机械制造课程设计说明书《变速器换挡叉》 .doc

机械制造技术课程设计说明书 机械制造技术 课程设计说明书课程名称： 机械制造技术 题目名称： 变速器换挡叉加工工艺及夹具设计 班 级： 机械 姓 名： 学 号： 指导教师： 评定成绩： 指导老师签名： 2012年05月06日目录第一章：零件分析1.1、零件的作用1.2零件的工艺分析1.3、尺寸和粗糙度的要求1.4、位置公差要求第二章：毛坯的设计2.1选择毛坯2.2确定机加工余量、毛坯尺寸和公差2.3 确定机械加工加工余量2.4 确定毛坯2.5 确定毛坯尺寸公差2.6设计毛坯图第三章：基准选择第四章：拟定机械建工工艺路线第五章：确定机械加工余量，工序尺寸及公差第六章：选择机床设备及工艺装备第七章：加工设备及道具、夹具、量具的选择第八章：确定切削用量及基本工时第九章：基本时间的确定第十章：夹具的设计第十一章：填写工艺文件第十二章：总结 序言 机械制造工艺学课程设计使我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。 就我个人而言，我希望能通过这次课程设计能巩固、扩大和强化自己所学到的理论知识与技能，对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力。第1章 ：零件分析1.1、零件的作用题目所给定的零件是变速器换档叉，如下图所示。它位于传动轴的端部，主要作用是换挡。使变速器获得换档的动力。1.2零件的工艺分析由零件图可知，该零件的材料为35#钢，锻造成型，由零件的尺寸公差选择模锻加工成型，保证不加工表面达到要求的尺寸公差。该零件需要加工的表面可大致分为以下四类：（1）15.81的孔。（2）以15.81孔的轴心线为基准的两平面。（3）以15mm槽为基准的两插口端面。（4）以15.81孔的轴心线为基准的两叉口侧面。（5）15mm槽中心的两个侧面及槽外的两端面。（6）拨槽的最前端面（7）以15mm槽为基准的m10*1-7h的螺纹孔。其中15.81的孔和15mm的槽以及叉口的上下端面和叉口的中间两侧面为主要的配合面，加工的精度及粗糙度的要求较高，应作为加工的重点1.3，尺寸和粗糙度的要求1）15.81f8孔：孔径15.81mm，两端倒脚0.4mm45，表面粗糙度ra3.2 m。 2）换档叉脚端面：保证尺寸56，表面粗糙度ra12.5 m。 3）操纵槽：宽度为14.2mm ,深度为18mm,对称面与换档叉头端面的距离为20.5mm，两侧面几底面的表面粗糙度为ra12.5 m 。 4） 换档叉脚端面：厚度尺寸为5.9mm，表面粗糙度ra6.3 m ，对孔15.81f8的垂直度为0.15mm，外端面与操纵槽的距离为33.5 0.15mm。 5）换档叉脚内侧面：宽度尺寸为51mm，表面粗糙度为ra6.3 m 。两端倒角0.8mm45。1.4、位置公差要求 由零件图可知，该零件主要要求保证15.81的孔和叉口的上下端面之间的垂直度要求，以15.81的孔作为加工叉口上下端面的定位基准便可以保证其垂直度的要求。第二章：毛坯的设计2.1选择毛坯零件为35钢，是中碳钢，其强度和球铁接近，其铸造工艺性介于低碳钢和高碳钢之间，可进行热处理，以获得所需要的机械性能。由于零件的材料为35钢,零件形状不规则,因此应选用铸造毛坯。零件的轮廓尺寸不大,而且工件上有许多表面不切削加工,所以选用砂型机器造型。2.2确定机加工余量、毛坯尺寸和公差(1)确定最大轮廓尺寸根据零件图计算零件的最大轮廓尺寸为：长147.4mm，宽76mm，高56mm（2）选择锻件公差等级查手册模锻成型，零件材料按中碳钢，得锻件公差等级为gb6414-86的ct9.（3）求铸件尺寸公差公差带相对于基本尺寸对称分布。