换挡叉加工工艺及铣槽14夹具设计【课程资料 含全套CAD图纸】

课程设计说明书 1 目 录 1 零件工艺性分析 . 1 挡叉的概述 . 1 挡叉的技术要求 . 1 析换挡叉的工艺性 . 3 定换挡叉的工艺类型 . 3 2 换挡叉机械加工工艺规程设计 . 3 挡叉材料及毛坯制造方法 . 3 定毛坯尺寸公差和加工余量 . 3 位基准的选择 . 4 订工艺路线 . 5 定切削用量及基本工时 . 8 3 铣 槽 14 专用机床夹具设计 . 12 计主旨 . 12 具设计 . 13 4 方案综合评价与结论 . 13 5 体会与展望 . 14 6 参考文献 . 14 买文档送全套 纸 交流 414951605 买文档送全套 纸 交流 414951605 买文档送全套 纸 交流 414951605 买文档送全套 纸 交流 414951605 中北大学课程设计说明书 2 1 零件工艺性分析 挡叉的概述 挡叉的功用 换挡叉头以孔套在变素差叉轴上，并用销钉经孔与变速叉轴联接，换挡叉脚则夹在双联变换齿轮的槽中，当需要变速时，操纵变速杆，变速操纵机构就通过换挡叉头部的操纵槽带动换挡叉与变速叉轴一起在变速箱中滑移，换挡叉脚拨动双联变速齿轮在花键轴上滑动以变换档位，从而改变机器的运转速度。 挡叉的结构特点 换挡叉在改变档位时要承受弯曲应力和冲击载荷的作用， 因此该零件应具有足够的强度、刚度和韧性，以适应换挡叉的工作条件。该零件的主要工作表面为换挡叉脚两端面、叉轴孔和锁销孔，在设计工艺规程时应重点予以保证。 挡叉的技术要求 课程设计说明书 2 换挡叉零件技术要求如下表 该换挡叉形状特殊、结构简单，属典型的叉杆类零件。为实现换挡、变速的功能，其叉轴孔与变速叉轴有配合要求，因此加工精度要求较高。差脚两端 面以及换 挡叉头部方槽两侧面在工作中需承受冲击载荷为增强其耐磨性，该表面要求高频淬火处理，硬度为55保证换挡叉换挡时叉脚受力均匀，要求叉脚两端面对叉轴孔 直度为 保证换挡叉在叉轴上有准 确的位置，该换档位准确，换挡叉采用螺栓螺纹连接定位。为保证整个零件的 硬度和加工性能，要求对整个零件进行热处理、调质，硬度为 18 综上所述，该换挡叉零件的各项技术要求制定的较为合理，符合该零件在变速箱中的功用 。 加工表面 尺寸及偏差/差及精度等级 表变粗糙度m 形位公差/挡叉头两端面 42 换挡叉头部上端面 21 换挡叉头部方槽两侧面 14 换挡叉头部方槽底面 16 孔 换挡叉脚两端面 换挡叉脚内表面 课程设计说明书 3 析换挡叉的工艺性 分析零 件图可知，拨插头两端面和差脚两端面均要求切削加工，且在轴向方向上均高于相邻表面，这样既减少里加工面积，又提高了换挡时叉脚端面的接触刚度； 16 以防止加工过程中钻头钻偏以保证孔的加工精度；另外，该零件除主要工作表面（换挡叉脚两端面、内表面 差轴孔 ，其余表面加工精度均较低，不需要高精度机床加工，通过铣削、钻床的粗加工就可以达到加工要求；而主要工作表 面虽然加工精度相对较高，但也可以在正常的生产条件下，采用较经济的方法保质保量的加工出来。由此可见，该零件的工艺性较好。 定换挡叉的工艺类型 设计要求该零件的生产类型为大批生产。 2 换挡叉机械加工工艺规程设计 挡叉材料及毛坯制造方法 由于该换挡叉在工作过程中要承受冲击载荷，为增强换挡叉的强度和冲击韧度，获得纤维组织，毛坯选用铸件，该换挡叉的轮廓尺寸不大，且生产类型属于中批生产，为提高生产率和铸件精度，以采用砂型铸造方法制造毛坯。毛坯的拔模斜度为 5。 定毛坯尺寸公差和加工余量 要确定毛 坯的尺寸公差及机械加工余量，应先确定如下各项因素。 件机械加工余量等级 查表 2得铸件机械加工余量等级为 FH，取 G 级。 件公差等级 由于铸件选择机器造型，材料为 生产类型为大批量，查表 2得铸件公差等级 812 级，取 10 级。 