变速器换挡叉设计项目新版说明书我有CAD图纸.doc

课 程 设 计 说 明 书

课程名称： 机械制造技术及装备课程设计
设计课题：变速器换挡叉机械加工工艺规程设计

专业： 班级：
姓名： 学号：
评分： 指导老师：（签字）
5 月 26日
机械制造技术及装备课程设计
任 务 书

课程设计名称 机械制造技术及装备课程设计
课 题 名 称 变速器换挡叉机械加工工艺规程设计
设计要求 ：1、绘制零件图1张；
2、编制机械加工工艺卡1套；
3、编写设计说明书1份。
4、零件三维造型。

课题任务书发给日期 年 5 月 26 日
课程设计任务完成日期 年 6 月 7 日
评分
指导老师
目 录
机械自造工艺及夹具课程设计任务书……………………..3
序 言 ……………………………………………………4
零件分析…………………………………………………..4
零件工艺分析……………………………………….4
确定生产类型……….…………………………………4
确定毛坯……………………………………………….5
工艺规程设计…….………………………………………… 5
选择定位基准…………………………………………5
制订工艺路线…………………………………………5
机械加工余量、工序尺寸及公差确实定……………6
夹具设计…………………………………………………….16
问题提出………………………………………………16
夹具设计………………………………………………16
参考文件…………………………………………………….17

机械制造工艺及夹具课程设计任务书

设计题目：制订变速器换挡叉加工工艺，设计钻φ15.8孔钻床夹具
设计要求：中批量生产 手动夹紧 通用工艺装备
设计时间：.6
设计内容：1、熟悉零件图；
2、绘制零件图（一张）；
3、绘制毛坯图（一张）；
4、编写工艺过程卡片和工序卡片；
5、绘制夹具总装图；
6、绘制夹具零件图；
7、说明书

