《換擋叉》說明書.doc

中北大學課程設計說明書目錄1 對零件進行工藝分析，畫零件圖1.1換擋叉的概述.21.2換擋叉的技術要求.21.3分析換擋叉的工藝性.31.4確定換擋叉的工藝類型.32毛坯的選擇2.1確定毛坯的類型、制造方法和尺寸及精度等級.42.2確定毛坯的技術要求.42.3繪制毛坯圖.43選擇基準，制訂零件的機械加工工藝路線3.1粗基準.53.2精基準.53.3工藝路線方案. 53.4工藝路線確定.64確定切削用量及基本工時4.1切削用量的計算.84.2基本工時的計算.85.19、20兩端面銑削專用機床夾具設計5.1約束自由度.125.2設計夾具定位夾緊裝置.125.3定位誤差分析.126.參考文獻.131對零件進行工藝分析，畫零件圖1.1換擋叉的概述1.1.1換擋叉的功用 換擋叉頭以孔套在變素差叉軸上，并用銷釘經(jīng)孔與變速叉軸聯(lián)接，換擋叉腳則夾在雙聯(lián)變換齒輪的槽中，當需要變速時，操縱變速桿，變速操縱機構就通過換擋叉頭部的操縱槽帶動換擋叉與變速叉軸一起在變速箱中滑移，換擋叉腳撥動雙聯(lián)變速齒輪在花鍵軸上滑動以變換檔位，從而改變機器的運轉速度。1.1.2換擋叉的結構特點 換擋叉在改變檔位時要承受彎曲應力和沖擊載荷的作用，因此該零件應具有足夠的強度、剛度和韌性，以適應換擋叉的工作條件。該零件的主要工作表面為換擋叉腳兩端面、叉軸孔和鎖銷孔，在設計工藝規(guī)程時應重點予以保證。1.2換擋叉的技術要求換擋叉零件技術要求如下表加工表面尺寸及偏差/mm公差及精度等級表變粗糙度Ra/形位公差/mm換擋叉頭兩端面42IT1312.5換擋叉頭部上端面21IT136.3換擋叉頭部方槽兩側面14IT133.2換擋叉頭部方槽底面IT143.2孔IT80.2換擋叉腳兩端面IT110.8換擋叉腳內(nèi)表面IT103.2 該換擋叉形狀特殊、結構簡單，屬典型的叉桿類零件。為實現(xiàn)換擋、變速的功能，其叉軸孔與變速叉軸有配合要求，因此加工精度要求較高。差腳兩端面以及換擋叉頭部方槽兩側面在工作中需承受沖擊載荷為增強其耐磨性，該表面要求高頻淬火處理，硬度為55-63HRC；為保證換擋叉換擋時叉腳受力均勻，要求叉腳兩端面對叉軸孔mm垂直度為0.1。為保證換擋叉在叉軸上有準確的位置，該換檔位準確，換擋叉采用螺栓螺紋連接定位。為保證整個零件的硬度和加工性能，要求對整個零件進行熱處理、調(diào)質，硬度為18-25HRC。 綜上所述，該換擋叉零件的各項技術要求制定的較為合理，符合該零件在變速箱中的功用。1.3分析換擋叉的工藝性 分析零件圖可知，撥插頭兩端面和差腳兩端面均要求切削加工，且在軸向方向上均高于相鄰表面，這樣既減少里加工面積，又提高了換擋時叉腳端面的接觸剛度；mm孔的端面為平面，可以防止加工過程中鉆頭鉆偏以保證孔的加工精度；另外，該零件除主要工作表面（換擋叉腳兩端面、內(nèi)表面mm和差軸孔mm）外，其余表面加工精度均較低，不需要高精度機床加工，通過銑削、鉆床的粗加工就可以達到加工要求；而主要工作表面雖然加工精度相對較高，但也可以在正常的生產(chǎn)條件下，采用較經(jīng)濟的方法保質保量的加工出來。由此可見，該零件的工藝性較好。1.4確定換擋叉的工藝類型設計要求該零件的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)。