机械制造技术课程设计换挡叉加工工艺及镗下端R43内圈圆弧夹具设计（全套图纸）

1、课程设计说明书题 目 设计“换挡叉”零件机械加工工艺规程及r43圆弧面加工夹具设计 全套图纸，加153893706班 级 机械设计与制造 设 计 者 指导老师 2010年 1月 7日目 录机械制造基础课程设计任务书 . .3 序 言 .4一、零件的分析 .4 1.1零件的工艺分析 41.1确定生产类型 . 41.1确定毛坯 4二、工艺规程设计. .42.1选择定位基准 52.2制定工艺路线 52.3机械加工余量、工序尺寸及公差的确定 6三、专用夹具设计. .63.1设计主旨 73.2夹具设计 73.2.1定位基准的选择 73.2.2切削力和夹紧力的计算 83.2.3对刀装置的选择 93.2.4

2、夹具设计及操作的简要说明 10四、总结 11参考文献 12机械制造基础课程设计任务书设计题目：设计“换挡叉”零件机械加工工艺规程及r43圆弧面加工夹具设计设计要求：1、未注圆角r23.2、铸件不得有沙眼、疏松等缺陷。3、热处理、调质，硬度1825hrc4、t1、t2、t3表面高频淬火，5563hrc淬硬深度11.55、材料：zg45ii设计内容：1、熟悉零件图； 2、绘制零件图（1张）； 3、绘制毛坯图（1张）；4、绘制装配图（1张）；5、绘制夹具体（1张）； 6、编写工艺过程卡片（1张）和工序卡片（1张）； 7、课程设计说明书（1份） 2010年1月序 言机械制造基础课程设计是我们在学完了大

3、学的全部基础课，技术基础课以及大部分专业课后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学的各课程一次深入的综合性总复习，也是一次理论联系实际的训练。因此，他在我们的大学四年生活中占有重要的地位。就我个人而言，我希望通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己的分析问题，解决问题的能力，为今后的工作打下良好的基础。由于能力有限，设计尚有很多不足之处，恳请各位老师给予指教。一、零件的分析题目所给的零件是汽车变速器上的换挡叉。它位于汽车变速器机构中，主要起换档，使汽车输出主轴回转运动按照驾驶者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的16孔套在一根固定轴上，r43的圆弧

4、孔套在汽车变速齿轮轴槽上，零件上方的槽与拨杆相连，驾驶者通过拨杆拨动整个换档叉沿着16的轴线进行轴向移动，拨动齿轮副进行啮合，实现变速操作。1.1 零件的工艺分析零件采用45刚，考虑到汽车在换速过程中收到拨杆的作用力是冲击载荷，齿轮啮合时对拨叉也有冲击载荷，因此在加工的时候应尽量保证金属前卫尽量不被切断，保证零件工作可靠性。零件外圆面难以用切屑进行加工，而且外圆面没有特殊的精度要求，按14级精度取，通过制造就可以获得所需的表面质量。该零件批量生产，而且零件的轮廓尺寸不大，故可以采用铸造加工。这从提高生产效率、保证加工精度上考虑，是应该的。零件拨槽上平面、拨槽侧面、20两端面有粗糙度要求，换挡叉

5、叉头t1、t2平面相对16孔有垂直度要求，因此应以20外圆面为基准先加工16孔，然后以16孔为精基准加工叉头t1、t2平面和拨槽上平面拨槽两侧面。由上面分析可知，可以粗加工16孔，然后以此作为基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，并且此换挡叉零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。1.2 确定生产类型 已知此拨叉零件的生产纲领为5000件/年，零件的质量是 1kg/个，查电子版机械加工工艺设计手册，可确定该 生产类型为大批生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序；加工设备。 1.3 确定毛

