变速器换挡叉.docx

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变速器换挡叉

课程设计任务书

课程名称机械制造技术基础

题目设计变速器换挡叉机械加工工艺工装

专业班级

学生姓名学号

指导老师

审批

任务书下达日期2011年12月26日

设计完成日期2012年1月6日

设计内容与设计要求

一．设计内容

1、设计机械加工工艺规程；

2、对指定工序进行工序设计；

3、设计指定工序的专用夹具。

二．设计要求

1、编制零件的机械加工工艺规程，填写工艺过程卡；

2、按教师要求设计指定工序，填写工序卡；

3、设计专用夹具装配图；

4、设计专用夹具夹具体的零件工作图；

5、撰写设计计算说明书。

生产类型：

中批

说明书内容

1.课程设计封面；

2.任务书（插入零件图）；

3.说明书目录；

4.设计计算过程；

5.参考文献；

6.总结与体会；

7.附录。

进度安排

第一周：

熟悉零件结构及加工要求；设计零件机加工工艺规程，填写工艺过程卡片；设计指定工序，填写工序卡片。

第二周：

设计指定工序的专用夹具，画出夹具装配图。

第二周：

设计专用夹具夹具体的零件工作图；整理设计说明书。

参考文献

1、李洪主编《机械加工工艺手册》

2、王绍俊主编《机械制造工艺设计手册》

3、倪小丹主编《机械制造技术基础》

4、王益民主编《机械制造工艺课程设计指导书》

5、王永康主编《机械制造技术课程设计指导书》

6、杨黎明主编《机床夹具设计手册》

附零件图

一、零件分析

1、变速器换挡叉的作用……………………………………………6

2、技术条件分析……………………………………………………6

二、工艺规程的设计

1、确定毛坯的制造方法……………………………………………8

2、基准的选择………………………………………………………8

3、变速器换挡叉各表面、孔的加工方案…………………………9

4、制定工艺路线……………………………………………………9

5、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定…………………9

6、确定进给量、切削速度、刀具和量具…………………………10

三、铣夹具设计

1、确定方案…………………………………………………………12

2、夹紧方案…………………………………………………………12

3、参考文献…………………………………………………………14

四、心得体会………………………………………………………15

一、零件分析

跃进牌汽车属于小型机械，查阅《机械制造工艺设计简明手册》，其生产类型为中批生产。

（一）变速器换挡叉的作用

图1-6为跃进牌汽车变速器三四档换挡叉。

它用一M10*1螺钉通过Φ15.81F8孔连接于换挡轴上，操纵杆下端球头插入14.2㎜上偏差+0.1下偏差0槽内，可拨动它连同换挡轴一起左右移动，此时，卡入双联齿轮退刀槽中的叉口51㎜利用两端面拨动齿轮改变位置，达到变速的目的由。

（二）技术条件分析

由零件图可知，该零件的材料为35钢，锻造成型，两叉口淬火全厚硬度45HRC，零件正火硬度180HBS，去毛刺。

1.孔径精度

孔径精度直接影响轴的回转精度，它包括孔的尺寸精度与孔的形状精度两项内容。

（1）孔的尺寸精度Φ15.81F8孔的尺寸精度为IT8。

（2）孔的几何形状精度作为轴承孔，其圆柱度要求较为严格，圆柱度为0.008㎜。

2.孔与平面之间的相互位置精度

1）孔与平面之间的平行度

孔与平面之间的平行度误差会影响安装精度。

Φ15.81F8孔与平面平行度误差为0.025㎜。

2）孔与平面之间垂直度

孔的轴线与端面不垂直，会产生端面圆跳动，影响使用性能。

Φ15.81F8孔与平面垂直度误差为0.025㎜；

3.平面与平面之间的相互位置精度

平面与平面之间的垂直度误差和平行度误差，有的会影响安装精度，有的虽然不会影响使用性能，但在加工过程中，需要利用相互垂直的平面作为定位基面时，必须严格控制其相互位置精度。

