第四速及第五速變速叉說明書

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1、設(shè)計(jì)題目 設(shè)計(jì)“解放汽車第四速及第五速變 速叉”零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝裝備 內(nèi)裝1、零件圖 一張 2、 毛坯圖 一張 3、 機(jī)械加工工藝過程綜合卡片 一張 4、 夾具總裝圖 一張 5、 夾具零件圖 一張手繪兩張cad 6、 說明書 一份 工程機(jī)械學(xué)院25041004班 設(shè)計(jì)者 15王東升 指導(dǎo)教師 張接信、高琳 完成日期2014年1月15日 成績 （長安大學(xué)） 《機(jī)械制造工藝學(xué)》 課程設(shè)計(jì)說明書 設(shè)計(jì)題目：設(shè)計(jì)“解放汽車第四速及第五速變速叉” 零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝裝備 設(shè)計(jì)者：王東升 指導(dǎo)教師： 長安大學(xué) 機(jī)制教研室 2014年1月15日

2、長安大學(xué) 機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 題目：設(shè)計(jì)撥叉（CA6140車床）零件的機(jī)械加工工藝規(guī) 程及工藝裝備 內(nèi)容：1.零件圖 1張 2. 毛坯圖 1張 3. 機(jī)械加工工藝過程綜合卡片 1張 4. 夾具裝配圖 1張 5. 夾具零件圖 3張 6. 課程設(shè)計(jì)說明書 1份 班 級(jí) ：25041004班 學(xué) 生:王東升 指導(dǎo)教師：高琳 教研室主任：張接信 2014年1月 目錄 一. 序言 二. 零件的分析 （一） 零件的作用 （二） 零件的工藝分析 三. 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) （一） 確定毛坯的制造形式 （二） 基面的選擇 （三） 制訂工藝路線 （四） 機(jī)械加工余

3、量,工序尺寸及毛坯尺寸確定 （五） 確定切削用量及基本工時(shí) 四. 夾具設(shè)計(jì) （一） 定位基準(zhǔn)的選擇 （二） 切削力及夾緊力計(jì)算 （三） 定位誤差分析 （四） 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明 五. 參考文獻(xiàn) 一. 序言 機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)是在大學(xué)全部基礎(chǔ)課，技術(shù)基礎(chǔ)課以及 大部分專業(yè)課完成以后進(jìn)行的.這是我們在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對所學(xué) 各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練, 因此，它在我們大學(xué)四年的的學(xué)習(xí)中占有重要地位. 就我個(gè)人而言，希望能通過這次課程設(shè)計(jì)對自己即將從事的工作 進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題，解決問題的能力. 由于能力有限，設(shè)

4、計(jì)尚有諸多不足之處，懇請各位老師多多指教. 二. 零件的分析 （一） 零件的作用 題目所給定的零件是解放汽車第四速及第五速變速叉，它位于變 速箱中，主要重用是撥動(dòng)變速箱中的齒輪，使汽車達(dá)到變速的目的. （二） 零件的工藝分析 此變速叉共有兩組加工表面，它們之間有一定的位置要求，現(xiàn)分 述如下： 1. 以019,0.045 mm孔為中心的加工表面. 這組加工表面包括：①19 ,0.045 mm孔及其倒角，孔上端尺寸為 16,0.24mm的槽，槽的外側(cè)厚度為10.8mm的兩個(gè)側(cè)面，①19 +0.045mm孔的 上端距其中心12mm的兩個(gè)端面，還有孔下端M10的螺紋孔. 2. 以①82

5、.2子mm孔為中心的加工表面. 這組加工表面包括：①82.2子mm的孔及其倒角，①82.2；】mm的 孔的側(cè)面，距M10螺紋孔中心線63.7mm.這兩組加工表面有著一定的 位置要求，主要是：①82.2 +1 mm孔與其外端面垂直度公差為0.1mm. 0 由以上分析可知，對于這兩組加工表面而言，可以先加工其中一 組表面，然后借助專用夾具加工另一組表面，并保證他們之間的位置 精度要求. 三. 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) （一） 確定毛坯的制造形式 零件材料為20鋼，零件經(jīng)常撥動(dòng)齒輪承受變載荷和沖擊性載荷, 因此應(yīng)選用鍛件，以使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件工作可靠.因 為為大批量生產(chǎn)，且零件的輪廓尺

