机械制造技术课程设计-拖拉机变速拨叉加工工艺及叉脚两端面铣削夹具设计【全套图纸】 .pdf

辽宁工程技术大学 课 程 设 计 题 目： 变速拨叉加工工艺及叉脚两端面铣削夹 具设计 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 = 班 级： 机 sx05-1 姓 名： 指导教师： 完成日期： 2008 年 6 月 18 日 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 i 一、设计题目一、设计题目 变速拨叉加工工艺及叉脚两端面铣削夹具设计 二、设计要求二、设计要求 (1) 被加工零件的零件图 1 张 (2) 生产类型:大批大量生产 三、上交材料三、上交材料 (1) 被加工工件的零件图 1 张 (2) 毛坯图 1 张 (3) 机械加工工艺过程卡片(参附表 1) 1 张 (4) 与所设计夹具对应那道工序的工序卡片 1 张 (4) 夹具装配图 1 张 (5) 夹具体图 1 张 (6) 课程设计说明书(50008000 字) 1 份 说明书主要包括以下内容（章节）说明书主要包括以下内容（章节） 目录 摘要（中外文对照的，各占一页） 零件工艺性分析 机械加工工艺规程设计 指定工序的专用机床夹具设计 方案综合评价与结论 体会与展望 参考文献 列出参考文献(包括书、期刊、报告等，10 条以上) 课程设计说明书一律用 a4 纸、纵向打印. 四、进度安排四、进度安排(参考参考) (1) 熟悉零件,画零件图 2 天 (2) 选择工艺方案,确定工艺路线,填写工艺过程卡片和工序卡 5 天 (3) 工艺装备设计(画夹具装配图及夹具体图) 9 天 (4) 编写说明书 3 天 (5) 准备及答辩 2 天 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 ii 五、指导教师评语五、指导教师评语 成成 绩：绩： 指导教师指导教师 日日 期期 成绩评定成绩评定 采用五级分制，即优秀、良好、中等、及格和不及格。 优秀：设计方案合理并新颖，设计说明书及设计图纸规范、内容 丰富。在设计过程中勤奋好学、有创新思想； 良好：设计方案合理，设计说明书及设计图纸比较规范、内容比 较丰富。在设计过程中勤奋好学、有创新思想； 中等： 设计方案一般， 设计说明书及设计图纸欠规范、 内容一般。 在设计过程中比较勤奋、创新思想不明显； 及格：设计方案不完善，存在一些小错误，说明书及设计图纸欠 规范、内容一般。在设计过程中勤奋精神不够： 不及格：设计方案有严重错误，设计说明书及设计图纸不规范、 内容浅薄。在设计过程中勤奋好学精神不够。 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 iii 摘摘 要要 本次课程设计题目是拖拉机变速拨叉的机械加工工艺及 叉脚两端面铣削夹具设计。内容有：零件的分析、工艺规程 设计和夹具设计。这是我们在学完了大学的全部基础课，专 业基础课以及专业课之后进行的一个实践性环节，是我们应 用所学基础理论、专业知识与技能去分析和解决生产实际问 题的一次综合训练。 我希望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，提高自己设计计算、制图、编写技术 文件的能力，学会正确使用技术资料、标准、手册等工具书， 并在设计中培养自己理论联系实际、严肃认真的工作作风和 独立工作能力，为以后进行毕业设计和毕业后从事技术工作 打下一个良好的基础。 由于能力有限，设计尚存有许多不足之处，希望各位老 师给予指教。 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 iv abstract this curriculum designs the topic is the machine- finishing craft which the tractor speed change dials forks and forks the foot two end surface milling fixture design.the content includes: components analysis, technological process design and jig design.this was we in study universitys complete basic course, after specialized fundamental course as well as professional course carried on a practical link, was we applies studies the basic theory, the specialized