撥叉課程設計--撥叉零件設計

1、<p>　　機械制造工藝學課程設計</p><p><b>　　說明書</b></p><p>　　課 題:撥叉零件設計</p><p><b>　　學生姓名：</b></p><p>　　專 業(yè)：機械制造及自動化</p><p><b>　　

2、學 號：</b></p><p><b>　　班 級：</b></p><p><b>　　指導教師：</b></p><p><b>　　機械工程學院</b></p><p><b>　　課程設計任務書</b></p>

3、<p>　　2011—2012學年第一學期</p><p>　　機械工程 學院（系、部） 機械工程及自動化 專業(yè) 班級</p><p>　　課程名稱： 機械制造工藝學 </p><p>　　設計題目：

4、 撥叉零件工藝設計 </p><p>　　完成期限：自 2011 年 12 月 21 日至 2011 年 12 月 29 日共 1 周</p><p>　　指導教師（簽字）： 2011年 12月 29 日</p&g

5、t;<p>　　系（教研室）主任（簽字）： 2011 年12月29 日</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　第一章 序 論4</p><p>　　第二章 撥叉的工藝分析及生產類型的確定4</p><p><

6、;b>　　一、撥叉的用途4</b></p><p>　　二、審查撥叉的工藝性5</p><p>　　三、確定撥叉的生產類型5</p><p>　　第三 章 確定毛坯、繪制毛坯簡圖6</p><p><b>　　一、選擇毛坯6</b></p><p>　　二、確定毛坯的

7、尺寸公差和機械加工余量6</p><p><b>　　1.基本參數6</b></p><p>　　第四 章擬定撥叉工藝路線8</p><p>　　一 定位基準的選擇8</p><p>　　1. 精基準的選擇9</p><p>　　2. 粗基準的選擇9</p>&l

8、t;p>　　二 表面加工方法的確定9</p><p>　　三 加工階段的劃分10</p><p>　　四 工序的集中與分散10</p><p>　　五 工序順序的安排10</p><p>　　1.機械加工工序10</p><p>　　2.熱處理工序10</p><p

9、><b>　　3.輔助工序10</b></p><p>　　六 確定工藝路線11</p><p>　　第五章 機床設備及工藝裝備的選用12</p><p>　　一 機床設備的選用12</p><p>　　二 工藝裝備的選用12</p><p>　　第六章 加工余量、工序尺寸和

10、公差的確定13</p><p>　　一基本數據及加工余量的估算13</p><p>　　二求解工序尺寸14</p><p>　　三、 對加工余量進行校核。16</p><p>　　第七章 切削用量的計算17</p><p>　　1、工序10-粗銑撥叉頭和撥叉腳上端面、工序15-粗銑撥叉頭和撥叉腳下端面17&

11、lt;/p><p>　　2、工序20孔φ26，孔的精度達到IT10。工序75擴孔φ2618</p><p>　　4工序50精銑撥叉頭和撥叉腳上端面半精銑撥叉頭和撥叉腳上端面19</p><p>　　6工序65絞孔φ26粗糙度小余1.620</p><p>　　第八章 小結20</p><p>　　第九章 附

12、錄（主要參考文獻）21</p><p>　　第一章 序 論</p><p>　　21世紀現在是我國全面建設小康社會，實現國民經濟增長模式根本轉變，走新型工業(yè)化道路的關鍵時期。機械工程高等教育承擔著培養(yǎng)適應和推進新型工業(yè)化發(fā)展的現代高級人才的歷史重任。</p><p>　　對于我們當代大學生來說，最根本的任務是學習。準確地把握未來科學和技術發(fā)展領域的機遇和

13、挑戰(zhàn)，客觀掌握識我們知識技能的基本出發(fā)點。</p><p>　　大三上學期我們學習了《機械制造基礎》，為了鞏固所學知識，并且在我們進行畢業(yè)設計之前對所學各課程的進行一次深入的綜合性的總復習,也是一次理論聯系實際的訓練,因此,我們進行了本次課程設計。</p><p>　　通過這次課程設計對自己未來將從事的工作進行一次適應性訓練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，同時，在課程設計過程中，我

