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車(chē)輛與交通工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 車(chē)輛與交通工程學(xué)院 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 設(shè)計(jì)類(lèi)型：工藝課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目：編制一四擋變速叉零件的工藝規(guī)程與其中鉆Φ3孔的機(jī)床專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì) 專(zhuān)業(yè)班級(jí)：車(chē)輛1201班 學(xué)生姓名：范洪耀 完成日期：2015.12.25 指導(dǎo)教師：李水良、徐銳良 目 錄 第1章 零件分析 (一) 零件的作用··········································3 (二) 零件的工藝分析······································3 (三) 確定零件的生產(chǎn)類(lèi)型··································4 第2章 確定毛坯、繪制毛坯簡(jiǎn)圖 (一) 確定毛坯的制造形式··································5 (二) 繪制撥叉鍛造毛坯簡(jiǎn)圖································5 第3章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) (一) 基面的選擇··········································6 (二) 制訂工藝路線········································6 (三) 確定加工余量········································8 (四) 確定切削用量及工時(shí)·································9 第4章 專(zhuān)用鉆床夾具設(shè)計(jì) (一) 定位方案的分析和定位基準(zhǔn)的選擇·····················11 (二) 工件的定位誤差及夾緊力分析·························12 總結(jié)·················································14 參考資料·············································15 第1章 零件分析 (一) 零件的作用 題目所給定的零件是一四檔變速叉,它位于變速箱中,主要作用是撥動(dòng)變速箱中的齒輪,使汽車(chē)達(dá)到變速的目的。撥叉是變速箱的換檔機(jī)構(gòu)中的一個(gè)主要零件。撥叉頭以mm孔套在變速叉軸上，并用螺釘經(jīng)螺紋孔與變速叉軸聯(lián)結(jié)，并用mm鎖緊孔鎖緊。撥叉腳則夾在雙聯(lián)變換齒輪的槽中。當(dāng)需要變速時(shí)，操縱變速桿，變速操縱機(jī)構(gòu)就通過(guò)撥叉頭部的操縱槽帶動(dòng)撥叉與變速叉軸一起在變速箱中滑移，撥叉腳撥動(dòng)雙聯(lián)變換齒輪在花鍵軸上滑動(dòng)以改換檔位，從而改變車(chē)輛行駛速度。 (二) 零件的工藝分析 由零件圖可知，其材料為45鋼。該材料具有足夠的強(qiáng)度、剛度和韌性，適用于承受彎曲應(yīng)力和沖擊載荷作用的工作條件。 該撥叉形狀特殊、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，屬典型的叉桿類(lèi)零件。為實(shí)現(xiàn)換檔、變速的功能，其叉軸孔與變速叉軸有配合要求，因此加工精度要求較高。叉腳兩端面在工作中需承受沖擊載荷，為增強(qiáng)其耐磨性，該表面要求高頻淬火處理，硬度為42～50HRC；為保證撥叉換檔時(shí)叉腳受力均勻，要求叉腳兩端面對(duì)叉軸孔mm的垂直度在長(zhǎng)度40上要求為0.10mm。為保證撥叉在叉軸上有準(zhǔn)確的位置，改換檔位準(zhǔn)確，撥叉采用緊固螺釘定位。螺紋孔的尺寸為x1.25-2a。 