高低档变速叉课程设计说明书综述.docx

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高低档变速叉课程设计说明书综述

一、工艺规程设计1

1.1工件分析1

1.2工艺规程编制2

二、夹具设计2

2.1加工要求3

2.2夹具设计3

2.2.1定位基准的选择3

2.2.2切削参数的选择与计算4

2.2.3夹具结构设计4

结论7

参考文献8

1、工艺规程设计

1.1工件分析

1.该工件的零件图如图1-1所示。

2.该零件使用铸造的方法生产，使用材料为铸钢45，大批量生产。

3.该零件是高低档变速叉，用于车辆的变速机构拨动齿轮，直径16mm的孔穿在轴上，叉口拨动齿轮。

4.该零件叉头的两个侧面为主要使用的面，因此需要进行精加工，而且要进行高频淬火来保证其硬度，两叉口相对的两个面也需要加工，但是精度要求不高，而且该零件是精铸零件，因此每个加工面留2mm的加工余量，既铸造的事实比零件多铸造2mm。

直径为16mm的孔是一个基准孔，而且加工要求较高，考虑到零件是精铸，从成本上考虑预铸直径为12mm的，然后在进行精加工，M10的螺纹孔由于孔径太小，不再进行铸造，而是在精加工的时候直接进行加工出来。

图1-1设计零件

1.2工艺规程编制

零件采用精铸的方法生产，因此毛坯的精度较高，制定机械加工方案如下：

第一步先粗铣下平面，铣两叉口、中间的支撑圆柱和大圆柱的底面，由于叉口的加工余量为2mm，零件尺寸为7a11（mm），因此铸造的尺寸为11mm，本次粗铣去除2mm，剩余9mm。

第二步粗铣上平面，铣两叉口和中间的支撑圆柱，铣掉2mm，剩余7mm。

第三步加工Ф16mm的孔，由于精度要求过高，采用钻、扩、铰的加工方法，先钻一个Ф15mm的孔，然后扩至Ф15.9mm，最后铰到Ф16+0.035mm。

第四步锪Ф16mm的孔两端的倒角。

第五步加工M10的螺纹和锪倒角，螺纹采用钻、攻的加工方法，先钻Ф8.8mm的孔，然后攻螺纹，最后锪120°的倒角。

第六步粗铣叉口对侧面，加工至68H12尺寸。

第七步锪刀加工叉口倒角。

第八步叉口两爪上高频淬火，硬度HRC45—53。

第九步粗磨叉口两侧面，保证尺寸7a11，表面粗糙度Ra3.2。

第十步检查

2、夹具设计

夹具装夹方法是靠夹具将工件定位、夹紧，以保证工件相对于刀具、机床的正确位置具有以下特点：

1.工件在夹具中的正确定位，是通过工件上的定位基准面与夹具上的定位元件相接触而实现的。

因此，不再需要找正便可将工件夹紧。

2.由于夹具预先在机床上已调整好位置（也有在加工过程中再进行找正的），因此，工件通过夹具对于机床也就占有了正确的位置。

3.通过夹具上的对刀装置，保证了工件加工表面相对于刀具的正确位置。

4.装夹基本上不受工人技术水平的影响，能比较容易和稳定地保证加工精度。

5.装夹迅速、方便，能减轻劳动强度，显著地减少辅助时间，提高劳动生产率。

6.能扩大机床的工艺范围。

如镗削图机体上的阶梯孔，若没有卧式镗床和专用设备，可设计一夹具在车床上加工。

综上所述：

夹具安装方法简单，不受技术水平影响，易操作。

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。

经过与指导老师沟通，决定设计第一道工序——铣底面的铣床夹具。

2.1加工要求

本夹具将用于XL5032立式铣床。

刀具采用面铣刀，由于加工零件的的最大宽度为92mm，查资料刀具直径φ125mm，刀片材料为硬质合金，齿数z=8，切削深度为2mm，一个工步铣削完成。

由于后面还有一次磨削加工，因此本次加工的精度要求不高。

2.2夹具设计

2.2.1定位基准的选择

由于所有的面都没有加工，零件毛坯是采用精铸的方法生产，因此与加工平面向背的平面作为一个定位基准，限制3个自由度，在φ24mm的圆柱上放一个V型块作为一个定位基准，限制2两个自由度，叉口外侧放一个档位块，限制一个自由度，该档位块同时还作为对刀块使用，上面放一个厚2mm的塞尺，尺寸精度为h8。

如图2-1所示。

图2-1机械加工工序图

2.2.2切削参数的选择与计算

铣削深度apap=2mm

铣削宽度ae宽度最大处在两叉口位置，尺寸为92mm，根据资料选取铣刀直径为125mm，刀具材料为硬质合金。

铣削宽度最大处在两叉口位置，ae=92m-68mm=24mm

每齿进给量fz根据《金属切削手册》选取。

切削材料为ZG45,属于中碳钢系列，范围在0.05-0.2之间，取0.1mm/z。

每转进给量ff=fzz=0.1x8=0.8mm/r

铣削速度vcvc=πdon/1000，根据《金属切削手册》选取。

切削材料为ZG45,属于中碳钢系列，范围在80-120之间，取80m/min。

可计算出n=204r/min，选200r/min。

每分钟进给量vfvf=fn=0.8x200=160mm/min

计算切削用时零件总长160mm，加工工时1min，辅助时间1min。

平均切削厚度hdav进过计算可知hdav=0.13mm

切削力的计算经过计算可知切削力为3.75KN。

切削功率计算5kw，所选机床为5.5kw，合适。

2.2.3夹具结构设计

虽然夹具的种类繁多，但它们的工作原理基本上是相同的。

将各类夹具中，作用相同的结构或元件加以概括，可得出夹具一般所共有的定位元件、夹紧元件、夹具体、对刀元件或导向元件和其它装置或元件几个组成部分，这些组成部分既相互独立又相互联系。

