變速器換擋叉零件加工工藝及課程設(shè)計(jì),變速器,換擋,零件,加工,工藝,課程設(shè)計(jì)
機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書
機(jī)械制造工藝
課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書
題目：設(shè)計(jì)“變速器換擋叉”零件的機(jī)械加工
工藝規(guī)程（大批生產(chǎn)）
系 別
班 級(jí)
姓 名
學(xué) 號(hào)
指導(dǎo)老
目錄
一、零件分析··················································3
1.1零件的作用············································3
1.2零件的工藝分析········································3
1.3尺寸和粗糙度的要求····································3
1.4位置公差要求···········································4
二、毛坯的設(shè)計(jì)··············································4
2.1選擇毛坯··············································4
2.2確定機(jī)加工余量、毛坯尺寸和公差··························4
2.3 確定機(jī)械加工加工余量·································4
2.4 確定毛坯·············································5
2.5 確定毛坯尺寸公差·····································4
2.6設(shè)計(jì)毛坯圖············································4
三、選擇加工方法，擬定工藝路線································6
3.1基面的選擇············································6
3.2粗基準(zhǔn)的選擇··········································6
3.3精基準(zhǔn)的選擇··········································6
3.4制定機(jī)械加工工藝路線··································6
四、加工設(shè)備及道具、夾具、量具的選擇···························14
五、確定切削用量·············································16
六、基本時(shí)間的確定··········································18
七、夾具設(shè)計(jì)···············································23
八、總結(jié)·····················································23
一、零件分析
1.1零件的作用
題目所給定的零件是變速器換檔叉，如下圖所示。它位于傳動(dòng)軸的端部，主要作用是換擋。使變速器獲得換檔的動(dòng)力。
1.2零件的工藝分析
由零件圖可知，該零件的材料為35#鋼，鍛造成型，由零件的尺寸公差選擇模鍛加工成型，保證不加工表面達(dá)到要求的尺寸公差。
該零件需要加工的表面可大致分為以下四類：
（1）Φ15.8的孔。
（2）以Φ15.8孔的軸心線為基準(zhǔn)的上下兩平面。