撥叉頭兩端面和叉腳兩端面均要求切削加工，并在軸向方向上均高于相鄰表面，這樣既減少了加工面積，又提高了換檔時(shí)叉腳端面的接觸剛度；mm孔和孔的端面均為平面，可以防止加工過(guò)程中鉆頭鉆偏，以保證孔的加工精度；另外，該零件除主要工作表面撥叉腳兩端面、變速叉軸孔mm，其余表面加工精度均較低，不需要高精度機(jī)床加工，通過(guò)銑削、鉆床、攻絲的粗加工就可以達(dá)到加工要求；而主要工作表面雖然加工精度相對(duì)較高，但也可以在正常的生產(chǎn)條件下，采用較經(jīng)濟(jì)的方法保質(zhì)保量地加工出來(lái)。由此可見(jiàn)，該零件的工藝性較好。 該零件的主要工作表面為撥叉腳兩端面和叉軸孔mm(H7)，在設(shè)計(jì)工藝規(guī)程時(shí)應(yīng)重點(diǎn)予以保證。 (三) 確定零件的生產(chǎn)類(lèi)型 撥叉在汽車(chē)上屬于常用零件，且撥叉屬輕型零件，該撥叉的生產(chǎn)類(lèi)型為大量生產(chǎn)。 第2章 確定毛坯、繪制毛坯簡(jiǎn)圖 (一) 確定毛坯的制造形式 零件材料為45鋼,零件經(jīng)常撥動(dòng)齒輪承受變載荷和沖擊性載荷,因此應(yīng)選用鍛件,以使金屬纖維盡量不被切斷,保證零件工作可靠。因?yàn)闉榇笈可a(chǎn),且零件的輪廓尺寸不大,故采用模鍛成型。這從提高生產(chǎn)率,保證加工精度上考慮,也是應(yīng)該的。 (二) 繪制撥叉鍛造毛坯簡(jiǎn)圖 繪制毛坯圖如下 第3章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) （一） 基面的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一,它對(duì)零件的生產(chǎn)是非常重要的。定位基準(zhǔn)有粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)之分，通常先確定精基準(zhǔn)，然后再確定粗基準(zhǔn)。 1．精基準(zhǔn)的選擇 叉軸孔mm的軸線是撥叉腳兩端面設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，撥叉頭左端面是撥叉軸向方向上尺寸的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。選用叉軸孔mm的軸線和撥叉頭左端面作精基準(zhǔn)定位加工撥叉腳兩端面，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)的重合，保證了被加工表面的垂直度要求。另外，由于撥叉件剛性較差，受力易產(chǎn)生彎曲變形，選用撥叉頭左端面作精基準(zhǔn)，夾緊力作用在撥叉凸臺(tái)上，可避免在機(jī)械加工中產(chǎn)生夾緊變形，夾緊穩(wěn)定可靠。 2．粗基準(zhǔn)的選擇 選擇變速叉軸下部mm的圓弧面和叉爪口內(nèi)表面作粗基準(zhǔn)。采用R37mm圓弧面定可以為后續(xù)工序準(zhǔn)備好精基準(zhǔn)。 （二） 制訂工藝路線 工藝路線的擬訂是制訂工藝規(guī)程的總體布局，包括：確定加工方法，劃分加工階段，決定工序的集中與分散，加工順序的安排，以及安排熱處理、檢驗(yàn)及其他輔助工序(去毛刺、倒角等)。它不但影響加工的質(zhì)量和效率，而且影響到工人的勞動(dòng)強(qiáng)度、設(shè)備投資、車(chē)間面積、生產(chǎn)成本等。制訂工藝路線的出發(fā)點(diǎn),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。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(wàn)能性機(jī)床以及專(zhuān)用夾具,并盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率。除此之外,還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果,以便使生產(chǎn)成本盡量降低。 因此，擬訂工藝路線是制訂工藝規(guī)程的關(guān)鍵性一步，必須在充分調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，提出工藝方案，并加以分析比較，最終確定一個(gè)最經(jīng)濟(jì)合理的方案。 經(jīng)過(guò)討論，工藝過(guò)程如下： 1 銑 粗銑、半精銑、精銑B上表面，D上表面，φ22孔上表面 2 銑 粗銑、半精銑、精銑B下表面 3 鉆 鉆、擴(kuò)、粗鉸孔內(nèi)表面 4 銑 粗銑、半精銑槽兩端面 5 銑 棒銑槽內(nèi)R37圓弧 6 銑 粗銑、半精銑M12下表面 7 鉆 鉆、擴(kuò)、攻絲M12螺紋孔 8 擴(kuò) 擴(kuò)φ14孔 9 銑 粗銑、半精銑小端寬度3槽 10 鉆 鉆φ3孔 11 打標(biāo) 12 熱處理 C端淬火 13 檢測(cè) C端檢測(cè) 14 清洗 15 終檢 （三） 確定加工余量 “變速叉”零件材料為45鋼,生產(chǎn)類(lèi)型為大批量生產(chǎn),采用鍛錘上合模鍛毛坯。