14、們認真查閱資料，切實地鍛煉了我們自我學習的能力。另外，在設計過程中，經過老師的悉心指導和同學們的熱心幫助，我順利完成了本次設計任務。</p><p>　　第二章 撥叉的工藝分析及生產類型的確定</p><p><b>　　一、撥叉的用途</b></p><p>　　該撥叉應用拖拉機變速箱的換檔機構中。撥叉頭以φ26mm孔套在變速叉軸上，并用螺釘

15、與變速叉軸連接，撥叉腳則夾在雙聯變速齒輪的槽中。當需要變速時，操縱變速桿，變速操縱機構就通過撥叉頭部的操縱槽帶動撥叉與變速叉軸一起在變速叉軸一起在變速箱中滑移，撥叉腳撥動雙聯變速齒輪在花鍵軸上滑動以改換檔位，從而改變拖拉機的行駛速度。</p><p>　　該撥叉在改換檔位時要承受沖擊載荷的作用，因此該零件應具有足夠的強度、剛度，以適應撥叉的工作條件。該零件的主要工作表面為撥叉腳部槽的兩端面、叉軸孔φ26mm，在設

16、計工藝規(guī)程時應重點予以保證。</p><p>　　二、審查撥叉的工藝性</p><p>　　分析零件圖可知，撥叉頭前后兩端面和叉腳左右兩端面均要求切削加工，且撥叉頭的前端由肋板連接，這樣節(jié)省了材料，且提高了撥叉在換檔時的剛度；φ26mm孔和M8mm的螺紋孔的端面為平面，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（撥叉腳部槽的兩端面、叉軸孔φ26mm）和撥叉頭

17、下臺階面外，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條件下，采用較經濟的方法保質保量地加工出來。由此可見，該零件的工藝性較好。</p><p>　　三、確定撥叉的生產類型</p><p>　　依設計題目知：Q=5000臺/年，m=1件/臺；結合生產實際，備品率a%和廢品率b%分別取3%和

18、0.5%。代入公式（1-1）得：</p><p>　　N=5000臺/年1件/臺（1+3%）（1+0.5%）=5175.75</p><p>　　撥叉重量為0.84kg，由附表（1）知，撥叉屬輕型零件；由附表（2）知，該撥叉的生產類型為大批生產。</p><p>　　附表（1）不同機械產品的零件質量型別表</p><p>　　附表（2）機械加

19、工零件生產類型的劃分</p><p>　　第三 章 確定毛坯、繪制毛坯簡圖</p><p><b>　　一、選擇毛坯</b></p><p>　　零件材料為 HT200，零件在工作過程中，經常要承受變載荷及沖擊性載荷，且它的外型復雜，不易加工。因此，應該選用鑄件以提高勞動生產率，保證精度，由于零件的年生產量為大批生產的水平，該撥叉的輪廓尺寸不

20、大，且生產類型屬大批生產，為提高生產率和鑄件的精度，宜采用金屬型澆鑄。毛坯的起模斜度為3這樣可以提高生產率，保證精度。查《機械制造工藝設計簡明手冊》第41頁表2.2-5,選用鑄件尺寸公差等級為CT-12。</p><p><b>　　。</b></p><p>　　二、確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量</p><p><b>　　1.

21、基本參數</b></p><p>　　（1）鑄件基本形狀 機械加工前的毛坯鑄件的形狀如三維圖所示（圖2-1）</p><p>　?。?）尺寸公差 允許尺寸的變動量。公差等于最大極限尺寸與最小極限尺寸之代數差的絕對值；也等于上偏差與下偏差的絕對值。據分析，公差等級為普通級。</p><p><b>　　圖2-1</b></

22、p><p>　?。?）要求的機械加工余量（RMA） 在毛坯鑄件上為了隨后可用機械加工方法去除鑄造對金屬表面的影響，并使之達到所要求的表面特征和必要的尺寸精度而留出的金屬余量。對圓柱形的鑄件部分或在雙側機械加工的情況下，RMA應加倍。外表面作機械加工時，RMA與鑄件其他尺寸之間的關系可由公式（2-1）表示；內腔作機械加工相對應的表達式為（2-2）。</p><p>　　R=F+2RMA+CT