2毛坯的選擇2.1確定毛坯的類型、制造方法和尺寸及精度等級由于該換擋叉在工作過程中要承受沖擊載荷，為增強換擋叉的強度和沖擊韌度，獲得纖維組織，毛坯選用鑄件，該換擋叉的輪廓尺寸不大，且生產(chǎn)類型屬于中批生產(chǎn)，為提高生產(chǎn)率和鑄件精度，以采用砂型鑄造方法制造毛坯。毛坯的拔模斜度為5。 查表得鑄件機械加工余量等級為FH，取G級。由于鑄件選擇機器造型，材料為ZG45，生產(chǎn)類型為大批量，查表得鑄件公差等級CT為812級，取10級2.2確定毛坯的技術要求換擋叉鑄件尺寸公差、加工余量和基本尺寸如下：加工表面公差等級加工面基本尺寸鑄造尺寸公差機械加工余量公差等級RMA毛坯基本尺寸換擋叉頭部上端面10212.4G1.423.6換擋叉頭部方槽兩側面0換擋叉頭部方槽底面0換擋叉頭部兩側面10422.8G1.446.2螺紋孔端面10142.2G1.416.5孔0換擋叉腳兩端面1082G1.411.8換擋叉腳內(nèi)表面10R433.2G1.4R40.82.3繪制毛坯圖3選擇基準，制訂零件的機械加工工藝路線3.1粗基準作為粗基準的表面應平整，沒有飛邊、毛刺或其他表面欠缺。粗基準：選擇換擋叉腳兩端面和內(nèi)表面作為粗基準。3.2精基準根據(jù)該換擋叉零件的技術要求和裝配要求，選擇換擋叉頭右端面和叉軸孔mm做為精基準，零件上的很多表面都可以采用他們作基準進行加工，即遵循了“基準統(tǒng)一”原則。叉軸孔mm的軸線是設計基準，選用其做精基準定位加工換擋叉腳兩端面，實現(xiàn)了設計基準和工藝基準的重合，保證了被加工表面的垂直度要求。選用換擋叉左端面作為精基準同樣是遵循了“基準重合”的原則，因為該換擋叉在軸方向的尺寸多以該端面作為設計基準；另外，由于換擋叉剛性較差，受力易產(chǎn)生彎曲變形，為了避面在機械加工中產(chǎn)生加緊變形，根據(jù)夾緊力應垂直于主要定位基面，并應作用在剛度較大部位的原則，夾緊力作用點不能做用在叉桿上。選用換擋叉頭右端面作精基準，夾緊可作用在換擋叉左端面上，加緊穩(wěn)定可靠。3.3 工藝路線方案工序1：粗銑換擋叉頭左右兩端面工序2：鉆mm孔。工序3：拉mm孔至圖樣尺寸。工序4：锪mm孔處倒角145。工序5：粗銑精銑磨削換擋叉腳兩端面。工序6：粗銑精銑換擋叉腳內(nèi)表面。工序7：粗銑換擋叉頭上端面。工序8：粗銑精銑換擋叉頭部方槽。工序9：粗銑螺紋孔端面。工序10：鉆M10mm底孔8.5mm，倒角120 ，攻螺紋M10mm。工序11：鉆通孔2mm工序12：清洗。工序13：終檢3.4工藝路線確定在綜合考慮工序順序安排原則的基礎上，表4列出了換擋叉的工藝路線。表4換擋叉工藝路線及定位基準、設備的選用工序號工序名稱機床設備刀具定位基準1同時粗銑換擋叉頭左右兩端面臥式雙面銑床三面刃銑刀叉腳左側邊2鉆16mm孔四面組合鉆床麻花鉆、擴孔鉆叉腳內(nèi)表面和叉頂部側面3拉16mm孔拉床拉刀叉腳內(nèi)表面和叉頂部側面4锪16mm孔處倒角145鉆床锪鉆叉腳內(nèi)表面和叉頂部側面5粗銑精銑換擋叉腳兩端面臥式雙面銑床三面刃銑刀16mm孔，叉頭部右端面6粗銑精銑叉腳內(nèi)側面立式銑床X51銑刀16mm孔，叉腳外曲面7粗銑換擋叉頭上端面，并粗銑、精銑方槽立式銑床X51銑刀16mm孔，叉腳內(nèi)表面8粗銑螺紋孔端面立式銑床X51銑刀16mm孔，叉腳內(nèi)表面9鉆M10mm底孔8.5mm倒角 ，攻M10mm螺紋四面組合鉆床麻花鉆，锪鉆16mm孔，叉腳內(nèi)表面，叉頭右端面10去毛刺鉗工臺平銼11中檢12熱處理換擋叉腳兩側面和方槽兩側面高頻淬火淬火機等13校正換擋叉腳鉗工臺手錘14磨削換擋叉腳兩端面平面磨床M7120A砂輪16mm孔，叉頭部右端面15清洗清洗機16終檢4確定切削用量及基本工時4.1切削用量的計算工序1：同時粗銑換擋叉頭左右兩端面。