5檔變速叉課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、<p><b>　　序 言</b></p><p>　　機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)是我在學(xué)習(xí)基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課和部分專業(yè)課后進(jìn)行的，是對(duì)所學(xué)課程一次深入的綜合性復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練。對(duì)我個(gè)人而言，希望通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)對(duì)我的專業(yè)技術(shù)水平及解決實(shí)際問(wèn)題的能力有所提升,并且對(duì)我所從事的工作從理論和實(shí)際兩個(gè)方面都有一個(gè)質(zhì)的提高。</p><p>　　由于

2、能力有限，設(shè)計(jì)尚有許多不足之處，懇請(qǐng)老師給予指導(dǎo)。</p><p>　　第1章 零件的分析</p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)題目所給的是五檔變速叉，它位于發(fā)動(dòng)機(jī)的速機(jī)構(gòu)上，主要起換擋作用。</p><p>　　1.1 零件的工藝分析</p><p>　　依據(jù)零件圖紙加工面與非加工面分析</p><p>　　零件加工

3、表面及加工面之間的位置要求：</p><p><b>　　孔φ22mm；</b></p><p><b>　　孔φ8mm；</b></p><p>　　叉頭φ22mm成形面；</p><p><b>　　叉頭平面；</b></p><p><b&g

4、t;　　叉口內(nèi)平面；</b></p><p>　　孔φ8mm中心與孔φ22mm中心在水平方向上23±0.25mm；（見(jiàn)零件圖）</p><p>　　孔φ8mm中心與孔φ22mm中心在垂直方向上78±0.25mm；（見(jiàn)零件圖）</p><p>　　φ8mm兩孔軸線同軸度不大于0.2mm；</p><p>　　φ8

5、mm兩孔公共軸線對(duì)尺寸23mm的平面內(nèi)φ22mm的表面的平行度在長(zhǎng)度100mm上不大于0.2mm；</p><p>　　φ8mm兩孔公共軸線對(duì)尺寸78mm的平面的不平行度在長(zhǎng)度100mm上不大于0.4mm；</p><p>　　φ8mm和φ15mm兩表面間壁厚應(yīng)為2.5--4.0mm,其余應(yīng)不小于2.5mm。</p><p>　　1.2 生產(chǎn)類型確定</p&g

6、t;<p>　　生產(chǎn)類型：批量生產(chǎn) 加工設(shè)備：通用設(shè)備 、采用專用工裝</p><p>　　第2章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1 確定毛坯的制造形式</p><p>　　零件材料為45鋼，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單；考慮到其在工作過(guò)程中常受交變載荷及沖擊性載荷；生產(chǎn)類型為批量生產(chǎn)；故采用精密模鍛毛坯，以使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件工作可靠

7、，也可提高生產(chǎn)率。毛壞公差參考GB/T12362-2003鋼質(zhì)模鍛件公差及加工余量。</p><p>　　2.2 選擇定位基準(zhǔn)</p><p>　　基準(zhǔn)選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得以保證，生產(chǎn)率得以提高。由零件工藝分析知：孔φ22mm中心是加工φ8mm孔及叉頭φ22mm的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)；叉口中心是加工叉口、叉頭平面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。</p><p>　　2.2.1 粗基

8、準(zhǔn)的選擇：</p><p>　　粗基準(zhǔn)的選擇重點(diǎn)考慮如何保證各加工表面有足夠的余量，及保證不加工表面與加工表面間的尺寸、位置符合圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求。根據(jù)本零件圖紙分析，為保證定位可靠性，以加工表面相互位置要求較高的不加工表面作粗基準(zhǔn)，因此采用零件叉角外輪廓會(huì)主要定位粗基準(zhǔn)加工叉口，以零件的外圓柱面為主要的定位粗基準(zhǔn)加工φ22mm孔，可保證壁厚均勻、外形對(duì)稱。</p><p>　　2.2.2 精基

9、準(zhǔn)的選擇： </p><p>　　精基準(zhǔn)選擇重點(diǎn)是考慮保證零件的加工精度、減少誤差，裝夾方便、準(zhǔn)確。依據(jù)“基準(zhǔn)重合”原則、“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則和定位可靠性原則，減少尺寸換算，加工φ8mm孔時(shí)以零件φ22mm內(nèi)孔為主要定位精基準(zhǔn)，加式叉頭φ22mm圓柱面時(shí)以φ22mm內(nèi)孔為主要定位精基準(zhǔn)，銑叉頭平面時(shí)以叉角內(nèi)平面為主要定位精基準(zhǔn)，并輔以其它表面定位。</p><p>　　2.3 制定工藝路線&