（3）兩插口端面。
（4）兩叉口內(nèi)側(cè)面。
（5）拔槽兩個(gè)側(cè)面。
（6）撥槽的內(nèi)側(cè)面面
（7）M10*1-7H的螺紋孔。
其中Φ15.8的孔以及叉口的上下端面和叉口的中間兩側(cè)面為主要的配合面，加工的精度及粗糙度的要求較高，應(yīng)作為加工的重點(diǎn)
1.3尺寸和粗糙度的要求
Φ15.81的孔的上偏差為+0.043，下偏差為+0.016，配合公差為F8，屬于間隙配合，孔的內(nèi)表面的粗糙度為3.2，要求較高，鑒于孔徑為15.81，可先采用Φ14的麻花鉆鉆孔，在用Φ10的立銑刀進(jìn)行擴(kuò)孔，最后用無(wú)心砂輪進(jìn)行精加工。
Φ15.81的孔的上下兩平面距離孔中心線的尺寸分別為11mm和12.7mm，上表面的粗糙度為6.3，下表面的粗糙度為12.5，直接采用立銑刀銑削加工即可達(dá)到要求。
以Φ15.81的孔的軸心線為基準(zhǔn)的尺寸為9.65mm的兩側(cè)面的表面粗糙度為6.3，可直接用端面立銑刀進(jìn)行加工保證尺寸要求。
叉口的上下端面的尺寸分別為33.5mm和39.4mm其表面粗糙度為6.3，可直接用端面立銑刀進(jìn)行加工保證尺寸要求。
以Φ15.81的孔的軸心線為基準(zhǔn)的叉口兩側(cè)面尺寸為51mm，表面粗糙度為6.3，可直接用端面立銑刀進(jìn)行加工保證尺寸要求。
撥槽的最前端面，以Φ15.81孔的下端面為基準(zhǔn)，其尺寸為11，其表面粗糙度為12.5
M10*1-7H的螺紋孔，先采用Φ8.5的麻花鉆鉆孔，再采用Φ10的絲錐攻絲完成。
1.4、位置公差要求
由零件圖可知，該零件主要要求保證Φ15.81的孔和叉口的上下端面之間的垂直度要求，以Φ15.81的孔作為加工叉口上下端面的定位基準(zhǔn)便可以保證其垂直度的要求。
二、毛坯的設(shè)計(jì)
2.1選擇毛坯
該零件的材料為35#鋼，考慮到零件在工作時(shí)要求有較高的強(qiáng)度和抗扭性，非加工面的尺寸精度要求較高，以及批量為大批量生產(chǎn)，所以采用模鍛毛坯成型。
2.2確定機(jī)加工余量、毛坯尺寸和公差
(1)確定最大輪廓尺寸
根據(jù)零件圖計(jì)算零件的最大輪廓尺寸為：長(zhǎng)147.4mm，寬76mm，高56mm
（2）選擇鍛件公差等級(jí)
查手冊(cè)模鍛成型，零件材料按中碳鋼，得鍛件公差等級(jí)為12～14級(jí)取為13級(jí)。
（3）求鑄件尺寸公差
公差帶相對(duì)于基本尺寸對(duì)稱分布。
（4）求機(jī)械加工余量等級(jí)
查手冊(cè)得按模鍛成型的方法，鍛件材料為35#鋼的機(jī)械加工余量等級(jí)E-G級(jí)選擇F級(jí)。
2.3 確定機(jī)械加工加工余量
根據(jù)鍛件質(zhì)量、零件表面粗糙度、形狀復(fù)雜程度，取鑄件加工表面的單邊余量為2㎜，孔的加工余量按相關(guān)表查找選取。
2.4 確定毛坯
上面查得的加工余量適用于機(jī)械加工表面粗糙度Ra≧1.6@.Ra＜1.6@的表面，余量要適當(dāng)加大。
分析本零件，加工表面Ra≧1.6@,因此這些表面的毛坯尺寸只需將零件的尺寸加上所查的余量即可。（由于有的表面只需粗加工，這時(shí)可取所查數(shù)據(jù)的小值）
生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，可采用模鍛毛坯。
2.5 確定毛坯尺寸公差
毛坯尺寸公差根據(jù)鍛件質(zhì)量、材質(zhì)系數(shù)、形狀復(fù)雜系數(shù)查手冊(cè)得，本零件毛坯尺寸允許偏差為0.1-0.2mm，表面粗糙度 為Ra12.5-25
2.6設(shè)計(jì)毛坯圖
查機(jī)械制造工藝簡(jiǎn)明手冊(cè)表1.4—27確定各表面的加工總余量：
加工表面
基本尺寸
鍛件尺寸公差