定铸件基本尺寸 课程设计说明书 4 换挡叉铸件尺寸公差、加工余量和基本尺寸如下： 位基准的选择 基准 作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其他表面欠 缺。 粗基准： 选择换挡叉脚两端面和内表面作为粗基准。 加工表面 公差等级 加工面基本尺寸 铸造尺寸公差 机械加工余量公差等级 坯基本尺寸 换挡叉头部上端面 10 21 挡叉头部方槽两侧面 0 换挡叉头部方槽底面 0 换挡叉头部两侧面 10 42 纹孔端面 10 14 6 孔 0 换挡叉脚两端面 10 8 2 G 挡叉脚内表面 10 程设计说明书 5 基准 根据该换挡叉零件的技术要求和装配要求，选择换挡叉头右端面和叉轴孔 件上的很多表面都可以采用他们作基准进行加工，即遵循了“基准统一”原则。 叉轴孔 轴线是设计基准，选用其做精基准定位加工换挡叉脚两端面，实现了设计基准和工艺基准的重合，保证了被加工表面的垂直度要求。 选用换挡叉左端面作为精基准同样是遵循了“基准重合”的原则，因为该 换挡叉在轴方向的尺寸多以该端面作为设计基准； 另外，由于换挡叉刚性较差，受力易产生弯曲变形，为了避面在机械加工中产生加紧变形，根据夹紧力应垂直于主要定位基面，并应作用在刚度较大部位的原则，夹紧力作用点不能做用在叉杆上。 选用换挡叉头右端面作精基准，夹紧可作用在换挡叉左端面上，加紧稳定可靠。 订工艺路线 艺路线方案一 工序 1：粗铣换挡叉头左右两端面 工序 2：钻 16 。 工序 3：拉 16 至图样尺寸。 工序 4：锪 16 处倒角 1 45。 工序 5：粗铣换挡叉头上端面。 工序 6：粗铣 精铣换挡叉头部方槽。 工序 7：粗铣 精铣 磨削换挡叉脚两端面。 工序 8：粗铣 精铣换挡叉脚内表面。 工序 9：粗铣螺纹孔端面。 工序 10：钻 孔 角 120 ，攻螺纹 工序 11：清洗。 工序 12：终检。 课程设计说明书 6 艺路线方案二 工序 1：粗铣换挡叉头左右两端面 工序 2：钻 16 。 工序 3：拉 16 至图样尺寸。 工序 4：锪 16 处倒角 1 45。 工序 5：粗铣 精铣 磨削换挡叉脚两端面。 工序 6：粗铣 精铣换挡叉脚内表面。 工序 7：粗铣换挡叉头上端面。 工序 8：粗铣 精铣换挡叉头部方槽。 工序 9：粗铣螺纹孔端面。 工序 10：钻 孔 角 120 ，攻螺纹 工序 11：清洗。 工序 12：终检。 艺方案的比较与分析 上述两个方案的特点在于：方案一是先加工换挡叉头部两端面及 16加工换挡叉头部方槽，再加工换挡叉脚部端面及内表面，最后加工纹孔。方案二是先加工换挡叉头部两端面及 16，再加工换挡叉脚部端面及内表面，再加工换挡叉头部方槽，最后加工 纹孔。显然在加工换挡叉脚部端面及内表面之后在加工换挡叉头部方槽，较易保证方槽的加工精度和形位公差，所以方案二较合理。 艺路线确定 在综合考虑工序顺序安排原则的基础上，表 4 列出了换挡叉的工艺路线。 表 4 换挡叉工艺路线及定位基准、设备的选用 工序号 工序名称 机床设备 刀具 定位基准 1 同时粗铣换 挡叉头左右两端面 卧式双面铣床 三面刃铣刀 叉脚左侧边 2 钻 16 四面组合钻 麻花钻、 叉脚内表面和课程设计说明书 7 床 扩孔钻 叉顶部侧面 3 拉 16 拉床 拉刀 叉脚内表面和叉顶部侧面 4 锪 16处倒角 1 45 钻床 锪钻 叉脚内表面和叉顶部侧面 5 粗铣 精铣换挡叉脚两端面 卧式双面铣床 三面刃铣刀 16，叉头部右端面 6 粗铣 精铣叉脚内侧面 立式铣床刀 16，叉脚外曲面 7 粗铣换挡叉头上端面，并粗铣、精铣方槽 立式铣床刀 16，叉脚内 表面 8 粗铣螺纹孔端面 立式铣床刀 16，叉脚内表面 9 钻 角 120 ，攻 纹 四面组合钻床 麻花钻，锪钻 16，叉脚内表面，叉头右端面 10 去毛刺 钳工台 平锉 11 中检 12 热处理 换挡叉脚两侧面和方槽两侧面高频淬火 淬火机等 13 校正换挡叉脚 钳工台 手锤 14 磨削换挡叉脚两端面 平面磨床轮 16，叉头部右端面 15 清洗 清洗机 16 终检 课程设计说明书 8 定切削用量及基本工时 削用量的计算 工序 1：同时粗铣换挡叉头左右两端面。 