變速器換擋叉零件的工藝規(guī)程及夾具設(shè)計(jì)

1、中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 學(xué) 院： 機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 題 目： 機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì) 變速器換擋叉零件的工藝規(guī)程及夾具設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師： 職稱: 講 師 職稱: 教 授 年12月3日 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 學(xué)年第 1 學(xué)期學(xué) 院： 機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 課程設(shè)計(jì)題目： 機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì) 變速器換擋叉零件的工藝規(guī)程及夾具設(shè)計(jì)起 迄 日 期： 年12月3日年12月15日 課程設(shè)計(jì)地點(diǎn)： 指 導(dǎo) 教 師： 系 主 任： 下達(dá)任務(wù)書日期: 年12月 3日課 程

2、設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書1設(shè)計(jì)目的：（1）培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用機(jī)械制造工藝學(xué)及有關(guān)課程(工程材料與熱處理；機(jī)械設(shè)計(jì)、互換性與技術(shù)測(cè)量、金屬切削機(jī)床、金屬切削原理與刀具等)的知識(shí)，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識(shí)，獨(dú)立地分析和解決工藝問題，初步具備設(shè)計(jì)一個(gè)中等復(fù)雜程度零件的工藝規(guī)程的能力。 （2）能根據(jù)被加工零件的技術(shù)要求，運(yùn)用夾具設(shè)計(jì)的基本原理和方法，學(xué)會(huì)擬訂夾具設(shè)計(jì)方案，完成夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力。（3）培養(yǎng)學(xué)生熟悉并運(yùn)用有關(guān)手冊(cè)、規(guī)范、圖表等技術(shù)資料的能力。（4）進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生識(shí)圖、制圖、運(yùn)算和編寫技術(shù)文件等基本技能。2設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)、條件、設(shè)計(jì)要求等）：本次設(shè)計(jì)要求編制一個(gè)

3、中等復(fù)雜程度零件（不少于10道工序，見附圖）的機(jī)械加工工藝規(guī)程，并設(shè)計(jì)其中一道工序的專用夾具，繪制相關(guān)圖紙，撰寫設(shè)計(jì)說明書。必須以負(fù)責(zé)的態(tài)度對(duì)待自己所作的技術(shù)決定、數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果。注意理論與實(shí)踐的結(jié)合，以期使整個(gè)設(shè)計(jì)在技術(shù)上是先進(jìn)的，在經(jīng)濟(jì)上是合理的，在生產(chǎn)上是可行的。 具體內(nèi)容如下： （1）根據(jù)零件圖，確定生產(chǎn)類型（一般為中批或大批生產(chǎn)），對(duì)零件進(jìn)行工藝分析。 （2）選擇毛坯種類及制造方法，繪制毛坯圖。 （3）擬訂零件的機(jī)械加工工藝過程，選擇各工序加工設(shè)備及工藝裝備（刀具、夾具、量具、輔具），確定各工序切削用量及工序尺寸，計(jì)算某一代表工序的工時(shí)定額。 （4）填寫工藝文件：工藝過程卡片（或工藝

4、卡片）、工序卡片。 （5）設(shè)計(jì)指定工序的專用夾具，繪制裝配總圖和主要零件圖12張。 （6）撰寫設(shè)計(jì)說明書。3設(shè)計(jì)工作任務(wù)及工作量的要求包括課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書(論文)、圖紙、實(shí)物樣品等：1制定零件在中批生產(chǎn)條件下的機(jī)械加工工藝規(guī)程，畫零件圖，毛坯圖，填寫工藝卡片、工序卡片。2專用夾具設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)某道工序的專用夾具。3撰寫課程設(shè)計(jì)說明書一份（A4紙）。 4主要參考文獻(xiàn)：1崇凱.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南.北京.化學(xué)工業(yè)出版社，2006.122張龍勛. 機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書及習(xí)題.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2006.13孟少農(nóng)，機(jī)械加工工藝手冊(cè).北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1991.94艾興，肖詩(shī)綱.