6、寸不大，故采用模鍛成型.這從提高 生產(chǎn)率，保證加工精度上考慮,也是應(yīng)該的. （二） 基面的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一，它對零件的生產(chǎn)是 非常重要的. 1. 粗基準(zhǔn)的選擇 現(xiàn)選取019,0.045 mm孔的外輪廓不加工面作為粗基準(zhǔn)，利用一組共 兩個(gè)V形塊夾持外輪廓做為主要定位面,以消除自由度. 2. 精基準(zhǔn)的選擇 主要考慮基準(zhǔn)重合的問題，當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí)，應(yīng) 該進(jìn)行尺寸換算，這在以后還要專門計(jì)算，此處不再重復(fù). (三) 制訂工藝路線 制訂工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀，尺寸精度及 位置精度的技術(shù)要求能得到合理的保證.愛生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批量

7、 生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機(jī)床以及專用夾具，并盡量使工 序集中來提高生產(chǎn)率.除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成 本盡量降低. 工藝路線 工序1 粗銑16 +0.24mm槽，以①19 +0.045 mm孔定位. 工序11 粗銑16 +。.24mm槽的兩側(cè)面，以①19+o.045 mm孔定位. 工序111 粗銑距①19 +0.045 mm中心12mm的兩個(gè)端面，以①19 +0.045 mm孔 及16 +0.24mm槽底為基準(zhǔn). 工序^ 16 +0.24mm槽兩端1.5*45o倒角. 工序V 鉆＜019 00.045 mm孔并倒角. 工序巧 鉆距槽(16 +0.24m

8、m)12mm底面M10螺紋孔并倒角. 工序可 攻螺紋M10. 工序伽 粗銑①82.2 +1 mm孔的兩端面. 工序區(qū) 粗鏜①81.7 +1 mm孔. 工序乂 精鏜①82.2 +i mm孔. 工序乂1 082.2 +imm 孔 1 *45o倒角 工序刈 精銑082.2 +imm孔的兩端面. 上述方案主要是以①19 +0.045 mm孔位基準(zhǔn),來加工16 +0.24mm 槽,M10 螺紋，槽的兩側(cè)面，這樣可以修正由于基準(zhǔn)不重合造成的加工誤差，同 時(shí)也照顧了加工路線方便的特點(diǎn),因此最終確定如下： 工序1 粗銑16 +。.24mm槽，以①19+°.045 mm孔的外輪廓為粗基準(zhǔn)定位，

9、選用XA6132型萬能升降臺(tái)銑床及專用夾具. 工序11 粗銑16 +。.24mm槽的兩側(cè)面，以①19+。.045 mm孔的外輪廓以及距 槽底32mm的面為基準(zhǔn)，選用XA6132型萬能升降臺(tái)銑床及專 用夾具. 工序111 粗銑①190c.045 mm孔上端兩端面，以①1900.045 mm孔定位，選用 XA6132型萬能升降臺(tái)銑床及專用夾具. 工序^ 16 +0.24mm槽1.5*450倒角，選用C620-1車床及專用夾具. 0 工序V 鉆鉸①19 +0.045 mm孔并倒角.以①19 +0.045 mm孔及端面定位，選 用Z5125立式鉆床及專用夾具. 工序巧 鉆距槽(16 +0

10、.24 mm)12mm底面M10螺紋孔并倒角.以① 0 19 +0.045 mm孔及16 +0.24mm槽底定位，選用Z5125立式鉆床及專 用夾具. 工序可 攻螺紋M10. 工序伽 粗銑①82.2 +1 mm孔的兩端面.以0 19 +0.045mm孔定位，選用 XA6132型萬能升降臺(tái)銑床及專用夾具. 工序區(qū) 粗鏜①81 .7 +i mm 孑L.以①19 +0.045 mm 孔及 16 +0.24mm 槽為基準(zhǔn)， 0 0 0 選用T740雙面臥式金剛鏜床及專用夾具. 工序乂 精鏜①82.2 +i mm孔..以019 +0.045 mm孔及16 +0.24mm槽為基準(zhǔn), 0 0

