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課程設(shè)計說明書
題 目
倒擋變速叉零件的機械加工工藝及夾具設(shè)計
所屬部
所屬專業(yè)
所屬班級
學(xué) 號
學(xué)生姓名
指導(dǎo)教師
起訖日期
摘 要
本設(shè)計是基于倒擋變速叉零件的加工工藝規(guī)程及一些工序的專用夾具設(shè)計。連桿螺釘零件的主要加工表面是平面及孔系。一般來說，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，本設(shè)計遵循先面后孔的原則。并將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證孔系加工精度。主要加工工序安排是先以支承孔系定位加工出頂平面，在后續(xù)工序中除個別工序外均用頂平面和工藝孔定位加工其他孔系與平面。夾具選用專用夾具，夾緊方式多選用手動夾緊，夾緊可靠，機構(gòu)可以不必自鎖。因此生產(chǎn)效率較高。適用于大批量、流水線上加工。能夠滿足設(shè)計要求。
關(guān)鍵詞：倒擋變速叉零件；工藝；夾具；
I
目 錄
摘 要 I
第1章 緒 論 3
第2章 零件的分析 4
2.1 零件的作用 4
2.2 零件的工藝分析 4
第3章 工藝規(guī)程的設(shè)計 6
3.1 確定毛坯的制造形式 6
3.2 基準(zhǔn)的選擇 6
3.3 制定工藝路線 6
3.4 變速叉的偏差計算 7
3.5切削用量以及機床的確定 8
第4章 工序35鉆孔攻絲夾具設(shè)計 16
4.1研究原始質(zhì)料 16
4.2定位基準(zhǔn)的選擇 16
4.3 切削力及夾緊力的計算 17
4.4誤差分析與計算 19
4.5 零、部件的設(shè)計與選用 20
4.5.1定位銷選用 20
4.5.2 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計與選用 21
4.6 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu) 23
4.7 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 24
總 結(jié) 26
參考文獻 27
致 謝 28
第1章 緒 論
機械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產(chǎn)品，并把它們裝備成機械裝備的行業(yè)。機械制造業(yè)的產(chǎn)品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產(chǎn)提供裝備，社會上有著各種各樣的機械或機械制造業(yè)的產(chǎn)品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要行業(yè)，是一個國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎(chǔ)及有力支柱。從某中意義上講，機械制造水平的高低是衡量一個國家國民經(jīng)濟綜合實力和科學(xué)技術(shù)水平的重要指標(biāo)。
倒擋變速叉工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計是在學(xué)完了機械制圖、機械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機械設(shè)計、機械工程材料等進行畢業(yè)設(shè)計之后的下一個教學(xué)環(huán)節(jié)。正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，并設(shè)計出專用夾具，保證零件的加工質(zhì)量。本次設(shè)計也要培養(yǎng)自己的自學(xué)與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè)計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設(shè)計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產(chǎn)實踐的需要，只有將各種理論與生產(chǎn)實踐相結(jié)合，才能很好的完成本次設(shè)計。
