.3.3 工藝規(guī)程的編制 (1)研究零件圖及技術條件。 (2)加工的粗基面和光基面確定后，最初工序和主要表面的粗、精加工的工序 已很清楚，就能編制零件加工的順序。 (3)分析已加工表面的粗糙度以后，在已擬的加工順序中增添粗精加工工序。 (4)然后視加工時的便利情況，確定并排列零件上不重要表面加工所需所有其 余。 (5)如果有限制加工工藝規(guī)程選擇的特殊條件存在，通常要作補充說明，以修 正加工的順序。 (6)確定每一工序所需的機床和工具，填寫工藝卡和工序卡。 (7)詳細擬訂工藝規(guī)程時，必須進行全部加工時間的標定和單件加工時間的結 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)論文（設計） - 8 - 算，并計算每一工序所需的機床。 (8)為了達到所編制的工藝規(guī)程符合具有最大經(jīng)濟性的要求，在確定了規(guī)程的 全部項目以后，必須要檢查對該零件的加工是否還可能作出同樣完善而更為經(jīng)濟 的工藝規(guī)程。 1.3.4 工藝規(guī)程的設計準則 (1)必須可靠地保證零件圖紙上所有技術要求的實現(xiàn)。 (2)在規(guī)定的生產(chǎn)綱領和生產(chǎn)批量下，能以最經(jīng)濟的方法獲得所要求的生產(chǎn)效 率和生產(chǎn)綱領，一般要求工藝成本最低。 (3)充分利用現(xiàn)有生產(chǎn)條件，少花錢，多辦事，并要便于組織生產(chǎn)。 (4)盡量減輕工人的勞動強度，保障生產(chǎn)安全，創(chuàng)造良好，文明的生產(chǎn)條件。 1.3.5 制定工藝規(guī)程的原始資料 為編制工藝規(guī)程必須具備下列的原始資料： (1)產(chǎn)品的整套裝配圖和零件圖； (2)產(chǎn)品質量驗收標準； (3)產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領和生產(chǎn)類型； (4)毛坯的情況； (5)工廠的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)條件； (6)了解國內外同種類型產(chǎn)品的生產(chǎn)技術狀況，便于引進消化、吸收和創(chuàng)新， 以保證生產(chǎn)出優(yōu)質高效、低成本的產(chǎn)品； 1.3.6 生產(chǎn)類型的工藝特征 對于不同的生產(chǎn)類型，為獲得最佳技術經(jīng)濟效果，其生產(chǎn)組織、車間布置、 毛坯制造方法、夾具使用、加工方法及對工人的技術要求等各方面均不相同，及 具有不同的工藝特征。例如，大批量生產(chǎn)采用高生產(chǎn)率的工藝及高效專用自動化 設備，而單件小批量生產(chǎn)則采用通用設備及工藝設備。 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)論文（設計） - 9 - 表 1-1 各種生產(chǎn)類型的工藝特征 特征 類型 零件生產(chǎn)類型 單件生產(chǎn) 事先不決定是否重復 生產(chǎn) 成批生產(chǎn) 周期地成批生產(chǎn) 大量生產(chǎn) 長時間連續(xù)生產(chǎn) 2.零件的分析 2.1 零件的作用 題目所給定的零件是解放汽車第四速及第五速變速叉,此零件是重要零件且位 于變速箱中,主要重用是撥動變速箱中的齒輪,使汽車達到變速的目的. 也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能夠保證加工質量，同事使加工 的勞動量最小。而設計和工藝是密切相關的，又是相輔相成的。設計者要考慮加 工工藝問題。工藝師要考慮如何從工藝上保證設計的要求。 2.2 零件的工藝分析 此變速叉共有兩組加工表面,它們之間有一定的位置要求,現(xiàn)分述如下: 2.2.1.以 mm 孔為中心的加工表面.19?045.? 這組加工表面包括: mm 孔及其倒角,孔上端尺寸為 mm 的槽,19?045.? 19?045.? 槽的外側厚度為 10.8mm 的兩個側面, mm 孔的上端距其中心 12mm 的兩19?045.? 個端面,還有孔下端 M10 的螺紋孔. 2.2.2.以 mm 孔為中心的加工表面 .2.8?10? 這組加工表面包括: mm 的孔及其倒角, mm 的孔的側面,距2.8?10? 