变速叉第一速及倒车零件钻m10x1孔夹具设计（全套图纸）

1课程设计说明书全套图纸加1538937062题目变速叉第一速及倒车加工工艺及夹具设计专业学生姓名班级学号指导教师二年月日II目录第1章机械加工工艺规程设计111零件的分析1111零件的作用1112零件的工艺分析112变速叉第一速及倒车加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施2121孔和平面的加工顺序2122孔系加工方案选择213变速叉第一速及倒车加工定位基准的选择2131粗基准的选择2132精基准的选择214变速叉第一速及倒车加工主要工序安排315机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定516毛坯种类的选择517选择加工设备和工艺装备6171机床选用6172选择刀具6173选择量具618机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定619确定切削用量及基本工时（机动时间）7第2章工序40钻M10X1孔夹具设计1021问题提出1022夹具的设计1023切削力及夹紧力的计算1124钻孔与工件之间的切屑间隙1325钻模板1426定位误差的分析1527钻套、衬套、钻模板设计与选用1628确定夹具体结构和总体结构18总结20致谢21参考文献22II第1章机械加工工艺规程设计11零件的分析111零件的作用题目给出的零件是变速叉第一速及倒车。变速叉第一速及倒车的主要作用是保证各安装孔之间的中心距及平行度，并保证部件正确安装。因此变速叉第一速及倒车零件的加工质量，不但直接影响的装配精度和运动精度，而且还会影响工作精度、使用性能和寿命。图11零件图112零件的工艺分析由变速叉第一速及倒车零件图可知。变速叉第一速及倒车零件，它的外表面上有平面需要进行加工。822MM系在前后端面上。此外各表面上还需加工一系列孔。因此可将其分为三组加工表面。它们相互间有一定的位置要求。现分析如下1以19MM孔为中心的加工表面045这组加工表面包括19MM孔及其倒角,19MM孔两个端面,045045还有孔下端M10的螺纹孔2以822孔为中心的加工表面这组加工表面包括822孔MM的孔及其倒角,822孔的孔的侧面,距M10螺纹孔中心线117MM这两组加工表面有着一定的位置要求,主要是822孔孔与其外端面垂直度公差为01MMII12变速叉第一速及倒车加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施由以上分析可知。该变速叉第一速及倒车零件的主要加工表面是平面及孔系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，对于变速叉第一速及倒车来说，加工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度，处理好孔和平面之间的相互关系。由于的生产量很大。怎样满足生产率要求也是加工过程中的主要考虑因素。121孔和平面的加工顺序变速叉第一速及倒车类零件的加工应遵循先面后孔的原则即先加工变速叉第一速及倒车上的基准平面，以基准平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。变速叉第一速及倒车的加工自然应遵循这个原则。这是因为平面的面积大，用平面定位可以确保定位可靠夹紧牢固，因而容易保证孔的加工精度。其次，先加工平面可以先切去铸件表面的凹凸不平。为提高孔的加工精度创造条件，便于对刀及调整，也有利于保护刀具。变速叉第一速及倒车零件的加工工艺应遵循粗精加工分开的原则，将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔系加工精度。122孔系加工方案选择变速叉第一速及倒车孔系加工方案，应选择能够满足孔系加工精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外，也要适当考虑经济因素。在满足精度要求及生产率的条件下，应选择价格最底的机床。