变速器换挡叉的机械加工工艺及专用夹具设计.doc

制定变速器换挡叉的加工工艺，设计钻15及2-M6孔的钻床夹具 目录序 言4零件的分析5一零件的工艺分析5二、确定生产类型5三、确定毛坯的种类5工艺规程设计5(一)选择定位基准：5(二)制定工艺路线:5（三）机械加工余量、工序尺寸及公差的确定:7五、夹具设计16(一)问题的提出16(二)夹具设计16六、设计小结17七、体会与展望18八、参考文献18任务书设计题目：制定变速器换挡叉的加工工艺，设计钻15及2-M6孔的钻床夹具设计要求：中批量生产 手动夹紧 通用工艺装备 设计时间：2009.6设计内容：1、熟悉零件图； 2、绘制零件图（一张）； 3、绘制毛坯图（一张）； 4、编写机械工序卡片； 5、绘制夹具总装图； 6、绘制夹具零件图； 7、说明书 谢谢朋友对我文章的赏识，充值后就可以下载说明书，我这里还有一个压缩包，里面有相应的word说明书和CAD图纸及机械工艺卡片。下载后请联系QQ：1459919609。我可以将压缩包免费送给你。欢迎朋友的光临！（注：注册账号时最好用你的QQ号，以方便我将压缩包发给你）序 言机械制造装备设计课程设计是我们在学完了大学的全部基础课，专业基础课以及专业课后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学的各科课程一次深入的综合性总复习，也是一次理论联系实际的训练。因此，他在我们的大学四年生活中占有重要的地位。就我个人而言，我希望通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进一步适应性的训练，希望自己在设计中能锻炼自己的分析问题、解决问题、查资料的能力 ，为以后的工作打下良好的基础。由于能力有限，设计尚有很多不足之处，希望各位老师给予指导 零件的分析题目所给的零件是变速器换档叉。它位于汽车的变速机构上，主要起换档作用。 一零件的工艺分析零件的材料为35钢，为此以下是变速器换档叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：1、 孔15.8以及与此孔相通的、M10螺纹孔。2、 上下U型口及其两端面3、换档叉底面、下U型口两端面与孔15.8中心线的垂直度误差为0.15mm。由上面分析可知，可以粗加工15的孔，然后以此作为基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，选择以孔为基准加工的面作为孔加工的精基准。最后，以精加工的孔为基准加工其他所有的面。此变速器换档叉零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。二、确定生产类型 已知此换档叉零件的生产纲领为5000件/年，零件的质量是2.26Kg/个，查机械制造工艺设计简明手册第2页表1.1-2，可确定该换档叉生产类型为中批生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。三、确定毛坯的种类零件材料为35钢。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为中批生产，故采用模锻件作为毛坯。查机械制造工艺设计简明手册第41页表2.2-5,选用锻件尺寸公差等级为CT-12。工艺规程设计(一)选择定位基准：1 粗基准的选择：以零件的圆柱面为主要的定位粗基准 2 精基准的选择：考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以15.8的孔内表面为辅助的定位精基准。(二)制定工艺路线:根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。查机械制造工艺设计简明手册第20页表1.4-7、1.4-8、1.4-11，选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：工序01 粗铣15上、下端面，以外圆为定位基准，采用X51立式铣床加专用夹具；工序02 铣16.5*42面，以外圆为定位基准，采用X51立式铣床加专用夹具；工序03 钻15孔，以15孔的上端面为定位基准，采用Z525立式钻床加专用夹具；工序04 扩15.5孔，以15上、下端面为定位基准，采用Z525立式钻床加专用夹具；工序05 粗铰15.7孔，以15上、下端面为定位基准，采用Z525立式钻床加专用夹具；工序06 精铰15.8孔，以15上、下端面为定位基准，采用Z518立式钻床加专用夹具；工序07 粗铣叉口前后两侧面，以15.8孔为定位基准，采用X51立式铣床加专用夹具；工序08 粗铣16*56两侧面，以15.8孔为定位基准，采用X51立式铣床加专用夹具；工序09 精铣16*56两侧面，以15.8孔为定位基准，采用X51立式铣床加专用夹具；工序10 