第四速及第五速变速叉说明书教材

机械制造工艺学课程设计设计题目 设计“解放汽车第四速及第五速变 速叉”零件的机械加工工艺规程及工艺装备 内装1、零件图一张2、毛坯图一张3、机械加工工艺过程综合卡片一张4、夹具总装图一张5、夹具零件图一张手绘两张cad6、说明书一份工程机械学院 25041004班设计者15王东于指导教师张接信、高琳完成日期2014年1月15日成绩（长安大学）机械制造工艺学课程设计说明书设计题目：设计“解放汽车第四速及第五速变速叉”零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计者：王东升指导教师：高琳长安大学机制教研室2014年1月15日长安大学机械制造工艺学课程设计任务书题目： 设计拨叉（ CA6140 车床 ）零件的机械加工工艺规程及工艺装备内容： 1.零件图1 张2. 毛坯图1 张3. 机械加工工艺过程综合卡片1 张4. 夹具装配图1 张5. 夹具零件图3 张6. 课程设计说明书1 份班 级 ： 25041004 班 学 生 ： 王东升指 导 教 师： 高 琳 教研室主任 ：张 接 信2014 年 1 月目录一 . 序言二 . 零件的分析（一）零件的作用（二）零件的工艺分析三 . 工艺规程设计（一）确定毛坯的制造形式（二）基面的选择（三）制订工艺路线（四）机械加工余量 , 工序尺寸及毛坯尺寸确定（五）确定切削用量及基本工时 四夹具设计（一）定位基准的选择（二）切削力及夹紧力计算（三）定位误差分析（四）夹具设计及操作的简要说明五 . 参考文献一序言机械制造工艺学课程设计是在大学全部基础课 , 技术基础课以及 大部分专业课完成以后进行的 . 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 , 它在我们大学四年的的学习中占有重要地位 .就我个人而言 , 希望能通过这次课程设计对自己即将从事的工作 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 .由于能力有限 , 设计尚有诸多不足之处 , 恳请各位老师多多指教 .二 . 零件的分析（ 一） 零件的作用题目所给定的零件是解放汽车第四速及第五速变速叉, 它位于变速箱中 , 主要重用是拨动变速箱中的齿轮 , 使汽车达到变速的目的 . （ 二 ） 零件的工艺分析此变速叉共有两组加工表面 , 它们之间有一定的位置要求 , 现分 述如下:1. 以1 9 00.045 mm孔为中心的加工表面.这组加工表面包括：1 9 0 0.045 mm孔及其倒角，孔上端尺寸为1600.24 mm勺槽，槽的外侧厚度为10.8mm的两个侧面，1 9 0 0.045 mn孔的 上端距其中心12mn的两个端面，还有孔下端M10的螺纹孔.2. 以82.2 Jmm孔为中心的加工表面.这组加工表面包括：82.2 Jmm的孔及其倒角，82.2 Jmm的 孔的侧面，距M10螺纹孔中心线63.7mm这两组加工表面有着一定的 位置要求，主要是：82.2 01 mm孔与其外端面垂直度公差为 0.1mm.由以上分析可知 , 对于这两组加工表面而言 , 可以先加工其中一 组表面 , 然后借助专用夹具加工另一组表面 , 并保证他们之间的位置 精度要求 .三 工艺规程设计（一）确定毛坯的制造形式零件材料为 20 钢, 零件经常拨动齿轮承受变载荷和冲击性载荷 , 因此应选用锻件 , 以使金属纤维尽量不被切断 , 保证零件工作可靠 . 因 为为大批量生产 , 且零件的轮廓尺寸不大 , 故采用模锻成型 .这从提高 生产率 , 保证加工精度上考虑 , 也是应该的 .（二）基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一 ,它对零件的生产是 非常重要的 .1. 粗基准的选择现选取1 9 0 0.045 mm孔的外轮廓不加工面作为粗基准，利用一组共 两个V形块夹持外轮廓做为主要定位面，以消除自由度.2. 精基准的选择主要考虑基准重合的问题 , 当设计基准与工序基准不重合时 , 应 该进行尺寸换算 ,这在以后还要专门计算 ,此处不再重复 .