“三、四檔撥叉”零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝裝備

1、19（威海） “機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”課程設(shè)計(jì)基本信息學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào)： 院系名稱： 汽車工程學(xué)院車輛工程系 課程設(shè)計(jì)名稱：“三、四檔撥叉”零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝裝備 課程設(shè)計(jì)地點(diǎn)： 課程設(shè)計(jì)時(shí)間： 2014年 11 月 10 日 至 11 月 28 日 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容目錄 頁(yè)碼1、 課程設(shè)計(jì)題目與任務(wù)書. 1 2、 摘要 . 3 3、 零件的分析 . 4 4、 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) . 5 5、 確定切削及其基本時(shí)間 . 136、 夾具設(shè)計(jì) . 16教師評(píng)語(yǔ)及課程設(shè)計(jì)成績(jī) 評(píng)語(yǔ)： 成績(jī)： 教師簽字：年 月 日（威海） “機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”課程設(shè)計(jì)任務(wù)書題目： 設(shè)計(jì)零件“ 三、四檔撥叉 ”的機(jī)械加工

2、工藝規(guī)程及工藝裝備（年產(chǎn)量20000件） 內(nèi)容：1、零件圖 一張2、毛坯圖 一張3、機(jī)械加工工藝規(guī)程綜合卡片 一張4、夾具裝配圖 一張5、夾具體零件圖 一張6、設(shè)計(jì)說(shuō)明書 一份班 級(jí) 學(xué) 生 指導(dǎo)教師 教研室主任 2014 年 11 月 25 日摘要本次課程設(shè)計(jì)的題目為“汽車制造工藝學(xué)”課程設(shè)計(jì)（即“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”課程設(shè)計(jì)）。它是一次綜合性課程設(shè)計(jì)，是以畫法幾何，機(jī)械制圖，機(jī)械設(shè)計(jì)等多個(gè)學(xué)科為基礎(chǔ)知識(shí)，通過(guò)學(xué)生自主努力來(lái)完成的一項(xiàng)設(shè)計(jì)任務(wù)。本次課程設(shè)計(jì)的目標(biāo)是完成換檔撥叉的工藝設(shè)計(jì)及有關(guān)工藝裝備的設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)內(nèi)容涉及了機(jī)械制造工藝及機(jī)床夾具設(shè)計(jì)、金屬切削機(jī)床、公差配合與測(cè)量等多方面的知識(shí)

3、。本篇說(shuō)明書分析了變速器三四檔撥叉的基本概況，例如：工作環(huán)境，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，材料的性質(zhì)及其加工特性等。分析了零件的主要加工表面的方法，比較詳細(xì)地分析了工藝路線的制定和選擇。并且對(duì)有關(guān)設(shè)備的選擇與應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹，以及對(duì)加工中易產(chǎn)生的缺陷和防范措施也做了說(shuō)明。在夾具設(shè)計(jì)中，根據(jù)車床、銑床、鉆床夾具的特點(diǎn)，說(shuō)明了如何進(jìn)行定位、加緊、以及誤差分析、技術(shù)條件的制定。說(shuō)明書在編寫和設(shè)計(jì)中，參考了有關(guān)文獻(xiàn)和資料，在參考資料索引中有詳細(xì)說(shuō)明。關(guān)鍵詞：工藝、工序、切削用量、夾緊、定位、誤差。設(shè)計(jì)內(nèi)容及說(shuō)明主要參數(shù)一、 零件的分析（一）零件的作用 題目所給的零件是某汽車的第三、四擋撥叉，該撥叉用在變速箱的換擋機(jī)

4、構(gòu)中，主要起換檔作用。按照操作者的要求工作，獲得所需速度和轉(zhuǎn)矩。撥叉頭的孔套在變速叉軸上，并用銷釘經(jīng)孔與變速叉軸連接，撥叉腳則夾在同步器的槽中。該撥叉在換擋時(shí)要承受彎曲應(yīng)力和沖擊載荷的作用，因此該零件應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度和韌性，以適應(yīng)撥叉的工作條件，該零件的主要工作表面為撥叉腳兩端面，叉軸孔和鎖銷孔，在設(shè)計(jì)工藝規(guī)程時(shí)應(yīng)予以重點(diǎn)保證。（二） 零件的工藝分析1、 以22mm孔為中心的加工表面一個(gè)22mm的孔及其左右端面，和上面叉緣處與撥桿接觸處的凹槽，一個(gè)8mm的孔，還有相關(guān)倒角。2、 叉口處的加工表面這一組加工面包括：叉口的內(nèi)側(cè)面，叉口的兩端面。除了各自的尺寸及精度要求外，這兩組加工面之間還有

