汽車制造工藝學課程設計--變速箱換擋叉的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設計

1、<p>　　汽車制造工藝學課程設計</p><p><b>　　說明書</b></p><p>　　設計題目：變速箱換擋叉的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設計</p><p>　　2012年10月16日</p><p>　　汽車制造工藝學課程設計要求</p><p>　　題目名稱：變速箱換擋

2、叉的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設計</p><p>　　完成內(nèi)容：（1）繪制零件圖 1張</p><p>　?。?）繪制零件——毛坯合圖 1張</p><p>　?。?）編制機械加工工藝規(guī)程卡片</p><p>　?、倭慵C械加工工藝過程卡片 1套<

3、/p><p>　　②零件機械加工工序卡片 1套</p><p>　?。?）某工序?qū)Ｓ脢A具裝配圖 1張</p><p>　?。?）專用夾具非標零件圖 1套</p><p>　　（6）課程設計說明書 1份</p><

4、;p><b>　　分組：</b></p><p>　?。?）P64圖3-13變速箱換擋叉</p><p>　　原始資料：零件圖1張， 8000件/年，單班作業(yè)</p><p><b>　　主要參考資料：</b></p><p>　　李洪主編 機械加工工藝手冊</p><p

5、>　　孟少農(nóng)主編 機械加工工藝手冊 第一卷</p><p>　　鄭修本主編 機械制造工藝學</p><p><b>　　指導書例子</b></p><p><b>　　夾具設計圖冊</b></p><p><b>　　目 錄</b></p><

6、p>　　零件分析 1 頁</p><p>　　1.1 零件作用分析 1 頁</p><p>　　1.2 零件工藝分析 1 頁</p>

7、;<p>　　確定毛坯、畫毛坯—零件合圖 2 頁</p><p>　　工藝規(guī)程設計 3 頁</p><p>　　3.1 定位基準的選擇 3 頁</p><

8、;p>　　3.2 制定工藝路線 3 頁</p><p>　　3.3 選擇加工設備及刀、夾、量具 4 頁</p><p>　　3.4 加工工序設計 6 頁</p>&l

9、t;p>　　3.5 時間定額計算 7 頁</p><p>　　3.6 填寫機械加工工藝過程卡和機械加工工序卡 10頁</p><p>　　07工序?qū)Ｓ脢A具設計 21頁</p><p>　　

10、4.1 工件自由度分析及定位方案的確定 21頁</p><p>　　4.2 夾緊力的計算 21頁</p><p>　　4.3 定位誤差的計算及定位精度分析 22頁</p><p>　　4.4 操作說明

11、 22頁</p><p><b>　　第一章 零件分析</b></p><p>　　1.1 零件作用分析</p><p>　　該零件是以φ15.81F8孔套在軸上,并用螺釘徑M10×1-7H螺紋孔與軸定位,換擋叉腳卡在雙聯(lián)齒輪中的軸中,變速操作機構(gòu)通

12、過換擋叉頭部的操縱槽帶動換擋叉與軸一起在變速箱中滑動,換擋叉腳撥動雙聯(lián)齒輪在花鍵軸上滑動,就可實現(xiàn)變速功能,從而實現(xiàn)變速器變速。</p><p>　　換擋叉的主要工作表面為操縱槽換擋插腳兩端面。主要配合面為φ15.81F8孔，M10×1-7H螺紋孔和換擋叉腳側(cè)面51。該零件屬于特殊形狀零件，但復雜程度一般。由于換擋叉在工作時表面承受一定的壓力，因此，要求有一定的強度和韌度。</p><

13、;p>　　1.2 零件工藝分析</p><p><b>　　1 換擋叉安裝孔</b></p><p>　　孔徑Φ15.81F8孔是換擋叉的安裝孔，其形狀公差遵守包容要求，表面粗糙度Ra12.5µm。</p><p><b>　　2 換擋叉腳端面</b></p><p>　　換擋叉腳端

14、面的厚度為5.9mm，兩端面對孔φ15.81F8軸線的垂直度公差為0.15mm，內(nèi)端面與操縱槽的對稱面的距離為33.5+0.15mm，表面粗糙度Ra為6.3µm。</p><p><b>　　3 換擋叉腳內(nèi)側(cè)面</b></p><p>　　換擋叉腳內(nèi)側(cè)面的寬度為51mm,其對稱面與換擋叉頭對稱面同屬一個面表面粗糙度Ra為6.3µm。</p&g

