变速器换挡叉零件的机械加工工艺规程装备设计钻Φ5H14孔.docx
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变速器换挡叉零件的机械加工工艺规程装备设计钻Φ5H14孔
设计任务书
1.课程设计题目：
变速器换挡叉零件的机械加工工艺规程装备设计
钻Φ5H14孔专用夹具设计
2.生产纲领：
大批生产
3.设计要求：
（1）被加工工件的零件图1张
（2）毛坯图1张
（3）机械加工工艺过程综合卡片1张
（4）与所设计夹具对应那道工序的工序卡片1张
（4）夹具装配图1张
（5）夹具体零件图1张
（6）课程设计说明书（5000～8000字）1份
五、指导教师评语
成绩：
指导教师
日 期
摘要
《机械制造技术基础》课程设计是学完了《机械制造工艺学》、《机床夹具设计》和《金属切削机床和刀具》等主要专业课，并进行了生产实习之后的一个实践性环节，是应用所学的基础理论知识、专业知识和技能去分析和解实际生产问题的一个综合训练。
拨叉的加工质量将直接影响机器的性能和使用寿命。
本次设计旨在提高变速拨叉的加工效率，由此我们首先对拨叉的结构特征和工艺进行了仔细的分析，然后确定了一套合理的加工方案，加工方案要求简单，操作方便，并能保证零件的加工质量。
在制定加工工艺规程的顺序如下：
1、分析零件；
2、选择毛坯；
3、设计工艺规程：
包括制定工艺路线，选择基准面等；
4、工序设计：
包括选择机床，确定加工余量，工序尺寸毛坯尺寸，确定切削用量及计算基本工时等；
5、编制工艺文件。
此外，为了提高劳动生产率，降低劳动强度，保证加工质量，需设计专用夹具，以满足加工过程的需要。
关键词：
拨叉;工艺规程;夹具设计
Abstract
"ForManufacturingTechnologyfoundation"ofcoursedesignisfinished,"MachineryManufacturingTechnology,""Machinefixturedesign"and"metal-cuttingmachinetoolsandtool",andothermajorspecializedcoursesandinternshipsfortheproductionafterapracticesession,isbyapplicationThebasisoftheoreticalknowledge,professionalknowledgeandskillsofreconciliationtotheactualproductionofacomprehensivetraining.
Dialstheforkprocessingqualitydirectlywillaffectthemachinetheperformanceandtheservicelife.ThisdesignisforthepurposeofenhancingtheDialstheforktheprocessingefficiency,firsthascarriedonthecarefulanalysisfromthisustotheDialstheforkstructurecharacteristicandthecraft,thenhaddeterminedsetofreasonableprocessingsplans,theprocessingplanrequestaresimple,theeaseofoperation,andcanguaranteethecomponentstheprocessingquality.Informulationprocessingtechnologicalprocessorderasfollows:
1analysisthecomponents;
2choicessemifinishedmaterials;
3designstechnologicalprocess:
IncludingdivisionCraftroute,preferredorientationdatumandsoon;
4workingproceduresdesigns:
Includingchoosestheenginebed,thedeterminationprocessingremainder,thecomputationworkingproceduresizeanditstheSemifinishedmaterialssize,thedeterminationcuttingspecificationsandthecomputationman-hourandsoon;
5establishmentstechnologicaldocument.
Inaddition,inordertoenhancethelaborproductivity,reducesthelaborintensity,guaranteedtheprocessingquality,mustdesigntheunitclamp,thisdesignchosethesixworkingproceduretoThemillbreaksCatarmaranSpecial-purposejigdesign,bysatisfiedtheprocessingprocesstheneed.
