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車輛與交通工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書
車輛與交通工程學(xué)院
課程設(shè)計(jì)說明書
設(shè)計(jì)類型：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)床專用夾具設(shè)計(jì)
專業(yè)班級：車輛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)類型··································4
第2章 確定毛坯、繪制毛坯簡圖
(一) 確定毛坯的制造形式··································5
(二) 繪制撥叉鍛造毛坯簡圖································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,主要作用是撥動變速箱中的齒輪,使汽車達(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)就通過撥叉頭部的操縱槽帶動撥叉與變速叉軸一起在變速箱中滑移，撥叉腳撥動雙聯(lián)變換齒輪在花鍵軸上滑動以改換檔位，從而改變車輛行駛速度。
(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)簡單，屬典型的叉桿類零件。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，要求叉腳兩端面對叉軸孔mm的垂直度在長度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。由此可見，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)類型
撥叉在汽車上屬于常用零件，且撥叉屬輕型零件，該撥叉的生產(chǎn)類型為大量生產(chǎn)。
第2章 確定毛坯、繪制毛坯簡圖
(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強(qiáng)度、設(shè)備投資、車間面積、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,可以考慮采用萬能性機(jī)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(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)過討論，工藝過程如下：
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
C端檢測
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》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》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》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》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》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》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。夾具采用一面兩長銷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
⑷ 夾具相對刀具位置誤差：取
誤差總和為0.0266mm
從以上的分析可見，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》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)的過程中，我遇到了許多困難。面對它們，我并沒有心灰意冷，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)表示真誠的謝意。這兩周來他們不斷的引導(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！對于我不懂的問題，只要我提出他們就毫不吝嗇的、不厭其煩地幫我解決，再一次表示我對你們最真誠的謝意。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 陳宏鈞．實(shí)用金屬切削手冊[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[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[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[M]，北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1994。
[5] 楊叔子．機(jī)械加工工藝師手冊[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[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 語
成績 指導(dǎo)教師（簽名） 日期
第18頁