第四速及第五速变速叉说明书

设计题目设计“解放汽车第四速及第五速变速叉”零件的机械加工工艺规程及工艺装备 内装1、零件图一张2、毛坯图一张3、机械加工工艺过程综合卡片一张4、夹具总装图一张5、夹具零件图一张手绘两张cad6、说明书一份工程机械学院25041004班设计者 15王东升指导教师 张接信、高琳完成日期2014年1月15日成绩（长安大学）机械制造工艺学课程设计说明书设计题目：设计“解放汽车第四速及第五速变速叉” 零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计者：王东升 指导教师：长安大学机制教研室2014年1月15日长安大学机械制造工艺学课程设计任务书题目：设计拨叉（CA6140车床）零件的机械加工工艺规程及工艺装备内容：1.零件图1张2. 毛坯图1张3. 机械加工工艺过程综合卡片1张4. 夹具装配图1张5. 夹具零件图3张6. 课程设计说明书1份班 级 ：25041004班学 生:王东升 指导教师：高琳教研室主任：张接信2014年1月目录一. 序言二. 零件的分析（一）零件的作用（二）零件的工艺分析三. 工艺规程设计（一）确定毛坯的制造形式（二）基面的选择（三）制订工艺路线（四）机械加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸确定（五）确定切削用量及基本工时四. 夹具设计（一）定位基准的选择（二）切削力及夹紧力计算（三）定位误差分析（四）夹具设计及操作的简要说明五. 参考文献一. 序言机械制造工艺学课程设计是在大学全部基础课，技术基础课以及 大部分专业课完成以后进行的.这是我们在进行毕业设计之前对所学 各课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练, 因此，它在我们大学四年的的学习中占有重要地位.就我个人而言，希望能通过这次课程设计对自己即将从事的工作 进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题，解决问题的能力.由于能力有限，设计尚有诸多不足之处，恳请各位老师多多指教.二. 零件的分析（一）零件的作用题目所给定的零件是解放汽车第四速及第五速变速叉，它位于变 速箱中，主要重用是拨动变速箱中的齿轮，使汽车达到变速的目的.（二）零件的工艺分析此变速叉共有两组加工表面，它们之间有一定的位置要求，现分 述如下：1. 以019,0.045 mm孔为中心的加工表面.这组加工表面包括：19 ,0.045 mm孔及其倒角，孔上端尺寸为 16,0.24mm的槽，槽的外侧厚度为10.8mm的两个侧面，19 +0.045mm孔的 上端距其中心12mm的两个端面，还有孔下端M10的螺纹孔.2. 以82.2子mm孔为中心的加工表面.这组加工表面包括：82.2子mm的孔及其倒角，82.2；】mm的 孔的侧面，距M10螺纹孔中心线63.7mm.这两组加工表面有着一定的 位置要求，主要是：82.2 +1 mm孔与其外端面垂直度公差为0.1mm.0由以上分析可知，对于这两组加工表面而言，可以先加工其中一 组表面，然后借助专用夹具加工另一组表面，并保证他们之间的位置 精度要求.三. 工艺规程设计（一）确定毛坯的制造形式零件材料为20钢，零件经常拨动齿轮承受变载荷和冲击性载荷, 因此应选用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠.因 为为大批量生产，且零件的轮廓尺寸不大，故采用模锻成型.这从提高 生产率，保证加工精度上考虑,也是应该的.（二）基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，它对零件的生产是 非常重要的.1. 粗基准的选择现选取019,0.045 mm孔的外轮廓不加工面作为粗基准，利用一组共 两个V形块夹持外轮廓做为主要定位面,以消除自由度.2. 精基准的选择主要考虑基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合时，应 该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复.(三) 制订工艺路线制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状，尺寸精度及 位置精度的技术要求能得到合理的保证.