机械制造技术课程设计-变速器换挡叉加工工艺及铣14.2mm槽的夹具设计【全套图纸】.doc

全套设计 辽宁工程技术大学 课 程 设 计 题 目：变速器换挡叉零件的机械加工工艺规程 及工艺装备设计 全全套套图图纸纸，加加 1 15 53 38 89 93 37 70 06 6 班 级： 机电 06-3 班 姓 名： 指导教师： 完成日期： 2009 年 7 月 1 日 辽宁工程技术大学课程设计 I 一、设计题目一、设计题目 变速器换挡叉变速器换挡叉 14.2mm14.2mm 槽铣床专用夹具设计槽铣床专用夹具设计 二、原始资料二、原始资料 (1) 被加工零件的零件图（草图） 1 张 (2) 生产类型 : 5000 件/年 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) 机械加工工艺过程综合卡片 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) 夹具体零件图 1 张 (6) 课程设计说明书 (5000 字左右 ) 1 份 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 ,填写工艺过程综合卡片 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 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 辽宁工程技术大学课程设计 II 摘摘 要要 本次课程设计的题目是 变速器换挡叉 14.2mm 槽专用铣床 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。 辽宁工程技术大学课程设计 III Abstract of The topic curriculum design is 14.2mm Transmission shiftfork slot machine dedicated fixture design, through the design,so that school textbooks to the theory of knowledge in the curriculum design has been the practice, machine-building based on the knowledge learned from textbooks, such as positioning error of calculation, the choice of machine tool types, processing methods of selection, specific folder design should be noted, in the course design has been applied both to increase their ability to integrate theory with practice: 1. Learned to use the basic theory of knowledge, the correct solution in the processing of the workpiece positioning and clamping at the time of the issue, select a reasonable proposal, to carry out the necessary calculations, based on questions intended to design a fixture to meet the requirements of the low-cost. 2. To gather relevant information, to master the correct fixture design ideas, ways and means to learn the correct use of the manuals and other technical information. 3. Analysis of the structure of the issue of technology to enhance the capacity of the structural design. 4. A better understanding of the machine tools, cutting tools and measuring tools such as knowledge 辽宁工程技术大学课程设计 IV 目目录录 1 零件的工艺分析及生产类型的确定.1 1.1 零件的用途 .1 1.2 换挡叉的技术要求.1 2 变速器换挡叉毛坯的选择.1 2.1. 确定换挡叉的生产类型 .1 2.2 确定毛坯，绘制毛坯简图.2 2.2.1 选择毛坯 .2 2.2.2.确定机械加工余量，毛坯尺寸和公差的前提条件.2 2.2.3 确定机械加工余量 .3 2.2.4 确定毛坯尺寸公差 .3 2.3 绘制换挡叉铸造毛坯简图.4 3 变速器换挡叉机械加工工艺过程制定.5 3.1 工艺基准的选择 .5 3.2 表面加工方法的确定 .6 3.3 加工阶段的划分 .7 3.4 工序的集中与分散 .8 3.5 工序顺序的安排 .8 3.6 确定工艺路线 .9 3.7 加工余量，工序尺寸和公差的确定.10 辽宁工程技术大学课程设计 V 3.8 切削用量的计算 .11 3.9 时间定额的计算 .12 3.9.1 辅助时间 tf的计算 .13 3.9.2 其他时间的计算 .13 4 铣床夹具设计 .13 5 课程设计体会 .14 6 参考文献 .16 辽宁工程技术大学课程设计 1 1 1 零零件件的的工工艺艺分分析析及及生生产产类类型型的的确确定定 1 1. .1 1 零零件件的的用用途途 该零件 用 M101 螺钉通过 15.81F8 孔连接于换挡轴上，操 纵杆下端球头插入14.2mm 的半圆槽内，通过拨动使它套在轴上 左右滑动。此时，卡入双联齿轮退刀槽中的51mm 叉口利用两端面 拨动齿轮改变位置，达到变速的目的。换挡叉通过上方的 14.2mm 的半圆槽与操纵杆相连，下方的51mm 叉口用于与所控 制齿轮所在的轴接触，通过上方的力拨动下方的齿轮变速达到变速的 目的。 。 1 1. .2 2 换换挡挡叉叉的的技技术术要要求求 加工表面mm 尺寸及偏差 公差及精度等级m 表面粗糙度Ra mm 形位公差 叉脚两侧 面 9 . 5 0 15 . 0 IT126.3 0.15A 拔叉 脚两端面96.8 IT126.3 拔叉 脚内表面 51 1 . 