变速器换挡叉的工艺设计

1、课程设计说明书题 目变速器换挡叉的工艺设计机械自造工艺及夹具课程设计任务书.3.4.4零件的分析零件的工艺分析确定生产类型 4确定毛坯.5工艺规程设计5选择定位基准5制定工艺路线5机械加工余量、工序尺寸及公差的确定 6夹具设计.16问题提出16夹具设计16参考文献 .17机械制造工艺及夹具课程设计任务书设计题目：制定变速器换挡叉的加工工艺，设计钻©15及2-M6孔的钻床夹具设计要求：中批量生产手动夹紧通用工艺装备设计时间：2009.6设计容：1、熟悉零件图；2 、绘制零件图（一）；3 、绘制毛坯图（一）；4 、编写工艺过程卡片和工序卡片；5 、绘制夹具总装图；6 、绘制夹具零件图；7

2、 、说明书2009年06月机械制造装备设计课程设计是我们在学完了大学的全部基础课，专业基础课以及专业课后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学的各科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一步适应性的训练，希望自己在设计中能锻炼自己的分析问题、解决问题、查资料的能力，为以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，希望各位老师给予指导。零件的分析题目所给的零件是变速器换档叉。它位于汽车的变速机构上，主要起换档作用。一、零件的工艺分析零件的材料为35钢，为

3、此以下是变速器换档叉需要加工的表面以及加工表面之间的 位置要求：1、孔15.8以及与此孔相通的、 M10螺纹孔。2、上下U型口及其两端面3、 换档叉底面、下 U型口两端面与孔 15.8中心线的垂直度误差为 0.15mm。由上面分析可知，可以粗加工 15的孔，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，选择以孔为基准加工的面作为孔加工的精基准。最后，以精加工的孔为基准加工其他所有的面。此变速器换档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。二、确定生产类型已知此换档叉零件的生产纲领为5000件/年

4、，零件的质量是 2.26Kg/个，查机械制造工艺设计简明手册第2页表1.1-2，可确定该换档叉生产类型为中批生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采 用专用工装。三、确定毛坯1、确定毛坯种类：零件材料为35钢。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，生产类型为中批生产，故采用模锻件作为毛坯。查机械制造工艺设计简明手册第41页表2.2-5,选用锻件尺寸公差等级为CT-12。工艺规程设计（一）选择定位基准：1粗基准的选择：以零件的圆柱面为主要的定位粗基准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

5、和“基准统一”原则，以15.8的孔表面为辅助的定位精基准。（二）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，可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。查机械制造工艺设计简明手册第20页表1.4-7、1.4-8、1.4-11 ,选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：工序01粗铳15上、下端面，以外圆为定位基准，采用X51立式铳床加专用夹具；工序02 铳16.5*42面，以外圆为定位基准，采用X51立式铳床加专用夹具；工序03钻15孔，以 1

6、5孔的上端面为定位基准，采用Z525立式钻床加专用夹具；工序04扩15.5孔，以15上、下端面为定位基准，采用Z525立式钻床加专用夹具；工序05粗铰15.7孔，以 15上、下端面为定位基准，采用Z525立式钻床加专用夹具；工序06 精铰15.8孔，以 15上、下端面为定位基准，采用Z518立式钻床加专用夹具；工序07粗铳叉口前后两侧面，以15.8孔为定位基准，采用 X51立式铳床加专用夹具；工序08粗铳16*56两侧面，以15.8孔为定位基准，采用X51立式铳床加专用夹具； 工序09精铳16*56两侧面，以15.8孔为定位基准，采用X51立式铳床加专用夹具； 工序10粗铳叉口 19*5.9两

7、侧面，以15.8孔为定位基准，采用 X51立式铳床加专用 夹具；工序11精铳叉口 19*5.9两侧面，以15.8孔为定位基准，采用 X51立式铳床加专用 夹具；工序12粗铳面、铳11*9.65面，以15.8孔为定位基准，采用 X51立式铳 床加专用夹具；工序13 精铳16.5*42面，以15.8孔为定位基准，采用X51立式铳床加专用夹具；工序14钻9孔，以 15.8孔为定位基准，采用 Z525立式钻床并采用专用夹具；工序15攻螺纹，以15.8孔为定位基准，采用 Z525立式钻床并采用专用夹具；工序16去毛刺；工序17终检。（三）机械加工余量、工序尺寸及公差的确定：1、圆柱表面工序尺寸：前面根据