23、/2 （2-1）</p><p>　　R=F-2RMA-CT/2 （2-2）</p><p>　　R-鑄件毛坯的基本尺寸</p><p>　　F-最終機械加工的尺寸</p><p><b>　　CT-鑄件公差

24、</b></p><p><b>　　計算得到：</b></p><p>　　撥叉頭左右端面的機械加工余量取2，撥叉角內表面加工余量取1.5，撥叉角兩端面加工余量為2.0，撥叉頭孔加工余量2.0.</p><p>　?。?）加工前毛坯鑄造尺寸如圖2-2所示</p><p><b>　　圖2-2<

25、;/b></p><p><b>　　.</b></p><p>　?。?）零件表面粗糙度 由零件圖可知，該撥叉零件各加工表面的粗糙度ra均大于等于1.6um。因此僅內撥叉頭孔需要進行精加工</p><p>　　第四 章擬定撥叉工藝路線</p><p>　　一 定位基準的選擇</p><p

26、>　　定位基準有粗基準和精基準之分，通常先確定精基準，然后再確定粗基準。</p><p>　　1. 精基準的選擇</p><p>　　根據該撥叉零件的技術要求和裝配要求，選擇撥叉頭后端面和叉軸孔mm作為精基準，零件上的很多表面都可以采用它們作為基準進行加工，即遵循了“基準統一”原則。叉軸孔mm的軸線是設計基準，選用其作精基準定位加工撥叉腳兩端面和撥叉頭下臺階面，實現了設計基準和工藝

27、基準的重合，保證了被加工表面的垂直度和平行度要求。選用撥叉頭后端面作為設計基準；另外，由于撥叉件剛度較差，受力容易產生碎裂，為了使得機械加工中產生夾緊損壞，根據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，夾緊力作用點不能作用在叉桿上。選用撥叉頭后端面作精基準，夾緊可作用在撥叉頭的前端面上，夾緊穩(wěn)定可靠。</p><p>　　2. 粗基準的選擇</p><p>　　作為粗基準

28、的表面平整，沒有飛邊、毛刺或其他表面缺陷。選擇撥叉孔軸的外圓面和撥叉腳右端面作為粗基準。采用撥叉孔軸外圓面作粗基準加工內孔，可以使內孔加工比較均勻，精度高。采用撥叉頭右端面作粗基準加工左端面，可以為后續(xù)工序準備好精基準。</p><p>　　二 表面加工方法的確定</p><p>　　根據撥叉零件圖上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，確定加工件各表面的加工方法，如表3-1所示。<

29、;/p><p>　　表3-1 撥叉零件各表面加工方法</p><p>　　三 加工階段的劃分</p><p>　　該撥叉加工質量要求較高，可將加工階段劃分成粗加工、半精加工和精加工幾個階段。</p><p>　　在粗加工階段，首先將精基準（撥叉頭左端面和叉軸孔）準備好，使后續(xù)工序都可采用精基準定位加工，保證其他加工表面的精度要求；然后粗銑撥

30、叉頭右端面、粗銑撥叉腳內表面和凸臺。在半精加工階段，完成撥叉頭兩端面的半精銑加工和鉆孔絲錐攻絲；在精加工階段，進行撥叉角兩端面的磨削加工。</p><p>　　四 工序的集中與分散</p><p>　　選用工序分散原則安排撥叉的加工工序。該撥叉的生產類型為大批生產，可以采用普通型機床配以專用工、夾具，以降低其生產成本。</p><p>　　五 工序順序的安排&

31、lt;/p><p><b>　　1.機械加工工序</b></p><p>　?。?）遵循“先基準后其他”原則，首先加工基準---撥叉頭上下端面和叉軸孔mm。</p><p>　?。?）遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。</p><p>　?。?）遵循“先主后次”原則，先加工主要表面----撥叉頭上下端