11、 0 選用T740雙面臥式金剛鏜床及專用夾具. 工序XI ①82.2；imm孔1*450倒角.選用C620-1型車床及專用夾具. 工序刈 精銑①82.2子mm孔的兩端面.以019.0.045mm孔定位，選用 XA6132型萬能升降臺(tái)銑床及專用夾具. 工序乂111終檢. （四）機(jī)械加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸確定. “變速叉”零件材料為20鋼，毛坯重量約1.5Kg,生產(chǎn)類型為大 批量生產(chǎn)，采用鍛錘上合模鍛毛坯. 根據(jù)上述資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機(jī)加工余量, 工序尺寸及毛坯尺寸如下： 1. 16 +0.24 mm 槽 參照＜＜機(jī)械加工工藝手冊〉〉表3.1-56,因?yàn)槠?/p>

12、公差等級(jí)太低，可 直接銑. 2. 槽的側(cè)面 參照＜＜機(jī)械加工工藝手冊〉〉表3.1-56,其加工余量Z=2mm. 3. 019 +0.045 mm孔的兩個(gè)上端面 參照＜＜機(jī)械加工工藝手冊〉〉表3.1-56,其加工余量Z=2mm. 4. 082.2 +1 mm孔的兩側(cè)面，銑削公差-0.22mm. 參照＜＜機(jī)械加工工藝手冊〉〉表3.1-56,其加工余量Z=2mm.精銑 余量：單邊0.7mm （見 ＜＜工藝設(shè)計(jì)手冊〉〉表8-31），銑削余 量：Z=2.0-0.7=1.3mm,鍛件偏差 +1.3 mm。 -0.5 由于設(shè)計(jì)規(guī)定的零件為大批量生產(chǎn)，應(yīng)該采用調(diào)整法加工.因此 在計(jì)算最大，最

13、小加工余量時(shí)，應(yīng)按調(diào)整法加工方式予以確定. 5. ①19 +0.045 mm 孔 參照 <<機(jī)械加工工藝手冊〉〉，其加工余量2Z=2mm.鉆孔① 18.5 +0.045 mm,鉸孔① 19 +0.045 mm. 6. ①82.2 +imm 孔 參照 <<機(jī)械加工工藝手冊〉〉，其加工余量2Z=2.5mm.粗鏜① 81.7 +i mm，精鏜①82.2 +i mm. 厚度為8mm的兩端面尺寸加工余量和工序間余量. 毛坯名義尺寸： 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 粗銑后最大尺寸： 8+0.7

14、*2=9.4mm 粗銑后最小尺寸： 9.4-2*0.22=8.96mm 精銑尺寸與零件尺寸相符，即8 +0.2 mm. -0.3 （五）確定切削用量及基本工時(shí) 工序1 粗銑16 +0.24mm槽，保證尺寸16 +0.24mm. f =0.06mm/齒 z 切削速度:參考有關(guān)手冊,V=22.8m/min. 采用 W18Cr4V 立用刀,d =16mm,Z=3，則: w n=性=1000*22.8 =454r/min s 兀dw 3.14*16 f =f zn =0.06*3*420=75.6mm/min l +1 +1 = 22mm 工序II t = '+〈 + 匕

15、=22朱.=0.29 min m f 75.6 m 粗銑 16 +0.24 mm 0 槽兩側(cè)面。 f = 0.12mm / 齒 z 切削速度：參考有關(guān)手冊，V=27m/min。 采用高速鋼三面刃圓盤用刀，dw = 80mm , Z=10。 1000v 1000*27 n = —-— = 314*80 = 107.5 r / min w f = f zn = 0.12*10*90 = 108mm/min 1 +1 +1 = 60 mm =0.56 min t = m m 工序111 粗用①19 +0.045 mm孔上端兩端面。 0 f = 0.12mm /