6、坯1、确定毛坯种类：零件材料为zg45ii。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，生产类型为大批量生产，故选择砂型铸件及其造型坯。查电子版机械加工工艺设计手册选用铸件尺寸公差等级为ct-12。以叉头左面为铸造分型面，在t5上平面设置浇注口。2、确定铸件加工余量及形状：查电子版机械加工工艺设计手册，选用加工余量为ma-h级，并查表确定各个加工面的铸件机械加工余量，铸件的分型面的选用及加工余量，如下表所示：简 图加工面代号基本尺寸加工余量等级加工余量说 明1616h82孔降一级双侧加工r4343h4.52孔降一级双侧加工t1-t28h3.52双侧加工t314h3.52双侧加工t

7、4-t642h3.52单侧加工t513h5单侧加工t86h5单侧加工3、绘制铸件毛坯图二、工艺规程设计2.1 选择定位基准：（1）粗基准的选择：以零件16的左端面(t4)为粗基准叉头的一个面(t1)为粗基准。（2）精基准的选择：考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以粗加工后的孔的内圆面(16)和孔的右端面(t6)为定位精基准。（3）辅助基准的选择：t4、r43、t72.2 制定工艺路线:根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用 。查，选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：

8、工序i 粗铣t6和t2平面，以t4，采用x5032立式铣床加专用铣夹具；工序ii 粗铣t4和t1平面，t6为基准，采用x51立式铣床加专用铣夹具；工序iii 钻16孔，钻孔大小d=15mm，t6为基准，采用z4116-a钻床、钻模板和专用钻床夹具；工序iv 扩16孔，以t6为基准，t7为辅助基准，采用t616卧式镗床、镗模和专用镗床夹具；工序v 粗铰16，以t6为基准，t7为辅助基准，采用t616卧式镗床、镗模和专用镗床夹具工序vi 粗铣t5，以16为定位基准，采用x51立式铣床加专用铣夹具；工序vii 粗铣t8，以16为定位基准, t4和r43为辅助基准，采用x51立式铣床加专用铣夹具；工序

9、viii 粗铣t3面，以t6为定位基准，采用x6132卧式铣床加专用铣夹具； 工序ix 粗镗r43，以16为基准，t2为辅助基准，采用t616卧式镗床、镗模和专用镗床夹具工序x 半精镗r43，以16为基准，t2为辅助基准，采用t616卧式镗床、镗模和专用镗床夹具工序xi 精铣t1平面，以16为定位基准，采用x51立式铣床加专用铣夹具；工序xii 精铣t2平面，以16为定位基准，采用x51立式铣床加专用铣夹具；工序xiii 精铣t5，以16为定位基准，采用x51立式铣床加专用铣夹具；工序xiv 精铣t8，以16为定位基准, t4和r43为辅助基准，采用x51立式铣床加专用铣夹具；工序xv 钻2孔

10、，以16为定位基准，r43为辅助定位基准，采用z4116-a钻床钻模板加专用钻夹具；工序xvi 钻m10螺纹孔，以t6为定位基准, 16左端面和r43为辅助基准，采用z4116-a钻床钻模板加专用钻夹具；工序xvii 车m10螺纹，t6为定位基准, 16左端面和r43为辅助基准，采用ca6140车床加专用车夹具；工序xviii t1、t2、t3表面高频淬火，5563hrc；工序xix 精铰16，以t6面为基准,t7为辅助基准，采用t616卧式镗床加专用夹镗具；工序xx 精铣t3平面，以t6为定位基准，采用x51立式铣床加专用铣夹具；工序xxi 磨削t1平面，以16为定位基准, 采用hz-y15

11、0内圆磨床加专用磨夹具；工序xxii 磨削t2平面，以16为定位基准, 采用hz-y150内圆磨床加专用磨夹具；工序xxiii 去毛刺；工序xxiv 终检。工序xxv 2.3 机械加工余量、工序尺寸及公差的确定:2.3.1 圆柱表面工序尺寸 前面根据资料已初步确定工件各面的总加工余量，现在确定各表面的各个加工工序的加工余量如下：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工序余量最小最大r43铸件4ct1212.5粗镗3.5it116.33.356.51半精镗1.65it83.21.481.68916钻孔15it126.314.9115.09扩孔0.85it106.30.761.01粗铰

