5檔變速叉課程設(shè)計說明書

1、<p><b>　　序 言</b></p><p>　　機械制造工藝學課程設(shè)計是我在學習基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課和部分專業(yè)課后進行的，是對所學課程一次深入的綜合性復習，也是一次理論聯(lián)系實際的訓練。對我個人而言，希望通過這次課程設(shè)計對我的專業(yè)技術(shù)水平及解決實際問題的能力有所提升,并且對我所從事的工作從理論和實際兩個方面都有一個質(zhì)的提高。</p><p>　　由于

2、能力有限，設(shè)計尚有許多不足之處，懇請老師給予指導。</p><p>　　第1章 零件的分析</p><p>　　本次課程設(shè)計題目所給的是五檔變速叉，它位于發(fā)動機的速機構(gòu)上，主要起換擋作用。</p><p>　　1.1 零件的工藝分析</p><p>　　依據(jù)零件圖紙加工面與非加工面分析</p><p>　　零件加工

3、表面及加工面之間的位置要求：</p><p><b>　　孔φ22mm；</b></p><p><b>　　孔φ8mm；</b></p><p>　　叉頭φ22mm成形面；</p><p><b>　　叉頭平面；</b></p><p><b&g

4、t;　　叉口內(nèi)平面；</b></p><p>　　孔φ8mm中心與孔φ22mm中心在水平方向上23±0.25mm；（見零件圖）</p><p>　　孔φ8mm中心與孔φ22mm中心在垂直方向上78±0.25mm；（見零件圖）</p><p>　　φ8mm兩孔軸線同軸度不大于0.2mm；</p><p>　　φ8

5、mm兩孔公共軸線對尺寸23mm的平面內(nèi)φ22mm的表面的平行度在長度100mm上不大于0.2mm；</p><p>　　φ8mm兩孔公共軸線對尺寸78mm的平面的不平行度在長度100mm上不大于0.4mm；</p><p>　　φ8mm和φ15mm兩表面間壁厚應(yīng)為2.5--4.0mm,其余應(yīng)不小于2.5mm。</p><p>　　1.2 生產(chǎn)類型確定</p&g

6、t;<p>　　生產(chǎn)類型：批量生產(chǎn) 加工設(shè)備：通用設(shè)備 、采用專用工裝</p><p>　　第2章 工藝規(guī)程設(shè)計</p><p>　　2.1 確定毛坯的制造形式</p><p>　　零件材料為45鋼，結(jié)構(gòu)比較簡單；考慮到其在工作過程中常受交變載荷及沖擊性載荷；生產(chǎn)類型為批量生產(chǎn)；故采用精密模鍛毛坯，以使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件工作可靠

7、，也可提高生產(chǎn)率。毛壞公差參考GB/T12362-2003鋼質(zhì)模鍛件公差及加工余量。</p><p>　　2.2 選擇定位基準</p><p>　　基準選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得以保證，生產(chǎn)率得以提高。由零件工藝分析知：孔φ22mm中心是加工φ8mm孔及叉頭φ22mm的設(shè)計基準；叉口中心是加工叉口、叉頭平面的設(shè)計基準。</p><p>　　2.2.1 粗基

8、準的選擇：</p><p>　　粗基準的選擇重點考慮如何保證各加工表面有足夠的余量，及保證不加工表面與加工表面間的尺寸、位置符合圖紙設(shè)計要求。根據(jù)本零件圖紙分析，為保證定位可靠性，以加工表面相互位置要求較高的不加工表面作粗基準，因此采用零件叉角外輪廓會主要定位粗基準加工叉口，以零件的外圓柱面為主要的定位粗基準加工φ22mm孔，可保證壁厚均勻、外形對稱。</p><p>　　2.2.2 精基