16、齒 切削速度：參考有關(guān)手冊，確定V=27m/min。 采用高速鋼三面刃圓盤用刀，dw = 80mm , Z=10。 1000v 1000*27 n == ，兀 d 3.14*80 w =108r/min f = fzn = 0.12*10*90 = 108mm /min l +1 +1 = 12 mm _1 +1 +1 'm / m 16,0.24mm槽1.5*45。倒角，選用臥式車床C620-1, f = 0.08 mm / r 當(dāng)采用高速鋼車刀時(shí)，切削速度:V=16mm/min. 1000v 1000*27 == 318r /min 兀 16 3.14*

17、16 1%08 = 0.20 min 工序V 1 +1 1 nJm 鉆鉸①19 +0.045mm孔,并倒角1*45。兩端. 0 1.鉆孔①18.5 +0.045 mm 0 f = 0.35 ?0.43 = 0.35mm / r d = 18.5mm, V=17m/min. 采用高速鋼鉆頭, 1000v 1000*17 eg / . n = 一16 = 314*185 = 285r / min 1 +1 +1 = 40 mm t = 1 +1 +12 = 40 = 0.41min m n f 285*0.35 w m 2.鉸孔①19 +0.045 mm. 0

18、 f = 0.7 mm / r 采用高速鋼絞刀,V=14.7m/min. 1000v 1000*14.7 n = s兀19 =246r /min 3.14*19 t = I +1 +1 = 45 =0.28min m n f 250*0.7 3.①19 +0.045 mm孔倒角1*45。兩端. 采用900锪鉆,為縮短輔助時(shí)間，取倒角時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速與鉸 孔相同. n = 246r /min 工序巧 鉆M10螺紋孔并倒角1200 f = 0.1mm / r 采用麻花鉆,V=20m/min. 1000v 1000*20 『 ，. n == 10

19、*314 = 637 r / min 工序可 t = / +〈 + 4 = '5 = 0.24 min m n f 637*0.1 w m 攻螺紋M10. V=6m/min 1000v 1000*20 n == ， 兀 d 10*3.14 =238r / min 工序伽 =0.24 min 粗銑①82.2+1 mm孔端面. 0 f = 0.2 mm / r 采用高速鋼圓柱銑刀，dw =100mm , Z=10,V=20m/min 1000v 1000*20 n = d = 100*314 = 63.7 r / min

20、 工序IX t = 60 = 60 = 0.75min m fn d 0.2*65*100 粗鏜①81.7 +imm孔 f = 1.0 mm / r 采用雙刃鏜刀,V=40m/min. 1000V 1000*40 n = = 817*314 = 156r / min t = 0.96 min 精鏜①82.2 +1 mm 孔. 0 f = 0.6mm / r V=35m/min 1000V 10

21、00*35 n == s 兀 d 82.2*3.14 =136 r / min 工序刈 t = 0.64 min ①82.2+1 mm 孔 1 *45o倒角. 0 f = 0.08 mm / r V=16m/min 1000V 1000*16 ?. n == 82 2*3 14 = "r / min t == 0.48min m 0.08*65 工序XII 精銑①82.2+1 mm孔的兩端面 0 f = 0.06mm / 齒 采用高速鋼圓柱銑刀,V=31m/min.

22、 z -10 d = 100 mm 1000v 1000*31 z . n === 98 r / min ， 兀 d 100*3.14 工序XIII終檢。 最后，將以上各工序切削用量，公式的計(jì)算結(jié)果,連同其他數(shù)據(jù)，填入 機(jī)械加工工藝過程卡片. 四. 夾具設(shè)計(jì) （一）定位基準(zhǔn)的選擇 擬定加工路線的第一步是選擇定位基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)的選擇必須合 理，否則將直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出的零件 質(zhì)量?；鶞?zhǔn)選擇不當(dāng)往往會(huì)增加工序或使工藝路線不合理