爱生产纲领已确定为大批量 生产的条件下，可以考虑采用万能性机床以及专用夹具，并尽量使工 序集中来提高生产率.除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成 本尽量降低.工艺路线工序1 粗铣16 +0.24mm槽，以19 +0.045 mm孔定位.工序11 粗铣16 +。.24mm槽的两侧面，以19+o.045 mm孔定位.工序111粗铣距19 +0.045 mm中心12mm的两个端面，以19 +0.045 mm孔及16 +0.24mm槽底为基准.工序16 +0.24mm槽两端1.5*45o倒角.工序V钻019 00.045 mm孔并倒角.工序巧钻距槽(16 +0.24mm)12mm底面M10螺纹孔并倒角.工序可 攻螺纹M10.工序伽粗铣82.2 +1 mm孔的两端面.工序区粗镗81.7 +1 mm孔.工序乂精镗82.2 +i mm孔.工序乂1082.2 +imm 孔 1 *45o倒角工序刈精铣082.2 +imm孔的两端面.上述方案主要是以19 +0.045 mm孔位基准,来加工16 +0.24mm 槽,M10 螺纹，槽的两侧面，这样可以修正由于基准不重合造成的加工误差，同 时也照顾了加工路线方便的特点,因此最终确定如下：工序1 粗铣16 +。.24mm槽，以19+°.045 mm孔的外轮廓为粗基准定位， 选用XA6132型万能升降台铣床及专用夹具.工序11粗铣16 +。.24mm槽的两侧面，以19+。.045 mm孔的外轮廓以及距槽底32mm的面为基准，选用XA6132型万能升降台铣床及专 用夹具.工序111 粗铣190c.045 mm孔上端两端面，以1900.045 mm孔定位，选用 XA6132型万能升降台铣床及专用夹具.工序16 +0.24mm槽1.5*450倒角，选用C620-1车床及专用夹具.0工序V 钻铰19 +0.045 mm孔并倒角.以19 +0.045 mm孔及端面定位，选 用Z5125立式钻床及专用夹具.工序巧钻距槽(16 +0.24 mm)12mm底面M10螺纹孔并倒角.以019 +0.045 mm孔及16 +0.24mm槽底定位，选用Z5125立式钻床及专 用夹具.工序可 攻螺纹M10.工序伽粗铣82.2 +1 mm孔的两端面.以0 19 +0.045mm孔定位，选用XA6132型万能升降台铣床及专用夹具.工序区 粗镗81 .7 +i mm 孑L.以19 +0.045 mm 孔及 16 +0.24mm 槽为基准， 000选用T740双面卧式金刚镗床及专用夹具.工序乂 精镗82.2 +i mm孔.以019 +0.045 mm孔及16 +0.24mm槽为基准, 000选用T740双面卧式金刚镗床及专用夹具.工序XI 82.2；imm孔1*450倒角.选用C620-1型车床及专用夹具. 工序刈 精铣82.2子mm孔的两端面.以019.0.045mm孔定位，选用XA6132型万能升降台铣床及专用夹具.工序乂111终检.（四）机械加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸确定.“变速叉”零件材料为20钢，毛坯重量约1.5Kg,生产类型为大 批量生产，采用锻锤上合模锻毛坯.根据上述资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机加工余量, 工序尺寸及毛坯尺寸如下：1. 16 +0.24 mm 槽参照机械加工工艺手册表3.1-56,因为其公差等级太低，可 直接铣.2. 槽的侧面参照机械加工工艺手册表3.1-56,其加工余量Z=2mm.3. 019 +0.045 mm孔的两个上端面参照机械加工工艺手册表3.1-56,其加工余量Z=2mm.4. 082.2 +1 mm孔的两侧面，铣削公差-0.22mm.参照机械加工工艺手册表3.1-56,其加工余量Z=2mm.精铣 余量：单边0.7mm （见 工艺设计手册表8-31），铣削余 量：Z=2.0-0.7=1.3mm,锻件偏差 +1.3 mm。-0.5由于设计规定的零件为大批量生产，应该采用调整法加工.因此在计算最大，最小加工余量时，应按调整法加工方式予以确定.5. 19 +0.045 mm 孔参照 <<机械加工工艺手册，其加工余量2Z=2mm.钻孔18.5 +0.045 mm,铰孔 19 +0.045 mm.6. 82.2 +imm 孔参照 <<机械加工工艺手册，其加工余量2Z=2.5mm.粗镗81.7 +i mm，精镗82.2 +i mm.厚度为8mm的两端面尺寸加工余量和工序间余量.