32、面、撥叉腳上下端面和叉軸孔mm，后加工次要表面----螺紋孔。</p><p>　　（4）遵循“先面后孔”原則，先加工撥叉頭端面，在加工叉軸孔φ26mm孔；先加工凸臺，再加工螺紋孔M8mm。</p><p><b>　　2.熱處理工序</b></p><p>　　鑄件為了消除殘余應力，在切削加工之前做一次熱處理進行去應力和人工實效處理。在半精加

33、工前粗加工之后進行一次滲碳處理。精加工之后進行一次去應力退火。</p><p><b>　　3.輔助工序</b></p><p>　　粗加工撥叉角兩端面和熱處理后，應安排矯直工序；在半精加工后，安排去毛刺和中間檢驗工序；精加工后，安排去毛刺、終檢工序。</p><p>　　綜上所述，該撥叉工序的安排順序為：熱處理和時效強化———基準加工——-主

34、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———熱處理———主要表面精加工。</p><p><b>　　六 確定工藝路線</b></p><p>　　在綜合考慮上述工序順序安排原則的基礎上，表3-2列出了撥叉的工藝路線。</p><p>　　表3-2撥叉工藝路線及設備、工裝的選用</p><

35、p>　　第五章 機床設備及工藝裝備的選用</p><p>　　一 機床設備的選用</p><p>　　在大批生產條件下，可以選用高效的專用設備，也可選用通用設備。所選用的通用設備應提出機床型號，如“立式銑床X51”。</p><p>　　二 工藝裝備的選用</p><p>　　工藝裝備主要包括刀具、夾具和量具。在工藝卡片中應簡要寫出

36、它們的名稱，如“鉆頭”、“百分表”等。</p><p>　　撥叉的生產類型為大批生產，所選用的夾具均為專用夾具。</p><p>　　第六章 加工余量、工序尺寸和公差的確定</p><p>　　一基本數據及加工余量的估算</p><p>　　工序10粗銑撥叉頭和撥叉腳上端面；工序15粗銑撥叉頭和撥叉腳下端面；工序20；銑撥叉腳R25內表面；工

37、序35鏜孔；工序75擴的孔</p><p>　　第10、15、20、30、75道工序的加工過程為：</p><p>　　以撥叉頭下端面為定位基準，粗銑粗銑撥叉頭和撥叉腳上端面，保證工序尺寸L1、 L2；</p><p>　　以撥叉頭上端面為定位基準，粗銑撥叉頭和撥叉腳下端面，保證工序尺寸L3、L4；</p><p>　　以孔的中心線為定位基準

38、，粗銑撥叉腳內表面，保證工序尺寸L5</p><p>　　鏜孔保證工序尺寸L6=10.6mm。即孔的直徑加工至mm</p><p>　　擴孔保證工序尺寸L7=12.6mm即孔的直徑加工至mm</p><p>　　其中工序10，15，20需要進行工藝尺寸鏈的計算。</p><p>　　由圖5-1所示加工方案，可找出全部工藝尺寸鏈，如圖5-2所示

39、。求解各工序尺寸及公差的順序如下：</p><p><b>　　二求解工序尺寸</b></p><p><b>　　(圖5——1)</b></p><p>　　1）求解工序尺寸L1、L2；從圖5-1所示知，則L10=mm，1L0=Z1=2mm由于工序尺寸L1=L10-L0=44mm，L1-由于是半精銑加工保證的經濟精度等級

40、可達到最終加工要求----IT10，因此確定該工序尺寸公差為IT10，其公差值為0.1mm，故=（440.05）mm</p><p>　　L21 =5mm，L22 =mm,L20=Z2=2mm.L2=L21 +L22-L20 =5+18-2=21mm由于是半精銑加工保證的經濟精度等級可達到最終加工要求----IT10，因此確定該工序尺寸公差為IT10，其公差值為0.1mm，故=（210.05）mm</p&g

41、t;<p>　　求解工序尺寸L3,L4；查《機械加工余量手冊》得：L30=L40=Z3=Z4=2.0mm，L31=39mm則L3=L31-L30=39-2=37mm，由于L3是半精銑加工保證的經濟精度等級可達到最終加工要求----IT10，因此確定該工序尺寸公差為IT10，其公差值為0.1mm，故=（370.05）mm；</p><p>　　L41=44mm則L4=L41-L30=44-2=42mm

