工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、成績(jī)課程名稱(chēng)：學(xué)院:學(xué)生姓名：學(xué)號(hào):專(zhuān)業(yè)班級(jí)：指導(dǎo)教師：課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)題目：I-IV檔變速叉機(jī)械加工工藝規(guī)程制定及銃尺寸15的槽專(zhuān)用機(jī)床夾具設(shè)計(jì)機(jī)械制造工藝學(xué)機(jī)械工程學(xué)院柏永祥16010110142機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化張珊珊2020年1月2日小組成員柏永祥張文帆韓順凱呂趙鵬郭濤機(jī)制工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)第1章變速叉的分析1.1 變速叉的工藝分析其小頭孔與底平面有垂直度的公差要求，變速叉底面與大頭孔上平面有平行度公差要求，所要加工的槽，在其槽邊有平行度公差和對(duì)稱(chēng)度公差要求等。因?yàn)槠涑叽缇取缀涡螤罹群拖嗷ノ恢镁?，以及各表面的表面質(zhì)量均影響機(jī)器或部件的裝配質(zhì)量，進(jìn)而影響其性能與工作壽命，因此它

2、們的加工是非常關(guān)鍵和重要的。變速叉是一個(gè)很重要的零件，因?yàn)槠淞慵叽绫容^小，結(jié)構(gòu)形狀較復(fù)雜，但其加工孔和底面的精度要求較高，此外還有小頭孔端要求加工，對(duì)精度要求也很高。變速叉的底面,所以都要求精加工。1.2 變速叉的工藝要求設(shè)計(jì)和工藝是密切相關(guān)的，又是相輔相成的。設(shè)計(jì)者要考慮加工工藝問(wèn)題。工藝師要考慮如何從工藝上保證設(shè)計(jì)的要求。一個(gè)好的結(jié)構(gòu)不但要應(yīng)該達(dá)到設(shè)計(jì)要求，而且要有好的機(jī)械加工工藝性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能夠保證加工質(zhì)量，同時(shí)使加工的勞動(dòng)量最小。圖2.1變速叉零件圖該加工有七個(gè)加工表面：平面加工包括變速叉底面、大頭孔上平面；孔系加工包括大、小頭孔、小孔；小頭孔端15的槽

3、加工。以平面為主有：變速叉底面的粗、精銃加工，具粗糙度要求是Ra16；叉口端面的粗、精銃加工，具粗糙度要求是Ra1.6。孔系加工有：。16的小頭孔鉆、擴(kuò)和較加工，其表面粗糙度要求Ra1.6小頭孔端15槽的加工，該槽的表面粗糙度要求是兩槽邊Ra1.6,而槽底的表面粗糙度要求是Ra6.30變速叉毛坯的選擇鑄造，因?yàn)樯a(chǎn)率很高，所以可以免去每次造型。單邊余量一般在13mm,結(jié)構(gòu)細(xì)密，能承受較大的壓力，占用生產(chǎn)的面積較小。因其年產(chǎn)量是5000件，由3表2.13可知是中批量生產(chǎn)。上面主要是對(duì)變速叉零件的結(jié)構(gòu)、加工精度和主要加工表面進(jìn)行了分析，選擇了其毛坯的的制造方法為鑄造和中批的批量生產(chǎn)方式，從而為工藝

4、規(guī)程設(shè)計(jì)提供了必要的準(zhǔn)備。第2章工藝規(guī)程設(shè)計(jì)2.1 加工工藝過(guò)程由以上分析可知，該變速叉零件的主要加工表面是平面、孔系和槽系。一般來(lái)說(shuō)，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(duì)于變速叉來(lái)說(shuō)，加工過(guò)程中的主要問(wèn)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(guān)系以及槽的各尺寸精度。由上面的一些技術(shù)條件分析得知：變速叉的尺寸精度，形狀精度以及位置關(guān)系精度要求都不是很高，這樣對(duì)加工要求也就不是很高。2.2 確定各表面加工方案一個(gè)好的結(jié)構(gòu)不但應(yīng)該達(dá)到設(shè)計(jì)要求，而且要有好的機(jī)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(zhì)量，同時(shí)使加工的勞動(dòng)量最小。設(shè)計(jì)和工藝是密