本次設(shè)計水平有限，其中難免有缺點錯誤，敬請老師們批評指正。
15
第2章 零件的分析
2.1 零件的作用
題目所給的是倒擋變速叉，它的主要作用是推動倒檔齒輪向輸入軸傳動齒輪移動并與之嚙合，使汽車實現(xiàn)倒行。再換倒檔時，撥叉將受到較大的沖擊。
2.2 零件的工藝分析
該撥叉為精密鑄件，鑄造表面光潔，平整，無裂痕，毛刺，分層，縮孔，縮松等鑄造缺陷。
從零件圖上看，該零件是典型的叉架類零件，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，形位精度要求不算高。為大批量生產(chǎn)的鑄件。其主要加工的有16的孔表面粗糙度為Ra1.6um，斜腳面尺寸要求公差尺寸為自由公差，表面粗糙度為Ra3.2m并保證與16軸線的垂直度為0.10；R34面粗糙度為Ra3.2um，表面要求淬火處理，硬度要求為45~53HRC。通過分析該零件，其布局合理，雖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但加工要求比較容易保證，我們通過專用夾具可保證其加工要求，整個圖面清晰，尺寸完整合理，能夠完整表達物體的形狀和大小，符合要求。
5個加工表面分別是：
（1）Φ16孔的上端面;
（2）加工φ16的孔內(nèi)表面；
（3）撥叉兩端面，保證尺寸9±0.15；
（4）鉆，擴，鉸螺紋孔；
（5）加工圓弧槽
第3章 工藝規(guī)程的設(shè)計
3.1 確定毛坯的制造形式
零件材料為ZG45，考慮到變速叉運行時經(jīng)常需要掛檔倒車或輔助轉(zhuǎn)向，因此零件在工作過程中經(jīng)常受到?jīng)_擊性載荷，采用這種材料的零件強度也能得到保證。由于零件成批生產(chǎn)，而且零件的輪廓尺寸不大，選用砂型鑄造，采用機械翻砂造型，鑄造精度為2級，能保證鑄件的尺寸要求，這從提高生產(chǎn)率和保證加工精度上考慮也是應(yīng)該的。
有上述工藝要求與資料，對毛坯初步設(shè)計如下:
1. Φ16mm的孔
由于16mm難以鑄造，在毛坯設(shè)計時，不宜設(shè)計底孔，因此毛坯采用實心鑄造，以確保毛坯成功率。
2.叉口側(cè)面
叉口兩側(cè)面粗糙度均為3.2，進行一次粗銑即可滿足光潔度要求。根據(jù)資料可知，毛坯的叉口厚度定為1.5mm。
3. 叉口內(nèi)圓面
粗糙度沒有要求，直接鑄出
3.2 基準(zhǔn)的選擇
基準(zhǔn)的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一，他對零件的生產(chǎn)是非常重要的?；孢x擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得到提高，否則，不但使加工工藝問題百出，更有甚者，造成生產(chǎn)無法進行。
1． 粗基準(zhǔn)的選擇
對于零件而言，粗基準(zhǔn)的選擇對于后面的精加工至關(guān)重要，從零件圖上看出，變速叉較不規(guī)則，所以粗基準(zhǔn)不太容易選擇，為了保證Φ16孔的精度要求，選φ16孔下端面為粗基準(zhǔn)。
2． 精基準(zhǔn)的選擇
以φ16孔下端面為粗基準(zhǔn)，加工φ16孔的上端面，然后以加工過的上端面為精基準(zhǔn)加工φ16內(nèi)孔，從而保證加工精度。
3.3 制定工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀，尺寸精度及位置精度的技術(shù)要求能得到合理的保證，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批量生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能機床以及專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟效果，以便生產(chǎn)成本盡量降低。
