变速器换挡叉零件的工艺规程及夹具设计概论

中北大学课程设计说明书课程设计说明书学生姓名：学号：学院：机械工程与自动化学院专业：机械设计制造及其自动化题目：机械制造工艺学课程设计—变速器换挡叉零件的工艺规程及夹具设计指导教师：职称: 讲师职称: 教授年12月3日课程设计任务书学年第 1 学期学院：机械工程与自动化学院专业：机械设计制造及其自动化学生姓名：学号：课程设计题目：机械制造工艺学课程设计—变速器换挡叉零件的工艺规程及夹具设计起迄日期：年12月3日～年12月15日课程设计地点：指导教师：系主任：下达任务书日期: 年12月 3日课程设计任务书目录1零件的工艺分析 (2)1.1零件的功用、结构及特点 (2)1.2主要加工表面及要求 (2)2毛坯的选择 (3)2.1确定毛坯的类型、制造方法和尺寸及其公差 (3)2.2确定毛坯的技术要求 (4)2.3绘制毛坯图 (4)3基准的选择 (4)4拟订机械加工工艺路线 (5)4.1确定各表面的加工方法 (5)4.2拟定加工工艺路线 (6)4.3工艺路线方案的分析与比较 (6)5确定机械加工余量、工序尺寸及公差 (7)6选择机床设备及工艺装备 (7)7确定切削用量及基本工序 (8)7.1工序10 (8)7.2工序60 (11)8填写工艺文件 (11)课程设计总结 (15)参考文献 (16)1零件的工艺分析1.1零件的功用、结构及特点该零件是以Φ15.8F8 孔套在轴上，并用销钉经Φ5H12 孔与轴定位，拨叉脚卡在双联齿轮的槽中，变速操纵机构通过拨叉头部的操纵槽带动拨叉与轴一起在变速箱中滑动，拨叉脚拨动双联齿轮在花键轴上滑移，从而实现拖拉机的变速。

拨叉的主要工作表面为操纵槽及拨叉脚两端面。

主要配合面为Φ15H8孔、Φ5H12 孔和拨叉脚内侧面 50H12 。

该零件属特殊形状零件，但复杂程度一般。

由于拨叉在工作时承受一定的力，因此要求有一定的强度、刚度和韧性。

1.2主要加工表面及要求3.2μm；孔端面拨叉安装孔：孔径Φ15H8㎜，其形状公差遵守包容要求，表面粗糙度Ra2 . 5μm。

位置尺寸30㎜，表面粗糙度Ra拨叉脚端面：厚度为7㎜，两端面对孔Φ15H8轴线的垂直度公差为0.1㎜，外端面与操纵槽对称面的距离为 31㎜，表面粗糙度 Ra 6.3μm。

拨叉脚内侧面：宽度尺寸为 50H12㎜，其对称面与拨叉头对称面间的夹角为20011' ，表面粗糙度 Ra l2.5μm。

图一操纵槽：宽度为 13，深度为12㎜，对称面与拨叉安装孔端面的距离为12㎜，表面粗糙l2.5μm。

度Ra拨叉紧定孔：孔径Φ5H12㎜，孔深为23㎜，其形状公差遵守包容要求．孔轴线对孔Φ15H8轴线的位置度公差为Φ0．2㎜，并遵守最大实体要求。

2毛坯的选择2.1确定毛坯的类型、制造方法和尺寸及其公差因零件材料为铸钢件，要求的年产量为 5000 件，属大批生产，拨叉的轮廓尺寸不大，且有较多不需要切削加工的表面．所以毛坯制造选用金属模砂型机器造型铸造成形。