根据变速叉第一速及倒车零件图所示的变速叉第一速及倒车的精度要求和生产率要求，当前应选用在组合机床上用镗模法镗孔较为适宜。（1）用镗模法镗孔在大批量生产中，变速叉第一速及倒车孔系加工一般都在组合镗床上采用镗模法进行加工。镗模夹具是按照工件孔系的加工要求设计制造的。当镗刀杆通过镗套的引导进行镗孔时，镗模的精度就直接保证了关键孔系的精度。采用镗模可以大大地提高工艺系统的刚度和抗振性。因此，可以用几把刀同时加工。所以生产效率很高。但镗模结构复杂、制造难度大、成本较高，且由于镗模的制造和装配误差、镗模在机床上的安装误差、镗杆和镗套的磨损等原因。用镗模加工孔系所能获得的加工精度也受到一定限制。（2）用坐标法镗孔在现代生产中，不仅要求产品的生产率高，而且要求能够实现大批量、多品种以及产品更新换代所需要的时间短等要求。镗模法由于镗模生产成本高，生产周期长，不大能适应这种要求，而坐标法镗孔却能适应这种要求。此外，在采用镗模法镗孔时，镗模板的加工也需要采用坐标法镗孔。用坐标法镗孔，需要将变速叉第一速及倒车孔系尺寸及公差换算成直角坐标系中的尺寸及公差，然后选用能够在直角坐标系中作精密运动的机床进行镗孔。13变速叉第一速及倒车加工定位基准的选择131粗基准的选择粗基准选择应当满足以下要求（1）保证各重要支承孔的加工余量均匀；（2）保证装入变速叉第一速及倒车的零件与箱壁有一定的间隙。为了满足上述要求，应选择的主要支承孔作为主要基准。即以变速叉第一速及倒车的输入轴和输出轴的支承孔作为粗基准。也就是以前后端面上距端面平面最近的孔作为主要基准以限制工件的四个自由度，再以另一个主要支承孔定位限制第五个自由度。由于是以孔作为粗基准加工精基准面。因此，以后再用精基准定位加工主要支承孔时，孔加工余量一定是均匀的。由于孔的位置与箱壁的位置是同一型芯铸出的。因此，孔的余量均匀也就间接保证了孔与箱壁的相对位置。现选取19MM孔的外轮廓不加工面作为粗基准,利用一组共两个045V形块夹持外轮廓做为主要定位面,以消除自由度132精基准的选择从保证变速叉第一速及倒车孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置。精基准的选择应能保证变速叉第一速及倒车在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从变速叉第一速及倒车零件图分析可知，它的端面平面与各主要支承孔平行而且占有的面积较大，适于作精基准使用。但II用一个平面定位仅仅能限制工件的三个自由度，如果使用典型的一面两孔定位方法，则可以满足整个加工过程中基本上都采用统一的基准定位的要求。至于前后端面，虽然它是变速叉第一速及倒车的装配基准，但因为它与变速叉第一速及倒车的主要支承孔系垂直。如果用来作精基准加工孔系，在定位、夹紧以及夹具结构设计方面都有一定的困难，所以不予采用。精基准的选择主要考虑基准重合的问题,当设计基准与工序基准不重合时,应该进行尺寸换算,这在以后还要专门计算,此处不再重复14变速叉第一速及倒车加工主要工序安排对于大批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。变速叉第一速及倒车加工的第一个工序也就是加工统一的基准。具体安排是先以孔定位粗、精加工端面平面。第二个工序是加工定位用的两个工艺孔。由于端面平面加工完成后一直到变速叉第一速及倒车加工完成为止，除了个别工序外，都要用作定位基准。因此，端面面上的螺孔也应在加工两工艺孔的工序中同时加工出来。后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。先粗加工平面，再粗加工孔系。螺纹底孔在钻床上钻出，因切削力较大，也应该在粗加工阶段完成。对于变速叉第一速及倒车，需要精加工的是支承孔前后端平面。按上述原则亦应先精加工平面再加工孔系，但在实际生产中这样安排不易于保证孔和端面相互垂直。因此，实际采用的工艺方案是先精加工支承孔系，然后以支承孔用可胀心轴定位来加工端面，这样容易保证零件图纸上规定的端面全跳动公差要求。各螺纹孔的攻丝，由于切削力较小，可以安排在粗、精加工阶段中分散进行。