5、切相關(guān)的，又是相輔相成的。對(duì)于我們?cè)O(shè)計(jì)變速叉的加工工藝來(lái)說(shuō)，應(yīng)選擇能夠滿足平面孔系和槽加工精度要求的加工方法及設(shè)備。除了從加工精度和加工效率兩方面考慮以外，也要適當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)因素。在滿足精度要求及生產(chǎn)率的條件下，應(yīng)選擇價(jià)格較底的機(jī)床。2.2.1 影響加工方法的因素要考慮加工表面的精度和表面質(zhì)量要求，根據(jù)各加工表面的技術(shù)要求，選擇加工方法及分幾次加工。根據(jù)生產(chǎn)類(lèi)型選擇，在大批量生產(chǎn)中可專(zhuān)用的高效率的設(shè)備。在單件小批量生產(chǎn)中則常用通用設(shè)備和一般的加工方法。如、柴油機(jī)連桿小頭孔的加工，在小批量生產(chǎn)時(shí)，采用鉆、擴(kuò)、較加工方法；而在大批量生產(chǎn)時(shí)采用拉削加工。要考慮被加工材料的性質(zhì)，例如：淬火鋼必須采用磨削

6、或電加工；而有色金屬由于磨削時(shí)容易堵塞砂輪，一般都采用精細(xì)車(chē)削，高速精銃等。要考慮工廠或車(chē)間的實(shí)際情況，同時(shí)也應(yīng)考慮不斷改進(jìn)現(xiàn)有加工方法和設(shè)備，推廣新技術(shù)，提高工藝水平。止匕外，還要考慮一些其它因素，如加工表面物理機(jī)械性能的特殊要求，工件形狀和重量等0選擇加工方法一般先按這個(gè)零件主要表面的技術(shù)要求來(lái)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Ra0.63小項(xiàng)并要求淬硬時(shí)，其最終工序選用精度，前面準(zhǔn)備工序可為粗車(chē)一一半精車(chē)一一淬火粗磨02.2.2 加工方案的選擇由參考文獻(xiàn)3表2.112可以確定，平面的加工方案為：粗銃一一精銃（|T7:1T

7、9）,粗糙度為Ra6.30.8,一般不淬硬的平面，精銃的粗糙度可以較小。小頭孔。16加工方法：加零件毛坯不能直接鍛出孔，只能鍛出一個(gè)小坑，以便在以后加工時(shí)找正其中心，但其表面粗糙度的要求為Ra表6,所以選擇加工的方法是鉆一一擴(kuò)一一較。M10孔加工方法：因?yàn)榭椎谋砻娲植诙鹊囊蠖疾桓撸荝a12.5,所以我們采用一次鉆孔的加工方法。小頭端面槽15的加工方法是：因槽兩側(cè)面表面粗糙度的要求較高，為Ra16,所以我們采用粗銃一一半精銃。2.3 確定定位基準(zhǔn)2.3.1 粗基準(zhǔn)的選擇粗基準(zhǔn)選擇應(yīng)當(dāng)滿足以下要求：粗基準(zhǔn)的選擇應(yīng)以加工表面為粗基準(zhǔn)。選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準(zhǔn)。應(yīng)選擇加工余量最小的

8、表面作為粗基準(zhǔn)。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。應(yīng)盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準(zhǔn)，以保證定位準(zhǔn)確夾緊可靠。2.3.2 精基準(zhǔn)選擇的原則(1)基準(zhǔn)重合原則。(2)基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，應(yīng)盡可能選用統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)。(3)互為基準(zhǔn)的原則。(4)自為基準(zhǔn)原則(5)選擇精基準(zhǔn)的原則時(shí)，考慮的重點(diǎn)是有利于保證工件的加工精度并使裝夾準(zhǔn)。2.4 工藝路線的擬訂對(duì)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(zhǔn)。變速叉的加工的第一個(gè)工序也就是加工統(tǒng)一的基準(zhǔn)。具體安排是先以孔和面定位粗、精加工變速叉底面大頭孔上平面。后續(xù)工序安排應(yīng)當(dāng)遵循粗精分開(kāi)和先面后孔的原則。2.4.1 加工階段的劃分零件的加工質(zhì)量