粗铣叉口19*5.9两内侧面，以15.8孔为定位基准，采用X51立式铣床加专用夹具；工序11 精铣叉口19*5.9两内侧面，以15.8孔为定位基准，采用X51立式铣床加专用夹具；工序12 粗铣14.2*9.65面、铣11*9.65面，以15.8孔为定位基准，采用X51立式铣床加专用夹具；工序13 精铣16.5*42面，以15.8孔为定位基准，采用X51立式铣床加专用夹具；工序14 钻9孔，以15.8孔为定位基准，采用Z525立式钻床并采用专用夹具；工序15 攻螺纹，以15.8孔为定位基准，采用Z525立式钻床并采用专用夹具；工序16 去毛刺；工序17 终检（三）机械加工余量、工序尺寸及公差的确定:1、圆柱表面工序尺寸： 前面根据资料已初步确定工件各面的总加工余量，现在确定各表面的各个加工工序的加工余量如下：加工表面加工内容加工余量精度等级工序尺寸表面粗糙度15.8钻0.8IT111512.5扩0.5IT1015.56.3粗铰0.2IT1015.76.3精铰0.1IT815.83.22、平面工序尺寸：工序号工序内容加工余量基本尺寸经济精度锻件CT1201粗铣15上、下端面1202铣16.5*42面16.51207粗铣叉口前后两侧面2.15.91208粗铣16*56两侧面0.29.851210粗铣叉口19*5.9两内侧面0.551.51212粗铣14.2*9.65面、铣11*9.65面、铣16.5*42面11211精铣叉口19*5.9两内侧面0511009精铣16*56两侧面09.651013精铣16.5*42面011103、确定切削用量及时间定额：工序01 粗铣15上、下端面，以外圆为定位基准，采用X51立式铣床加专用夹具刀具：YG6硬质合金端铣刀。铣削宽度ae90,深度ap6,齿数z=12,故根据机械制造工艺设计简明手册（后简称简明手册）表3.1，取刀具直径d0=125mm。根据切削用量手册（后简称切削手册）表3.16，选择刀具前角00后角08，副后角0=10，刃倾角：s=10,主偏角Kr=60,过渡刃Kr=30,副偏角Kr=5。2. 切削用量1）确定切削深度ap 因为余量较小，故选择ap=4mm，一次走刀即可完成。2）确定每齿进给量fz 采用对称端铣，以提高进给量提高加工效率。根据切削手册表3.5，使用YG6硬质合金端铣刀加工，机床功率为4.5kw（据简明手册表4.2-35，X51立式铣床）时： fz=0.090.18mm/z故选择：fz=0.18mm/z。3）确定刀具寿命及磨钝标准 根据切削手册表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm；由于铣刀直径d0=125mm，故刀具使用寿命T=180min（据简明手册表3.8）。4）计算切削速度vc和每分钟进给量vf根据切削手册表3.16，当d0=125mm，Z=12，ap7.5，fz0.18mm/z时，vt=98m/min,nt=250r/min,vft=471mm/min。各修正系数为：kMV= 1.0，kSV= 0.8。切削速度计算公式为：其中 ，将以上数据代入公式：确定机床主轴转速： 。根据简明手册表4.2-36，选择nc=300r/min,vfc=390mm/min,因此，实际进给量和每分钟进给量为：vc=m/min=118m/minf zc=v fc/ncz=390/30012 mm/z=0.1mm/z5)校验机床功率 根据切削手册表3.24，近似为Pcc=3.3kw,根据机床使用说明书，主轴允许功率Pcm=4.50.75kw=3.375kwPcc。故校验合格。最终确定:ap=4.0mm，nc=300r/min，vf=390mm/s，vc=118m/min，fz=0.1mm/z。6）计算基本工时 tmL/ vf，L=l+ y+，l=24mm.查切削手册表3. 26，入切量及超切量为：y+=40mm，则：tmL/ Vf=(24*2+40)/390=0.22min。工序02 铣16.5*42面，以外圆为定位基准，采用X51立式铣床加专用夹具；刀具：YG6硬质合金端铣刀；机床：X51立式铣床；查切削手册表3.5，进给量为：，取为0.5mm/r参考有关手册，确定，采用YG6硬质合金端铣刀，则：现采用X51立式铣床，根据简明手册表4.2-36，取，故实际切削速度： 当时，工作台每分钟进给量：，取为980mm/min本工序切削时间为：min工序03 钻15孔，以15孔的上端面为定位基准，采用Z525立式钻床加专用夹具1. 加工条件工件材料：35钢,b =170240MPa，锻造;工件尺寸：aemax=72mm，l=176mm;加工要求：钻15孔，加工余量0.8;机床：Z525立式钻床；刀具：根据切削手册表2.1.2.2，选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=15mm，钻头采用双锥后磨横刀，后角o12，二重刃长度b=3.5mm,横刀长b=2mm,宽l=4mm,棱带长度， 2.