加工工序完成以后，将工件清洗干净。清洗是在的含0411苏打及025C90805亚硝酸钠溶液中进行的。清洗后用压缩空气吹干净。保证零件内部杂质、铁屑、毛刺、砂粒等的残留量不大于。MG20根据以上分析过程，现将变速叉第一速及倒车加工工艺路线确定如下工艺路线一10毛坯采用20钢模锻造毛坯外形，正火处理15探伤超声波探伤毛坯，检验合格后进入加工工序20铣以毛坯外表面为精基准，粗铣、半精铣圆弧端面25钻以圆弧端面为精基准钻扩孔19MM30铣以19MM轴线定位基准，粗铣圆弧底面35铣槽以19MM轴线定位基准，粗铣宽度为19MM的沟槽40钻以19MM轴线定位基准，钻扩螺纹孔M10X145中间检验对加工后的产品进行质量检验及尺寸校核50去毛刺去除加工后的表面毛刺55热处理对圆弧端面进行表面淬火以保证硬度HRC526360修正热处理后尺寸发生微量变化，对表面进行尺寸修正65清洗对加工后产品表面进行清理70终检产品终检，合格入库工艺路线二10毛坯采用20钢模锻造毛坯外形，正火处理15探伤超声波探伤毛坯，检验合格后进入加工工序II20铣以毛坯外表面为精基准，粗铣、半精铣圆弧端面25钻以圆弧端面为精基准钻扩孔19MM30铣以19MM轴线定位基准，粗铣宽度为19MM的沟槽35铣槽以19MM轴线定位基准，粗铣圆弧底面40钻以19MM轴线定位基准，钻扩螺纹孔M10X145中间检验对加工后的产品进行质量检验及尺寸校核50去毛刺去除加工后的表面毛刺55热处理对圆弧端面进行表面淬火以保证硬度HRC526360修正热处理后尺寸发生微量变化，对表面进行尺寸修正65清洗对加工后产品表面进行清理70终检产品终检，合格入库上述方案主要是以19MM孔位基准,M10螺纹,槽的两侧面,这样045可以修正由于基准不重合造成的加工误差,同时也照顾了加工路线方便的特点综合选择方案一10毛坯采用20钢模锻造毛坯外形，正火处理15探伤超声波探伤毛坯，检验合格后进入加工工序20铣以毛坯外表面为精基准，粗铣、半精铣圆弧端面25钻以圆弧端面为精基准钻扩孔19MM30铣以19MM轴线定位基准，粗铣圆弧底面35铣槽以19MM轴线定位基准，粗铣宽度为19MM的沟槽40钻以19MM轴线定位基准，钻扩螺纹孔M10X145中间检验对加工后的产品进行质量检验及尺寸校核50去毛刺去除加工后的表面毛刺55热处理对圆弧端面进行表面淬火以保证硬度HRC526360修正热处理后尺寸发生微量变化，对表面进行尺寸修正65清洗对加工后产品表面进行清理70终检产品终检，合格入库15机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“变速叉第一速及倒车”零件材料为20钢，生产类型为大批量生产，采用模锻毛坯。II“变速叉”零件材料为20钢,毛坯重量约18KG,生产类型为大批量生产,采用锻锤上合模锻毛坯根据上述资料及加工工艺,分别确定各加工表面的机加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸如下119MM孔的两个上端面045参照表3156,其加工余量Z2MM2822MM孔的两侧面,铣削公差022MM参照表3156,其加工余量Z2MM精铣余量单边07MM见表831,铣削余量Z200713MM,锻件偏差MM。3150由于设计规定的零件为大批量生产,应该采用调整法加工因此在计算最大,最小加工余量时,应按调整法加工方式予以确定519MM孔045参照,其加工余量2Z2MM钻孔185MM,045铰孔19MM0456822MM孔参照,其加工余量2Z25MM粗镗R595MM,10精镗822MM10厚度为8MM的两端面尺寸加工余量和工序间余量毛坯名义尺寸82212MM毛坯最大尺寸12132146MM毛坯最小尺寸1205211MM粗铣后最大尺寸807294MM粗铣后最小尺寸942022896MM精铣尺寸与零件尺寸相符,即8MM20316毛坯种类的选择零件材料为20钢，考虑到零件在使用过程中起连接作用，分析其在工作过程中所受载荷，最后选用铸件，以便使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。