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課程設計說明書 課程名稱 機 械 制 造 技 術 基 礎 題 目 設計變速器換擋叉機械加工工藝工裝 專業(yè)班級 學生姓名 指導老師 審 批 設計完成日期 年 1 月 8 日 設計內(nèi)容與設計要求 一設計內(nèi)容 1、設計機械加工工藝規(guī)程； 2、對指定工序進行工序設計； 3、設計指定工序的專用夾具。 二設計要求 1、編制零件的機械加工工藝規(guī)程，填寫工藝過程卡； 2、按教師要求設計指定工序，填寫工序卡； 3、設計專用夾具裝配圖； 4、設計專用夾具夾具體的零件工作圖； 5、撰寫設計計算說明書。 生產(chǎn)類型：中批 說明書內(nèi)容 1. 課程設計封面； 2. 任務書（插入零件圖） ； 3. 說明書目錄； 4. 設計計算過程； 5. 參考文獻； 6. 總結與體會； 7. 附錄。 進度安排 第一周：熟悉零件結構及加工要求；設計零件機加工工藝規(guī)程， 填寫工藝過程卡片；設計指定工序，填寫工序卡片。 第二周：設計指定工序的專用夾具，畫出夾具裝配圖。 第二周：設計專用夾具夾具體的零件工作圖；整理設計說明書。 參考文獻 1、李洪主編機械加工工藝手冊 2、王紹俊主編機械制造工藝設計手冊 3、倪小丹主編機械制造技術基礎 4、王益民主編機械制造工藝課程設計指導書 5、王永康主編機械制造技術課程設計指導書 6、楊黎明主編機床夾具設計手冊 目 錄 1 零件的分析 ..................................................................1 1.1 零件的作用 ..............................................................1 1.2 零件的工藝分析 ..........................................................1 2 工藝規(guī) 程設計 ................................................................3 2.1 確定毛坯的制造形式 ......................................................3 2.2 確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量 ........................................3 2.3 鍛件形狀復雜系數(shù)與鍛件材質(zhì)系數(shù)的確定 ....................................3 2.4 鍛件分模線形狀與零件表面粗糙度 ..........................................3 2.5 基面的選擇 ..............................................................4 2.6 制定工藝路線 ............................................................4 2.7 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸確定 ....................................6 2.8 確定切削余量 ............................................................8 3 夾具設計 ....................................................................9 3.1 問題的提出 ...............................................................9 3.2 夾具設計 .................................................................9 參 