10、lt;/p><p>　　工藝路線制定的是否合理，不但影響加工的質(zhì)量和效率，而且影響到工人的勞動(dòng)強(qiáng)度、設(shè)備投資、生產(chǎn)成本等。在生產(chǎn)類型確定的情況下，根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)工藝性、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求，以及現(xiàn)有的生產(chǎn)條件下，加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，以便于使生產(chǎn)成本盡量降低。擬采用通用機(jī)床配以專用夾具，并盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率。結(jié)合《機(jī)械制造工藝學(xué)》和《金屬機(jī)械加工藝人員手冊(cè)》選擇該零件的加工方法及工藝路線如下：&

11、lt;/p><p>　　工序0：模鍛毛坯（正火處理）；</p><p>　　工序05：銑叉口--------------------------以φ35mm圓柱下端面、叉口角外平面及外圓輪廓為定位基準(zhǔn)，采用臥式銑床X62和專用夾具；</p><p>　　工序10：鉆、擴(kuò)、鉸φ22mm孔-----以外形輪廓面為定位基準(zhǔn)面，采用搖臂鉆床Z35和專用夾具；</p>

12、<p>　　工序15：孔口倒角-----------------------以外形輪廓面為定位基準(zhǔn)面，采用立式鉆床Z525和通用夾緊裝置；</p><p>　　工序20：鉆、鉸φ8mm孔--------------以φ22mm內(nèi)孔、叉口角內(nèi)側(cè)面及外圓輪廓為定位基準(zhǔn)面，采用立式鉆床Z525和專用夾具；</p><p>　　工序25：銑叉頭成形面-----------------

13、-以φ22mm內(nèi)孔、叉口角內(nèi)側(cè)端面為定位基準(zhǔn)，采用立式銑床X52和專用夾具；</p><p>　　工序30：銑叉頭平面---------------------以φ22mm內(nèi)孔、叉口角內(nèi)側(cè)端面為定位基準(zhǔn)，采用立式銑床X52和專用夾具；</p><p>　　工序35：去毛刺---------------------------鉗工去所有銳邊毛刺；</p><p>　　

14、工序40：中間檢驗(yàn)；</p><p>　　工序45：熱處理---------------------------φ22mm叉角表面淬火，硬度≥HRC45；</p><p>　　工序50：修正φ22mm、φ8mm孔；</p><p>　　工序55：校正23mm、78mm及25-1mm；</p><p><b>　　工序60：清洗；&l

15、t;/b></p><p><b>　　工序65：終檢。</b></p><p>　　2.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及公差的確定</p><p>　　零件材料為45鋼，硬度HBS156-217，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，采用精密模鍛毛坯。據(jù)上述資料及制定的工藝路線，確定加工余量、工序尺寸及公差如下：</p><p>　

16、?。庸び嗔坎捎媒?jīng)驗(yàn)估計(jì)法或按照技術(shù)手冊(cè)等資料推薦的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況和經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定；工序尺寸采用“逆推法”。）</p><p>　　2.4.1 圓柱表面工序尺寸</p><p>　　根據(jù)資料已初步確定零件表面的總加工余量，各表面的工序加工余量如下：</p><p>　　2.4.2 平面工序尺寸</p><p>　　2.5 確定切削用

17、量及基本工時(shí)定額</p><p>　　正確的選擇切削用量，對(duì)保證加工精度、提高生產(chǎn)率、降低刀具的損耗和合理使用機(jī)床都能起到很大的作用。由于工作材料、毛坯狀況、刀具材料及其幾何角度、機(jī)床的剛度等許多因素影響，切削用量應(yīng)結(jié)合相關(guān)手冊(cè)資料，根據(jù)實(shí)際情況和經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定。</p><p>　　1) 工序05：銑叉口------以以φ35mm圓柱下端面、外圓輪廓及叉頭為定位基準(zhǔn)，</p>

18、<p>　　刀具：直齒三面刃銑刀 外徑D=φ63 mm 厚度L=10 mm</p><p>　　機(jī)床：臥式銑床X62</p><p><b>　　夾具：專用銑夾具</b></p><p>　　查《機(jī)械工人切削手冊(cè)》（以下簡(jiǎn)稱《切削手冊(cè)》）得：</p><p>　　取fz=0.02 mm/r ν=24 m/mi

