拨叉φ8设计说明书.doc

机械制造专业课程设计说明书 设计题目：设计变速箱拨叉零件的机械加工 工艺规程及工艺装备设 计 者 指导教师 河南理工大学高等职业学院 机械制造专业课程设计任务书题目：设计变速箱拨叉零件的机械加工工艺规程及钻锁销孔钻床夹具内容：（1）零件图 l张（2）毛坯图 l张（3）机械加工工艺规程卡片 1套（4）钻锁销孔钻床夹具装配图及零件图 1套（5）课程设计说明书 1份原始资料： 拨叉零件图1张（见附图1）；生产纲领为8000台年(每台一件)；每日l班。指 导 教 师 2 年 月 日1零件的工艺分析1.1零件的作用该拨叉应用在某拖拉机变速箱的换挡机构中。拨叉头以30mm孔套在变速叉轴上，并用销钉经8mm孔与变速叉轴联结，拨叉脚则夹在双联变速齿轮的槽中。当需要变速时，操纵变速杆，变速操纵机构就通过拨叉头部的操纵槽带动拨叉与变速叉轴一起在变速箱中滑移，拨叉脚波动双联变换齿轮在花键轴上滑移以改换档位，从而改变拖拉机的行驶速度。该拨叉在改换档位时要承受弯曲应力和冲击载荷的作用，因此该零件应具有足够的强度、刚度和韧性，以适应拨叉的工作条件。该零件的主要工作表面为拨叉脚两端面、叉轴孔mm（H7）和锁销孔mm（H7），在设计工艺规程时应重点予以保证。1.2零件的技术要求将该拨叉的全部技术要求列于表1中表1 拨叉零件技术要求表加工表面尺寸及偏差/mm公差及精度等级表面粗糙度Ra/m形位公差/mm拨叉头左端面IT123.2拨叉头右端面IT1212.5拨叉脚内表面R48IT1312.5拨叉脚两端面20±0.026IT93.2 mm孔IT71.6mm孔IT71.6操纵槽内侧面12IT126.3操纵槽底面5IT1212.5该拨叉形状特殊、结构简单，属典型的叉杆类零件。为实现换挡、变速的功能，其叉轴孔与变速叉轴有配合要求，因此加工精度要求较高。叉脚两端面在工作中需要承受冲击载荷，为增强其耐磨性，该表面要求高频淬火处理，硬度为4858HRC；为保证拨叉换挡时叉脚受力均匀，要求叉脚两端面对叉轴孔mm的垂直度要求为0.1mm，其自身的平面度为0.08mm。为保证拨叉在叉轴上有准确的位置，改换档位准确，拨叉采用锁销定位。锁销孔的尺寸为mm，且锁销孔的中心线与叉轴孔中心线的垂直度要求为0.15mm。综上所述，该零件的各项技术要求制订的较合理，符合该零件在变速箱中的功用。1.3审查拨叉的工艺性分析零件图可知，拨叉头两端面和叉脚两端面均要求切削加工，并在轴向方向上均高于相邻表面，这样既减少了加工面积，又提高了换挡时叉脚端面的接触刚度； mm孔和mm孔的两端面均为平面，可以防止加工过程中钻头钻偏，以保证孔的加工精度；另外，该零件除主要工作表面（拨叉脚两端面、变速叉轴孔mm和锁销孔mm）外，其余表面加工精度均较低，不需要高精度机床加工，通过铣削、钻床的粗加工就可以达到加工要求；而主要工作表面虽然加工精度相对较高，但也可以在正常的生产条件下，采用较经济的方法保质保量地加工出来。由此可见，该零件的工艺性较好。2工艺规程设计2.1确定毛坯尺寸2.1.1选择毛坯由于该拨叉在工作过程中要承受冲击载荷，为增强拨叉的强度和冲击韧度，获得纤维组织，毛坯选用锻件。该拨叉的轮廓尺寸不大，且生产类型属大批生产，为提高生产率和锻件精度，宜采用模锻方法制造毛坯。毛坯的拔模斜度为。2.1.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量由机械制造技术基础课程设计指导教程（以下简称教程）表2-10表2-12可知，要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量，应先确定如下各项因素。（1）公差等级由拨叉的功用和技术要求，确定该零件的公差等级为普通级。（2）锻件重量以知机械加工后拨叉件的重量为4.5kg，由此可初步估计机械加工前锻件毛坯的重量为6kg。（3）锻件形状复杂系数对拨叉零件进行分析计算，可大致确定锻件外廓包容体的长度、宽度和高度，即l=158mm，b=120mm，h=86mm；由教程公式（2-3）和（2-5）可计算出该拨叉零件的形状复杂系数。S=由于0.47介于0.32和0.63之间，故该拨叉的形状复杂系数属级。（4）锻件材质系数由于该拨叉材料为45钢，是碳的质量分数少于0.65%的碳素钢，故该锻件的材质系数属于级。（5）锻件分模线形状根据该拨叉件的形位特点，选择零件高度方向的对称平面为分模面，属平直分模线。