9、準的選擇： </p><p>　　精基準選擇重點是考慮保證零件的加工精度、減少誤差，裝夾方便、準確。依據(jù)“基準重合”原則、“基準統(tǒng)一”原則和定位可靠性原則，減少尺寸換算，加工φ8mm孔時以零件φ22mm內(nèi)孔為主要定位精基準，加式叉頭φ22mm圓柱面時以φ22mm內(nèi)孔為主要定位精基準，銑叉頭平面時以叉角內(nèi)平面為主要定位精基準，并輔以其它表面定位。</p><p>　　2.3 制定工藝路線&

10、lt;/p><p>　　工藝路線制定的是否合理，不但影響加工的質(zhì)量和效率，而且影響到工人的勞動強度、設(shè)備投資、生產(chǎn)成本等。在生產(chǎn)類型確定的情況下，根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)工藝性、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求，以及現(xiàn)有的生產(chǎn)條件下，加工方法所能達到的經(jīng)濟精度，以便于使生產(chǎn)成本盡量降低。擬采用通用機床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。結(jié)合《機械制造工藝學》和《金屬機械加工藝人員手冊》選擇該零件的加工方法及工藝路線如下：&

11、lt;/p><p>　　工序0：模鍛毛坯（正火處理）；</p><p>　　工序05：銑叉口--------------------------以φ35mm圓柱下端面、叉口角外平面及外圓輪廓為定位基準，采用臥式銑床X62和專用夾具；</p><p>　　工序10：鉆、擴、鉸φ22mm孔-----以外形輪廓面為定位基準面，采用搖臂鉆床Z35和專用夾具；</p>

12、<p>　　工序15：孔口倒角-----------------------以外形輪廓面為定位基準面，采用立式鉆床Z525和通用夾緊裝置；</p><p>　　工序20：鉆、鉸φ8mm孔--------------以φ22mm內(nèi)孔、叉口角內(nèi)側(cè)面及外圓輪廓為定位基準面，采用立式鉆床Z525和專用夾具；</p><p>　　工序25：銑叉頭成形面-----------------

13、-以φ22mm內(nèi)孔、叉口角內(nèi)側(cè)端面為定位基準，采用立式銑床X52和專用夾具；</p><p>　　工序30：銑叉頭平面---------------------以φ22mm內(nèi)孔、叉口角內(nèi)側(cè)端面為定位基準，采用立式銑床X52和專用夾具；</p><p>　　工序35：去毛刺---------------------------鉗工去所有銳邊毛刺；</p><p>　　

14、工序40：中間檢驗；</p><p>　　工序45：熱處理---------------------------φ22mm叉角表面淬火，硬度≥HRC45；</p><p>　　工序50：修正φ22mm、φ8mm孔；</p><p>　　工序55：校正23mm、78mm及25-1mm；</p><p><b>　　工序60：清洗；&l

15、t;/b></p><p><b>　　工序65：終檢。</b></p><p>　　2.4 機械加工余量、工序尺寸及公差的確定</p><p>　　零件材料為45鋼，硬度HBS156-217，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，采用精密模鍛毛坯。據(jù)上述資料及制定的工藝路線，確定加工余量、工序尺寸及公差如下：</p><p>　

16、?。庸び嗔坎捎媒?jīng)驗估計法或按照技術(shù)手冊等資料推薦的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合生產(chǎn)實際情況和經(jīng)驗來確定；工序尺寸采用“逆推法”。）</p><p>　　2.4.1 圓柱表面工序尺寸</p><p>　　根據(jù)資料已初步確定零件表面的總加工余量，各表面的工序加工余量如下：</p><p>　　2.4.2 平面工序尺寸</p><p>　　2.5 確定切削用

17、量及基本工時定額</p><p>　　正確的選擇切削用量，對保證加工精度、提高生產(chǎn)率、降低刀具的損耗和合理使用機床都能起到很大的作用。由于工作材料、毛坯狀況、刀具材料及其幾何角度、機床的剛度等許多因素影響，切削用量應(yīng)結(jié)合相關(guān)手冊資料，根據(jù)實際情況和經(jīng)驗來確定。</p><p>　　1) 工序05：銑叉口------以以φ35mm圓柱下端面、外圓輪廓及叉頭為定位基準，</p>