8、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：加工表面加工容加工余量精度等级尺寸表面粗糙度 15.8钻0.8IT111512.5扩0.5IT1015.56.3粗铰0.2IT1015.76.3精铰0.1IT815.83.22、平面工序尺寸:工序号工序容加工 余 量基本尺寸经济精度锻件CT1201粗铳15上、下端面1202铳 16.5*42 面16.51207粗铳叉口前后两侧面2.15.91208粗铳16*56两侧面0.29.851210粗铳叉口 19*5.9两侧面0.551.51212粗铳14.2*9.65面、铳11*9.65 面、铳 16.5*42 面1121

9、1精铳叉口 19*5.9两侧面0511009精铣16*56两侧面09.651013精铣16.5*42面011103、确定切削用量及时间定额：工序01粗铳15上、下端面，以外圆为定位基准，采用X51立式铳床加专用夹具刀具：YG6硬质合金端铳刀。铳削宽度 aeW 90,深度apW 6,齿数z=12,故根据机械制 造工艺设计简明手册（后简称简明手册）表3.1，取刀具直径do=125mm根据切削 用量手册（后简称切削手册）表3.16，选择刀具前角 丫 0= 0°后角a 0= 8°,副后 角a 0 =10°,刃倾角：入s= 10° ,主偏角 Kr=60°

10、 ,过渡刃 Kr £ =30° ,副偏角 Kr' =5°。2. 切削用量1）确定切削深度ap因为余量较小，故选择 ap=4mm 一次走刀即可完成。2）确定每齿进给量fz采用对称端铳，以提高进给量提高加工效率。根据切削手册表3.5，使用YG6硬质合金端铳刀加工，机床功率为4.5kw （据简明手册表 4.2-35 , X51立式铳床）时：fz=0.090.18mm/z故选择：fz=0.18mm/z。3）确定刀具寿命及磨钝标准根据切削手册表3.7，铳刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm；由于铳刀直径d°=125mm故刀具使用寿命 T=180min （据简

11、明手册表 3.8 ）。4）计算切削速度Vc和每分钟进给量vf0.18mm/z，Z 12，将以上数据代入公式:根据切削 手册表 3.16，当 d0=125mm Z=12，ap<7.5，fz<0.18mm/z 时， vt=98m/min,n t=250r/min,v ft =471mm/min。各修正系数为： kM= 1.0， ksV= 0.8。切削速度计 算公式为：Tmapxvfzyvaeuz其中 ae72mm，ap 4mm，Cv245，Qv0.2，xv 0.15， yv 0.35，kv k MvkSv 1.00.80.8 ， uv0.2，Pv0，m 0.32，T 180min，cv

12、d0qv,z245 125 0.2Vc0 3218040.150.80.08 0.35 72 0.2 12142m/ min确定机床主轴转速：ns1000vc 361r/mi n。dw根据简明手册表 4.2-36，选择nc=300r/min,v fc=390mm/min,因此，实际进给量和 每分钟进给量为：d0n 3.14 125 300vc=m/mi n=118m/min1000 1000f zc=v fc/n cZ=390/300 x 12 mm/z=0.1mm/z5) 校验机床功率根据切削手册表 3.24，近似为Pcc=3.3kw,根据机床使用说明书，主轴允许功率 Pcm=4.5X 0.

13、75kw=3.375kw>Pcc。故校验合格。最终确定:a p=4.0mm, nc=300r/min , Vf=390mm/s, Vc=118m/min , f z=0.1mm/z。6) 计算基本工时t m= L/ v f, L=l+ y +, l=24mm.查切削手册表 3. 26，入切量及超切量为：y+A =40mm则：tm= L/ V f=(24*2+40)/390=0.22min 。工序02 铳16.5*42面，以外圆为定位基准，采用X51立式铳床加专用夹具;刀具：YG6硬质合金端铳刀;机床：X51立式铳床;查切削手册表 3.5，进给量为：fz 0.51.0mm/min，取为0.

14、5mm/r参考有关手册，确定v124m / min，采用YG6硬质合金端铳刀，dw 125mm,z 12，则:1000vnsd w1000 124125316r / min现采用X51立式铳床，根据简明手册表 4.2-36，取nw 300r/min，故实际切削速度:fmd wnw1000125 3001000117.75m/min当 nw 300r/mi n时f z z nw 0.5 12 300工作台每分钟进给量1800mm/ min，取为 980mm/min本工序切削时间为:tt mfm429800.05 min工序03钻15孔，以 15孔的上端面为定位基准，采用Z525立式钻床加专用夹具

15、1.加工条件工件材料：35 钢，d b =170240MPa 锻造；工件尺寸：aema>=72mm l=176mm;加工要求：钻15孔，加工余量 0.8;机床：Z525立式钻床；刀具：根据切削手册表2.1.2.2 ,选择咼速钢麻花钻钻头，粗钻时do=15mm 钻头采用双锥后磨横刀，后角a。= 12,【重刃长度b £ =3.5mm横刀长b=2mm宽 l=4mm,棱带长度l11.5mm, 2100 ° ,30 °2.选择切削用量(1) 确定进给量按加工要求确定进给量：查切削手册，f 0.430.53mm/r , 30181.673，由切削手册表 2.7,系数为0

