机械课程设计_说明书

1、. ;. 学号学号 0606100906061009 成绩成绩 制造技术基础 课程设计说明书课程设计说明书 设计名称设计名称 拨叉拨叉 设计时间设计时间 20082008 年年 5-65-6 月月 系系 别别 机电工程系机电工程系 专专 业业 机械设计制造及自动化机械设计制造及自动化 班班 级级 1010 姓姓 名名 何东良何东良 指导教师指导教师 王丽王丽 20092009 年年 6 6 月月 1515 日日 . ;. 目目 录录 一、零件的工艺分析及生产类型的确定.1 二、选择毛坯、确定毛坯尺寸、绘制毛坯简图.2 三、拟定拨叉工艺路线.3 四、工序设计.5 五 切削用量、时间定额的计算.6

2、 六、专用钻床夹具设计.8 七、总结.12 . ;. 一、零件的工艺分析及生产类型的确定 1.零件的作用 该拨叉应用在变速箱的换档机构中。使主轴回转运动按照工作者的要求工作，获得所需的 速度和扭矩的作用。该零件的主要工作表面为拔叉脚两端面、叉轴孔mm、叉轴上 0 0.03 25 方槽的深度mm。 0.5 0 11 2.零件的技术要求 表 1-1 拨叉的全部技术要求 加工表面尺寸及偏 差 /mm 公差及精度等级表面粗糙度 Ra/ um 型位公差 mm 操纵槽内侧面 0.12 0 16 IT123.2 操纵槽端面 0 0.3 23 IT133.2 操纵槽底面8IT126.3 拨叉孔内圆表 面 0

3、0.03 25 IT70.4 拨叉孔套外圆 表面上的平面 17 IT126.3 拨叉脚内表面 0.4 0 55 IT133.2 拨叉脚上下端 面 0.06 0.18 12 IT123.2 拨叉脚侧端面 0.1 0.2 132.5 IT126.3 该拨叉结构简单，属于叉杆类零件，通过控制与操纵杆相连的滑块在滑槽中运动，实现换 挡变速，换挡变速过程由滑块与叉轴共同完成，因此滑槽与叉轴孔有配合要求;滑槽与滑块 配合，要求滑槽内侧面粗糙度要求较高。叉轴孔与叉轴配合，其精度要求较高。为了保证 拨叉脚受力均匀，要求插脚两端面对叉轴孔mm 的垂直度要求为 0.01mm；为保证 0 0.03 25 拨叉在叉轴

4、上有准确的位置，改善换挡位的准确，滑槽侧面与叉轴孔的中心线垂直度要求 为 0.08mm;为了增强拨叉的刚度，此拨叉设有加强胫板。 3.审查零件的工艺性 拨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， 又提高了换挡时脚端面的接触刚度；孔端面为平面可防止加工过程中钻头钻偏，307H mm . ;. 以保证加工精度；另外，该零件除主要工作表面外，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，但也可以在正常生产条件下，采用经济加工方法加工出合格产品。但有由 零件图可知，操作槽底面没有给出表

5、面粗糙度要求,这是个重要的工作表面,如果表面粗糙 度不符合要求的话,很容易磨损并破坏与他配合的零件,所以令他与内侧面具有一样的粗糙 度要求。 4.确定零件的生产类型 结合生产实际，备品率 a%和废品率 b%分别取 3%和 0.5%，则年产纲领 N=7500 台/年1 件/ 台（1+3%）（1+0.5%）=7803 件/年 拨叉质量为，查表知，拨叉属轻型零件，生产类型为大批生产。 63 7.0 10/kg mm 二、选择毛坯、确定毛坯尺寸、绘制毛坯简图 （一）选择毛坯 零件材料为 HT200，零件结构又比较简单，生产类型为大批生产。考虑该拨叉零件在机 床运行过程中要承受冲击载荷，虽然所受冲击十分