( 三) 制订工艺路线制订工艺路线的出发点 , 应当是使零件的几何形状 , 尺寸精度及 位置精度的技术要求能得到合理的保证 . 爱生产纲领已确定为大批量 生产的条件下 ,可以考虑采用万能性机床以及专用夹具 , 并尽量使工 序集中来提高生产率 . 除此之外 , 还应当考虑经济效果 , 以便使生产成 本尽量降低 .工艺路线工序I 粗铣1600.24 mm槽,以1 9 0 0.045 mn孔定位.工序H 粗铣1600.24 mm槽的两侧面，以1 9 0 0.045 mn孔定位.工序皿粗铣距1 9 00.045 mm中心12mm的两个端面，以1 900.045 mn孔及16o0.24mmf底为基准工序 W 16 o0.24mmf 两端 1.5*45 0 倒角.工序V 钻铰19o0.045 mn孔并倒角.工序W钻距槽(16 00.24 mm)12m底面M10螺纹孔并倒角.工序 攻螺纹M10.工序忸粗铣82.2 01 mn孔的两端面.工序区粗镗81.7 J mm孔.工序X精镗82.2 J mm孔.工序幻 82.2 01 mm孔1*45倒角工序刈精铣82.2 o1 mm孔的两端面.工序X皿终检.上述方案主要是以1 9 00.045 mm孔位基准，来加工1600.24 mml,M10 螺纹 , 槽的两侧面 , 这样可以修正由于基准不重合造成的加工误差 , 同 时也照顾了加工路线方便的特点，因此最终确定如下：工序I 粗铣16 0 0.24mm槽，以1 900.045 mm孔的外轮廓为粗基准定位，选用XA6132型万能升降台铣床及专用夹具.工序H 粗铣160.24mm槽的两侧面，以19。0045 mn孔的外轮廓以及距槽底32mm勺面为基准，选用XA6132型万能升降台铣床及专 用夹具.工序皿 粗铣1 9 00.045 mm孔上端两端面，以1 9 00.045 mm孔定位，选用XA6132型万能升降台铣床及专用夹具工序W 16 00.24 mm槽1.5*45 0倒角，选用C620-1车床及专用夹具工序V 钻铰1 9 00.045 mm孔并倒角.以1 9 00.045 mm孔及端面定位，选 用 Z5125 立式钻床及专用夹具 .工序W 钻距槽(16 00.24 mm)12mn底面 M10螺纹孔并倒角.以1 9 00.045 mm孔及160024 mmf底定位，选用Z5125立式钻床及专 用夹具.工序 攻螺纹M10.工序忸 粗铣82.2 01 mm孔的两端面.以1 9 0 0.045 mm孔定位，选用XA6132型万能升降台铣床及专用夹具.工序区 粗镗81.7 J mm孔.以1 900.045 mm孔及1600.24 mmW为基准， 选用 T740 双面卧式金刚镗床及专用夹具 .工序X 精镗82.2 J mn孔.以1 9 0 0.045 mm孔及16 0024 mMf为基准, 选用 T740 双面卧式金刚镗床及专用夹具 .工序幻 82.2 01 mm孔1*45倒角.选用C620-1型车床及专用夹具.工序刈 精铣82.2 1mm孔的两端面.以1 900.045 mm孔定位，选用XA6132型万能升降台铣床及专用夹具.工序X皿终检.（ 四） 机械加工余量 , 工序尺寸及毛坯尺寸确定 .“变速叉”零件材料为 20 钢, 毛坯重量约 1.5Kg, 生产类型为大 批量生产 , 采用锻锤上合模锻毛坯 .根据上述资料及加工工艺 , 分别确定各加工表面的机加工余量 , 工序尺寸及毛坯尺寸如下 :1. 16 00.24 mmf参照机械加工工艺手册 表 3.1-56, 因为其公差等级太低 ,可 直接铣 .2. 槽的侧面参照机械加工工艺手册 表 3.1-56, 其加工余量 Z=2mm.3. 1 9 0 0.045 mm孔的两个上端面参照机械加工工艺手册 表 3.1-56, 其加工余量 Z=2mm.4. 82.2 01 mn孔的两侧面，铣削公差-0.22mm.参照 机械加工工艺手册 表3.1-56,其加工余量Z=2mm精铣 余量：单边0.7mm（见 工艺设计手册 表8-31）,铣削余 量:Z=2.0-0.7=1.3mm,锻件偏差 1.5 mm由于设计规定的零件为大批量生产 , 应该采用调整法加工 . 因此在计算最大 , 最小加工余量时 , 应按调整法加工方式予以确定 .5. 