考 文 獻 ..................................................................11 總 結 .......................................................................11 附錄:變 速器換擋叉機械加工工序 卡 ............................................................................................12 1 零件的分析 1.1 零件的作用 題目所給定的零件是變速器換檔叉（如下圖所示） ，它位于傳動軸的端部。 主要作用是傳遞扭矩，使變速器獲得換檔的動力。該零件是以 15.81F8 孔套 在軸上，并用 M101-7H 螺紋孔與軸定位，換擋叉腳卡在雙聯(lián)齒輪的軸中，變 速操作機構通過換擋叉頭部的操縱槽帶動換擋叉與軸一起在變速箱中滑動，換 擋叉腳撥動雙聯(lián)齒輪在花鍵軸上滑動，就可實現(xiàn)變速功能，從而實現(xiàn)變速器變 速。換擋叉的主要工作面為操縱槽換擋叉腳兩端面，主要配合面為 15.81F8 孔，M101-7H 螺紋孔和換擋叉腳側(cè)面.該零件屬于特殊形狀零件，但復雜程度 一般。由于換擋叉在工作是表面承受一定的壓力，因此，要求有一定的強度和 韌度。 1.2 零件的工藝分析 （1）該變速器換檔叉需要加工的表面可大致分為四類： 1） 15.81F8 孔； 2）以 15.81F8 為基準的 9.650-0.25兩側(cè)面和叉口 5.90-0.15的上下兩側(cè)面； 3）以 15.81F8 為基準的其它幾個平面以及槽； 4）M10 1-7H 螺紋。 且主要是： 15.81F8 mm 孔的中心線與叉口的前后兩側(cè)面的垂直度公差為 0.15mm。 (2)換擋叉技術要求 表 2-1 換擋叉技術要求 加工表面 尺寸及偏差 （mm） 公差及精度等級 表面粗糙度 Ra 形位公差 叉腳兩端面 015.9IT12 6.3 叉口兩內(nèi)側(cè)面 .0IT12 6.3 15.81 內(nèi)孔 15.81 43.16IT8 3.2 M10 螺紋孔 M101 IT7 叉頭凸臺兩端面 025.9IT12 6.3 16.5 26.5 端面IT13 12.5 叉頭上端面 11 IT13 12.5 該變速器換擋叉結構簡單，屬于典型的叉桿類零件。為實現(xiàn)換擋、變速的 功能，其叉軸孔和變速叉軸有配合要求，因此加工精度要求高。叉腳兩端面在 工作中需承受沖擊載荷，為增強耐磨性，采用局部淬火，硬度為 180HBS 左右， 為保證換擋叉換擋時叉腳受力均勻，要求叉腳兩端面與孔 15.8 垂直度要求為 0.15mm。換擋叉用螺釘定位，螺紋孔為 M10。 綜上所述，該零件得各項技術要求制訂較合理，符合在變速箱中的功用。 （3）審查換擋叉的工藝性 分析零件圖可知，該換擋叉叉腳兩端面厚度薄于連接的表面，但減少了加 工面積，使用淬火處理提供局部的接觸硬度。叉腳兩端面面積相對較大，可防 止加工過程中鉆頭鉆偏，保證孔的加工精度及叉腳兩端面的垂直度。其它表面 加工精度較低，通過銑削、鉆床的粗加工就可達到加工要求；而主要工作表面 雖然加工精度相對較高，但也可以在正常得生產(chǎn)條件下，采用較經(jīng)濟得方法保 質(zhì)保量地加工出來。 2 工藝規(guī)程設計 2.1 確定毛坯的制造形式 零件的材料為 35 鋼。常用的毛坯件有鑄件、鍛件、型材、沖壓件和焊接件 等。考慮到零件在加工過程中經(jīng)常承受交變載荷及沖擊性載荷，因此應該選用 鍛件，以使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件工作可靠，且零件的輪廓尺寸不 大。 2.2 確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量 公差等級: 由換擋叉的功用和技術要求，確定該零件的的公差等級為普通級。 鍛件重量: 已知機械加工后換擋叉的重量為 3kg，由此可初步估計機械加工前鍛件毛坯 的重量為 3.5kg。 