6、的大，但为增强拨叉的强度和冲击韧度， 需要较好的机械性能。故选择铸件毛坯。 毛坯选用铸件。铸件：一般适用于形状较复杂、生产批量较大的零件，如床身、立柱等。 目前，多数铸件采用砂型铸造，少数优质铸件采用特种铸造。砂型铸造中，木模手中铸造 生产率低、铸件精度低、加工余量大，适于单件小批生产；金属模机器造型生产率较高、 铸件精度高、表面质量与机械性能均较好，适于大批大量生产。 确定毛坯的尺寸公差、加工余量 求最大轮廓尺寸 根据零件图计算轮廓尺寸，各方向的最大值：长 159mm，宽 75mm，高 80mm，故最大轮廓尺寸为 159mm。 选取公差等级 CT，铸造方法按机器造型、铸件材料按灰铸铁，得公差

7、等级 CT 范围 812 级，取为 10 级。 求铸件尺寸公差 根据加工面的基本尺寸和铸件公差等级 CT，查表 2-8（3） ，其中公差带 相对于基本尺寸按对称分布。 求机械加工余量等级 由表 2-8（5） ，铸造方法按金属模型机器造型、铸件材料按灰铸铁， 得机械加工余量等级范围 EG 级，取 F 级。 求 RMA（要求的机械加工余量） 对所有加工表面取同一个数值，由表 2-8（4）查最大轮 廓尺寸为 159mm、机械加工余量等级为 F 级，得 RMA 数值为 1.5mm。 求毛坯基本尺寸 孔于内腔加工：应由式 RF-2RMA-CT225-21.5-2.4/2 =20.8mm 求出25 拨叉脚

8、的厚度：应由式 R=F+2RMA+CT/2=12+21.5+2.2/2=16.1mm 求出 操控槽两内壁的距离：应由式 R=F-2RMA-CT/2=16-21.5-2.2/2=11.9mm 求出 操控槽的低面：应由式 R=FRMACT/2=81.52/2=5.5mm 求出 粗铣拨叉头上的斜平面：应由式 R=F+RMA+CT/2=17+1.5+2.4/2=19.7mm 求出 拨叉脚的孔：应由式 R=F2RMACT/2=5521.52.8/2=50.6mm 求出 拨叉头的孔到顶平面的距离：应由式 R=F+RMA+CT/2=23 +1.5+2.4/2=25.7mm 求出 拨叉脚长：应由式 R=F+R

9、MA+CT/2=134.5+1.5+3.6/2=137.8mm 求出 . ;. 项目 孔25 于内腔加 工 拨叉脚 的厚度 操控槽 两内壁的 距离 操控槽的 低面 粗铣拨 叉头上的 斜平面 拨叉脚 的孔 拨叉头 的孔到顶 平面的距 离 拨叉脚长 公差等 级 CT 1010101010101010 加工面 基本尺 寸 2512168175523134.5 铸件尺 寸公差 2.42.22.222.72.82.43.6 机械加 工余量 等级 FFFFFFFF RMA1.51.51.51.51.51.51.51.5 毛坯基 本尺寸 20.816.111.95.519.750.625.7137.8 表

10、2-1 拨叉毛坯尺寸公差与加工余量 7）毛坯图的绘制 . ;. 三、拟定拨叉工艺路线 确定基准原则 ：先确定精基准，再确定粗基准。 1.精基准的选择 根据该拨叉零件的技术要求和装配要求，选择拨叉脚侧面 1 和叉轴孔作为精25mm 基准，零件上的很多表面都可以采用它们作基准进行加工，即遵循了“基准统一”原则。 拨叉轴孔的轴线是设计基准，选用其作精基准定位加工拨叉脚两端面、拨叉头斜25mm 面、操纵槽和操纵槽顶平面，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。 . ;. 2 . 粗基准的选择 作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其他表面缺欠。选择变速叉轴孔 的外圆面和拨叉头

11、左端面作粗基准。采用外圆面定位加工内孔可保证孔25mm25mm 的壁厚均匀。由于拨叉件刚性较差，受力易产生弯曲变形，为了避免在机械加工中产生夹 紧变形，根据夹紧力应垂直于主要定位基面，并应作用在刚度较大部位的原则，夹紧力作 用点不能作用在叉杆上。选用拨叉头左端面作粗基准，夹紧可作用在拨叉头的右端面上， 夹紧稳定可靠。 表 3-1 加工件各表面的加工方法 加工表面 尺寸精度等 级 表面粗糙度 Ra 加工方案备注 拨叉脚内表 面 IT133.2 粗镗半精 镗 拨叉脚两端 面（淬硬） IT113.2 粗铣精铣 -磨削 拨叉脚侧面 IT96.3 粗铣 孔25 IT90.4 粗扩精扩 铰-研磨 操纵槽两