Keywords:
Dialsthefork;technologicalprocess;jigdesin。
目录
1.零件加工工艺设计1
1.1零件工艺性审查1
1.1.1零件的结构特点1
1.1.2主要技术要求1
1.1.3加工表面及其要求1
1.1.4零件材料2
1.2毛坯的选择2
1.2.1确定毛坯的类型及制造方法2
1.2.2确定毛坯的形状，尺寸和公差2
1.2.3确定毛坯的技术要求3
1.2.4绘制毛坯图3
1.3基准选择3
1.4拟定机械加工工艺路线3
1.4.1确定个加工表面的加工方法及加工路线3
1.4.2拟定加工工艺路线4
1.5确定机械加工余量、工序尺寸和公差5
1.6选择机床设备及工艺设备6
1.7确定切削用量及基本工时6
1.7.1工序1车拨叉头端面，钻-镗-铰Φ15H8孔，孔口倒角6
1.7.2工序2粗铣拨叉脚两端面9
1.7.3工序4拨叉脚内侧面10
1.7.4工序5铣操纵槽11
1.7.5工序6钻Φ5H14孔12
1.7.6工序8磨拨叉脚端面12
1.8填写工艺卡片13
2夹具的设计13
2.1问题的提出13
2.2夹具设计14
2.2.1定位方案和定位元件的选择、设计14
2.2.2导向方案及导向元件的选择和设计16
2.2.3夹紧装置的设计17
2.2.4设计夹具体、绘制夹具草图17
2.3绘制夹具装配图17
2.4绘制夹具体零件图17
小结18
参考文献19
1.零件加工工艺设计
1.1零件工艺性审查
1.1.1零件的结构特点
变速器换挡叉零件图如附图1所示。
该零件是拖拉机变速箱变速齿轮操作拨叉。
拨叉头以Φ15H8孔套在轴上，并用销钉经Φ5H14孔与轴联结，拨叉脚夹在双联交换齿轮的槽中，变速操纵机构通过拨叉头部的操纵槽带动拨叉与轴一起在变速箱中滑动，拨叉脚拨动双联交换齿轮在花键轴上滑动，从而实现了拖拉机的变速。
零件的主要工作面是操纵槽拨叉脚两端面，主要配合为Φ15H8、Φ5H14和拨叉脚内侧面。
零件的形状比较特殊，属特形零件，结构简单。
由于拨叉在工作时承受一定的力，因此要有足够的强度，韧性和刚度。
1.1.2主要技术要求
零件图上的主要技术要求为:
拨叉脚表面淬火回火后硬度不小于50HRC。
去毛刺，锐棱。
1.1.3加工表面及其要求
①Φ15H8孔：
孔径Φ15+0.0270mm,两端面倒角1mmX450,表面粗糙度Ra3.2μm。
②拨叉头端面：
保证尺寸30，表面粗糙度为Ra12.5μm。
③操纵槽：
宽度为13+0.20mm，深度为12mm,对称面与拨头端面的距离为12mm，两侧面及底面的表面粗糙度为Ra12.5μm。
④拨叉脚端面：
厚度尺寸为7-0.15-0.25mm,表面粗糙度为Ra6.3μm，对孔轴线的垂直度为0.1mm，外端面与操纵槽对称面的距离为31mm。
⑤拨叉脚内侧面：
宽度尺寸为50H12（+0.250）mm，其对称面与拨叉头对称面间的夹角为20011’，表面粗糙度为Ra12.5μm。
⑥Φ5H14孔:
孔径Φ5H14mm，表面粗糙度为Ra12.5μm，孔轴线对孔Φ15H8轴线的位置度误差不超过0.2mm。
1.1.4零件材料
零件材料为ZG310-570（GB11352-89）,是中碳钢，其强度与球铁接近，但其冲击韧性和疲劳强度却比球铁高得多，其铸造工艺性介于低碳钢和刚碳钢之间，可以进行热处理，以获得所需要的机械性能。
1.2毛坯的选择
1.2.1确定毛坯的类型及制造方法
由于零件的材料为ZG310-570，零件形状不规则，所有因选用铸造毛坯。
1.2.2确定毛坯的形状，尺寸和公差
毛坯的形状及尺寸如附图2所示。
选择过零件最高且平行于叉脚对称面的平面（拨叉脚对称面偏右1.7mm）作分型面。
铸件采用带型芯的分模造型，多件同时浇注，钢水经两拨叉脚位置经横浇口流入。
由于该零件属于特形零件，且利用加工表面进行定位的情形比较多，零件图上列出精铸，所以确定尺寸公差等级为GB6414-86的CT-9，机械加工余量等级为AM-H。
1.2.3确定毛坯的技术要求
①铸件无明显的铸造缺陷；
②未铸圆角R3-5;
③拔模斜度30度；