5、切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè).北京:機(jī)械工業(yè)出版社5李益明.機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè).哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版6 趙家奇，機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書2版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2000.107 李云，機(jī)械制造及設(shè)備指導(dǎo)手冊(cè). 北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1997.85設(shè)計(jì)成果形式及要求：提供課程設(shè)計(jì)說明書一份，要求內(nèi)容與設(shè)計(jì)過程相符，且格式要符合規(guī)定要求；被加工零件的零件圖1張；毛坯圖1張；夾具裝配圖1套；夾具主要零件圖（通常為夾具體）1張；機(jī)械加工工藝過程卡片和機(jī)械加工工序卡片1套。6工作計(jì)劃及進(jìn)度：2008年12月3日 12月4日 分析研究被加工零件，畫零件圖； 12月5日 12月7日 工藝設(shè)計(jì)：選擇加

6、工方案、確定工藝路線，畫毛坯圖，填寫工藝卡片；12月8日 12月12日 夾具設(shè)計(jì)，畫夾具裝配圖及夾具主要零件圖；12月13日 12月14日 編寫課程設(shè)計(jì)說明書12月15日 答辯系主任審查意見： 簽字： 年 月 日目 錄1零件的工藝分析 21.1零件的功用、結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) 21.2主要加工表面及要求 22毛坯的選擇 32.1確定毛坯的類型、制造方法和尺寸及其公差 32.2確定毛坯的技術(shù)要求 42.3繪制毛坯圖 43基準(zhǔn)的選擇 44擬訂機(jī)械加工工藝路線 54.1確定各表面的加工方法 54.2擬定加工工藝路線 64.3工藝路線方案的分析與比較 65確定機(jī)械加工余量、工序尺寸及公差 76選擇機(jī)床設(shè)備及工藝

7、裝備 77確定切削用量及基本工序 87.1工序10 87.2工序60 118填寫工藝文件 11課程設(shè)計(jì)總結(jié) 15參考文獻(xiàn) 16 1零件的工藝分析 1.1零件的功用、結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)該零件是以15.8F8 孔套在軸上，并用銷釘經(jīng)5H12 孔與軸定位，撥叉腳卡在雙聯(lián)齒輪的槽中，變速操縱機(jī)構(gòu)通過撥叉頭部的操縱槽帶動(dòng)撥叉與軸一起在變速箱中滑動(dòng)，撥叉腳撥動(dòng)雙聯(lián)齒輪在花鍵軸上滑移，從而實(shí)現(xiàn)拖拉機(jī)的變速。撥叉的主要工作表面為操縱槽及撥叉腳兩端面。主要配合面為15H8孔、5H12 孔和撥叉腳內(nèi)側(cè)面 50H12 。該零件屬特殊形狀零件，但復(fù)雜程度一般。由于撥叉在工作時(shí)承受一定的力，因此要求有一定的強(qiáng)度、剛度和韌性。1

8、.2主要加工表面及要求撥叉安裝孔：孔徑15H8，其形狀公差遵守包容要求，表面粗糙度Ra3.2m；孔端面位置尺寸30，表面粗糙度Ra2 . 5m。撥叉腳端面：厚度為7，兩端面對(duì)孔15H8軸線的垂直度公差為0.1，外端面與操縱槽對(duì)稱面的距離為 31，表面粗糙度 Ra 6.3m。撥叉腳內(nèi)側(cè)面：寬度尺寸為 50H12，其對(duì)稱面與撥叉頭對(duì)稱面間的夾角為20011 ，表面粗糙度 Ra l2.5m。圖一操縱槽：寬度為 13，深度為12，對(duì)稱面與撥叉安裝孔端面的距離為12，表面粗糙度Ral2.5m。撥叉緊定孔：孔徑5H12，孔深為23，其形狀公差遵守包容要求孔軸線對(duì)孔15H8軸線的位置度公差為02，并遵守最大