機(jī)械加工余量（單側(cè)）
鍛件尺寸
拔槽兩側(cè)面
9.65
0.25
2
13.65
￠15.81下端面
12.7
0.15
2
14.7
叉口上端面
33.5
0.2
2
31.5
叉口下端面
39.4
0.2
2
41.4
叉口兩側(cè)面
51
0.2
2
47
拔槽內(nèi)側(cè)面
14.2
0.1
2
10.2
表2-1
三、 選擇加工方法，擬定工藝路線
3.1基面的選擇
基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要設(shè)計(jì)之一，基面的選擇正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得到提高。否則，加工工藝過(guò)程會(huì)問(wèn)題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無(wú)法進(jìn)行。
3.2粗基準(zhǔn)的選擇
粗基準(zhǔn)的選擇影響影響各加工面的余量分配及不需加工表面與加工表面之間的位置精度。為了保證叉口上下平面與Φ15.81孔的垂直度要求以及叉口上下面的加工余量分配均勻，所以選擇叉口的上端面作為第一道工序的定位基準(zhǔn)。
3.3精基準(zhǔn)的選擇
以第一道工序中的已加工面作為下到工序的定位平面，以Φ15.81孔的中心軸線為定位基準(zhǔn)，確保設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工藝基準(zhǔn)的重合，以減少加工誤差。
3.4制定機(jī)械加工工藝路線
工藝路線一：
工序一：
（1）粗銑叉口下端面加工經(jīng)濟(jì)精度IT12，粗糙度12.5（組合夾具）
（2）精銑叉口下端面，加工經(jīng)濟(jì)精度IT10，粗糙度6.3
工序二：
（1）用Φ14的麻花鉆加工孔，加工經(jīng)濟(jì)精度IT13，粗糙度12.5（專用夾具）
（2）用Φ10的立銑刀擴(kuò)孔到直徑為15.5mm，加工精度為IT10,粗糙度為6.3
工序三：
（1）粗銑叉口上端面，加工經(jīng)濟(jì)精度IT12，粗糙度12.5（組合夾具）
（2）粗銑叉口中間的兩側(cè)面，加工經(jīng)濟(jì)精度IT12，粗糙度12.5
（3） 粗銑撥槽下端面，加工經(jīng)濟(jì)精度IT12，粗糙度12.5
（4）精銑叉口上端面，加工經(jīng)濟(jì)精度IT10，粗糙度6.3
（5）精銑叉口中間的兩側(cè)面，加工經(jīng)濟(jì)精度IT10，粗糙度6.3
工序四：
（1）粗銑撥槽的一個(gè)側(cè)面，加工經(jīng)濟(jì)精度IT12，粗糙度12.5（專用夾具）
（2）精銑撥槽側(cè)面，加工精度IT10，粗糙度6.3
工序五：
（1）粗銑撥槽的另一個(gè)側(cè)面，加工經(jīng)濟(jì)精度IT12，粗糙度12.5（專用夾具）
（2）粗銑撥槽的中間兩個(gè)小側(cè)面，加工經(jīng)濟(jì)精度IT12，粗糙度12.5
（3）粗銑撥槽的最前端面，加工經(jīng)濟(jì)精度IT12，粗糙度12.5
（4）精銑撥槽側(cè)面，加工精度IT10，粗糙度6.3
（5）精銑撥槽的中間的兩個(gè)小側(cè)面，加工精度IT10，粗糙度6.3
（6）加工0.8*45°的倒角
工序六：
(1)，用Φ8.5的麻花鉆鉆孔
（2），用Φ10的絲錐攻絲，加工M10的螺紋孔。
工序七：
（1），用無(wú)心磨床精加工Φ15.8的孔，粗糙度3.2
（2），加工0.4*45°的倒角
工序八：
（1），鉗工，去毛刺
工序九：
（1），檢驗(yàn)
工藝路線二：
工序一：
（1）用Φ14的麻花鉆加工孔，加工經(jīng)濟(jì)精度IT13，粗糙度12.5（專用夾具）
（2）用Φ10的立銑刀擴(kuò)孔到直徑為15.5mm，加工精度為IT10,粗糙度為6.3