（1）定位元件

定位元件由三部分组成，一个平面、一个V型块和一个挡位钉。

a.一个平面

定位平面使用加工背面的平面，使用一个支撑块和一个支撑钉的方式。

考虑到叉口处需要加工，因此叉口下面用一个支撑块进行支撑，然后在直径φ24mm的圆柱下放一个支撑钉进行支撑，支撑钉和支撑块共同构成一个平面，该平面限制了一个z方向的移动自由度和两个分别沿着x轴和y轴转动的自由度，同时考虑到直径φ24mm的圆柱中心有空，支撑钉有可能传到孔内，因此将支撑钉改为一个小的支撑块，由于此定位面是一个未加工面，本身比较粗糙，可不认为是过定位。

b.一个V型块

V型块卡住直径24mm的圆柱面，限制沿着x轴和y轴移动的自由度。

如果使用普通V

型块，会与零件的加强肋发生干涉，这里进行了改进，将一个普通的V型块分成两半,避开肋板的位置，在顶部分别用螺栓和底板连接起来。

如图2-2所示。

c.一个挡位钉

档位钉放在叉口的支撑块上，限制了z轴转动的自由度，考虑到磨损问题和便于定位的问题，使用一个长方体块作为档位块，用螺栓安装在叉口支撑块上。

（2）夹紧元件

a．夹紧力的大小图2-2分体式V型块

夹紧力的大小，对于保证定位稳定、夹紧可靠，确定夹紧装置的结构尺寸，都有着密密切的关系。

夹紧力的大小要适当。

夹紧力过小则夹紧不牢靠，在加工过程中工件可能发生位移而破坏定位，其结果轻则影响加工质量，重则造成工件报废甚至发生安全事故。

夹紧力过大会使工件变形，也会对加工质量不利。

理论上，夹紧力的大小应与作用在工件上的其它力（力矩）相平衡；而实际上，夹紧力的大小还与工艺系统的刚度、夹紧机构的传递效率等因素有关，计算是很复杂的。

因此，实际设计中常采用估算法、类比法和试验法确定所需的夹紧力。

当采用估算法确定夹紧力的大小时，为简化计算，通常将夹具和工件看成一个刚性系统。

根据工件所受切削力、夹紧力（大型工件应考虑重力、惯性力等）的作用情况，找出加工过程中对夹紧最不利的状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力，最后再乘以安全系数作为实际所需夹紧力，即

Fwk=KFw式中Fwk——实际所需夹紧力，单位为N；

Fw——在一定条件下，由静力平衡算出的理论夹紧力，单位为N；

K——安全系数，粗略计算时，粗加工取K＝2.5～3，精加工取K＝1.5～2。

b．夹紧结构设计

夹紧结构的设计理念是施加一个力，该力指向V型块中心，将零件压在V型块上。

为了减少工人的劳动强度，初始考虑使用气动进行夹紧，根据夹紧力计算所需气缸的直径为400mm，尺寸太大无法布置，考虑使用液压进行夹紧，此时夹紧力够用但是液压缸的辅助长度过长，导致整个夹具太长，最终决定使用简单的夹紧结构，使用外六角头螺栓进行夹紧，夹紧的时候使用一个专用配套扳手进行夹紧，根据夹紧力计算所需直径为8mm，为安全考虑，选择M12的螺栓。

（3）对刀元件

铣床夹具在工作台上安装好了以后，还要调整铣刀对夹具的相对位置，以便于进行定距加工。

为了使刀具与工件被加工表面的相对位置能迅速而正确地对准，在夹具上可以采用对刀装置。

对刀装置是由对刀块和塞尺等组成，其结构尺寸已标准化。

各种对刀块的结构，可以根据工件的具体加工要求进行选择。

本次设计的为铣床夹具，因此需要设计对刀块，这里直接把限制z轴转动的档位块作为对刀块，对刀的时候在上面放一个厚度为2mm的塞尺，尺寸公差为h8。

（4）夹具体

夹具体是夹具的基体骨架，用来配置、安装各夹具元件使之组成一整体。

由于夹具属于小批量生产，因此主要考虑使用现有的材料，工艺性不再作为第一考虑因素，使用普通的厚钢板作为夹具体，上下表面进行铣削加工，加工后厚度为15mm，在安装螺栓连接的部位打孔，由于与其他元件进行连接。

与机床的连接使用机床上带的压块进行压紧。

如图2-3所示。

图2-3夹具体

（5）误差分析

由于本次加工是第一道工序，定位基准为粗基准，因此不再进行误差计算。

结论

本夹具设计课程实践环节即将结束，课题是根据零件的加工内容所设计的铣床专用夹具。

从零件的结构特点及加工内容初步拟定定位方案，夹紧方案，绘制草图，修改方案，最终确定方案。

这期间巩固复习了以前学习过的内容并进行了综合运用，提高了我们综合运用所学知识以及理论结合实际的能力。

通过此次的培训不仅使我对课本内容有了更深入的认识，培养了我分析问题的能力。

对灵活运用工具手册解决问题的能力有了明显地提高。

我基本掌握了专用夹具设计的方法和步骤。

由于自己的能力所限，设计中还有许多不足之处，以后还要继续不断的学习改进。

参考文献

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