设计报告最终版

1、18“机械制造技术基础”课程设计基本信息学生姓名： 学号： 院系名称： 课程设计名称：课程设计地点： 课程设计时间： 课程设计内容目录 页码1、 课程设计题目与任务书. 1 2、 摘要 . 3 3、 零件的分析 . 4 4、 工艺规程设计 . 5 5、 确定切削及其基本时间 . 136、 夹具设计 . 16教师评语及课程设计成绩 评语： 成绩： 教师签字：年 月 日“机械制造技术基础”课程设计任务书题目： 设计零件“ 三、四档拨叉 ”的机械加工 工艺规程及工艺装备（年产量20000件） 内容：1、零件图 一张2、毛坯图 一张3、机械加工工艺规程综合卡片 一张4、夹具装配图 一张5、夹具体零件图

2、 一张6、设计说明书 一份班 级 学 生 指导教师 教研室主任 摘要本次课程设计的题目为“汽车制造工艺学”课程设计（即“机械制造技术基础”课程设计）。它是一次综合性课程设计，是以画法几何，机械制图，机械设计等多个学科为基础知识，通过学生自主努力来完成的一项设计任务。本次课程设计的目标是完成换档拨叉的工艺设计及有关工艺装备的设计。本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。本篇说明书分析了变速器三四档拨叉的基本概况，例如：工作环境，结构特点，材料的性质及其加工特性等。分析了零件的主要加工表面的方法，比较详细地分析了工艺路线的制定和选择。并且对有关设备

3、的选择与应用进行了简单的介绍，以及对加工中易产生的缺陷和防范措施也做了说明。在夹具设计中，根据车床、铣床、钻床夹具的特点，说明了如何进行定位、加紧、以及误差分析、技术条件的制定。说明书在编写和设计中，参考了有关文献和资料，在参考资料索引中有详细说明。关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。设计内容及说明主要参数一、 零件的分析（一）零件的作用 题目所给的零件是某汽车的第三、四挡拨叉，该拨叉用在变速箱的换挡机构中，主要起换档作用。按照操作者的要求工作，获得所需速度和转矩。拨叉头的孔套在变速叉轴上，并用销钉经孔与变速叉轴连接，拨叉脚则夹在同步器的槽中。该拨叉在换挡时要承受弯曲应力和冲击载荷

4、的作用，因此该零件应具有足够的强度、刚度和韧性，以适应拨叉的工作条件，该零件的主要工作表面为拨叉脚两端面，叉轴孔和锁销孔，在设计工艺规程时应予以重点保证。（二） 零件的工艺分析1、 以22mm孔为中心的加工表面一个22mm的孔及其左右端面，和上面叉缘处与拨杆接触处的凹槽，一个8mm的孔，还有相关倒角。2、 叉口处的加工表面这一组加工面包括：叉口的内侧面，叉口的两端面。除了各自的尺寸及精度要求外，这两组加工面之间还有位置的要求：（1）叉口左端面对8mm的孔的中心线距离为36.50.2mm；（2）叉口两端面对22mm的孔的中心线的垂直度为0.1mm。由以上分析可知，对于这两组加工表面而言，我们可以

5、先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具进行另一组表面的加工，并保证他们之间的位置精度要求。二、 工艺规程设计（一）确定毛坯的制造形式 零件材料为20钢，考虑零件经常承受冲击性载荷，故选用锻造毛坯，以使金属纤维尽量不被切断，保证其工作的可靠。由于零件年产量为20000件，已达大批生产水平，而且零件的轮廓尺寸不大，故可采用模锻成型。这从提高生产率、保证加工精度上考虑，也是应该的。设计内容及说明主要参数（二）基面的选择 基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确、合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高，否则加工过程中会出问题，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。1

6、、粗基准的选择按照粗基准的选择原则，选择重要表面为粗基准，对于本工件，选择R108到R114的肋板以及22孔两端面的其中一平面共同构成的大平面作为基准。2、 精基准的选择 主要应该考虑由于变速叉刚性差，易产生弯曲变形，精基准选择在叉轴孔一个端面，用叉轴孔的一个端面作为精基准，定位加工叉轴孔，实现设计基准与 工艺基准重合，保证叉轴孔与端面垂直度，其他轴向尺寸以纵端面作为基准平面，法平面可限制一个移动自由度，后序各工序的加工用叉轴孔端面定位，限制五个自由度，零件装夹方面，定位准确可靠，夹具结构也简单。设计内容及说明主要参数综上，确定的主要加工表面的基准如下： 1、凸台端面：拨叉侧壁 2、22叉轴孔