工序二：
（1）粗銑叉口下端面加工經(jīng)濟(jì)精度IT12，粗糙度12.5（組合夾具）
（2）精銑叉口下端面，加工經(jīng)濟(jì)精度IT10，粗糙度6.3
工序三：
（1）粗銑叉口上端面，加工經(jīng)濟(jì)精度IT12，粗糙度12.5（組合夾具）
（2）粗銑叉口中間的兩側(cè)面，加工經(jīng)濟(jì)精度IT12，粗糙度12.5
（3） 粗銑撥槽下端面，加工經(jīng)濟(jì)精度IT12，粗糙度12.5
（4）精銑叉口上端面，加工經(jīng)濟(jì)精度IT10，粗糙度6.3
（5）精銑叉口中間的兩側(cè)面，加工經(jīng)濟(jì)精度IT10，粗糙度6.3
（6）加工0.8*45°的倒角
工序四：
（1）粗銑撥槽的一個(gè)側(cè)面，加工經(jīng)濟(jì)精度IT12，粗糙度12.5（專用夾具）
（2）精銑撥槽側(cè)面，加工精度IT10，粗糙度6.3
工序五：
（1）粗銑撥槽的另一個(gè)側(cè)面，加工經(jīng)濟(jì)精度IT12，粗糙度12.5（專用夾具）
（2）粗銑撥槽的中間兩個(gè)小側(cè)面，加工經(jīng)濟(jì)精度IT12，粗糙度12.5
（3）粗銑撥槽的最前端面，加工經(jīng)濟(jì)精度IT12，粗糙度12.5
（4）精銑撥槽側(cè)面，加工精度IT10，粗糙度6.3
（5）精銑撥槽的中間的兩個(gè)小側(cè)面，加工精度IT10，粗糙度6.3
（6）加工0.8*45°的倒角
工序六：
(1)，用Φ8.5的麻花鉆鉆孔
（2），用Φ10的絲錐攻絲，加工M10的螺紋孔。
工序七：
（1），用無(wú)心磨床精加工Φ15.8的孔，粗糙度3.2
（2），加工0.4*45°的倒角
工序八：
（1），鉗工，去毛刺
工序九：
（1），檢驗(yàn)
工藝路線三：
工序一：
（1）粗銑叉口下端面加工經(jīng)濟(jì)精度IT12，粗糙度12.5（組合夾具）
（2）精銑叉口下端面，加工經(jīng)濟(jì)精度IT10，粗糙度6.3
工序二：
（1）用Φ14的麻花鉆加工孔，加工經(jīng)濟(jì)精度IT13，粗糙度12.5（專用夾具）
（2）用Φ10的立銑刀擴(kuò)孔到直徑為15.5mm，加工精度為IT10,粗糙度為6.3
工序三：
（1）粗銑叉口上端面，加工經(jīng)濟(jì)精度IT12，粗糙度12.5（組合夾具）
（2）粗銑叉口中間的兩側(cè)面，加工經(jīng)濟(jì)精度IT12，粗糙度12.5
（3）粗銑撥槽的最前端面，加工經(jīng)濟(jì)精度IT12，粗糙度12.5
（4）精銑叉口上端面，加工經(jīng)濟(jì)精度IT10，粗糙度6.3
（5）精銑叉口中間的兩側(cè)面，加工經(jīng)濟(jì)精度IT10，粗糙度6.3
（6）加工0.8*45°的倒角
工序四：
（1） 粗銑撥槽下端面，加工經(jīng)濟(jì)精度IT12，粗糙度12.5
工序五：
（1）粗銑撥槽的一個(gè)側(cè)面，加工經(jīng)濟(jì)精度IT12，粗糙度12.5（專用夾具）
（2）粗銑叉口中間的兩側(cè)面，加工經(jīng)濟(jì)精度IT12，粗糙度12.5
（3）精銑撥槽側(cè)面，加工精度IT10，粗糙度6.3
（4）粗銑撥槽的另一個(gè)側(cè)面，加工經(jīng)濟(jì)精度IT12，粗糙度12.5（專用夾具）
（5）精銑撥槽側(cè)面，加工精度IT10，粗糙度6.3
（6）加工0.8*45°的倒角
工序六：
(1)，用Φ8.5的麻花鉆鉆孔
（2），用Φ10的絲錐攻絲，加工M10的螺紋孔。
工序七：
（1），用無(wú)心磨床精加工Φ15.8的孔，粗糙度3.2
（2），加工0.4*45°的倒角
工序八：
（1），鉗工，去毛刺
工序九：
（1），檢驗(yàn)
工藝路線四：
工序一：
（1）用Φ14的麻花鉆加工孔，加工經(jīng)濟(jì)精度IT13，粗糙度12.5（專用夾具）
