第四速及第五速变速叉零件课程设计说明书

机械制造工艺学课程设计说明书设计题目：设计“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（大批量）设计者： 指导教师： 2009年6月18日目录1、零件的分析.4（1） 零件的作用.4（2） 零件的工艺分析.42、工艺规程设计.5（1） 确定毛坯的制造形式.5（2） 基面的选择.5（3） 制订工艺路线.5（4） 机械加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸确定.7（5） 确定切削用量及基本工时.83、夹具设计.12 （1）加工要求. . . .12 （2）定位与夹紧力方案的选取与分析. .12 （3）夹具结构介绍. . .13 （4）定位误差的分析计算. . .13 （5）本设计的主要优缺点. . .134、参考文献.14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.1、零件的分析（1）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,主要作用是拨动变速箱中的齿轮,使汽车达到变速的目的.（2） 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19mm孔为中心的加工表面.这组加工表面包括:19mm孔及其倒角,孔上端尺寸为16mm的槽,槽的外侧厚度为10mm的两个侧面, 19mm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82.2mm孔为中心的加工表面.这组加工表面包括: 82.2mm的孔及其倒角, 82.2mm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:19mm孔与其外端面垂直度公差为0.1mm.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. 2、 工艺规程设计（1）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.（2） 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19mm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,以限制自由度.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.（3）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.在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16mm槽,以19mm孔定位.工序2 粗铣16mm槽的两侧面,以19mm孔定位.工序3 粗铣距19mm中心12mm的两个端面,以19mm孔及16mm槽底为基准.工序4 16mm槽两端1.5450倒角.工序5 钻铰19mm孔并倒角.工序6 钻距槽(16mm)底32mm底面M10螺纹孔并倒角.工序7 攻螺纹M10.工序8 粗、精铣82.2mm孔的两端面.工序9 粗、精镗82.2mm孔圆弧面 工序10 82.2mm孔1450倒角工序11 终检.上述方案主要是以19mm孔为基准,来加工16mm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16mm槽,以19mm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2 粗铣16mm槽的两侧面,以19mm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3 粗铣19mm孔上端两端面,以19mm孔的外轮廓定位,选用XA6132型万能升降台铣床及专用夹具.工序4 16mm槽1.5450倒角,选用XA6132型万能升降台铣床及专用夹具.工序5 钻铰19mm孔并倒角.以19mm孔及端面定位,选用Z5125立式钻床及专用夹具.工序6 钻距槽(16mm)底32mm底面M10螺纹孔并倒角.以19mm孔及16mm槽底定位,选用Z5125立式钻床及专用夹具.工序7 攻螺纹M10.工序8 1）粗铣82.2mm孔的两端面.以19mm孔定位,选用XA6132型万能升降台铣床及专用夹具. 2）精铣82.2mm孔的两端面. 以19mm孔定位,选用XA6132型万能升降台铣床及专用夹具.工序9 1）粗镗81.7mm孔.以19mm孔及距其轴线70mm，厚度为6.5mm的面为基准,选用T4145立式单柱坐标镗床及专用夹具；2）精镗82.2mm孔.以19mm孔及距其轴线70mm，厚度为6.5mm的面为基准,选用T4145立式单柱坐标镗床及专用夹具.工序10 82.2mm孔1450倒角.选用XA6132型万能升降台铣床及专用夹具. 工序11 终检.（4）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. 16mm槽参照<<机械加工工艺手册>>表3.1-56,因为其公差等级较低,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. 19mm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. 82.2mm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mm。5. 19mm孔参照<<机械加工工艺手册>>, 其加工余量2Z=2mm.钻孔18.5mm,铰孔19mm.6. 