变速器换档叉的工艺过程及装备设计-毕业论文.doc

毕业设计任务书一. 设计题目：如图（1）设计变速器换挡叉的机械加工工艺规程及夹具设计规程二、原始数据和技术要求： 1. 该零件图样一张2.生产纲领：大批量生产3.生产条件:金工车间加工三、设计内容与要求：1、毛坯图1张如图（2）；2、制定零件的机械加工工艺规程，填写机械加工工艺过程卡片及所有工序的机械加工工序卡片1套；3、设计说明书1份。 图（1）四、进度安排（四周）：序号内容基本要求时间（天）备注1准备阶段阅读、研究任务书；明确设计内容和要求。阅读教材和课程设计指导书。准备好绘图工具、设计资料和手册等。课程设计前进行2绘制零件图提高识图和绘图能力了解零件的各项技术要求13制定工艺路线掌握工艺路线的制定方法和步骤初步拟定零件的工艺路线制定零件的工艺路线14工序设计掌握工序设计的方法和步骤编制工序，绘制工序图45编写设计计算说明书整理和编写设计说明书26设计夹具和误差分析1， 设计夹具2， 分析误差37答辩或检验咨询老师解决问题18合计12学生姓名 学 号 专 业 班 级 指导教师 教研室主任签名： 20 年 月 日前言课程设计是数控技术专业教学计划所设的重要实践性教学环节，也是理论联系实际的重要环节，学生能利用所学的基础知识，专业基础知识和设计手册等资料，设计中等复杂程度零件的制造工艺过程，通过课程设计，巩固所学的知识，掌握机械制造设计的一般方法和程序，熟悉设计过程即注意事项，在设计的过程中，学习一些专业前沿知识和设计经验，具体要求如下：1、培养学生综合运用所学基础课，专业基础和专业课及知识，分析和解决加工过程技术问题的工作能力。2、巩固，深化和扩大学生所学基本理论，基本知识和基本技能。3、培养学生查阅文献和收集资料的能力，理论分析和能力，制定设计或实验方案的能力，设计计算和绘图能力，计算机应用能力，撰写论文和设计说明书的能力等。4、培养学生的创新能力和团队精神，树立良好的学术思想和工作作风。编者2009年12月 目录毕业设计任务书-1前言-31.零件的工艺分析-51.1零件的功用结构及特点-51.2主要的加工表面及要求-52.毛坯的选择-5 2.1确定毛坯的类型，制造方法和尺寸及其公差-5 2.2确定毛坯的技术要求-5 2.3绘制毛坯图-53.基准选择-64.拟订机械加工路线-6 4.1确定各表面的加工方法-6 4.2拟订加工路线-65.确定机械加工余量-76选择机床设备和工艺设备-86.1选择机床-86.2刀具选择-86.3选用夹具-86.4选择量具-87.确定切削用量及基本工时-97.1工序40-97.2工序70-107.3 工序100-118.填写工艺文件-119.机床夹具设计-229.1 定位方案及定位元件的选择和设计-229.2 导向方案及导向元件的选择和设计-229.3 夹紧装置设计-239.4 绘制夹具装配图-249.5 绘制夹具零件图-2510.总结-27参考文献-281零件的工艺分析1.1零件的功用,结构及特点该零件是以15.81F8孔套在轴上,并用螺钉径M101-7H螺纹孔与轴定位,换挡叉脚卡在双联齿轮中的轴中,变速操作机构通过换挡叉头部的操纵槽带动换挡叉与轴一起在变速箱中滑动,换挡叉脚拨动双联齿轮在花键轴上滑动,就可实现变速功能,从而实现变速器变速。换挡叉的主要工作表面为操纵槽换挡插脚两端面。主要配合面为15.81F8孔，M101-7H螺纹孔和换挡叉脚侧面51 。该零件属于特殊形状零件，但复杂程度一般。由于换挡叉在工作时表面承受一定的压力，因此，要求有一定的强度和韧度。1.2主要加工表面及其要求1换挡叉安装孔孔径15.81F8孔是换挡叉的安装孔，其形状公差遵守包容要求，表面粗糙度Ra12.5m。2换挡叉脚端面换挡叉脚端面的厚度为5.9mm，两端面对孔15.81F8轴线的垂直度公差为0.15mm，内端面与操纵槽的对称面的距离为33.5+0.15mm，表面粗糙度Ra为6.3m。