06月

序 言

机械制造装备设计课程设计是我们在学完了大学全部基础课，专业基础课和专业课后进行。这是我们在进行毕业设计之前对所学各科课程一次深入综合性总复习，也是一次理论联络实际训练。所以，她在我们大学四年生活中占相关键地位。
就我个人而言，我期望经过这次课程设计对自己未来将从事工作深入适应性训练，期望自己在设计中能锻炼自己分析问题、处理问题、查资料能力 ，为以后工作打下良好基础。
因为能力有限，设计还有很多不足之处，期望各位老师给指导。
零件分析
题目所给零件是变速器换档叉。它在汽车变速机构上，关键起换档作用。
一．零件工艺分析
零件材料为35钢，，为此以下是变速器换档叉需要加工表面和加工表面之间位置要求：
1、 孔Φ15.8和和此孔相通、M10螺纹孔。
2、 上下U型口及其两端面
3、换档叉底面、下U型口两端面和孔Φ15.8中心线垂直度误差为0.15mm。
由上面分析可知，能够粗加工Φ15孔，然后以此作为基准采取专用夹具进行加工，而且确保位置精度要求。再依据各加工方法经济精度及机床所能达成位置精度，选择以孔为基准加工面作为孔加工精基准。最终，以精加工孔为基准加工其它全部面。此变速器换档叉零件没有复杂加工曲面，所以依据上述技术要求采取常规加工工艺均可确保。
二、确定生产类型
已知此换档叉零件生产纲领为5000件/年，零件质量是2.26Kg/个，查《机械制造工艺设计简明手册》第2页表1.1-2，可确定该换档叉生产类型为中批生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序合适集中；加工设备以通用设备为主，大量采取专用工装。
三、确定毛坯
1、确定毛坯种类：
零件材料为35钢。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为中批生产，故采取模锻件作为毛坯。查《机械制造工艺设计简明手册》第41页表2.2-5,选择锻件尺寸公差等级为CT-12。
工艺规程设计
(一)选择定位基准：
1 粗基准选择：以零件圆柱面为关键定位粗基准
2 精基准选择：考虑要确保零件加工精度和装夹正确方便，依据“基准重合”标准和“基准统一”标准，以Φ15.8孔内表面为辅助定位精基准。
(二)制订工艺路线:
依据零件几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，和加工方法所能达成经济精度，在生产纲领已确定情况下,能够考虑采取万能性机床配以专用工卡具,并尽可能使工序集中来提升生产率。除此之外，还应该考虑经济效果，方便使生产成本尽可能下降。查《机械制造工艺设计简明手册》第20页表1.4-7、1.4-8、1.4-11，选择零件加工方法及工艺路线方案以下：
工序01 粗铣Φ15上、下端面，以外圆为定位基准，采取X51立式铣床加专用夹具；
工序02 铣16.5*42面，以外圆为定位基准，采取X51立式铣床加专用夹具；
工序03 钻Φ15孔，以Φ15孔上端面为定位基准，采取Z525立式钻床加专用夹具；
工序04 扩Φ15.5孔，以Φ15上、下端面为定位基准，采取Z525立式钻床加专用夹具；
工序05 粗铰Φ15.7孔，以Φ15上、下端面为定位基准，采取Z525立式钻床加专用夹具；
工序06 精铰Φ15.8孔，以Φ15上、下端面为定位基准，采取Z518立式钻床加专用夹具；
工序07 粗铣叉口前后两侧面，以Φ15.8孔为定位基准，采取X51立式铣床加专用夹具；
工序08 粗铣16*56两侧面，以Φ15.8孔为定位基准，采取X51立式铣床加专用夹具；
工序09 精铣16*56两侧面，以Φ15.8孔为定位基准，采取X51立式铣床加专用夹具；
工序10 粗铣叉口19*5.9两内侧面，以Φ15.8孔为定位基准，采取X51立式铣床加专用夹具；
工序11 精铣叉口19*5.9两内侧面，以Φ15.8孔为定位基准，采取X51立式铣床加专用夹具；
工序12 粗铣14.2*9.65面、铣11*9.65面，以Φ15.8孔为定位基准，采取X51立式铣床加专用夹具；
工序13 精铣16.5*42面，以Φ15.8孔为定位基准，采取X51立式铣床加专用夹具；
工序14 钻Φ9孔，以Φ15.8孔为定位基准，采取Z525立式钻床并采取专用夹具；
工序15 攻螺纹，以Φ15.8孔为定位基准，采取Z525立式钻床并采取专用夹具；
工序16 去毛刺；
工序17 终检。
（三）机械加工余量、工序尺寸及公差确实定:
1、圆柱表面工序尺寸：
前面依据资料已初步确定工件各面总加工余量，现在确定各表面各个加工工序加工余量以下：
加工
表面
加工
内容
加工余量
精度等级
工序
尺寸
表面粗
糙度

Φ15.8
钻
0.8
IT11
15
12.5
扩
0.5
IT10
15.5
6.3
粗铰
0.2
IT10
15.7
6.3
精铰
0.1
IT8
15.8
3.2
2、平面工序尺寸：
工序号
工序
内容
加工
余量
基础
尺寸
经济
精度

锻件

CT12
01
粗铣Φ15上、下端面

12
02
铣16.5*42面

16.5
12
07
粗铣叉口前后两侧面
2.1
5.9
12
08
粗铣16*56两侧面
0.2
9.85
12
10
粗铣叉口19*5.9两内侧面
0.5
51.5
12
12
粗铣14.2*9.65面、铣11*9.65面、铣16.5*42面
1