19、n，</p><p>　　則ns===121 r/min，根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū)取n=150 r/min，</p><p><b>　　故實(shí)際切削速度為：</b></p><p>　　v===29.7 m/min</p><p>　　當(dāng)nw=150 r/min時(shí)，工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量應(yīng)為：</p><p>

20、;　　fm= fzznw=0.02×10×150=30 mm/min</p><p><b>　　切削工時(shí)：</b></p><p>　　刀具工作行程：l+l1+l2=30 mm，則切削工時(shí)為：</p><p>　　tm===1 min</p><p>　　2) 工序10：鉆、擴(kuò)、鉸φ22mm孔---

21、---以外形輪廓面為定位基準(zhǔn)</p><p>　　刀具：錐柄麻花鉆φ18mm、錐柄擴(kuò)孔鉆φ21.7mm、硬質(zhì)合金錐柄機(jī)用鉸刀φ22H9</p><p>　　機(jī)床：搖臂鉆床Z35</p><p><b>　　夾具：專用鉆夾具</b></p><p><b>　　鉆孔：</b></p>&

22、lt;p><b>　　查《切削手冊(cè)》得：</b></p><p>　　取f=0.20～0.24 mm 工件材料狀態(tài)系數(shù)Kav=0.9,則</p><p>　　f=（0.20～0.24）×0.9=(0.18～0.216) mm</p><p>　　取f=0.20 mm/r</p><p>　　根據(jù)《切削手

23、冊(cè)》取v=18 m/min 所以ns===318 r/min </p><p>　　根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū)取n=335r/min，故實(shí)際切削速度為:</p><p>　　v===18.94 m/min</p><p><b>　　鉆孔切削工時(shí)：</b></p><p>　　刀具工作行程：l+l1+l2=44+2+6=52 mm，

24、則鉆孔切削工時(shí)為：</p><p>　　tm===0.78 min</p><p><b>　　擴(kuò)孔：</b></p><p>　　查《切削手冊(cè)》,取f=0.40 mm , v=17 m/min,</p><p>　　所以ns===249 r/min 查機(jī)床說(shuō)明書(shū)取n=272 r/min</p><p

25、>　　則實(shí)際切削速度v===18.54 m/min</p><p><b>　　擴(kuò)孔切削工時(shí)：</b></p><p>　　刀具工作行程：l+l1+l2=44+2+2=48 mm，則擴(kuò)孔切削工時(shí)為：</p><p>　　tm===0.44 min</p><p><b>　　鉸孔：</b>&l

26、t;/p><p>　　查《切削手冊(cè)》,取f=0.35 mm/r，v=5 m/min</p><p>　　所以ns===72.4 r/min 查機(jī)床說(shuō)明書(shū)取n=85 r/min</p><p>　　則實(shí)際切削速度v===5.87 m/min</p><p><b>　　鉸孔切削工時(shí)</b></p><p&

27、gt;　　刀具工作行程：l+l1+l2=44+4+28=76 mm，則鉸孔切削工時(shí)為：</p><p>　　tm===2.55 min</p><p>　　工序總切削工時(shí)：t總=0.78+0.44+2.55=3.77 min</p><p>　　3) 工序15：孔口倒角------以外形輪廓面為定位基準(zhǔn)</p><p>　　刀具：錐柄錐面锪鉆

28、40×90°</p><p>　　機(jī)床：立式鉆床Z525</p><p><b>　　夾具：通用夾緊裝置</b></p><p>　　根據(jù)《切削手冊(cè)》及機(jī)床說(shuō)明書(shū)取n=97 r/min，手動(dòng)進(jìn)給</p><p>　　切削工時(shí)：兩邊倒角tm=0.1 min</p><p>　　4

29、) 工序20：鉆、鉸φ8mm孔------以φ22mm內(nèi)孔、叉口角內(nèi)側(cè)面及外圓輪廓為定位基準(zhǔn) </p><p>　　刀具：錐柄長(zhǎng)麻花鉆φ7.8 mm、硬質(zhì)合金錐柄機(jī)用鉸刀φ8H9</p><p>　　機(jī)床：立式鉆床Z525</p><p><b>　　夾具：專用鉆夾具</b></p><p><b>　　鉆孔：