5、位置的要求：（1）叉口左端面對(duì)8mm的孔的中心線距離為36.50.2mm；（2）叉口兩端面對(duì)22mm的孔的中心線的垂直度為0.1mm。由以上分析可知，對(duì)于這兩組加工表面而言，我們可以先加工其中一組表面，然后借助于專用夾具進(jìn)行另一組表面的加工，并保證他們之間的位置精度要求。二、 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)（一）確定毛坯的制造形式 零件材料為20鋼，考慮零件經(jīng)常承受沖擊性載荷，故選用鍛造毛坯，以使金屬纖維盡量不被切斷，保證其工作的可靠。由于零件年產(chǎn)量為20000件，已達(dá)大批生產(chǎn)水平，而且零件的輪廓尺寸不大，故可采用模鍛成型。這從提高生產(chǎn)率、保證加工精度上考慮，也是應(yīng)該的。設(shè)計(jì)內(nèi)容及說(shuō)明主要參數(shù)（二）基面的選擇

6、基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一?；孢x擇的正確、合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高，否則加工過(guò)程中會(huì)出問(wèn)題，更有甚者，還會(huì)造成零件大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行。1、粗基準(zhǔn)的選擇按照粗基準(zhǔn)的選擇原則，選擇重要表面為粗基準(zhǔn)，對(duì)于本工件，選擇R108到R114的肋板以及22孔兩端面的其中一平面共同構(gòu)成的大平面作為基準(zhǔn)。2、 精基準(zhǔn)的選擇 主要應(yīng)該考慮由于變速叉剛性差，易產(chǎn)生彎曲變形，精基準(zhǔn)選擇在叉軸孔一個(gè)端面，用叉軸孔的一個(gè)端面作為精基準(zhǔn)，定位加工叉軸孔，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與 工藝基準(zhǔn)重合，保證叉軸孔與端面垂直度，其他軸向尺寸以縱端面作為基準(zhǔn)平面，法平面可限制一個(gè)移動(dòng)自由度，后序各工序

7、的加工用叉軸孔端面定位，限制五個(gè)自由度，零件裝夾方面，定位準(zhǔn)確可靠，夾具結(jié)構(gòu)也簡(jiǎn)單。設(shè)計(jì)內(nèi)容及說(shuō)明主要參數(shù)綜上，確定的主要加工表面的基準(zhǔn)如下： 1、凸臺(tái)端面：撥叉?zhèn)缺?2、22叉軸孔：叉軸孔端面，撥叉內(nèi)圈3、撥叉叉口：叉軸孔22，撥叉撥爪外側(cè)面 4、撥叉叉口側(cè)端面：22叉軸孔，撥叉外側(cè)面通過(guò)以上基準(zhǔn)的選擇，可以達(dá)到后續(xù)工藝設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行后續(xù)設(shè)計(jì)。（三）制定工藝路線制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)使零件的幾何尺寸、幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證，零件產(chǎn)量為大批量生產(chǎn)，因此，萬(wàn)能機(jī)床配合專用夾具，并使工序盡可能集中來(lái)提高生產(chǎn)效率。除此之外，還考慮了經(jīng)濟(jì)效果，使生產(chǎn)成本盡量下降。綜

8、上，工藝方案如下：、銑撥叉軸孔端面 、鉆、鉸、锪22軸孔、倒角、鉆、鉸、8孔、校正撥叉腳 設(shè)計(jì)內(nèi)容及說(shuō)明主要參數(shù) 、銑叉口，先粗后精、小叉口銑扁，先粗后精、粗銑小叉口上端面、銑小叉口倒角、銑叉頭大扁，先粗后精、開槽XI、銑大扁倒角XII、表面去毛刺XIII、中檢XIV、表面高頻淬火XV、校直撥叉腳XVI、磨削叉腳兩端面XVII、清洗XVIII、終檢以上工藝過(guò)程，詳見“工藝規(guī)程卡片”。根據(jù)上述方案及加工工藝，查手冊(cè)，分別確定各表面的加工余量、工序尺寸及公差。工序內(nèi)容余量工序尺寸表面粗糙度銑叉軸孔端面372Ra12.5鉆、鉸、锪22軸孔、倒角1122Ra3.21、鉆21.5孔10.7521.5Ra