18、<p>　　刀具：直齒三面刃銑刀 外徑D=φ63 mm 厚度L=10 mm</p><p>　　機床：臥式銑床X62</p><p><b>　　夾具：專用銑夾具</b></p><p>　　查《機械工人切削手冊》（以下簡稱《切削手冊》）得：</p><p>　　取fz=0.02 mm/r ν=24 m/mi

19、n，</p><p>　　則ns===121 r/min，根據(jù)機床說明書取n=150 r/min，</p><p><b>　　故實際切削速度為：</b></p><p>　　v===29.7 m/min</p><p>　　當nw=150 r/min時，工作臺每分鐘進給量應(yīng)為：</p><p>

20、;　　fm= fzznw=0.02×10×150=30 mm/min</p><p><b>　　切削工時：</b></p><p>　　刀具工作行程：l+l1+l2=30 mm，則切削工時為：</p><p>　　tm===1 min</p><p>　　2) 工序10：鉆、擴、鉸φ22mm孔---

21、---以外形輪廓面為定位基準</p><p>　　刀具：錐柄麻花鉆φ18mm、錐柄擴孔鉆φ21.7mm、硬質(zhì)合金錐柄機用鉸刀φ22H9</p><p>　　機床：搖臂鉆床Z35</p><p><b>　　夾具：專用鉆夾具</b></p><p><b>　　鉆孔：</b></p>&

22、lt;p><b>　　查《切削手冊》得：</b></p><p>　　取f=0.20～0.24 mm 工件材料狀態(tài)系數(shù)Kav=0.9,則</p><p>　　f=（0.20～0.24）×0.9=(0.18～0.216) mm</p><p>　　取f=0.20 mm/r</p><p>　　根據(jù)《切削手

23、冊》取v=18 m/min 所以ns===318 r/min </p><p>　　根據(jù)機床說明書取n=335r/min，故實際切削速度為:</p><p>　　v===18.94 m/min</p><p><b>　　鉆孔切削工時：</b></p><p>　　刀具工作行程：l+l1+l2=44+2+6=52 mm，

24、則鉆孔切削工時為：</p><p>　　tm===0.78 min</p><p><b>　　擴孔：</b></p><p>　　查《切削手冊》,取f=0.40 mm , v=17 m/min,</p><p>　　所以ns===249 r/min 查機床說明書取n=272 r/min</p><p

25、>　　則實際切削速度v===18.54 m/min</p><p><b>　　擴孔切削工時：</b></p><p>　　刀具工作行程：l+l1+l2=44+2+2=48 mm，則擴孔切削工時為：</p><p>　　tm===0.44 min</p><p><b>　　鉸孔：</b>&l

26、t;/p><p>　　查《切削手冊》,取f=0.35 mm/r，v=5 m/min</p><p>　　所以ns===72.4 r/min 查機床說明書取n=85 r/min</p><p>　　則實際切削速度v===5.87 m/min</p><p><b>　　鉸孔切削工時</b></p><p&

27、gt;　　刀具工作行程：l+l1+l2=44+4+28=76 mm，則鉸孔切削工時為：</p><p>　　tm===2.55 min</p><p>　　工序總切削工時：t總=0.78+0.44+2.55=3.77 min</p><p>　　3) 工序15：孔口倒角------以外形輪廓面為定位基準</p><p>　　刀具：錐柄錐面锪鉆

28、40×90°</p><p>　　機床：立式鉆床Z525</p><p><b>　　夾具：通用夾緊裝置</b></p><p>　　根據(jù)《切削手冊》及機床說明書取n=97 r/min，手動進給</p><p>　　切削工時：兩邊倒角tm=0.1 min</p><p>　　4

29、) 工序20：鉆、鉸φ8mm孔------以φ22mm內(nèi)孔、叉口角內(nèi)側(cè)面及外圓輪廓為定位基準 </p><p>　　刀具：錐柄長麻花鉆φ7.8 mm、硬質(zhì)合金錐柄機用鉸刀φ8H9</p><p>　　機床：立式鉆床Z525</p><p><b>　　夾具：專用鉆夾具</b></p><p><b>　　鉆孔：