12、侧 面 IT113.2 粗铣半精 铣 操纵槽底面 IT116.3 粗铣 操纵槽顶平 面 IT133.2 粗铣半精 铣 拨叉头上的斜 平面 IT116.3 粗铣 表 31 拨叉零件表面加工方案 3）加工阶段的划分 该拨叉加工质量要求较高，可将加工阶段分成粗加工、半精加工和精加工几个阶段。 在粗加工阶段，首先将精基准（拨叉脚左端面）准备好，使后续工序都可采用精基准定位 加工，保证其他加工表面的精度要求；然后粗铣拨叉头两端面、拨叉脚内表面、拨叉脚右 端面、操纵槽内侧面和底面。在半精加工阶段，完成拨叉脚右端面的精铣加工、 孔的钻、绞加工和操纵槽内侧面的加工；在精加工阶段，进行拨叉脚两端面的磨30mm

13、削加工。 4）工序的集中与分散 该拨叉的生产类型为大批生产，可以采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产率； . ;. 而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹 中加工了许多表面，有利于保证各加工表面之间的相对位置精度要求。 5）工序顺序的安排 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脚左端面和叉轴孔。25mm （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脚左端面和叉轴孔以及拨25mm 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

14、，先加工拨叉脚端面，再加工叉轴孔孔；25mm 2热处理工序* 铸造成型后切边，进行调质，调质硬度为 241285HBS，并进行酸洗、喷丸处理。喷丸 可以提高表面硬度，增加耐磨性，消除毛坯表面因脱碳而对机械加工带来的不利影响。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。 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。 6）确定工艺路

15、线 工序号工序名称机床设备刀具量具 1 初检 2 退火处理 3钻、扩、铰孔25mm 四面组合钻床麻花钻扩孔钻、绞 刀 卡尺、塞规 4 粗铣拔叉脚侧面 1 立式铣床 x51 端铣刀游标卡尺 5 粗铣拔叉脚侧面 2立式铣床 x51端铣刀游标卡尺 6 粗铣槽顶面 底面 侧面立式铣床 x51端铣刀游标卡尺 7 精铣槽顶面 侧面立式铣床 x51铣刀游标卡尺 8 粗铣拨叉脚上端面立式铣床 x51端铣刀游标卡尺 9 粗铣柱头侧面立式铣床 x51端铣刀游标卡尺 10 粗铣 半精铣拨叉脚内侧立式铣床 x51三面刃铣刀游标卡尺 . ;. 面 11 半精铣叉脚两侧面立式铣床 x51三面刃铣刀游标卡尺 12 去毛刺钳

16、工台平锉 13 热处理拨叉脚两端面 局部淬火 淬火机器 14 中检塞规、卡尺、百分表 15 校正拨叉脚钳工台手锤 16 磨削拨叉脚两端面平面磨床砂轮游标卡尺 17 清洗清洗机 18 终检 四、工序设计 一工序 4 粗铣侧面 2 以侧面为基准，粗铣侧面，保证工序尺寸 P2，达到 D=查表得 Z=2 0.08 0.18 12 P1=P2+Z=14.6 二.工序 5 已知 Z2+Z4+0.3=2.2,其中 Z4=1,Z2=0.9,Z3=1,P4=D=12.6,其中 Z4 为半精铣余量,查表为 Z4=1. 查表粗铣 P2 可达到 IT12 公差值 0.35,故 P2=.其中 P4=12.6 取 IT1