30、</b></p><p>　　查《切削手冊(cè)》得：f=0.15 mm 得v=16 m/min 所以</p><p>　　ns===653 r/min ，根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū)取n=680 r/min，</p><p><b>　　故實(shí)際切削速度為:</b></p><p>　　v===16.66 m/min</p

31、><p><b>　　鉆孔切削工時(shí)：</b></p><p>　　刀具工作行程：上部位孔刀具行程l+l1+l2=9+2.5+1.5=13 mm，則叉口中間空檔部位 </p><p>　　采用手動(dòng)進(jìn)給，下部位孔刀具行程l+l1+l2=13 mm，則鉆孔切削工時(shí)為：</p><p>　　tm===0.25 min</p&

32、gt;<p><b>　　鉸孔：</b></p><p>　　查《切削手冊(cè)》,取f=0.3 mm/r，v=3 m/min</p><p>　　所以ns===119 r/min ，查機(jī)床說(shuō)明書(shū)取n=140 r/min</p><p>　　則實(shí)際切削速度v===3.52 m/min</p><p><b

33、>　　鉸孔切削工時(shí)</b></p><p>　　刀具工作行程：上部位孔刀具行程l+l1+l2=9+2+15=36 mm，則叉口中間空檔部位采用手動(dòng)，下部位孔刀具行程l+l1+l2=9+2+15=36 mm，則鉸孔切削工時(shí)為： </p><p>　　tm===1.71 min</p><p>　　工序總切削工時(shí)：t總=0.25+1.71=1.96

34、min</p><p>　　5) 工序25：銑叉頭成形面------以φ22mm內(nèi)孔、叉口內(nèi)側(cè)端面為定位基準(zhǔn)</p><p>　　刀具：直柄立銑刀φ8mm</p><p>　　機(jī)床：立式銑慶X52</p><p><b>　　夾具：專用銑夾具</b></p><p>　　查《切削手冊(cè)》得：v=20

35、 m/min 則ns===795 r/min，</p><p>　　查機(jī)床說(shuō)明書(shū)取n=750 r/min 利用專用銑夾具加工，采用手動(dòng)進(jìn)給。</p><p>　　6) 工序30：銑叉頭平面------以φ22mm內(nèi)孔、叉口內(nèi)側(cè)端面為定位基準(zhǔn)</p><p>　　刀具：錐柄立銑刀φ40 Z= 6 </p><p>　　機(jī)床：立式銑慶X52&

36、lt;/p><p><b>　　夾具：專用銑夾具</b></p><p>　　查《切削手冊(cè)》得：fz=0.08 mm/z 根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū)取n=190 r/min，</p><p><b>　　故實(shí)際切削速度為:</b></p><p>　　v===23.8 m/min </p><

37、;p>　　當(dāng)n=190 r/min時(shí)，工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量為：</p><p>　　fm=fzn=0.08×6×190=91.2 mm/min </p><p>　　根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū)工作臺(tái)縱向進(jìn)給量取fm=95 mm/min</p><p><b>　　切削工時(shí)：</b></p><p>　　刀具工

38、作行程：l+l1+l2=22+13+2=37 mm</p><p><b>　　則切削工時(shí)為：</b></p><p>　　tm===0.39 min</p><p>　　7) 工序35：去毛刺------去所有加工面的銳邊毛刺</p><p>　　工具：平銼（中粗齒）10寸</p><p>&l

39、t;b>　　第3章 夾具設(shè)計(jì)</b></p><p>　　由于該零件是中批量生產(chǎn)，所以采用專用夾具，操作迅速、方便、省力，以保證較高的加工精度和生產(chǎn)效率。</p><p>　　3.1 零件在夾具中的定位</p><p>　　零件的定位利用六點(diǎn)定位原理。以零件φ22mm內(nèi)孔、叉口角內(nèi)側(cè)面及外圓輪廓為定位基準(zhǔn)面，定位元件用長(zhǎng)圓柱銷限制的4個(gè)自由度，叉

40、口角內(nèi)側(cè)面限制1個(gè)自由度，叉口角外圓輪廓限制一個(gè)自由度。</p><p>　　3.1.1 線性尺寸誤差分析</p><p>　　為方便加工及夾具設(shè)計(jì)，進(jìn)行尺寸換算鉆套孔中心（零件φ8mm孔中心）距定位銷中心（零件φ22mm孔中心）距離為：L=81.01mm～81.631mm，取L=81.3±0.25，夾具設(shè)計(jì)制造時(shí)取L=81.3±0.03（見(jiàn)夾具圖）。</p>

