机械课程设计_说明书

1、学号学号0606100906061009成绩成绩制造技术基础课程设计说明书课程设计说明书设计名称设计名称 拨叉拨叉设计时间设计时间 20082008 年年 5-65-6 月月系系 别别 机电工程系机电工程系专专 业业 机械设计制造及自动化机械设计制造及自动化班班 级级 1010姓姓 名名 何东良何东良指导教师指导教师 王丽王丽20092009 年年 6 6 月月 1515 日日目目 录录一、零件的工艺分析及生产类型的确定.1二、选择毛坯、确定毛坯尺寸、绘制毛坯简图.2三、拟定拨叉工艺路线.3四、工序设计.5五 切削用量、时间定额的计算.6六、专用钻床夹具设计.8七、总结.12- 1 -一、零件

2、的工艺分析及生产类型的确定1.零件的作用该拨叉应用在变速箱的换档机构中。使主轴回转运动按照工作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。该零件的主要工作表面为拔叉脚两端面、叉轴孔mm、叉轴上00.0325方槽的深度mm。0.5011 2.零件的技术要求表 1-1 拨叉的全部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/ um型位公差mm操纵槽内侧面0.12016IT123.2操纵槽端面 00.323IT133.2操纵槽底面8IT126.3拨叉孔内圆表面00.0325IT70.4拨叉孔套外圆表面上的平面17 IT126.3拨叉脚内表面0.4055IT133.2拨叉脚上下端面0.0

3、60.1812IT123.2拨叉脚侧端面 0.10.2132.5IT126.3该拨叉结构简单，属于叉杆类零件，通过控制与操纵杆相连的滑块在滑槽中运动，实现换挡变速，换挡变速过程由滑块与叉轴共同完成，因此滑槽与叉轴孔有配合要求;滑槽与滑块配合，要求滑槽内侧面粗糙度要求较高。叉轴孔与叉轴配合，其精度要求较高。为了保证拨叉脚受力均匀，要求插脚两端面对叉轴孔mm 的垂直度要求为 0.01mm；为保证00.0325拨叉在叉轴上有准确的位置，改善换挡位的准确，滑槽侧面与叉轴孔的中心线垂直度要求为 0.08mm;为了增强拨叉的刚度，此拨叉设有加强胫板。3.审查零件的工艺性拨叉脚两端面均要求切削加工，并在轴向

4、方向上均高于相邻表面这样既减少了加工面积，又提高了换挡时脚端面的接触刚度；孔端面为平面可防止加工过程中钻头钻偏，307H mm- 2 -以保证加工精度；另外，该零件除主要工作表面外，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，但也可以在正常生产条件下，采用经济加工方法加工出合格产品。但有由零件图可知，操作槽底面没有给出表面粗糙度要求,这是个重要的工作表面,如果表面粗糙度不符合要求的话,很容易磨损并破坏与他配合的零件,所以令他与内侧面具有一样的粗糙度要求。 4.确定零件的生产类型结合生产实际，备品率 a%和废品率 b

5、%分别取 3%和 0.5%，则年产纲领 N=7500 台/年1 件/台（1+3%）（1+0.5%）=7803 件/年拨叉质量为，查表知，拨叉属轻型零件，生产类型为大批生产。637.0 10/kg mm二、选择毛坯、确定毛坯尺寸、绘制毛坯简图（一）选择毛坯 零件材料为 HT200，零件结构又比较简单，生产类型为大批生产。考虑该拨叉零件在机床运行过程中要承受冲击载荷，虽然所受冲击十分的大，但为增强拨叉的强度和冲击韧度，需要较好的机械性能。故选择铸件毛坯。毛坯选用铸件。铸件：一般适用于形状较复杂、生产批量较大的零件，如床身、立柱等。目前，多数铸件采用砂型铸造，少数优质铸件采用特种铸造。砂型铸造中，木