3换挡叉脚内侧面 换挡叉脚内侧面的宽度为51mm,其对称面与换挡叉头对称面同属一个面表面粗糙度Ra为6.3m。4换挡叉头两侧面换挡叉脚端面的厚度为9.65mm,对称面与15.81F8孔及换挡叉脚面属同一面，表面粗糙度Ra为6.3m。5操纵槽 操纵槽的宽度为14.2mm,槽底为半圆，半径为R7.1，深度为19.1mm,对称面与换挡叉头内端面的距离为27.6mm, 表面粗糙度Ra为12.5m，槽平面部分的倒角为0.845。6螺纹孔端面 螺纹孔M101-7H的端面的粗糙组要求为Ra12.5um。2毛坯的选择2.1确定毛坯的类型，制造的方法和尺寸及其公差因零件的材料为锻件，要求成批生产，换挡叉的轮廓尺寸不大且有较多不需要加工的表面，所以毛坯选用模锻锻造成形。换挡叉属特殊形零件，且加工过程中利用不加工表面进行定位的工序较多又是成皮生产，故零件的毛坯选用为锻模。锻件公差等级为CTB（见表3-1），加工余量查表3-10，换挡叉脚内侧面留单边余量为2mm, 15.81F8孔不锻出,孔左右两端面的加工余量为2mm.换挡叉头两端面的单边余量为4.25mm.huand换挡叉脚内平端面为1.9mm,外凸端面为2.2mm,操纵槽不锻出,单边余量为7.1mm.2.2确定毛坯的技术要求 未注明锻造图角为R15,拨模斜度为7锻件正火硬度为180HBS材料:35钢2.3绘制毛坯图根据任务书图35变速器换挡叉零件图,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。3基准的选择 该换档叉零件图中教多尺寸及形位公差以15.81F8孔及其端面为设计基准的。因此，必须首先加工出15.81F8孔端面及其孔15.81F8，为后续工序作为基准。根据粗、精基准选择原则，确定各工表面的基准如表3-11所示。 3-11 加工表面的基准序号加工部位基准选择115.81F8孔换档叉头外形轮廓及端面（粗基准）2换档叉脚两端面15.81F8孔及其端面3换档叉脚内侧面510+0.115.81F8孔换档叉脚端面及叉脚外侧面4换档叉头内侧面15.81F8孔及叉头内侧面5操纵槽叉头端面及叉脚两端面6M101-7H螺纹孔操纵槽中心线及15.81F8孔4拟订机械加工工艺路线4.1确定表面的加工方法 15.81F8孔端面的加工方法为铣削，15.81F8孔的加工方法为钻、扩、铰和孔口倒角，换档叉脚两端面的加工方法铣削-吹砂，其内侧面的加工方法为铣削，叉头两端面、操纵槽的加工方法为铣削，M101-7H的加工方法为先铣其端面，后定位钻8孔，深度是8mm，再用机用丝锥攻丝，使其达到M101-7H的要求。 具体加工方法分析如下： 15.81孔端面的粗糙度要求为Ra12.5m，公差等级为IT12，粗铣。 15.81孔内表面粗糙度为Ra3.2m，公差等级为IT8，查表4-3知15.81F8孔可用钻-扩-铰。15.81孔口倒角未说明，公差等级为IT14，粗糙度为Ra12.5m，粗车。换档叉脚两端面，粗糙度为Ra6.3m，公差等级为IT12，查表4-5知粗铣可达到要求。换挡叉脚局部淬火，然后进行吹砂。 换档叉脚内侧面510+0.1，表面粗糙度为Ra6.3m，公差等级为IT12，查表4-2可知粗铣即可。 换档叉头两侧面，表面粗糙度为Ra6.3m，公差等级为IT12，查表4-2可知粗铣即可。 操纵槽，宽度14.2mm, 表面粗糙度为Ra12.5m，公差等级为IT12，查表4-2可知粗铣即可。4.2拟订加工工艺路线表4-3 加工方案工序号工序内容设备00毛坯锻件10热处理正火20铣换档叉头左端面，尺寸58mm铣换档叉头右顶端面，尺寸56mmXA6132卧式铣床，专用夹具，三面刃铣刀，0200mm/0.02mm游标卡尺30钳：校正换档叉钳工台40钻、扩、铰15.81F8孔Z525钻床50粗铣换档叉脚外凸端面铣换档叉脚内平端面铣床60铣换档叉脚内侧面及叉脚两端面倒角1.145铣床70铣换档叉头两侧面铣床80铣操纵槽（槽平面段两边倒角.45）铣床90铣未钻螺纹孔端面铣床100钻、攻螺纹孔M101-7H钻床，机用丝锥110换档叉脚局部淬火120磨削换挡叉头两侧面1 30清洗140检验5确定机械加工余量、工序尺寸及公差 加工余量可采用查表修正法确定。