17、0,公差值13.50.35 0.058,故 P4=12.60.029 五 切削用量、时间定额的计算 一、切削用量的计算 工序 4 （1）.背吃刀量的确定，取背吃刀该量取为 Z2 =Z2=0.9 2p a p a （2）.进给量确定，由表 3-7 按机床功率为 5-10kw,工件夹具系统刚度为中等条件选取，该 工序的每齿进给量取为 0.2mm/L z f （3）铣削速度的计算 由表 39，按襄柱铣刀、dz8010 的条件选取，铣削速度 v 可 . ;. 取为 40mmin。由公式可求得该工序铣刀转速，1000 /nvd n=100040mmin80mm=163.22rmin，参照表 3-58 所

18、列取转速 n160rmin，再将此转速代人公式，可求出该工序的实际铣削速度1000 /nvd 。/100040.192/minvn dm 工序 5 （1）.背吃刀量的确定，取背吃刀该量取为 Z2 =Z3=1mm 2p a p a （2）.进给量确定，由表 3-7 按表面粗糙度条件选取，该工序的每齿进给量取为 z f 0.4mm/L 3）铣削速度的计算 由表 39，按圆柱铣刀、dz8010 的条件选取，铣削速度 v 可取 为 170.2mmin。由公式可求得该工序铣刀转速，1000 /nvd n=1000170.2mmin80mm=677.55rmin，参照表 3-58 所列 X51 型立式铣床

19、的主 轴转速，取转速 n725rmin，再将此转速代人公式，可求出该工序的实1000 /nvd 际铣削速度/100072580/1000182.12/minvn dm 二、时间定额的计算 1.基本时间 m t 的计算 （1）工序 4 基本时间计算公式可求出该工序的基本时间。由于该工序包括两 12 ()/ jMZ tlllf 个工步，即两个工件同时加工，故式中 L75mm；1mm； 2 l ；fn320rnrnmin 22 1 0.5()227 e lddamm MZ f 将上述结果代入公式，则该工序的基本时间 12 ()/ jMZ tlllf （75mm27mm1mm）320rnrnmin19

20、.3s。 j t （2）工序 5半精铣内侧面 fnzn290rnrnmin MZ f Z f （75mm27mm1mm）290rnrnmin21.3s。 j t 2辅助时间的计算 a t 辅助时间与基本时间之间的关系为=(0.150.2) ，本例取=0.2，工序 4 的 f t j t f t j t f t j t 辅助时间：=0.1519.3s3.86s；工序 5 的辅助时间：=0.2521.3s5.2s； f t f t . ;. 3，其他时间的计算 除了作业时间（基本时间与辅助时间之和）以外，每道工序的单件时间还包括布置工作 地时间、休息与生理需要时间和准备与终结时间。由于本例中换档叉

21、的生产类型为大批生 产，分摊到每个工件上的准备与终结时间甚微，可忽略不计；布置工作地时间是作业时 b t 间的 27，休息与生理需要时间，是作业时间的 24，本例均取为 3，则工 x t 序 4 的其他时间（）可按关系式（33）（）计算， b t x t j t f t =6（19.3s3.86s）=1.39s； b t x t 工序 11 的其他时间（）可按关系式（33）（）计算， b t x t j t f t =6（5.2s21.3s）=1.59s； b t x t 4，单件时间的计算 dj t 工序 11 中单件时间为：19.3s3.86s1.39s24.55s； dj t 工序 12

22、 中单件时间为：21.3s5.2s1.59s28.09s； dj t 将上述零件工艺规程设计的结果，填入工艺文件。作为示例的表 212 列出了拨叉零件 的机械加工工艺过程；表 2-13、表 2-14、表 2-15 分别列出了拨叉加工第 2、3、9 三道工序 的工序卡。 工序卡片 六、专用铣床夹具设计 1. 夹具设计要求 1） 保证工件加工的各项技术要求 要求正确确定定位方案、夹紧方案，正确确定刀具的导向方式，合理制定夹具的技术 要求，必要时要进行误差分析与计算。 2） 具有较高的生产效率和较低的制造成本 为提高生产效率，应尽量采用多件夹紧、联动夹紧等高效夹具，但结构应尽量简单， 造价要低廉。

