变速拨叉零件的机械加工工艺及工艺装备设计论文

1、变速拨叉零件的机械加工工艺及工艺装备设计目录 TOC o 1-5 h z 摘 要 3序言： 4 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 一、零件的分析 41.1零件的作用 41.2 零件的工艺分析 4 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 二、工艺规程设计 42.1确定毛坯的制造形式 4基面的选择 42.3 制定工艺路线 52.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 62.5 确立切削用量及基本工时 7 HYPERLINK l bookmark80 o Current Document 三、夹具设计 14

2、3.1 提出问题 14设计思想 14夹具设计 14 HYPERLINK l bookmark98 o Current Document 四、总结 17致谢 18 HYPERLINK l bookmark100 o Current Document 参考文献 19摘要汽车制造工艺学课程设计,是在学完汽车制造工艺学后进行的一项教学环节；在 老师的指导下，要求在设计中能初步学会综合运用以前所学过的全部课程，并且 独立完成的一项工程基本训练。通过课程设计达到以下目的：1、能熟练的运用机械制造工艺学的基本理论和夹具设计原理的知识，正确 地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及合理制订工艺规程等问题的方法，

3、培 养学生分析问题和解决问题的能力。2、通过对零件某道工序的夹具设计，学会工艺装备设计的一般方法。通过 学生亲手设计夹具的训练，提高结构设计的能力。3、课程设计过程也是理论联系实际的过程，并学会使用手册、查询相关资 料等，增强学生解决工程实际问题的独立工作能力。 关键词：拔叉；工艺分析；工艺规格设计；夹具设计序言：拨叉是用来推动变速器齿轮,改变齿轮位置的工具，通过将齿轮改变位置来改变 齿比,以达到变速的目的，变速器的齿轮都是装载主轴和副轴上,通过拨叉来推动 它们前进或者后退,就可以改变齿比，所以它对汽车领域的作用是非常重要的。一、零件的分析1.1零件的作用 题目所给的零件是汽车变速器的拨叉。它

4、位于汽车变速机构中，主要起换档， 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。零件的 屮25孔与操纵机构相连，屮55半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。通过 上方的力拨动下方的齿轮变速。两件零件铸为一体，加工时分开。1.2零件的工艺分析零件的材料为HT200,灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、 脆性高，不适合磨削，为此以下是拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置 要求：1 小头孔屮25 +0.023 ；02.小头孔轴线侧面端面的距离230-0.33大头半圆孔e 55 +0.4及其端面；0两孔中心距e 134.5-0.1-0.216X8 槽；屮40外圆斜面；工

5、件尺寸为 40 的外侧面大头半圆孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.1mm；槽端面与小 头孔中心线的垂直度误差为0.08m。由上面分析可知，可以粗加工拨叉底面，然后以此作为粗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 拨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、工艺规程设计确定毛坯的制造形式 已知此拨叉零件的生产类型为中批量生产，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。零件材料为HT200。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件

6、结构又 比较简单，生产类型为中批生产，故选择铸件毛坯。查机械制造工艺设计简明 手册第41页表2.2-5，选用铸件尺寸公差等级为CT-12。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。基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出， 甚至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。因本零件毛坯是金属模铸造成型，铸件精度较高，所以选择40mm圆一个 端面作为粗基准加工另一个端面。再加一个钩形压板和一个 V 形块限制自由度， 达到完全定位。（2）精基准的选择。 主要因该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进 行

7、尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不在重复。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。1工艺路线方案一工序1粗镗，半精镗屮55孔工序2粗铣，精铣屮55孔两端面工序 3 铣断，使之为两个零件工序4 粗铣，精铣尺寸为40的外侧面工序5铣屮40外圆斜面工序6铣16X8槽工序7钻、扩、粗铰、精铰25孔工序 8 去毛刺；工序 9 终检。2工艺路线方案二工序 1 铣断，使之为两个零件工序2 钻、扩、粗

8、铰、精铰25孔工序3 粗铣，精铣尺寸为40的外侧面工序4 铣16X8槽工序5 粗镗，半精镗屮55孔工序6 粗铣，精铣屮55孔两端面工序7 铣屮40外圆斜面工序 8 去毛刺；工序 9 终检。3工艺方案的比较与分析上述两个方案的特点在于：方案一是先加工屮55孔，以便于后续加工，并 利用了两件合铸的优势，提高了工作效率，然后在铣床上把所有铣的工序全部弄 完，省去了在各机床间切换的麻烦，最后加工孔；方案二是先铣断，使之为两个 工件，分别加工。先加工小头孔，然后以小头孔为基准，进行其他工序的加工。 显然，方案二不如方案一效率高。但由于大头孔端面和槽都与小头孔有垂直度要 求，可以先加工小头孔，后加工槽；大