换档叉零件第一道工序各工步无基准转换，其余各表面加工均用统一基准且基准重合，故只需查得加工余量以及根据零件情况确定加工余量，便可确定工序尺寸。为保证换档叉脚局部淬火淬深，更要进行一个工艺尺寸链的计算。 根据上述原始资料和加工工艺，查各表面加工余量，确定各表面加工余量，工序尺寸及公差，如表5-1所示。表5-1 机械加工余量及工序尺寸工序号工序内容单边余量/mm工序尺寸/mm表面粗糙度Ra/mm20铣换档叉头孔位置左端面12.5铣叉头右顶端面12.540钻15.81F8孔1412.5扩15.81F8孔0.815.66.3铰15.81F8孔0.2115.81F83.2孔口倒角0.40.412.550铣换档叉脚外凸端面1.98.112.5铣换档叉脚内平端面1.66.512.560粗铣换档叉脚内侧面2510+0.16.370铣换档叉脚内侧面4.259.65-0.2506.380铣操纵槽7.114.212.590铣未攻螺纹孔M101-7H端面1.312.712.5100定位,钻8孔4812.5攻螺纹孔M101-7H1M101-7H120磨削换挡叉头两侧面0.35.9-0.1506.3 6选择机床及工艺设备 6.1选择机床 工序10，60，70，80，90，铣换挡叉头两端面，叉脚两端面几内侧面时，为提高效率，采用两把镶齿三面刃组合铣刀同时加工，铣操纵槽因要铣出半圆R7.1，所以选用特制直径为14.2的圆柱立铣刀，以达到要求。考虑到零件为成批生产，应选用范围广的机床，因此选用XA6132型卧式铣床能满足要求；工序50用立式铣床。 工序40 由于加工零件轮廓尺寸不大，工序包括4个工步，为减少换到时间，选用Z525钻床比较合适。 工序100 攻螺纹孔M101-7H。由于钻8的孔的直径较小，故可采用专用夹具在立式钻床上加工，攻螺纹用M101-7H的丝锥。6.2刀具选择 该零件无特殊表面，成批生产，一般采用通用或标准刀具。钻-扩-铰15.81F8的孔及倒角，均可用标准刀具，14mm标准麻花钻，15.6P10扩孔钻；15.81P10机用铰刀，8直柄麻花钻。 查表5-40可知，铣换挡叉头的两端面，两侧面，叉脚两内侧面，可选高速刚错齿三面刃铣刀，其规格为：直径d=100mm，宽度L=30mm,齿数Z=10mm，孔径D=30mm, 铣操纵槽因要铣出半圆R7.1，所以选用特制直径为14.2的圆柱立铣刀;特殊定制直径d=100mm,L=14.2,D=30mm,z=10mm的镶齿的三面刃圆弧铣刀，叉脚两端面用d=125mm,D=40mm,L=40mm,Z=14的镶齿套式面铣刀。 6.3选用夹具 该零件加工工序40采用三爪自定心卡盘,其余工序需用专用夹具加工。 6.4选择量具 该零件属于批量生产，一般采用通用量具。 选择钻-扩-铰15.81F8孔量具.现按照计量器的不确定地选择该表面加工时所用量具,叉头两端面间距56mm，换挡叉头两侧面间距9.65(0-0.25)mm,套轴筒外径25.5mm,其公差分别为Tce=0.25,和Tt=1.2,粗糙度要求分别为Ra12.5um和Ra6.3m.查表5-56和表5-59，可选用0-200mm/0.02mm的游标卡尺达要求。铰孔15.81F8，此时达到的公差的等级为IT8，由于精度高，加工时每个工件部需要进行测量，故选用极限量规，孔量具选用锥柄圆柱塞规。 选择铣换挡叉脚两端面,内侧面,铣操纵槽的量具,换挡叉脚两端面的距离, ,内侧面,铣操纵槽的间距的公差等级都为IT12均可选用分度值为0.02mm,测量范围为0-200mm的游标卡尺。 