2.8?10? M10 螺紋孔中心線 63.7mm.這兩組加工表面有著一定的位置要求,主要是: mm 孔與其外端面垂直度公差為 0.1mm.2.8?10? 由以上分析可知,對于這兩組加工表面而言,可以先加工其中一組表面,然后借 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)論文（設計） - 10 - 助專用夾具加工另一組表面,并保證他們之間的位置精度要求. 3 工藝規(guī)程設計 3.1 加工工藝過程 由以上分析可知，該零件的主要加工表面是平面、孔系和槽系。一般來說， 保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，對于變速叉來說，加 工過程中的主要問題是保證孔的尺寸精度及位置精度，處理好孔和平面之間的相 互關系以及槽的各尺寸精度。 由上面的一些技術條件分析得知：變速叉的尺寸精度，形狀精度以及位置關 系精度要求都不是很高，這樣對加工要求也就不是很高。 3.2 確定各表面加工方案 一個好的結構不但應該達到設計要求，而且要有好的機械加工工藝性，也就 是要有加工的可能性，要便于加工，要能保證加工的質量，同時使加工的勞動量 最小。設計和工藝是密切相關的，又是相輔相成的。對于我們設計撥叉的加工工 藝來說，應選擇能夠滿足平面孔系加工精度要求的加工方法及設備。除了從加工 精度和加工效率兩方面考慮以外，也要適當考慮經(jīng)濟因素。在滿足精度要求及生 產(chǎn)率的條件下，應選擇價格較底的機床。 3.2.1 影響加工方法的因素 (1) 要考慮加工表面的精度和表面質量要求，根據(jù)各加工表面的技術要求， 選擇加工方法及分幾次加工。 (2) 根據(jù)生產(chǎn)類型選擇，在大批量生產(chǎn)中可專用的高效率的設備。在單件小 批量生產(chǎn)中則常用通用設備和一般的加工方法。如、柴油機連桿小頭孔的加工， 在小批量生產(chǎn)時，采用鉆、擴、鉸加工方法；而在大批量生產(chǎn)時采用拉削加工。 (3) 要考慮被加工材料的性質，例如：淬火鋼必須采用磨削或電加工；而有 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)論文（設計） - 11 - 色金屬由于磨削時容易堵塞砂輪，一般都采用精細車削，高速精銑等。 (4) 要考慮工廠或車間的實際情況，同時也應考慮不斷改進現(xiàn)有加工方法和 設備，推廣新技術，提高工藝水平。 (5) 此外，還要考慮一些其它因素，如加工表面物理機械性能的特殊要求， 工件形狀和重量等。 選擇加工方法一般先按這個零件主要表面的技術要求來選定最終加工方法。 再選擇前面各工序的加工方法，如加工某一軸的主要外圓面，要求公差為 IT6， 表面粗糙度為 Ra0.63μm，并要求淬硬時，其最終工序選用精度，前面準備工序 可為粗車——半精車——淬火——粗磨。 3.3 確定毛坯的制造形式 零件材料為 20 鋼,零件經(jīng)常撥動齒輪承受變載荷和沖擊性載荷,因此應選用鍛 件,以使金屬纖維盡量不被切斷,保證零件工作可靠.因為為中批量生產(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,也是應該 的. 3.4 基面的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一,它對零件的生產(chǎn)是非常重要的. 3.4.1.粗基準的選擇 選擇粗基準時，考慮的重點是如何保證各加工表面有足夠的余量，使不加工 表面與加工表面間的尺寸、位子符合圖紙要求。 粗基準選擇應當滿足以下要求： (1) 粗基準的選擇應以加工表面為粗基準。目的是為了保證加工面與不加工 面的相互位置關系精度。如果工件上表面上有好幾個不需加工的表面，則應選擇 其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準。以求壁厚均勻、外 形對稱、少裝夾等。 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)論文（設計） - 12 - (2) 選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準。