（4） 求机械加工余量等级机械加工余量等级为am-h.2.3 确定机械加工加工余量 根据锻件质量、零件表面粗糙度、形状复杂程度，取铸件加工表面的单边余量为4，孔的加工余量按相关表查找选取。2.4 确定毛坯的技术要求1）铸件无明显的铸造缺陷 2）未注圆角为r35 3）拔摸斜度为7 4）机加工前正火,消除内应力 4、绘毛坯图 根据零件图所示的零件结构形状,在各加工表面加上加工余量,绘制毛坯图下图为零件毛坯图：第3章 基准选择由于附图1所示的换档叉零件图多数尺寸及形位公差以15.81f8孔及其端面为设计基准,因此必须首先将15.81f8孔及其端面加工好,为后续工序准备基准.根据粗,精基准选择的原则,确定各加工表面的基准如下: 1) 15.81f8孔及其端面:拔叉头的外轮廓及端面(粗基准) 2) 换档叉脚端面(粗加工): 15.81f8孔及其端面 3) 换档叉脚端面(精加工): 15.81f8孔及换档叉脚端面 4) 换档叉脚内侧面: 15.81f8孔, 换档叉脚端面及换档叉脚外侧面 5) 操纵槽: 15.81f8孔,操纵槽, 换档叉脚内侧面 第四章 拟定机械建工工艺路线1、确定各加工表面的加工方法及加工路线 该换档叉的加工表面为: 15.81f8孔及端面, 换档叉脚的两侧面及内侧面,操纵槽, 15.81f8孔.根据各加工表面的精度要求和表面粗糙度要求,（孔的加工路线为钻樘饺,端面的加工方法为车, 换档叉脚端面的加工路线为粗铣磨, 换档叉脚内侧面的加工方法为铣削,操纵槽的加工方法铣削,15.81f8孔的加工方法为钻削.2、拟订加工工艺路线 1）工艺路线方案一 工序一 车换档叉头端面,钻,镗,铰15.81f8孔,孔口倒角. 工序二 校正换档叉脚 工序三 粗铣换档叉脚两端面 工序四 铣换档叉脚内侧面 工序五 铣操纵槽 工序六 钻15.81f8孔 工序七 去毛刺 工序八 换档叉脚局部淬火 工序九 校正换档叉脚 工序十 磨换档叉脚两端面 工序十一 清洗 工序十二 清洗检验2） 工艺路线方案二工序一 车换档叉头端面 工序二 钻,镗,铰15.81f8工序三 15.81f8孔口倒角工序四 校正换档叉脚 工序五 粗铣换档叉脚两端面工序六 铣换档叉脚内侧面 工序七 铣操纵槽 工序八 15.81f8孔 工序九 去毛刺 工序十 换档叉脚局部淬火 工序十一 校正换档叉脚 工序十二 磨换档叉脚两端面工序十三 清洗工序十四 清洗 工艺路线方案一是按工序集中原则组织工序, 15.81f8孔及端面需要用采用六角车床和专用夹具加工,优点是工艺路线短, 15h8孔及其端面的加工在一台机床上完成,减少工件装夹次数,易于保证加工面相互位置精度,需要的机床数量少,减少工件在工序间的运输,减少辅助时间和准备终结时间.工艺路线方案二是按序分散原则组织工序，换档叉头端面可在普通车床上用通用卡盘装夹加工, 15.81f8孔可在普通钻床上用钻模加工,孔口倒角在另一台车床上加工.优点是可以采用通用机床和通用夹具,缺点是工艺路线太长,增加了工件的装夹次数,而且工序一和工序二重复使用粗基准.由于本零件形状不规则,加工面分散,可以采用万能性机床配以专用夹具,并尽量使工序集中，提高生产率.综合上述两个工艺路线方案的优缺点,选择第一个方案. 第5章 确定机械加工余量，工序尺寸及公差 根据上述原始资料及加工工艺, 查机械制造工艺设计简明手册(以下简称工艺手册),分别确定各加工表面的加工余量,工序尺寸及公差如下: 工序 工序内容 单位余量工序尺寸 表面粗糙度ra 工序一 1.车换档叉头端面2. 钻15.81f8孔3. 镗15.81f8 孔4. 铰15.81f8 孔5. 