选择以通过零件最高线且平行于拨叉脚对称面的平面（拨叉脚对称面偏右17㎜）作为分型面，采用带型芯的分模造型，可多件同时浇注，钢液由两拨叉脚经横浇道流入。

拨叉属特形零件，且加工过程中利用不加工表面进行定位的工序较多，故零件毛坯选为精铸件。

铸件尺寸公差等级为 CT9（见表5－6），加工余量等级按 CT9－MA - H / G 级（表5－5）。

2.2确定毛坯的技术要求1）铸件不应有裂纹，砂眼和局部缩松、气孔及夹渣等缺陷。

铸件表面应清除毛刺、结瘤和粘砂等。

2）正火处理硬度174～207HBS，以消除内应力，改善切削加工性能。

3）未注圆角为R3～R5㎜。

4）起模斜度为30’。

2.3绘制毛坯图根据拨叉零件图，在各加工表面上加上机械加工余量，绘制毛坯图，并标注尺寸和技术要求，如图二所示。

3基准的选择该拨叉零件图中较多尺寸及形位公差是以Φ15H8孔及其端面为设计基准，因此，必须首先加工出Φ15H8孔及其端面，为后续工序作为基准。

根据粗、精基准选择原则，确定各加工表面的基准如表一所示。

（图二）表一序号加工部位基准选择1 φ15H8孔及其端面拨叉头的外形轮廓及端面（粗基准）2 拨叉脚两端面（粗加工）φ15H8孔及其端面3 拨叉脚两端面（精加工）φ15H8孔及拨叉脚端面4 拨叉脚内侧面50H12 φ15H8孔、拨叉脚端面及拨叉脚外侧面5 操纵槽13 φ15H8孔及其端面、拨叉脚内侧面6 φ5H12孔φ15H8孔、操纵槽、拨叉脚内侧面4拟订机械加工工艺路线4.1确定各表面的加工方法根据各加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求，选定如下加工方法：Φ15H8孔的端面加工方法为车削；Φ15H8孔的加工方法为钻、扩、铰和孔口倒角；拨叉脚两端面的加工方法为铣削－磨削；其内侧两端面的加工方法为铣削；操纵槽的加工方法为铣削；此Φ5H12孔的加工方法为钻削。

4.2拟定加工工艺路线加工方案有以下两种，如表二和表三所示。

表二工序号内容设备10 车拨叉头端面、钻、扩、饺φ15H8孔，孔口倒角回轮式转塔车床20 孔口倒角、校正拨叉脚钻床、校正工具30 粗铣拨叉脚两端面铣床40 铣拨叉脚内侧面铣床50 铣操纵槽铣床60 钻φ5H12孔钻床70 去毛刺80 拨叉脚局部淬火90 校正拨叉脚校正工具100 磨拨叉脚两端面磨床110 清洗120 检验表三工序号内容设备10 车拨叉头端面卧式车床20 钻、扩、饺φ15H8孔钻床30 孔口倒角车床40 校正拨叉脚校正工具50 粗铣拨叉脚两端面铣床60 铣拨叉脚内侧面铣床70 铣操纵槽铣床80 钻φ5H12孔钻床90 去毛刺100 拨叉脚局部淬火110 校正拨叉脚校正工具120 磨拨叉脚两端面磨床130 清洗140 检验4.3工艺路线方案的分析与比较方案一：按工序集中原则组织工序，Φ15H8孔及端面采用回轮式转塔车床和专用夹具加工，在一台机床上完成。

其优点是：工艺路线短，减少了工件装夹次数，易于保证加工面的相互位置精度，需要的机床数量少，减少工件在工序间的运输，减少辅助时间和准备终结时间。

方案二：按工序分散原则组织工序，先在卧式车床上用三爪自定心卡盘装夹，加工拨叉头端面，然后在钻床上用钻模加工Φ15H8孔〖钻一扩一铰〗，孔口倒角则在另一台车床上加工。

其优点是可以采用通用夹具，缺点是工艺路线长，增加了工件的装夹次数，而且工序10和工序20重复使用粗基准定位。

由于该拨叉零件形状不规则，加工面分散，要适应大批生产，可以采用自动机床或专用机床配以专用夹具，尽量使工序集中以满足生产率和保证质量的要求，综合比较，考虑选择方案一更为合理。