根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量： (1) 粗銑、半精銑、精銑B上表面，D上表面，φ22孔上表面 考慮其加工表面粗糙度要求為，可以先粗銑，半精銑再精銑，根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.3-5，取Z=1已能滿足要求 (2) 粗銑、半精銑、精銑B下表面 其表面粗糙度要求為，其加工方式可以分為粗銑、半精銑、精銑三步，根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.3-48，確定工序尺寸及余量為：Z=1 (3) 鉆、擴(kuò)、粗鉸φ22孔內(nèi)表面 考慮其表面粗糙度要求為，，其加工方式可以分為鉆、擴(kuò)、粗鉸，根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.3-5， 鉆孔：φ20mm 擴(kuò)孔：φ21.8mm 2Z=1.8 鉸孔：φ22mm 2Z=0.2 (4) 粗銑、半精銑槽兩端面 考慮其表面粗糙度要求為，其加工方式可以分為粗銑、半精銑，根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.3-5，取Z=1已能滿足要求。 (5) 鉆、擴(kuò)、攻絲M12螺紋孔 其表面粗糙度要求為，其加工方式可以分為鉆，擴(kuò)，攻絲三步，根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.3-48，確定工序尺寸及余量為： 鉆孔：φ11 擴(kuò)孔：φ11.85 2Z=0.85 (6) 粗銑、半精銑小端寬度3槽 其表面粗糙度要求為，其加工方式可以分為粗銑、半精銑兩步，根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.3-48，確定工序尺寸及余量為：Z=1 (7) 鉆φ3孔 考慮其表面粗糙度要求為，只要求粗加工，一步鉆到位。 （四）確定切削用量及工時(shí)（工序11） 工序11鉆φ3孔，由于孔的直徑較小，且深度為6mm很短，且鎖緊孔的功能，不對(duì)孔內(nèi)徑粗糙度有太大要求，所以直接由人工進(jìn)給。 1．基本時(shí)間的計(jì)算 因?yàn)榭子扇斯ぶ苯鱼@通，取人工平均值，=3s 2．輔助時(shí)間的計(jì)算 輔助時(shí)間 與基本時(shí)間之間的關(guān)系為=(0.15～0.2) ，取 =0.15 則工序11的輔助時(shí)間為：=0.15×3=0.45s 3．其他時(shí)間的計(jì)算 除了作業(yè)時(shí)間(基本時(shí)間與輔助時(shí)間之和)以外，每道工序的單件時(shí)間還包括布置工作地時(shí)間、休息與生理需要時(shí)間和準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間。由于撥叉的生產(chǎn)類(lèi)型為大批生產(chǎn)，分?jǐn)偟矫總€(gè)工件上的準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間甚微，可忽略不計(jì)；布置工作地時(shí)間是作業(yè)時(shí)間的2％～7％，休息與生理需要時(shí)間是作業(yè)時(shí)間的2％～4％，均取為3％，則各工序的其他時(shí)間(+)可按關(guān)系式(3％+3％) ×(+) 計(jì)算，工序11的其他時(shí)間： 擴(kuò)孔工步的其他時(shí)間：+ =6％×(3s+0.45s)=0.207s； 4．單件時(shí)間的計(jì)算 工序11的單件時(shí)間=3s+0.45s+0.207=3.657s。 第4章 專(zhuān)用鉆床夾具設(shè)計(jì) （一） 定位方案的分析及定位基準(zhǔn)的選擇 加工φ3孔，首先考慮孔的軸線與孔的軸線有幾何關(guān)系，所以定位時(shí)采用孔內(nèi)表面作為基準(zhǔn)，槽作為另一基準(zhǔn)，因?yàn)椴捎昧@，刀具自上而下且垂直于底面，鉆孔時(shí)不用再夾緊。夾具采用一面兩長(zhǎng)銷(xiāo)的定位原則限制了五個(gè)自由度，為不完全定位。 本道工序采用工件右側(cè)Φ22孔的中心線作為定位精基準(zhǔn)。 定位方案示意圖 （二）工件的定位誤差及夾緊力分析 本工序的要求是：鉆位于上平面Φ3的孔，Ra=12.5，精度要求較低，直接一步鉆到位。 