9、實(shí)體要求。2毛坯的選擇 2.1確定毛坯的類型、制造方法和尺寸及其公差 因零件材料為鑄鋼件，要求的年產(chǎn)量為 5000 件，屬大批生產(chǎn)，撥叉的輪廓尺寸不大，且有較多不需要切削加工的表面所以毛坯制造選用金屬模砂型機(jī)器造型鑄造成形。選擇以通過零件最高線且平行于撥叉腳對(duì)稱面的平面（撥叉腳對(duì)稱面偏右17）作為分型面，采用帶型芯的分模造型，可多件同時(shí)澆注，鋼液由兩撥叉腳經(jīng)橫澆道流入。撥叉屬特形零件，且加工過程中利用不加工表面進(jìn)行定位的工序較多，故零件毛坯選為精鑄件。鑄件尺寸公差等級(jí)為 CT9（見表56），加工余量等級(jí)按 CT9MA - H / G 級(jí)（表 55）。2.2確定毛坯的技術(shù)要求 1）鑄件不應(yīng)有裂紋

10、，砂眼和局部縮松、氣孔及夾渣等缺陷。鑄件表面應(yīng)清除毛刺、結(jié)瘤和粘砂等。2）正火處理硬度174207HBS，以消除內(nèi)應(yīng)力，改善切削加工性能。3）未注圓角為R3R5。4）起模斜度為30。2.3繪制毛坯圖根據(jù)撥叉零件圖，在各加工表面上加上機(jī)械加工余量，繪制毛坯圖，并標(biāo)注尺寸和技術(shù)要求，如圖二所示。3基準(zhǔn)的選擇該撥叉零件圖中較多尺寸及形位公差是以15H8孔及其端面為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，因此，必須首先加工出15H8孔及其端面，為后續(xù)工序作為基準(zhǔn)。根據(jù)粗、精基準(zhǔn)選擇原則，確定各加工表面的基準(zhǔn)如表一所示。（圖二）表一 序號(hào) 加 工 部 位 基 準(zhǔn) 選 擇 1 15H8孔及其端面 撥叉頭的外形輪廓及端面（粗基準(zhǔn)） 2

11、撥叉腳兩端面（粗加工） 15H8孔及其端面 3 撥叉腳兩端面（精加工） 15H8孔及撥叉腳端面 4 撥叉腳內(nèi)側(cè)面50H12 15H8孔、撥叉腳端面及撥叉腳外側(cè)面 5 操縱槽13 15H8孔及其端面、撥叉腳內(nèi)側(cè)面 6 5H12孔 15H8孔 、操縱槽、撥叉腳內(nèi)側(cè)面4擬訂機(jī)械加工工藝路線4.1確定各表面的加工方法根據(jù)各加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求，選定如下加工方法：15H8孔的端面加工方法為車削；15H8孔的加工方法為鉆、擴(kuò)、鉸和孔口倒角；撥叉腳兩端面的加工方法為銑削磨削；其內(nèi)側(cè)兩端面的加工方法為銑削；操縱槽的加工方法為銑削；此5H12孔的加工方法為鉆削。4.2擬定加工工藝路線 加工方案有

12、以下兩種，如表二和表三所示。表二 工序號(hào) 內(nèi)容 設(shè)備 10 車撥叉頭端面、鉆、擴(kuò)、餃15H8孔，孔口倒角 回輪式轉(zhuǎn)塔車床 20 孔口倒角、校正撥叉腳 鉆床、校正工具 30 粗銑撥叉腳兩端面 銑床 40 銑撥叉腳內(nèi)側(cè)面 銑床 50 銑操縱槽 銑床 60 鉆5H12孔 鉆床 70 去毛刺 80 撥叉腳局部淬火 90 校正撥叉腳 校正工具 100 磨撥叉腳兩端面 磨床 110 清洗 120 檢驗(yàn)表三 工序號(hào) 內(nèi)容 設(shè)備 10 車撥叉頭端面 臥式車床 20 鉆、擴(kuò)、餃15H8孔 鉆床 30 孔口倒角 車床 40 校正撥叉腳 校正工具 50 粗銑撥叉腳兩端面 銑床 60 銑撥叉腳內(nèi)側(cè)面 銑床 70 銑操