23、，或是使夾 具設(shè)計(jì)更加困難甚至達(dá)不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求。 因此應(yīng)該根據(jù)零件圖的技術(shù)要求，從保證零件的加工精度要求出發(fā)， 合理選擇定位基準(zhǔn)。此零件圖沒有較高的技術(shù)要求，也沒有較高的平 行度和對稱度要求，所以應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度， 提高加工精度。 在本設(shè)計(jì)中，加HM10螺紋孔加工精度并不高，該孔對后續(xù)加工 過程的精度影響不大。所以，加工這個(gè)孔要保證精度，可用已加工的 槽和①19孔兩端面作為基準(zhǔn)設(shè)計(jì)夾具。用定位螺紋、墊塊和螺釘來 實(shí)現(xiàn)完全定位。為了提高加工效率，縮短輔助時(shí)間，決定用簡單的螺 旋壓板來作為夾緊機(jī)構(gòu)。 (二) 切削力和夾緊力計(jì)算 a、 切削力的計(jì)

24、算 刀具：根據(jù)表3-4可得，采用高速鋼直柄麻花鉆頭(GB/T 1438.1 —2008) 其中：d=18.5mm，l=233，l「135, Z=1 機(jī)床：采用Z525型立式鉆床 由《金屬切削機(jī)床夾具手設(shè)計(jì)冊》所列公式可得： F = CFt0.86So.7D -0.86BZK 查表3-56得其中：修正系數(shù)、=1.0 C = 68.2 t = 1mm s z = 0. 12mm D = 100 B = 80mm K = 7.82 z = 1 代入上式，可得F=1509N 因在計(jì)算切削力時(shí)，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。 安全系數(shù) K= K1K 2 K 3 K 4 其中：K1為基本

25、安全系數(shù)1.5； K2為加工性質(zhì)系數(shù)1.1； K 3為刀具鈍化系數(shù)1.1； K4為斷續(xù)切削系數(shù)1.1； 所以可得切削力為：F，= KF = 3012.71N b、 夾緊力的計(jì)算 選用鉤形壓板夾緊機(jī)構(gòu) 查《課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》表10-2得 FJ 丁 3Lf 1 + —— H 取 f=1，則 F = IM =1481.66N J 「 3 x 62 x 0.1 1 + 18 夾緊螺母：公稱直徑d=12mm，材料Q235性能級(jí)數(shù)為8級(jí) c b = 6 x 100MPa b = 8 x —-^ = 480MPa 螺母疲勞極限：c = 0.32b = 0.32 x 60

26、0 = 192MPa -1 B 極限應(yīng)力幅：b =竺￡b = 5\.76MPa a lim k -1 c 許用應(yīng)力幅: b ]= j. = 17.3MPa a 螺母的強(qiáng)度校核：螺母的許用切應(yīng)力為u=白 [s]=3.5~4 取[s]=4 得 口= 120 MPa 4x Fh = 2.8

27、而產(chǎn)生，加工孔的時(shí)候工件還只是 毛坯，沒有任何的基準(zhǔn)，只有依靠毛坯輪廓來定位，但由于毛坯留有 較大的加工余量，在保證此工序加工精度后，以此孔作為基準(zhǔn)然后加 工輪廓或其他工作部位，仍然能保證整個(gè)工件的精度。 （四）夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明 如前所述，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，應(yīng)該注意提高勞動(dòng)生產(chǎn)率避免干涉。 應(yīng)使夾具結(jié)構(gòu)簡單，便于操作，降低成本。提高夾具性價(jià)比。本道工 序?yàn)殂@床夾具選擇了螺旋型壓板夾緊方式。本工序?yàn)榇帚@削余量大， 鉆削力大，所以需要一定的夾緊才能達(dá)到本工序的要求。 五. 參考文獻(xiàn) 1. <<機(jī)械加工工藝手冊 >>,孟少農(nóng)主編，機(jī)械工業(yè)出版社. 2. <<機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)手冊 >>,張耀宸主編，航空工業(yè)出版 社. 3. <<機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)>>，華楚生主編，重慶大學(xué)出版社. 4. <<機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊 >>,哈爾濱工業(yè)大學(xué)李益 民，機(jī)械工業(yè)出版社.