制定换挡叉的加工工艺设计钻ΦH孔的钻床夹具设计带三维图说明书.docx

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制定换挡叉的加工工艺设计钻ΦH孔的钻床夹具设计带三维图说明书

哈尔滨理工大学

机械制造技术基础

课程设计说明书

设计题目：

制定换挡叉的加工工艺，

设计钻Φ16H8孔的钻床夹具

设计者：

曲年丰

指导教师：

史红

哈尔滨理工大学

机电系

2008年6月25日

哈尔滨理工大学

机械制造工艺及夹具课程设计任务书

设计题目：

制定换挡叉的加工工艺，设计钻Φ16H8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：

2008.6.21~2008.6.29

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、编写工艺过程卡片和工序卡片（各一张）；

5、绘制夹具总装图；

6、绘制夹具零件图；

7、说明书

班级：

机电05-1班

学生：

曲年丰

指导教师：

史红

2008年6月25日

前言

通过机床工艺及夹具设计，汇总所学专业知识如一体（如《公差于配合》、《机械零件设计》、《金属切削机床》、《机械制造工艺》等）。

让我们对所学的专业课得以巩固、复习及实用，在理论与实践上有机结合；使我们对各科的作用更加深刻的熟悉与理解，并为以后的实际工作奠定坚实的基础！

在些次设计中我们主要是设计换挡叉的钻床夹具。

在此次课程设计过程中，查阅了大量的书籍，并且得到了史红老师的指点，在此表示由衷的感谢！

机电05-1班11号

2008年6月25日

设计的目的

机械制造工艺学课程设计,是在学完机械制造工艺学及夹具设计原理课程，经过生产实习取得感性知识后进行的一项教学环节；在老师的指导下，要求在设计中能初步学会综合运用以前所学过的全部课程，并且独立完成的一项工程基本训练。

同时，也为以后搞好毕业设计打下良好基础。

通过课程设计达到以下目的：

1、能熟练的运用机械制造工艺学的基本理论和夹具设计原理的知识，正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及合理制订工艺规程等问题的方法，培养学生分析问题和解决问题的能力。

2、通过对零件某道工序的夹具设计，学会工艺装备设计的一般方法。

通过学生亲手设计夹具（或量具）的训练，提高结构设计的能力。

3、课程设计过程也是理论联系实际的过程，并学会使用手册、查询相关资料等，增强学生解决工程实际问题的独立工作能力。

一．零件的分析

（一）、零件的作用：

题目给定的零件是换挡叉（见附图1）它位于变速机构中，主要起换档，使主轴回转运动按照工作者的要求进行工作。

宽度为14mm的槽尺寸精度要求很高，因为在换挡叉拔动使滑移齿轮时如果槽的尺寸精度不高或间隙很大时，滑移齿轮得不到很高的位置精度。

所以，宽度为14mm的槽和滑移齿轮的配合精度要求很高。

该零件是以Φ16H8孔套在轴上，并用销钉经Φ4H12孔与轴定位，拨叉脚卡在双联齿轮的槽中，变速操纵机构通过拨叉头部的操纵槽带动拨叉与轴一起在变速箱中滑动，拨叉脚拨动双联齿轮在花键轴上滑移，从而实现变速。

拨叉的主要工作表面为操纵槽及拨叉脚两端面。

主要配合面为Φ16H8孔、Φ4H12孔和拨叉脚内侧面R43。

该零件属特殊形状零件，但复杂程度一般。

由于拨叉在工作时承受一定的力，因此要求有一定的强度、刚度和韧性。

（二）、零件的工艺分析：

换挡叉共有两组加工表面。

1.以孔的中心线为基准的加工面

这一组面包括Ø19mm的孔的两个端面、两端的2X150到角和距中心线为21mm的平面。

以工件右端面为基准的14mm的槽，经上述分析可知，对于两组加工表面，可先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工另一组表面。

