换挡叉加工工艺及r43圆弧面加工夹具设计

机械制造技术基础课程设计题目换挡叉加工工艺及R43圆弧面加工夹具设计班级姓名指导教师完成日期一、设计题目换挡叉加工工艺及R43圆弧面加工夹具设计二、原始资料1被加工零件的零件图1张2生产类型（中批或大批大量生产）三、上交材料1绘制零件图1张2毛坯图1张3编制机械加工工艺过程综合卡片1套4编制机械加工工艺卡片（仅编制所设计夹具对应的那道工序的机械加工工艺卡片）1套5绘制夹具装配图（A0或A1）1张6绘制夹具中1个零件图（A1或A2。装配图出来后，由指导教师为学生指定需绘制的零件图，一般为夹具体）。1张7编写课程设计说明书（约50008000字）。1份四、进度安排本课程设计要求在3周内完成。1第L2天查资料，熟悉题目阶段。2第37天，完成零件的工艺性分析,确定毛坯的类型、制造方法和机械加工工艺规程的设计并编制出零件的机械加工工艺卡片。3第810天，完成夹具总体方案设计（画出草图，与指导教师沟通，在其同意的前提下，进行课程设计的下一步）。4第1113天，完成夹具总装图的绘制。5第1415天，零件图的绘制。6第1618天，整理并完成设计说明书的编写。7第19天，完成图纸和说明书的输出打印。8第2021天，答辩五、指导教师评语成绩指导教师日期摘要本次课程设计的题目是换挡叉加工工艺及R43圆弧面加工夹具设计，通过此次设计，使课本上学到的理论知识在这次课程设计中得到实践，机械制造基础课本上学到的知识，诸如，定位误差的计算，机床类型的选择，加工方式的选择，夹具体设计应注意的问题等，在这次课程设计中都得到了应用，增加了自己理论联系实际的能力1运用所学基本理论知识，正确解决了工件在加工时的定位和夹紧问题，选择合理的方案，进行必要的计算，根据题意设计出符合要求的低成本夹具。2收集有关资料，掌握正确的夹具设计思想、方法和手段，学会了正确使用有关手册及其它技术资料。3分析研究结构工艺性问题，提高结构设计能力。4进一步了解了有关机床、刀具和量具等的工装知识。ABSTRACTOFTHETOPICCURRICULUMDESIGNIS43MMTRANSMISSIONSHIFTFORKSLOTMACHINEDEDICATEDFIXTUREDESIGN,THROUGHTHEDESIGN,SOTHATSCHOOLTEXTBOOKSTOTHETHEORYOFKNOWLEDGEINTHECURRICULUMDESIGNHASBEENTHEPRACTICE,MACHINEBUILDINGBASEDONTHEKNOWLEDGELEARNEDFROMTEXTBOOKS,SUCHASPOSITIONINGERROROFCALCULATION,THECHOICEOFMACHINETOOLTYPES,PROCESSINGMETHODSOFSELECTION,SPECIFICFOLDERDESIGNSHOULDBENOTED,INTHECOURSEDESIGNHASBEENAPPLIEDBOTHTOINCREASETHEIRABILITYTOINTEGRATETHEORYWITHPRACTICE1LEARNEDTOUSETHEBASICTHEORYOFKNOWLEDGE,THECORRECTSOLUTIONINTHEPROCESSINGOFTHEWORKPIECEPOSITIONINGANDCLAMPINGATTHETIMEOFTHEISSUE,SELECTAREASONABLEPROPOSAL,TOCARRYOUTTHENECESSARYCALCULATIONS,BASEDONQUESTIONSINTENDEDTODESIGNAFIXTURETOMEETTHEREQUIREMENTSOFTHELOWCOST2TOGATHERRELEVANTINFORMATION,TOMASTERTHECORRECTFIXTUREDESIGNIDEAS,WAYSANDMEANSTOLEARNTHECORRECTUSEOFTHEMANUALSANDOTHERTECHNICALINFORMATION3ANALYSISOFTHESTRUCTUREOFTHEISSUEOFTECHNOLOGYTOENHANCETHECAPACITYOFTHESTRUCTURALDESIGN4ABETTERUNDERSTANDINGOFTHEMACHINETOOLS,CUTTINGTOOLSANDMEASURINGTOOLSSUCHASKNOWLEDGE目录1零件的工艺分析及生产类型的确定111零件的用途112换挡叉的技术要求12换挡叉毛坯的选择121确定换挡叉的生产类型122确定毛坯，绘制毛坯简图2221选择毛坯2222确定机械加工余量，毛坯尺寸和公差的前提条件2223确定机械加工余量3224确定毛坯尺寸公差33换挡叉机械加工工艺过程制定531工艺基准的选择532表面加工方法的确定633加工阶段的划分734工序的集中与分散835工序顺序的安排836确定工艺路线937加工余量，工序尺寸和公差的确定1038切削用量的计算1139时间定额的计算12391辅助时间TF的计算13392其他时间的计算134专用夹具设计135体会与展望146方案综合评价与结论157参考文献161零件的工艺分析及生产类型的确定11零件的用途该零件用换挡叉头以孔套在边素叉轴上，并用销钉经孔与变速叉轴联结，换挡叉脚则夹在双联变换齿轮的槽中。当需要变速时，操纵边速杆，变速操纵机构就通过换挡叉头部的操纵槽带动换挡叉与变速叉轴一起在变速箱中滑移，换挡叉脚拨动双联变换齿轮在花毽轴上滑动以变换档位，从而改变机器的运转速度。12换挡叉的技术要求加工表面公差及精度等级M表面粗糙度RAM形位公差换挡叉脚两侧面IT1263015A换挡叉脚两端面IT1263换挡叉脚内表面IT1263换挡叉头孔IT1263换挡叉下方端面IT1363槽内侧面IT121252换挡叉毛坯的选择21确定换挡叉的生产类型零件的机械加工工艺规程与采用的生产类型密切相关。生产类型是指企业（或车间、工段、班组、工作地）生产专业化程度的分类。一般分为大量生产、成批生产和单件生产三种类型。不同的生产类型，零件的加工工艺是不同的。生产类型主要与零件的年生产量有关。NQN1A1B121式中N零件年生产量（件/年）Q产品年生产量（台/年）N每台产品所含零件数（件/年）A该零件的备品百分率（）B该零件的废品百分率（）已知该零件的年生产量为8000台/年；N1件/台；结合生产实际，备品率A和废品率B分别为3和05。N80001（13）105件换挡叉重量2千克，由机械制造技术基础课程设计指南（以下简称设计指南）表21查得，变速器换挡叉属轻型零件，该换挡叉生产类型为大批量生产。22确定毛坯，绘制毛坯简图16238530R35R46R50R3R9R51R43101212186201946221选择毛坯该零件材料为35号钢，考虑该工件在工作过程中则经常承受交变载荷及冲击载荷，因此应该选用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证工件可靠。由于工件年产量8281件，属大批量生产，而且零件的轮廓尺寸不大，故采用模锻成形。从而也提高了生产效率，保证了加工精度。222确定机械加工余量，毛坯尺寸和公差的前提条件要确定毛坯尺寸和机械加工余量，应先确定如下各项因素锻件的公差等级由该零件的功用和技术要求，确定其锻件公差等级为普通级。锻件质量根据零件的成品质量2KG，估算为25KG。FMFM锻件形状复杂系数SS2（22）/FN/FLBH式中L零件的长度B零件的宽度H零件的高度零件材料的密度N零件包络体质量由已知条件得形状复杂系数为S25/136766878106046由于046介于032和063之间，故该换挡叉的形状复杂系数属S2级。锻件材质系数M由于该零件材料为35号钢，是碳的质量分数小于065的碳素钢，故该锻件的材质系数属M1级。零件的表面粗糙度该零件的加工表面的粗糙度RA均大于16M。锻件分模线形状选择零件长度方向对称平面为分模面，属平直分模线。223确定机械加工余量根据锻件的质量、零件表面粗糙度、形状复杂系数查设计指南表59，由此查得单边余量在厚度方向为1722MM，长度方向为1722MM，宽度方向也为1722MM，换挡叉头中心孔的单面余量查设计指南表510查得为20MM。