knowledge and the skill analyzes and a solution production actual problem integrated training. i hoped designs the theory knowledge and the skill through this curriculum which can consolidate, expand and strengthens oneself learns, enhances oneself design calculation, the charting, compilation technology document ability, learns to use reference books correctly and so on technical data, standard, handbook, and raises oneself apply theory to reality, the serious earnest work style and independent working ability in the design, will carry on the graduation project after later and graduates is engaged in the technical work to build a good foundation. because ability is limited, the design still remaining has many deficiencies, hoped fellow teachers give advise. 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 v 目目 录录 1 零件的工艺分析1 1.1 零件的作用1 1.2 零件的技术要求1 1.3 审查拨叉的工艺性2 2 工艺规程设计3 2.1 确定毛坯尺寸3 2.2 定位基准的选择4 2.3 表面加工方法的确定5 2.4 工序顺序的安排5 2.5 确定工艺路线6 2.6 加工余量、工序尺寸和公差的确定7 2.7 切削用量及时间定额的计算7 3 夹具设计9 3.1 夹具设计任务9 3.2 夹具的设计9 4 设计总结11 参考文献 12 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 - 1 - 1 零件的工艺分析零件的工艺分析 1.1 零件的作用零件的作用 该拨叉应用在某拖拉机变速箱的换挡机构中。拨叉头以 f 30mm 孔 套在变速叉轴上，并用销钉经 f 8mm 孔与变速叉轴联结，拨叉脚则夹 在双联变速齿轮的槽中。当需要变速时，操纵变速杆，变速操纵机构 就通过拨叉头部的操纵槽带动拨叉与变速叉轴一起在变速箱中滑移， 拨叉脚波动双联变换齿轮在花键轴上滑移以改换档位，从而改变拖拉 机的行驶速度。 该拨叉在改换档位时要承受弯曲应力和冲击载荷的作用，因此该 零件应具有足够的强度、刚度和韧性，以适应拨叉的工作条件。该零 件的主要工作表面为拨叉脚两端面、叉轴孔 0.021 0 30f + mm（h7）和锁销孔 0.015 0 8f+mm（h7） ，在设计工艺规程时应重点予以保证。 1.2 零件的技术要求零件的技术要求 将该拨叉的全部技术要求列于表 1 中 表表 1 拨叉零件技术要求表拨叉零件技术要求表 加工表面 尺寸及偏 差/mm 公差及精 度等级 表面粗糙 度 ra/m 形位公差/mm 拨叉头左端面 0 0.3 80- it12 3.2 拨叉头右端面 0 0.3 80- it12 12.5 拨叉脚内表面 r48 it13 12.5 拨叉脚两端面 200.026 it9 3.2 0.1d 0.08 30fmm 孔 0.021 0 30f + it7 1.6 8fmm 孔 0.015 0 8f+ it7 1.6 0.15d 操纵槽内侧面 12 it12 6.3 操纵槽底面 5 it12 12.5 该拨叉形状特殊、结构简单，属典型的叉杆类零件。为实现换挡、 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 - 2 - 变速的功能，其叉轴孔与变速叉轴有配合要求，因此加工精度要求较 高。叉脚两端面在工作中需要承受冲击载荷，为增强其耐磨性，该表 面要求高频淬火处理，硬度为 4858hrc；为保证拨叉换挡时叉脚受 力均匀，要求叉脚两端面对叉轴孔 0.021 0 30f + mm 的垂直度要求为 0.1mm， 其自身的平面度为 0.08mm。为保证拨叉在叉轴上有准确的位置，改换 档位准确，拨叉采用锁销定位。锁销孔的尺寸为 0.015 0 8f+mm，且锁销孔 的中心线与叉轴孔中心线的垂直度要求为 0.15mm。 