42、，由L4于是半精銑加工保證的經濟精度等級可達到最終加工要求----IT10，因此確定該工序尺寸公差為IT10，其公差值為0.1mm，故=（420.05）mm；</p><p>　　4 求解工序尺寸L5</p><p><b>　　5</b></p><p>　?。徊椤稒C械加工余量手冊》得：L5o=Z5=2mm，L51=80mm， L52=22

43、mm則L5=L51-L50-L52=56mm，因此確定該工序尺寸公差為IT10，其公差值為0.39mm，故=（560.05）mm；</p><p>　　對加工余量進行校核。</p><p>　　余量Z1的校核 圖a中尺寸鏈Z1是封閉環(huán)，計算可得：Z1=mm。</p><p>　　余量Z2的校核 圖a中尺寸鏈Z2是封閉環(huán)，計算可得：Z1=mm。</p&g

44、t;<p>　　余量Z3的校核 圖b中尺寸鏈Z3是封閉環(huán)，計算可得：Z3=mm。</p><p>　　余量Z4的校核 圖c中尺寸鏈Z4是封閉環(huán)，計算可得：Z2=mm。</p><p>　　3)余量Z5的校核 圖c中尺寸鏈Z4是封閉環(huán)，計算可得：Z2=mm。</p><p>　　余量校核結果表明，所確定的工序尺寸基本正確。</p>

45、<p>　　第七章 切削用量的計算</p><p>　　1、工序10-粗銑撥叉頭和撥叉腳上端面、工序15-粗銑撥叉頭和撥叉腳下端面</p><p>　　工序10是以撥叉頭下端面定位，粗銑撥叉頭和撥叉腳上斷面端面；工序2是以撥叉頭上端面為定位基準，粗銑撥叉頭和撥叉腳下端面。由于這兩個工步是在一臺機床上經一次走刀加工完成的，因此它們所選用的切削速度υ和進給量f是一樣的，只有背吃刀

46、量不同。</p><p>　?。ù帚姦?6mm孔兩端面 </p><p>　　工件材料： HT200，鑄造。 </p><p>　　刀具：硬質合金三面刃圓盤銑刀（面銑刀） ，材料： YT 15 ， D = 100mm ， 齒數 Z = 8 ，此為粗齒銑刀。 </p><p>　　因其單邊余量：Z=2mm 所以銑削深度：= 2mm 每齒進給量：

47、取= 0.12mm / Z 銑削速度 V ：取 V = 1.33m / s </p><p>　　機床主軸轉速 n ：式（4.1）</p><p>　　式中 V—銑削速度；</p><p><b>　　d—刀具直徑。 </b></p><p>　　代入式（4.1）得 ， n = 300r / min </p>

48、<p>　　實際銑削速度 v ： </p><p>　　進給量： = Zn = 0.12 × 8 × 300 / 60 ≈ 4.8mm / s </p><p>　　工作臺每分進給量 ： = = 4.8mm / s = 288mm / min</p><p><b>　　= 40mm </b></p&g

49、t;<p><b>　　切削工時 </b></p><p>　　被切削層長度l：由毛坯尺寸可知 l = 40mm ，</p><p><b>　　刀具切入長度 ：</b></p><p>　　刀具切出長度 ：取= 2mm </p><p><b>　　走刀次數為1</b

50、></p><p>　　機動時間： 式（4.2）</p><p>　　2、工序20孔φ26，孔的精度達到IT10。工序75擴孔φ26</p><p>　　（1）、選擇鏜刀的切削用量</p><p>　　A、按加工要求決定進給量：當加工精度為IT10～IT12精度，時，。背吃刀量</p><p>　　、選擇鏜刀的切

51、削速度</p><p>　　由表2.15《切削用量手冊》，HBS=161～190MPa的灰鑄鐵，。</p><p><b>　　故</b></p><p>　　(2)確定擴孔切削用量</p><p>　　1）確定進給量f： f表＝（0.7～0.8）mm/r×0.7＝0.49～0.56 mm/r。 取 f =0.