该工序就一个工步，即同时粗铣换挡叉头左右两个端面。 （ 1）背吃刀量的确定 2）进给量的确定 由表 5机床功率 510件 夹具系统刚度为中等条件选取，该工件的每齿进给量 为 z。 （ 3）铣削速度计算 由表 5镶齿铣刀、 d/z=80/10 的条件选取，铣削速度v 可取 为 公式（ 5n=1000v/ d 可求得该工序铣刀转速，即 n=1000 80=照表 4列 立式铣床的主轴转速，取转速 n=160r/取此转速代入公式（ 5可求出该工序的实际铣削速度 v=n d/1000= 工序 2：钻 16。 （ 1） 背吃刀量的确定 由表 215 （ 2） 进给量的确定 查表 5钢件 45 刚查表得进给量取 f =r。 （ 3） 切削速度的确定 查表 5切削速度 v=20m/工序 3：拉 16。 （ 1） 背吃刀量的确定 11516 （ 2） 进给量的确定 查表 5拉削进给量 z （ 3） 切削速度的确定 查表 5第 2 组切削速度，切削速度为 v=4m/工序 4：锪 16两端倒角 1 45 （ 1） 背吃刀量的确定 2） 进给量的确定 查表 5进给量 f =r. （ 3） 切削速度的确定 查表 5切削速度 v=14m/工序 5：粗铣 精铣换挡叉脚两端面 本工序由两个工步组成，即工步 1：同时粗铣换挡叉脚两端面；工步 2：课程设计说明书 9 同时精铣换挡叉脚两端面。 （ 1） 背吃刀量的确定 工步 2 的机械加工余量为 1以工步 1 的背吃刀量 步 2 的背吃刀量 12 （ 2） 进给量的确定 工步 1：查表 5每齿进给量 z；工步 2：查表 5给量 f =r。 （ 3） 铣削速度的确定 工步 1：铣削速度同工序 1，即 :步 2：铣削速度同工步 1，即 工序 6：粗铣 精铣叉脚内侧面 本工序由两个工步组成，即工步 1：粗铣换挡叉脚内侧面； 工步 2：精铣换挡叉脚内侧面。 （ 1）背吃刀量的确定 工步 2 的机械加工余量为 1以工步 1 pa 步 2 的背吃刀量 12pa （ 2）进给量的确定 工步 1：查表 5每齿进给量 z；工步 2：查表 5给量 f =r。 （ 3）铣削速度的确定 工步 1：铣削速度同工序 1，即 :步 2：铣削速度同工步 1，即 工序 7：粗铣换挡叉头上端面，并粗铣、精铣方槽 本工序共有三道工步，即工步 1：粗铣换挡叉头 上端面；工步 2：粗铣方槽；工步 3：精铣方槽。 （ 1） 背吃刀量的确定 工步 1： 步 2：由于精加工余量为 1以 101112 步 3：该工步进给量包括方槽纵向背吃刀量和左侧及右侧横向背吃刀量，三个背吃刀量相同，即 13 （ 2） 进给量的确定 工步 1 和工步 2 的进给量相同，即 zz ff mm/z；工步 3 的进给量为 f =r。 （ 3） 铣削速度的确定 三个工步的切削速度相同，即 v= 工序 8：粗铣螺纹孔端面 课程设计说明书 10 （ 1） 背吃刀量的确定 （ 2） 进给量的确定 z。 （ 3） 铣削速度的确定 v= 工序 9：钻 孔 角 120，攻 纹 本工序包括三道工步，即工步 1：用 麻花钻钻削底孔；工步 2：用锪钻钻削 120 倒角；工步 3：攻 纹。 （ 1） 背吃刀量的确定 工步 1： 步 2：2步 3：pa （ 2） 进 给 量 的 确 定 工步 1 ： 查 表 5按 钢 件 45 刚 查 表 得 进 给 量 取1f =r。