年产量已达成批生产水平，而且零件轮廓尺寸不大，可以采用砂型模锻，这从提高生产效率，保证加工精度，减少生产成本上考虑，也是应该的。零件机械加工的工序数量、材料消耗和劳动量等在很大程度上与毛坯的选择有关，因此，正确选择毛坯具有重要的技术和经济意义。根据该零件的材料为20、生产类型为批量生产、结构形II状不是很复杂、尺寸大小中等大小、技术要求不高等因素，在此毛坯选择模锻成型。17选择加工设备和工艺装备171机床选用工序端面加工是铣加工。各工序的工步数不多，成批量生产，故选用铣床就能满足要求。本零件外轮廓尺寸不大，精度要求属于中等要求，选用最常用的X52K型铣床。参考根据机械制造设计工工艺简明手册表。工序钻孔，选用Z525摇臂钻床。172选择刀具在铣床上加工的工序,一般选用硬质合金铣刀和镗刀。加工刀具选用YG6类硬质合金铣刀钻孔时选用高速钢麻花钻，参考机械加工工艺手册（主编孟少农），第二卷表102147及表10253可得到所有参数。173选择量具本零件属于成批量生产，一般均采用通常量具。选择量具的方法有两种一是按计量器具的不确定度选择；二是按计量器的测量方法极限误差选择。采用其中的一种方法即可。18机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“连接座”零件材料为20钢，查机械加工工艺手册（以后简称工艺手册），表2217各种铸铁的性能比较，灰铸铁的硬度HB为143269，表2223灰铸铁的物理性能，20钢密度7273（），计算零件毛坯的重量约为2。3CMGKG表11机械加工车间的生产性质同类零件的年产量件生产类别重型（零件重2000KG）中型（零件重1002000KG）轻型（零件重1902506040端面、侧面底面铸孔的机械加工余量一般按浇注时位置处于端面面的机械加工余量选择。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸。19确定切削用量及基本工时（机动时间）工序20以外圆表面为基准，粗铣半精铣圆弧端面机床铣床X6132刀具硬质合金可转位端铣刀（面铣刀），材料，齿数，此为粗15YT80DM5Z齿铣刀。齿012/ZFM切削速度参考有关手册，确定V27M/MIN。采用高速钢三面刃圆盘铣刀，Z10。80WDM0271/IN34SWVNRD1908MZF12LL1MINMTF工序25钻扩19MM孔045II1先钻底孔钻孔185MM045机床立式钻床Z525刀具根据参照参考文献3表439选高速钢锥柄麻花钻头。0354035/ZFMR,V17M/MIN18WD采用高速钢钻头,17285/IN634SVNR120LLM041IN853MWTNF2扩孔19MM0457/ZFR采用高速钢绞刀,V147M/MIN10014726/MIN939SVNR12508I7MWMLLTF工序30粗铣圆弧底面机床数控铣床VMC650刀具高速钢刀具VCWR418查夹具手册,0/ZFR查夹具手册,V40M/MIN04156/MIN593SVND6MINMT0/ZFRV35M/MIN103516/MIN94SVNRD064INMT工序40钻M10螺纹孔并倒角1200；攻螺纹M10；1钻M10螺纹孔并倒角1200机床钻床Z525II刀具根据参照参考文献3表439，选硬质合金锥柄麻花钻头01/ZFMR采用麻花钻,V20M/MIN0120637/MIN4SVNRD125I1MWMLLTF（2）攻螺纹M10机床钻床Z525刀具根据参照参考文献3表439，选硬质合金丝锥V6M/MIN100238/MIN14SVNRD126I95MWMLLTFII第2章工序40钻M10X1孔夹具设计为了提高生产率，保证质量。本夹具将用在立式钻床。刀具是高速钢钻头。21问题提出本夹具主要用来工序40钻M10X1孔，加工时需要保证加工精度要求。22夹具的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。定位基准以19孔以及端面进行基准，然后加一个挡销限制工件旋转自由度，实现六点完全定位。采用手动螺旋机构夹紧。II23切削力及夹紧力的计算刀具钻头9（M10X1螺纹底孔）。