（1）叉口前平面与后平面的平行度误差为0.02㎜，与A端面的垂直度误差为0.15。

（2）尺寸为9.65的前后两端面的平行度误差为0.02㎜。

（3）操纵槽内两端面的平行度误差为0.025㎜。

（4）叉口处尺寸51两端面平行度误差为0.05㎜。

4.平面形状精度

凡定位表面与安装基面都必须平整光洁，以增加安装接触面积，提高接触刚度。

（1）叉口前平面与后平面的平面度允差均为0.03㎜。

（2）尺寸为9.65的前后两端面的平面度允差为0.02㎜。

（3）叉口处尺寸51两端面平面度允差为0.02㎜。

6.表面粗糙度

各表面根据使用需要，规定了相应的表面粗糙度：

Φ15.81F8孔两端倒角为0.4㎜×45º表面粗糙度值为3.2，Φ15.81F8孔的上下两平面的表面粗糙度值为6.3和12.5，以Φ15.81F8孔的轴心线为基准的两侧面表面粗糙度值为6.3，螺纹孔端面表面粗糙度值为12.5，叉口半径为105处表面粗糙度值为6.3，叉口的左右两端面和前后两端面表面粗糙度值均为6.3。

二、工艺规程的设计

1、确定毛坯的制造方法：

零件材料为35钢，零件在工作过程中经常受到冲击性载荷，采用这种材料零件的强度也能保证。

由于零件成批生产，而且零件的轮廓尺寸不大，选用锻造，锻造精度为2级，能保证锻件的尺寸要求，这从而提高生产率和保证加工精度上考虑也是应该的。

2、基准的选择：

基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。

基面选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。

否则，加工工艺过程会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。

1、粗基准的选择。

选择定位粗基准是要能加工出精基准，同时要明确哪一方面的要求是主要的。

粗基准的选择应以下面的几点为原则：

a.应选能加工出精基准的毛坯表面作粗基准。

b.当必须保证加工表面与不加工表面的位置和尺寸时，应选不加工的表面作为粗基准。

c.要保证工件上某重要表面的余量均匀时，则应选择该表面为定位粗基准。

d.当全部表面都需要加工时，应选余量最小的表面作为基准，以保证该表面有足够的加工余量。

在铣床上加工变速器换档叉时，以

内孔作为粗基准。

满足粗基准的选择原则。

2、精基准的选择。

精基准的选择应从保证零件加工精度出发，同时考虑装夹方便，夹具结构简单。

选择时应遵循以下原则：

①尽量选零件的设计基准作精基准，可以避免因基准不重合引起的定位误差，这一原则称为“基准重合”原则。

②尽可能使工件各主要表面的加工，采用统一的定位基准，这是“基准统一”原则。

③当零件主要表面的相互位置精度要求很高时，应采用互为基准，反复加工的原则。

④选择加工表面本身作为定位基准，即“自为基准”。

⑤选择的定位精基准，应保证工件定位准确，夹紧可靠，夹具结构简单，操作方便。

3、变速器换挡叉各表面、孔的加工方案：

（1）支架各表面的加工方案：

变速器换挡叉的加工表面有尺寸9.65前后两端面、尺寸51两端面、尺寸11处端面、操纵槽两内侧面、叉口两侧面、螺纹孔端面，由于它们的粗糙度要求都在3.2—12.5之间，所以都可以用先粗铣、再精铣的加工方法。

（2）孔的加工方案：

Φ15.81F8孔的加工精度为IT8，配合公差为F8，属于间隙配合。

鉴于孔径为15.8,可以预先铸出然后采用钻-扩-绞的方法加工。

4、制定工艺路线：

制定工艺过程的出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。

除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。

（1）工艺路线方案一：

00模型锻造

10正火处理

20车A端面，钻-扩-绞孔Φ15.81

30粗铣尺寸9.650-0.25前后两端面

40铣尺寸51两侧面

50铣尺寸11处端面

60铣尺寸14.2两内侧面

70铣叉口两侧面5.90-0.15

80铣螺纹孔端面

90精铣尺寸51两端面

100精铣尺寸9.650-0.25两端面

110精铣尺寸5.90-0.15两内侧面

120钻M10螺纹孔，攻M10丝

130去毛刺

140局部淬火处理

150检验入库

（2）工艺路线方案二：

00模型锻造

10正火处理

20车A端面，钻-扩-绞孔Φ15.81

30粗铣尺寸9.650-0.25前后两端面

40精铣尺寸9.650-0.25两端面

50铣尺寸51两侧面

60精铣尺寸51两端面

70铣叉口两侧面5.90-0.15

80精铣尺寸5.90-0.15两内侧面

90铣尺寸11处端面

100铣尺寸14.2两内侧面

110铣螺纹孔端面

120钻M10螺纹孔，攻M10丝

130去毛刺

140局部淬火处理

150检验入库

工艺方案的比较与分析：

上述两个方案比较：

方案一先完成所有表面的粗加工，再完成精加工，而方案二精加工与粗加工穿插在一起加工，这就使得方案二加工出来的产品比方案一加工的产品，精度和表面质量更高，选取方案一为最终方案。