該工序就一個工步，即同時粗銑換擋叉頭左右兩個端面。（1）背吃刀量的確定 mm（2）進給量的確定 由表，按機床功率510kW、工件夾具系統(tǒng)剛度為中等條件選取，該工件的每齒進給量取為0.08mm/z。（3）銑削速度計算 由表，按鑲齒銑刀、d/z=80/10的條件選取，銑削速度v可取為44.9m/min。由公式（5-1）n=1000v/d可求得該工序銑刀轉速，即n=100044.9m/min/80=178.65r/min，參照表所列X51型立式銑床的主軸轉速，取轉速n=160r/min。再取此轉速代入公式，可求出該工序的實際銑削速度v=nd/1000=40.2m/min。工序2：鉆16mm孔。（1） 背吃刀量的確定 由表，mm。（2） 進給量的確定 查表，按鋼件45剛查表得進給量取=0.25mm/r。 （3） 切削速度的確定 查表得切削速度v=20m/min.工序3：拉16mm孔。（1） 背吃刀量的確定 mm。（2） 進給量的確定 查表得拉削進給量=0.05mm/z（3） 切削速度的確定 查表，取第2組切削速度，切削速度為v=4m/min.工序4：锪16mm孔兩端倒角145（1） 背吃刀量的確定 mm（2） 進給量的確定 查表，取進給量=0.10mm/r.（3） 切削速度的確定 查表，取切削速度v=14m/min.工序5：粗銑精銑換擋叉腳兩端面本工序由兩個工步組成，即工步1：同時粗銑換擋叉腳兩端面；工步2：同時精銑換擋叉腳兩端面。（1） 背吃刀量的確定 工步2的機械加工余量為1mm，所以工步1的背吃刀量mm；工步2的背吃刀量mm。（2） 進給量的確定 工步1：取每齒進給量= 0.08mm/z；工步2：進給量=1.5mm/r。（3） 銑削速度的確定 工步1：銑削速度同工序1，即:v1=40.2m/min；工步2：銑削速度同工步1，即v2=40.2m/min.工序6：粗銑精銑叉腳內(nèi)側面本工序由兩個工步組成，即工步1：粗銑換擋叉腳內(nèi)側面； 工步2：精銑換擋叉腳內(nèi)側面。（1）背吃刀量的確定 工步2的機械加工余量為1mm，所以工步1的背吃刀量mm；工步2的背吃刀量mm。（2）進給量的確定 工步1：查表，取每齒進給量= 0.08mm/z；工步2：查表，進給量=1.5mm/r。（3）銑削速度的確定 工步1：銑削速度同工序1，即:v1=40.2m/min；工步2：銑削速度同工步1，即v2=40.2m/min 工序7：粗銑換擋叉頭上端面，并粗銑、精銑方槽本工序共有三道工步，即工步1：粗銑換擋叉頭上端面；工步2：粗銑方槽；工步3：精銑方槽。（1） 背吃刀量的確定 工步1：mm；工步2：由于精加工余量為1mm，所以mm；工步3：該工步進給量包括方槽縱向背吃刀量和左側及右側橫向背吃刀量，三個背吃刀量相同，即mm。（2） 進給量的確定 工步1和工步2的進給量相同，即mm/z；工步3的進給量為=1.5mm/r。（3） 銑削速度的確定 三個工步的切削速度相同，即v=40.2m/min。