6、模手中铸造生产率低、铸件精度低、加工余量大，适于单件小批生产；金属模机器造型生产率较高、铸件精度高、表面质量与机械性能均较好，适于大批大量生产。确定毛坯的尺寸公差、加工余量求最大轮廓尺寸 根据零件图计算轮廓尺寸，各方向的最大值：长 159mm，宽 75mm，高80mm，故最大轮廓尺寸为 159mm。选取公差等级 CT，铸造方法按机器造型、铸件材料按灰铸铁，得公差等级 CT 范围 812级，取为 10 级。求铸件尺寸公差 根据加工面的基本尺寸和铸件公差等级 CT，查表 2-8（3） ，其中公差带相对于基本尺寸按对称分布。求机械加工余量等级 由表 2-8（5） ，铸造方法按金属模型机器造型、铸件材

7、料按灰铸铁，得机械加工余量等级范围 EG 级，取 F 级。求 RMA（要求的机械加工余量） 对所有加工表面取同一个数值，由表 2-8（4）查最大轮廓尺寸为 159mm、机械加工余量等级为 F 级，得 RMA 数值为 1.5mm。求毛坯基本尺寸孔于内腔加工：应由式 RF-2RMA-CT225-21.5-2.4/2 =20.8mm 求出25拨叉脚的厚度：应由式 R=F+2RMA+CT/2=12+21.5+2.2/2=16.1mm 求出操控槽两内壁的距离：应由式 R=F-2RMA-CT/2=16-21.5-2.2/2=11.9mm 求出操控槽的低面：应由式 R=FRMACT/2=81.52/2=5.

8、5mm 求出粗铣拨叉头上的斜平面：应由式 R=F+RMA+CT/2=17+1.5+2.4/2=19.7mm 求出拨叉脚的孔：应由式 R=F2RMACT/2=5521.52.8/2=50.6mm 求出拨叉头的孔到顶平面的距离：应由式 R=F+RMA+CT/2=23 +1.5+2.4/2=25.7mm 求出拨叉脚长：应由式 R=F+RMA+CT/2=134.5+1.5+3.6/2=137.8mm 求出- 3 -项目孔25于内腔加工拨叉脚的厚度操控槽两内壁的距离 操控槽的低面粗铣拨叉头上的斜平面拨叉脚的孔拨叉头的孔到顶平面的距离拨叉脚长公差等级 CT1010101010101010加工面基本尺寸25

9、12168175523134.5铸件尺寸公差2.42.22.222.72.82.43.6机械加工余量等级FFFFFFFFRMA1.51.51.51.51.51.51.51.5毛坯基本尺寸20.816.111.95.519.750.625.7137.8表 2-1 拨叉毛坯尺寸公差与加工余量7）毛坯图的绘制- 4 -三、拟定拨叉工艺路线确定基准原则 ：先确定精基准，再确定粗基准。1.精基准的选择根据该拨叉零件的技术要求和装配要求，选择拨叉脚侧面 1 和叉轴孔作为精25mm基准，零件上的很多表面都可以采用它们作基准进行加工，即遵循了“基准统一”原则。拨叉轴孔的轴线是设计基准，选用其作精基准定位加工拨

10、叉脚两端面、拨叉头斜25mm面、操纵槽和操纵槽顶平面，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。- 5 -2 . 粗基准的选择作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其他表面缺欠。选择变速叉轴孔的外圆面和拨叉头左端面作粗基准。采用外圆面定位加工内孔可保证孔25mm25mm的壁厚均匀。由于拨叉件刚性较差，受力易产生弯曲变形，为了避免在机械加工中产生夹紧变形，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，夹紧力作用点不能作用在叉杆上。选用拨叉头左端面作粗基准，夹紧可作用在拨叉头的右端面上，夹紧稳定可靠。表 3-1 加工件各表面的加工方法加工表面尺寸精度等级表面粗