倒孔口角2.5mm7mm 0.8mm0.2mm0.4mm 30mm 14mm14.8mm 15.81mm 0.4mm4512.5 m 12.5 m 6.3 m 3.2 m 12.5 m工序三 粗铣换档叉脚两端面3.2mm 6.3 mm12.5 m工序四铣换档叉脚内侧面3.5mm51mm 6.3 m工序五铣操纵槽6.5mm 14.2mm 12.5 m工序六钻10h7孔 2.5mm 10h7mm12.5m 工序七磨换档叉脚端面 0.3mm5.9mm 6.3 m第六章 选择机床设备及工艺装备 根据一般工厂先有的生产条件,为了满足生产需要,现选用各工序所用的设备为: 工序一 c336-1 回转式六角车床,yt15外圆车刀, 14mm 标准锥柄麻花钻,14.8yt15扩孔刀及15h8yt15锥柄机用绞刀,0200/0.02mm游标卡尺,钢直尺15h8孔用塞规. 工序二 钳工台,校正工具 工序三 x62w卧式铣床,yt15三面刃铣刀,专用夹具,0200/0.02mm游标卡尺 工序四 x62w卧式铣床,yt15三面刃铣刀,专用夹具,0200/0.02mm游标卡尺工序五 x62w卧式铣床,yt15三面刃铣刀,专用夹具,0200/0.02mm游标卡尺工序六 z515钻床, 5锥柄麻花钻,专用夹具,0200/0.02mm游标卡尺 工序七 钳工台,校正工具,0200/0.02mm游标卡尺 工序八 m7120a平面磨床,砂轮,专用夹具,0200/0.02mm游标卡尺 第7章 加工设备及道具、夹具、量具的选择由于生产类型为大批量，故加工设备以通用机床为主，辅以少量专用机床，其生产方式以通用机床专用夹具为主，辅以少量专用机床的流水生产线，工件在各机上的装卸及各机床间的传送均由人工完成。4.1根据不同的工序选择不同的机床10工序是加工15.81的孔，先用14的麻花钻钻孔，再用选用15的扩孔钻扩孔，可选用立式摇臂钻床完成。15工序是粗铣叉口上端面，可选用立式铣床完成。20工序是粗铣叉口下端面及中间两侧面，可以选用立式铣床完成。30工序是精加工叉口上端面，选用立式铣床完成。35工序是粗铣叉口上端面及中间两侧面，可以选用立式铣床完成。40 工序是铣削加工拨槽的侧面以及拨槽的中间两个小侧面，可选用卧式铣床来完成。45工序是加工拨槽的另一个侧面，在上道工序的基础将夹具旋转180，同样的采用卧式铣床。50 工序是铣削拨槽的下端面和钻孔加工m10*1的螺纹孔，可以选用卧式铣床完成55 为精加工15.81的孔，采用万能无心磨床来保证精度。4.刀具选择选用硬质合金铣刀，硬质合金钻头，硬质合金扩孔钻、加工中碳钢零件采用yg硬质合金，粗加工用yg8，半精加工为yg6各工序所需刀具如下表：工序号工序内容所选刀具00模锻成型05正火处理10加工15.81的孔14的麻花钻和 15的扩孔钻15粗加工叉口上端面和拨槽的最前端面20的端面铣刀20粗加工叉口下端面及中间侧面20的端面铣刀和10的立铣刀25两叉口淬火处理30精加工叉口上端面并倒角20的端面铣刀35精加工叉口下端面及中间侧面并倒角20的端面铣刀和10的立铣刀40加工拨槽的侧面及中间侧面20的端面铣刀和10的立铣刀45加工拨槽的另一个侧面20的端面铣刀50加工拨槽下端面及m10的螺纹孔20的端面铣刀和8.5的麻花钻及10的丝锥55精加工15.81砂轮60钳工65检验4.3，选择量具本零件属于成批生产，一般情况下尽量采用通用夹具。根据零件的表面的精度要求，尺寸和形状特点，参考相关资料，选择如下：10工序采用游标卡尺和塞规。15、20、30、35、40、45工序采用游标卡尺和标准粗糙度块。倒0.8*450角度，采用万能角度卡尺。 50工序采用塞规检验。第八章 确定切削用量及基本工时1、工序一 车换档叉头端面，钻、镗、铰孔，孔口倒角 加工条件：c336-1回转式六角车床,yt15外圆车刀，14 mm标准锥柄麻花钻, 14.8yt15扩孔刀及15h8yt15锥柄机用绞刀，专用夹具，柴油冷却。 （1） 车换档叉头端面 a 确定背吃刀量 端面的总加工余量为2.5mm，一次走刀加工，ap=2.5mm。 b. 