（2）用Φ10的立銑刀擴(kuò)孔到直徑為15.5mm，加工精度為IT10,粗糙度為6.3
工序二：
（1） 粗銑叉口上端面加工經(jīng)濟(jì)精度IT12，粗糙度12.5（組合夾具）
（2） 粗銑叉口最上端面加工經(jīng)濟(jì)精度IT12，粗糙度12.5
工序三：
（1）粗銑叉口下端面加工經(jīng)濟(jì)精度IT12，粗糙度12.5（組合夾具）
（2）粗銑叉口中間的兩側(cè)面，加工經(jīng)濟(jì)精度IT12，粗糙度12.5
工序四：
（1）下叉口淬火處理，硬度要求為45HRC。
工序五：
（1）精銑叉口上端面，加工經(jīng)濟(jì)精度IT10，粗糙度6.3
工序六：
（1） 精銑叉口的下端面，加工經(jīng)濟(jì)精度IT10，粗糙度6.3
（2） 精銑叉口中間的兩側(cè)面，加工經(jīng)濟(jì)精度IT10，粗糙度6.3
（3） 加工0.8*45°的倒角。
工序七：
（1）粗銑撥槽的一個(gè)側(cè)面，加工經(jīng)濟(jì)精度IT12，粗糙度12.5
（2）粗銑撥槽的中間兩側(cè)面，加工經(jīng)濟(jì)精度IT12，粗糙度12.5
（3）精銑撥槽的一個(gè)側(cè)面，加工經(jīng)濟(jì)精度IT10，粗糙度6.3
（4）精銑撥槽的中間兩側(cè)面，加工經(jīng)濟(jì)精度IT10，粗糙度6.3
（5）加工0.8*45°的倒角
工序八：
（1）粗銑撥槽的另一個(gè)側(cè)面，加工經(jīng)濟(jì)精度IT12，粗糙度12.5（專用夾具）
（2）精銑撥槽側(cè)面，加工精度IT10，粗糙度6.3
（3）加工0.8*45°的倒角
工序九：
（1） 粗銑撥槽下端面，加工經(jīng)濟(jì)精度IT12，粗糙度12.5
(2)，用Φ8.5的麻花鉆鉆孔
（3），用Φ10的絲錐攻絲，加工M10的螺紋孔。
工序十：
（1），用無(wú)心磨床精加工Φ15.8的孔，粗糙度3.2
（2），加工0.4*45°的倒角
工序十一：
（1），鉗工，去毛刺
工序十二：
（1），檢驗(yàn)
3.5工藝路線比較
上述四個(gè)工藝路線，路線一和路線三先加工撥叉的底平面，后加工孔，遵循先面后孔的原則，路線二和路線四是鑒于孔的加工要求較高，與底面的垂直度要求也較高，并且是很多尺寸的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，為遵循基準(zhǔn)統(tǒng)一的原則，同時(shí)也更能保證叉口上下兩平面與孔的垂直度要求，所以路線二和路線四要優(yōu)于路線一和路線三。而由于叉口的下端面是一上端面為基準(zhǔn)的，為遵循互為基準(zhǔn)的原則，保證底面的加工尺寸精度，應(yīng)先加工上叉口，后加工下叉口，所以路線四優(yōu)于路線二，固選擇路線四為最終的工藝路線。
工序號(hào)
工序內(nèi)容
簡(jiǎn)要說(shuō)明
00
模鍛成型
05
正火處理
10
加工Φ15.81的孔
15
粗加工叉口上端面和撥槽的最上端面
20
粗加工叉口下端面及中間側(cè)面
25
兩叉口淬火處理
30
精加工叉口上端面
35
精加工叉口下端面及中間側(cè)面
40
加工撥槽的側(cè)面及中加面
45
加工撥槽的另一個(gè)側(cè)面
50
加工撥槽下端面及M10的螺紋孔
55
精加工Φ15.8
60
鉗工
65
檢驗(yàn)
表3-1
四、加工設(shè)備及道具、夾具、量具的選擇
由于生產(chǎn)類型為大批量，故加工設(shè)備以通用機(jī)床為主，輔以少量專用機(jī)床，其生產(chǎn)方式以通用機(jī)床專用夾具為主，輔以少量專用機(jī)床的流水生產(chǎn)線，工件在各機(jī)上的裝卸及各機(jī)床間的傳送均由人工完成。
4.1根據(jù)不同的工序選擇不同的機(jī)床
10工序是加工Φ15.8的孔，先用Φ14的麻花鉆鉆孔，再用選用Φ15的擴(kuò)孔鉆擴(kuò)孔，可選用立式搖臂鉆床完成。