30、</b></p><p>　　查《切削手冊》得：f=0.15 mm 得v=16 m/min 所以</p><p>　　ns===653 r/min ，根據(jù)機床說明書取n=680 r/min，</p><p><b>　　故實際切削速度為:</b></p><p>　　v===16.66 m/min</p

31、><p><b>　　鉆孔切削工時：</b></p><p>　　刀具工作行程：上部位孔刀具行程l+l1+l2=9+2.5+1.5=13 mm，則叉口中間空檔部位 </p><p>　　采用手動進給，下部位孔刀具行程l+l1+l2=13 mm，則鉆孔切削工時為：</p><p>　　tm===0.25 min</p&

32、gt;<p><b>　　鉸孔：</b></p><p>　　查《切削手冊》,取f=0.3 mm/r，v=3 m/min</p><p>　　所以ns===119 r/min ，查機床說明書取n=140 r/min</p><p>　　則實際切削速度v===3.52 m/min</p><p><b

33、>　　鉸孔切削工時</b></p><p>　　刀具工作行程：上部位孔刀具行程l+l1+l2=9+2+15=36 mm，則叉口中間空檔部位采用手動，下部位孔刀具行程l+l1+l2=9+2+15=36 mm，則鉸孔切削工時為： </p><p>　　tm===1.71 min</p><p>　　工序總切削工時：t總=0.25+1.71=1.96

34、min</p><p>　　5) 工序25：銑叉頭成形面------以φ22mm內(nèi)孔、叉口內(nèi)側(cè)端面為定位基準</p><p>　　刀具：直柄立銑刀φ8mm</p><p>　　機床：立式銑慶X52</p><p><b>　　夾具：專用銑夾具</b></p><p>　　查《切削手冊》得：v=20

35、 m/min 則ns===795 r/min，</p><p>　　查機床說明書取n=750 r/min 利用專用銑夾具加工，采用手動進給。</p><p>　　6) 工序30：銑叉頭平面------以φ22mm內(nèi)孔、叉口內(nèi)側(cè)端面為定位基準</p><p>　　刀具：錐柄立銑刀φ40 Z= 6 </p><p>　　機床：立式銑慶X52&

36、lt;/p><p><b>　　夾具：專用銑夾具</b></p><p>　　查《切削手冊》得：fz=0.08 mm/z 根據(jù)機床說明書取n=190 r/min，</p><p><b>　　故實際切削速度為:</b></p><p>　　v===23.8 m/min </p><

37、;p>　　當n=190 r/min時，工作臺每分鐘進給量為：</p><p>　　fm=fzn=0.08×6×190=91.2 mm/min </p><p>　　根據(jù)機床說明書工作臺縱向進給量取fm=95 mm/min</p><p><b>　　切削工時：</b></p><p>　　刀具工

38、作行程：l+l1+l2=22+13+2=37 mm</p><p><b>　　則切削工時為：</b></p><p>　　tm===0.39 min</p><p>　　7) 工序35：去毛刺------去所有加工面的銳邊毛刺</p><p>　　工具：平銼（中粗齒）10寸</p><p>&l

39、t;b>　　第3章 夾具設(shè)計</b></p><p>　　由于該零件是中批量生產(chǎn)，所以采用專用夾具，操作迅速、方便、省力，以保證較高的加工精度和生產(chǎn)效率。</p><p>　　3.1 零件在夾具中的定位</p><p>　　零件的定位利用六點定位原理。以零件φ22mm內(nèi)孔、叉口角內(nèi)側(cè)面及外圓輪廓為定位基準面，定位元件用長圓柱銷限制的4個自由度，叉

40、口角內(nèi)側(cè)面限制1個自由度，叉口角外圓輪廓限制一個自由度。</p><p>　　3.1.1 線性尺寸誤差分析</p><p>　　為方便加工及夾具設(shè)計，進行尺寸換算鉆套孔中心（零件φ8mm孔中心）距定位銷中心（零件φ22mm孔中心）距離為：L=81.01mm～81.631mm，取L=81.3±0.25，夾具設(shè)計制造時取L=81.3±0.03（見夾具圖）。</p>