例如：機床床身導軌面 是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時選擇導軌面作為粗基準，加工床身 的底面，再以底面作為精基準加工導軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量， 使表層保留而細致的組織，以增加耐磨性。 (3) 應選擇加工余量最小的表面作為粗基準。這樣可以保證該面有足夠的加 工余量。 (4) 應盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準，以保證定位 準確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準，必要時需經(jīng) 初加工。 該零件屬于一般軸類零件，以外圓為粗基準就已經(jīng)合理了（夾持長四點定位） ，為保證 A 面與花鍵孔軸線垂直，以便于保證以該兩面為定位精基準時其它表面 的尺寸精度加工要求，可以把 A 面與花鍵底孔放在一個工序中加工，因而該工序 總共要消除 X，Y，Z，X，Y 五個自由度用三爪卡盤卡夾持外圓柱面。消除 X，Y，X，Y 四個自由度，再用一個浮動支承頂住 B 面，消除 Z 自由度，達到定 位要求。 現(xiàn)選取 mm 孔的外輪廓不加工面作為粗基準,利用一組共兩個 V 形塊夾19?045.? 持外輪廓做為主要定位面,以消除自由度. 3.4.2.精基準的選擇 精基準的選擇原則是： (1) 基準重合原則。即盡可能選擇設計基準作為定位基準。這樣可以避免定 位基準與設計基準不重合而引起的基準不重合誤差。 (2) 基準統(tǒng)一原則，應盡可能選用統(tǒng)一的定位基準?；鶞实慕y(tǒng)一有利于保證 各表面間的位置精度，避免基準轉換所帶來的誤差，并且各工序所采用的夾具比 較統(tǒng)一，從而可減少夾具設計和制造工作。例如：軸類零件常用頂針孔作為定位 基準。車削、磨削都以頂針孔定位，這樣不但在一次裝夾中能加工大多書表面， 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)論文（設計） - 13 - 而且保證了各外圓表面的同軸度及端面與軸心線的垂直度。 (3)互為基準的原則。選擇精基準時，有時兩個被加工面，可以互為基準反復 加工。例如：對淬火后的齒輪磨齒，是以齒面為基準磨內孔，再以孔為基準磨齒 面，這樣能保證齒面余量均勻。 自為基準原則，有些精加工或光整加工工序要求余量小而均勻，可以選擇加 工表面本身為基準。例如：磨削機床導軌面時，是以導軌面找正定位的。此外， 像拉孔在無心磨床上磨外圓等，都是自為基準的例子。 此外，還應選擇工件上精度高。尺寸較大的表面為精基準，以保證定位穩(wěn)固 可靠。并考慮工件裝夾和加工方便、夾具設計簡單等。 要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置，能保證變速叉在整個 加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。 主要考慮基準重合的問題,當設計基準與工序基準不重合時,應該進行尺寸換 算,這在以后還要專門計算,此處不再重復. 3.5 工藝路線的擬定 制訂工藝路線的出發(fā)點,應當是使零件的幾何形狀,尺寸精度及位置精度的技 術要求能得到合理的保證.生產(chǎn)綱領已確定為中批量生產(chǎn)的條件下,可以考慮采用 萬能性機床以及專用夾具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率.除此之外,還應當考慮 經(jīng)濟效果,以便使生產(chǎn)成本盡量降低. 對于中批量生產(chǎn)的零件，一般總是首先加工 出統(tǒng)一的基準。 3.5.1 工序的合理組合 確定加工方法以后，就按生產(chǎn)類型、零件的結構特點、技術要求和機床設備 等具體生產(chǎn)條件確定工藝過程的工序數(shù)。確定工序數(shù)的基本原則： (1) 工序分散原則 工序內容簡單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設備。簡單的機 床工藝裝備。生產(chǎn)準備工作量少，產(chǎn)品更換容易。對工人的技術要求水平不高。 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)論文（設計） - 14 - 但需要設備和工人數(shù)量多，生產(chǎn)面積大，工藝路線長，生產(chǎn)管理復雜。 (2) 工序集中原則 工序數(shù)目少，工件裝，夾次數(shù)少，縮短了工藝路線，相應減少了操作工人數(shù) 和生產(chǎn)面積，也簡化了生產(chǎn)管理，在一次裝夾中同時加工數(shù)個表面易于保證這些 表面間的相互位置精度。使用設備少，大量生產(chǎn)可采用高效率的專用機床，以提 高生產(chǎn)率。但采用復雜的專用設備和工藝裝備，使成本增高，調整維修費事，生 產(chǎn)準備工作量大。 一般情況下，單件小批生產(chǎn)中，為簡化生產(chǎn)管理，多將工序適當集中。但由 于不采用專用設備，工序集中程序受到限制。結構簡單的專用機床和工夾具組織 流水線生產(chǎn)。 加工工序完成以后，將工件清洗干凈。清洗是在 的含 0.4%～1.1%蘇809c?: 打及 0.25%～0.5%亞硝酸鈉溶液中進行的。清洗后用壓縮空氣吹干凈。保證零件 內部雜質、鐵屑、毛刺、砂粒等的殘留量不大于 。mg2 3.5.2 工序的集中與分散 制訂工藝路線時，應考慮工序的數(shù)目，采用工序集中或工序分散是其兩個不 同的原則。所謂工序集中，就是以較少的工序完成零件的加工，反之為工序分散。 (1) 工序集中的特點 工序數(shù)目少，工件裝夾次數(shù)少，縮短了工藝路線，相應減少了操作工人數(shù)和 生產(chǎn)面積，也簡化了生產(chǎn)管理，在一次裝夾中同時加工數(shù)個表面易于保證這些表 面間的相互位置精度。使用設備少，大量生產(chǎn)可采用高效率的專用機床，以提高 生產(chǎn)率。但采用復雜的專用設備和工藝裝備，使成本增高，調整維修費事，生產(chǎn) 準備工作量大。 (2) 工序分散的特點 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)論文（設計） - 15 - 工序內容簡單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設備，簡單的機 床工藝裝備。生產(chǎn)準備工作量少，產(chǎn)品更換容易。對工人的技術水平要求不高。 但需要設備和工人數(shù)量多，生產(chǎn)面積大，工藝路線長，生產(chǎn)管理復雜。 工序集中與工序分散各有特點，必須根據(jù)生產(chǎn)類型。加工要求和工廠的具體 情況進行綜合分析決定采用那一種原則。 一般情況下，單件小批生產(chǎn)中，為簡化生產(chǎn)管理，多將工序適當集中。但由 于不采用專用設備，工序集中程序受到限制。結構簡單的專用機床和工夾具組織 流水線生產(chǎn)。 由于近代計算機控制機床及加工中心的出現(xiàn)，使得工序集中的優(yōu)點更為突出， 即使在單件小批生產(chǎn)中仍可將工序集中而不致花費過多的生產(chǎn)準備工作量，從而 可取的良好的經(jīng)濟效果。 3.5.3 加工階段的劃分 零件的加工質量要求較高時，常把整個加工過程劃分為幾個階段： (1) 粗加工階段 粗加工的目的是切去絕大部分多雨的金屬，為以后的精加工創(chuàng)造較好的條件， 并為半精加工，精加工提供定位基準，粗加工時能及早發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷，予以報 廢或修補，以免浪費工時。 粗加工可采用功率大，剛性好，精度低的機床，選用大的切前用量，以提高 生產(chǎn)率、粗加工時，切削力大，切削熱量多，所需夾緊力大，使得工件產(chǎn)生的內 應力和變形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等級為 IT11～IT12。粗糙度為 Ra80～100μm。 (2) 半精加工階段 半精加工階段是完成一些次要面的加工并為主要表面的精加工做好準備，保 證合適的加工余量。半精加工的公差等級為 IT9～IT10。表面粗糙度為 Ra10～1.25μm。 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)論文（設計） - 16 - (3) 精加工階段 精加工階段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保證零件的形狀位置幾精度,尺 寸精度及表面粗糙度,使各主要表面達到圖紙要求.