K240-拖拉机变速拨叉加工工艺及叉脚两端面铣削夹具设计【含CAD图纸、工序卡、说明书】
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含CAD图纸、工序卡、说明书
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辽宁工程技术大学课程设计- 12 -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班级：机SX05-1 姓名：袁帅 指导教师：张兴元 完成日期：2008年6月18日 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(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(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）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(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天五、指导教师评语成 绩： 指导教师日期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。摘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。AbstractThis 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.目 录1零件的工艺分析11.1零件的作用11.2零件的技术要求11.3审查拨叉的工艺性22工艺规程设计32.1确定毛坯尺寸32.2定位基准的选择42.3表面加工方法的确定52.4工序顺序的安排52.5确定工艺路线62.6加工余量、工序尺寸和公差的确定72.7切削用量及时间定额的计算73夹具设计93.1夹具设计任务93.2夹具的设计94设计总结11参考文献 121零件的工艺分析1.1零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30mm孔套在变速叉轴上，并用销钉经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mm（H7）和锁销孔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将该拨叉的全部技术要求列于表1中表1 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IT123.2拨叉头右端面IT1212.5拨叉脚内表面R48IT1312.5拨叉脚两端面200.026IT93.2 mm孔IT71.6mm孔IT71.6操纵槽内侧面12IT126.3操纵槽底面5IT1212.5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、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； mm孔和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mm和锁销孔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。2工艺规程设计2.1确定毛坯尺寸2.1.1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。2.1.2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=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级。（5）锻件分模线形状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均大于等于1.6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2 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612.7普通级项目/mm机械加工余量/mm尺寸公差/mm备注宽度R482.5表2-1022.5（取2）表2-13厚度803.2表2-1122.5（两端面分别取2和2.5）表2-13厚度202.2表2-1122.5（取2.5）表2-13孔径302.2表2-102.6表2-14中心距115.50.5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1.1mm2.1.3绘制拨叉锻造毛坯简图由表2所得结果，绘制毛坯图。2.2定位基准的选择2.2.1精基准的选择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mm的外圆面和拨叉头右端面作粗基准。2.3表面加工方法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3 拨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/m加工方案拨叉头左端面IT113.2粗铣-半精铣拨叉头右端面IT1312.5粗铣拨叉脚内表面IT1312.5粗铣拨叉脚两端面IT93.2粗铣-磨削30mm孔IT71.6粗扩-精扩-铰8mm孔IT71.6钻-粗铰-精铰操纵槽内侧面IT126.3粗铣操纵槽底面IT1312.5粗铣2.4工序顺序的安排2.4.1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mm。（2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。（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mm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mm孔；先铣操纵槽，在钻销轴孔mm。2.4.2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4 拨叉工艺路线及设备、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，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，达到零件图的要求，=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2.2mmmm13磨削拨叉脚两端面0.3mm200.026mm2.7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。2.7.1工序5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）=2.2mm，铣削宽度=30mm。（2）确定每齿进给量 根据切削手册表3.5，每齿进给量=0.090.18mm/z。因工件刚性差，取=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，=600，=0.21，=0，=0.12，=0.4，=0，m=0.35，=1.1。（m/min）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=（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=150mm/min，则实际的每齿进给量为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， =120mm，=55mm，取，i=1. 。3夹具设计3.1夹具设计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夹具的设计3.2.1定位方案确定 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切削力及夹紧力分析 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。 其中所以。因为采用两把铣刀，所以实际主切削力为10402=2080，水平分力=（11.2）=2288N 垂直分力=0.3=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 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，使用快速螺旋夹紧机构。本夹具的最大优点就是结构简单紧凑。 进行加工时，每次安装一个工件。工件以内孔及端面和筋部定位，限制六个不定自由度。转动螺母，通过快换垫圈夹紧。在转动另一个螺母带动压板绕支点转动，将工件从筋部夹紧，定位可靠。4设计总结为期三周的工艺、夹具课程设计基本结束，回顾整个过程
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