工序8：粗銑螺紋孔端面（1） 背吃刀量的確定 mm。（2） 進給量的確定 = 0.08mm/z。（3） 銑削速度的確定 v=40.2m/min。工序9：鉆M10mm底孔8.5mm，倒角120，攻M10mm螺紋本工序包括三道工步，即工步1：用8.5mm的麻花鉆鉆削底孔；工步2：用锪鉆鉆削倒角；工步3：攻M10mm螺紋。（1） 背吃刀量的確定 工步1：mm；工步2：=0.5mm；工步3：mm。（2） 進給量的確定 工步1：查表，按鋼件45剛查表得進給量取=0.0.15mm/r。工步2：查表，取進給量=0.10mm/r；工步3：由于攻螺紋的進給量就是被加工螺紋的螺距，取本螺紋的螺距為1mm，所以本工步的進給量=1mm。（3） 切削速度的確定 工步1：查表得切削速度v=20m/min；工步2：查表，取切削速度v=14m/min。工步3：由表差得攻螺紋的切削速度v=38m/min，暫取v=3m/min。由公式求該工步的主軸轉速r/min，又由立式鉆床主軸轉速表4-9，取轉速44r/min。再將此轉速代入公式可求出該工步的實際切削速度m/min。工序10：鉆通孔2mm（1）背吃刀量的確定 mm。（2）進給量的確定 =0.08mm。（3）切削速度的確定 v=20m/min。4.2基本工時的計算工序1：同時粗銑換擋叉頭左右兩端面按表，取=22mm，mm，mm 工序2：鉆16mm孔根據(jù)表，取=42mm，mm，mm 工序3：拉16mm孔設拉刀長度為400mm，則工序5：粗銑精銑換擋叉腳兩端面=19mm，mm，mm 工序6：粗銑精銑叉腳內(nèi)側面=26mm，mm，mm 工序7：粗銑換擋叉頭上端面，并粗銑、精銑方槽（1） 粗銑換擋叉頭上端面時所用基本工時計算：=42mm，mm，mm （2） 粗銑方槽所用基本工時為=12mm，mm，mm （3） 精銑方槽兩側面所用基本工時為=12mm，mm，mm 工序8：粗銑螺紋孔端面=14mm，mm，mm 工序9：鉆M10mm底孔8.5mm，攻M10mm螺紋（1）鉆M10mm底孔8.5mm所用基本工時為=8mm，mm，mm （2）攻M10mm螺紋所用基本工時為=8mm，mm，mm工序10：鉆通孔2mm=29mm，mm，mm 5.19、20兩端面銑削專用機床夾具設計5.1約束自由度由于加工19、20兩端面，所以至少要約束Z軸的平移、X軸的旋轉和Y軸的旋轉。5.2設計夾具定位夾緊裝置因為只需約束三個自由度，所以設計為小圓面、支撐板和大圓柱銷定位結構來限制自由度，詳見夾具圖。5.3定位誤差分析工件在豎直平面內(nèi)最大轉角誤差為為小圓面上偏差；為支撐板上偏差； L為二者之間距離。6.參考文獻1崇凱.機械制造技術基礎課程設計指南.北京.化學工業(yè)出版社，2006.122張龍勛. 機械制造工藝學課程設計指導書及習題.北京:機械工業(yè)出版社，2006.13孟少農(nóng)，機械加工工藝手冊.北京:機械工業(yè)出版社，1991.94艾興，肖詩綱.切削用量簡明手冊.北京:機械工業(yè)出版社5李益明.機械制造工藝設計簡明手冊.哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學出版6 趙家奇，機械制造工藝學課程設計指導書2版.北京:機械工業(yè)出版社，2000.107 李云，機械制造及設備指導手冊. 北京:機械工業(yè)出版社，1997.813