15工序是粗銑叉口上端面，可選用立式銑床完成。
20工序是粗銑叉口下端面及中間兩側(cè)面，可以選用立式銑床完成。
30工序是精加工叉口上端面，選用立式銑床完成。
35工序是粗銑叉口上端面及中間兩側(cè)面，可以選用立式銑床完成。
40 工序是銑削加工撥槽的側(cè)面以及撥槽的中間兩個(gè)小側(cè)面，可選用臥式銑床來(lái)完成。
45工序是加工撥槽的另一個(gè)側(cè)面，在上道工序的基礎(chǔ)將夾具旋轉(zhuǎn)180°，同樣的采用臥式銑床。
50 工序是銑削撥槽的下端面和鉆孔加工M10*1的螺紋孔，可以選用臥式銑床完成
55 為精加工Φ15.8的孔，采用萬(wàn)能無(wú)心磨床來(lái)保證精度。
4.2刀具選擇
選用硬質(zhì)合金銑刀，硬質(zhì)合金鉆頭，硬質(zhì)合金擴(kuò)孔鉆、加工中碳鋼零件采用YG硬質(zhì)合金，粗加工用YG8，半精加工為YG6
工序號(hào)
工序內(nèi)容
所選刀具
00
模鍛成型
05
正火處理
10
加工Φ15.8的孔
Φ14的麻花鉆和 Φ15的擴(kuò)孔鉆
15
粗加工叉口上端面和撥槽的最前端面
Φ20的端面銑刀
20
粗加工叉口下端面及中間側(cè)面
Φ20的端面銑刀和Φ10的立銑刀
25
兩叉口淬火處理
30
精加工叉口上端面并倒角
Φ20的端面銑刀
35
精加工叉口下端面及中間側(cè)面并倒角
Φ20的端面銑刀和Φ10的立銑刀
40
加工撥槽的側(cè)面及中間側(cè)面
Φ20的端面銑刀和Φ10的立銑刀
45
加工撥槽的另一個(gè)側(cè)面
Φ20的端面銑刀
50
加工撥槽下端面及M10的螺紋孔
Φ20的端面銑刀和Φ8.5的麻花鉆及Φ10的絲錐
55
精加工Φ15.8
砂輪
60
鉗工
65
檢驗(yàn)
表4-1
4.3選擇量具
本零件屬于成批生產(chǎn)，一般情況下盡量采用通用夾具。根據(jù)零件的表面的精度要求，尺寸和形狀特點(diǎn)，參考相關(guān)資料，選擇如下：
10工序采用游標(biāo)卡尺和塞規(guī)。
15、20、30、35、40、45工序采用游標(biāo)卡尺和標(biāo)準(zhǔn)粗糙度塊。
倒0.8*450角度，采用萬(wàn)能角度卡尺。
50工序采用塞規(guī)檢驗(yàn)。
五、確定切削用量
工序一：
工步一：用Φ14的麻花鉆鉆孔
a p=5.5mm, Vc=50-70m/min,取Vc=50m/min
n=(1000×50)/(3.14×14)=1137.4r/min
主軸最大轉(zhuǎn)速1400 r/min ，所以取n=1135r/min, Vc=(1135×3.14×14)/1000=49.89m/min
工步二：用Φ15的擴(kuò)孔鉆擴(kuò)孔
a p=5.5mm, Vc=50-70m/min,取Vc=50m/min
n=(1000×50)/(3.14×15)=1061.6r/min
主軸最大轉(zhuǎn)速1400 r/min ，所以取n=1060r/min, Vc=(1060×3.14×15)/1000=49.92m/min
工序二：
工步一：粗銑叉口上端面
已知工件材料為35#鋼，選擇鑲齒套式面銑刀，齒數(shù)z=10，材料YG8， fz=0.2~0.29/齒。
確定每齒進(jìn)給量和背吃刀量。
查表取每齒進(jìn)給量，查表取af=1.2mm/z
背吃刀量取4mm
查表得：
V=64m/min Pm=1.33kw
計(jì)算實(shí)際主軸轉(zhuǎn)速
主軸轉(zhuǎn)速n=1000×64/（3.14×20）=1019.1 r/min
查表得n=1000 r/min ，
計(jì)算Vc=1000×3.14×20/1000=62.8m/min
功率校核PM=1.33 kw
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