9、头孔应该利用两件合铸的优势，所以还是 先加工屮55大头孔。可以将工序定为：工序1粗镗，半精镗屮55孔，以屮40外圆面为粗基准，选用T740型卧式 金刚镗床和专用夹具工序2 铣断，使之为两个零件，选用 X60 卧式铣床和专用夹具。工序3钻、扩、粗铰、精铰e 25孔，以e 40外圆为定位基准，选用Z5125A 立式钻床和专用夹具。工序4粗、精铣屮55孔两端面，以屮25孔定位，选用XA6132卧式铣床和 专用夹具。工序5铣屮40外圆斜面，以屮25孔定位，选用XA6132卧式铣床和专用夹 具。工序6粗铣、精铣尺寸为40的外侧面，以屮25孔定位，选用XA6132卧式 铣床和专用夹具。工序7铣16X8槽，

10、以屮25孔定位，选用x61W型万能铣床和专用夹具。工序 8 去毛刺；工序 9 终检。这样，看起来工序简洁且保证了垂直度的要求，还能充分利用两件合铸的优 势。机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“CA6140车床拨叉”；零件材料为HT200,硬度190210HB，毛坯重量 1.5kg，生产类型中批量，铸造毛坯。1. 毛坯图2、圆柱表面工序尺寸：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屮 55IT12铸件6.0CT12 49 土 1.5粗镗4.0IT1253+0.25006.3半精镗2.0IT10 55+0.403.2屮 25IT7钻孔23IT11 23+0.1100扩孔1.8IT10

11、 24.8 +0.08406.3粗铰孔0.14IT824.94+0.03303.2精铰孔0.06IT7 25 +0.02301.63、平面工序尺寸：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申55 孔 的上下端 面铸件5.0CT1217 土 1.5粗铣4.0IT12130-0.256.3精铣1.0IT1012 -0.06-0.183.2尺寸为 40的外 侧面铸件2.0CT1225 土 1.5粗铣1.5IT12023.5 介“-0.66.3精铣0.5IT10023 -0.33.22.5 确立切削用量及基本工时2.5.1工序1：粗镗，半精镗（p 55孔机床：T740型卧式金刚镗床，加专用夹

12、具 刀具：选用90硬质合金YT5镗刀，粗镗孔至屮53 mm（1）背吃刀量ap单边余量Z = 2P mm,可一次切除，则a =2mm。（2）进给量 f查得 f=0.21 mm/r（3）切削速度vc查得 v =1.28 m/sc则，1000v1000X1.28n X53则，1000v1000X1.28n X53=7.69 r/s(461.5 r/min)按机床选取 n =7.16 r/s ( 430 r/min)w所以实际切削速度v = |0n_ = 7.16X50Xn =1.19 m/s切削工时tt=0.22 minLi+Lw+Lo 17+2+1 nf = 430X0.21t=0.22 min半

13、精镗孔至屮55 mm选用一个刀杆，T60卧式镗床同时对工件进行粗，半精镗孔，故进给量，切削速 度及工时均与前相同即：f=0.21 mm/rn=7.16 r/s ( 430 r/min)wt=0.22 min 2.5.2工序2：铣断机床：选用X60卧式铣床，专用夹具 刀具：中齿锯片铣刀 d=160mm L=4 mm z=40 刀具寿命：查表高速钢切断铣刀dW40T=45 min.切削用量aa=17 mm 一次走刀切断.进给量f查得 f =0.1 mm/zz.切削速度vc查表 ：v =54.9 m/minc查得 v =1.28 m/sc1000vn =1000X54.9/(3.14X 160)=1

14、09r/mins n d根据x60卧式铣床说明书设计手册表 按机床选取n =100r/minw一ndn所以实际切削速度 v= =160X100X3.14/1000=50.24 m/min c 1000.计算基本工时此时工作台每分钟进给量 f 应为：mf = f Zn = 0.1 x40 x 100二400mm/minm z w查切削手册表4.2-40，刚好有f二400mm/min。m计算切削基本工时：l+y+Afml+y+Afm160+40400=0.5 min253工序3：钻、扩、粗铰、精铰25孔。 加工条件工件材料：灰铸铁 HT200加工要求：钻e 25的孔，其表面粗糙度值为Rz=1.6