11、糙度Ra加工方案备注拨叉脚内表面IT133.2粗镗半精镗拨叉脚两端面（淬硬）IT113.2粗铣精铣-磨削拨叉脚侧面IT96.3粗铣孔25IT90.4粗扩精扩铰-研磨操纵槽两侧面IT113.2粗铣半精铣操纵槽底面IT116.3粗铣操纵槽顶平面IT133.2粗铣半精铣拨叉头上的斜平面IT116.3粗铣表 31 拨叉零件表面加工方案 3）加工阶段的划分该拨叉加工质量要求较高，可将加工阶段分成粗加工、半精加工和精加工几个阶段。在粗加工阶段，首先将精基准（拨叉脚左端面）准备好，使后续工序都可采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求；然后粗铣拨叉头两端面、拨叉脚内表面、拨叉脚右端面、操纵槽内侧面和底

12、面。在半精加工阶段，完成拨叉脚右端面的精铣加工、孔的钻、绞加工和操纵槽内侧面的加工；在精加工阶段，进行拨叉脚两端面的磨30mm削加工。4）工序的集中与分散该拨叉的生产类型为大批生产，可以采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产率；- 6 -而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表面之间的相对位置精度要求。 5）工序顺序的安排1.机械加工工序（1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准拨叉脚左端面和叉轴孔。25mm（2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。（3）遵循“先主后次”原则，先加工主要表面

13、拨叉脚左端面和叉轴孔以及拨25mm叉脚两端面，后加工次要表面操纵槽底面和内侧面。（4）遵循“先面后孔”原则，先加工拨叉脚端面，再加工叉轴孔孔；25mm2热处理工序*铸造成型后切边，进行调质，调质硬度为 241285HBS，并进行酸洗、喷丸处理。喷丸可以提高表面硬度，增加耐磨性，消除毛坯表面因脱碳而对机械加工带来的不利影响。叉脚两端面在精加工之前进行局部高频淬火，提高其耐磨性和在工作中承受冲击载荷的能力。3辅助工序*粗加工拨叉脚两端面和热处理后，安排校直工序；在半精加工后，安排去毛刺和中间检验工序；精加工后，安排去毛刺、清洗和终检工序。综上所述，该拨叉工序的安排顺序为：基准加工主要表面粗加工及一

14、些余量大的表面粗加工主要表面半精加工和次要表面加工热处理主要表面精加工。6）确定工艺路线工序号工序名称机床设备刀具量具1初检2退火处理3钻、扩、铰孔25mm四面组合钻床麻花钻扩孔钻、绞刀卡尺、塞规4粗铣拔叉脚侧面 1立式铣床 x51端铣刀游标卡尺5粗铣拔叉脚侧面 2立式铣床 x51端铣刀游标卡尺6粗铣槽顶面 底面 侧面立式铣床 x51端铣刀游标卡尺7精铣槽顶面 侧面立式铣床 x51铣刀游标卡尺8粗铣拨叉脚上端面立式铣床 x51端铣刀游标卡尺9粗铣柱头侧面立式铣床 x51端铣刀游标卡尺10粗铣 半精铣拨叉脚内侧立式铣床 x51三面刃铣刀游标卡尺- 7 -面11半精铣叉脚两侧面立式铣床 x51三面

15、刃铣刀游标卡尺12去毛刺钳工台平锉13热处理拨叉脚两端面局部淬火淬火机器14中检塞规、卡尺、百分表15校正拨叉脚钳工台手锤16磨削拨叉脚两端面平面磨床砂轮游标卡尺17清洗清洗机18终检四、工序设计一工序 4 粗铣侧面 2以侧面为基准，粗铣侧面，保证工序尺寸 P2，达到 D=查表得 Z=20.080.1812P1=P2+Z=14.6二.工序 5已知 Z2+Z4+0.3=2.2,其中 Z4=1,Z2=0.9,Z3=1,P4=D=12.6,其中 Z4 为半精铣余量,查表为Z4=1.查表粗铣 P2 可达到 IT12 公差值 0.35,故 P2=.其中 P4=12.6 取 IT10,公差值13.50.3