④机械加工前正火，消除内应力。
1.2.4绘制毛坯图
根据附图1所示的零件结构形状，在各加工表面加上加工余量，绘制毛坯图如附图2所示。
1.3基准选择
由于附图1所示的拨叉零件图上多数尺寸及形位公差以Φ15H8孔及其端面加工好，为后续工序做好准备。
根据粗，精基准选择的原则，确定各个加工表面的基准如下：
①13Φ15H8孔及其端面：
拨叉头的外轮廓及端面（粗基准）。
②拨叉脚端面（粗加工）：
Φ15H8孔及其端面。
③拨叉脚端面（精加工）：
Φ15H8孔及其拨叉脚端面。
④拨叉脚内侧面：
Φ15H8孔、拨叉脚端面及拨叉脚外侧面。
⑤操纵槽：
Φ15H8孔及其端面、拨叉脚内侧面。
⑥Φ5H14孔：
Φ15H8孔、操纵槽、拨叉脚内侧面。
1.4拟定机械加工工艺路线
1.4.1确定个加工表面的加工方法及加工路线
该拨叉的加工表面为：
Φ15H8孔及端面，拨叉脚的两内侧面，操纵槽，Φ5H14孔。
根据各加工表面的精度要求和表面粗糙度要求，Φ15H8孔的加工路线为钻-镗-铰；端面的加工方法为车；拨叉脚端面的加工方法为粗铣-磨；拨叉脚内侧面的加工方法为铣削；操纵槽的加工方法为铣削；Φ5H14孔的加工方法为钻削。
1.4.2拟定加工工艺路线
①工艺路线方案一
工序1车拨叉头端面，钻-镗-铰Φ15H8孔，孔口倒角。
工序2校正拨叉脚。
工序3铣削拨叉脚两端面。
工序4铣拨叉脚内侧面。
工序5铣操纵槽。
工序6钻Φ5H14孔。
工序7去毛刺。
工序8拨叉脚局部淬火。
工序9校正拨叉脚。
工序10磨拨叉脚两端面。
工序11清洗。
工序12检验。
②工艺路线方案二
工序１车拨叉头端面。
工序2钻-镗-铰Φ15H8孔。
工序3Φ15H8孔口倒角。
工序4校正拨叉脚。
工序5铣削拨叉脚两端面。
工序6铣拨叉脚内侧面。
工序7铣操纵槽。
工序8钻Φ5H14孔。
工序9去毛刺。
工序10拨叉脚局部淬火。
工序11校正拨叉脚。
工序12磨拨叉脚两端面。
工序13清洗。
工序14检验。
工艺路线方案一是按工序集中原则组织工序，Φ15H8孔及端面需采用六角车床和专用夹具加工优点是工艺路线短，Φ15H8孔及端面的加工在一台车床上完成，减少工件装夹次数，易于保证加工面相互的位置精度，需要的机床数量少，减少工件在工序间的运输减少辅助时间和准备终结时间。
工艺路线方案二是按工序分散原则组织工序，拨叉头端面可在普通车床上用通用卡盘装夹加工，Φ15H8孔可在普通钻床上用钻模加工，孔口倒角可在另一台车床上加工。
优点是采用通用车床和普通夹具，确定是工艺路线长，增加了工件的装夹次数，而且工序1和工序2重复使用粗基准。
由于零件形状不规则，加工面分散，而且生产纲领已确定为大批生产，可以采用万能型机床配以专用夹具，并尽量使用工序集中原则来提高生产效率。
综述两个方案的优缺点，选择第一种方案。
1.5确定机械加工余量、工序尺寸和公差
根据上述原始资料及加工工艺，查《机械制造工艺设计简明手册》，分别确定各加工表面的加工余量、工序尺寸和公差如下：
工序工序内容单边余量工序尺寸表面粗糙度
工序11.车拨叉头端面2.5mm30mm12.5µm
2.钻Φ15H8孔7mmΦ14mm12.5µm
3.镗Φ15H8孔0.8mmΦ14.8mm6.3µm
4.铰Φ15H8孔0.2mmΦ15+0.0270mm3.2µm
5.倒孔口角1mm1mmX45°12.5µm
工序3 铣削拨叉脚两端面 3.2mm7.6-0.100mm12.5µm
工序4铣拨叉脚内侧面3.5mm50H12（+0.250）mm12.5µm
工序5铣操纵槽6.5mm13+0.20mm12.5µm
工序6钻Φ5H14孔2.5mm5H14（+0.30）12.5µm
工序10磨拨叉脚两端面0.3mm7（-0.15-0.05）mm6.3µm
1.6选择机床设备及工艺设备
根据一般工厂现有的生产条件，为了满足生产需要现选用各工序所用的设备为：
工序1C336-1回转式六角车床，YT15外圆车刀，Φ14mm标准锥柄麻花钻，Φ14.8扩孔刀及Φ15H8YT15锥柄机用铰刀，0—200/0.02mm游标卡尺，钢直尺，Φ15H8孔用塞规。