0 0 IT126.3 拔叉 头孔 20.5IT126.3 拔叉下方端面 10.3IT136.3 槽内侧面 2 . 14 1 . 0 0 IT1212.5 2 2 变变速速器器换换挡挡叉叉毛毛坯坯的的选选择择 2 2. .1 1. . 确确定定换换挡挡叉叉的的生生产产类类型型 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 辽宁工程技术大学课程设计 2 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。 N=Qn(1+a)(1+b) (2.1) 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； n=1 件/台；结合生产实际， 备品率 a 和废品率 b 分别为 3%和 0.5%。 N=80001（1+3%）(1+0.5%)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 2-1 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。 2 2. .2 2 确确定定毛毛坯坯，绘绘制制毛毛坯坯简简图图 2 2. .2 2. .1 1 选选择择毛毛坯坯 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。 2 2. .2 2. .2 2. .确确定定机机械械加加工工余余量量，毛毛坯坯尺尺寸寸和和公公差差的的前前提提条条件件 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=2.5kg。fmfm 锻件形状复杂系数S S= （2.2）/fnmm/fmlbh 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 -nm 辽宁工程技术大学课程设计 3 -零件包络体质量 由已知条件得形状复杂系数为S=2.5/13676687.810-6 0.46 由于 0.46 介于 0.32 和 0.63 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 0.65%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 1.6m。 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。 2 2. .2 2. .3 3 确确定定机机械械加加工工余余量量 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 5-9，由此查得单边余量在厚度方向为1.72.2mm，长度方向为 1.72.2mm，宽度方向也为1.72.2mm，换挡叉头中心孔的单面余量查 设计指南 表 5-10 查得为 2.0mm。 2 2. .2 2. .4 4 确确定定毛毛坯坯尺尺寸寸公公差差 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 5-6、表 5-7 中查得。本零件的毛坯尺寸允许偏差及机械加工 余量见表 2-1。 表 2-1 变速器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 51 1.5 0.7 1.72.22 长度 10.3 1.2 0.6 1.72.22 宽度 9.65 4 . 1 4 . 0 1.72.22 厚度 5.9 6 . 1 4 . 0 1.72.22 厚度 14.2 6 . 1 4 . 0 1.72.22 辽宁工程技术大学课程设计 4 厚度 56 1.5 0.7 1.72.22 高度 12.7 1.2 0.6 1.72.22 孔径15.8 4 . 1 6 . 0 22 宽度 R10.5 1.2 0.6 1.72.22 长度 R105 1.5 0.7 1.72.22 宽度 25.5 1.2 0.6 1.72.22 2 2. .3 3 绘绘制制换换挡挡叉叉铸铸造造毛毛坯坯简简图图 由表 2-1 所得结果，绘制毛坯简图如图2-1 所示。 辽宁工程技术大学课程设计 5 图 2-1 1 3 3 变变速速器器换换挡挡叉叉机机械械加加工工工工艺艺过过程程制制定定 3 3. .1 1 工工艺艺基基准准的的选选择择 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15.8 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 15.8 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。 辽宁工程技术大学课程设计 6 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。 3 3. .2 2 表表面面加加工工方方法法的的确确定定 见表 3-1 表 3-1 变速器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 mm15.8 IT83.2 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 IT1112.5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IT136.3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 IT1612.5粗铣 平面加工方案的经 济精度和表面粗糙度 外圆面 R10.5IT156.3粗车外圆面加工方案的 辽宁工程技术大学课程设计 7 经济精度和表面粗糙 度 内圆面 R105IT136.3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 IT106.3 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 IT126.3 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IT1012.5 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IT1312.5 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IT1312.5粗铣 平面加工方案的经 济精度和表面粗糙度 3 3. .3 3 加加工工阶阶段段的的划划分分 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。 