52、57mm/r。</p><p>　　2）確定切削速度v及n，取v表 = 25m / min </p><p>　　故 v '表 = 25m / min× 0.88 × 1.02 = 11.22m / min </p><p>　　n' = 1000v '表/（π d 0 ) = 1000 × 11.22mm /

53、min/(π × 24.7 mm) = 286r / min </p><p>　　實際切削速度為 v = π d 0 n ×10-3 =21.3m/min</p><p>　　3、工序30--鉆螺紋孔，</p><p>　　（1）鉆φ8mm孔 由于工件材料為45，孔φ8mm，高速鋼鉆頭，查表切削用量得，切削速度=20m/min，進給量f=0.

54、2mm/r，</p><p>　　則=910r/min。</p><p>　　取轉速為960r/min，故實際切削速度</p><p><b>　　\</b></p><p>　　4工序50精銑撥叉頭和撥叉腳上端面半精銑撥叉頭和撥叉腳上端面</p><p>　　由表面粗糙度Ra3.2查《機械制造設

55、計基礎課程設計》可知三面刃銑刀精銑平面進給量=0.07mm，=1mm，銑削速度 =48.4m/min,已知=80mm,齒數=10，可得：</p><p>　　查表《機械制造設計基礎課程設計》可知銑床X51與之最接近的轉速，因此銑削實際速度為</p><p>　　工作臺每分鐘進給量為：</p><p>　　6工序65絞孔φ26粗糙度小余1.6</p>&

56、lt;p><b>　　確定鉸孔切削用量 </b></p><p>　　1）確定進給量f ：f 表 = 1.3 ~ 2.6mm ，取 f = 1.6mm / r 。 </p><p>　　2）確定切削速度v及n，取 v表 = 8.2m / min 。 </p><p>　　故v '表 = 8.2m / min× 0.88

57、× 0.99 = 7.14m / min </p><p>　　n' = 1000v '表 /(π d 0 ) 13 = 1000 × 7.14(m / min) /(π × 25mm) = 91.5r / min 取 n = 100r / min ，實際鉸孔速度 v = π d 0 n ×10-3= π × 25mm × 100r /

58、min×10-3 = 7.8m / min </p><p><b>　　第八章 小結</b></p><p>　　實踐是檢驗真理的唯一標準，當然也是檢驗學習成果的標準。在經過一段間的學習之后，我們需要了解自己的所學應該如何應用在實踐中，因為任何知識都源于實踐，歸于實踐，所以將所學的知識要在實踐中來檢驗。</p><p>　　課程

59、設計期間，在老師的指導下，通過自身的不斷努力，無論在思想，還是學習工作上，都取得了長足的發(fā)展和巨大的收獲。通過這次的課程設計，理論加上實踐，使我對機械加工設計有了更深刻的認識，也糾正了自己以前很多不對的看法。當然在設計的過程中，我們也遇到了很多困難，在查閱了大量的書籍資料之后，對這次設計有了一個整體的認識，作出了初步的原理圖，然后經過反復的調試后，逐步修改，盡量使其性能達到完美。這個過程是最困難的過程，也是我收獲最大的過程，使我受益匪淺

60、，使我在以后的工作中的動手能力有了進一步的提高?？傊?，這次設計使我的學習有了更大的信心</p><p>　　開始我以為一周的課程設計時間太短，學不到實質性的東西。但當我真正著手處理時，才發(fā)現整個設計過程都需要我們用心去領悟并結合所學的知識去做。通過這次設計，我感覺我所學的知識還不夠 ，在以后的生活中我會不斷地努力學習充實自己。</p><p>　　第九章 附錄（主要參考文獻）</

61、p><p>　　艾興,肖詩綱主編,切削用量簡明手3版 機械工業(yè)出版社,1997.8</p><p>　　曾志新,呂明主編,機械制造技術基礎.武漢理工出版社,2001.7</p><p>　　李益民主編,機械制造工藝設計簡明手冊 機械工業(yè)出版社,1993.4</p><p>　　王明珠主編,工程制圖學及計算機繪圖——國防工業(yè)出版社,1998.3。&