2.3 鍛件形狀復雜系數(shù)與鍛件材質(zhì)系數(shù)的確定 （1）鍛件形狀復雜系數(shù) 對換擋叉零件圖分析計算，可大概確定鍛件外輪廓包容體出該換擋叉鍛的 長度、寬度和高度，即 l=136mm，b=76mm，h=72mm，=7.810 -6kg/mm3由文獻 2公式 2-3 可計算件的形狀復雜系數(shù) S=mt/mn=3.5/（13676727.810 -6）=3.5/5.8=0.6 故屬于 S 2 級。 （2)鍛件材質(zhì)系數(shù) 由于該換擋叉材料為 35 鋼，是碳的質(zhì)量分數(shù)少于 0.65%的碳素鋼，故該鍛 件的材質(zhì)系數(shù)屬 M1級。 2.4 鍛件分模線形狀與零件表面粗糙度 根據(jù)該換擋叉的形位特點，以對稱平分面為分模面，屬平直分模線。 由零件圖可知，該換擋叉各加工表面粗糙度 Ra 均大于等于 3.2um。 2.5 基面的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；孢x擇得正確和合理，可 以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程會問題百出， 更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。 (1)粗基準的選擇 選擇定位粗基準是要能加工出精基準，同時要明確哪一方面的要求是主要 的。粗基準的選擇應以下面的幾點為原則：a.應選能加工出精基準的毛坯表面 作粗基準。b.當必須保證加工表面與不加工表面的位置和尺寸時，應選不加工 的表面作為粗基準。c.要保證工件上某重要表面的余量均勻時，則應選擇該表 面為定位粗基準。d.當全部表面都需要加工時，應選余量最小的表面作為基準， 以保證該表面有足夠的加工余量。 在銑床上加工變速器換檔叉時，以 R10.5 為半徑的圓作為粗基準。滿足粗 基準的選擇原則。 (2)精基準的選擇 精基準的選擇應從保證零件加工精度出發(fā)，同時考慮裝夾方便，夾具結構 簡單。選擇時應遵循以下原則：盡量選零件的設計基準作精基準，可以避免 因基準不重合引起的定位誤差，這一原則稱為“基準重合”原則。盡可能使 工件各主要表面的加工，采用統(tǒng)一的定位基準，這是“基準統(tǒng)一”原則。當 零件主要表面的相互位置精度要求很高時，應采用互為基準，反復加工的原則。 選擇加工表面本身作為定位基準，即“自為基準” 。選擇的定位精基準，應 保證工件定位準確，夾緊可靠，夾具結構簡單，操作方便 3。 該零件加工時，采用 15.81 mm 內(nèi)孔作為精基準來加工換檔叉叉口前043.16 后兩側(cè)面。 2.6 制定工藝路線 工藝路線的擬訂是制定工藝規(guī)程的關鍵，其主要任務是選擇各個表面的加 工方法和加工方案，確定各個表面的加工順序和工序的組合內(nèi)容，它與定位基 準的選擇密切相關。制定工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀，尺寸 精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領已確定的條件下， 應考慮機床的夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應當考慮 經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量降低。 工藝方案分析：由于零件表面精度要求較高，所以安排了粗銑和精銑?？?慮到 15.81mm 孔的精度要求較高，安排為鉆并擴鉸加工。精銑時以 15.81mm 孔定位能保證端面與軸心的位置精度要求。 綜上分析，確定的大致加工路線如下， 方案一： 工序 鉆并擴鉸 15.81mm 孔和車其下端面。 工序 銑撥槽的上端面。 工序 銑 14.20+0.1的兩端面 工序 粗銑叉口 5.9 兩內(nèi)側(cè)面。19. 工序 粗銑 兩側(cè)面。025.6 工序 粗銑叉口 510+0.1的兩內(nèi)端面。 工序 精銑叉口 5.9 兩內(nèi)側(cè)面.19 工序 精銑 兩側(cè)面。025.6 工序 精銑叉口 510+0.1的兩內(nèi)端面。 