（1）换挡叉安装孔：

孔径Φ16H8㎜，其形状公差遵守包容要求，表面粗糙度Ra0.2μm；孔端面位置尺寸42㎜，表面粗糙度Ra12.5μm。

（2）拨叉脚端面：

厚度为6㎜，两端面对孔Φ16H8轴线的垂直度公差为0.1㎜，外端面与操纵槽对称面的距离为21㎜，表面粗糙度Ra0.8μm。

（3）拨叉脚内侧面：

宽度尺寸为R43（+0.07）㎜，表面粗糙度Ra3.2μm。

（4）操纵槽：

宽度为14，深度为11㎜，对称面与拨叉安装孔端面的距离为21㎜，表面粗糙度Ra3.2μm。

二、工艺规程设计

（一）确定毛坯的制造形成。

零件材料ZG45、考虑到此零件的工作过程中并有变载荷和冲击性载荷，因此选用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件的工作可靠。

由于生产纲领为中批生产而且零件的尺寸并不很大，故可采取模锻成型。

经查《金属机械加工工艺人员手册》表5-5取等级为2级精度底面及侧面浇注确定待加工表面的加工余量为3±0.8mm。

毛坯零件图如下图：

（二）基准的选择。

1.粗基准的选择：

因为要保证Ø16H8的孔中心线垂直于右端面，所以以Φ20的外圆表面的粗基准。

2.精度基准的选择：

为保证定位基准和工序基准重合，以零件的A面为精基准。

（二）制定工艺路线。

方案一

工序：

1.粗、精车端面，钻、扩底孔、倒两端15°倒角。

2.粗、精铣削B面。

3.铣削14mm的槽。

4.清洗

5.检验

方案二

工序：

1.粗、精车端面，钻、扩底孔、倒两端15°倒角。

以Ф20mm圆柱面为粗基准。

选用C3163-1转塔式六角车床及三爪卡盘夹具。

2.铣削槽B面。

以Ø16H8的孔中心线及A面为基准。

选用X62W卧式铣床加专用夹具

3.铣削14mm的槽。

以Ø16H8的孔中心线及A面为基准。

选用X62W卧式铣床加专用夹具。

4.去毛刺

5.清洗

6.检验

方案分析：

方案一：

按工序集中原则组织工序，Φ16H8孔及端面采用回轮式转塔车床和专用夹具加工，在一台机床上完成。

其优点是：

工艺路线短，减少了工件装夹次数，易于保证加工面的相互位置精度，需要的机床数量少，减少工件在工序间的运输，减少辅助时间和准备终结时间。

方案二：

按工序分散原则组织工序，先在卧式车床上用三爪自定心卡盘装夹，加工拨叉头端面，然后在钻床上用钻模加工Φ16H8孔〖钻一扩一铰〗，孔口倒角则在另一台车床上加工。

其优点是可以采用通用夹具，缺点是工艺路线长，增加了工件的装夹次数，而且工序10和工序20重复使用粗基准定位。

由于该拨叉零件形状不规则，加工面分散，要适应大批生产，可以采用自动机床或专用机床配以专用夹具，尽量使工序集中以满足生产率和保证质量的要求，综合比较，考虑选择方案一更为合理。

五、确定机械加工余量、工序尺寸及公差

工序号工序内容单边余量/mm工序尺寸/mm表面粗糙度Ra/mm

10

（1）车换挡叉头端面2.54212.5

2）钻Ø16H18孔7Ø150.2

3）扩Ø16H180.4Ø15.86.3

4）铰Ø16H180.2Ø16H183.2

5）孔口倒角1C112.5

30粗铣换挡叉脚两端面3.27.63.2

40铣换挡叉脚内侧面3.5R433.2

50铣操纵槽6.5143.2

60钻Ø16H18孔2.540.2

100磨换挡叉脚两端面0.3612.5

（五）确定切削用量及基本工时。

工序Ⅰ：

车削A面。

1．加工条件。

工件材料：

ZG45。

σb=145　MPa。

铸造。

加工要求：

粗、半精车A面并保证42mm的工序尺寸，Ra=12.5µm

机床C3163-1。

转塔式六角卧式车床。

刀具：

刀片材料。

r=12.ao=6-8b=-10o=0.5Kr=90n=15

2、计算切削用量。

（1）已知长度方向的加工余量为3±0.8mm。

实际端面的最大加工余量为3.8mm。

故分二次加工（粗车和半精车）。

长度加工公差IT１２级取-0.46mm（入体方向）

（2）进给量、根据《切削简明手册》（第3版）表1.4当刀杆尺寸为16mm×25mm,ａｅ≤３mm时，以及工件直径为Φ20mm时

ƒ=0.6-0.8mm/ｒ.