7、：叉轴孔端面，拨叉内圈3、拨叉叉口：叉轴孔22，拨叉拨爪外侧面 4、拨叉叉口侧端面：22叉轴孔，拨叉外侧面通过以上基准的选择，可以达到后续工艺设计要求，进行后续设计。（三）制定工艺路线制定工艺路线的出发点，应当使零件的几何尺寸、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，零件产量为大批量生产，因此，万能机床配合专用夹具，并使工序尽可能集中来提高生产效率。除此之外，还考虑了经济效果，使生产成本尽量下降。综上，工艺方案如下：、铣拨叉轴孔端面 、钻、铰、锪22轴孔、倒角、钻、铰、8孔、校正拨叉脚 设计内容及说明主要参数 、铣叉口，先粗后精、小叉口铣扁，先粗后精、粗铣小叉口上端面、铣小叉口

8、倒角、铣叉头大扁，先粗后精、开槽XI、铣大扁倒角XII、表面去毛刺XIII、中检XIV、表面高频淬火XV、校直拨叉脚XVI、磨削叉脚两端面XVII、清洗XVIII、终检以上工艺过程，详见“工艺规程卡片”。根据上述方案及加工工艺，查手册，分别确定各表面的加工余量、工序尺寸及公差。工序内容余量工序尺寸表面粗糙度铣叉轴孔端面372Ra12.5钻、铰、锪22轴孔、倒角1122Ra3.21、钻21.5孔10.7521.5Ra12.52、铰22孔0.2522Ra3.23、锪倒角1×45 °45 °Ra12.51、钻7.5孔3.757.5Ra12.52、铰8孔0.258Ra3.

9、2校正拨叉脚铣叉口2.0206Ra3.2小叉口铣扁2.0/0.518.5/8Ra3.2铣小叉口上端面2.035Ra12.5铣小叉口倒角1.04Ra3.2铣叉头大扁2.012Ra3.2开槽2.5/1.518/15Ra3.2XI大扁倒角1.045 °Ra12.5XII表面去毛刺XIII中检XIV 表面高频淬火XV校直拨叉脚XVI、磨削叉脚两端面XVII、清洗XVIII、终检设计内容及说明主要参数（四）加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“变速叉三四档拨叉”零件材料为20钢，毛坯重量为1.7kg，生产类型为大批生产，采用模锻毛坯。通过查表可确定下列因素：（1）公差等级。由拨叉的功用和技术要求

10、，确定该零件的公差等级为普通级。 (2)锻件质量。已知该拨叉机械加工前的质量大约为1.7kg。（3）锻件形状复杂系数。对拨叉零件图进行分析计算，可大致确定锻件外扩包容体的长度、宽度和高度，即l=200mm，b=248mm，h=72mm。由此可计算出该拨叉锻件的形状复杂系数S。属于0<S<0.16,故为级。（4）锻件材质系数。由于该拨叉材料为20钢，属于碳的质量分数小于0.65%的碳素钢，故该锻件的材质系数属于M1级。（5）锻件分模线形状。分析该拨叉件的特点，选择零件高度方向的对称平面为分模面，属于平直分模线。（6）零件表面粗糙度。由零件图可知该拨叉各加工表面的粗糙度均大于等于3.2

11、um,即Ra不小于1.6um。综上，拨叉由20钢锻造，根据以上条件，查手册，厚度方向1.52.0mm，长度方向1.52.0mm，根据条件，取轴孔端面的单边加工余量为2mm，叉口面及侧端面的单边加工余量为2mm。如下表所示：尺寸工序铣叉轴孔端面铣叉口铣叉口侧端面加工余量/mm222三、确定切削及其基本时间 (工序 小叉口铣扁)切削用量包括切削深度、进给量、切削速度，确定顺序为、f、。（一）工位1粗铣小叉口外、内侧面，保证表面粗糙度Ra= 12.51.1切削用量本工序为粗铣侧面，所选刀具为高速钢错齿三面刃铣刀。铣刀直径，宽度，齿数。根据切削用量简明手册第三部分表3.2选择铣刀的几何形状。由于加工钢

12、料的b在6001000MPa范围内，故选前角0=15°，后角0=12°（周齿）0=6°（端齿）。已知切削宽度ae=17mm，切削深度ap=1.5mm。机床选用X62型卧式铣床。1.1.1确定每齿进给量fz 根据表3.3，X62型卧式铣床的功率为7.5KW（表4.238），工艺系统刚性为中等，细齿盘铣刀加工钢料，查得每齿进给量fz=0.060.1mm/z，现取fz=0.07 mm/z。1.1.2选择铣刀磨钝标准及耐用度 根据表3.7，用高速钢盘铣刀粗加工钢料，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.40.6mm，铣刀直径d=100mm，耐用度T=120min（表3.8）。1.