16、50.058,故 P4=12.60.029 五 切削用量、时间定额的计算一、切削用量的计算工序 4（1）.背吃刀量的确定，取背吃刀该量取为 Z2 =Z2=0.92papa（2）.进给量确定，由表 3-7 按机床功率为 5-10kw,工件夹具系统刚度为中等条件选取，该工序的每齿进给量取为 0.2mm/Lzf（3）铣削速度的计算 由表 39，按襄柱铣刀、dz8010 的条件选取，铣削速度 v 可- 8 -取为 40mmin。由公式可求得该工序铣刀转速，1000 /nvdn=100040mmin80mm=163.22rmin，参照表 3-58 所列取转速n160rmin，再将此转速代人公式，可求出该

17、工序的实际铣削速度1000 /nvd。/100040.192/minvn dm 工序 5（1）.背吃刀量的确定，取背吃刀该量取为 Z2 =Z3=1mm2papa（2）.进给量确定，由表 3-7 按表面粗糙度条件选取，该工序的每齿进给量取为zf0.4mm/L3）铣削速度的计算 由表 39，按圆柱铣刀、dz8010 的条件选取，铣削速度 v 可取为 170.2mmin。由公式可求得该工序铣刀转速，1000 /nvdn=1000170.2mmin80mm=677.55rmin，参照表 3-58 所列 X51 型立式铣床的主轴转速，取转速 n725rmin，再将此转速代人公式，可求出该工序的实1000

18、 /nvd际铣削速度/100072580/1000182.12/minvn dm二、时间定额的计算1.基本时间mt的计算（1）工序 4 基本时间计算公式可求出该工序的基本时间。由于该工序包括两12()/jMZtlllf个工步，即两个工件同时加工，故式中 L75mm；1mm；2l；fn320rnrnmin2210.5()227elddammMZf将上述结果代入公式，则该工序的基本时间12()/jMZtlllf（75mm27mm1mm）320rnrnmin19.3s。jt（2）工序 5半精铣内侧面fnzn290rnrnminMZfZf（75mm27mm1mm）290rnrnmin21.3s。jt2

19、辅助时间的计算at辅助时间与基本时间之间的关系为=(0.150.2) ，本例取=0.2，工序 4 的ftjtftjtftjt辅助时间：=0.1519.3s3.86s；工序 5 的辅助时间：=0.2521.3s5.2s；ftft- 9 -3，其他时间的计算除了作业时间（基本时间与辅助时间之和）以外，每道工序的单件时间还包括布置工作地时间、休息与生理需要时间和准备与终结时间。由于本例中换档叉的生产类型为大批生产，分摊到每个工件上的准备与终结时间甚微，可忽略不计；布置工作地时间是作业时bt间的 27，休息与生理需要时间，是作业时间的 24，本例均取为 3，则工xt序 4 的其他时间（）可按关系式（3

20、3）（）计算，btxtjtft=6（19.3s3.86s）=1.39s；btxt工序 11 的其他时间（）可按关系式（33）（）计算，btxtjtft=6（5.2s21.3s）=1.59s；btxt4，单件时间的计算djt工序 11 中单件时间为：19.3s3.86s1.39s24.55s；djt工序 12 中单件时间为：21.3s5.2s1.59s28.09s；djt将上述零件工艺规程设计的结果，填入工艺文件。作为示例的表 212 列出了拨叉零件的机械加工工艺过程；表 2-13、表 2-14、表 2-15 分别列出了拨叉加工第 2、3、9 三道工序的工序卡。工序卡片六、专用铣床夹具设计1.

21、夹具设计要求1） 保证工件加工的各项技术要求要求正确确定定位方案、夹紧方案，正确确定刀具的导向方式，合理制定夹具的技术要求，必要时要进行误差分析与计算。2） 具有较高的生产效率和较低的制造成本为提高生产效率，应尽量采用多件夹紧、联动夹紧等高效夹具，但结构应尽量简单，造价要低廉。3） 尽量选用标准化零部件尽量选用标准夹具元件和标准件，这样可以缩短夹具的设计制造周期，提高夹具设计- 10 -质量和降低夹具制造成本。4） 夹具操作方便安全、省力为便于操作，操作手柄一般应放在右边或前面；为便于夹紧工件，操纵夹紧件的手柄或扳手在操作范围内应有足够的活动空间；为减轻工人劳动强度，在条件允许的情况下，应尽量