另外精加工工序安排在最后,可 防止或減少工件精加工表面損傷。 精加工應采用高精度的機床小的切前用量，工序變形小，有利于提高加工精 度．精加工的加工精度一般為 IT6～IT7，表面粗糙度為 Ra10～1.25μm。 此外，加工階段劃分后，還便于合理的安排熱處理工序。由于熱處理性質的不同， 有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之間。 但須指出加工階段的劃分并不是絕對的。在實際生活中，對于剛性好，精度 要求不高或批量小的工件，以及運輸裝夾費事的重型零件往往不嚴格劃分階段， 在滿足加工質量要求的前提下，通常只分為粗、精加工兩個階段，甚至不把粗精 加工分開。必須明確劃分階段是指整個加工過程而言的，不能以某一表面的加工 或某一工序的性質區(qū)分。例如工序的定位精基準面，在粗加工階段就要加工的很 準確，而在精加工階段可以安排鉆小空之類的粗加工。 3.5.4 工藝路線 工序Ⅰ 粗銑 mm 槽,以 mm 孔定位.1624.0?19?045.? 工序Ⅱ 粗銑 mm 槽的兩側面,以 mm 孔定位..0 045.? 工序Ⅲ 粗銑距 mm 中心 12mm 的兩個端面,以 mm 孔及19?045.? 19?045.? mm 槽底為基準.1624.0? 工序Ⅳ mm 槽兩端 1.5 450倒角.1624.0?? 工序Ⅴ 鉆鉸 mm 孔并倒角.9?5.0 工序Ⅵ 鉆距槽( mm)12mm 底面 M10 螺紋孔并倒角.1624.? 工序Ⅶ 攻螺紋 M10. 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)論文（設計） - 17 - 工序Ⅷ 粗銑 82.2 mm 孔的兩端面.?10? 工序Ⅸ 粗鏜 82.2 mm 孔. 工序Ⅹ 精鏜 82.2 mm 孔.?10? 工序Ⅺ 82.2 mm 孔 1 450倒角? 工序Ⅻ 精銑 82.2 mm 孔的兩端面.?0? 工序ⅩⅢ 終檢. 上述方案主要是以 19 mm 孔位基準,來加工 16 mm 槽,M10 螺紋,槽的兩045.? 24.0? 側面,這樣可以修正由于基準不重合造成的加工誤差,同時也照顧了加工路線方便 的特點,因此最終確定如下: 工序Ⅰ 粗銑 16 mm 槽,以 19 mm 孔的外輪廓為粗基準定位,選用24.0??045.? XA6132 型萬能升降臺銑床及專用夾具. 工序Ⅱ 粗銑 16 mm 槽的兩側面,以 19 mm 孔的外輪廓以及距槽底24.0? 045.? 32mm 的面為基準,選用 XA6132 型萬能升降臺銑床及專用夾具. 工序Ⅲ 粗銑 19 mm 孔上端兩端面,以 19 mm 孔定位,選用 XA6132?045.? ?045.? 型萬能升降臺銑床及專用夾具. 工序Ⅳ 16 mm 槽 1.5 450倒角,選用 C620-1 車床及專用夾具.24.0?? 工序Ⅴ 鉆鉸 19 mm 孔并倒角.以 19 mm 孔及端面定位,選用 Z5125?05. ?045.? 立式鉆床及專用夾具. 工序Ⅵ 鉆距槽(16 mm)12mm 底面 M10 螺紋孔并倒角.以 19 mm 孔及24.0? ?045.? 16 mm 槽底定位,選用 Z5125 立式鉆床及專用夾具.24.0? 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)論文（設計） - 18 - 工序Ⅶ 攻螺紋 M10. 工序Ⅷ 粗銑 82.2 mm 孔的兩端面.以 19 mm 孔定位,選用 XA6132 型?10??045.? 萬能升降臺銑床及專用夾具. 工序Ⅸ 粗鏜 82.2 mm 孔.以 19 mm 孔及距中心線 63.7mm 的面為基準,選10?045.? 用 T740 雙面臥式金剛鏜床及專用夾具. 工序Ⅹ 精鏜 82.2 mm 孔. .以 19 mm 孔及距中心線 63.7mm 的面為基?10??045.? 準,選用 T740 雙面臥式金剛鏜床及專用夾具. 工序Ⅺ 82.2 mm 孔 1 450倒角.選用 C620-1 型車床及專用夾具.0?? 工序Ⅻ 精銑 82.2 mm 孔的兩端面. 以 19 mm 孔定位,選用 XA6132 型??045.? 萬能升降臺銑床及專用夾具. 