13、縱槽 銑床 80 鉆5H12孔 鉆床 90 去毛刺 100 撥叉腳局部淬火 110 校正撥叉腳 校正工具 120 磨撥叉腳兩端面 磨床 130 清洗 140 檢驗(yàn)4.3工藝路線方案的分析與比較方案一：按工序集中原則組織工序，15H8孔及端面采用回輪式轉(zhuǎn)塔車床和專用夾具加工，在一臺(tái)機(jī)床上完成。其優(yōu)點(diǎn)是：工藝路線短，減少了工件裝夾次數(shù)，易于保證加工面的相互位置精度，需要的機(jī)床數(shù)量少，減少工件在工序間的運(yùn)輸，減少輔助時(shí)間和準(zhǔn)備終結(jié)時(shí)間。方案二：按工序分散原則組織工序，先在臥式車床上用三爪自定心卡盤裝夾，加工撥叉頭端面，然后在鉆床上用鉆模加工15H8孔鉆一擴(kuò)一鉸，孔口倒角則在另一臺(tái)車床上加工。其優(yōu)點(diǎn)是

14、可以采用通用夾具，缺點(diǎn)是工藝路線長(zhǎng)，增加了工件的裝夾次數(shù)，而且工序10和工序20重復(fù)使用粗基準(zhǔn)定位。由于該撥叉零件形狀不規(guī)則，加工面分散，要適應(yīng)大批生產(chǎn)，可以采用自動(dòng)機(jī)床或?qū)Ｓ脵C(jī)床配以專用夾具，盡量使工序集中以滿足生產(chǎn)率和保證質(zhì)量的要求，綜合比較，考慮選擇方案一更為合理。5確定機(jī)械加工余量、工序尺寸及公差根據(jù)上述原始資料和加工工藝，查表55 ，表544和表549，分別確定各加工表面的加工余量、工序尺寸及公差，如表四所示。6選擇機(jī)床設(shè)備及工藝裝備根據(jù)生產(chǎn)類型和滿足被加工零件的技術(shù)要求，且結(jié)合工廠現(xiàn)有的生產(chǎn)條件，各工序所選用的機(jī)床設(shè)備和工藝裝備如表五所示機(jī)床設(shè)備及工藝裝備的選擇表四工序號(hào) 工序內(nèi)容

15、 單邊余量/mm 工序尺寸/mm 表面粗糙度/um 車撥叉頭端面 2.5 30 12.5 鉆15H8孔 7 14 12.5 10 擴(kuò)15H8孔 0.4 14.8 6.3 餃15H8孔 0.2 15H8 3.2 孔口倒角 1 C1 12.530 粗銑撥叉腳兩端面 3.2 7.6 12.5 40 銑撥叉腳內(nèi)側(cè)面 3.5 50H12 12.550 銑操縱槽 6.5 13 12.560 鉆5H12孔 2.5 5H12 12.5 100 磨撥叉腳兩端面 0.3 7 6.3 7確定切削用量及基本工序7.1工序10 車撥叉頭端面，鉆、擴(kuò)、餃15H8孔，孔口倒角。 （1）車撥叉頭端面 步驟如下：1）確定被吃刀

16、量。端面總加工余量為2.5mm，一次走刀加工，=2.5mm。2）確定進(jìn)給量f。根據(jù)表5-51，f=0.30.4mm/r；查表5-26，根據(jù)機(jī)床的橫向進(jìn)給量，取f=0.39mm/r。3）確定切削速度。根據(jù)表5-57和表5-58查得=242，m=0.2,=0.15,=0.35，修正系數(shù)=1，=1.24，刀具壽命選T=60min,故=m/min=103.9m/min4) 確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n n=1000vc/3.14dw=1000103.93.1450=661r/min根據(jù)表5-26，與661r/min相近較小的機(jī)床轉(zhuǎn)速為n=400r/min,所以實(shí)際的切削速度為62.8m/min。5） 計(jì)算基本時(shí)