（6）零件表面粗糙度由零件图可知，该拨叉各加工表面的粗糙度均大于等于1.6根据上述诸原因，可查教程表确定该锻件的尺寸公差和机械加工余量，所得结果列于表2中。表2 拨叉锻造毛坯尺寸公差及机械加工余量锻件重量/kg包容体重量/kg形状复杂系数材质系数公差等级612.7普通级项目/mm机械加工余量/mm尺寸公差/mm备注宽度R482.5表2-1022.5（取2）表2-13厚度803.2表2-1122.5（两端面分别取2和2.5）表2-13厚度202.2表2-1122.5（取2.5）表2-13孔径302.2表2-102.6表2-14中心距115.50.5表2-12：根据表2-10的表注，将公差按照±1/2的比例分配，故取公差值为±1.1mm2.1.3绘制拨叉锻造毛坯简图由表2所得结果，绘制毛坯图。2.2定位基准的选择2.2.1精基准的选择根据该拨叉零件的技术要求和装配要求，选择拨叉头左端面和叉轴孔mm作为精基准，零件上的很多表面都可以采用他们作基准进行加工，即遵循了“基准统一”原则。叉轴孔mm的轴线是设计基准，选用器作精基准定位加工拨叉脚两端面和锁销孔mm，实现了设计基准和工艺基准的重合，保证了被加工表面的垂直度要求。拨叉在轴向方向上的尺寸多以拨叉头左端面作设计基准。2.2.2粗基准的选择作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其他表面欠缺。所以选择变速叉轴孔mm的外圆面和拨叉头右端面作粗基准。2.3表面加工方法的确定根据拨叉零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工件各表面的加工方法，如表3所示。表3 拨叉零件各表面加工方案加工表面尺寸精度等级表面粗糙度Ra/m加工方案拨叉头左端面IT113.2粗铣-半精铣拨叉头右端面IT1312.5粗铣拨叉脚内表面IT1312.5粗铣拨叉脚两端面IT93.2粗铣-磨削30mm孔IT71.6粗扩-精扩-铰8mm孔IT71.6钻-粗铰-精铰操纵槽内侧面IT126.3粗铣操纵槽底面IT1312.5粗铣2.4工序顺序的安排2.4.1机械加工工序（1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准拨叉头左端面和叉轴孔mm。（2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。（3）遵循“先主后次”原则，先加工主要表面拨叉头左端面和叉轴孔mm和拨叉脚两端面，后加工次要表面操纵槽底面和内侧面。（4）遵循“先面后孔”原则，先加工拨叉头端面，在加工叉轴孔mm孔；先铣操纵槽，在钻销轴孔mm。2.4.2热处理工序模锻成型后切边，进行调质，调质硬度为241285HBS，并进行酸洗、喷丸处理。叉脚两端面在精加工之前进行局部高频淬火，提高其耐磨性和在工作中承受冲击载荷的能力。2.4.3辅助工序粗加工拨叉脚两端面和热处理后，安排校直工序；在半精加工后，安排去毛刺和中间检验工序；精加工后，安排去毛刺、清洗和终检工序。综上所述，该拨叉工序的安排顺序为：基准加工主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热处理主要表面精加工。2.5确定工艺路线在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，表4列出了拨叉的工艺路线。表4 拨叉工艺路线及设备、工装的选用工序号工序名称机床设备刀具量具1粗铣拨叉头两端面立式铣床X51端铣刀游标卡尺2半精铣拨叉头左端面立式铣床X51端铣刀游标卡尺3粗扩、精扩、铰孔四面组合钻床麻花钻、扩孔钻、铰刀卡尺、塞规4校正拨叉脚钳工台手锤5粗铣拨叉脚两端面卧式铣床X62W端铣刀游标卡尺6铣叉爪口内侧面立式铣床X51铣刀游标卡尺7粗铣操纵槽底面和内侧面立式铣床X51键槽铣刀卡规深度游标卡尺8钻、粗铰、精铰孔四面组合钻床钻头复合铰刀卡尺、塞规9去毛刺钳工台平锉10中检卡尺、百分表、塞规11热处理拨叉脚两端面局部淬火、低温回火淬火机等12校正拨叉脚钳工台手锤13磨削拨叉脚两端面平面磨床M7120A砂轮游标卡尺14清洗清洗机15终检卡尺、百分表、塞规2.6加工余量、工序尺寸和公差的确定由于设计拨叉脚两端面铣削夹具，所以计算工序5、13的加工余量、工序尺寸和公差的确定。