15、t;<p><b>　　4 換擋叉頭兩側(cè)面</b></p><p>　　換擋叉腳端面的厚度為9.65mm,對稱面與φ15.81F8孔及換擋叉腳面屬同一面，表面粗糙度Ra為6.3µm。</p><p><b>　　5 操縱槽</b></p><p>　　操縱槽的寬度為14.2mm,槽底為半圓，半徑為R

16、7.1，深度為19.1mm,對稱面與換擋叉頭內(nèi)端面的距離為27.6mm, 表面粗糙度Ra為12.5µm，槽平面部分的倒角C0.8。</p><p><b>　　6 螺紋孔端面</b></p><p>　　螺紋孔M10×1-7H的端面的粗糙組要求為Ra12.5um。</p><p>　　第2章 確定毛坯、畫毛坯—零件合圖<

17、;/p><p><b>　　2.1毛坯的選擇</b></p><p>　　確定毛坯的類型，制造的方法和尺寸及其公差</p><p>　?、僖蛄慵牟牧蠟殄懠蟪膳a(chǎn)，換擋叉的輪廓尺寸不大且有較多不需要加工的表面，所以毛坯選用模鍛鍛造成形。</p><p>　?、趽Q擋叉屬特殊形零件，且加工過程中利用不加工表面進行定位的工

18、序較多又是成皮生產(chǎn)，故零件的毛坯選用為鍛模。鍛件公差等級為CTB（見表3-1），加工余量查表3-10，換擋叉腳內(nèi)側(cè)面留單邊余量為2mm, φ15.81F8孔不鍛出,孔左右兩端面的加工余量為2mm.換擋叉頭兩端面的單邊余量為4.25mm.換擋叉腳內(nèi)平端面為1.9mm,外凸端面為2.2mm,操縱槽不鍛出,單邊余量為7.1mm.</p><p>　　2.2 確定毛坯的技術(shù)要求</p><p>　

19、?、傥醋⒚麇懺靾D角為R15,撥模斜度為7°</p><p>　　②鍛件正火硬度為180HBS</p><p><b>　?、鄄牧?35鋼</b></p><p><b>　　2.3 繪制毛坯圖</b></p><p>　　根據(jù)任務書圖3—13變速器換擋叉零件圖,在各加工表面上加上機械加工余

20、量,繪制毛坯圖,并標注尺寸和技術(shù)要求。</p><p>　　第3章 工藝規(guī)程設計</p><p>　　3.1定位基準的選擇</p><p>　　該換檔叉零件圖中教多尺寸及形位公差以Φ15.81F8孔及其端面為設計基準的。因此，必須首先加工出Φ15.81F8孔端面及其孔Φ15.81F8，為后續(xù)工序作為基準。根據(jù)粗、精基準選擇原則，確定各工表面的基準如表3-11所示。&

21、lt;/p><p>　　3-11加工表面的基準</p><p>　　3.2 制定工藝路程</p><p>　　Φ15.81F8孔端面的加工方法為銑削，Φ15.81F8孔的加工方法為鉆、擴、鉸和孔口倒角，換檔叉腳兩端面的加工方法銑削-吹砂，其內(nèi)側(cè)面的加工方法為銑削，叉頭兩端面、操縱槽的加工方法為銑削，M10×1-7H的加工方法為先銑其端面，后定位鉆Φ8孔，深度是

22、8mm，再用機用絲錐攻絲，使其達到M10×1-7H的要求。</p><p>　　具體加工方法分析如下：</p><p>　?、?Φ15.81孔端面的粗糙度要求為Ra12.5µm，公差等級為IT12，粗銑。</p><p>　?、?Φ15.81孔內(nèi)表面粗糙度為Ra3.2µm，公差等級為IT8，查表4-3知Φ15.81F8孔可用鉆-擴-鉸。

23、</p><p>　　③ Φ15.81孔口倒角未說明，公差等級為IT14，粗糙度為Ra12.5µm，粗車。</p><p>　?、?換檔叉腳兩端面，粗糙度為Ra6.3µm，公差等級為IT12，查表4-5知粗銑可達到要求。 換擋叉腳局部淬火，然后進行吹砂。</p><p>　　⑤換擋叉腳內(nèi)側(cè)面51，表面粗糙度為Ra6.3µm，公差等級為I