12、0.1it96.30.030.143精铰0.05it70.20.0070.0682孔钻孔2it126.322.1m10钻孔8.5it126.38.58.65车螺纹1.5it76.31.351.5152.3.2平面工序尺寸工序号工序内容加工余量基本尺寸经济精度工序尺寸偏差工序余量最小最大t1、t2铸件3.5215ct122.21粗铣t22.212.8it110.094.42精铣t119.6it90.9641.113磨削t1平面0.383it80.2780.3364粗铣t12.210.6it112.092.315精铣t218.6it90.9641.0366磨削t2平面0.38.0it80.2780

13、.322铸件3.527ct122.17粗铣t32.5212it112.97.2110精铣t3 1214it91.892.043t4、t6铸件3.5249ct122.811粗铣t63.545.5it110.546.312粗铣t43.542it113.343.66铸件518ct122.313粗铣t5414it111.596.314精铣t5113it90.9571.11铸件511ct122.215粗铣t847it111.716.216精铣t816it90.971.092.3.3 确定切削用量及时间定额工序 粗铣20、50下端面，以t2为粗基准1. 加工条件工件材料：zg45,b =600mpa，铸造

14、;工件尺寸：aemaxt6=20mm，l t6=36mm；aemaxt2 =15mm;加工要求：粗铣t6和t2平面加工余量分别为3.5mm、2.2mm机床：x5032立式铣床；刀具：yt15硬质合金端铣刀。铣削宽度ae60,深度ap4，故根据电子版机械加工工艺设手册（后简称工艺手册）表3.1，取刀具直径d0=80mm。然后选择刀具前角0+5后角08，副后角0=10，刃倾角s=15,主偏角kr=60,过渡刃kr=30,副偏角kr=5。2. 切削用量(1)t6平面1）确定切削深度ap 因为余量较小，故选择ap=3.5mm，一次走刀即可完成。2）确定每齿进给量fz 由于本工序为粗加工，尺寸精度和表面

15、质量可不考虑，从而可采用不对称端铣，以提高进给量提高加工效率。根据工艺手册，使用yt15硬质合金端铣刀加工，机床功率为9kw（据工艺手册，x5032立式铣床）时： fz=0.120.18mm/z故选择：fz=0.18mm/z。3）确定刀具寿命及磨钝标准 根据机械制造技术基础课程设计指南表5-148，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.21.8mm，选择磨损量为1.2；由于铣刀直径d0=80mm，故刀具使用寿命t=120min（机械制造技术基础课程设计指南表5-149）。4）计算切削速度vc和每分钟进给量vf根据机械制造技术基础课程设计指南表2-17，当d0=80mm，z=12，ap3.5，fz0.1

16、8mm/z时。各修正系数为：kmv= 1.0，ksv= 0.8。切削速度计算公式为： （2-1）其中 ， ，将以上数据代入公式2-1得：确定机床主轴转速： 。 （2-2）根据简明手册表4.2-36，选择nc=300r/min,vfc=390mm/min,因此，实际进给量和每分钟进给量为： vc=m/min=144m/min （2-3）f zc=v fc/ncz=390/30012 mm/z=0.1mm/z5）计算基本工时 tml/ vf，l=l+ y+，l=176mm. （2-4）查切削手册表3. 26，入切量及超切量为：y+=40mm，则：tml/ vf=(176+40)/390=0.81m