选择切削用量 （1）确定进给量按加工要求确定进给量：查切削手册，由切削手册表2.7,系数为0.5,则： 按钻头强度选择:查切削手册表2.8,钻头允许进给量为：；按机床进给机构强度选择：查切削手册表2.9，机床进给机构允许轴向力为8330N时，进给量为。以上三个进给量比较得出，受限制的进给量是工艺要求，其值为：0.2150.265mm/r。根据简明手册表4.2-16,最终选择进给量。由于是通孔加工，为避免即将钻穿时钻头折断，故应在即将钻穿时停止自动进给而改为手动进给。根据切削手册表2.19查出,钻孔时轴向力Ff=2500N，轴向力修正系数为1.0，故Ff=2500N。根据Z525立式钻床使用说明书，机床进给机构允许的最大轴向力为8830NFf，故所选进给量可用。（2）确定钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查简明手册）为0.6mm，寿命（3）切削速度查切削手册表2.30，切削速度计算公式为： （m/min）其中，查得修正系数：，故实际的切削速度： （4）检验机床扭矩及功率查切削手册表2.20，当f0.26, do19mm时，Mt=31.78Nm，修正系数均为1.0，故MC=31.78 Nm。查机床使用说明书：Mm =144.2 Nm。查切削手册表2.23,钻头消耗功率：Pc=1.3kw。查机床使用说明书，。由于，故切削用量可用，即：，3、计算工时工序04 扩15.5孔，以15上、下端面为定位基准，采用Z525立式钻床加专用夹具；查切削手册表2.10，扩孔进给量为：，并由机床使用说明书最终选定进给量为：。根据资料，切削速度 ，其中为用钻头钻同样尺寸实心孔时的切削速度，故：，根据机床使用说明书选取： 。基本工时： 工序05 粗铰15.7孔，以15上、下端面为定位基准，采用Z525立式钻床加专用夹具；刀具：专用铰刀机床：Z525立式钻床根据有关手册的规定，铰刀的进给量为0.81.2mm/z,进给量取0.81mm/r，机床主轴转速取为=140r/min，则其切削速度为：。机动时切削工时，mm，工序06 精铰15.8孔，以15上、下端面为定位基准，采用Z518立式钻床加专用夹具；刀具：机床：Z525立式钻床根据有关手册的规定，铰刀的进给量取0.48mm/r，机床主轴转速取为：=140r/min，则其切削速度为：机动时切削工时，mm工序07 粗铣叉口前后两侧面，以15.8孔为定位基准，采用X51立式铣床加专用夹具；刀具：YG6硬质合金端铣刀，机床：X51立式铣床根据切削手册查得，。根据简明手册表4.2-36查得，取：，故实际切削速度： 当时，工作台每分钟进给量应为：查说明书，取计算切削基本工时：因此，工序08 精铣16*56两侧面，以15.8孔为定位基准，采用X51立式铣床加专用夹具；刀具：YG6硬质合金端铣刀；机床：X51立式铣床；查切削手册表3.5，进给量为：，取为0.5mm/r参考有关手册，确定，采用YG6硬质合金端铣刀，则：现采用X51立式铣床，根据简明手册表4.2-36，取，故实际切削速度： 当时，工作台每分钟进给量：，取为980mm/min本工序切削时间为：min工序09精铣16*56两侧面，以15.8孔为定位基准，采用X51立式铣床加专用夹具；刀具：YG6硬质合金端铣刀，机床：X51立式铣床根据切削手册查得，。根据简明手册表4.2-36查得，取：，故实际切削速度： 当时，工作台每分钟进给量应为：查说明书，取计算切削基本工时：因此，工序10粗铣叉口19*5.9两内侧面，以15.8孔为定位基准，采用X51立式铣床加专用夹具。刀具：YG6硬质合金端铣刀，机床：X51立式铣床根据切削手册查得，。根据简明手册表4.2-36查得，取：，故实际切削速度： 当时，工作台每分钟进给量应为：查说明书，取计算切削基本工时：因此，工序11精铣叉口19*5.9两内侧面，以15.8孔为定位基准，采用X51立式铣床加专用夹具；精铣叉口19*5.9两内侧面，以15.8孔为定位基准，采用X51立式铣床加专用夹具；机床：X51立式铣床刀具：硬质合金立铣刀（镶齿螺旋形刀片），由切削手册表3.6查得：，,即27m/min，因此，。现采用X51立式铣床，取 ，工作台每分钟进给量应为：，查机床使用说明书，取 。铣削基本工时：工序12粗铣14.2*9.65面、铣11*9.65面，以15.8孔为定位基准，采用X51立式铣床加专用夹具；专用夹具刀具：YG6硬质合金端铣刀，机床：X51立式铣床根据切削手册查得，。