12
11
精铣叉口19*5.9两内侧面
0
51
10
09
精铣16*56两侧面
0
9.65
10
13
精铣16.5*42面
0
11
10
3、确定切削用量立即间定额：
工序01 粗铣Φ15上、下端面，以外圆为定位基准，采取X51立式铣床加专用夹具
刀具：YG6硬质合金端铣刀。铣削宽度ae≤90,深度ap≤6,齿数z=12,故依据《机械制造工艺设计简明手册》（后简称《简明手册》）表3.1，取刀具直径d0=125mm。依据《切削用量手册》（后简称《切削手册》）表3.16，选择刀具前角γ0＝0°后角α0＝8°，副后角α0’=10°，刃倾角：
λs=－10°,主偏角Kr=60°,过渡刃Krε=30°,副偏角Kr’=5°。
2. 切削用量
1）确定切削深度ap
因为余量较小，故选择ap=4mm，一次走刀即可完成。
2）确定每齿进给量fz
采取对称端铣，以提升进给量提升加工效率。依据《切削手册》表3.5，使用YG6硬质合金端铣刀加工，机床功率为4.5kw（据《简明手册》表4.2-35，X51立式铣床）时：
fz=0.09~0.18mm/z
故选择：fz=0.18mm/z。
3）确定刀具寿命及磨钝标准
依据《切削手册》表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm；因为铣刀直径d0=125mm，故刀具使用寿命T=180min（据《简明手册》表3.8）。
4）计算切削速度vc和每分钟进给量vf
依据《切削手册》表3.16，当d0=125mm，Z=12，ap≤7.5，fz≤0.18mm/z时，vt=98m/min,nt=250r/min,vft=471mm/min。各修正系数为：kMV= 1.0，kSV= 0.8。切削速度计算公式为：

其中 ，，，，，，，，，，，，，将以上数据代入公式：

确定机床主轴转速： 。
依据《简明手册》表4.2-36，选择nc=300r/min,vfc=390mm/min,所以，实际进给量和每分钟进给量为：
vc==m/min=118m/min
f zc=v fc/ncz=390/300×12 mm/z=0.1mm/z
5)校验机床功率
依据《切削手册》表3.24，近似为Pcc=3.3kw,依据机床使用说明书，主轴许可功率Pcm=4.5×0.75kw=3.375kw>Pcc。故校验合格。最终确定:ap=4.0mm，nc=300r/min，vf=390mm/s，vc=118m/min，fz=0.1mm/z。
6）计算基础工时
tm＝L/ vf，L=l+ y+Δ，l=24mm.
查《切削手册》表3. 26，入切量及超切量为：y+Δ=40mm，则：
tm＝L/ Vf=(24*2+40)/390=0.22min。

工序02 铣16.5*42面，以外圆为定位基准，采取X51立式铣床加专用夹具；
刀具：YG6硬质合金端铣刀；
机床：X51立式铣床；
查《切削手册》表3.5，进给量为：，取为0.5mm/r
参考相关手册，确定，采取YG6硬质合金端铣刀，，则：

现采取X51立式铣床，依据《简明手册》表4.2-36，取，故实际切削速度：

当初，工作台每分钟进给量：，取为980mm/min
本工序切削时间为：
min

工序03 钻Φ15孔，以Φ15孔上端面为定位基准，采取Z525立式钻床加专用夹具
1. 加工条件
工件材料：35钢,σb =170~240MPa，铸造;工件尺寸：aemax=72mm，l=176mm;
加工要求：钻Φ15孔，加工余量0.8;
机床：Z525立式钻床；
刀具：依据《切削手册》表2.1.2.2，选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=15mm，钻头采取双锥后磨横刀，后角αo＝12°，二重刃长度bε=3.5mm,横刀长b=2mm,宽l=4mm,棱带长度，°，°
2.选择切削用量
（1）确定进给量
按加工要求确定进给量：查《切削手册》，，，由《切削手册》表2.7,系数为0.5,则：

按钻头强度选择:查《切削手册》表2.8,钻头许可进给量为：；
按机床进给机构强度选择：查《切削手册》表2.9，机床进给机构许可轴向力为8330N时，进给量为。
以上三个进给量比较得出，受限制进给量是工艺要求，其值为：0.215~0.265mm/r。依据《简明手册》表4.2-16,最终选择进给量。
因为是通孔加工，为避免立即钻穿时钻头折断，故应在立即钻穿时停止自动进给而改为手动进给。
依据《切削手册》表2.19查出,钻孔时轴向力Ff=2500N，轴向力修正系数为1.0，故Ff=2500N。依据Z525立式钻床使用说明书，机床进给机构许可最大轴向力为8830N﹥Ff，故所选进给量可用。
（2）确定钻头磨钝标准及寿命　
后刀面最大磨损程度（查《简明手册》）为0.6mm，寿命．
　（3）切削速度
查《切削手册》表2.30，切削速度计算公式为：
（m/min）
其中，，，，，，，，，查得修正系数：，，，故实际切削速度：

