变速器换挡叉说明书.doc

课程设计说明书课程设计说明书 课程名称课程名称 机机 械械 制制 造造 技技 术术 基基 础础 题题 目目 设计变速器换挡叉机械加工工艺工装设计变速器换挡叉机械加工工艺工装 专业班级 机设 1094 学生姓名 罗 成 学号 16 指导老师 倪小丹 审 批 设计完成日期 2012 年 1 月 8 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 目 录 1 零件的分析 1 1 1 零件的作用 1 1 2 零件的工艺分析 1 2 工艺规程设计 3 2 1 确定毛坯的制造形式 3 2 2 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量 3 2 3 锻件形状复杂系数与锻件材质系数的确定 3 2 4 锻件分模线形状与零件表面粗糙度 3 2 5 基面的选择 4 2 6 制定工艺路线 4 2 7 机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸确定 6 2 8 确定切削余量 8 3 夹具设计 9 3 1 问题的提出 9 3 2 夹具设计 9 参 考 文 献 11 总 结 11 附录 变速器换挡叉机械加工工序卡 12 1 1 零件的分析零件的分析 1 11 1 零件的作用零件的作用 题目所给定的零件是变速器换档叉 如下图所示 它位于传动轴的端部 主要作用是传递扭矩 使变速器获得换档的动力 该零件是以15 81F8 孔套 在轴上 并用 M10 1 7H 螺纹孔与轴定位 换挡叉脚卡在双联齿轮的轴中 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 换挡叉的主要工作面为操纵槽换挡叉脚两端面 主要配合面为 15 81F8 孔 M10 1 7H 螺纹孔和换挡叉脚侧面 该零件属于特殊形状零件 但复杂程度 一般 由于换挡叉在工作是表面承受一定的压力 因此 要求有一定的强度和 韧度 1 21 2 零件的工艺分析零件的工艺分析 1 该变速器换档叉需要加工的表面可大致分为四类 1 15 81F8 孔 2 以15 81F8 为基准的9 650 0 25两侧面和叉口5 90 0 15的上下两侧面 3 以15 81F8 为基准的其它几个平面以及槽 4 M10 1 7H 螺纹 且主要是 15 81F8 mm 孔的中心线与叉口的前后两侧面的垂直度公差为 0 15mm 2 换挡叉技术要求 表 2 1 换挡叉技术要求 加工表面尺寸及偏差 mm 公差及精度等级表面粗糙度 Ra形位公差 叉脚两端面 0 15 0 9 5 IT126 3 叉口两内侧面 1 0 0 51 IT126 3 15 81 内孔 15 81 043 0 016 0 IT83 2 M10 螺纹孔 M10 1IT7 叉头凸台两端面 0 25 0 65 9 IT126 3 16 526 5 端面 IT1312 5 叉头上端面 11IT1312 5 该变速器换挡叉结构简单 属于典型的叉杆类零件 为实现换挡 变速的 功能 其叉轴孔和变速叉轴有配合要求 因此加工精度要求高 叉脚两端面在 工作中需承受冲击载荷 为增强耐磨性 采用局部淬火 硬度为 180HBS 左右 为保证换挡叉换挡时叉脚受力均匀 要求叉脚两端面与孔 15 8 垂直度要求为 0 15mm 换挡叉用螺钉定位 螺纹孔为 M10 综上所述 该零件得各项技术要求制订较合理 符合在变速箱中的功用 3 审查换挡叉的工艺性 分析零件图可知 该换挡叉叉脚两端面厚度薄于连接的表面 但减少了加 工面积 使用淬火处理提供局部的接触硬度 叉脚两端面面积相对较大 可防 止加工过程中钻头钻偏 保证孔的加工精度及叉脚两端面的垂直度 其它表面 加工精度较低 通过铣削 钻床的粗加工就可达到加工要求 而主要工作表面 虽然加工精度相对较高 但也可以在正常得生产条件下 采用较经济得方法保 质保量地加工出来 2 工艺规程设计 2 12 1 确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式 零件的材料为 35 钢 常用的毛坯件有铸件 锻件 型材 冲压件和焊接件 等 考虑到零件在加工过程中经常承受交变载荷及冲击性载荷 因此应该选用 锻件 以使金属纤维尽量不被切断 保证零件工作可靠 且零件的轮廓尺寸不 大 2 22 2 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量 公差等级 由换挡叉的功用和技术要求 确定该零件的的公差等级为普通级 锻件重量 已知机械加工后换挡叉的重量为 3kg 由此可初步估计机械加工前锻件毛坯 的重量为 3 5kg 2 32 3 锻件形状复杂系数锻件形状复杂系数与锻件材质系数的确定与锻件材质系数的确定 1 锻件形状复杂系数 对换挡叉零件图分析计算 