工序2钳工台，校正工具。
工序3X62W卧式铣床，YT15三面刃铣刀，专用夹具，0—200/0.02mm游标卡尺
工序4X62W卧式铣床，YT15三面刃铣刀，专用夹具，0—200/0.02mm游标卡尺
工序5X62W卧式铣床，YT15三面刃铣刀，专用夹具，0—200/0.02mm游标卡尺
工序6Z515钻床，Φ5锥柄麻花钻，专用夹具，0—200/0.02mm游标卡尺
工序7钳工台，校正工具，0—200/0.02mm游标卡尺
工序8M7120A平面磨床，砂轮，专用夹具，0—200/0.02mm游标卡尺
1.7确定切削用量及基本工时
1.7.1工序1车拨叉头端面，钻-镗-铰Φ15H8孔，孔口倒角。
加工条件：
C336-1回转式六角车床，YT15外圆车刀，Φ14mm标准锥柄麻花钻，Φ14.8扩孔刀及Φ15H8YT15锥柄机用铰刀，专用夹具，柴油冷却。
1车拨叉头端面
（a）确定背吃刀量端面的总加工余量为2.5mm，一次走刀加工，ap=2.5mm,
（b）确定进给量根据《切削用量简明手册》，刀杆尺寸为20mmX20mm,
ap<=3mm以及工件直径为20—50mm时，f=0.3—0.4mm/r,查《工艺手册》根据机床的横向进给量取f=0.39mm/r。
（c）计算切削速度根据《切削用量简明手册》CV=242,m=0.2,xv=0.15,yv=0.35,修正系数kMV=1.44,kkv=0.8,kkrv=0.81,刀具寿命选T=60min
V=CVkv/Tmapxfy
=242X（1.44X0.8X1.04X0.81）/600.2X2.5X0.150.390.35
=126.8（m/min）
（d）确定机床主轴转速
n=1000v/πdw
=1000X126.8/3.14X50
=807.3（r/min）
根据《工艺手册》与807.3r/min接近的机床转速为760r/min及1000r/min
现选760r/min所以实际切削速度为119.38m/min。
（e）计算基本时间按《工艺手册》l=24mm,l1=2mm,l2=0,l3=0
t=（l+l1+l2+l3）Xi/nf
=（25+2）X1/760X0.39
=0.091（min）
2钻Φ15H8孔至Φ14mm
（a）确定进给量
根据《工艺手册》f=0.31—0.37mm/r,查《工艺手册》根据机床实际纵进给量取f=0.35mm/r。
（b）选择钻头磨钝标准及耐用度根据《工艺手册》取钻头后面的最大磨损量为0.8mm；耐用度T=45min
（c）计算切削速度根据《工艺手册》CV=6.6,m=0.2,zv=0.4,xv=0,yv=0.5,kTV=1,kMv=1,ksv=0.95。
V=CVdz0kv/Tmapxfy
=6.6X140.4X0.95/450.2X70X0.350.5
=14.22（m/min）
n=1000v/πdw
=1000X14.22/3.14X14
=323.3（r/min）
根据《工艺手册》,按机床的实际转速取nw=285（r/min）,实际切削速度
V=πdwnw/1000
=3.14X14X285/1000
=12.686（m/min）
（d）计算基本时间根据《工艺手册》l=30mm,l1=D/2（arccotkr）+（1～2）=5.2～6.2mm,取l1=6mm,l2=4mm
t=l+l1+l2/nf
=30+6+4/285X0.35
=0.401（min）
③扩Φ15H8孔至Φ14.8mm
（a）确定进给量根据《工艺手册》f=0.5—0.6mm/r,查《工艺手册》根据机床实际纵进给量取f=0.35mm/r。
（b）确定切削速度为减少辅助时间，参照钻孔取nw=285（r/min），
V=13.25m/min
（c）计算基本时间根据《工艺手册》l=30mm,l1=D-d1/2（arccotkr）+（1～2）=1.23～2.23mm,取l1=3mm,l2=4m,kr=60°
t=l+l1+l2/nf
=30+3+4/285X0.35
=0.37（min）
④铰Φ15H8孔
（a）确定进给量和切削速度根据《工艺手册》f=0.2—0.4mm/r,