攻螺纹孔M1017H 钻8孔表面公差等级要求为IT12，可选用0-200mm/0.02mm的游标卡尺 对换挡叉脚的两端面吹砂 查表5-56和表5-59，可选用0-200mm/0.02mm的游标卡尺。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，个工序所选用的机床设备和工艺装备如下表6-2所示：表6-2机床设备和工艺装配表工序号工序内容机床设备和工艺装备10铣换挡叉头左端面及右顶端面XA6132卧式铣床，专用夹具，P10三面刃铣刀，0-200mm游标卡尺40钻15.81F8孔扩15.81F8孔铰15.81F8孔孔口倒角14标准麻花钻, 0-200mm的游标卡尺,15.6mmP10扩孔钻,15.81F8P10机用绞刀,15.81F8孔用塞规50铣叉脚两端面XA6132型卧式铣床,专用夹具,0-200mm/0.02mm游标卡尺60铣叉脚内端面XA6132型卧式铣床,专用夹具,P10三面刃铣刀,0-200mm/0.02mm游标卡尺70铣叉头两端面同工序60的设备80铣操纵槽同工序60的设备90铣未攻螺纹孔端面同工序60的设备100钻,攻丝螺纹孔M101-7HZ525台式钻床,专用夹具,8直炳麻花钻,M101-7H机用丝锥,0-200mm/0.02mm游标卡尺7确定切削用量及基本用时 7.1工序401）15.8F8(+0.043 +0.016)孔至15确定进给量f根据机械制造设计课程设计指导以下简称指导表5-113，取f=0.02d0=0.0215mm/r=0.30mm/r,根据Z525（见机械制造设计课程设计指导表5-113）实际纵向进给量取f=0.36mm/r.确定切削速度Vc查指导表5-113，取Vc=20m/min确定机床主轴转速n.n=根据指导表5-3，按机床实际转速取n=392r/min,实际切削速度vc=计算基本时间Tj。被加工孔的长度l=42.9mm切入量y= =5.36.3mm 式中为钻头直径（mm）；为钻头半顶角；常为。取y=6mm，切出量=4mm =确定辅助时间查指导表5-153得，变换刀架的时间为0.05min，变速或变换进给量的时间为0.02min，启动和调节切削液的时间为0.05min，共计=0.12min。2）15.8F8(+0.043 +0.016)孔至15.75方法同上，查指导表5-114，背吃刀量=0.375mm，选进给量f=0.48mm/r,机床转速n=392r/min,切削速度，基本时间，辅助时间=0.44min。3）15.8F8(+0.043 +0.016)孔查指导表5-117，背吃刀量=0.025mm，选择进给量f=0.28mm/r,主轴转速n=195r/min,切削速度，基本时间，辅助时间=0.56min。4）倒角C0.4取n=760r/min,基本时间，辅助时间=0.08min。7.2工序70已知工件材料35钢，硬度为180HBS，高速刚错齿三面刃铣刀直径d=100mm，齿数z=18，已知铣削宽度a=4.25mm，铣削深度a=18.4mm 1.确定每齿进给量 查机械制造技术课程设计指导书表5-122,f=0.020.03mm/z,取f=0.02 mm/z2.确定切削速度 查机械制造技术课程设计指导书表5-124, Vc2040m/min，取Vc30m/min3.确定主轴转速 n=1000V/d=100030/3.14100=95.54 r/min 查机械制造技术课程设计指导书表5-8，相近的主轴转速n =95 r/min 工作台进给量fm=125mm/min则切削速度 Vc =dn/1000 =3.1410095/1000=39.83 m/min4确定加工时间 Tj=L+L1+L2/Fm=56+200+3/125=2.07min启动机床的时间为0.02min.