24、T12，查表4—2可知粗銑即可。</p><p>　?、?換檔叉頭兩側(cè)面，表面粗糙度為Ra6.3µm，公差等級為IT12，查表4-2可知粗銑即可。</p><p>　　⑦操縱槽，寬度14.2mm, 表面粗糙度為Ra12.5µm，公差等級為IT12，查表</p><p>　　4-2可知粗銑即可。</p><p><b&

25、gt;　　表4—2加工方案</b></p><p>　　3.3選擇加工設備及刀、夾、量圖</p><p><b>　　3.3.1選擇機床</b></p><p>　?、殴ば?0，60，70，80，90</p><p>　　銑換擋叉頭兩端面，叉腳兩端面幾內(nèi)側(cè)面時，為提高效率，采用兩把鑲齒三面刃組合銑刀同時加工，

26、銑操縱槽因要銑出半圓R7.1，所以選用特制直徑為φ14.2的圓柱立銑刀，以達到要求?？紤]到零件為成批生產(chǎn)，應選用范圍廣的機床，因此選用XA6132型臥式銑床能滿足要求；工序50用立式銑床。</p><p><b>　?、乒ば?40</b></p><p>　　由于加工零件輪廓尺寸不大，工序包括4個工步，為減少換到時間，選用Z525鉆床比較合適。</p>

27、<p><b>　?、枪ば?100</b></p><p>　　攻螺紋孔M10×1-7H。由于鉆φ8的孔的直徑較小，故可采用專用夾具在立式鉆床上加工，攻螺紋用M10×1-7H的絲錐。</p><p>　　3.3.2 刀具選擇</p><p>　　該零件無特殊表面，成批生產(chǎn)，一般采用通用或標準刀具。鉆-擴-鉸φ15.

28、81F8的孔及倒角，均可用標準刀具，φ14mm標準麻花鉆，φ15.6擴孔鉆；φ15.81機用鉸刀，φ8直柄麻花鉆。</p><p>　　查表5-40可知，銑換擋叉頭的兩端面，兩側(cè)面，叉腳兩內(nèi)側(cè)面，可選高速剛錯齒三面刃銑刀，其規(guī)格為：直徑d=100mm，寬度L=30mm,齒數(shù)Z=10mm，孔徑D=30mm, 銑操縱槽因要銑出半圓R7.1，所以選用特制直徑為φ14.2的圓柱立銑刀;特殊定d=100mm,L=14.2,

29、D=30mm,z=10mm的鑲齒的三面刃圓弧銑刀，叉腳兩端面用d=125mm,D=40mm,L=40mm,Z=14的鑲齒套式面銑刀。</p><p>　　3.3.3 選用夾具</p><p>　　該零件加工工序40采用三爪自定心卡盤,其余工序需用專用夾具加工。</p><p>　　3.3.4 選擇量具</p><p>　　該零件屬于批量生產(chǎn)，

30、一般采用通用量具。</p><p>　　⑴選擇鉆-擴-鉸φ15.81F8孔量具.</p><p>　　現(xiàn)按照計量器的不確定地選擇該表面加工時所用量具,叉頭兩端面間距56mm，換擋叉頭兩側(cè)面間距9.65mm,套軸筒外徑25.5mm,其公差分別為Tce=0.25,和Tt=1.2,粗糙度要求分別Ra12.5um 和Ra6.3μm.查表5-56和表5-59，可選用0-200mm/0.02mm的游標

31、卡尺達要求。鉸孔φ15.81F8，此時達到的公差的等</p><p>　　級為IT8，由于精度高，加工時每個工件部需要進行測量，故選用極限量規(guī)，孔量具選用錐柄圓柱塞規(guī)。</p><p>　?、七x擇銑換擋叉腳兩端面,內(nèi)側(cè)面,銑操縱槽的量具</p><p>　　換擋叉腳兩端面的距離, 內(nèi)側(cè)面,銑操縱槽的間距的公差等級都為IT12均可選用分度值為0.02mm,測量范圍為0