方案一：
10
鑄造
鑄造
20
銑
粗銑Φ24右端面
30
鉆
鉆，擴，鉸Φ16孔
40
熱
淬火E表面和R34端面
50
銑
精銑R34端面
60
鏜
鏜削R23圓弧面
70
銑
銑寬15mm的槽
80
鉆
鉆M10螺紋底孔，攻絲M10
85
去毛刺
90
檢驗
檢驗入庫
工藝方案二
05 磨 磨Φ16孔右端面
10 鉆 鉆，擴，鉸Φ16孔
15 倒角 Φ16孔兩端倒角
20 磨 磨叉口R23左端平面
25 磨 磨叉口R23右端平面
30 鏜 鏜R23不完整孔
35 鉆 鉆M10螺紋底孔，倒角，攻螺紋
40 銑 銑R7.5槽
45 清洗 清洗，檢驗
50 淬火 R34表面鹽爐淬火
55 矯正 矯正
60 磨 磨叉口R23左端平面
65 磨 磨叉口R23右端平面
70 去毛刺 去毛刺，清洗
75 檢驗 檢驗入庫
方案一工藝路線比較集中，方案二工藝路線比較分散，主要采用磨削的方式進行加工，加工可靠性高，方便快捷，故選擇方案二。
3.4 變速叉的偏差計算
⑴ 變速叉底平面和大頭孔上平面的偏差及加工余量計算
底平面加工余量的計算。根據(jù)工序要求，其加工分粗、精銑加工。各工步余量如下：
粗銑：由參考文獻[4]表11～19。其余量值規(guī)定為，現(xiàn)取。查[3]可知其粗銑時精度等級為IT12，粗銑平面時厚度偏差取
精銑：由參考文獻[3]表2.3～59，其余量值規(guī)定為。
⑵ 小頭孔的偏差及加工余量計算
參照參考文獻[3]表2.2～2，2.2～25,2.3～13和參考文獻[15]表1～8，可以查得：
孔￠16：
鉆孔的精度等級：，表面粗糙度，尺寸偏差是。
擴孔的精度等級：，表面粗糙度，尺寸偏差是。
鉸孔的精度等級：，表面粗糙度，尺寸偏差是。
⑶．粗、精銑15槽
參照參考文獻[1]表21～5，得其槽邊雙邊粗加工余量2Z=2.0mm，槽深加工余量為1.0mm，再由參照參考文獻[1]表21～5的刀具選擇可得其極限偏差：粗加工為，精加工為。
3.5切削用量以及機床的確定
工序05 磨Φ16孔右端面
機床M114W萬能外圓磨床
1) 選擇砂輪。見《機械加工工藝手冊》第三章中磨料A46KV6P 350×40×127
其含義為：砂輪磨料為剛玉，粒度為46#,硬度為中輪1級，陶瓷結(jié)合劑，6號組織，平型砂輪，其尺寸為350×40×127
2) 切削用量的選擇。查《機械加工工藝手冊》表33-42有
工件速度 ?。?8m/min 切削深度 ?。?.0157mm/st
縱向進給量 ＝0.5B＝20mm(雙行程)
3) 切削工時
式中 D---被加工直徑 b----加工寬度 Z--單邊加工余量
K---系數(shù) V---工作臺移動速度
--工作臺往返一次砂輪軸向進給量
--工作臺往返一次砂輪徑向進給量
?。?.5(min)
工序10 鉆，擴，鉸Φ16孔
本工序為鉆、擴、鉸mm的孔，倒角45°。刀具：鉸刀選用?15.95mm的標(biāo)準(zhǔn)高速鋼鉸刀，鉸孔擴削用量，鉆頭采用雙頭刃磨法，后角αo＝120°。
a. 鉆孔
刀具選用高速鋼復(fù)合鉆頭，直徑d=15mm，使用切削液，選用立式鉆床。
(1) 切削深度ap:ap=7.5mm，
(2) 選擇鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4-37，鉆頭后刀面最大磨損量為0.5-0.8mm，耐用度T=45min
(3) 確定切削速度
查《機械加工工藝手冊》表2.4-41查的切削速度v取v＝0.45mm/s。
機床主軸轉(zhuǎn)速n:
根據(jù)鉆床床主軸轉(zhuǎn)速表查取，n=530r/min
則實際切削速度v'：
(4) 確定進給量f，進給速度vf
根據(jù)《機械加工工藝手冊》，表2.4-38，f=0.45-0.56mm/r，l/d=20/15=1.33<3,所以取f=0.5mm/r。
則
(5) 基本時間tj
被切削層長度l：l=20mm
刀具切入長度l1：
由選擇的刀具得kr=120。
刀具切出長度l2：l2=1~4mm 取l2=2mm
所以
(6) 校驗扭矩功率
查《機械加工工藝手冊》表2.4-41 Mc=30.9Nm，由機床數(shù)據(jù)知Mm=144.2Nm,所以Mc
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