取量具并测量的时间为0.5min共计T辅助2.59min7.3 工序100，攻螺纹孔M104-7H 确定进给量f 查表5-113得，f=(0.01-0.02)d,考虑钻头直径小，刚性差，选进给量量选小值，取f=0.01d=0.018=0.08mm/r,台式钻床没有自动进给系统，均采用手动进给。 确定切削速度Vc 查表5-113得，加工材料为合金钢，考虑到孔径小，切削速度可高些，鼓取Vc=20m/mm 确定钻床主轴的转速n n=1000Vc/d=100020/8=796.2r/min 按表5-3，Z525台式钻床主轴转速可取835r/min，实际切削速度Vc=21m/min. 计算基本时间Tj M10*1-7H应钻孔深L=8mm，切人量y=d/2cot+（1-2）mm=8/2cot60+（1-2）mm=3.4-4.4mm ,取y=4mm,切人量=4mm . Tj=l+y+/nf=8+4+4/8350.08min=0.24min. 确定辅助时间Tf,查表5-153取工件装夹时间为0.5min，启动机床时间为0.02min，共计Tf=0.52min. 确定攻螺纹进给量f 因为p=1mm,所以f=1mm/r,查表5-3取Z525钻床主轴转速为n=320r/mm,即机用丝锥转速为320r/min.确定攻螺纹的基本时间Tj Tj=(L+L1+L2/fn)+ (L+L1+L2/fn1) L1=(1-3)p=1-3,取L1=2 L2=（2-3）p =2-3,取L2=3。使用丝锥的数量Z=1，丝锥回程的转速为N=320r/min, Tj=(8+2+3/1320)+(8+2+3/1320) 1=0.08min 由表5-153确定辅助时间Tf 将钻头换成丝锥02min,丝锥上刷油0.1 min，启动机床0.02min，移动摇臂和丝锥对准钻套0.06min，取下工件0.3min，共计Tf=0.68min.8填写工艺文件 按上述所确定的工艺过程和工艺参数填写机械加工工艺过程卡，如表8-10所示；填写机械加工工序卡片，如8-11至8-20所示。14013012011010090807060504030201000工序号机械加工工艺过程卡片荆楚理工学院机械工程学院检：终检辅助：清洗吹砂：对换挡叉脚两端面吹砂热处理叉脚局部淬火，硬度45HRC，淬深0.71.2mm钻，攻螺纹孔M1017H钻8mm孔深8mm铣未攻螺纹孔端面粗铣操纵槽至图样要求铣叉头两侧面，保证9.65（）mm铣换档叉脚内侧面，保证51（）mm铣换档叉脚两端面，厚6.5钻：1钻15.81F8孔至14mm2扩15.81F8孔至15.60mm3铰15.81F8孔至图样要求4孔口倒角0.445钳：校正换挡叉铣换档叉头左端面和右顶端面热处理：正火毛坯：锻件工 序 名 称 与 内 容生产类型零件编号零件名称吹砂机Z525钻床XA6132XA6132XA6132铣床XA6132铣床立式铣床Z525钻床XA6132铣床机 床成批生产变速器换挡叉专用夹具钻床夹具铣夹具铣夹具铣夹具铣夹具铣夹具钻夹具钳夹具铣夹具夹 具毛坯重量毛坯种类材料牌号麻花钻8mm机用丝锥P10三面刃铣刀P10圆弧槽铣刀P10三面刃铣刀P10三面刃铣刀齿面铣刀麻花钻14mmP10扩孔钻15.6mmP10铰刀15.81F8P1045倒角刀P10三面刃铣刀刀 具锻件35钢游标卡尺游标卡尺游标卡尺游标卡尺游标卡尺游标卡尺孔用塞规游标卡尺量具审核指导编制钳工台，校正器辅助工具刘长青徐宁时间定额（分）共 1 张第 1 张2010工步号 机械加工工序卡片铣叉头右顶端面铣换挡叉头左孔口端面工步内容1526走刀长度（mm）设备型号设备名称工序名称工序编号生产类型零件编号零件名称11走刀次数XA6132卧式铣床铣20成批生产变速器换档叉235235主轴转速(r/min)冷却液工序工时夹具名称夹具编号毛坯重量毛坯种类材料牌号738738切削速度(m/s)柴油023min铣夹具锻件35钢0505进给量(mm/r)审核指导编制同时加工件数122背吃刀量(mm)刘长青徐宁 