根据简明手册表4.2-36查得，取：，故实际切削速度： 当时，工作台每分钟进给量应为：查说明书，取计算切削基本工时：因此，工序13 精铣16.5*42面，以15.8孔为定位基准，采用X51立式铣床加专用夹具刀具：YG6硬质合金端铣刀；机床：X51立式铣床；查切削手册表3.5，进给量为：，取为0.5mm/r参考有关手册，确定，采用YG6硬质合金端铣刀，则：现采用X51立式铣床，根据简明手册表4.2-36，取，故实际切削速度： 当时，工作台每分钟进给量：，取为980mm/min本工序切削时间为：min工序14 钻9孔，以15.8孔为定位基准，采用Z525立式钻床并采用专用夹具（1）钻螺纹底孔mm机床：Z525立式钻床刀具：高速钢麻花钻根据切削手册查得，进给量为0.180.22mm/z,现取f=0.22mm/z，v=17m/min，则：查简明手册表4.2-15，取。所以实际切削速度为：计算切削基本工时：工序15 攻螺纹，以15.8孔为定位基准，采用Z525立式钻床并采用专用夹具。机床：Z525立式钻床刀具：丝锥M10，P=1mm切削用量选为：，机床主轴转速为：，按机床使用说明书选取：，则 ；机动时，计算切削基本工时：五、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。并设计工序5、6钻15.8孔和铣大平面的夹具。两夹具将分别用于Z518立式钻床和立式铣床X51，刀具分别为高速钢麻花钻和YG6硬质合金端铣刀。(一)问题的提出本夹具主要用来粗铣叉口前后两侧面，在加工时应保证和15.8孔的垂直度要求。此外，在本工序加工时还应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。精度不是主要考虑的问题。(二)夹具设计1、定位基准选择由零件图可知, 叉口前后两侧面,相对于15孔有0.15的垂直度要求，为使定位误差为零，应该选择孔中心为定位基准保证该垂直度。2、切削力及夹紧力计算根据切削手册查得，。根据简明手册表4.2-36查得，取：，故实际切削速度： 当时，工作台每分钟进给量应为：查说明书，取计算切削基本工时：因此，3、夹具设计及操作的简要说明如前所述，在设计夹具时，应该考虑提高劳动生产率。为此，设计采用了快换装置。拆卸时，松开夹紧螺母扣，拔下固定V型块，实现工件的快换。六、设计小结汽车产业逐渐成为我国的支柱产业，汽车生产商不断加强在汽车研发上的物力、财力、和人力的投入。拨叉作为汽车上不可缺少的零件，它的好与坏直接影响汽车的传输动力效率，提高拨叉的技术水平和合理性是汽车研发部门的重中之重。在设计过程中，与同组的其他人员有异同的地方，例如：换挡叉的工艺路线，工序过程。经过我们的反复讨论和分析，再根据我们在设计拨叉时所采用的车型不同，最终我们采取了比较合理的设计方案。在不断修改的过程中，使我们在设计时考虑问题更加缜密、设计出来的产品更加合理。本设计还存在很多不足之处。一是由于本人对CAXA画图软件的掌握还不够熟练,在画图遇到复杂图和难的地方时显得力不从心，使图不能达到预期设计出来的水平。二是本人对换档叉结构和工作原理掌握的不够熟练，在设计过程中不能全面地考虑问题，造成走许多弯路，设计速度缓慢，这些都需要进一步研究和进一步实践来解决。七、体会与展望 进入新世纪以来，世界换档叉进入了前所未有的高速发展阶段，发达国家重视换档叉的发展，不仅在本国工业中所占比重、积累、就业、贡献均占前列，更在于装备制造业为新技术、新产品的开发和生产提供重要的物质基础，是现代化经济不可缺少的战略性产业，即使是迈进“信息化社会”的工业化国家，也无不高度重视换档差的发展。全球化的规模生产已经成为各大跨国公司发展的主流。在不断联合重组，扩张竞争实力的同时，各大企业业纷纷加强对其主干业务的投资与研发，不断提高系统成套能力和个性化，多样化市场适应能力。八、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年机械加工工序卡片1文件编号江南大学机械加工工艺过程卡片产品型号零(部)件图号共15页产品名称零(部)件名称第1页车间工序号工序名称材料牌号2粗铣35钢毛坯种类毛坯外形尺寸每坯件数每台件数模锻件你、4000设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式铣床X51夹具编号夹具名称冷却液工序时间准终单件工步号工步内容工艺装备主轴转速/(r/min)切削速度/(m/min)进给量/(mm/r)背吃刀量/(mm)走刀次数工时定额基本辅助1粗铣15上端面专用夹具16520.70.081.510.312粗铣15下端面专用夹具16520.70.081.510.31描图描校底图号装订号*编制(日期)审核(日期)会签(日期)*a标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期机械加工工序卡片2文件编号江南大学机械加工工艺过程卡片产品型号零(部)件图号共15页产品名称零(部)件名称第2页车间工序号工序名称材料牌号3粗铣35钢毛坯种类毛坯外形尺寸每坯件数每台件数模锻件你、4000设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