工步 2：查表 5进给量 2f =r；工步 3：由于攻螺纹的进给量就是被加工螺纹的螺距，取本螺 纹的螺距为 1以本工步的进给量3f=1 （ 3） 切削速度的确定 工步 1：查表 5切削速度 v=20m/步 2：查表 5切削速度 v=14m/步 3：由表 5得攻螺纹的切削速度 v=38m/取 v=3m/公式（ 5 r/由立式钻床主轴转速表 4转速 44r/ 将 此 转 速 代 入 公 式 （ 5 可 求 出 该 工 步 的 实 际 切 削 速 0/ m/ 工序 10：钻通孔 2 1）背吃刀量的确定 2 （ 2）进给量的确定 f = （ 3）切削速度的确定 v=20m/ 本工时的计算 工序 1：同时粗铣换挡叉头左右两端面 按表 5 课程设计说明书 11 l =2284640080(1()(21 22 l sf i 工序 2：钻 16 根据表 5 l =42 o 1(c o 1 12l sf i 工序 3：拉 16 设拉刀长度为 400 st j 0042 工序 5：粗铣 精铣换挡叉脚两端面 l =1961640 080(1()(21 22 l i 工序 6：粗铣 精铣叉脚内侧面 l =2676640080(1()(21 22 l i 工序 7：粗铣换挡叉头上端面，并粗铣、精铣方槽 （ 1） 粗铣换挡叉头上端面时所用基本工时计算： l =42764640080(1()(21 22 l sf i （ 2） 粗铣方槽所用基本工时为 l =1244640 080(1()(21 22 l 课程设计说明书 12 sf i （ 3） 精铣方槽两侧面所用基本工时为 l =1244640 080(1()(21 22 l i 工序 8：粗铣螺纹孔端面 l =1496640 080(1()(21 22 l sf i 工序 9：钻 孔 纹 （ 1 ）钻 孔 用基本工时为 l =81(c 1 12l sf i （ 2）攻 纹所用基本工时为 l =8212)31(1 pl 212)32(1 pl mm j i 28441 22802121 工序 10：钻通孔 2mm l =29 1(c 1 12l sf i 3 铣槽 14 专用机床夹具设计 计主旨 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，形成大批量生产，通常需要设课程设计说明书 13 计专用夹具。 经过选择课题和指导老师的帮助，决定设计槽 14 铣床 夹具。本夹具将用于卧式铣床，刀具为 三面刃铣刀 ，对工件的两端面同时进行铣削。 具设计 束自由度 由于加工 19、 20 两端面，所以至少要约束 Z 轴的平移、 X 轴旋转和 Y 轴的旋转。 计夹具定位夹紧结构 因为只需约束三个自由度， 所 以 设计 为小 圆面、 支 撑板 和大 圆柱销 定 位 结构来限制自由度，详见右图。 位误差分析 工件在竖直平面内最大转角误差 db= 7.0 o 小圆面上偏差； 支撑板上偏差； L 为二者之间距离 。 紧力计算 J 1 2=0*00*3000N=25 4 方案综合评价与结论 此方案虽然也存在不足之处，但总体上可以满足要求，而且操作和经济性都很方便。汽车产业逐渐成为我国的支柱产业，汽车生产商不断加强在汽车研发上的物力、财力、和人力的投入。拨叉作为汽车上不可缺少的零件，它的好与坏直接影响汽车的传输动力效率，课程设计说明书 14 提高拨叉的技术水平和合理性是汽车在研发部门的重中之重。 在设计过程中，与同组的其他人员有异同的地方，例如换挡叉的 工艺路线，工序过程，经过我们的反复讨论和分析，再根据我们在设计拨叉时所采用的车型不同，最终我们采取了比较合理的设计方案。在不断修改的过程中，使我们在设计时考虑问题更加缜密