16、.5,则：f (0.43 0.53) 0.5(0.215 0.265)mm/r按钻头强度选择：查切削手册表 2.8,钻头允许进给量为：f 2.0mm/r ；按机床进给机构强度选择：查切削手册表2.9 ,机床进给机构允许轴向力为8330N时，进给量为f 0.93mm/r。以上三个进给量比较得出，受限制的进给量是工艺要求，其值为：0.2150.265mm/r。根据简明手册表 4.2-16,最终选择进给量 f 0.22mm/r。由于是通孔加工，为避免即将钻穿时钻头折断，故应在即将钻穿时停止自动进给而改为手动进给。根据切削手册表 2.19查出，钻孔时轴向力Ff=2500N,轴向力修正系数为 1.0，故

17、Ff=2500N。根据Z525立式钻床使用说明书，机床进给机构允许的最大轴向力为8830N> Ff，故所选进给量可用。(2) 确定钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度(查简明手册)为0.6mm，寿命T 45min .(3) 切削速度查切削手册表 2.30，切削速度计算公式为：(m/min)cvdoZv.vcm xv 石kvT ap f9 , xv 0 , yv 0.55 ,f 0.22，查得修正系数:k" 1.0 , kv0.85 , ktv1.0，故实际的切削速度:其中，Cv 9.5, d0 18mm, z 0.25, m 0.125, ap0.859.5m/ min9.5

18、180.25600.125 1 0.220.55(4) 检验机床扭矩及功率查切削手册表2.20 ,当f < 0.26, d°w 19mm时，M=31.78N? m修正系数均为1.0 ,故 MC=31.78 N ? m查机床使用说明书：M =144.2 N ? m查切削手册表 2.23,钻头消耗功率：Pc=1.3kw。查机床使用说明书，Pe2.8 0.812.26kw。由于Me Mm , PC PE，故切削用量可用，即:f 0.22mm/r , n nc 272r/min , v 15.4m/min3、计算工时L42tm0.70minnf 272 0.22工序04扩15.5孔，以

19、15上、下端面为定位基准，采用Z525立式钻床加专用夹具;查切削手册表 2.10，扩孔进给量为：f 0.7 0.8mm/r，并由机床使用说明书最终选定进给量为:0.81mm/ r。根据资料，切削速度 v 0.4v钻，其中v钻为用钻头钻同样尺寸实心孔时的切削速度,基本工时：t L y420 53min97 0.81j11111197 0.81故：v 0.4 9.5 3.8m/min, ns1000 3.819.8选取：nw 97r / min。61.1r/min，根据机床使用说明书工序05粗铰15.7孔，以 15上、下端面为定位基准，采用Z525立式钻床加专用夹具；刀具：专用铰刀机床：Z525立

20、式钻床根据有关手册的规定，铰刀的进给量为fz 0.81.2mm/z,进给量取fz 0.81mm/r , 机床主轴转速取为 nw=140r/min，则其切削速度为:v n d 6.91m/min。机动时切削工时，I 42 mm42tmnw f42140 0.810.37 min工序06精铰15.8孔，以15上、下端面为定位基准， 采用Z518立式钻床加专用夹具;刀具：dw 15.8mm机床：Z525立式钻床根据有关 手册的规定，铰刀的进 给量取f 0.48mm/r ,机床主 轴转速 取为:nw =140r/min，则其切削速度为：v n d 9.27m/ min机动时切削工时，I 42 mmtm

21、4242625 mi n nw f 140 0.48工序07粗铳叉口前后两侧面，以15.8孔为定位基准，采用 X51立式铳床加专用夹具；刀具：YG6硬质合金端铳刀，d0 40mm,Z 10机床：X51立式铳床根据切削手册查得，fz 0.13mm/z,ap 4mm。根据简明手册表4.2-36查得，取：nw 300r/min，故实际切削速度：d w nwv 100040 30037.7m/min1000当nw 300r/min时，工作台每分钟进给量应为:m f z Z nw 0.13 10 300390mm/ min查说明书，取fm 400mm/min计算切削基本工时:L 44.5 y44.5 1

22、054.5mm因此,tm 2L 2*54'50.28 min390工序08 精铳16*56两侧面，以15.8孔为定位基准，采用X51立式铳床加专用夹具;刀具：YG6硬质合金端铳刀;机床：X51立式铳床;查切削手册表3.5，进给量为:0.5 1.0mm/min，取为 0.5mm/r参考有关手册，确定v124m / min，采用YG6硬质合金端铳刀，dw 125mm,z 12 ,则:1000v ns型4 316r/min125现采用X51立式铳床，根据简明手册表 4.2-36，取nw 300r/min，故实际切削速度:dwnw1000125 3001000117.75m/minnw 300