82.2mm孔参照<<机械加工工艺手册>>, 其加工余量2Z=2.5mm.粗镗81.7mm,精镗82.2mm.7. 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+22=12mm毛坯最大尺寸:12+1.32=14.6mm毛坯最小尺寸:12-0.52=11mm粗铣后最大尺寸:8+0.72=9.4mm粗铣后最小尺寸:9.4-20.22=8.96mm精铣尺寸与零件尺寸相符,即8mm.（5）确定切削用量及基本工时工序1 粗铣16mm槽,保证尺寸16mm.=0.06mm/齿切削速度:参考有关手册,V=22.8m/min.采用W18Cr4V立铣刀, =16mm,Z=3,则:=454r/min=0.063454=81.7mm/min工序2 粗铣16mm槽两侧面。齿 切削速度：参考有关手册，V=27m/min。 采用高速钢三面刃圆盘铣刀，Z=10。工序3 粗铣距19mm孔12mm的两端面。 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铣刀，Z=10。工序4 16mm槽1.5*450倒角,选用XA6132型万能升降台铣床,切削速度:V=27m/min. 工序5 钻铰19mm孔,并倒角1450两端.1. 钻孔18.5mm ，V=17m/min 采用高速钢钻头, 2.半精铰孔19mm. 采用高速钢绞刀,V=14.7m/min. 3. 19mm孔倒角1450两端. 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. 工序6 钻M10螺纹孔并倒角1200 采用麻花钻,V=20m/min. 工序7 攻螺纹M10. V=6m/min 工序8 精铣82.2mm孔的两端面1.粗铣82.2mm孔端面. 采用高速钢圆柱铣刀, ,Z=10,V=20m/min 2.精铣82.2mm孔的两端面 采用高速钢圆柱铣刀,V=31m/min. ,z=10 工序9 精镗82.2mm孔圆弧面.1、粗镗81.7mm孔圆弧面 采用高速钢双刃镗刀,V=40m/min. 2、精镗82.2mm孔圆弧面. 采用高速钢双刃镗刀,V=35m/min 工序10 82.2mm孔1450倒角 XA6132型万能升降台铣床，V=16m/min 工序11 终检，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.3、夹具设计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。本夹具设计主要设计第9、10道工序镗82.2mm圆弧面的镗床夹具。本夹具将用于T4145立式单柱坐标镗床。刀具为高速钢双刃镗刀，对工件的82.2mm圆弧面进行加工。夹具设计：1、加工要求： 工件加工要求达到的粗糙度为3.2，为大批量生产，有一定的位置精度要求，但没有给出具体的平行度与垂直度要求，因此在达到加工精度要求的基础上，夹具要求尽可能简单，同时还要考虑到夹紧的快速与方便性。2、定位与夹紧力方案的选取与分析 本加工工序以19mm孔及距其轴线70mm，厚度为6.5mm的面为定位基准，定位元件为圆柱定位销和垂直于夹具底板的夹具体上端面及其凸台。首先，圆柱定位销限制了工件 沿X，Y，Z方向上的移动的自由度和 沿X，Y轴旋转的自由度，其次，夹具体凸台的侧面限制了工件 沿Z轴旋转的自由度，最后，夹具体与工件接触的水平端面起支承作用。夹紧力的作用点有四个，其中在圆柱销上直接做出一段螺纹，并用螺母和开口垫圈锁紧，另外两个作用点在垂直于底板的夹具体的两侧，并用螺旋夹紧机构夹紧，最后一个夹紧力为水平方向，防止工件松脱绕圆柱销旋转。3、夹具结构介绍 本镗模主要由定位圆柱销、夹具底板、垂直夹具体、安装镗套的夹具体、镗套和夹紧装置六大部分组成，其中圆柱销起定位作用，中间的夹具体起定位和支承作用，镗套起刀具导向作用和减小镗杆径向挠动作用，镗刀通过垂直进给对圆弧面进行切削。4、定位误差的分析计算 （1）定位元件尺寸及公差的确定 夹具的主要定位元件为一圆柱销，与工件的装配尺寸为19 H7/g6 mm，查表得，19 H7的上偏差ES0.021，下偏差EI0，即：；19 g6的上偏差为es0.007，下偏差ei0.020，即：。而距19mm孔轴线70mm，厚度为6.5mm的定位面与工件的为平面接触，同时，也不必考虑转角定位误差，所以此定位误差为0，所以只需计算由圆柱销定位而引起的定位误差。 （2）定位误差的计算 此为圆柱销间隙配合的定位误差： mm 因为工件所允许的定位误差为0.3，所以最大的误差也能满足零件的精度要求。5、本设计的主要优缺点 优点： 本夹具的定位与夹紧设计较为合理，达到了完全定位的要求，同时并没有过定位现象，夹紧力的作用点靠近加工位置，减小切削力对工件造成的翻转力。而且夹紧力的方向与切削力方向一致且垂直于工件，不但减小了所需的夹紧力，而且不破坏定位，防止工件受到破坏。中间的夹具体起支承作用，减小工件的变形和破坏。最后，作用于圆柱销的夹紧力使工件在加工时更加稳定。 缺点： 本夹具设计为主轴进给式切削，由于主轴加工时不断伸出，可能造成因主轴刚性不足产生径向挠动而导致加工孔径不同的后果。本夹具的设计定位基准其实以距19mm中线63.7mm的平面为定位基准最佳，考虑到该平面较小，较难定位，夹具设计复杂，所以选择了在它左边相对上凸的平面作为定位基准。4、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.<<机械制造工艺学课程设计指导书>>,赵家齐主编,机械工业出版社.3. <<机床夹具设计手册>>，电子版4. <<实用机械加工工艺手册>>，陈宏均主编，机械工业出版社，电子版5. <<机械零件切削加工工艺与技术标准实用手册>>,冯道主编，电子版6. <<机械制图与计算机绘图>>，周静卿主编，中国农业大学出版社13