工序 銑 16.5 26.5 端面。 工序 鉆螺紋底孔 M9 mm 及攻 M10 1-7H 螺紋。 工序 去毛刺、倒角并檢查。 以上工藝過程詳見“機械加工工藝過程卡片” 。 方案二： 工序 粗銑叉口 5.9 兩內(nèi)側(cè)面。019. 工序 鉆并擴鉸 15.8mm 孔和車其下端面。 工序 粗銑 兩側(cè)面。025.69 工序 粗銑叉口 510+0.1的兩內(nèi)端面。 工序 精銑叉口 5.9 兩內(nèi)側(cè)面。19. 工序 精銑叉口頭 兩內(nèi)側(cè)面。025.6 工序 精銑叉口 510+0.1的兩內(nèi)端面。 工序 銑 16.5 26.5 端面。 工序 銑撥槽的上端面。 工序 銑 14.20+0.1的兩端面。 工序 鉆螺紋底孔 M9 mm 及攻 M10 1-7H 螺紋。 工序 去毛刺、倒角并檢查。 工藝方案的比較與分析： 上述兩個工藝方案的特點在于：方案一是先將定位孔加工出來以便于其他 面的加工；方案二則先將叉口內(nèi)側(cè)面加工出來，然后再加工其它平面，而且為 了節(jié)省裝卸時間將一些粗精加工放在了一個工序中。兩相比較可以看出，先加 工孔再加工其它平面可以更好的保證各個平面的位置及方向誤差，而且需要把 粗精加工分開才能保證零件的粗糙度。因此決定用方案一進行加工。 2.7 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸確定 變速器換檔叉”零件為 35 鋼，硬度 180-201HBS，采用在鍛錘上合模模煅 毛坯。 根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、工 序尺寸及毛坯尺寸如下： （1） 15.81F8 內(nèi)孔 毛坯為實心，不沖出孔。內(nèi)孔精度要求 IT7，查閱機械制造工藝設計簡明 手冊表 2.3-8 確定孔的加工余量分配： 鉆孔：14 擴鉆：15.5 2Z b=1.5 粗鉸：15.7 2Z b=0.2 精鉸：15.81 mm 2Zb=0.1043.16 （2）叉口 510+0.1兩內(nèi)側(cè)面. 由于兩內(nèi)側(cè)面對于 R28.5 中心線有平行度等位置要求，所以可以將其看作 內(nèi)孔來確定加工余量，即 的孔。毛坯為實心，已經(jīng)有孔，精度要求為0.15 IT8，參照文獻1表 2-3.9 確定加工余量分配：為簡化模煅毛坯的外形，先直 接取叉口尺寸為 46。表面粗糙度要求 ，因而需要精銑，此時粗銑時6.3zRm 單邊余量 z=2，精銑時時單邊余量 z=0.25。 （3）叉頭 兩側(cè)面025.69 由于是在立式銑床上兩把刀組合同時銑，所以可以把兩側(cè)面的余量用雙邊 余量來計算?，F(xiàn)毛坯長度方向直接取 13.65。表面粗糙度為 ，需要6.3zRm 精銑，此時粗銑單邊余量為 z=2.0-0.2=1.8，精銑時單邊余量 z=0.2mm。 （4）叉口 5.9 上下兩側(cè)面019. 由于是在立式銑床上兩把刀組合同時銑，所以可以把兩側(cè)面的余量用雙邊 余量來計算。現(xiàn)毛坯長度方向直接取 9.9。表面粗糙度為 ，需要精6.3zRm 銑，此時粗銑單邊余量為 z=2.0-0.2=1.8，精銑時單邊余量 z=0.2mm。 （5）14.2 0+0.1槽、16.5 26.5 端面及 11 9.65 面 同理，因為它們的粗糙度要求均為 ，所以只需進行粗銑。此時粗12.5zRm 銑單邊余量 Z=2。 各加工表面總加工余量表： 加工表面 基本尺寸 毛坯尺寸 （粗）加工余 量（單側(cè)）mm （精）加工 余量 mm 鉆 15.81 內(nèi)孔15.81 043.1614 擴 15.81 內(nèi)孔 1.5 絞 15.81 內(nèi)孔 0.2 0.1 銑 510+0.1兩側(cè)面 510+0.1 46 2 0.5 銑 兩側(cè)面25.6925.6913.65 1.8 0.2 銑 5.9 上下兩側(cè)面019.5.9 019.5.9 1.8 0.2 14.20+0.1槽、 16.5 26.5 端面及 11 9.65 面 2 圖 3-1 變速器換擋叉毛坯圖 2.8 確定切削余量 銑 16.5 26.5 面 (1).