32、-200mm的游標卡尺。</p><p>　　⑶攻螺紋孔M10×1—7H</p><p>　　鉆φ8孔表面公差等級要求為IT12，可選用0-200mm/0.02mm的游標卡尺</p><p>　?、葘Q擋叉腳的兩端面吹砂</p><p>　　查表5-56和表5-59，可選用0-200mm/0.02mm的游標卡尺。根據(jù)生產(chǎn)類型和滿足被

33、加工零件的技術(shù)要求，且結(jié)合工廠現(xiàn)有的生產(chǎn)條件，個工序所選用的機床設備和工藝裝備如下表6-2所示：</p><p>　　表 6-2 機床設備和工藝裝配表</p><p><b>　　3.4加工工序設計</b></p><p>　　3.4.1確定機械加工余量、工序尺寸及公差</p><p>　　加工余量可采用查表修正法確定。

34、換擋叉零件第一道工序各工步無基準轉(zhuǎn)換，其余各表面加工均統(tǒng)一基準且基準重合，故只需查得加工余量以及零件情況確定加工余量，便可取定工序尺寸。為保證換擋叉腳局部淬火淬深，更要進行一個工藝尺寸鏈的計算.</p><p>　　根據(jù)上述原始資料和加工工藝，查各表面加工余量，確定各表面加工余量，工序尺寸及公差，如表5—1所示。</p><p>　　表5—1機械加工余量及工序尺寸</p>&

35、lt;p><b>　　3.5時間定額計算</b></p><p>　　3.5.1工序 40</p><p>　　1）φ15.81F8()孔至φ15</p><p><b>　　①確定進給量 f</b></p><p>　　根據(jù)《機械制造設計課程設計指導》以下簡稱《指導》表5-113，取f=0.

36、02d0=0.02×15mm/r=0.30mm/r,根據(jù)Z525（見《機械制造設計課程設計指導》表5-113）實際縱向進給量取f=0.36mm/r.</p><p><b>　　②確定切削速度Vc</b></p><p>　　查《指導》表5-113，取 Vc=20m/min</p><p>　?、鄞_定機床主軸轉(zhuǎn)速n</p>

37、<p>　　n=1000Vc/πd0=1000*20/3.14*15r/min=424.6r/min≈425r/min</p><p>　　根據(jù)《指導》表5-3，按機床實際轉(zhuǎn)速取n=392r/min,實際切削速度</p><p>　　Vc=nπd0/1000=392*3.14*15/1000=18.46≈18.5r/min</p><p>　　④計算基

38、本時間 Tj。</p><p>　　被加工孔的長度 l=42.9mm</p><p>　　切入量y={d0/2 cotφ+（1~2）}mm</p><p>　　={15/2 cot60°+（1~2）}=5.3—6.3mm</p><p>　　式中d0為鉆頭直徑（mm）；φ為鉆頭半頂角；常為60°。</p>&

39、lt;p>　　取y=6mm，切出量△ =4mm</p><p>　　Tj=(l+y+△)/nf=(42.9+6+4)/392*0.36=0.45min</p><p>　　⑤確定輔助時間 Tf</p><p>　　查《指導》表5-153得，變換刀架的時間為0.05min，變速或變換進給量的時間為0.02min，啟動和調(diào)節(jié)切削液的時間為0.05min，共計Tf

40、=0.12min。</p><p>　　2) φ15.81F8()孔至φ15.75</p><p>　　方法同上，查《指導》表5-114，背吃刀量ap =0.375mm，選進給量f=0.48mm/r,機床轉(zhuǎn)速n=392r/min,切削速度vc=19.4m/min，基本時間Tj=0.28 min，輔助時間</p><p>　　Tf =0.44min</p>

41、<p>　　3）φ15.81F8()孔</p><p>　　查《指導》表5-117，背吃刀量ap =0.025mm，選擇進給量f=0.28mm/r,主軸轉(zhuǎn)速n=195r/min,切削速度vc=9.7m/min ，基本時間Tj=0.99 min ，輔助時間Tf=0.56min</p><p><b>　　4) 倒角C0.4</b></p>&