1 9 00045 mm?L参照 ,其加工余量2Z=2mm钻孔 18.5 00.045 mm 铰孔 1 9 00.045 mm.6. 82.2 Jmn孔参照 ,其加工余量 2Z=2.5mm粗镗 81.7 01mm精镗 82.2 01mm.厚度为8mm勺两端面尺寸加工余量和工序间余量.毛坯名义尺寸 :8+2*2=12mm毛坯最大尺寸 :12+1.3*2=14.6mm毛坯最小尺寸 :12-0.5*2=11mm粗铣后最大尺寸 :8+0.7*2=9.4mm粗铣后最小尺寸 :9.4-2*0.22=8.96mm精铣尺寸与零件尺寸相符 , 即 8 00.23 m m .（ 五） 确定切削用量及基本工时工序I 粗铣1600.24 mm槽,保证尺寸16 0024 mm.f z=0.06mm/齿切削速度：参考有关手册，V=22.8m/min.采用 W18Cr4立铣刀，dw=16mm,Z=3则:1000V ns= dw= 1000*22.83.14*16=454r/ minf m=f zz nw=0.06*3*420=75.6mm/minl l1 l2 22mmtm f一22756 0.29 minm工序H 粗铣1600.24 mnW两侧面。fz 0.12mm/ 齿切削速度：参考有关手册，V=27m/mir。采用高速钢三面刃圆盘铣刀，dw 80mm，Z=101000v1000*27ns107.5r / mindw3.14*80fm fzznw 0.12*10*90 108mm/minl l1 l2 60mmtm ； 260108 0.56minf m工序皿 粗铣19。0.045 mm孔上端两端面。fz 0.12mm/ 齿切削速度：参考有关手册，确定 V=27m/min采用高速钢三面刃圆盘铣刀，dw 80mm , Z=10ns1000v1000*27dw 3.14*80108r / minfm fzzrw 0.12*10*90108mm/minl l1 l2 12mmtm 1 f 2 12108 0.11min f m工序W 160024 mmf 1.5*45 0倒角，选用卧式车床C620-1,fz 0.08mm/r当采用高速钢车刀时，切削速度：V=16mm/min1000v1000*27ns318r/mintm163.14*16nw f m12108 .20min工序V钻铰1 9 0 0.045 mn孔,并倒角1*450两端.1.钻孔 18.5 00.045 mmz 0.35 0.43 0.35mm/ rdw 18.5mm, V=17m/min.米用咼速钢钻头,1000v1000*172.nstm16l1 l2l l1nw f m3.14*18.5285r / min40mm400.41min285*0.35铰孔 1 9 00.045 mm.fz 0.7mm/ r采用高速钢绞刀,V=14.7m/min.1000v1000*14.7.ns246r / min193.14*19l l1 l245tm -0.28minnw fm250*0.73.1 9 00.045 mm孔倒角1*45两端.采用90锪钻，为缩短辅助时间，取倒角时的主轴转速与铰孔相同.ns 246r / min钻M10螺纹孔并倒角120fz 0.1mm/ r采用麻花钻，V=20m/min.ns1000v1000*20d 10*3.14637r / min l h I215tm 120.24min工序mnwfm637*0.1攻螺纹M10.V=6m/min工序忸nstm1000v1000*20d 10*3.14I h l216nw fm 195*1粗铣82.2 01 mn孔端面.238r / min0.24 minfz 0.2mm/r采用高速钢圆柱铣刀，dw1000v1000*20nsd 100*3.14100mm, Z=10,V=20m/min63.7r /mintm0.75min60 60fznwdw 0.2*65*100z w w工序区粗镗81.7 01 mm孔fz 1.0mm/r采用双刃镗刀，V=40m/min.1000v1000*40ns156r/mins tm 0.96 min工序X精镗82.2 01 mm孔.fz 0.6mm/ rV=35m/minns1000vd1000*3582.2*3.14136r /mintm 0.64 min工序幻 82.2 J mm孔 1*450倒角.fz 0.08mm/rV=16m/minns62r / min1000v1000*16工序百tm50.08*650.48min精铣82.2 01mm孔的两端面fz 0.06mm/ 齿采用高速钢圆柱铣刀,V=31m/min.dw 100mm z 101000v1000*31ns98r/mins d 100*3.14+ 60 彳.tm1minm 58.8工序X皿终检。