工序ⅩⅢ 終檢. 3.6 機械加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸確定. 3.6.1 毛坯的結構工藝要求 變速叉為鍛造件，對毛坯的結構工藝性有一定要求： (1) 由于模鍛件尺寸精度較高和表面粗糙度值低，因此零件上只有與其它機 件配合的表面才需要進行機械加工，其表面均應設計為非加工表面。 (2) 為了使金屬容易充滿模膛和減少工序，模鍛件外形應力求簡單、平直的 對稱，盡量避免模鍛件截面間差別過大，或具有薄壁、高筋、高臺等結構。 (3) 模鍛件的結構中應避免深孔或多孔結構。 (4) 模鍛件的整體結構應力求簡單。 (5) 工藝基準以設計基準相一致。 (6) 便于裝夾、加工和檢查。 (7) 結構要素統(tǒng)一，盡量使用普通設備和標準刀具進行加工。 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)論文（設計） - 19 - 在確定毛坯時，要考慮經(jīng)濟性。雖然毛坯的形狀尺寸與零件接近，可以減少 加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但這樣可能導致毛坯制造困難， 需要采用昂貴的毛坯制造設備，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的種類形狀及 尺寸的確定一定要考慮零件成本的問題但要保證零件的使用性能。在毛坯的種類 形狀及尺寸確定后，必要時可據(jù)此繪出毛坯圖。 “變速叉”零件材料為 20 鋼,毛坯重量約 1.5Kg,生產(chǎn)類型為中批量生產(chǎn),采 用鍛錘上合模鍛毛坯. 3.6.2 確定各加工表面的機加工余量,工序尺寸 根據(jù)上述資料及加工工藝,分別確定各加工表面的機加工余量,工序尺寸如下: (1) 16 mm 槽24.0? 參照<>,因為其公差等級太低,可直接銑. (2) 16 mm 槽的側面24.0? 參照<>表 3.1-56,其加工余量 Z=2mm. (3) 19 mm 孔的兩個上端面?045.? 參照<>表 3.1-56, 其加工余量 Z=2mm. (4) 82.2 mm 孔的兩側面,銑削公差-0.22mm. 10? 參照<>表 3.1-56, 其加工余量 Z=2mm.精銑余量:單邊 0.7mm(見<>表 8-31),銑削余量:Z=2.0-0.7=1.3mm,鍛件偏差 mm。3.150?? 由于設計規(guī)定的零件為中批量生產(chǎn),應該采用調整法加工.因此在計算最大,最 小加工余量時,應按調整法加工方式予以確定. (5) 19 mm 孔?045.? 參照<>, 其加工余量 Z=2mm.鉆孔 18.5 mm,鉸孔 19?045.?? 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)論文（設計） - 20 - mm.045.? (6) 82.2 mm 孔?10? 參照<>, 其加工余量 Z=2.5mm.粗鏜 82.2 mm,精鏜?10? 82.2 mm.?10? 3.7 確定切削用量及基本工時 工序Ⅰ 粗銑 16 mm 槽,保證尺寸 16 mm.24.0? 24.0?rmfz/18? 切削速度:參考有關手冊, min/8.V? 采用 W18Cr4V 立銑刀, 則:3,16Zdw ns= =dwv?0i/451.38.2r? n.706zfm?? 12ll? .29mi5mtf 工序Ⅱ 粗銑 16 mm 槽兩側面。24.0?rfz/1? 切削速度：參考有關手冊， in/27V? 采用高速鋼三面刃圓盤銑刀， ， 80wdm1?Z 。i/5.1084.3270rdvnws?? n9zfm?? 1260l? 20.56mi18mltf 工序Ⅲ 粗銑 Φ19 mm 孔上端兩端面。045.?rfz/1? 切削速度：參考有關手冊，確定 V=27m/min。 采用高速鋼三面刃圓盤銑刀， ，Z=10。80wd? min/1084.3270rdvnws ??? 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)論文（設計） - 21 - min/10892.0znfwm??? 12l? 12.im lltf 工序Ⅳ 16 mm 槽 1.5 450倒角,選用臥式車床 C620-1,24.0??8/zfr? 當采用高速鋼車刀時,切削速度: min/16V? in/537164.21dvnws ?? mi081??mflt 工序Ⅴ 鉆鉸 19 mm 孔,并倒角 1 450兩端.?45. ? 1.