該工序所規(guī)定的工序公差。 與機(jī)床夾具有關(guān)的加工誤差，一般可用下式表示： 由參考文獻(xiàn)[13]可得： ⑴ 銷(xiāo)定位誤差 =TD+Td+X=0+0.013+0=0.013mm ⑵ 夾緊誤差 ： 其中接觸變形位移值： ⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過(guò) ⑷ 夾具相對(duì)刀具位置誤差：取 誤差總和為0.0266mm 從以上的分析可見(jiàn)，所設(shè)計(jì)的夾具能滿足零件的加工精度要求。 夾緊力的計(jì)算 鉆床為立式鉆床，刀具為直柄短麻花鉆。 從《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表10.4-17中查出 M=3.26N.m Pm=0.26kw F =1000N V=21m/min 計(jì)算切削力 F=1000*kmm=1000*1.11=1110N 切削功率P=0.26*kmm=0.26*1.11=0.29kw 扭矩M=3.26*kmm=3.26*1.11=3.6186N.m 機(jī)床的有效功率Pe=2.2kw〉P 它小于機(jī)床的最大進(jìn)給力24500 N和最大扭轉(zhuǎn)力矩980 Nm故機(jī)床剛度足夠。 總 結(jié) 彈指一揮間，大學(xué)生活瞬間即逝。在最后階段，在老師認(rèn)真的指導(dǎo)下和自己的不懈努力下終于完成了這次課程設(shè)計(jì)。在這次課程設(shè)計(jì)中，我將在課堂上所學(xué)到的相關(guān)的機(jī)械制造工藝和工程制圖知識(shí)都運(yùn)用到設(shè)計(jì)里面，又一次的鞏固了所學(xué)內(nèi)容，甚感欣慰。在完成這一設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我遇到了許多困難。面對(duì)它們，我并沒(méi)有心灰意冷，而是查資料、尋找別人的幫助。在老師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助下，我一個(gè)個(gè)的解決了它們，獲得了最后勝利！在這里，對(duì)幫助我完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)老師和同學(xué)表示真誠(chéng)的謝意。這兩周來(lái)他們不斷的引導(dǎo)我、教導(dǎo)我，讓我在這次課程設(shè)計(jì)中學(xué)到了很多知識(shí)！對(duì)于我不懂的問(wèn)題，只要我提出他們就毫不吝嗇的、不厭其煩地幫我解決，再一次表示我對(duì)你們最真誠(chéng)的謝意。 參 考 文 獻(xiàn) [1] 陳宏鈞．實(shí)用金屬切削手冊(cè)[M]，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005。 [2] 陳宏鈞．實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊(cè)[M]，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003。 [3] 李洪．機(jī)械加工工藝手冊(cè)[M]，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1990。 [4] 馬賢智．機(jī)械加工余量與公差手冊(cè)[M]，北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1994。 [5] 楊叔子．機(jī)械加工工藝師手冊(cè)[M]，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001。 [6] 李慶余，張佳．機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì) [M]，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003。 [7] 王光斗，王春福．機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2000。 [8] 何玉林，沈榮輝，賀元成．機(jī)械制圖[M]，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000。 [9] 鄧文英．金屬工藝學(xué)[M]，北京：高等教育出版社，2001 評(píng) 語(yǔ) 成績(jī) 指導(dǎo)教師（簽名） 日期 第18頁(yè)