42、lt;p>　　取n=760r/min,基本時間Tj=0.03 min ，輔助時間Tf=0.08min</p><p>　　3.5.2 工序 70</p><p>　　已知工件材料35＃鋼，硬度為180HBS，高速剛錯齒三面刃銑刀直徑d=100mm，齒數(shù)z=18，已知銑削寬度ae =4.25mm，銑削深度aP =18.4mm</p><p><b>　

43、　1.確定每齒進給量</b></p><p>　　查《機械制造技術(shù)課程設計指導書》表5-122,fZ =0.02～0.03mm/z, 取fZ =0.02 mm/z</p><p><b>　　2.確定切削速度</b></p><p>　　查《機械制造技術(shù)課程設計指導書》表5-124, Vc＝20～40m/min，取Vc＝30m/mi

44、n</p><p><b>　　3.確定主軸轉(zhuǎn)速</b></p><p>　　n=1000V/πd=1000×30/3.14×100=95.54 r/min 查《機械制造技術(shù)課程設計指導書》表5-8，相近的主軸轉(zhuǎn)速n =95 r/min工作臺進給量fm=125mm/min則切削速度</p><p>　　Vc =πdn/100

45、0 =3.14×100×95/1000=39.83m/min</p><p><b>　　4．確定加工時間</b></p><p>　　Tj =L+L1+L2/Fm=56+200+3/125=2.07min</p><p>　　啟動機床的時間為0.02min.取量具并測量的時間為0.5min 共計T輔助2.59min<

46、/p><p>　　3.5.3 工序100，攻螺紋孔M10×4-7H</p><p><b>　?、?①確定進給量f</b></p><p>　　查表5-113得，f=(0.01-0.02)d,考慮鉆頭直徑小，剛性差，選進給量量選小值，取f=0.01d=0.01×8=0.08mm/r,臺式鉆床沒有自動進給系統(tǒng)，均采用手動進給<

47、;/p><p><b>　?、诖_定切削速度Vc</b></p><p>　　查表5-113得，加工材料為合金鋼，考慮到孔徑小，切削速度可高些，鼓取Vc=20m/mm</p><p>　?、鄞_定鉆床主軸的轉(zhuǎn)速n</p><p>　　n=1000Vc/dπ=1000×20/8π=796.2r/min</p>

48、<p>　　按表5-3，Z525臺式鉆床主軸轉(zhuǎn)速可取835r/min，實際切削速度Vc=21m/min</p><p>　?、苡嬎慊緯r間 Tj</p><p>　　M10*1-7H應鉆孔深L=8mm，切人量y=[d/2cotφ+（1-2）]mm=[8/2cot60°+（1-2）]mm=3.4-4.4mm ,取 y=4mm,切人量Δ=4mm .</p>

49、<p>　　Tj=l+y+Δ/nf=8+4+4/835×0.08min=0.24min.</p><p>　　確定輔助時間Tf,查表5-153取工件裝夾時間為0.5min，啟動機床時間為0.02min，共計Tf=0.52min</p><p>　?、?①確定攻螺紋進給量f</p><p>　　因為p=1mm,所以f=1mm/r,查表5-3取Z5

50、25鉆床主軸轉(zhuǎn)速為n=320r/mm,即機用絲錐轉(zhuǎn)速為320r/min.</p><p>　　②確定攻螺紋的基本時間 Tj</p><p>　　Tj={(L+L1+L2/fn)+(L+L1+L2/fn1)}</p><p>　　L1=(1-3)p=1-3,取L1=2</p><p>　　L2=（2-3）p =2-3,取L2=3。使用絲錐的數(shù)量

51、Z=1，絲錐回程的轉(zhuǎn)速為N=320r/min,</p><p>　　Tj={(8+2+3/1×320)+(8+2+3/1×320)}×1=0.08min</p><p>　?、塾杀?-153確定輔助時間Tf</p><p>　　將鉆頭換成絲錐0.02min,絲錐上刷油0.1 min，啟動機床0.02min，移動搖臂和絲錐對準鉆套0.06

52、min，取下工件0.3min，共計Tf=0.68min</p><p>　　3.6填寫機械加工工藝過程卡和機械加工工序卡</p><p>　　按上述所確定的工藝過程和工藝參數(shù)填寫機械加工工藝過程卡，如表8-10所示；填寫機械加工工序卡片，如機械加工工序卡1至機械加工工序卡9所示</p><p>　　第4章 100工序?qū)Ｓ脢A具設計</p><p&g