（4）检验机床扭矩及功率
查《切削手册》表2.20，当f≤0.26, do≤19mm时，Mt=31.78N•m，修正系数均为1.0，故MC=31.78 N•m。
查机床使用说明书：Mm =144.2 N•m。
查《切削手册》表2.23,钻头消耗功率：Pc=1.3kw。
查机床使用说明书，。
因为，，故切削用量可用，即：
，，
3、计算工时

工序04 扩Φ15.5孔，以Φ15上、下端面为定位基准，采取Z525立式钻床加专用夹具；
查《切削手册》表2.10，扩孔进给量为：，并由机床使用说明书最终选定进给量为：。
依据资料，切削速度 ，其中为用钻头钻一样尺寸实心孔时切削速度，故：，，依据机床使用说明书选择： 。
基础工时：

工序05 粗铰Φ15.7孔，以Φ15上、下端面为定位基准，采取Z525立式钻床加专用夹具；
刀具：专用铰刀
机床：Z525立式钻床
依据相关手册要求，铰刀进给量为0.8～1.2mm/z,进给量取0.81mm/r，机床主轴转速取为=140r/min，则其切削速度为：
。
机动时切削工时，mm，

工序06 精铰Φ15.8孔，以Φ15上、下端面为定位基准，采取Z518立式钻床加专用夹具；
刀具：
机床：Z525立式钻床
依据相关手册要求，铰刀进给量取0.48mm/r，机床主轴转速取为：=140r/min，则其切削速度为：
机动时切削工时，mm

工序07 粗铣叉口前后两侧面，以Φ15.8孔为定位基准，采取X51立式铣床加专用夹具；
刀具：YG6硬质合金端铣刀，
机床：X51立式铣床
依据《切削手册》查得，。依据《简明手册》表4.2-36查得，取：，故实际切削速度：

当初，工作台每分钟进给量应为：

查说明书，取
计算切削基础工时：

所以，
工序08 精铣16*56两侧面，以Φ15.8孔为定位基准，采取X51立式铣床加专用夹具；
刀具：YG6硬质合金端铣刀；
机床：X51立式铣床；
查《切削手册》表3.5，进给量为：，取为0.5mm/r
参考相关手册，确定，采取YG6硬质合金端铣刀，，则：

现采取X51立式铣床，依据《简明手册》表4.2-36，取，故实际切削速度：

当初，工作台每分钟进给量：，取为980mm/min
本工序切削时间为：
min
工序09精铣16*56两侧面，以Φ15.8孔为定位基准，采取X51立式铣床加专用夹具；
刀具：YG6硬质合金端铣刀，
机床：X51立式铣床
依据《切削手册》查得，。依据《简明手册》表4.2-36查得，取：，故实际切削速度：

当初，工作台每分钟进给量应为：

查说明书，取
计算切削基础工时：

所以，
工序10粗铣叉口19*5.9两内侧面，以Φ15.8孔为定位基准，采取X51立式铣床加专用夹具。
刀具：YG6硬质合金端铣刀，
机床：X51立式铣床
依据《切削手册》查得，。依据《简明手册》表4.2-36查得，取：，故实际切削速度：

当初，工作台每分钟进给量应为：

查说明书，取
计算切削基础工时：

所以，

工序11精铣叉口19*5.9两内侧面，以Φ15.8孔为定位基准，采取X51立式铣床加专用夹具；
精铣叉口19*5.9两内侧面，以Φ15.8孔为定位基准，采取X51立式铣床加专用夹具；
机床：X51立式铣床
刀具：硬质合金立铣刀（镶齿螺旋形刀片），由《切削手册》表3.6查得：，,即27m/min，所以，。现采取X51立式铣床，取 ，工作台每分钟进给量应为：，
查机床使用说明书，取 。
铣削基础工时：