辽宁工程技术大学课程设计 8 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。 3 3. .4 4 工工序序的的集集中中与与分分散散 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。 3 3. .5 5 工工序序顺顺序序的的安安排排 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 辽宁工程技术大学课程设计 9 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 3 3. .6 6 确确定定工工艺艺路路线线 换挡叉的工艺路线，机床设备及工艺装备见表3-2。 表 3-2 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 20.5 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铣刀游标卡尺 辽宁工程技术大学课程设计 10 X51 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 3 3. .7 7 加加工工余余量量，工工序序尺尺寸寸和和公公差差的的确确定定 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。 辽宁工程技术大学课程设计 11 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 1-22 半精铣工步工序余量为1mm，已知工序公 差 IT10（+0.1） ，工序尺寸为14.2mm，根据入体原则，则半精铣工步 的工序尺寸和偏差为 14.2。 0.1 0 已知毛坯总余量3.6mm，所以粗铣工步的工序余量为3.6- 1=2.6mm。由 设计指南 表 5-29 得粗铣工步的工序公差为 IT11（+0.11） ，则粗铣工步的工序基本尺寸为14.2-1=13.2mm，工序 尺寸和公差为13.2。 0.11 0 毛坯槽总余量为3.6mm，公差为，基本尺寸为13.2- 1.2 1.6 2.6=10.6mm，尺寸和偏差为10.6。 1.2 0.6 工序 2 的加工余量，工序尺寸和公差见表3-4 表 3-3 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 1 IT10（+0.1 ） 14.2 14.2 0.1 0 粗铣操纵槽2.6 IT11（+0.1 1） 13.2 13.2 0.11 0 毛坯槽3.6 1.2 1.6 10.6 10.6 1.2 0.6 3 3. .8 8 切切削削用用量量的的计计算算 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 辽宁工程技术大学课程设计 12 背吃刀量的确定 半精铣工步的背吃刀量ap=0.5mm 粗铣工步的背吃刀量ap=1.3mm 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 5-19，按背吃刀量30mm，机床动力 510kw，零件夹具刚度中等: 的条件， fz=0.080.1mm/z,选取 fz=0.1mm/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 5-20,按照 d/z=200/12,查得 v=268m/min，由公式（ 3-1）可求得该工步铣刀转速 n=426.75r/min，由 机械制造技术基础课程设计指导课程 表 4- 15 所列 X51 型立式铣床的主轴转速，取转速n=490r/min。再将此转 速代入公式（ 3-1） ，可求的该工步的实际切削速度： /1000490200/1000307.72/ minvn dm 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 5-19，按背吃刀量30mm，机床动力 510kw，零件夹具刚度中等的 条件， fz=0.080.1mm/z,选取 fz=0.1mm/z，由 机械制造技术基础课 程设计指导课程 表 5-20,按照 d/z=200/12,查得 v=268m/min，由公 式（ 3-1）可求得该工步铣刀转速n=426.75r/min，由 机械制造技 术基础课程设计指导课程表 4-15 所列 X51 型立式铣床的主轴转速， 取转速 n=490r/min。再将此转速代入公式（3-1） ，可求的该工步的实 际切削速度 ： /1000490200/1000307.72/ minvn dm 3 3. .9 9 时时间间定定额额的的计计算算 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 5- 43 公式 tj=式中 =214=28mm;=25mm,取=2mm;= i f lll MZ 21 l 2 l 2 l 1 l +(13) eea da =+2=53mm;fMz=fn=fZZn=0.112490=588mm/m14.2 200 16.6 in;。1i 辽宁工程技术大学课程设计 13 将上述结果代入公式tj=1=0.14min=8i f lll MZ 21 28532 588 3.9.1 辅辅助助时时间间 t tf f的的计计算算 工序 4粗铣，半精铣操纵槽，去槽口尖角 粗铣工步， tf=0.158.4s=1.26s； 半精铣工步， tf=0.158.4s=1.26s； 3.9.2 其其他他时时间间的的计计算算 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2%7%，生理需要时 间与休息时间tx是作业时间的2%4%。本例均取为3%，则各个工序 的其他时间 (tb+tx)可按关系式 (3%3%)(tf+tj)计算， 工序 2粗铣，半精铣操纵槽，去槽口尖角 粗铣工步， tb+tx=6%(1.26s+8.4s)=0.58s； 半精铣工步， tb+tx=6%(1.26s+8.4s)=0.58s； 4 4 铣铣床床夹夹具具设设计计 采用调整法加工这批 换挡 叉工件，针对槽加工工序，进行专用铣床 夹具结构方案设计。 确定夹具的结构方案 （1）确定定位元件 根据零件图槽所要求的尺寸，选用支撑钉 定位方案， 定位 短心轴 与工件定位孔配合，限制二个自由度， 支撑钉 与工件叉口 接触限制一 个自由度，定位平 面与工件接触限制三个自由度，实现工件正确定位。 分析定位误差 =-=(15.8+0.043)mm-(15.8-Dymax