224确定毛坯尺寸公差毛坯尺寸公差根据锻件质量，材质系数，形状复杂系数从设计指南表56、表57中查得。本零件的毛坯尺寸允许偏差及机械加工余量见表21。表21换挡叉毛坯尺寸公差及加工余量零件尺寸（MM）毛坯尺寸公差（MM）机械加工余量（MM）实际取值（MM）宽度51150717222长度1032617222宽度96541017222厚度596417222厚度1421017222厚度565717222高度127120617222孔径158422宽度R105120617222长度R1055717222宽度2551206172223换挡叉机械加工工艺过程制定31工艺基准的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择得正确，合理，可以保证加工质量，提高生产效率，否则，就会使加工工艺过程问题百出，严重的还会造成零件大批报废，使生产无法进行。定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，再确定粗基准。精基准的选择选择精基准时应遵循下列原则基准重合原则；基准统一原则；自为基准原则；互为基准原则；便于装夹原则。选择操纵槽和叉轴孔158孔作为精基准，零件上的很多表面都可以以它们作为基准，即遵循了“基准统一”原则。操纵槽作为精基准，并且该换挡叉轴向方向上的尺寸多以该端面作为设计基准，遵循了“基准重合”原则。叉轴孔158的轴线是设计基准，作为精基准可以加工换挡叉脚两内侧面和外圆面，遵循了“基准重合”原则。粗基准的选择选择粗基准时应遵循下列原则余量均匀原则；保证加工表面位置正确的原则；粗基准只能有效使用一次的原则；粗基准平整光洁定位可靠的原则。选择换挡叉脚内圆面和操纵头左端面为粗基准，可以为后续工序准备好精基准。32表面加工方法的确定见表31表31换挡叉零件各表面加工方案加工表面尺寸精度等级表面粗糙度RA/MM加工方案备注叉轴孔IT832钻粗铰精铰孔加工方案的经济精度和表面粗糙度换挡叉头外圆面IT11125粗车外圆面加工方案的经济精度和表面粗糙度操纵头两侧面IT1363粗铣平面加工方案的经济精度和表面粗糙度换挡叉头下端凸台面IT16125粗铣平面加工方案的经济精度和表面粗糙度外圆面IT1563粗车外圆面加工方案的经济精度和表面粗糙度内圆面IT1363粗铣孔加工方案的经济精度和表面粗糙度换挡叉脚内侧面IT1063粗铣半精铣平面加工方案的经济精度和表面粗糙度换挡叉脚前后端面IT1263粗铣半精铣磨削平面加工方案的经济精度和表面粗糙度操纵槽IT10125粗铣半精铣平面加工方案的经济精度和表面粗糙度内螺纹孔IT13125钻孔攻螺纹螺纹加工方案的经济精度和表面粗糙度操纵头右端面IT13125粗铣平面加工方案的经济精度和表面粗糙度33加工阶段的划分该换挡叉可将加工阶段划分为粗加工，半精加工和精加工3个阶段。粗加工阶段将精基准（操纵槽和叉轴孔）准备好，使后续工序都可以采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求。粗铣操纵头右端面，换挡叉脚内表面，换挡叉脚两端面，操纵头侧面和换挡叉凸台面。粗车外圆面。半精加工阶段完成换挡叉脚两端面，换挡叉脚内侧面的精铣加工和螺纹孔9MM的钻，攻螺纹的加工。精加工阶段进行换挡叉脚两端面的磨削加工。34工序的集中与分散该换挡叉的生产类型为大批生产，因此选用工序集中原则安排换挡叉的加工工序。采用高效专用设备及工艺装备，以提高生产率，工序装夹的次数少，易于保证表面间位置精度，还能减少工序间运输量，缩短生产周期。35工序顺序的安排机械加工工序的安排遵循“基面先行”原则，先加工精基准操纵槽和叉轴孔。遵循“先粗后精”原则，先进行粗加工工序，后安排精加工工序。遵循“先主后次”原则，先加工主要表面操纵槽，叉轴孔和换挡叉脚两端面，后加工次要表面操纵头两侧面和外圆面等。遵循“先面后孔”原则，先加工各平面，最后进行螺纹孔的加工。热处理工序的安排模锻成型后切边，进行调质，可使零件的综合力学性能好，换挡叉脚两端面在精加工之前进行局部高频淬火，提高其耐磨性和在工作中承受冲击载荷的能力。