这两道工序的加工过程为（1）以拨叉头左端面为基准定位，粗铣拨叉脚两端面，保证工序尺寸，查表确定经济加工精度等级为IT12。（2）以拨叉头两端面为基准定位，磨削拨叉脚两端面，保证工序尺寸，达到零件图的要求，=20±0.026mm。根据上面资料和加工工艺，查机械制造工艺设计手册，确定加工余量、工序尺寸为：工序工序内容单边余量工序尺寸5粗铣拨叉脚两端面2.2mmmm13磨削拨叉脚两端面0.3mm20±0.026mm2.7切削用量及时间定额的计算 计算做夹具设计部分的工序的切削用量和时间定额。所以计算工序5（粗铣拨叉脚两端面）部分。2.7.1工序5粗铣拨叉脚两平面加工条件：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。（1）确定背吃刀量 由上面的计算可知铣削深度（背吃刀量）=2.2mm，铣削宽度=30mm。（2）确定每齿进给量 根据切削手册表3.5，每齿进给量=0.090.18mm/z。因工件刚性差，取=0.09mm/z。（3）选择铣刀磨钝标准及耐用度 根据切削手册表3.7，铣刀刀齿后面最大磨损量为1.2mm；耐用度T=150min。（4）确定切削速度和工作台没分钟进给量 根据切削手册表3.27，=600，=0.21，=0，=0.12，=0.4，=0，m=0.35，=1.1。（m/min）275（r/min）根据机械制造工艺设计简明手册表4.2-39，与275r/min相近的主轴转速为235r/min和300r/min，取n=235r/min，实际切削速度v=107.9m/min工作台每分钟进给量为=（mm/min），根据机械制造工艺设计简明手册表4.2-40，X62W铣床与之相近的进给量为150mm/min和190mm/min。选择=150mm/min，则实际的每齿进给量为mm/z（5）计算基本时间根据机械制造工艺设计简明手册表6.2-7，参照零件图， =120mm，=55mm，取，i=1. 。第4章 专用钻床夹具设计4.1 夹具设计任务为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需设计专用夹具。为工序90钻拨叉锁销孔设计钻床夹具，所用机床为Z525型立式钻床，成批生产规模。 1工序尺寸和技术要求加工拨叉锁销孔mm，孔的轴线对孔mm的轴线垂直度公差为0.15mm，B面的尺寸为mm，表面粗糙度Ra1.6m。2生产类型及时间定额生产类型为大批生产，时间定额25min。3设计任务书。附表5所示为工序90加工拨叉锁销孔mm工艺装备设计任务书。任务书按工艺规程提出定位基面、工艺公差、加工部位，工艺要求等设计要求，以作为夹具设计的依据。4.2 拟定钻床夹具结构方案与绘制夹具草图 1、确定工件定位方案，设计定位装置分析工序简图可知，加工拨叉锁销孔mm，孔的轴线对孔mm的轴线垂直度公差为0.15mm，距离B面的尺寸为mm。从基准的重合原则和定位的稳定性、可靠性出发，选择B面为主要定位基准面，并选择mm孔轴线和工件叉口面为另两个定位基准面。定位装置选用一面两销 (图4.1)，长定位销与工件定位孔配合，限制四个自由度，定位销轴肩小环面与工件定位端面接触，限制一个自由度，削边销与工件叉口接触限制一个自由度，实现工件正确定位。定位孔与定位销的配合尺寸取为(在夹具上标出定位销配合尺寸)。对于工序尺寸mm而言，定位基准与工序基准重合，定位误差 (40) = 0；对于加工孔的垂直度公差要求，基准重合 ()=0；加工孔径尺寸mm由刀具直接保证， ()=0。由上述分析可知，该定位方案合理、可行。 图4.1 一面两销定位方案图 4.3 偏心螺旋压板夹紧机构2、确定工件的夹紧方案，设计夹紧装置 钢套的轴向刚度比径向刚度好，因此夹紧力应指向限位台阶面。针对大批生产的工艺特征，此夹具选用偏心螺旋压板夹紧机构，如图4.2所示。偏心螺旋压板夹紧机构中的各零件均采用标准夹具元件(参照夹具设计手册中表？常用典型夹紧机构中偏心压板夹紧机构部分并查表确定)。3、确定导向方案，设计导向装置为能迅速、准确地确定刀具与夹具的相对位置，钻夹具上都应设置引导刀具的元件钻套。钻套一般安装在钻模板上，钻模板与夹具体连接，钻套与工件之间留有排屑空间。本工序要求对被加工孔依次进行钻、扩、铰等3个工步的加工，最终达到工序简图上规定的加工要求，故选用快换钻套作为刀具的导向元件，如图4.3所示 (参照夹具设计手册中表？快换钻套，表？钻套用衬套，表？