则轴向力见工艺师手册表284FCDFK31F0ZFY式中C420，Z10,Y08,F035FFKF07192103FNHBF4200852N转矩TCDFKT0ZTY式中C0206,Z20,Y08TTT02062089351734NM功率PM069502VKWD在计算切削力时,必须考虑安全系数,安全系数KKKKK1234式中K基本安全系数，15K加工性质系数，112K刀具钝化系数,113K断续切削系数,114则FKF15/423911N钻削时T1734NM切向方向所受力IIF1NLT2670534取FF4416F6410FFF1所以,时工件不会转动,故本夹具可安全工作。根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。即FKW安全系数K可按下式计算有6543210式中为各种因素的安全系数，查参考文献5表可得612120130156CK5223P12013015F所以有98KCWFN763P1590KF该孔的设计基准为中心轴，故以回转面做定位基准，实现“基准重合”原则；参考文献，因夹具的夹紧力与切削力方向相反，实际所需夹紧力F夹与切削力之间的关系F夹KF轴向力F夹KF（N）II扭距NM93103240514310890MYFXKFDC在计算切削力时必须把安全系数考虑在内，安全系数321K由资料机床夹具设计手册查表可得721切削力公式式（217）PFKFDF750214式中9MR/3查表得82195016HBP即690NFF实际所需夹紧力由参考文献16机床夹具设计手册表得12KWF安全系数K可按下式计算，由式（25）有6543210式中为各种因素的安全系数，见参考文献16机床夹具设计手册0表可得122501321K所以4656980NFWF由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用螺旋夹紧机构。24钻孔与工件之间的切屑间隙钻套的类型和特点1、固定钻套钻套直接压入钻模板或夹具体的孔中，钻模板或夹具体的孔与钻II套外圆一般采用H7/N6配合，主要用于加工量不大，磨损教小的中小批生产或加工孔径甚小，孔距离精度要求较高的小孔。2、可换钻套主要用在大批量生产中，由于钻套磨损大，因此在可换钻套和钻模板之间加一个衬套，衬套直接压入钻模板的孔内，钻套以F7/M6或F7/K6配合装入衬套中。3、快换钻套当对孔进行钻铰等加工时，由于刀径不断增大，需要不同的导套引导刀具，为便于快速更换采用快换钻套。4、特殊钻套尺寸或形状与标准钻套不同的钻套统称特殊钻套。钻套下端面与工件表面之间应留一定的空隙C，使开始钻孔时，钻头切屑刃不位于钻套的孔中，以免刮伤钻套内孔，如图13。图13切屑间隙C0312D。在本次夹具钻模设计中考虑了多方面的因素，确定了设计方案后，选择了C8。因为此钻的材料是铸件，所以C可以取较小的值。25钻模板在导向装置中，导套通常是安装在钻模板上，因此钻模板必须具有足够的刚度和强度，以防变形而影响钻孔精度。钻模板按其与夹具体连接的方式，可分为固定式钻模板、铰链式钻模板、可卸式钻模板、滑柱式钻模板和活动钻模板等。II在此套钻模夹具中选用的是可卸式钻模板，在装卸工件时需从夹具体上装上或卸下，钻螺栓紧固，钻模精度较高。426定位误差的分析3夹具安装误差A因夹具在机床上的安装不精确而造成的加工误差，称为夹具的安装误差。图52中夹具的安装基面为平面，因而没有安装误差，0A4夹具误差J因夹具上定位元件、对刀或导向元件、分度装置及安装基准之间的位置不精确而造成的加工误差，称为夹具误差。夹具误差主要包括定位元件相对于安装基准的尺寸或J位置误差；定位元件相对于对刀或导向元件（包含导向元件之间）的尺寸或位置误1J差；导向元件相对于安装基准的尺寸或位置误差；若有分度装置时，还存在分2J3J度误差。以上几项共同组成夹具误差。FJ5加工方法误差G因机床精度、刀具精度、刀具与机床的位置精度、工艺系统的受力变形和受热变形等因素造成的加工误差，统称为加工方法误差。因该项误差影响因素多，又不便于计算，所以常根据经验为它留出工件公差的1/3计算时可设K3G0672K。