辅助工序的安排粗加工换挡叉脚两端面和热处理后，安排校直工序。半精加工后，安排去毛刺和中间检验工序。精加工后，安排去毛刺，清洗和终检工序。综上所述，该换挡叉工序的安排顺序为基准加工主要表面粗加工及一些余量大的表面加工主要表面半精加工及次要表面加工热处理主要表面精加工36确定工艺路线换挡叉的工艺路线，机床设备及工艺装备见表32。表32换挡叉工艺路线及设备，工装的选用工序号工序名称机床设备刀具量具1粗铣换挡叉头前后两端面立式铣床X51高速钢套式面铣刀游标卡尺2粗铣换挡叉左端面立式铣床X51高速钢套式面铣刀游标卡尺3半精铣换挡叉后端面立式铣床X51高速钢套式面铣刀游标卡尺4粗铣、半精铣操纵槽、去槽口尖角立式铣床X51三面刃铣刀、平锉游标卡尺5粗扩精扩铰205孔倒角四面组合转床扩孔钻、铰刀、卡尺、塞规6半精铣叉下端面，钻M10螺纹孔立式铣床X51高速钢套式面铣刀麻花钻，丝锥内径千分尺尺7校正叉脚钳工台手锤8粗铣叉脚两端面卧式双面铣床1三面刃铣刀游标卡尺9铣叉爪口内侧面立式铣床X51铣刀游标卡尺10半精铣叉脚两端面卧式双面铣床三面刃铣刀游标卡尺11去毛刺钳工台平锉内径千分尺12中检塞规、百分表、卡尺13热处理淬火机等14校正叉脚钳工台手锤15清洗清洗机塞规，百分表，卡尺等16终检塞规，百分表，卡尺等37加工余量，工序尺寸和公差的确定工序尺寸及公差的确定有两种情况一种是工序尺寸及其公差与零件上某设计尺寸或其他工序尺寸相关，需要通过解算尺寸链的方法来确定。另一种是工序尺寸及其公差仅与工序余量有关，如加工过程中不存在基准转换的情况。此时，可按如下方法确定个工序尺寸和公差确定该加工表面的总余量，再根据加工路线确定各工序的基本余量，并核对第一道工序的加工余量是否合理。自终加工工序起，即从设计尺寸开始，至第一道工序，逐次加上（对被包容面）或减去（对包容面）个工序的基本余量，便可得到各工序的基本工序尺寸。除终加工工序外，根据各工序的加工方法及其经济加工精度，确定其工序公差和表面粗糙度。按“入体原则”以单向偏差方式标注工序尺寸，并可作适当调整。加工余量，工序尺寸和公差的计算根据课程设计要求，这里只作工序4加工余量和工序尺寸公差的确定。工序4粗铣，半精铣操纵槽，去槽口尖角查简明手册表122半精铣工步工序余量为1MM，已知工序公差IT10（01），工序尺寸为142MM，根据入体原则，则半精铣工步的工序尺寸和偏差为142。0已知毛坯总余量36MM，所以粗铣工步的工序余量为36126MM。由设计指南表529得粗铣工步的工序公差为IT11（011），则粗铣工步的工序基本尺寸为1421132MM，工序尺寸和公差为132。01毛坯槽总余量为36MM，公差为，基本尺寸M，尺寸和偏差为106。工序2的加工余量，工序尺寸和公差见表34表33工序2加工余量，工序尺寸和公差表工序名称工序余量工序公差工序基本尺寸工序尺寸和公差半精铣操纵槽1IT10（01）1421420粗铣操纵槽26IT11（011）13213201毛坯槽3626106106238切削用量的计算根据课程设计要求，只作第4工序的切削用量确定方法工序4粗铣，半精铣操纵槽，去槽口尖角背吃刀量的确定半精铣工步的背吃刀量AP05MM粗铣工步的背吃刀量AP13MM进给量的确定粗铣工步的进给量，由机械制造技术基础课程设计指导课程表519，按背吃刀量30MM，机床动力510KW，零件夹具刚度中等的条件，FZ00801MM/Z,选取FZ01MM/Z。切削速度的计算由机械制造技术基础课程设计指导课程表520,按照D/Z200/12,查得V268M/MIN，由公式（31）可求得该工步铣刀转速N42675R/MIN，由机械制造技术基础课程设计指导课程表415所列X51型立式铣床的主轴转速，取转速N490R/MIN。再将此转速代入公式（31），可求的该工步的实际切削速度8/04920/1372/IVD半精铣工步的进给量，由机械制造技术基础课程设计指导课程表519，按背吃刀量30MM，机床动力510KW，零件夹具刚度中等的条件，FZ00801MM/Z,选取FZ01MM/Z，由机械制造技术基础课程设计指导课程表520,按照D/Z200/12,查得V268M/MIN，由公式（31）可求得该工步铣刀转速N42675R/MIN，由机械制造技术基础课程设计指导课程表415所列X51型立式铣床的主轴转速，取转速N490R/MIN。