1 013012工时定额（min）（日期）（日期）（日期）共 10 张第 1 张10工步号 机械加工工序卡片校正换档叉工步内容走刀长度（mm）设备型号设备名称工序名称工序编号生产类型零件编号零件名称走刀次数钳工台 校正工具钳30成枇生产变速器换档叉主轴转速(r/min)冷却液工序工时夹具名称夹具编号毛坯重量毛坯种类材料牌号切削速度(m/s)钳夹具锻件35钢进给量(mm/r)审核指导编制同时加工件数背吃刀量(mm)刘长青徐宁1工时定额（min）（日期）（日期）（日期）共 10 张第 2 张4321工步号 机械加工工序卡片荆楚理工学院机械工程学院孔口倒角C0.4铰15.8F8(+0.043 +0.016)孔扩15.8F8(+0.043 +0.016)孔至15.75钻15.8F8(+0.043 +0.016)孔至15工步内容42.942.942.9走刀长度（mm）设备型号设备名称工序名称工序编号生产类型零件编号零件名称2111走刀次数Z525钻床钻40大批量换挡叉760195392392主轴转速(r/min)冷却液工序工时夹具名称夹具编号毛坯重量毛坯种类材料牌号9.719.418.5切削速度(m/min)切削油钻夹具锻件35#0.280.480.36进给量(mm/r)审核指导编制工序号同时加工件数0.0250.375背吃刀量(mm)刘长青徐宁500.111.550.720.57工时定额（min）2009-12-27共 1 张第 1 张1005工步号 机械加工工序卡片铣换档叉脚内平端面铣换档叉脚外凸端面工步内容44541走刀长度（mm）设备型号设备名称工序名称工序编号生产类型零件编号零件名称11走刀次数立式铣床铣50成枇生产变速器换档叉150150主轴转速(r/min)冷却液工序工时夹具名称夹具编号毛坯重量毛坯种类材料牌号589589切削速度(m/s)柴油1.32min铣夹具锻件35钢043043进给量(mm/r)审核指导编制同时加工件数1619背吃刀量(mm)刘长青徐宁 1069063工时定额（min）（日期）（日期）（日期）共 10 张第 4 张05工步号 机械加工工序卡片粗铣换档叉头两端面，保证9.65（0-0.25）mm工步内容25走刀长度（mm）设备型号设备名称工序名称工序编号生产类型零件编号零件名称1走刀次数XA6132卧式铣床铣70成枇生产变速器换档叉235主轴转速(r/min)冷却液工序工时夹具名称夹具编号毛坯重量毛坯种类材料牌号73.8切削速度(m/s)柴油035min铣夹具锻件35钢0.2进给量(mm/r)审核指导编制同时加工件数4.25背吃刀量(mm)刘长青徐宁10.53工时定额（min）（日期）（日期）（日期）共 10 张第 6 张05工步号 机械加工工序卡片铣操纵槽至图样要求，对称面距叉头内顶端面27.6mm工步内容30走刀长度（mm）设备型号设备名称工序名称工序编号生产类型零件编号零件名称1走刀次数XA6132卧式铣床铣80成枇生产变速器换档叉235主轴转速(r/min)冷却液工序工时夹具名称夹具编号毛坯重量毛坯种类材料牌号73.8切削速度(m/s)柴油0.64铣夹具锻件35钢0.2进给量(mm/r)审核指导编制同时加工件数7.1背吃刀量(mm)刘长青徐宁10.64工时定额（min）（日期）（日期）（日期）共 10 张第 7 张05工步号 机械加工工序卡片铣未攻螺纹孔M107H端面工步内容35走刀长度（mm）设备型号设备名称工序名称工序编号生产类型零件编号零件名称1走刀次数XA6132卧式铣床铣90成批生产变速器换挡叉150主轴转速(r/min)冷却液工序工时夹具名称夹具编号毛坯重量毛坯种类材料牌号47.1切削速度(m/s)柴油0.78铣夹具锻件35钢0.3进给量(mm/r)审核指导编制同时加工件数1.3背吃刀量(mm)刘长青徐宁10.78工时定额（min）（日期）（日期）（日期）共 10