15、M m；先钻e 23的孔在扩24.8的孔，再粗较e 24.94孔，再精较e 25孔。机床：Z5125A立式钻床，专用夹具。刀具：e 23麻花钻，e 24.8的扩刀，较刀。2计算切削用量钻e 23的孔。进给量查机械制造工艺与机床夹具课程设计指导P47表2-23钻孔进给量f为0.390.47 mm/r，由于零件在加工0 23mm孔时属于低刚度零件，故进给量应乘 系数 0.75，则 f=(0.390.47)X0.75=0.290.35mm/r，查表得出，现取 f=0.25mm/r。此工序采用e 23的麻花钻。所以进给量 f= 0.25mm/z钻削速度切削速度：根据手册表2.13及表2.14，查得切削

16、速度V=18m/min。1000v1000 x 1000v1000 x 18兀x 23二 249.24(r/min)根据手册ns=300r/min,故切削速度为v=cndnv=cndn1000n x 23 x 300 100=21.67(m /min)切削工时 l=23mm， l =13. 2mm.查工艺手册P9-143表9.4-31，切削工时计算公式:l +1 +180 + 23 +13.2tm =12 = 1.55(mm)1 nwf 300 x 0.25扩e 24.8的孔扩孔的进给量查切削用量手册表2.10规定,查得扩孔钻扩e 24.8的孔时的进给量,并根据机床规格选取F=0.3 mm/z

17、切削速度 扩孔钻扩孔的切削速度,根据工艺手册表 28-2 确定为V=0.4V 钻其中 V 钻为用钻头钻同样尺寸的实心孔时的切削速度.故V=0.4X21.67=8.668m/min1000v 1000 x 8.668.ns = 111.3( r /mm)兀dw兀 x 24.8按机床选取 nw=195r/min.切削工时切削工时时切入Ll=1.8mm,切出L2=1.5mml +1 +180 +1.8 +1.5 一 .、tm =1 2 = 1.4(mm)1 nwf195 x 0.3粗铰24.94的孔粗铰孔时的进给量根据有关资料介绍, 铰孔时的进给量和切削速度约为钻孔时的 1/21/3, 故 F=l/

18、3f 钻=l/3X0.3=0.1mm/rV=1/3V 钻=1/3 X 21.67=7.22m/minns =1000v兀ns =1000v兀dw1000 x 7.22兀 x 24.94=92.2(r /min)切削速度按机床选取nw=195r/min,所以实际切削速度=15.27(m /min)兀dwnw 兀 x 24.94 x 195=15.27(m /min)1000100切削工时切削工时，切入l2=0.14mm,切出l1=1.5mm.1 +1 1 +1 +1tm =121 nwf80 + 0.14 +1.5195 x 0.1=4.18(min)精铰25的孔精铰孔时的进给量根据有关资料介绍

19、, 铰孔时的进给量和切削速度约为钻孔时的 1/21/3, 故 F=1/3f 钻=1/3X0.3=0.1mm/rV=1/3V 钻=1/3 X21.67=7.22m/min1000vns =1000vns =兀dw1000 x 7.22兀x 25=91.975(r /min)切削速度按机床选取nw=195r/min,所以实际切削速度兀dwnw 兀 x 25 x 195 V = 15.3(m /min)1000 1000切削工时切削工时，切入l2=0.06mm,切出l1=0mm.l +1 +180 + 0.06 + 0.tm =1 2 = 4.1(mm)1 nwf 195 x 0.1254工序4：粗

20、铣，精铣55孔上、下端面粗铳屮55孔上下端面。机床：XA6132卧式铳床，专用夹具。刀具：W18Cr4V硬质合金钢端铳刀，牌号YG6。铳削宽度a 60,深度a Pcc=2.7kw。故校验合格。( 6)计算基本工时t =L/ Vf=(125+30)/375=0.41min.精铳& 55孔上下端面。铳削深度 因为切削量较小，故可以选择a =0.5mm，一次走刀即可完成所 需长度。 每齿进给量机床功率为7.5kw。查切削手册选f=0.5 mm/z。查后刀面最大磨损及寿命查切削手册表 3.7，后刀面最大磨损为 1.01.5mm。查切削手册表 3.8，寿命 T=180min计算切削速度按切削手册，将f降

21、一级为f=0.5 mm/z。查得V =110mm/s,cn=252r/min，V=577mm/sf据 XA6132 铣床参数，选择 n=235r/min，V =600mm/s， 则实际切削速度 V=600.4，cfcc实际进给量为 f =V /nz=0.21mm/z。zc fc c校验机床功率 查切削手册,而机床所能提供功率为Pcm=56.3kwPcc=2.7kw。故校验合格。计算基本工时t =L/ V=(125+30)/375=0.41min.mf255工序5：铣40外圆斜面机床：XA6132卧式铳床，专用夹具。 刀具：高速钢镶齿三面刃铣刀进给量 f查表 a=0.15 mm/z切削速度 vc