确定进给量 根据切削用量简明手册（以下简称切削手册）表1.4，刀杆尺寸为20mm20mm, ap 30mm 以及工件直径为2050mm 时，f=0.30.4mmr，查工艺手册表4.2-3，根据机床的横向进给量取f=0.39mm/r。c. 计算切削速度 根据切削手册表1.27、表1.28，cv=242，m=0.2,xv=0.15,yv=0.35,修正系数kmv=1.44,ksv=0.8,kkv=1.04,kkrv=0.81,刀具寿命选t=60min d. 确定机床主轴转速 根据工艺手册表4.2-2,与807。3r/min相近的机床转速为760r/min及1000r/min.现选nw=760 r/min，所以实际切削速度 v =119.38 m/mine. 计算基本时间 按工艺手册表6.2-1，l=24mm,l1=2mm,l2=0,l3=0。(2) 钻15.81f8孔至14mm a. 确定进给量 根据切削手册表2.7,f=0.310.37mm/r，查工艺手册表4.2-3，根据机床实际进给量取f=0.35mm/r。 b. 选择钻头磨钝标准及耐用度 根据切削手册表2.12，取钻头后面上午最大磨损量为0.8mm；耐用度t=45min。 c. 计算切削速度 根据切削手册表2.30及表2.31，cv=6.6,zv=0.4,xv=0,yv=0.5,m=0.2,ktv=1,kvm=1,kvs =0.95。 根据工艺手册表4.2-2，按机床实际转速取nw=285r/min,实际切削速度 d. 计算基本时间 根据工艺手册表6.2-5，l =30mm,(3) 扩15.81f8孔至14.8a. 确定进给量 根据切削手册表2.10，f=0.50.6mm/r,查工艺手册表4.2-3，根据机床实际纵进给量取f=0.35mm/r. b. 确定切削速度 为减少辅助时间，参照钻孔取nw=285r/min,v=13.25m/min. c. 计算基本时间 根据工艺手册表6.2-5，l =30mm，l1=（d-d1）/2 ctgkr+(12)=1.232.33mm, 取l1=3mm, l2=4mm(4) 铰15.81f8孔 a. 确定进给量和切削速度 根据切削手册表2.25，f=0.20.4 mm/r，v=812m/min,计算得ns=169.8254.65r/min, 查工艺手册表4.2-2，按机床实际进给量和实际转速，取f=0.35mm/r, nw=198r/min,实际切削速度v=9.33m/min. b. 计算基本时间 根据工艺手册表6.2-5, l =30mm, l1=2mm,tb=(l+ l1+ l2)/nw f=0.49min (5) 倒15.81f8孔口角 参照车端面，取nw=760，实际切削速度v=40.59 m/min.2. 工序三 粗铣拔叉角两端面 加工条件：x62w卧式铣床，两把三面刃直齿铣刀，yt15刀片，刀盘直径125mm，宽12mm，齿数20，专用夹具，柴油冷却。 (1) 确定背吃刀量 由毛坯图已知铣削宽度ae=20mm，铣削深度ap=32.mm. (2) 确定每齿进给量 根据切削手册表3.5，每齿进给量fz=0.090.18mm/z.因工件刚性差，取fz=0.09mm/z. (3) 选择铣刀磨钝标准及耐用度 根据切削手册表3.7，铣刀刀齿后面最大磨损量为1.2mm；耐用度为t=150min.(4) 确定切削速度和工作台每分钟进给量 根据切削手册表3.27，cv=600,qv=0.21,=0.4,xv=0,yv=0.12,uv=0.4,pv=0,m=0.35,kv=1.1.根据工艺手册表4.2-39,与323r/min相近的主轴转速为300r/min和375r/min，取n=300r/min,实际切削速度v=117.8m/min工作台每分钟进给量为fmz=0.092060=108mm/min, 根据工艺手册表4.2-40, x62w 铣床与108mm/min 相近的进作台进给量为 95mm/min 和118mm/min。