5、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定

工序30粗铣尺寸9.650-0.25前后两端面，其加工余量为2mm

其粗糙度要求为6.3，其加工余量为Z=2㎜

6、确定进给量、切削速度、刀具和量具：

切削用量包括背吃刀量a

、进给量f和切削速度v。

确定顺序先确定a

、f再确定v。

（1）切削用量本工序为粗铣9.65

两端面，粗铣10.3端面，所选刀具为高速钢三面刃铣刀。

求得V=21.68，n=86.3r/min，选用n=95r/min=1.58r/s，则实际切削速度v=0.38m/s，实际的每齿进给量为

=0.08mm/z。

=596N，

=0.23KW，故选择可用。

=0.08mm/z，

=47.5mm/min，n=95r/min，v=0.38m/s

（2）基本时间三面刃铣刀铣平面的基本事件为

=

式中

=58mm，

=

，

=18.4mm，d=80mm，

=3.07mm，

=2mm，

=47.5mm/min

=1.33min=80s

因为要铣双面，一换面时间30S计算，总共需要190s。

三、铣夹具设计

为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。

并设计工序30——粗铣9.650-0.25的两端面的夹具。

夹具将立式铣床X51，刀具分别为YG6硬质合金端铣刀。

1.定位装置

对于夹具设计中工序30——粗铣9.650-0.25的两端面的工件定位，工件在心轴、·挡板、螺栓及支承钉上实现完全定位。

其中心轴限制了工件在Z轴上的移动机转动自由度和X轴的移动自由度;挡板和和螺钉连接限制了工件在Y轴上的移动自由度；支承钉限制工件在Y轴上的转动自由度。

实现了完全定位。

2、切削力及夹紧力的计算

确定夹紧力方向和作用点的原则：

（1）夹紧力方向应该朝向主要定位基准面

（2）夹紧力方向应该朝向工件刚性好的方向

（3）夹紧力方向应该尽可能实现“三力”同向，以利于减小夹紧所需的夹紧力

（4）夹紧力的作用点应落在定位元件的支承区域内

（5）夹紧力的作用点应尽量靠近加工部位

参照

可得：

切削力公式：

式中

，

即：

实际所需夹紧力：

得：

安全系数K可按下式计算：

式中：

为各种因素的安全系数（如加工余量不均匀，加工性质，刀具钝化，断续切削等），见参考文献

可得：

所以

由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。

螺旋夹紧时产生的夹紧力：

式中参数由

可查得：

螺纹升角

其中：

作用力臂

原始作用力

由

得：

原动力计算公式：

由上述计算易得：

因此采用该夹紧机构工作是可靠的。

参考文献

1、倪小丹、杨继荣、熊运昌主编《机械制造技术基础》北京，清华大学出版社，2007

2、倪森寿主编《机械制造工艺与装配习题集与课程设计指导书》北京，化学工业出版社，2003

3、吴拓、方琼珊主编《机械制造工艺与机床夹具课程设计指导书》北京，机械工艺出版社，2005

4、王启平主编《机械制造工艺学》哈尔滨，哈尔滨工业大学出版1999

5、《机床夹具设计手册》上海，上海科学技术出版社，第二版，1987

6、《互换性与技术测量基础》胡凤兰主编，高等教育出版社，2010

心得体会

作为本学期的一次课程设计，需要我们综合前阶段所学习的机械制图、金属工艺学、金属材料、机械设计基础、互换性与测量技术、机械制造工艺学等多门课程的知识，同时还要运用数学、力学等基础学科知识以及设计手册上的标准。

这次实习使我学习了和了解了机械加工的基本过程，获得基本生产的感性知识，理论联系实际，扩大知识面；同时专业实习又是锻炼和培养自我业务能力及素质的重要渠道，

通过这次课程设计，我明白了做设计的一些要领。

首先自己有很多不足，从设计的一些基本素质，到自我学习的能力，很多方面都需要提高的。

特别是夹具体的设计，要考虑的东西很多。

机械制造装备设计在夹具体设计方面还研究得不是很透彻。

从一些数据的处理到方案的实施，感觉没有很好的基础，做起来比较困难。

总的来说，感觉时间紧了些，有时候有点焦头烂额，但是只要细细研究，还是能做出来的。

在以后的学习中，我更要注意知识的积累和灵活应用。

希望自己在以后设计中能锻炼自己的分析问题、解决问题、查资料的能力，为以后的工作打下良好的基础。