鉆孔 18.5 mm0.? 0.3~3/zf r? , .18wd?in7V 采用高速鋼鉆頭, mi/295.14.3rvnws?? l021?? in3.0.9?mwfnt 2.鉸孔 19 mm.?045.?7/zfr? 采用高速鋼絞刀, min/7.1V 2469.31rdvnws ??? i5.0721??mflt 3. 19 mm 孔倒角 1 450兩端.?045. 采用 900锪鉆,為縮短輔助時間,取倒角時的主軸轉速與鉸孔相同. 26/insnr 工序Ⅵ 鉆 M10 螺紋孔并倒角 1200.1/zf? 采用麻花鉆， mi/V n63704.20rdvnws ??? 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)論文（設計） - 22 - min24.01637521????mwfnlt 工序Ⅶ 攻螺紋 M10. i/V in/104.3210rdvws ???? i.95621?mfnlt 工序Ⅷ 粗銑 82.2 mm 孔端面.?0 ./zfr? 采用高速鋼圓柱銑刀, ,10wdm?min/20,1VZ? in/7.6314.32rdvnws?? i4.05.60?Zmft 工序Ⅸ 粗鏜 82.2 mm 孔?10?./zfr 采用雙刃鏜刀, min/4V 1567.8.3rdvnws ???? 0.96inmt 工序Ⅹ 精鏜 82.2 mm 孔.?10?./zfr V=35m/min min/1364.285dvnws ???? 0.6mint 工序Ⅺ 82.2 mm 孔 1 450倒角.?? ./zfr iV? in/6214.380rdvnws ??? mi965.mt 工序Ⅻ 精銑 82.2 mm 孔的兩端面?10? r./zf? 采用高速鋼圓柱銑刀， in/31V? wdz 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)論文（設計） - 23 - min/914.301rdvnws ???? 6in58.mt 工序ⅩⅢ 終檢。 最后,將以上各工序切削用量，公式的計算結果,連同其他數(shù)據(jù),填入機械加工 工藝卡片. 4 夾具設計 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)論文（設計） - 24 - 第 5 章 銑 16 槽 夾 具 的 設 計 設計工序：銑 16 槽的夾具的設計 5.1 問題的提出 本夾具要用于銑 16 槽的設計夾具精度等級為 IT12 級，粗糙度為 12.5。本道工 序只精銑一下即達到各要求，因此，在本道工序加工時，我們應首先考慮保證銑 16 槽的設計夾具設計的各加工精度，如何提高生產(chǎn)效率，降低勞動強度。 5.2 夾具設計 5.2.1 定位基準的選擇 擬定加工路線的第一步是選擇定位基準。定位基準的選擇必須合理，否則將直 接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出的零件質量?；鶞蔬x擇不當往往會 增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設計更加困難甚至達不到零件的加工精 度（特別是位置精度）要求。因此我們應該根據(jù)零件圖的技術要求，從保證零件的 加工精度要求出發(fā)，合理選擇定位基準。此零件圖沒有較高的技術要求，也沒有較 高的平行度和對稱度要求，所以我們應考慮如何提高勞動效率，降低勞動強度，提 高加工精度。Φ19 的孔和其兩端面都已加工好，為了使定位誤差減小，選擇已加工 好的 φ19 孔和其端面作為定位精基準，來設計本道工序的夾具，以兩銷和兩已加 工好的 φ19 孔的端面作為定位夾具。 為了提高加工效率，縮短輔助時間，決定用簡單的螺母作為夾緊機構。 5.2.2 切削力和夾緊力計算 （1）刀具： YG6 銑刀 機床： 銑床 由[3] 所列公式 得 FV zwqueyXpFndafC0? 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)論文（設計） - 25 - 查表 9.4—8 得其中： 修正系數(shù) 0.1?vk 30?FC83.FqFX z=24 65.yuPa0?Fw 代入上式，可得 F=889.4N 因在計算切削力時，須把安全系數(shù)考慮在內。 