综上所述，该零件的各项技术要求制订的较合理，符合该零件在 变速箱中的功用。 1.3 审查拨叉的工艺性审查拨叉的工艺性 分析零件图可知，拨叉头两端面和叉脚两端面均要求切削加工， 并在轴向方向上均高于相邻表面，这样既减少了加工面积，又提高了 换挡时叉脚端面的接触刚度； 30f mm 孔和8f mm 孔的两端面均为平面， 可以防止加工过程中钻头钻偏，以保证孔的加工精度；另外，该零件 除 主 要 工 作 表 面 （ 拨 叉 脚 两 端 面 、 变 速 叉 轴 孔 0.021 0 30f + mm 和 锁 销 孔 0.015 0 8f+mm）外，其余表面加工精度均较低，不需要高精度机床加工， 通过铣削、钻床的粗加工就可以达到加工要求；而主要工作表面虽然 加工精度相对较高，但也可以在正常的生产条件下，采用较经济的方 法保质保量地加工出来。由此可见，该零件的工艺性较好。 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 - 3 - 2 工艺规程设计工艺规程设计 2.1 确定毛坯尺寸确定毛坯尺寸 2.1.1 选择毛坯选择毛坯 由于该拨叉在工作过程中要承受冲击载荷， 为增强拨叉的强度和 冲击韧度，获得纤维组织，毛坯选用锻件。该拨叉的轮廓尺寸不大， 且生产类型属大批生产，为提高生产率和锻件精度，宜采用模锻方法 制造毛坯。毛坯的拔模斜度为 5o。 2.1.2 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量 由机械制造技术基础课程设计指导教程 （以下简称教程 ） 表 2-10表 2-12 可知，要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量，应 先确定如下各项因素。 （1）公差等级 由拨叉的功用和技术要求，确定该零件的公差等级为普通级。 （2）锻件重量 以知机械加工后拨叉件的重量为 4.5kg，由此可初步估计机械加 工前锻件毛坯的重量为 6kg。 （3）锻件形状复杂系数 对拨叉零件进行分析计算，可大致确定锻件外廓包容体的长度、 宽度和高度，即 l=158mm，b=120mm，h=86mm；由教程公式（2-3） 和（2-5）可计算出该拨叉零件的形状复杂系数。 s= 63 /6/(kgmmmm 86mm 7.8 10 kg/ mm tn mmlbhr - =）=6/（158120） 6/12.70.47 由于 0.47 介于 0.32 和 0.63 之间，故该拨叉的形状复杂系数属 2 s 级。 （4）锻件材质系数 由于该拨叉材料为 45 钢，是碳的质量分数少于 0.65%的碳素钢， 故该锻件的材质系数属于 1 m 级。 （5）锻件分模线形状 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 - 4 - 根据该拨叉件的形位特点， 选择零件高度方向的对称平面为分模 面，属平直分模线。 （6）零件表面粗糙度 由 零 件 图 可 知 ， 该 拨 叉 各 加 工 表 面 的 粗 糙 度 a r 均 大 于 等 于 1.6mm 根据上述诸原因，可查教程表确定该锻件的尺寸公差和机械 加工余量，所得结果列于表 2 中。 表表 2 拨叉锻造毛坯尺寸公差及机械加工余量拨叉锻造毛坯尺寸公差及机械加工余量 锻件重量/kg 包容体重量/kg 形状复杂系数 材质系数 公差等级 6 12.7 2 s 1 m 普通级 项目/mm 机械加工余量/mm 尺寸公差/mm 备注 宽度 r48 2.5 1.7 0.8 + - （） 表 2-10 22.5（取 2） 表 2-13 厚度 80 3.2 2.4 0.8 + - （） 表 2-11 22.5（两端面分别取 2 和 2.5） 表 2-13 厚度 20 2.2 1.7 0.5 + - （） 表 2-11 22.5（取 2.5） 表 2-13 孔径f30 2.2 1.5 0.7 + - （） 表 2-10 2.6 表 2-14 中心距 115.5 0.5 表 2-12 ：根据表 2-10 的表注，将公差按照1/2 的比例分配，故取公差值为1.1mm 2.1.3 绘制拨叉锻造毛坯简图绘制拨叉锻造毛坯简图 由表 2 所得结果，绘制毛坯图。 2.2 定位定位基准基准的选择的选择 2.2.1 精基准精基准的选择的选择 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 - 5 - 根据该拨叉零件的技术要求和装配要求，选择拨叉头左端面和叉 轴孔 0.021 0 30f + mm 作为精基准， 零件上的很多表面都可以采用他们作基准 进行加工，即遵循了“基准统一”原则。叉轴孔 0.021 0 30f + mm 的轴线是设 计基准，选用器作精基准定位加工拨叉脚两端面和锁销孔 0.015 0 8f+mm， 实现了设计基准和工艺基准的重合，保证了被加工表面的垂直度要 求。