V=8—10m/min，计算得n=198r/min查《工艺手册》根据机床实际纵进给量取f=0.35mm/r,实际转速n=198r/min，实际切削速度V=9.33m/min。
b）计算基本时间根据《工艺手册》l=30mm,l1=2mm,l2=2mm
t=l+l1+l2/nf
=30+2+2/198X0.35
=0.49（min）
⑤倒Φ15H8孔口角
参照车端面，取n=760r/min，V=49.59m/min。
1.7.2工序2粗铣拨叉脚两端面
加工条件：
X62W卧式铣床，两把三面刃直齿铣刀，YT15刀片，刀盘直径125mm宽12mm,齿数20，专用夹具，柴油冷却。
1确定背吃刀量由毛坯图可以知道铣削宽度ae=20mm,铣削深度ap=3.2mm
2确定每齿进给量根据《工艺手册》每齿进给量fz=0.09—0.18mm/z
因工件刚性差，取fz=0.09mm/z
3选择铣刀磨钝标准和耐用度根据《工艺手册》铣刀刀齿后面最大磨损量为1.2mm，耐用度为T=150min
④确定切削速度和工作台每分钟进给量根据《工艺手册》CV=600,qv=0.21,xv=0,yv=0.12,uV=1,pv=0,kv=1.1,m=0.35。
V=CVdq0kv/Tmapxfzyaeuzp
=600X1250.21X1.1/1500.35X3.20X200.4X200
=126.86（m/min）
n=1000v/πdw
=1000X128.6/3.14X125
=323（r/min）
根据《工艺手册》与323r/min接近的主轴转速为300r/min和375r/min取n=300r/min,实际切削速度v=117.8m/min
工作台每分钟进给量f=0.09X20X60=108（mm/min）根据《工艺手册》X62W卧式铣床与计算值接近的进给量为95mm/min和118mm/min，选择f=95mm/min，则实际的每齿进给量为f=95/20X60=0.079mm/z
⑤计算基本时间根据《工艺手册》l=2X（352-62）1/2=71mm,
l1=[ae（d-ae）]1/2+（1～3），ae=20mm,d=125mm,l1=48mm,l2=4mm,
f=95mm/min,i=1
t=（l+l1+l2）/f
=71+48+4/95
=1.3（min）
1.7.3工序4拨叉脚内侧面
加工条件：
X62W卧式铣床，两把三面刃直齿铣刀，YT15刀片，刀盘直径125mm，宽12mm，齿数20，专用夹具，柴油冷却
1确定背吃刀量由毛坯图可知铣削宽度ae=20mm，铣削深度ap=3.5mm
②确定切削速度和工作台每分钟进给量取n=300r/min,实际切削速度v=117.8m/min,工作台每分钟进给量f=118（mm/min），实际的每齿进给量为f=118/20X60=0.099mm/z
③计算基本时间l=7.6mm,l1=48mm,l2=4mm,f=118mm/min,i=1
t=（l+l1+l2）/f
=7.8+48+4/95
=0.63（min）
1.7.4工序5铣操纵槽
加工条件：
两把三面刃直齿铣刀，YT15刀片，刀盘直径125mm，宽13mm，齿数20，专用夹具，柴油冷却
①确定背吃刀量由毛坯图可知铣削宽度ae=12mm，铣削深度ap=13mm
②每齿进给量为f=0.06mm/z
③确定切削速度和工作台每分钟进给量根据《工艺手册》CV=270,qv=0.21,xv=0.1,yv=0.4,uV=0.3,pv=0,kv=1.1,m=0.35。
V=CVdq0kv/Tmapxfzyaeuzp
=270X1250.21X1.1/1500.35X3.50.1X0.060.4X200.3X200
=201.51（m/min）
n=1000v/πdw
=1000X201.51/3.14X125
=513（r/min）
根据《工艺手册》与513r/min接近的主轴转速为475r/min,实际切削速度v
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