41、;<p>　　由于定位基準(zhǔn)（銷軸軸線）與工序基準(zhǔn)（φ22mm內(nèi)孔中心線）重合，所以基準(zhǔn)不重合誤差為△B=0。故此定位誤差是由定位副制造誤差及其配合間隙所引起的。故控制定位元件的制造精度即可滿足加工要求。</p><p><b>　　△d=△y=</b></p><p>　　因公差δ=0.5mm，△d=0.0665mm＜δ/3=0.167mm，因此能滿足零

42、件的線性尺寸精度要求，該方案可采用。</p><p>　　3.1.2 平行度誤差分析</p><p>　　由零件圖紙技術(shù)條件4（φ8mm兩也公共軸線對(duì)尺寸23mm的平面內(nèi)φ22mm的表面的平行度在長(zhǎng)度100mm上不大于0.2 mm；φ8mm兩也公共軸線對(duì)尺寸78的平面的不平行度在長(zhǎng)度100mm上不大于0.4 mm）得：影響此技術(shù)條件的因素主要是夾具圖中件2銷軸對(duì)夾具體底面的垂直度要求和夾

43、具圖中件13鉆套對(duì)夾具體底面和銷軸軸線的位置度要求。</p><p>　　考慮銷軸軸線與底面的垂直度要求φ0.03及鉆套軸線的位置度要求φ0.03，因此引起零件平行度最大值為：</p><p>　　△max=0.03+0.03=0.06 mm＜0.2/3=0.067 mm</p><p>　　因此該方案能滿足零件的平行度加工要求。</p><p&

44、gt;　　3.2 零件在夾具中的夾緊</p><p>　　夾緊裝置要在零件夾緊過(guò)程中不能破壞零件在定位時(shí)所獲得的正確位置，操作方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且?jiàn)A緊力可靠。利用V形壓緊零件叉頭外輪廓，可起定位作用，并可保證加工時(shí)壁厚均勻。采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，夾緊行程大，擴(kuò)力比大，自鎖性能好。</p><p>　　3.3 夾具的操作簡(jiǎn)要說(shuō)</p><p>　　加工

45、時(shí)先調(diào)整好夾具與機(jī)床主軸的相對(duì)位置（鉆套軸線與機(jī)床主軸同軸）。。在裝夾零件時(shí)，先將零件φ22孔與夾具銷軸配合，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)零件把零件叉角內(nèi)平面放于支承板上，移動(dòng)V形塊使其與零件叉角外輪廓實(shí)現(xiàn)定位夾緊，調(diào)整機(jī)床進(jìn)行加工；鉸孔時(shí)，松開(kāi)鉆套螺釘，取下速換鉆套Ⅰ，換上鉸套Ⅱ進(jìn)行鉸孔。拆卸零件時(shí)，移開(kāi)V形塊，順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)零件旋出鉆模板并向上可取下零件。</p><p><b>　　結(jié)束語(yǔ)</b><

46、;/p><p>　　在老師的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下，我完成了課程設(shè)計(jì)，通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，讓我平時(shí)課堂上學(xué)到的知識(shí)得到進(jìn)一步的鞏固，也將一所學(xué)知識(shí)面應(yīng)用到實(shí)際的設(shè)計(jì)中。從開(kāi)始接到課程設(shè)計(jì)題目，我自行設(shè)計(jì)，出現(xiàn)了一些錯(cuò)誤，造成了幾次返工。但是，正是這一次次的嘗試磨煉了我的耐心并加深我對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，每一步對(duì)我來(lái)說(shuō)都是新的嘗試和挑戰(zhàn)。真正用心做一件事情，是真正的學(xué)習(xí)過(guò)程和研究的過(guò)程，是提高自身能力的過(guò)程,希望這次經(jīng)歷能讓我

47、在以后的學(xué)習(xí)、工作中激勵(lì)我繼續(xù)前進(jìn)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn):</b></p><p>　　1 浦林袢 金屬切削機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè) 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 ，1995</p><p>　　趙家齊 編:機(jī)械制造工藝學(xué)課程指導(dǎo)書(shū) 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社 ， 2000</p><p>　　陳明 主編.機(jī)械制造