17、間Tb。切削加工長(zhǎng)度l=24mm,端面車刀選用主偏角為90度，被吃刀量為2.5，查表5-55，得切入量及切出量為2mm。=17min6) 輔助時(shí)間Ta 按表5-70查得裝夾工件為0.8min，起動(dòng)機(jī)床為0.02min,起動(dòng)調(diào)節(jié)切削液為0.05min,取量具并測(cè)量尺寸為0.5min，共計(jì)Ta=1.37min。 （2）鉆15H8孔至14mm 步驟如下： 1）確定進(jìn)給量f。根據(jù)表5-61，取 f=0.02d=0.0214=0.28mm/r, 根據(jù)C336-1回輪式轉(zhuǎn)塔車床實(shí)際縱向進(jìn)給量取f=0.23mm/r。2） 確定切削速度v。按表5-61，取v=20m/min。3） 確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n n=r/

18、min=455r/min 根據(jù)表5-26，按機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速選取n=400r/min,實(shí)際切削速度v=17.6m/min。4） 計(jì)算基本時(shí)間Tb。被加工孔長(zhǎng)度l=30mm，切入量 y=5.26.2mm 式中d為鉆頭直徑，單位為mm；為鉆頭半頂角，常為60度，取y=6mm,切出量為4mm。 =0.44min5） 確定輔助時(shí)間。查表5-70得：變換刀架0.05min，變速或變換進(jìn)給量0.02min,起動(dòng)調(diào)節(jié)切削液0.05min，共計(jì)0.12min。（3）擴(kuò)15H8孔至14.8mm 方法同上， 查表5-62，被吃刀量0.4mm，進(jìn)給量f=0.56mm/r,機(jī)床轉(zhuǎn)速n=1000r/min，切削速度v=46

19、.5m/min，基本時(shí)間為0.07min，輔助時(shí)間為0.1min。（4）鉸15H8孔查表5-56，吃刀量為0.1mm，選進(jìn)給量f=0.23mm/r，主軸轉(zhuǎn)速n=198r/min，切削速度為9.33m/min，基本時(shí)間為0.88min，輔助時(shí)間為0.22min。（5）孔口倒角C1取n=760r/min，基本時(shí)間為0.003min，輔助時(shí)間為0.08min。7.2工序60鉆5H12孔 （1）確定進(jìn)給量f 按表5-61，f=(0.01-0.02)d，考慮鉆頭直徑小，剛性差，進(jìn)給量宜選小值，取f為0.05mm/r。臺(tái)式鉆床沒有自動(dòng)進(jìn)給系統(tǒng)，均采用手動(dòng)進(jìn)給。 （2）確定切削速度 由表5-61，加工材料為

20、鑄鋼，考慮到孔徑小，鉆削速度可選高些，故取為25m/min。 （3）確定臺(tái)鉆主軸轉(zhuǎn)速n n=1592r/min按表5-24中Z515臺(tái)式鉆床主軸轉(zhuǎn)速，取n=1540r/min，實(shí)際鉆削速度為24.19m/min。 （4）計(jì)算基本時(shí)間Tb 5H12孔深度為l=23mm，切入量y= =2.5-3.5mm，取y=4mm，切出量為4mm。 =0.4min （5）確定輔助時(shí)間查表5-70，取工件裝夾時(shí)間為0.5min，起動(dòng)機(jī)床0.02min，取下工件0.2min，共計(jì)0.72min。8填寫工藝文件 按上述所確定的工藝過程和工藝參數(shù)，填寫機(jī)械加工工藝過程卡，如表56所示；填寫第 10 道和第 60 道機(jī)械加工工序卡片，如表57和58所示。其余工序從略。 課程設(shè)計(jì)總結(jié)經(jīng)過兩周的奮戰(zhàn)我的課程設(shè)計(jì)終于完成了。在沒有做課程設(shè)計(jì)以前覺得課程設(shè)計(jì)只是對(duì)這幾年來所學(xué)知識(shí)的單純總結(jié)，但是通過這次做課程設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)自己的看法有點(diǎn)太片面。課程設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，而且也是對(duì)自己能力的一種提高。通過這次課程設(shè)計(jì)使我明白了自己原來知識(shí)還比較欠缺。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會(huì)，什么東西都懂，有點(diǎn)眼高手低。通過這次課程設(shè)計(jì)，我才明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長(zhǎng)期積累的過程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識(shí)和綜合素質(zhì)。 在這