式铣床X51夹具编号夹具名称冷却液工序时间准终单件工步号工步内容工艺装备主轴转速/(r/min)切削速度/(m/min)进给量/(mm/r)背吃刀量/(mm)走刀次数工时定额基本辅助3铣16.5*42面专用夹具16520.70.08210.25描图描校底图号装订号*编制(日期)审核(日期)会签(日期)*a标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期机械加工工序卡片3文件编号江南大学机械加工工艺过程卡片产品型号零(部)件图号共15页产品名称零(部)件名称第3页车间工序号工序名称材料牌号4钻孔35钢毛坯种类毛坯外形尺寸每坯件数每台件数4000设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式钻床Z525夹具编号夹具名称冷却液工序时间准终单件工步号工步内容工艺装备主轴转速/(r/min)切削速度/(m/min)进给量/(mm/r)背吃刀量/(mm)走刀次数工时定额基本辅助1钻15孔专用夹具30014.130.2mm/r7.57.510.92描图描校底图号装订号*编制(日期)审核(日期)会签(日期)*a标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期机械加工工序卡片4文件编号江南大学机械加工工艺过程卡片产品型号零(部)件图号共15页产品名称零(部)件名称第4页车间工序号工序名称材料牌号5扩孔35钢毛坯种类毛坯外形尺寸每坯件数每台件数模锻件你、4000设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式钻床Z525夹具编号夹具名称冷却液工序时间准终单件工步号工步内容工艺装备主轴转速/(r/min)切削速度/(m/min)进给量/(mm/r)背吃刀量/(mm)走刀次数工时定额基本辅助1扩15.5孔专用夹具1955.6520.5mm0.2510.5描图描校底图号装订号*编制(日期)审核(日期)会签(日期)*a标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期机械加工工序卡片5文件编号江南大学机械加工工艺过程卡片产品型号零(部)件图号共15页产品名称零(部)件名称第5页车间工序号工序名称材料牌号6粗铰35钢毛坯种类毛坯外形尺寸每坯件数每台件数模锻件你、4000设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式钻床Z525夹具编号夹具名称冷却液工序时间准终单件工步号工步内容工艺装备主轴转速/(r/min)切削速度/(m/min)进给量/(mm/r)背吃刀量/(mm)走刀次数工时定额基本辅助1粗铰15.7孔专用夹具1959.610.07mm/r0.113.07描图描校底图号装订号*编制(日期)审核(日期)会签(日期)*a标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期机械加工工序卡片6文件编号江南大学机械加工工艺过程卡片产品型号零(部)件图号共15页产品名称零(部)件名称第6页车间工序号工序名称材料牌号7精铣35钢毛坯种类毛坯外形尺寸每坯件数每台件数模锻件你、4000设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式钻床Z518夹具编号夹具名称冷却液工序时间准终单件工步号工步内容工艺装备主轴转速/(r/min)切削速度/(m/min)进给量/(mm/r)背吃刀量/(mm)走刀次数工时定额基本辅助1精铰15.8孔专用夹具1959.610.07mm/r0.0513.66描图描校底图号装订号*编制(日期)审核(日期)会签(日期)*a标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期机械加工工序卡片7文件编号江南大学机械加工工艺过程卡片产品型号零(部)件图号共15页产品名称零(部)件名称第7页车间工序号工序名称材料牌号8粗铣35钢毛坯种类毛坯外形尺寸每坯件数每台件数模锻件4000设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式铣床X51夹具编号夹具名称冷却液工序时间准终单件工步号工步内容工艺装备主轴转速/(r/min)切削速度/(m/min)进给量/(mm/r)背吃刀量/(mm)走刀次数工时定额基本辅助1粗铣叉口前后两侧面专用夹具37.526.50.08210.93描图描校底图号装订号*编制(日期)审核(日期)会签(日期)*a标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期机械加工工序卡片8文件编号江南大学机械加工工艺过程卡片产品型号