工序12粗铣14.2*9.65面、铣11*9.65面，以Φ15.8孔为定位基准，采取X51立式铣床加专用夹具；
专用夹具
刀具：YG6硬质合金端铣刀，
机床：X51立式铣床
依据《切削手册》查得，。依据《简明手册》表4.2-36查得，取：，故实际切削速度：

当初，工作台每分钟进给量应为：

查说明书，取
计算切削基础工时：

所以，
工序13 精铣16.5*42面，以Φ15.8孔为定位基准，采取X51立式铣床加专用夹具
刀具：YG6硬质合金端铣刀；
机床：X51立式铣床；
查《切削手册》表3.5，进给量为：，取为0.5mm/r
参考相关手册，确定，采取YG6硬质合金端铣刀，，则：

现采取X51立式铣床，依据《简明手册》表4.2-36，取，故实际切削速度：

当初，工作台每分钟进给量：，取为980mm/min
本工序切削时间为：
min

工序14 钻Φ9孔，以Φ15.8孔为定位基准，采取Z525立式钻床并采取专用夹具
（1）钻螺纹底孔mm
机床：Z525立式钻床
刀具：高速钢麻花钻
依据《切削手册》查得，进给量为0.18～0.22mm/z,现取f=0.22mm/z，v=17m/min，则：

查《简明手册》表4.2-15，取。所以实际切削速度为：

计算切削基础工时：

工序15 攻螺纹，以Φ15.8孔为定位基准，采取Z525立式钻床并采取专用夹具。
机床：Z525立式钻床
刀具：丝锥M10，P=1mm
切削用量选为：，机床主轴转速为：，按机床使用说明书选择：，则 ；机动时，，计算切削基础工时：

五、夹具设计
为了提升劳动生产率，确保加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。并设计工序——钻Φ15.8孔钻夹具。两夹具将分别用于Z525立式钻床，刀具为Φ15.8直柄麻花钻。
(一)问题提出
本夹具关键用来钻Φ15.8孔，在加工时应确保Φ15.8孔垂直度要求。另外，在本工序加工时还应考虑怎样提升劳动生产率，降低劳动强度。精度不是关键考虑问题。
(二)夹具设计
1、定位基准选择
由零件图可知, 钻Φ15.8孔,相对于Φ15孔端面垂直度要求，为使定位误差为零，应该选择孔中心为定位基正确保该垂直度。

2、切削力及夹紧力计算
依据《切削手册》查得，。依据《简明手册》表4.2-36查得，取：，故实际切削速度：

当初，工作台每分钟进给量应为：

查说明书，取
计算切削基础工时：

所以，

3、夹具设计及操作简明说明
如前所述，在设计夹具时，应该考虑提升劳动生产率。为此，设计采取了快换装置。拆卸时，松开夹紧螺母扣，拔下固定V型块，实现工件快换。
六．设计心得：
两个周课程设计，让我对以后学习生活有了个更一步认识，，不过夹具设计可能只是我们以后学习中一个很小插曲。在这次设计中，可谓是举步维艰，几乎是每做出一个东西全部会有这么那样错误，这也就折射出我学习中漏洞。以后学习道路还很漫长。这次设计，将是我工作生活中又一把梯子，它把我送上了更高一层楼。在以后学习中，我更要注意知识积累和灵活应用。
七．参考文件
1、赵家奇,机械制造工艺学课程设计指导书(2版),机械工业出版社,.
2、曾志新,吕明主编,机械制造技术基础,:武汉理工大学出版社,.
3、李益明主编,机械制造工艺设计简明手册,机械工业出版社,1993年.
4、肖诗纲主编,切削用量手册,机械工业出版社,1993年.
5、金属切削机床夹具设计手册.上海柴油机厂工艺设备研究所编,机械工业出版社，1987年