可大概确定锻件外轮廓包容体出该换挡叉锻的 长度 宽度和高度 即 l 136mm b 76mm h 72mm 7 8 10 6kg mm3由文献 2 公式 2 3 可计算件的形状复杂系数 S mt mn 3 5 136 76 72 7 8 10 6 3 5 5 8 0 6 故属于 S 2 级 2 锻件材质系数 由于该换挡叉材料为 35 钢 是碳的质量分数少于 0 65 的碳素钢 故该锻 件的材质系数属 M1级 2 42 4 锻件分模线形状锻件分模线形状与零件表面粗糙度与零件表面粗糙度 根据该换挡叉的形位特点 以对称平分面为分模面 属平直分模线 由零件图可知 该换挡叉各加工表面粗糙度 Ra 均大于等于 3 2um 2 52 5 基面的选择基面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一 基面选择得正确和合理 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 R10 5 为半径的圆作为粗基准 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 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 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 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 选择加工表面本身作为定位基准 即 自为基准 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 该零件加工时 采用 15 81mm 内孔作为精基准来加工换档叉叉口前 043 0 016 0 后两侧面 2 62 6 制定工艺路线制定工艺路线 工艺路线的拟订是制定工艺规程的关键 其主要任务是选择各个表面的加 工方法和加工方案 确定各个表面的加工顺序和工序的组合内容 它与定位基 准的选择密切相关 制定工艺路线的出发点 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条件下 应考虑机床的夹具 并尽量使工序集中来提高生产率 除此以外 还应当考虑 经济效果 以便使生产成本尽量降低 工艺方案分析 由于零件表面精度要求较高 所以安排了粗铣和精铣 考 虑到15 81mm 孔的精度要求较高 安排为钻并扩铰加工 精铣时以15 81mm 孔定位能保证端面与轴心的位置精度要求 综上分析 确定的大致加工路线如下 方案一方案一 工序 钻并扩铰15 81mm 孔和车其下端面 工序 铣拨槽的上端面 工序 铣 14 20 0 1的两端面 工序 粗铣叉口 5 9两内侧面 0 19 0 工序 粗铣两侧面 0 25 0 65 9 工序 粗铣叉口 510 0 1的两内端面 工序 精铣叉口 5 9两内侧面 0 19 0 工序 精铣两侧面 0 25 0 65 9 工序 精铣叉口 510 0 1的两内端面 工序 铣 16 5 26 5 端面 工序 钻螺纹底孔 M9 mm 及攻 M10 1 7H 螺纹 工序 去毛刺 倒角并检查 以上工艺过程详见 机械加工工艺过程卡片 方案二 方案二 工序 粗铣叉口 5 9两内侧面 0 19 0 工序 钻并扩铰15 8mm 孔和车其下端面 工序 粗铣两侧面 0 25 0 65 9 工序 粗铣叉口 510 0 1的两内端面 工序 精铣叉口 5 9两内侧面 0 19 0 工序 精铣叉口头两内侧面 0 25 0 65 9 工序 精铣叉口 510 0 1的两内端面 工序 铣 16 5 26 5 端面 工序 铣拨槽的上端面 工序 铣 14 20 0 1的两端面 工序 钻螺纹底孔 M9 mm 及攻 M10 1 7H 螺纹 工序 去毛刺 倒角并检查 工艺方案的比较与分析 工艺方案的比较与分析 上述两个工艺方案的特点在于 方案一是先将定位孔加工出来以便于其他 面的加工 方案二则先将叉口内侧面加工出来 然后再加工其它平面 而且为 了节省装卸时间将一些粗精加工放在了一个工序中 两相比较可以看出 先加 工孔再加工其它平面可以更好的保证各个平面的位置及方向误差 而且需要把 粗精加工分开才能保证零件的粗糙度 因此决定用方案一进行加工 2 72 7 机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸确定机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸确定 变速器换档叉 零件为 35 钢 硬度 180 201HBS 采用在锻锤上合模模煅 毛坯 根据上述原始资料及加工工艺 分别确定各加工表面的机械加工余量 工 序尺寸及毛坯尺寸如下 1 15 81F8 内孔 