最后，将以上各工序切削用量，公式的计算结果，连同其他数据，填入机械加工工艺过程卡片.四.夹具设计（一）定位基准的选择拟定加工路线的第一步是选择定位基准。 定位基准的选择必须合 理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件 质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度 （特别是位置精度）要求。 因此应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发， 合理选择定位基准。此零件图没有较高的技术要求，也没有较高的平 行度和对称度要求，所以应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度， 提高加工精度。在本设计中，加工M10螺纹孔加工精度并不高，该孔对后续加工 过程的精度影响不大。所以，加工这个孔要保证精度，可用已加工的 槽和19孔两端面作为基准设计夹具。用定位螺纹、垫块和螺钉来 实现完全定位。为了提高加工效率，缩短辅助时间，决定用简单的螺旋压板来作为夹紧机构(二) 切削力和夹紧力计算a、切削力的计算刀具：根据表 3-4 可得， 采用高速钢直柄麻花钻头 ( GB/T 1438.1 2008)其中：d=18.5mm 1=233 , l 1=135, Z=1机床：采用 Z52 5型立式钻床由金属切削机床夹具手设计册所列公式可得：FCFt 0.86SZ0.7D 0. 86BZKp查表 3-56 得其中： 修正系数 kv 1.0CF 68.2 t 1mm SZ0. 12mmD 100 B 80mm K p 7.82 Z 1 代入上式，可得 F=1509N 因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。 安全系数 K= K1K 2K3K4其中：Ki为基本安全系数1.5 ；K2为加工性质系数1.1 ；K3为刀具钝化系数1.1 ；K4为断续切削系数1.1 ；所以可得切削力为： F KF 3012.71Nb、夹紧力的计算选用钩形压板夹紧机构 查课程设计指导教程表 10-2 得FjF3LfH取 f=1，贝S FjI/。 1481.66N1 18夹紧螺母：公称直径d=12mm材料Q235性能级数为8级B6 100MPas 8 10480MPa螺母疲劳极限：1 0.32 B 0.32 600 192MPa极限应力幅：kmkaiim 151.76MPak许用应力幅：a17.3MPaSa螺母的强度校核：螺母的许用切应力为-ss=3.54取s=4得120 MPa4 Fh2 de22.8满足要求经校核：满足强度要求，该夹具安全可靠。使用快速螺旋定位1.3 4 Nd2e15MPa机构快速人工夹紧，调节夹紧力调节装置，即可指定可靠的夹紧力（三）定位误差分析本工序的定位误差基本有毛坯而产生， 加工孔的时候工件还只是毛坯，没有任何的基准，只有依靠毛坯轮廓来定位，但由于毛坯留有较大的加工余量，在保证此工序加工精度后，以此孔作为基准然后加 工轮廓或其他工作部位，仍然能保证整个工件的精度（四）夹具设计及操作的简要说明如前所述，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。本道工 序为钻床夹具选择了螺旋型压板夹紧方式。本工序为粗钻削余量大， 钻削力大，所以需要一定的夹紧才能达到本工序的要求。五参考文献1. , 孟少农主编 , 机械工业出版社 .2. , 张耀宸主编 , 航空工业出版社.3. , 华楚生主编 , 重庆大学出版社 .4. , 哈尔滨工业大学 李益 民, 机械工业出版社 .