按C３１６３－１　车床说明书　取ƒ=0.6mm/n。

由于存在间歇加工所以进给量乘以k=0.75—0.85所以：

实际进给量f=0.6×0.8=0.48mm/ｒ

按C３１６３－１　车床说明书　ƒ＝0.53ｍｍ／ｒ

（3）计算切削速度。

按《切削简明手册》表1.27，切削速度的计算公式为（寿命选T=60min）

刀具材料YG6

V=Cv/（Tm·apxv·fyv）·kv

其中：

Cv=158xv=0.15yv=0.4M=0.2修正系数Ko见《切削手册》表1.28

kmv=1.15kkv=0.8kkrv=0.8ksv=1.04kBV=0.81

∴Vc=158/（600.2·20.15·0.530.4）·1.15·0.8·0.8·0.81·0.97

=46.9（m/min）

（4）确定机床主轴转速ns=1000vc/dw=229.8（r/min）

按C３１６３－１　车床说明书　ｎ＝200r／min

所以实际切削速度V=40.8m/min

（5）切削工时，按《工艺手册》表6.2-1

由于铸造毛坯表面粗糙不平以及存在硬皮，为了切除硬皮表层以及为下一道工步做好准备

Tm=（L+L1+L2+L3）/nwxf=0.33（min）L=（65-0）/2=32.5L1=3、L2=0、L3=0

2、精车

1）已知粗加工余量为0.5mm。

2）进给量f.根据《切削用量简明手册》表1.6，f=0.15－0.25mm/r　　　按C３１６３－１　车床说明书　ｆ＝0.16mm/r

计算切削速度按《切削用量简明手册》表1.27，切削速度的计算公式为（寿命选T=60min）

V=Cv/（Tm·apxv·fyv）·kv

=158/（600.2·20.15·0.160.4）·1.15·0.8·0.8·0.81·0.97

=83.85（m/min）

3）确定机床主轴转速.nw=1000vc/dw=410.8（r/min）按C3163－１　车床说明书　　取nw=400（r/min）

实际切削速度V=57.1m/min

4）切削工时，查《工艺手册》表6.2-1

Tm=（L+L1+L2+L3）/nwxf=22.5/400x0.16=0.35（min）

由于下一道工序是钻孔，所以留下Ø20mm的台阶，所以L=（65-20）/2=22.5mmL1=3.L2=0.L3=0

3、钻孔、扩孔、倒角。

（1）、钻孔

钻头选择：

见《切削用量简明手册》表2.2

钻头几何形状为（表2.1及表2.2）：

双锥修磨具刃，钻头参数：

ｄ＝Ф20ｍｍβ=30°，2Φ=118°，2Φ=70°，bε=3.5mm,ao=12°,

Ψ=55°,b=2mm，=4mm。

根据《切削用量简明手册》表2-9确定f=0.48

ａ、按机床进给强度决定进给量：

根据表2.9,当σb＝210MPa

ｄ0＝20.5mm可确定f=0.75。

按C3163-1　车床说明书　　　取f=0.62mm/n.

ｂ、决定钻头磨钝标准及寿命表2.21，当do=20mm、钻头最大磨损量取0.6寿命T=45min.

ｃ、切削速度　由《切削用量简明手册》，表2.15得Ｖ=21m/min

n=1000V/D=334.4由机床技术资料得和334.4接近的有280n/m和400n/min取280n/min

取n=280m/min.实际Ｖ=17m/min

ｄ、基本工时，Tm=L/nf=（80+10）/280x0.62=0.32（min）

入切量及超切量由表2.29.查出Ψ+△=10mm

所以Tm=L/nf=（