拨叉在轴向方向上的尺寸多以拨叉头左端面作设计基准。 2.2.2 粗基准的选择粗基准的选择 作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其他表面欠缺。所 以选择变速叉轴孔30f mm 的外圆面和拨叉头右端面作粗基准。 2.3 表表面面加工加工方法方法的确定的确定 根据拨叉零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度， 确定加 工件各表面的加工方法，如表 3 所示。 表表 3 拨叉零件拨叉零件各各表表面面加工加工方案方案 加工表面 尺寸精度等级 表面粗糙度 ra/m 加工方案 拨叉头左端面 it11 3.2 粗铣-半精铣 拨叉头右端面 it13 12.5 粗铣 拨叉脚内表面 it13 12.5 粗铣 拨叉脚两端面 it9 3.2 粗铣-磨削 f30mm 孔 it7 1.6 粗扩-精扩-铰 f8mm 孔 it7 1.6 钻-粗铰-精铰 操纵槽内侧面 it12 6.3 粗铣 操纵槽底面 it13 12.5 粗铣 2.4 工工序顺序序顺序的安排的安排 2.4.1 机械加工工序机械加工工序 （1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准拨叉头左 端面和叉轴孔 0.021 0 30f + mm。 （2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 - 6 - 工工序。 （3）遵循“先主后次”原则，先加工主要表面拨叉头左端面 和叉轴孔 0.021 0 30fmm 和拨叉脚两端面，后加工次要表面操纵槽底面和 内侧面。 （4）遵循“先面后孔”原则，先加工拨叉头端面，在加工叉轴 孔30f mm 孔；先铣操纵槽，在钻销轴孔8f mm。 2.4.2 热处理工序热处理工序 模锻成型后切边，进行调质，调质硬度为 241285hbs，并进行 酸洗、喷丸处理。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。 2.4.3 辅助工序辅助工序 粗加工拨叉脚两端面和热处理后， 安排校直工序； 在半精加工后， 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，该拨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粗加工主要表面半精加工和次要表面加工 热处理主要表面精加工。 2.5 确定工艺确定工艺路线路线 在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，表 4 列出了拨叉 的工艺路线。 表表 4 拨叉工艺拨叉工艺路线路线及设及设备备、工、工装装的选用的选用 工序号 工序名称 机床设备 刀具 量具 1 粗铣拨叉头两端面 立式铣床 x51 端铣刀 游标卡尺 2 半精铣拨叉头左端面 立式铣床 x51 端铣刀 游标卡尺 3 粗扩、精扩、铰30f孔 四面组合钻床 麻花钻、扩孔 钻、铰刀 卡尺、塞规 4 校正拨叉脚 钳工台 手锤 5 粗铣拨叉脚两端面 卧式铣床 x62w 端铣刀 游标卡尺 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 - 7 - 6 铣叉爪口内侧面 立式铣床 x51 铣刀 游标卡尺 7 粗铣操纵槽底面和内侧面 立式铣床 x51 键槽铣刀 卡规深度游标卡尺 8 钻、粗铰、精铰8f孔 四面组合钻床 钻头复合铰刀 卡尺、塞规 9 去毛刺 钳工台 平锉 10 中检 卡尺、 百分表、 塞规 11 热处理拨叉脚两端面 局部淬火、低温回火 淬火机等 12 校正拨叉脚 钳工台 手锤 13 磨削拨叉脚两端面 平面磨床 m7120a 砂轮 游标卡尺 14 清洗 清洗机 15 终检 卡尺、 百分表、 塞规 2.6 加工余量、工序尺寸和公差的确定加工余量、工序尺寸和公差的确定 由于设计拨叉脚两端面铣削夹具，所以计算工序 5、13 的加工余 量、工序尺寸和公差的确定。 这两道工序的加工过程为 （1）以拨叉头左端面为基准定位，粗铣拨叉脚两端面，保证工 序尺寸 1 p ，查表确定经济加工精度等级为 it12。 （2）以拨叉头两端面为基准定位，磨削拨叉脚两端面，保证工 序尺寸 2 p ，达到零件图的要求， 2 p =200.026mm。 根据上面资料和加工工艺，查机械制造工艺设计手册 ，确定 加工余量、工序尺寸为： 工序 工序内容 单边余量 工序尺寸 5 粗铣拨叉脚两端面 2.2mm 0 0.35 20.775-mm 13 磨削拨叉脚两端面 0.3mm 200.026mm 2.7 切削用量及时间定额的计算切削用量及时间定额的计算 计算做夹具设计部分的工序的切削用量和时间定额。 