17、in。三、专用夹具设计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，形成大批量生产，通常需要设计专用夹具。 经过选择指导老师和课题，决定设计镗下端r43内圈圆弧专用夹具。本夹具将用于立式镗床。3.1设计主旨本夹具主要用来镗下端r43内圈圆弧设计，零件都有一定的技术要求。因此，在本道工序加工时，主要考虑如何提高加工精度，提高劳动生产率和降低劳动强度。3.2 夹具设计 3.2.1定位基准的选择工件以16mm的内孔和拨叉头左端面作为定位基准，采用平面与定位心轴组合定位方案。其中定位平面限制三个自由度，定位销限制两个自由度，再以一个定位支承钉顶再拨叉杆幅板的一个侧面限制一个自由度，实现完全定位。采

18、用螺母加开口垫圈夹紧工件，用压板压住工件幅板的另一侧完成辅助定位与夹紧，以承受切削力。定位元件的工作表面与夹具体底面的垂直度要求保证满足零件定位基准与工序基准的垂直度要求，以保证零件图的要求。加工时，随着铣刀的进给工件可能会产生转角误差，但这属于自由公差，故应能满足定位要求。3.2.2 切削力和夹紧力的计算切向力：= =561n 背向力：= = =378n 进给力：= =558n 夹紧力：n选用摇柄压紧，实际加紧力n应为 式中，和是夹具定位面及加紧面上的摩擦系数，0.5。此时已大于所需的1460n的夹紧力，故本夹具可安全工作。3.2.3 对刀装置的选择采用直角对刀块对刀。根据铣削方式设计相应的

19、对刀块，满足加工条件的要求。3.2.4 夹具设计及操作的简要说明 如前所述，在设计夹具时，为提高劳动生产率，应该首先着眼于加紧，本道工序的拉床夹具就选择了手动加紧方式，本方式简单、快捷。本工序由于是精加工，切削力较小，同时还有夹紧工件，因此势必要控制好夹紧力。目前可采取的有效措施有三个：一是选择好毛坯，提高它的精度、刚性以及抗疲劳性。二是选择合理的夹紧力，以免在拉削时使工件受到损伤。在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本夹具操作简单，省时省力。此外，可以使夹具在一批零件加工之前对好刀，再使机床在工作台上有一正确的安装位置，以利于拉

20、削加工。4体会与展望机械制造工艺与机床夹具课程设计是机械制造工艺与机床夹具课程教学的一个不可或缺的辅助环节。它使我全面地综合运用本课程及其有关先修课程的理论和实践知识进行加工工艺及夹具结构设计的一次重要实践。培养了自己编制机械加工工艺规程和机床夹具设计的能力，为以后搞好毕业设计和去工厂从事工艺与夹具设计做了一些必要的准备。通过本课程设计自己的收获如下： 1 培养了自己综合运用机械制造工艺学及相关专业课程（工程材料与热处理、机械设计、互换性与测量技术、金属切削加工及装备等）的理论知识，结合金工实习、生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决机械加工工艺问题，初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺

21、规程的能力 2 根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，学会了拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计。 3 使自己提高了应用有关手册、标准、图表等技术资料的能力，掌握了从事工艺设计的方法和步骤。 4 进一步培养了自己机械制图、设计计算、结构设计和编写技术文件等的基本技能。 5 培养了自己解决工艺问题的能力，为今后进行毕业设计和去工厂从事工艺与夹具设计打下了良好的基础。5方案综合评价与结论根据面向并行工程的夹具设计策略和实现方法，对设计和制造出来的夹具进行多方面的综合评价，其内容包括定位的确定性、夹具可制造性、夹具可装配性、夹具结构柔性、夹具精度、工件使用性能、夹具的经济性、夹具的刚性和强度。 在夹具的综合评价中，各单项评价指标是构成综合评价值的重要一环。由于各单项评价指标含义不同，所以评价的方法也不尽相同。对于夹具的刚性和强度需要通过力学运算进行校核；对于夹具精度需要通过定位误差计算确定工件的定位精度、测量出夹具系统的精度。定位的确定性是判断工件是否完全定位，工件的使用性能是指工件安装的便利性和夹具的可