毛坯名义尺寸：8+2*2=12mm毛坯最大尺寸：12+1.3*2=14.6mm毛坯最小尺寸：12-0.5*2=11mm粗铣后最大尺寸：8+0.7*2=9.4mm粗铣后最小尺寸：9.4-2*0.22=8.96mm精铣尺寸与零件尺寸相符，即8 +0.2 mm.-0.3（五）确定切削用量及基本工时工序1粗铣16 +0.24mm槽，保证尺寸16 +0.24mm.f =0.06mm/齿 z切削速度:参考有关手册,V=22.8m/min.采用 W18Cr4V 立用刀,d =16mm,Z=3，则: wn=性=1000*22.8 =454r/mins 兀dw 3.14*16f =f zn =0.06*3*420=75.6mm/minl +1 +1 = 22mm工序IIt = '+ + 匕=22朱.=0.29 min m f75.6m粗铣 16 +0.24 mm0槽两侧面。f = 0.12mm / 齿z切削速度：参考有关手册，V=27m/min。采用高速钢三面刃圆盘用刀，dw = 80mm , Z=10。1000v 1000*27n = - = 314*80 = 107.5 r / min wf = f zn = 0.12*10*90 = 108mm/min1 +1 +1 = 60 mm=0.56 mint =mm工序111粗用19 +0.045 mm孔上端两端面。0f = 0.12mm / 齿切削速度：参考有关手册，确定V=27m/min。采用高速钢三面刃圆盘用刀，dw = 80mm ,Z=10。1000v 1000*27n =，兀 d 3.14*80w=108r/minf = fzn = 0.12*10*90 = 108mm /minl +1 +1 = 12 mm_1 +1 +1'm/m16,0.24mm槽1.5*45。倒角，选用卧式车床C620-1,f = 0.08 mm / r当采用高速钢车刀时，切削速度:V=16mm/min.1000v 1000*27= 318r /min 兀 163.14*161%08 = 0.20 min工序V1 +1 1 nJm钻铰19 +0.045mm孔,并倒角1*45。两端. 01.钻孔18.5 +0.045 mm0f = 0.35 0.43 = 0.35mm / rd = 18.5mm, V=17m/min.采用高速钢钻头,1000v1000*17 eg / .n = 一16 = 314*185 = 285r / min1 +1 +1 = 40 mmt = 1 +1 +12 =40= 0.41minm n f 285*0.35w m2.铰孔19 +0.045 mm.0f = 0.7 mm / r采用高速钢绞刀,V=14.7m/min.1000v 1000*14.7n =s兀19=246r /min 3.14*19t = I +1 +1 =45=0.28minm n f 250*0.73.19 +0.045 mm孔倒角1*45。两端.采用900锪钻,为缩短辅助时间，取倒角时的主轴转速与铰孔相同.n = 246r /min工序巧钻M10螺纹孔并倒角1200f = 0.1mm / r采用麻花钻,V=20m/min.1000v 1000*20 ，.n = 10*314 = 637 r / min工序可t = / + + 4 ='5= 0.24 minm n f 637*0.1w m攻螺纹M10.V=6m/min1000v 1000*20 n =， 兀 d 10*3.14=238r / min工序伽=0.24 min粗铣82.2+1 mm孔端面.0f = 0.2 mm / r采用高速钢圆柱铣刀，dw =100mm , Z=10,V=20m/min1000v 1000*20n = d = 100*314 = 63.7 r / min工序IXt = 60 =60= 0.75minm fn d 0.2*65*100粗镗81.7 +imm孔f = 1.0 mm / r采用双刃镗刀,V=40m/min.1000V 1000*40n = = 817*314 = 156r / mint = 0.96 min精镗82.2 +1 mm 孔.0f = 0.6mm / rV=35m/min1000V1000*35n =s 兀 d 82.2*3.14=136 r / min工序刈t = 0.64 min82.2+1 mm 孔 1 *45o倒角.0f = 0.08 mm / rV=16m/min1000V 1000*16.n = 82 2*3 14 = "r / mint = 0.48min m 0.08*65工序XII精铣82.2+1 mm孔的两端面0f = 0.06mm / 齿采用高速钢圆柱铣刀,V=31m/min.z -10d = 100 mm1000v 1000*31 z . n = 98 r / min， 兀 d 100*3.14工序XIII终检。