9、12.52、鉸22孔0.2522Ra3.23、锪倒角1×45 °45 °Ra12.51、鉆7.5孔3.757.5Ra12.52、鉸8孔0.258Ra3.2校正撥叉腳銑叉口2.0206Ra3.2小叉口銑扁2.0/0.518.5/8Ra3.2銑小叉口上端面2.035Ra12.5銑小叉口倒角1.04Ra3.2銑叉頭大扁2.012Ra3.2開槽2.5/1.518/15Ra3.2XI大扁倒角1.045 °Ra12.5XII表面去毛刺XIII中檢XIV 表面高頻淬火XV校直撥叉腳XVI、磨削叉腳兩端面XVII、清洗XVIII、終檢設(shè)計(jì)內(nèi)容及說(shuō)明主要參數(shù)（四）加工余量

10、、工序尺寸及毛坯尺寸的確定“變速叉三四檔撥叉”零件材料為20鋼，毛坯重量為1.7kg，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，采用模鍛毛坯。通過(guò)查表可確定下列因素：（1）公差等級(jí)。由撥叉的功用和技術(shù)要求，確定該零件的公差等級(jí)為普通級(jí)。 (2)鍛件質(zhì)量。已知該撥叉機(jī)械加工前的質(zhì)量大約為1.7kg。（3）鍛件形狀復(fù)雜系數(shù)。對(duì)撥叉零件圖進(jìn)行分析計(jì)算，可大致確定鍛件外擴(kuò)包容體的長(zhǎng)度、寬度和高度，即l=200mm，b=248mm，h=72mm。由此可計(jì)算出該撥叉鍛件的形狀復(fù)雜系數(shù)S。屬于0<S<0.16,故為級(jí)。（4）鍛件材質(zhì)系數(shù)。由于該撥叉材料為20鋼，屬于碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.65%的碳素鋼，故該鍛件的材質(zhì)系

11、數(shù)屬于M1級(jí)。（5）鍛件分模線形狀。分析該撥叉件的特點(diǎn)，選擇零件高度方向的對(duì)稱平面為分模面，屬于平直分模線。（6）零件表面粗糙度。由零件圖可知該撥叉各加工表面的粗糙度均大于等于3.2um,即Ra不小于1.6um。綜上，撥叉由20鋼鍛造，根據(jù)以上條件，查手冊(cè)，厚度方向1.52.0mm，長(zhǎng)度方向1.52.0mm，根據(jù)條件，取軸孔端面的單邊加工余量為2mm，叉口面及側(cè)端面的單邊加工余量為2mm。如下表所示：尺寸工序銑叉軸孔端面銑叉口銑叉口側(cè)端面加工余量/mm222三、確定切削及其基本時(shí)間 (工序 小叉口銑扁)切削用量包括切削深度、進(jìn)給量、切削速度，確定順序?yàn)椤、。（一）工位1粗銑小叉口外、內(nèi)側(cè)面，

12、保證表面粗糙度Ra= 12.51.1切削用量本工序?yàn)榇帚妭?cè)面，所選刀具為高速鋼錯(cuò)齒三面刃銑刀。銑刀直徑，寬度，齒數(shù)。根據(jù)切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)第三部分表3.2選擇銑刀的幾何形狀。由于加工鋼料的b在6001000MPa范圍內(nèi)，故選前角0=15°，后角0=12°（周齒）0=6°（端齒）。已知切削寬度ae=17mm，切削深度ap=1.5mm。機(jī)床選用X62型臥式銑床。1.1.1確定每齒進(jìn)給量fz 根據(jù)表3.3，X62型臥式銑床的功率為7.5KW（表4.238），工藝系統(tǒng)剛性為中等，細(xì)齒盤銑刀加工鋼料，查得每齒進(jìn)給量fz=0.060.1mm/z，現(xiàn)取fz=0.07 mm/z。1

13、.1.2選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)表3.7，用高速鋼盤銑刀粗加工鋼料，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為0.40.6mm，銑刀直徑d=100mm，耐用度T=120min（表3.8）。1.1.3確定切削速度v和工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量fMz 根據(jù)表3.27中公式計(jì)算：v=式中Cv=48，qv=0.25，xv=0.1，yv=0.2，uv=0.3，Pv=0.1，m=0.2，T=120min，ap=1.5mm，fz=0.07mm/z，ae=17，z=18，d=100mm，kv=1.0.v=30.49m/minn=97.05r/min根據(jù)X62型臥式銑床主軸轉(zhuǎn)速表（表4.239，）選擇n=95r/min=1.58