23、r/mi n 时,工作台每分钟进给量m f z z nw 0.5 12 3001800mm/ min，取为 980mm/min本工序切削时间为:t 2tm 2-2 丝 0.04 minm980工序09精铳16*56两侧面，以15.8孔为定位基准，采用 X51立式铳床加专用夹具;刀具：YG6硬质合金端铳刀,d040mm, Z 10机床：X51立式铳床根据切削手册查得,0.13mm/z,ap 4mm。根据简明手册表4.2-36查得，取：nw 300r/min故实际切削速度:dv1000w nw40 30037.7m/min1000nw 300r/min时，工作台每分钟进给量应为:m f z Z n

24、w 0.13 10 300390mm/ min查说明书，取fm 400mm/min计算切削基本工时:L 1919 10 29mm2L因此，tm仝2* 292_290.15min390工序10粗铳叉口19*5.9两侧面，以15.8孔为定位基准，采用 X51立式铳床加专用夹具。刀具：YG6硬质合金端铳刀,d040mm, Z 10根据切削手册查得，fz机床：X51立式铳床0.13mm/z,ap 4mm。根据简明手册表4.2-36查得，取:nw 300r/min，故实际切削速度:d w nwv 100040 30037.7m/min1000当nw 300r/min时，工作台每分钟进给量应为:f z Z

25、 nw 0.13 10 300390mm/ min查说明书，取fm 400mm/min计算切削基本工时:L 19 y19 10 29mm因此，tm冬聖0.1minfm 390工序11精铳叉口 19*5.9两侧面，以15.8孔为定位基准，采用X51立式铳床加专用夹具;精铳叉口 19*5.9两侧面，以15.8孔为定位基准，采用X51立式铳床加专用夹具；机床：X51立式铳床刀具：硬质合金立铳刀（镶齿螺旋形刀片）,由切削手册表3.6查得：V0.45m/s,d 40, z 6, f z 0.08mm/min即 27m/min1000v ns dw1000 2740"214r/min。现采用X5

26、1立式铳床，取nw 210r /min ,工作台每分钟进给量 fm应为：fm fz z nw 0.08 6210100.8mm/min ,查机床使用说明书，取fm 100mm/min。铳削基本工时：19tm0.19min1002tm 0.19 20.38min工序12粗铳面、铳11*9.65面，以15.8孔为定位基准，采用 X51立式铳床加专用夹具；专用夹具刀具：YG6硬质合金端铳刀，do 40mm,Z 10机床：X51立式铳床根据切削手册查得，fz 0.13mm/z,ap 4mm。根据简明手册表4.2-36 查得，取：nw 300r/min，故实际切削速度：dw nw100040 30010

27、0037.7m/ min当nw 300r/min时，工作台每分钟进给量应为:fmf z Z nw 0.13 10 300390mm/ min查说明书，取fm 400mm/ min计算切削基本工时：L 43 27 9.5*2 89mm因此，tmL 89m 3900.23min工序13精铳16.5*42面，以 15.8孔为定位基准，采用X51立式铳床加专用夹具刀具：YG6硬质合金端铳刀;机床：X51立式铳床;查切削手册表3.5，进给量为:0.5 1.0mm/min，取为 o.5mm/r参考有关手册，确定v124m / min，采用YG6硬质合金端铳刀，dw 125mm,z 12 ,则:ns现采用X

28、51度:1000v型山 316r/min125立式铳床，根据简明手册表 4.2-36，取nw 300r/min，故实际切削速dwnw1000125 3001000117.75m/minnw 300r/mi n 时,工作台每分钟进给量f z z nw 0.5 12 3001800mm/ min，取为 980mm/min本工序切削时间为:竺 0.05 min980工序14钻9孔,以15.8孔为定位基准，采用Z525立式钻床并采用专用夹具(1)钻螺纹底孔9 mm机床：Z525立式钻床刀具：高速钢麻花钻根据切削手册查得，进给量为f 0.180.22mm/z,现取f=0.22mm/z , v=17m/min ,则:ns 輕602r/min9查简明手册表4.2-15，取nw 600r/min。所以实际切削速度为:计算切削基本工时:tl yfm3.90.03min600 0.22dwnw9 6001000100016.956m/min工序15攻螺纹，以15.8孔为定位基准，采用 Z525立式钻床并采用专用夹具。机床：Z525立式钻床刀具：丝锥M10, P=1mm切削用量选为：v 0.1m/s 6m/ min，机床主轴转速为：n$ 318r / min，按 机床使用说明