1343G2保证加工精度的条件工件在夹具中加工时，总加工误差为上述各项误差之和。由于上述误差均为独立随机变量，应用概率法叠加。因此保证工件加工精度的条件是KGJATD222即工件的总加工误差应不大于工件的加工尺寸。为保证夹具有一定和夹具总图上各项公差值确定得是否合理。J知此方案可行。II在分析计算工件加工精度时，需留出一定的精度储备量。因此将上式改写为CJCK或0CJ当时，夹具能满足工件的加工要求。值的大小还表示了夹具使用寿命的0CJCJ长短和夹具总图上各项公差值确定得是否合理。J知此方案可行。27钻套、衬套、钻模板设计与选用工艺孔的加工只需钻切削就能满足加工要求。故选用可换钻套（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。为了减少辅助时间采用可换钻套，以来满足达到孔的加工的要求。表DDD1HT基本极限偏差F7基本极限偏差D601300100004611847182001600065001600088690008II6263333693347104581181216560022001010001900101168121510162081000280011151810121800230012221220251215222615180034001626301628361822300028001534222635392036HT2002630004100204246303548003300175225HT200563542555942481106600124850005000257000390020743056670040钻模板选用固定钻模板，用沉头螺钉锥销定位于夹具体上。II28确定夹具体结构和总体结构对夹具体的设计的基本要求（1）应该保持精度和稳定性在夹具体表面重要的面，如安装接触位置，安装表面的刀块夹紧安装特定的，足够的精度，之间的位置精度稳定夹具体，夹具体应该采用铸造，时效处理，退火等处理方式。（2）应具有足够的强度和刚度保证在加工过程中不因夹紧力，切削力等外力变形和振动是不允许的，夹具应有足够的厚度，刚度可以适当加固。（3）结构的方法和使用应该不错夹较大的工件的外观，更复杂的结构，之间的相互位置精度与每个表面的要求高，所以应特别注意结构的过程中，应处理的工件，夹具，维修方便。再满足功能性要求（刚度和强度）前提下，应能减小体积减轻重量，结构应该简单。（4）应便于铁屑去除在加工过程中，该铁屑将继续在夹在积累，如果不及时清除，切削热的积累会破坏夹具定位精度，铁屑投掷可能绕组定位元件，也会破坏的定位精度，甚至发生事故。II因此，在这个过程中的铁屑不多，可适当增加定位装置和夹紧表面之间的距离增加的铁屑空间对切削过程中产生更多的，一般应在夹具体上面。（5）安装应牢固、可靠夹具安装在所有通过夹安装表面和相应的表面接触或实现的。当夹安装在重力的中心，夹具应尽可能低，支撑面积应足够大，以安装精度要高，以确保稳定和可靠的安装。夹具底部通常是中空的，识别特定的文件夹结构，然后绘制夹具布局。图中所示的夹具装配。加工过程中，夹具必承受大的夹紧力切削力，产生冲击和振动，夹具的形状，取决于夹具布局和夹具和连接，在因此夹具必须有足够的强度和刚度。在加工过程中的切屑形成的有一部分会落在夹具，积累太多会影响工件的定位与夹紧可靠，所以夹具设计，必须考虑结构应便于铁屑。此外，夹点技术，经济的具体结构和操作、安装方便等特点，在设计中还应考虑。在加工过程中的切屑形成的有一部分会落在夹具，切割积累太多会影响工件的定位与夹紧可靠，所以夹具设计，必须考虑结构应便排出铁屑。II总结课程设计即将结束了，时间虽然短暂但是它对我们来说受益菲浅的，通过这次的设计使我们不再是只知道书本上的空理论，不再是纸上谈兵，而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计，使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的步骤和要领，使我们更好的利用图书馆的资料，更好的更熟练的利用我们手中的各种设计手册和AUTOCAD等制图软件，为我们踏