选择fmz=95mm/min，则实际的每齿进给量为fz=95/（2060）=0.079mm/z (5) 计算基本时间3） ,ae=20mm,d=125mm,l1=48mm,l2=4mm, fmz=95mm/min,i=1 tb=(l+ l1+ l2)i/ fmz=1.3mm3. 工序四 铣拔叉脚内侧面 加工条件: x62w卧式铣床,两把三面刃直齿铣刀，yt15刀片，刀盘直径125mm，宽12mm，齿数20，专用夹具，柴油冷却。 (1) 确定被吃刀量 由毛坯图已知铣削宽度ae=20mm，铣削深度ap=3.5mm. (2) 确定切削速度和工作台每分钟进给量 取n=300r/min,实际切削速度v=117.8m/min, 工作台每分钟进给量fmz=118mm/min,实际每齿进给量fz=118/（2060）=0.099mm/z. (3) 计算基本时间 l=7.6mm, l1=48mm,l2=4mm, fmz=118mm/min,i=1 4.工序五 铣操纵槽 加工条件：x62w卧式铣床,三面刃直齿铣刀，yt15刀片，刀盘直径125mm，宽12mm，齿数20，专用夹具，柴油冷却。 (1) 确定背吃刀量 由毛坯图已知铣削宽度ae=12mm，铣削深度ap=13mm(2) 确定每齿进给量 取fz=0.06mm/z. 3) 确定切削速度和工作台每分钟进给量根据表3.27，根据工艺手册表4.2-39，取与513r/min相近的主轴转速nw=475 r/min实际切削速度v=186.5m/min 工作台每分钟进给量为fmz=0.062060=72 mm/min, 根据工艺手册表4.2-40,取x62w铣床与72 mm/min相近的进作台进给量fmz=75 mm/min 则实际的每齿进给量为fz=75/（2060）=0.0625 mm/z.(4) 计算基本时间 l=22mm, l1=48mm,l2=4mm, fmz=72mm/min, tb=（22+48+4）/72=1.03 min 5、工序六，钻10h7孔 加工条件：z515钻床，10mm ，标准麻花钻，专用夹具。 (1) 确定进给量 由于孔径很小，宜采用手动进给。 (2) 选择钻头磨钝标准及耐用度 根据切削手册表2.12，取钻头后面的最大磨损量为0.8mm;耐用度t=15mim (3) 确定切削速度 根据根据切削手册表2.14,表2.7及表2.13,按5类加工性暂定f=0.16mm/r,查得v=17m/min,ns=1082,查工艺手册表4.2-18,按机床实际转速选取nw=1100r/min.实际切削速度 v=17.3m/min. (4) 计 算 基 本 时 间 切 削 手 册 表 6.2-5 ,4工序十磨换档叉脚端面加工条件:m7130平面磨床,砂轮,专用夹具(1) 选择砂轮 根据工艺手册第三章中磨料选择各表,选择wa46kvp350*40*127砂轮,即砂轮磨料为白刚玉,粒度为46#,硬度为中软1级,陶瓷结合济,6号组织,平型砂轮,其尺寸为350*40*127(d*b*d). (2) 选择切削用量 砂轮转速nw=1500r/min,v砂=27.5m/s,工件速度vw=10m/min,径向进给量fr=./双行程. 