毛坯为实心 不冲出孔 内孔精度要求 IT7 查阅机械制造工艺设计简明 手册表 2 3 8 确定孔的加工余量分配 钻孔 14 扩钻 15 5 2Zb 1 5 粗铰 15 7 2Zb 0 2 精铰 15 81mm 2Zb 0 1 043 0 016 0 2 叉口 510 0 1两内侧面 由于两内侧面对于 R28 5 中心线有平行度等位置要求 所以可以将其看作 内孔来确定加工余量 即的孔 毛坯为实心 已经有孔 精度要求为 0 1 0 51 IT8 参照文献 1 表 2 3 9 确定加工余量分配 为简化模煅毛坯的外形 先直 接取叉口尺寸为 46 表面粗糙度要求 因而需要精铣 此时粗铣时6 3 z Rm 单边余量 z 2 精铣时时单边余量 z 0 25 3 叉头两侧面 0 25 0 65 9 由于是在立式铣床上两把刀组合同时铣 所以可以把两侧面的余量用双边 余量来计算 现毛坯长度方向直接取 13 65 表面粗糙度为 需要6 3 z Rm 精铣 此时粗铣单边余量为 z 2 0 0 2 1 8 精铣时单边余量 z 0 2mm 4 叉口 5 9上下两侧面 0 19 0 由于是在立式铣床上两把刀组合同时铣 所以可以把两侧面的余量用双边 余量来计算 现毛坯长度方向直接取 9 9 表面粗糙度为 需要精6 3 z Rm 铣 此时粗铣单边余量为 z 2 0 0 2 1 8 精铣时单边余量 z 0 2mm 5 14 20 0 1槽 16 5 26 5 端面及 11 9 65 面 同理 因为它们的粗糙度要求均为 所以只需进行粗铣 此时粗12 5 z Rm 铣单边余量 Z 2 各加工表面总加工余量表 各加工表面总加工余量表 加工表面基本尺寸毛坯尺寸 粗 加工余 量 单侧 mm 精 加工 余量 mm 钻15 81 内孔 15 81 043 0 016 0 14 扩15 81 内孔 1 5 绞15 81 内孔 0 20 1 铣 510 0 1两侧面 510 0 14620 5 铣两侧面 0 25 0 65 9 0 25 0 65 9 13 651 80 2 铣 5 9上下两侧面 0 19 0 5 9 0 19 0 5 91 80 2 14 20 0 1槽 16 526 5 端面及 11 9 65 面 2 图 3 1 变速器换挡叉毛坯图 2 82 8 确定切削余量确定切削余量 铣铣 16 516 5 26 526 5 面面 1 机床 X51 立式铣床 2 刀具 硬质合金端铣刀 3 背吃刀量 ap 2mm 4 确定刀具寿命 刀具为80 Z 4 查文献 6 3 8 铣刀的寿命为 180min 5 每齿进给量 根据切削用量简明手册表3 3得 每齿进给量fz 0 15 0 30 mm z 取fz 0 20 mm z 6 切削速度 Vc 和每分钟进给量 Vf 查文献 6 表 3 16 Vc 86m min n 275r min Vf 432mm min 查修正系数 Kv 1 13 Kf 0 45 所以修正后的切削速度和每分钟进给量为 Vc Vc x Kv 86 x 1 13 97 18 m min Vf Vf x Kf 432 x 0 45 195 mm min 则转速 min 8 386 8014 3 18 971000 1000 nm d vc 查阅机械制造工艺设计简明手册表 4 2 36 取 v f 165mm minmin 200r nw 故实际切削速度和进给量为 min 2 50 1000 2008014 3 1000 m nd v ww zmm nz v f f z 2 0 4200 165 3 3 夹具设计夹具设计 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 根据设计任务书 我分配的是设计加工变速器换档叉 16 5 26 5 侧面的铣 床夹具 本夹具用于 X51 立式铣床 刀具为80 硬质合金端铣刀 3 13 1 问题的提出问题的提出 本夹具主要用来粗铣变速器换档叉 16 5 26 5 面 这个面对1 孔有一 15 8 定的位置度要求 因此 在本道工序加工时 主要应考虑如何提高劳动生产率 降低生产成本 而精度不是主要问题 3 23 2 夹具设计夹具设计 1 定位基准的选择 由零件图可知 叉口两端面对孔有位置度要求 为了达到夹紧定位要15 8 求 据 夹具手册 知定位基准应尽可能与工序基准重合 在同一工件的各道 工序中 应尽量采用同一定位基准进行加工 所以应该选择1 孔作为主要15 8 定位基准面 同时以叉口两内侧面作为辅助定位基准 2 定位分析 工件在心轴 端面 阶梯销上实现完全定位 其中心轴限制了工件在 X Y 轴上的移动及转动自由度 端面限制 Z 轴的移动自由度 阶梯销限制了工件在 Z 转动自由度 图 4 1 总装图 图 4 2 夹具体零件图 最新范本 供参考 参参 考考 文文 献献 1 李洪主 机械加工工艺手册 第四版 北京出版社 199