22、查得 v=27 m/mind=175mm 齿数 z=16小 1000v1000X27/则 n =49 r/mins n d 3. 14X175按机床选取 n=47.5 r/minwndn n X 175X47.5/所以实际切削速度vc = 1000 =1000 =26.1 m/min基本工时tLi+Lw+Lonf175+5347.5X16X0.15Li+Lw+Lonf175+5347.5X16X0.15=2 min2.5.6工序6：粗铣、精铣尺寸为40的外侧面机床：XA6132卧式铳床，专用夹具。刀具：W18Cr4V硬质合金钢端铳刀，牌号YG6。铳削宽度a =60，深度a Pcc。 故校验合格

23、。最终确定 a=1.5mm，n=475r/min,V =475mm/s，V =119.3m/min，f =0.16mm/z。 ( 6 )计算基本工时t =L/ V=(32+80)/475=0.09min。mf精铣铣削深度 因为切削量较小，故可以选择a =0.5mm, 一次走刀即可完成所 需长度。 每齿进给量 机床功率为7.5kw。查切削手册f=0.140.24mm/z。由于 是对称铣，选较小量 f=0.14 mm/z。查后刀面最大磨损及寿命查切削手册表3.7,后刀面最大磨损为1.01.5mm。查切削手册表 3.8，寿命 T=180min计算切削速度 查得 V =98mm/s,c则 n=439r

24、/min,V =490mm/sf据 XA6132 铣床参数，选择 n=475r/min,V =475mm/s,cfc则实际切削速度V =3.14*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为f =Vczc/nz=475/(300*10)=0.16mm/z。fc c校验机床功率 查切削手册Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为PcmPcc。 故校验合格。最终确定 a=1.0mm， n=475r/min,V =475mm/s， V =119.3m/min， f =0.16mm/z。( 6)计算基本工时t =L/ V=(32+80)/475=0.09min。mf2.5.7工序7：铳1

25、6X8槽机床：x61W型万能铣床，专用夹具刀具：高速钢直齿三面刃铣刀 d=16mm， 国家标准 GB1118 D=160mm d=40mm L=16mm 齿数 z=24. 走刀量 f 由表查得 f =0.67 mm/r. 铣刀磨钝标准和耐用度由表查得 磨钝标准为 0.20.3耐用度为 T=150min. 切削速度 v由式C d qv由式v 二V_0T ma XV a YV a uV z PV p f w查表得其中：修正系数k = 1.0 vC 二 40 查表得其中：修正系数k = 1.0 vC 二 40 q 二 0.2 X 二 0.1 Y 二 0.4Vvvvu 二 0.5vp 二 0.1m=0

26、.5vf 0.6724=0.028mma 二 6 a 二 8wp代入上式，可得 v=49.5m/min=0.82m/s则 n = 6.5r/s = 390.5r/mins兀dw按机床选取主轴转速为 6.33 r/s 所以，实际切削速度为n兀dv = w w = 3.27 m / s = 196.2m / min 10004）.计算切削工时T = = + y + 人=32.77s =0.55min m v a zn三、夹具设计夹具是一种能够使工件按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装备， 它广泛地运用于机械加工，检测和装配等整个工艺过程中。在现代化的机械和仪 器的制造业中，提高加工精度和生产

27、率，降低制造成本，一直都是生产厂家所追 求的目标。正确地设计并合理的使用夹具，是保证加工质量和提高生产率，从而 降低生产成本的重要技术环节之一。同时也扩大各种机床使用范围必不可少重要 手段。3.1 提出问题（1）怎样限制零件的自由度；V形块限制4个自由度，定位块限制1个自 由度，限位销限制1个自由度。（2）怎样夹紧；设计夹具由螺旋夹紧配合V形块夹紧工件，定位块起支撑 工件的作用。（3）设计的夹具怎样排削；此次加工利用麻花钻和扩刀、铰刀，排削通过 钻模板与工件之间的间隙排削。（4）怎样使夹具使用合理，便于装卸。3.2 设计思想设计必须保证零件的加工精度，保证夹具的操作方便，夹紧可靠，使用安全，