所以计算工 序 5（粗铣拨叉脚两端面）部分。 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 - 8 - 2.7.1 工序工序 5粗铣拨叉脚两平面粗铣拨叉脚两平面 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。 （1）确定背吃刀量 由上面的计算可知铣削深度（背吃刀量） p a =2.2mm，铣削宽度 e a =30mm。 （2）确定每齿进给量 根据切削手册表 3.5，每齿进给 量 z f =0.090.18mm/z。因工件刚性差，取 z f =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 t=150min。 （4）确定切削速度和工作台没分钟进给量 根据切削手册 表 3.27， v c =600， v q =0.21， v x =0， v y =0.12， v u =0.4， v p =0，m=0.35， v k =1.1。 0.21 0.3500.120.40 600 125 107.87 1503.20.093020 v vvvv q v cv xyup mpze c d vk t afaz = （m/min） 1000 107.87 125 s n p = 275（r/min） 根据机械制造工艺设计简明手册表 4.2-39，与 275r/min 相 近的主轴转速为 235r/min 和 300r/min，取 n=235r/min，实际切削速 度 v=107.9m/min 工作台每分钟进给量为 z m f=0.09 30 60162=（mm/min） ，根据机 械制造工艺设计简明手册表 4.2-40，x62w 铣床与之相近的进给量 为 150mm/min 和 190mm/min。选择 z m f=150mm/min，则实际的每齿进给 量为 150 0.083 30 60 z f = mm/z （5）计算基本时间 根据机械制造工艺设计简明手册表 6.2-7，参照零件图，l =120mm， 1 l =()(13) ee a da-+ =55mm，取 2 2l =，i=1. 12 120552 11.18min 150 z b m lll ti f + + = 。 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 - 9 - 3 夹具设计夹具设计 3.1 夹具夹具设计设计任务任务 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计 专用夹具。 我设计第 5 道工序粗铣拨叉脚两端面的铣床夹具。本夹具将用 于 x62w 卧式铣床。刀具为两把直齿三面刃铣刀，对工件的两个端面 同时进行粗加工。因为拨叉脚两端面还有后序工序磨削，所以加工 时对精度的要求不是特别严格。 3.2 夹具夹具的设计的设计 3.2.1 定位定位方案方案确定确定 工件以30mm 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。 3.2.2 切削力切削力及及夹紧力夹紧力分析分析 刀具：硬质合金直齿三面刃铣刀，125mm，z=20，b=12mm。根 据机械加工工艺手册公式和表 9.410 可知一把刀的切削力为 0 fff z ff xyu fpfe zf qw c a aa z fk dn =。 其中 2450,2.2,0.09,30,1.1,0.8,0.9,0.1,1.1 fpfefffff camm amm amm xyuwq= 所以 1.10.80.9 1.10.1 2450 2.2 0.093020 1040 125235 z zf fkn = 。因为采用两把铣刀， 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 - 10 - 所以实际主切削力为 10402=2080， 水平分力 h f = （11.2） z f =2288n 垂直分力 v f =0.3 z f =624n。 在应用本夹具加工时，工件在加工工程中受到切削力的影响可能 引起工件的振动或工件的转动。切削力对夹紧力影响不大，故夹紧力 只需达到将工件固定即可。工件受到轴向力不大，所以采用装配图中 的夹紧方式满足加工的要求。辅助支承和辅助夹紧功能限制了工件的 转动，使工作可靠。采用螺旋夹紧，夹紧力足够，满足加工条件。 3.2.3 对刀装置对刀装置 采用对刀块及塞尺对刀。根据铣削方式设计相应的对刀块，满足 加工条件的要求。 3.2.4 夹具设计及操作的主要说明夹具设计及操作的主要说明 如前所述，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。由于工 件受到切削力的影响较小，所以采用手动夹紧。为了提高生产力，使 用快速