最后，将以上各工序切削用量，公式的计算结果,连同其他数据，填入 机械加工工艺过程卡片.四. 夹具设计（一）定位基准的选择拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合 理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件 质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹 具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。 因此应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发， 合理选择定位基准。此零件图没有较高的技术要求，也没有较高的平 行度和对称度要求，所以应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度， 提高加工精度。在本设计中，加HM10螺纹孔加工精度并不高，该孔对后续加工 过程的精度影响不大。所以，加工这个孔要保证精度，可用已加工的 槽和19孔两端面作为基准设计夹具。用定位螺纹、垫块和螺钉来 实现完全定位。为了提高加工效率，缩短辅助时间，决定用简单的螺旋压板来作为夹紧机构。(二) 切削力和夹紧力计算a、切削力的计算刀具：根据表3-4可得，采用高速钢直柄麻花钻头(GB/T 1438.12008)其中：d=18.5mm，l=233，l135, Z=1机床：采用Z525型立式钻床由金属切削机床夹具手设计册所列公式可得：F = CFt0.86So.7D -0.86BZK查表3-56得其中：修正系数、=1.0C = 68.2 t = 1mm s z = 0. 12mmD = 100 B = 80mm K = 7.82 z = 1代入上式，可得F=1509N因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。安全系数 K= K1K 2 K 3 K 4其中：K1为基本安全系数1.5；K2为加工性质系数1.1；K 3为刀具钝化系数1.1；K4为断续切削系数1.1；所以可得切削力为：F，= KF = 3012.71Nb、夹紧力的计算选用钩形压板夹紧机构 查课程设计指导教程表10-2得FJ 丁 3Lf1 + H取 f=1，则 F =IM =1481.66NJ 3 x 62 x 0.11 +18夹紧螺母：公称直径d=12mm，材料Q235性能级数为8级c b = 6 x 100MPab = 8 x - = 480MPa螺母疲劳极限：c = 0.32b = 0.32 x 600 = 192MPa-1B极限应力幅：b=竺£b = 5.76MPaa limk-1c许用应力幅:b = j. = 17.3MPaa螺母的强度校核：螺母的许用切应力为u=白s=3.54 取s=4得 口= 120 MPa4x Fh = 2.8 <t满足要求2nd 2C技 x 4 x 村=15 MPa < b nd 2c经校核：满足强度要求，该夹具安全可靠。使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧，调节夹紧力调节装置，即可指定可靠的夹紧力。（三）定位误差分析本工序的定位误差基本有毛坯而产生，加工孔的时候工件还只是 毛坯，没有任何的基准，只有依靠毛坯轮廓来定位，但由于毛坯留有 较大的加工余量，在保证此工序加工精度后，以此孔作为基准然后加 工轮廓或其他工作部位，仍然能保证整个工件的精度。（四）夹具设计及操作的简要说明如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工 序为钻床夹具选择了螺旋型压板夹紧方式。本工序为粗钻削余量大， 钻削力大，所以需要一定的夹紧才能达到本工序的要求。五. 参考文献1. <<机械加工工艺手册 >>,孟少农主编，机械工业出版社.2. <<机械加工工艺设计手册 >>,张耀宸主编，航空工业出版社.3. <<机械制造技术基础>>，华楚生主编，重庆大学出版社.4. <<机械制造工艺设计简明手册 >>,哈尔滨工业大学李益 民，机械工业出版社.