9、要求較高時(shí)，常把整個(gè)加工過(guò)程劃分為幾個(gè)階段：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(zhǔn)，粗加工時(shí)能及早發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷，予以報(bào)廢或修補(bǔ)，以免浪費(fèi)工時(shí)。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(zhǔn)備，保證合適的加工余量。半精加工的公差等級(jí)為IT9IT10。表面粗糙度為Ra1g1.25pm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(dá)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。2.5 所選工序的偏差計(jì)算工序40

10、:粗、精銃15槽機(jī)床：雙立軸圓工作臺(tái)銃床X52K刀具：錯(cuò)齒三面刃銃刀粗銃槽切削深度ap:ap7.5mm根據(jù)參考文獻(xiàn)3表2.476查得：進(jìn)給量af0.06mm/z,根據(jù)參考文獻(xiàn)1表3032查得切削速度V24m/min機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n:1000V100024n62.1r/min3.14125按照參考文獻(xiàn)3表3.174,取n75r/mindnv實(shí)際切削速度v：10003.14125751000600.50m/s進(jìn)給量Vf：VfafZn0.061875/601.35mm/s工作臺(tái)每分進(jìn)給量fm：fmVf1.35mm/s81mm/min被切削層長(zhǎng)度l:由毛坯尺寸可知l20mm,刀具切入長(zhǎng)度l1:l10.5

11、D(12)=63mm刀具切出長(zhǎng)度l2:取l22mm走刀次數(shù)為1機(jī)動(dòng)時(shí)間tj1:l1il2fT-206321.05min81精銃15槽切削深度ap:aP2.0mm根據(jù)參考文獻(xiàn)3表2.476查得：進(jìn)給量af0.08mm/z,根據(jù)參考文獻(xiàn)1表3032查得切削速度V23m/min,機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n:n1000V0.40m/s602345.8r/mind3.14160按照參考文獻(xiàn)3表3.174,取n47.5r/min0dnv實(shí)際切削速度v:10003.1416047.5八,進(jìn)給量Vf：VfafZn0.082247.5/601.39mm/s工作臺(tái)每分進(jìn)給量%:fmVf1.39mm/s83.6mm/min被切

12、削層長(zhǎng)度l:由毛坯尺寸可知l20mm刀具切入長(zhǎng)度l1:l10.5D(12)=81mm刀具切出長(zhǎng)度取2mm走刀次數(shù)為1機(jī)動(dòng)時(shí)間tj2：tj2ll1l2fm208iF1.23min本工序機(jī)動(dòng)時(shí)間:tjtj1tj21.051.232.28min2.6時(shí)間定額計(jì)算及生產(chǎn)安排根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求，該變速叉的年產(chǎn)量為5000件。一年以240個(gè)工作日計(jì)算，每天的產(chǎn)量應(yīng)不低于21件。設(shè)每天的產(chǎn)量為21件。再以每天8小時(shí)工作時(shí)間計(jì)算，則每個(gè)工件的生產(chǎn)時(shí)間應(yīng)不大于22.8min。參照參考文獻(xiàn)3表2.52,機(jī)械加工單件(生產(chǎn)類(lèi)型：中批以上)時(shí)間定額的計(jì)算公式為：td(tjtf)(1k%)tzz/N(大量生產(chǎn)時(shí)tzz/N

13、0)因此在大批量生產(chǎn)時(shí)單件時(shí)間定額計(jì)算公式為：td(tjtf)(1k%)其中：td一單件時(shí)間定額tj基本時(shí)間(機(jī)動(dòng)時(shí)間)tf一輔助時(shí)間，用于某工序加工每個(gè)工件時(shí)都要進(jìn)行的各種輔助動(dòng)作所消耗的時(shí)間，包括裝卸工件時(shí)間和有關(guān)工步輔助時(shí)間k一布置工作地、休息和生理需要時(shí)間占操作時(shí)間的百分比值(1)粗、精銃槽加工機(jī)動(dòng)時(shí)間tj:tj2.28min輔助時(shí)間tf:參照參考文獻(xiàn)3表2.5ZG45取工步輔助時(shí)間為0.41min。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時(shí)間很短，所以取裝卸工件時(shí)間為1min,tf0.4111.41min則fk：根據(jù)參考文獻(xiàn)3表2.548,k13。單間時(shí)間定額td有：td(tjtf)(1k%)(2.2