23、3） 尽量选用标准化零部件 尽量选用标准夹具元件和标准件，这样可以缩短夹具的设计制造周期，提高夹具设计 . ;. 质量和降低夹具制造成本。 4） 夹具操作方便安全、省力 为便于操作，操作手柄一般应放在右边或前面；为便于夹紧工件，操纵夹紧件的手柄 或扳手在操作范围内应有足够的活动空间；为减轻工人劳动强度，在条件允许的情况 下，应尽量采用气动、液压等机械化夹紧装置。 5） 夹具应具有良好的结构工艺性 所设计的夹具应便于制造、检验、装配、调整和维修。 2.机床夹具设计的内容及步骤 1）明确设计要求，收集和研究有关资料 在接到夹具设计任务书后，首先要仔细阅读加工件的零件图和与之有关的不见装配图， 了解

24、零件的作用，结构特点和技术要求：其次要认真研究和加工件的工艺规程，充分了解 本工序的加工内容和加工要求，了解本工序使用的机床和刀具，研究分析夹具设计任务书 上所选用的定位基准和工序尺寸。 2）确定夹具的结构方案 A.确定定位方案,选择定位元件,计算定位误差。 。 B.确定夹紧方案,选择夹紧机构。 C.确定夹具具体的形式和夹具的总体结构。 在确定夹具结构方案的过程中,应提出几种不同的方案进行比较分析,选取其中最为合 理的结构方案。 3）对夹具进行建模并绘制夹具的装配图 夹具总图绘制比例除特殊情况外,一般均应按 1:1 绘制,以使所设计夹具有良好的直观性。 总图上的主观图，应尽量选取与操作者正对的

25、位置。 绘制夹具装配图可按如下顺序进行:画出工件;按夹紧状态画出夹紧装置:画出其他元件 或机构:最后画出家夹具体把上述组成部分联结成一体,形成完整的夹具.在夹具装配图中, 被加工件视为透明体。 4）确定并标注有关尺寸,配合及技术要求 A.夹具总装配图上应标注的尺寸 a.工件与定位元件间的联系尺寸,例如,工件基准孔与夹具定位套的配合尺寸。 b.夹具与刀具的联系尺寸,例如钻套与定位元件之间的位置尺寸及公差。 。 c.夹具内部的联系尺寸及关键件配合尺寸,例如,定位元件间的位置尺寸,定位元件与 夹具体的配合尺寸等。 . ;. d.夹具外形轮廓尺寸。 B.确定夹具技术条件 在装配图上需要标出与工序尺寸精

26、度直接有关的下列各有关夹具 元件之间的相互位置精度要求。 a.定位元件之间的相互位置要求。 b.定位元件与联接元件（夹具以联接元件与机床相联）或找正基面间的相互位置精 度要求。 。 c.定位元件与导向元件的位置精度要求。 5）绘制夹具零件图 绘制装配图中非标准零件的零件图,其视图应尽可能与装配图上的位置一致 1、夹具设计任务 机械加工过程中，为了保证加工精度，工件必须在机床中占有正确的加工位置，并使 之固定或夹紧，这个定位、夹紧的过程就叫做工件的安装。工件的安装在机械加工中占有 重要的地位，安装的质量直接影响加工质量、生产率、劳动条件和加工成本。由于本工件 的结构特点，需要设计专用夹具。 3确

27、定夹具的结构方案 （1）确定定位元件 根据工序简图规定的定位基准，根据工序先用面、销、支撑钉，长定 位销跟工件定位孔配合，限制 4 个自由度。支承钉限制 1 个自由度。由上述可知，该方案 合理，可行 （2）确定对刀装置 . ;. 图 对刀块 （3）确定夹紧机构 针对成批生产的工艺特征，此夹具选用钩型压板夹紧机构，如图 b 所 示。钩型压板夹紧机构中的各零件均采用标准夹具元件（参照金属切削机床夹具设计手 册中钩型压板夹紧机构部分并查表确定） 。 3画夹具三维模型及装配图 4夹具装配图上标注尺寸、配合及技术要求 . ;. . ;. 附爆炸视图 . ;. 附整体视图 . ;. 七、总结 课程设计总结 这次课程设计的重点在于前期的参数设计。根据题目给出的传动方案和大体的传动参数， 我就开始着手对整个系统及各个零件的参数设计。在这里得感谢何伟老师对我们的