第九章 基本时间的确定6.1工时定额的计算工时定额是指完成零件加工的就一个工序的时间定额td=tj+tf+tb+tx+tz/n其中：td是指单件时间定额 tj是指基本时间（机动时间），通过计算求得 tf是指辅助时间，一般取（15-20）%j;tj与f和称为作业时间tb是指布置工作时间，一般按作业时间的（-）估算tx是指休息及生理需要时间，一般按作业时间的（-）估算tz是指准备与终结时间，大量生产时，准备与终结时间忽略不计是指一批零件的个数下表是各个工步基本时间的计算公式及其结果工序工步计算公式计算结果（min）工序一1钻：tj=(l+l1+l2)/(fn)l=16l1=d/2cotka+(1-2) l2:(1-4)ka=900.342扩：tj=(l+l1+l2)/(f n)l1=(d-d1)/2cotka+(1-2)l1:(1-2)ka=90l2=(2-3) l=160.40工序二1铣：tj=(l+l1)/(fn)l1=0.5(d- )+(1-3)ka=90ae宽度 d:铣刀直径0.6320.4130.5340.5350.4工序三1铣：tj=(l+l1)/(fn)l1=0.5(d- )+(1-3)ka=90ae宽度 d:铣刀直径0.6320.4130.4工序四1铣：tj=(l+l1)/(fn)l1=0.5(d- )+(1-3)ka=90ae宽度 d:铣刀直径0.5420.4730.41工序四1铣：tj=(l+l1)/(fn)l1=0.5(d- )+(1-3)ka=90ae宽度 d:铣刀直径0.5420.47工序五1铣：tj=(l+l1)/(fn)l1=0.5(d- )+(1-3)ka=90ae宽度 d:铣刀直径钻：tj=(l+l1+l2)/(fn)l=16l1=d/2cotka+(1-2) l2:(1-4)ka=900.6320.4130.41工序六12.320.416.2 工序额的确定（1）td=tj+tf+tb+tx+tz/n = tj119+ tf+tb+tx = (tj1-tj19)+18% (tj1-tj19)+5%( tj+tf)+3% ( tj+tf) = (tj1-tj19)+18% (tj1-tj19)+5%（(tj1-tj19)+18% (tj1-tj19)）+3% （(tj1-tj19)+18% (tj1-tj19)）tj=0.24+0.049=2.48td=2.48+18%2.48+5%(2.48+18%2.48)+3%(2.48+18%2.48) =3.2min =192s(2)工序二的时间定额：td=tj+tf+tb+tx+tz/n =tj1+tj2+tj3+tf+tb+tx =(tj1+tj5)+ 18% (tj1+tj5)+ 5%(tj+tf)+ 3% (tj+tf) =(tj1+tj5) + 18% (tj1+tj5)+ 5%(tj1+tj5)+ 18% (tj1+tj5)+3%(tj1+tj5)+ 18% (tj1+tj5)tj=0.063+0.18+0.09+0.06+0.14=0.533mintd=0.533+18%0.533+5%(0.533+18%0.533)+3%(0.533+18%0.533) =0.68min =40.7s（3)工序三的时间定额：td=tj+tf+tb+tx+tz/n =tj1+tj2+tj3+tf+tb+tx =tj1+18% tj1+5%(tj+tf) + 3% (tj+tf) = tj1+18% tj1+5%( tj1+18% tj1)+ 3%( tj1+18% tj1) =0.049+18%0.049+5%(0.049+18%0.049)+3%(0.049+18%0.049) =0.063min =3.75s（4）工序四的时间定额：td=tj+tf+tb+tx+tz/n =tj1+tj2+tj3+tf+tb+tx =tj1+18% tj1+5%(tj+tf) + 3% (tj+tf) = tj1+18% tj1+5%( tj1+18% tj1)+ 3%( tj1+18% tj1) =0.63+18%0.63+5%(0.63+18%0.63)+3%(0.049+18%0.049) =2.86min（5）工序五德时间定额：td=tj+tf+tb+tx+tz/n =tj1+tj2+tj3+tf+tb+tx =tj1+18% tj1+5%(tj+tf) + 3% (tj+