53、t;　　4.1 工件自由度分析及定位方案的確定</p><p>　　已知工件為變速器換擋叉，材料為35號剛，屬大批大量生產(chǎn)。該零件的工藝規(guī)程設計如上所述，現(xiàn)要求設計第100道工序用的攻M10×1—7H螺紋孔的夾具。</p><p>　　零件的加工要求為：螺紋孔M10×1—7H的表面粗糙度Ra為12.5um，螺紋孔的軸線與換擋叉頭圓弧槽的中心軸線相距3.10.1，與Φ15

54、.81F8孔的軸線垂直。</p><p>　　本工序的裝備為：Z525 型立式鉆床及此標準麻花鉆。工件上拔叉頭端面，Φ15.81F8孔，操縱槽，拔叉腳內(nèi)側(cè)面均已加工，達到設計圖樣要求，拔叉腳端面已粗加工。</p><p>　　螺紋孔表面粗糙度Ra為12.5μm，在鉆夾具上加工時適當控制切削用量，可以保證孔的尺寸精度要求和表面粗糙的要求，因此，在本工序加工時，主要考慮如何保證螺紋孔軸線與換擋

55、叉頭圓弧槽的中心軸線距離。</p><p><b>　　確定夾具的結(jié)構(gòu)方案</b></p><p><b>　?。?）確定定位元件</b></p><p>　　選用一面兩銷，心軸和工件孔配合，限制四個自由度。削邊銷與叉腳內(nèi)側(cè)面接觸，限制一個自由度。偏向輪與工件槽夾緊定位，限制一個自由度，實現(xiàn)工件正確定位。對于工序尺寸3.1

56、±0.1，定位誤差△dw=0.1。該定位方案可行.</p><p><b>　?。?）確定導向裝置</b></p><p>　　本工序要求對加工孔進行鉆一個工步的加工，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，選用可換鉆套作為刀具的導向元件。</p><p><b>　?。?）確定夾緊機構(gòu)</b></p><p&g

57、t;　　針對大批生產(chǎn)，選用偏向輪夾緊機構(gòu)</p><p>　　4.2 夾緊力的計算</p><p>　　(1) 由表10-1得</p><p>　　夾緊力Fj=FL/ρ[tan(α+φ1)+tanφ2]，ρ=(R+esinβ)/cosα，α=arctan[ecosβ/(R+esinβ) ]</p><p>　　ecosβ= 3， e= 5，

58、R=33, L=160</p><p>　　取偏心輪與夾緊面的摩擦系數(shù)和偏心輪與鉸鏈軸的摩擦系數(shù)f一樣，根據(jù)表10-2 得，f=0.2，則摩擦角φ1=φ2=arctanf</p><p>　　所以得： 夾緊力Fj=5.3F</p><p>　?。?）求切削力和切削扭矩：</p><p>　　由表3-54和3-55得</p>

59、<p>　　切削力Px=68Ds0.7Kp，切削扭矩：M=34.5D2s0.8Kp</p><p>　　D=8.4, s=0.2, Kp=（σb/75)0.75, σb=580</p><p>　　切削力Px=264N，切削扭矩：M=1444N·mm</p><p>　　理論夾緊力Fjo=Px=264N，取安全系數(shù)K=2.7，夾緊力Fj =KF

60、jo=712.8N，原始作用力F=Fj/5.3=134.5N切削扭矩M=1444N·mm，對工件定位的影響很少，可以忽略</p><p>　　4.3 定位誤差及定位精度要求</p><p>　?。?）確定定位元件間的尺寸，心軸與削邊銷中心距尺寸為96.8</p><p>　?。?）根據(jù)加工孔的加工要求，確定鉆套中心線與定位偏心輪中心線的尺寸為3.1

61、7;0.03，為零件相應尺寸3.1±0.1的公差值的1/3。位置度公差為零件相應尺寸 0.1的公差值的1/3</p><p>　?。?）心軸中心線與夾具底面的平行度公差為0.02mm。</p><p>　?。?）標注關鍵件的配合尺寸如圖，Φ20H7k6,Φ19H7k6, Φ12H7f9。</p><p><b>　　4.4 操作說明</b&