13、1.3确定切削速度v和工作台每分钟进给量fMz 根据表3.27中公式计算：v=式中Cv=48，qv=0.25，xv=0.1，yv=0.2，uv=0.3，Pv=0.1，m=0.2，T=120min，ap=1.5mm，fz=0.07mm/z，ae=17，z=18，d=100mm，kv=1.0.v=30.49m/minn=97.05r/min根据X62型卧式铣床主轴转速表（表4.239，）选择n=95r/min=1.58r/s，实际切削速度v=29.84m/min=0.50m/s，工作台每分钟进给量为fMz=0.07×18×95mm/min=119.7mm/min根据X62型卧式

14、铣床工作台进给量表（表4.240），选择fMz=118mm/min，则实际的每齿进给量为fz=0.07mm/z1.1.4校验机床功率 根据表3.28的计算公式，铣削时的功率（单位kW）为Pc=Fc=式中CF=650，xF=1.0，yF=0.72，uF=0.86，WF=0，qF=0.86，ap= 1. 5mm，fz=0.07mm/z，ae=17mm，z=18，d=100mm，n=95r/min，kFc=0.63V=0.50m/sX62铣床主动电机的功率为7.5kW，故所选切削用量可以采用。所确定的切削用量为fz=0.07mm/z，fMz=118mm/min，n=95r/min=1.58r/s，v

15、=0.50m/s1.2基本时间 根据表6.27，三面刃铣刀铣平面(不对称铣削)的基本时间为式中=48mm，+（13），d=100mm，=30.4mm，fMz=188mm/min，（二）工位2半精铣小叉口内侧面，保证Ra= 3.22.1切削用量本工序为半精铣小叉口内侧面，所选刀具为高速钢错齿三面刃铣刀。，。机床亦选用X62型卧式铣床。2.1.1确定每齿进给量本工序要求保证的表面粗糙度为，根据表3.3，每转进给量，现取，则2.1.2选择铣刀磨钝标准根据表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.25mm；耐用度为（表3.8）2.1.3确定切削速度v和工作台每分钟进给量 根据表3.27中公式计算：v=式

16、中Cv=48，qv=0.25，xv=0.1，yv=0.2，uv=0.3，Pv=0.1，m=0.2，T=120min，ap=0.5mm，fz=0.03mm/z，ae=17，z=18，d=100mm，kv=1.0.v=40.31m/minn=128.31r/min根据X62型卧式铣床主轴转速表（表4.239，）选择n=118r/min=1.97r/s，实际切削速度v=37.07m/min=0.62m/s，工作台每分钟进给量为fMz=0.03×18×118mm/min=63.72mm/min根据X62型卧式铣床工作台进给量表（表4.240），选择fMz=60mm/min，则实际的

17、每齿进给量为fz=0.03mm/z2.1.4确定切削力FcFc=式中CF=650，xF=1.0，yF=0.72，uF=0.86，WF=0，qF=0.86，ap= 0. 5mm，fz=0.03mm/z，ae=17mm，z=18，d=100mm，n=118r/min，kFc=0.632.2基本时间四、夹具设计（一）问题的提出机床夹具的加工在工业中是不可却少的重要部分。机床夹具的加工有利 于提高企业生产效率，降低劳动强度，保证加工产品质量，从而降低生产成本，提高企业效益。从而在某种程度上对提高我国企业的竞争力有一定的促进作用。 在我们实际生产中夹具的作用是将工件定位，以使加工工件获得相对于机床和刀具的正确位置，并把工件可靠地夹紧。由于小叉口铣扁比较简单，铣刀尺寸受被加工拨叉安装孔端面的限制，如果 采用划线找正的方法加工小叉口侧面时，不仅生产效率低，而且加工质量也不高。有必要采用成组专用夹具。设计该成组夹具，有利于保证加工精度，提高生产率，保证定位准确，保证夹紧可靠，并尽可能使夹具结构简单合理，降低成本。本夹具主要用来粗铣和半精铣小叉口内外侧面