22、采用气动、液压等机械化夹紧装置。5） 夹具应具有良好的结构工艺性所设计的夹具应便于制造、检验、装配、调整和维修。2.机床夹具设计的内容及步骤1）明确设计要求，收集和研究有关资料在接到夹具设计任务书后，首先要仔细阅读加工件的零件图和与之有关的不见装配图，了解零件的作用，结构特点和技术要求：其次要认真研究和加工件的工艺规程，充分了解本工序的加工内容和加工要求，了解本工序使用的机床和刀具，研究分析夹具设计任务书上所选用的定位基准和工序尺寸。2）确定夹具的结构方案A.确定定位方案,选择定位元件,计算定位误差。 。B.确定夹紧方案,选择夹紧机构。C.确定夹具具体的形式和夹具的总体结构。在确定夹具结构方案

23、的过程中,应提出几种不同的方案进行比较分析,选取其中最为合理的结构方案。3）对夹具进行建模并绘制夹具的装配图夹具总图绘制比例除特殊情况外,一般均应按 1:1 绘制,以使所设计夹具有良好的直观性。总图上的主观图，应尽量选取与操作者正对的位置。 绘制夹具装配图可按如下顺序进行:画出工件;按夹紧状态画出夹紧装置:画出其他元件或机构:最后画出家夹具体把上述组成部分联结成一体,形成完整的夹具.在夹具装配图中,被加工件视为透明体。4）确定并标注有关尺寸,配合及技术要求A.夹具总装配图上应标注的尺寸a.工件与定位元件间的联系尺寸,例如,工件基准孔与夹具定位套的配合尺寸。b.夹具与刀具的联系尺寸,例如钻套与定

24、位元件之间的位置尺寸及公差。 。c.夹具内部的联系尺寸及关键件配合尺寸,例如,定位元件间的位置尺寸,定位元件与夹具体的配合尺寸等。- 11 -d.夹具外形轮廓尺寸。B.确定夹具技术条件 在装配图上需要标出与工序尺寸精度直接有关的下列各有关夹具元件之间的相互位置精度要求。a.定位元件之间的相互位置要求。b.定位元件与联接元件（夹具以联接元件与机床相联）或找正基面间的相互位置精度要求。 。c.定位元件与导向元件的位置精度要求。5）绘制夹具零件图绘制装配图中非标准零件的零件图,其视图应尽可能与装配图上的位置一致1、夹具设计任务机械加工过程中，为了保证加工精度，工件必须在机床中占有正确的加工位置，并使

25、之固定或夹紧，这个定位、夹紧的过程就叫做工件的安装。工件的安装在机械加工中占有重要的地位，安装的质量直接影响加工质量、生产率、劳动条件和加工成本。由于本工件的结构特点，需要设计专用夹具。3确定夹具的结构方案（1）确定定位元件 根据工序简图规定的定位基准，根据工序先用面、销、支撑钉，长定位销跟工件定位孔配合，限制 4 个自由度。支承钉限制 1 个自由度。由上述可知，该方案合理，可行（2）确定对刀装置- 12 - 图 对刀块（3）确定夹紧机构 针对成批生产的工艺特征，此夹具选用钩型压板夹紧机构，如图 b 所示。钩型压板夹紧机构中的各零件均采用标准夹具元件（参照金属切削机床夹具设计手册中钩型压板夹紧机构部分并查表确定） 。3画夹具三维模型及装配图4夹具装配图上标注尺寸、配合及技术要求- 13 - - 14 - 附爆炸视图- 15 -附整体视图- 16 -七、总结课程设计总结这次课程设计的重点在于前期的参数设计。根据题目给出的传动方案和大体的传动参数，我就开始着手对整个系统及各个零件的参数设计。在这里得感谢何伟老师对我们的前期指导，使我们在参数设计上少走了不少弯路。不过即便如此，在设