14、r/s，實(shí)際切削速度v=29.84m/min=0.50m/s，工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量為fMz=0.07×18×95mm/min=119.7mm/min根據(jù)X62型臥式銑床工作臺(tái)進(jìn)給量表（表4.240），選擇fMz=118mm/min，則實(shí)際的每齒進(jìn)給量為fz=0.07mm/z1.1.4校驗(yàn)機(jī)床功率 根據(jù)表3.28的計(jì)算公式，銑削時(shí)的功率（單位kW）為Pc=Fc=式中CF=650，xF=1.0，yF=0.72，uF=0.86，WF=0，qF=0.86，ap= 1. 5mm，fz=0.07mm/z，ae=17mm，z=18，d=100mm，n=95r/min，kFc=0.63V=0

15、.50m/sX62銑床主動(dòng)電機(jī)的功率為7.5kW，故所選切削用量可以采用。所確定的切削用量為fz=0.07mm/z，fMz=118mm/min，n=95r/min=1.58r/s，v=0.50m/s1.2基本時(shí)間 根據(jù)表6.27，三面刃銑刀銑平面(不對(duì)稱銑削)的基本時(shí)間為式中=48mm，+（13），d=100mm，=30.4mm，fMz=188mm/min，（二）工位2半精銑小叉口內(nèi)側(cè)面，保證Ra= 3.22.1切削用量本工序?yàn)榘刖娦〔婵趦?nèi)側(cè)面，所選刀具為高速鋼錯(cuò)齒三面刃銑刀。，。機(jī)床亦選用X62型臥式銑床。2.1.1確定每齒進(jìn)給量本工序要求保證的表面粗糙度為，根據(jù)表3.3，每轉(zhuǎn)進(jìn)給量，現(xiàn)取

16、，則2.1.2選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)表3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為0.25mm；耐用度為（表3.8）2.1.3確定切削速度v和工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量 根據(jù)表3.27中公式計(jì)算：v=式中Cv=48，qv=0.25，xv=0.1，yv=0.2，uv=0.3，Pv=0.1，m=0.2，T=120min，ap=0.5mm，fz=0.03mm/z，ae=17，z=18，d=100mm，kv=1.0.v=40.31m/minn=128.31r/min根據(jù)X62型臥式銑床主軸轉(zhuǎn)速表（表4.239，）選擇n=118r/min=1.97r/s，實(shí)際切削速度v=37.07m/min=0.62m/s，工作臺(tái)每分鐘進(jìn)

17、給量為fMz=0.03×18×118mm/min=63.72mm/min根據(jù)X62型臥式銑床工作臺(tái)進(jìn)給量表（表4.240），選擇fMz=60mm/min，則實(shí)際的每齒進(jìn)給量為fz=0.03mm/z2.1.4確定切削力FcFc=式中CF=650，xF=1.0，yF=0.72，uF=0.86，WF=0，qF=0.86，ap= 0. 5mm，fz=0.03mm/z，ae=17mm，z=18，d=100mm，n=118r/min，kFc=0.632.2基本時(shí)間四、夾具設(shè)計(jì)（一）問(wèn)題的提出機(jī)床夾具的加工在工業(yè)中是不可卻少的重要部分。機(jī)床夾具的加工有利 于提高企業(yè)生產(chǎn)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，保證加工產(chǎn)品質(zhì)量，從而降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)效益。從而在某種程度上對(duì)提高我國(guó)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力有一定的促進(jìn)作用。 在我們實(shí)際生產(chǎn)中夾具的作用是將工件定位，以使加工工件獲得相對(duì)于機(jī)床和刀具的正確位置，并把工件可靠地夾緊。由于小叉口銑扁比較簡(jiǎn)單，銑刀尺寸受被加工撥叉安裝孔端面的限制，如果 采用劃線找正的方法加工小叉口側(cè)面時(shí)，不僅生產(chǎn)效率低，而且加工質(zhì)量也不高。有必要采用成組專用夾具。設(shè)計(jì)該成組夾具，有利于保證加工精度，提高生產(chǎn)率，保證定位準(zhǔn)確，保證夾緊可靠，并盡可能使夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，降低成本。本夾具主要用來(lái)粗銑和半精銑小叉