41、;<p>　　由于定位基準（銷軸軸線）與工序基準（φ22mm內(nèi)孔中心線）重合，所以基準不重合誤差為△B=0。故此定位誤差是由定位副制造誤差及其配合間隙所引起的。故控制定位元件的制造精度即可滿足加工要求。</p><p><b>　　△d=△y=</b></p><p>　　因公差δ=0.5mm，△d=0.0665mm＜δ/3=0.167mm，因此能滿足零

42、件的線性尺寸精度要求，該方案可采用。</p><p>　　3.1.2 平行度誤差分析</p><p>　　由零件圖紙技術(shù)條件4（φ8mm兩也公共軸線對尺寸23mm的平面內(nèi)φ22mm的表面的平行度在長度100mm上不大于0.2 mm；φ8mm兩也公共軸線對尺寸78的平面的不平行度在長度100mm上不大于0.4 mm）得：影響此技術(shù)條件的因素主要是夾具圖中件2銷軸對夾具體底面的垂直度要求和夾

43、具圖中件13鉆套對夾具體底面和銷軸軸線的位置度要求。</p><p>　　考慮銷軸軸線與底面的垂直度要求φ0.03及鉆套軸線的位置度要求φ0.03，因此引起零件平行度最大值為：</p><p>　　△max=0.03+0.03=0.06 mm＜0.2/3=0.067 mm</p><p>　　因此該方案能滿足零件的平行度加工要求。</p><p&

44、gt;　　3.2 零件在夾具中的夾緊</p><p>　　夾緊裝置要在零件夾緊過程中不能破壞零件在定位時所獲得的正確位置，操作方便、結(jié)構(gòu)簡單，且夾緊力可靠。利用V形壓緊零件叉頭外輪廓，可起定位作用，并可保證加工時壁厚均勻。采用螺旋夾緊機構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，夾緊行程大，擴力比大，自鎖性能好。</p><p>　　3.3 夾具的操作簡要說</p><p>　　加工

45、時先調(diào)整好夾具與機床主軸的相對位置（鉆套軸線與機床主軸同軸）。。在裝夾零件時，先將零件φ22孔與夾具銷軸配合，逆時針旋轉(zhuǎn)零件把零件叉角內(nèi)平面放于支承板上，移動V形塊使其與零件叉角外輪廓實現(xiàn)定位夾緊，調(diào)整機床進行加工；鉸孔時，松開鉆套螺釘，取下速換鉆套Ⅰ，換上鉸套Ⅱ進行鉸孔。拆卸零件時，移開V形塊，順時針方向旋轉(zhuǎn)零件旋出鉆模板并向上可取下零件。</p><p><b>　　結(jié)束語</b><

46、;/p><p>　　在老師的悉心指導和嚴格要求下，我完成了課程設(shè)計，通過本次課程設(shè)計，讓我平時課堂上學到的知識得到進一步的鞏固，也將一所學知識面應(yīng)用到實際的設(shè)計中。從開始接到課程設(shè)計題目，我自行設(shè)計，出現(xiàn)了一些錯誤，造成了幾次返工。但是，正是這一次次的嘗試磨煉了我的耐心并加深我對所學知識的理解，每一步對我來說都是新的嘗試和挑戰(zhàn)。真正用心做一件事情，是真正的學習過程和研究的過程，是提高自身能力的過程,希望這次經(jīng)歷能讓我

47、在以后的學習、工作中激勵我繼續(xù)前進。</p><p><b>　　參考文獻:</b></p><p>　　1 浦林袢 金屬切削機床夾具設(shè)計手冊 北京：機械工業(yè)出版社 ，1995</p><p>　　趙家齊 編:機械制造工藝學課程指導書 北京： 機械工業(yè)出版社 ， 2000</p><p>　　陳明 主編.機械制造