再将此转速代入公式（31），可求的该工步的实际切削速度6/120/72/INVD39时间定额的计算工序4粗铣，半精铣操纵槽，去槽口尖角粗铣工步，由机械制造技术基础课程设计指导课程表543公式TJ式中21428MM25MM,取2MMIFLMZ21LLL1L13EEAD253MMFMZFNFZZN0112490588MM/M206IN。4将上述结果代入公式TJ1014MIN8IFLZ21853391辅助时间TF的计算工序4粗铣，半精铣操纵槽，去槽口尖角粗铣工步，TF01584S126S；3半精铣工步，TF01584S126S；3392其他时间的计算除了作业时间（基本时间和辅助时间之和）以外每道工序的单件时间还包括布置工作地时间，休息和生理需要时间和准备和终结时间。由于本零件中拨插的生产类型为大型生产，分摊到每个工件上的时间甚微，可忽略不计；布置工作地时间TB是作业时间的27，生理需要时间与休息时间TX是作业时间的24。本例均取为3，则各个工序的其他时间TBTX可按关系式33TFTJ计算，工序2粗铣，半精铣操纵槽，去槽口尖角粗铣工步，TBTX6126S84S058S；5半精铣工步，TBTX6126S84S058S；54专用夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，形成大批量生产，通常需要设计专用夹具。经过选择指导老师和课题，决定设计铣床专用夹具。本夹具将用于立式铣床。41设计主旨本夹具主要用来铣削圆弧设计，零件都有一定的技术要求。因此，在本道工序加工时，主要考虑如何提高加工精度，提高劳动生产率和降低劳动强度。42夹具设计421定位基准的选择工件以16MM的内孔和拨叉头左端面作为定位基准，采用平面与定位心轴组合定位方案。其中定位平面限制三个自由度，定位销限制两个自由度，再以一个定位支承钉顶再拨叉杆幅板的一个侧面限制一个自由度，实现完全定位。采用螺母加开口垫圈夹紧工件，用压板压住工件幅板的另一侧完成辅助定位与夹紧，以承受切削力。定位元件的工作表面与夹具体底面的垂直度要求保证满足零件定位基准与工序基准的垂直度要求，以保证零件图的要求。加工时，随着铣刀的进给工件可能会产生转角误差，但这属于自由公差，故应能满足定位要求。422切削力和夹紧力的计算切向力FZ98160FZPFZNXYNCAFVK0821018082391651561N背向力FY980FYPFYNXNCAFVK0090750316541362378N进给力FX98160FXPFXNYNCAFVK0041039816532558N夹紧力N选用摇柄压紧，实际加紧力N应为NF1460501式中，和是夹具定位面及加紧面上的摩擦系数，1205。12NN2054压此时已大于所需的1460N的夹紧力，故本夹具可安全压工作。423对刀装置的选择采用直角对刀块对刀。根据铣削方式设计相应的对刀块，满足加工条件的要求。424夹具设计及操作的简要说明如前所述，在设计夹具时，为提高劳动生产率，应该首先着眼于加紧，本道工序的拉床夹具就选择了手动加紧方式，本方式简单、快捷。本工序由于是精加工，切削力较小，同时还有夹紧工件，因此势必要控制好夹紧力。目前可采取的有效措施有三个一是选择好毛坯，提高它的精度、刚性以及抗疲劳性。二是选择合理的夹紧力，以免在拉削时使工件受到损伤。在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本夹具操作简单，省时省力。此外，可以使夹具在一批零件加工之前对好刀，再使机床在工作台上有一正确的安装位置，以利于拉削加工。5体会与展望机械制造工艺与机床夹具课程设计是机械制造工艺与机床夹具课程教学的一个不可或缺的辅助环节。它使我全面地综合运用本课程及其有关先修课程的理论和实践知识进行加工工艺及夹具结构设计的一次重要实践。培养了自己编制机械加工工艺规程和机床夹具设计的能力，为以后搞好毕业设计和去工厂从事工艺与