14、81.41)(113%)4.17minp22.8min因此應(yīng)布置一臺(tái)機(jī)床即可以完成此道工序的加工，達(dá)到生產(chǎn)要求。第3章銃槽夾具設(shè)計(jì)3.1 研究原始質(zhì)料利用本夾具主要用來(lái)加工15mm曹。加工時(shí)除了要滿足粗糙度要求外，還應(yīng)滿足與孔軸線間公差要求。為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準(zhǔn)。同時(shí)，應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低勞動(dòng)強(qiáng)度。3.2 定位、夾緊方案的選擇由零件圖可知：在對(duì)孔進(jìn)行加工前，平面進(jìn)行了粗、精銃加工，采用一面一定位銷(xiāo)加擋銷(xiāo)的定位夾緊方式。3.3 切削力及夾緊力的計(jì)算100150Kr30刀具：錯(cuò)齒三面刃銃刀(硬質(zhì)合金)刀具有關(guān)幾何參數(shù)：0150。頂刃100n側(cè)刃6°D40mmd

15、160mmL20.5mmZ22af0.08mm/zaP20mm由參考文獻(xiàn)55表129可得銃削切削力的計(jì)算公式:F2335a0.9fz0.80DH'zn0.1pz有.F23352.00.900.080.80281.120.51.1222.40.1836.24(N)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)火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：WKKF安全系數(shù)K可按下式計(jì)算:KK0K1K2K3K4K5K6式中：K。K6為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻(xiàn)5121可知其公式參數(shù):Ki1.0,K21.0,

16、K31.0,K41.3,K51.0,K61.0.由此可得：K1.21.01.01.01.31.01.01.56所以WKKF836.241.561304.53(N)由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，決定選用手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。選用夾緊螺釘夾緊機(jī)由Nf1f2KF其中f為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取f1f20.25F=pz+GG為工件自重N一F3551.4Nf1f2夾緊螺釘：公稱(chēng)直徑d=20mm材料鋁合金鋼性能級(jí)數(shù)為6.8級(jí)螺釘疲勞極限:極限應(yīng)力幅:許用應(yīng)力幅:6100MPaalim0.32bkmkks8480MPa100.32600192MPa51.76MPaalim17.

17、3MPaSa螺釘?shù)膹?qiáng)度校核：螺釘?shù)脑S用切應(yīng)力為s=2.54取回=4120MPa4_Z2822.8滿足要求2dcc1.34N215MPadc經(jīng)校核：滿足強(qiáng)度要求，夾具安全可靠,使用快速螺旋定位機(jī)構(gòu)快速人工夾緊，調(diào)節(jié)火緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的夾緊力由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，決定選用手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)3.4 誤差分析與計(jì)算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。由5和6可得：定位誤差：當(dāng)以任意邊接觸時(shí)D?WDdmin當(dāng)短以固定邊接觸時(shí)DdD?W2通過(guò)分析可得：d0.052mm0.011mmmin0mm因此：當(dāng)以任意邊接觸

18、時(shí)d?w0.063mm夾緊誤差：j?j(ymaxymin)COS其中接觸變形位移值:y(kRaZRaZKhBHB)n3810.014mmj?jycos0.013mm磨損造成的加工誤差:j?M通常不超過(guò)0.005mm夾具相對(duì)刀具位置誤差:d?a取0.01mm誤差總和：jw0.096mm0.5mm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。3.5 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明10如前所述，該工件不但可以采用螺紋夾緊經(jīng)過(guò)方案的認(rèn)真分析和比較，選用了手動(dòng)夾緊方式。這類(lèi)夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、夾緊可靠、通用性大，在機(jī)床夾具中很廣泛的應(yīng)用。止匕外，當(dāng)夾具有制造誤差，工作過(guò)程出現(xiàn)磨損，以及零件尺寸變化時(shí)，影響定位、火緊的可靠。為防止此現(xiàn)象，選用可換定位銷(xiāo)。以便隨時(shí)根據(jù)情況進(jìn)行調(diào)整換取。參考文獻(xiàn)1黃如林，切削加工簡(jiǎn)明實(shí)用手冊(cè)M,北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004。2余光國(guó)，馬