28、有合理的装卸空间，还要注意机构密封和防尘作用，使设计的夹具完全符合要求。本夹具主要用来对屮25H7孔进行加工，这个孔尺寸精度要求为H7,表面粗 糙度Ra1.6,钻、扩、粗铰、精铰以可满足其精度。所以设计时要在满足精度的 前提下提高劳动生产效率，降低劳动强度。3.3夹具设计1 、定位基准的选择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。故加工屮25H7孔时，采用屮40的外 圆面和其的下端面作为定位基准。2、切削力及夹紧力的计算刀具：0 23的麻花钻，0 24.8的扩孔钻，铰刀。钻孔切削力：查机床夹具设计手册P70表3-6，得钻削力计算公式

29、：P = 70.6 D 0.9 S HB0.6式中P钻削力t钻削深度，80mmS每转进给量，0.25mmD麻花钻直径，23mmHB布氏硬度，140HBS所以P = 70.6 D 0.9 S HB0.6=800（N）钻孔的扭矩：M = 0.014 D2 S 0.94 HB 0.6式中S每转进给量，0.25mmD麻花钻直径，23mmHB布氏硬度，140HBSM = 0.014 D2 S 0.94 HB 0.6=23? xo.oi4x 025。.94 x 140 0.6=1580（N M）扩孔时的切削力：查机床夹具设计手册P70表3-6，得钻削力计算公式:P = 9.1 九2 S 0.4 HB 0.

30、6式中 P切削力t钻削深度，80mmS每转进给量，0.3mmD扩孔钻直径，0 24.8mmHB布氏硬度，140HBS所以P = 9.1 九2 S 0.4 HB 0.6= 873（N）扩孔的扭矩：M = 0.031 t 0.75 S 0.6 HB 0.4 D式中 t钻削深度，80mmS每转进给量，0.3mmD麻花钻直径，0 24.8mmHB布氏硬度，140HBSM = 0.031 t 0.75 S 0.6 HB 0.4 D= 1263 （N M）钻孔夹紧力：查机床夹具设计手册P70表3-6，查得工件以V形块和定位 块定位时所需夹紧力计算公式：W =2 Q L 2d t （a + Q）+ f dz

31、 g 3 1式中屮螺纹摩擦角d平头螺杆端的直径1f 工件与夹紧元件之间的摩擦系数,0.16d 螺杆直径za 螺纹升角Q 手柄作用力L 手柄长度则所需夹紧力w =2 Q Ld t （ a+Q）+fdz g 3 1=399（N） 根据手册查得该夹紧力满足要求，故此夹具可以安全工作。3、定位误差的分析定位元件尺寸及公差的确定。夹具的主要定位元件为 V 形块与定位块，因为 该定位元件的定位基准为孔的轴线，所以基准重合B=0,由于存在间隙，定位 基准会发生相对位置的变化即存在基准位移误差。Y=0.707 d=0.707X0.025mm=0.0177mm4、夹具操作说明此次设计的夹具夹紧原理为：通过屮40

32、外圆、平面和侧面为定位基准，在V形块、支承板和挡销上实现完全定位，以钻模板引导刀具进行加工。采用手动螺 旋快速夹紧机构夹紧工件。四、总 结课程设计作为汽车制造工艺学课程的重要环节，使理论与实践更加接近， 加深了理论知识的理解，强化了生产实习中的感性认识。本次课程设计主要经历了两个阶段：第一阶段是机械加工工艺规程设计，第 二阶段是专用夹具设计。第一阶段我们运用了基准选择、切削用量选择计算、机 床选用、时间定额计算等方面的知识；夹具设计的阶段运用了工件定位、夹紧机 构及零件结构设计等方面的知识。通过此次设计，使我基本掌握了零件的加工过程分析、工艺文件的编制、专 用夹具设计的方法和步骤等。学会了查相

33、关手册、选择使用工艺装备等等。总的来说，这次设计，使我在基本理论的综合运用及正确解决实际问题等方 面得到了一次较好的训练。提高了我的思考、解决问题创新设计的能力，为以后 的设计工作打下了较好的基础。汽车制造工艺设计使我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分 专业课之后进行的.这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综 合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练 ,因此,它在我们三年的大学生活中 占有重要的地位。就我个人而言，我希望能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，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的“四 化”建设打下一个良好的基础。致谢为期三个多月的毕业设计就要结束了，我也顺利的完成了我的课题设计，在 此之际我要衷心的感谢在设计过程中一直帮助我支持我的老师。我要感谢指导老师，XX老师在整个设计过程中对我的影响很大，设计过程 中的很多个难点都是在XX老师的悉心指导下才克服的，还有XX老师大亲切和善 也是我在整个设计过程中感受最深的。也因为这样，和老师之间存在着师生心理 障碍一下全无，我也就大方的有问题就问，有想法