钻套螺钉查表确定)。图4.3 导向装置简图查表？钻套高度和排屑间隙知，钻套高度，排屑空间，取mm=24mm，排屑空间=8mm。 4、确定夹具体结构型式及夹具在机床上的安装方式考虑夹具的刚度、强度和工艺性要求，采用铸造夹具体结构。5、绘制夹具草图。（略）4.3 绘制夹具装配总图钻模的装配总图上应将定位心轴、钻模板与夹具体的连接结构表达清楚。夹具装配总图如附图3所示。其中定位心轴与夹具体采用过渡配合，用锁紧螺母固定。钻模板与夹具体用两个销钉、两个螺钉连接。夹具装配时，待钻模板的位置调整准确后再拧紧螺钉，然后配钻、铰销钉孔，打入销钉。4.4 夹具装配图上标注尺寸、配合及技术要求。1、最大轮廓尺寸 170mm、205mm、203mm。2、确定定位元件之间的尺寸与公差 定位销与削边销中心距尺寸公差取工件相应尺寸公差的1/3，偏差对称标注，即标注尺寸为115.5土0.03。3、确定导向元件与定位元件之间的尺寸与公差 根据工序简图上规定的被加工孔的加工要求，确定钻套中心线与定位销定位环面(轴肩)之间的尺寸取为(40.09土0.03)mm(其基本尺寸取为零件相应尺寸mm的平均尺寸；其公差值取为零件相应尺寸mm的公差值的1/3，偏差对称标注)。钻套中心线对定位销中心线的位置度公差取工件相应位置度公差值的1/3，即取为0.03mm。4、确定定位元件与夹具体的尺寸与公差 定位销中心线与夹具底面的平行度公差取为0.02mm。5、 标注关键件的配合尺寸如附图所示，、和。附表1 拨 叉 零 件 机 械 加 工 工 艺 过 程 卡 片机 械 加 工 工 艺 过 程 卡 片产品型号零件图号产品名称零件名称拨叉共2页第1页材料牌号45钢毛坯种类锻件毛坯外形尺寸每件毛坯可制件数1每台件数1备注工序号工序名称工 序 内 容车间工段设 备工 艺 装 备工 时准单10粗铣拨叉头两端面粗铣拨叉头两端面Ral2.5m、控尺寸mm立式铣床X51端铣刀、游标卡尺、专用夹具47.05s20半精铣拨叉头左端面半精铣拨叉头左端面Ra6.3m、控尺寸mm,立式铣床X51端铣刀、游标卡尺、专用夹具40.71s30钻、扩、粗绞、精绞24 钻、扩、粗绞、精绞mm、Ral.6m立式钻床Z525扩孔钻、铰刀、卡尺、塞规40粗铣拨叉脚两端面粗铣拨叉脚两端面Ral2.5m、控尺寸mm卧式双面铣床三面刃铣刀、游标卡尺、专用夹具50校正拨叉脚钳工台手锤描 图60铣叉爪口内表面铣叉爪口内侧面R6.3m、控尺寸R25mm、立式铣床X51铣刀、游标卡尺、专用夹具70半精铣拨叉脚两端面半精铣拨叉脚两端面Ra6.3m、控尺寸mm立式铣床X51端铣刀、游标卡尺、专用夹具描 校80半精铣拨叉头右端面半精铣拨叉脚两端面Ra3.2m、控尺寸mm立式铣床X51端铣刀、游标卡尺、专用夹具40.71s90粗铣凸台粗铣拨凸台、控尺寸21mm立式铣床X51端铣刀、游标卡尺、专用夹具底图号设计(日期)审核(日期)标准化(日期)会签(日期)装订号标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期 拨 叉 零 件 机 械 加 工 工 艺 过 程 卡 片 （续） 机 械 加 工 工 艺 过 程 卡 片产品型号零件图号产品名称零件名称拨叉共2页第2页材料牌号45钢毛坯种类锻件毛坯外形尺寸每件毛坯可制件数1每台件数1备注工序号工序名称工 序 内 容车间工段设 备工 艺 装 备工 时准单100钻、攻丝M8螺纹孔钻、攻螺纹，控制尺寸M8-H6立式钻床Z525钻头、丝锥、卡尺、塞规、螺纹尺规11.5s110去毛刺钳工台平锉120中检塞规、百分表、卡尺等130热处理淬火机等140校正拨叉脚钳工台手锤描 图150磨削拨叉脚两端面精铣拨叉脚两端面Ra3.2m 、控尺寸mm、磨床M7120A砂轮、游标卡尺160终检清洗清洗机描 校170终检塞规、百分表、卡尺等底图号设计(日期)审核(日期)标准化(日期)会签(日期)装订号标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期附表2 工序10 机械加工工序卡片机 械 加 工 工 序 卡 片产品型号零件图号产品名称零件名称拨叉共16页第1页车间工序号工序名材料牌号10粗铣拨叉头两面45钢毛坯种类毛坯外形尺寸每坯可制件数每台件数锻件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式铣床X512夹具编号夹具名称切削液专用夹具工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件47.05 