5确定机械加工余量、工序尺寸及公差根据上述原始资料和加工工艺，查表5－5 ，表5－44和表5－49，分别确定各加工表面的加工余量、工序尺寸及公差，如表四所示。

6选择机床设备及工艺装备根据生产类型和满足被加工零件的技术要求，且结合工厂现有的生产条件，各工序所选用的机床设备和工艺装备如表五所示机床设备及工艺装备的选择表四工序号工序内容单边余量/mm 工序尺寸/mm 表面粗糙度/um车拨叉头端面 2.5 30 12.5钻φ15H8孔 7 φ14 12.510 扩φ15H8孔 0.4 φ14.8 6.3饺φ15H8孔 0.2 φ15H8 3.2孔口倒角 1 C1 12.530 粗铣拨叉脚两端面 3.2 7.6 12.540 铣拨叉脚内侧面 3.5 50H12 12.550 铣操纵槽 6.5 13 12.560 钻φ5H12孔 2.5 φ5H12 12.5100 磨拨叉脚两端面 0.3 7 6.37确定切削用量及基本工序7.1工序10车拨叉头端面，钻、扩、饺φ15H8孔，孔口倒角。

（1）车拨叉头端面 步骤如下：1）确定被吃刀量p a 。

端面总加工余量为2.5mm ，一次走刀加工，p a =2.5mm 。

2）确定进给量f 。

根据表5-51，f=0.3～0.4mm/r ；查表5-26，根据机床的横向进给量，取f=0.39mm/r 。

3）确定切削速度c v 。

根据表5-57和表5-58查得v C =242，m=0.2,v x =0.15,v y =0.35，修正系数v M K =1，v H K =1.24，刀具寿命选T=60min,故v x p m v v a T K C c v ==⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯181.08.024.1139.05.26024235.015.02.0m/min=103.9m/min 4)确定机床主轴转速n n=1000vc/3.14dw=1000×103.9÷3.14÷50=661r/min根据表5-26，与661r/min 相近较小的机床转速为n=400r/min,所以实际的切削速度为62.8m/min 。

5）计算基本时间Tb 。

切削加工长度l=24mm,端面车刀选用主偏角为90度，被吃刀量为2.5，查表5-55，得切入量及切出量为2mm 。

i nf y l T b ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆++==min 139.0400224⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯+=17min 6)辅助时间Ta按表5-70查得装夹工件为0.8min ，起动机床为0.02min,起动调节切削液为0.05min,取量具并测量尺寸为0.5min ，共计Ta=1.37min 。

（2）钻φ15H8孔至φ14mm 步骤如下：1）确定进给量f 。

根据表5-61，取 f=0.02d=0.02×14=0.28mm/r, 根据C336-1回轮式转塔车床实际纵向进给量取f=0.23mm/r 。

2）确定切削速度v 。

按表5-61，取v=20m/min 。

3）确定机床主轴转速n n=οd v c 14.31000=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯1414.3201000r/min=455r/min 根据表5-26，按机床实际转速选取n=400r/min,实际切削速度v=17.6m/min 。

4）计算基本时间Tb 。

被加工孔长度l=30mm ，切入量 y=mm d ⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+ΦO )21(cot 2=mm ⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=)21(60cot 214 =5.2～6.2mm 式中d 为钻头直径，单位为mm ；φ为钻头半顶角，常为60度，取y=6mm,切出量为4mm 。

nf y l T b ∆++==min 23.04004630⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯++=0.44min 5）确定辅助时间。

查表5-70得：变换刀架0.05min ，变速或变换进给量0.02min,起动调节切削液0.05min ，共计0.12min 。

（3）扩φ15H8孔至φ14.8mm方法同上， 查表5-62，被吃刀量0.4mm ，进给量f=0.56mm/r,机床转速n=1000r/min ，切削速度v=46.5m/min ，基本时间为0.07min ，辅助时间为0.1min 。