安全系數(shù) K= 4321K 其中： 為基本安全系數(shù) 1.5 為加工性質系數(shù) 1.12 為刀具鈍化系數(shù) 1.13 為斷續(xù)切削系數(shù) 1.14K 所以 NF7.15?? （2）夾緊力的計算 選用夾緊螺釘夾緊機 由 ??FKf???21 其中 f 為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取 25.01f F= +G G 為工件自重zP NfN4.3521???? 夾緊螺釘： 公稱直徑 d=20mm，材料 45 鋼 性能級數(shù)為 6.8 級 MPaB06??MPaBs4801??? 螺釘疲勞極限： B9263.2.1?? 極限應力幅： akma7.51li???? 許用應力幅： ??MPSa3.li? 螺釘?shù)膹姸刃：耍郝葆數(shù)脑S用切應力為 ??s??? [s]=2.5~4 取[s]=4 得 ??Pa120?? 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)論文（設計） - 26 - 滿足要求???????8.24cHdF ?MPaNc153.2 經(jīng)校核： 滿足強度要求，夾具安全可靠， 使用快速螺旋定位機構快速人工夾緊，調節(jié)夾緊力調節(jié)裝置，即可指定可靠的夾 緊力 5.2.3 定位誤差分析 該夾具以一面一銷兩左右調節(jié)支撐定位，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。 gwj???? 與機床夾具有關的加工誤差 ，一般可用下式表示：j? MjjWDAZWj ???? ?? 由參考文獻[5]可得： ⑴定位銷的定位誤差 ： 11minDWd????? 1 21min2min.DdDdJWarctgL??????? 其中： ，10.52D??20D?? ，dm.3dm ， in?in4 .6DW?? .02J? ⑵ 夾緊誤差 ： ?cos)(minaxyj?? 其中接觸變形位移值： 1 ()(9.62nHBZyRaZkNcl??? 查[5]表 1～2～15 有 。 104,0.6,.42,0.7RazHBKCn???cos.8jym?? ⑶ 磨損造成的加工誤差： 通常不超過Mj??m5. 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)論文（設計） - 27 - ⑷ 夾具相對刀具位置誤差： 取AD??m01. 誤差總和： 0.853jw???? 從以上的分析可見，所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求。 5.2.4 夾具設計及操作的簡要說明 如前所述，在設計夾具時，應該注意提高勞動生產(chǎn)率避免干涉。應使夾具結構 簡單，便于操作，降低成本。提高夾具性價比。本道工序為銑床夾具選擇了壓緊螺 釘夾緊方式。本工序為精銑切削余量小，切削力小，所以一般的手動夾緊就能達到 本工序的要求。 本夾具的最大優(yōu)點就是結構簡單緊湊。夾具的夾緊力不大，故使用手動夾緊。 為了提高生產(chǎn)力，使用快速螺旋夾緊機構。 5 結論 畢業(yè)設計就是我和老師合作的過程,使我們的設計成果短短的時間就漸漸呈現(xiàn) 在我們的眼前?？粗矍暗氖止D紙、CAXA 圖和設計計算的手稿，設計過程一幕 幕浮現(xiàn)在眼前。 畢業(yè)設計讓我學到了很多東西。這次設計可以說是四年的課程學習所掌握的 所有機械工程學科的基礎知識的融會貫通，因為我們以前曾經(jīng)學得不是很好，雖 然都是理論的東西，學習了馬克思主義哲學之后，終于知道理論聯(lián)系實際才使我 們有了更進一步的體會。 通過這次畢業(yè)設計，使我對零件制造過程、加工工藝和夾具設計都有了更進 一步的認識，也加深了對大學四年中所學基礎知識的學習和理解。畢業(yè)設計是理 論聯(lián)系實際的最有效方法。在具體設計過程中，必須考慮到方方面面的問題，在 黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)論文（設計） - 28 - 理論上正確無誤的設計，在實際中往往存在各種問題。這樣，在設計時就必須考 慮所設計的機構是否合理，在實際運用中能否正常工作，而不僅僅考慮理論上的 可行性，畢業(yè)設計使我學會了從實際出發(fā)