s工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速r/min切削速度m/min进给量mm/r背吃刀量mm进给次数工步工时描 图机动辅助1粗铣A面Ral2.5m、控尺寸mm端铣刀、游标卡尺、专用夹具16040.20.81119.3s2.895s描 校2粗铣B面 Ral2.5m、控尺寸mm 端铣刀、游标卡尺、专用夹具16040.20.81119.3s2.895s底图号设计(日期)审核(日期)标准化(日期)会签(日期)装订号标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期附表3 工序20 机械加工工序卡片机 械 加 工 工 序 卡 片产品型号零件图号产品名称零件名称拨叉共16页第1页车间工序号工序名材料牌号20半精铣拨叉头左面45钢毛坯种类毛坯外形尺寸每坯可制件数每台件数锻件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式铣床X511夹具编号夹具名称切削液专用夹具工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件40.71s工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速r/min切削速度m/min进给量mm/r背吃刀量mm进给次数工步工时描 图机动辅助1半精铣A面 Ra6.3m、控尺寸mm,端铣刀、游标卡尺、专用夹具18045.240.41133.4s5.01s描 校底图号设计(日期)审核(日期)标准化(日期)会签(日期)装订号标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期附表4 工序80 机械加工工序卡片机 械 加 工 工 序 卡 片产品型号零件图号产品名称零件名称拨叉共16页第1页车间工序号工序名材料牌号20半精铣拨叉头左面45钢毛坯种类毛坯外形尺寸每坯可制件数每台件数锻件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式铣床X511夹具编号夹具名称切削液专用夹具工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件40.71s工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速r/min切削速度m/min进给量mm/r背吃刀量mm进给次数工步工时描 图机动辅助1半精铣B面 Ra3.2m、控尺寸mm端铣刀、游标卡尺、专用夹具18045.240.41133.4s5.01s描 校底图号设计(日期)审核(日期)标准化(日期)会签(日期)装订号标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期附表5 工序90 机械加工工序卡片机 械 加 工 工 序 卡 片产品型号零件图号产品名称零件名称拨叉共16页第9页车间工序号工序名材料牌号90钻、铰8mm孔45钢毛坯种类毛坯外形尺寸每坯可制件数每台件数锻件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式钻床Z5251夹具编号夹具名称切削液专用夹具工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件157.25s工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速r/min切削速度m/min进给量mm/r背吃刀量mm进给次数工步工时描 图机动辅助1钻 7孔钻头、游标卡尺96021.10.2714.2s0.63s描 校2攻M8-6H螺纹孔丝锥、螺纹量规1954.891114.2s0.63s底图号设计(日期)审核(日期)标准化(日期)会签(日期)装订号标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期附图1 拨叉零件图附图2 拨叉毛坯简图附图3 钻拨叉锁销孔夹具装配图