機床：X51 立式銑床。 (2).刀具：硬質(zhì)合金端銑刀。 (3).背吃刀量： ap =2mm。 (4).確定刀具壽命：刀具為 80，Z=4，查文獻63.8，銑刀的壽命為 180min。 (5).每齒進給量：根據(jù)切削用量簡明手冊表3.3得 每齒進給量f z =0.150.30 mm/z，取f z =0.20 mm/z 。 (6).切削速度 Vc 和每分鐘進給量 Vf 查文獻6表 3.16，Vc=86m/min，n=275r/min, V f =432mm/min。查修正系數(shù) Kv=1.13,Kf =0.45,所以修正后的切削速度和每分鐘進給量為： Vc =Vc x Kv=86 x 1.13=97.18 m/min Vf =Vf x Kf =432 x 0.45=195 mm/min 則轉(zhuǎn)速 = min/8.36014.39710ndvc 查閱機械制造工藝設計簡明手冊表 4.2-36,取 ,v f =165mm/minin/20rw 故實際切削速度和進給量為： min/2.50184.310ndvwznzff /.4265 3 夾具設計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。 根據(jù)設計任務書，我分配的是設計加工變速器換檔叉 16.5 26.5 側(cè)面的銑 床夾具。本夾具用于 X51 立式銑床,刀具為 80硬質(zhì)合金端銑刀。 3.1 問題的提出 本夾具主要用來粗銑變速器換檔叉 16.5 26.5 面，這個面對 1 孔有一5.8 定的位置度要求。因此，在本道工序加工時，主要應考慮如何提高勞動生產(chǎn)率， 降低生產(chǎn)成本，而精度不是主要問題。 3.2 夾具設計 (1)定位基準的選擇 由零件圖可知，叉口兩端面對 孔有位置度要求。為了達到夾緊定位要15.8 求，據(jù)夾具手冊知定位基準應盡可能與工序基準重合，在同一工件的各道 工序中，應盡量采用同一定位基準進行加工，所以應該選擇 1 孔作為主要5.8 定位基準面，同時以叉口兩內(nèi)側(cè)面作為輔助定位基準。 (2)定位分析 工件在心軸、端面、階梯銷上實現(xiàn)完全定位。其中心軸限制了工件在 X、Y 軸上的移動及轉(zhuǎn)動自由度，端面限制 Z 軸的移動自由度；階梯銷限制了工件在 Z 轉(zhuǎn)動自由度； 圖 4-1 總裝圖 圖 4-2 夾具體零件圖 17 參 考 文 獻 1 李洪主 機械加工工藝手冊第四版 北京出版社，1996. 2 王紹俊 機械制造工藝設計手冊機械工業(yè)出版社，1985 3 倪小丹 機械制造技術基礎清華大學出版社，2007 4 王益民 機械制造工藝課程設計指導書 5 王永康 機械制造技術課程設計指導書 6 楊黎明 機床夾具設計手冊第一版 國防工業(yè)出版社，1966 總結 這次的課程設計的主要內(nèi)容是完成汽車變速器換檔叉的機械加工工藝工裝過程綜 合卡片、及其中一道工序的夾具設計，畫出所設計零件的毛坯圖和零件圖，夾具體的 18 CAD 零件圖和裝配圖。 通過這三周的課程設計，明顯的感覺到了自己的不足，只學點理論知識是遠遠不 夠的，其中通過問老師，問同學，學到了很多課本上沒有的，雖說很累，但累在其中， 從到了很多東西，通過查閱圖書館資料、上網(wǎng)，同時也學會了些 word 排版，CAD 等軟 件的使用，所以這三周并沒有白費。其中更要感謝的是我的指導老師，認真仔細的為 我們指導。 附錄:變速器換擋叉機械加工工序卡 湖南工程學院 機械加工工序卡片 零件名稱 工序名稱 工序 號 19 變速器換檔叉 銑 16.5 26.5 端 面 100 材料名稱 材料牌 號 設備名稱 設備型號 夾具名稱 夾具編 號 額定時 間 共 1 頁 毛坯 35 鋼 立式銑床 X51 專用夾具 第 1 頁 工 序 簡 圖 刀具 量具工 步 號 工步內(nèi)容 進給量 mm/z 切削速度 m/min 名稱 規(guī)格 名稱 規(guī)格 1 銑銑 16.5 26.5 端 面 zm/2.0in/2.50硬質(zhì)合金端 銑刀 80卡板 更改內(nèi)容 班 級 機設 1094 設計者姓名 羅成 設計日期 2013/1/7