汽车换挡叉说明书

燕山大学课程设计说明书题目：“汽车换挡叉Ⅰ”机械加工工艺规程及“铣T1，T2面”夹具设计学院（系）：机械工程学院机制系年级专业：07级机制2学号：

070101010243学生姓名：朱雷指导教师：王军王敏婷教师职称：副教授燕山大学课程设计（论文）任务书院（系）：机械工程学院基层教学单位：机械制造研究所学号

070101010243学生姓名朱雷专业（班级）07机制2设计题目“汽车换挡叉Ⅰ”机械加工工艺规程及“铣T1，T2面”夹具设计设计技术参数1.年生产纲领：5000件2.加工要求：见零件图设计要求1.工艺规程必须保证加工质量和生产率要求，合理可行。2.夹具设计要保证加工精度，并定位合理、夹紧可靠、操作简便；尽量采用机动夹紧、多件夹紧等。3.设计图纸及说明书符合规范。工作量零件图1张（A3/A4）毛坯图1张（A3/A4）机械加工工艺过程卡片及工序卡片1套（2张B5）夹具结构装配图(二维)1张（A1/A0）零件模型及夹具装配模型一套(三维)1张（A1/A0）课程设计说明书1份（不少于5千字）工作计划第1周抄画零件图，完成机械加工工艺规程设计及毛坯图。第2周进行夹具方案设计及其相关分析计算，草图设计；夹具二维装配图设计。第3周基于夹具二维装配图，绘制零件三维图，完成该夹具模型装配，并实现装配过程动态展示。第4周完成夹具的虚拟装配，撰写课程设计说明书，制作答辩用的ppt，答辩。参考资料《机械制造工艺学课程设计指导书》《机械制造工艺手册》《机床夹具设计图册》《机床夹具设计手册》《机械零件设计手册》指导教师签字基层教学单位主任签字说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。2010年11月29日燕山大学课程设计评审意见表指导教师评价：（1）工艺规程设计及毛坯图优秀，良好，中等，一般，较差（2）夹具结构设计及分析计算优秀，良好，中等，一般，较差（3）夹具装配图及说明书优秀，良好，中等，一般，较差（4）出勤、平时表现及独立设计能力优秀，良好，中等，一般，较差成绩：指导教师：年月日答辩小组评价：（1）表达能力：优秀，良好，中等，一般，较差（2）回答问题：优秀，良好，中等，一般，较差（3）设计质量：优秀，良好，中等，一般，较差成绩：评阅人：年月日课程设计总成绩：答辩小组成员签字：年月日目录第1章零件的分析……………..11.1零件的功用及结构分析………………….11.2零件的工艺分析………….1第2章汽车换挡叉零件机械加工工艺规程设计………………12.1毛坯的选择……………….12.2基准的选择……………...12.3工艺路线的拟定………...22.4加工余量、工序尺寸及其公差的确定………………….32.5切削用量及工时定额的确定………….…4第3章半精铣‘T1，T2面’工序夹具设计……113.1任务的提出……………………..………113.2定位方案及定位装置的设计计算……………..………11定位方案的确定3.2.2定位误差的分析计算3.3夹紧方案及装置的设计计算…………………..………12第4章汽车换挡叉工序夹具虚拟装配…….144.1Pro/E三维零件设计及虚拟装配技术……………….…14夹具主要零件虚拟创建…………..…..….14参考文献……………..……………15附录Ⅰ机械加工工艺过程卡片……..…附1附录Ⅱ机械加工工序卡片…………..…附2第一章．零件的分析（1.1）零件的作用及结构特点题目所给零件为汽车换挡叉（附图1），它位于变速箱内。主要作用是起换挡变速作用。拨叉头以孔套在变速轴上，并用销钉经孔与变速轴联结，拨叉角则夹在双联变速齿轮的槽中。当需要变速时，操纵变速杆，变速操纵机构就通过拨叉头部的操纵槽带动拨叉与变速叉轴一起在变速箱中滑移，拨叉脚拨动双联变速齿轮在花键轴上滑动以变换档位，从而改变机器的运转速度。拨叉在该换挡位时要承受弯曲应力和冲击载荷的作用，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。该零件主要的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适应重点予以保证。（1.2）零件的工艺分析通过对该零件的重新绘制，可知原图样的视图正确、完整，尺寸公差及技术要求齐全。拨叉脚两端面的表面粗糙度要求较高，Ra=1.6;与叉轴孔φ16H8轴线垂直度要求为0.1。该零件不属于回转体零件，加工时不能旋转，其表面采用铣削加工，其余各表面粗糙度不难获得，除有要求的表面粗糙度外，其余表面粗糙度以不去除表面获得。差主控为以后各工序的基准面，故应先加工出该空，加工时以孔两端面为基准进行加工，此后各加工表面云可获得。总体来说，该零件的公艺性较好。第二章．零件的工艺规程设计（）确定毛坯的制造形式零件材料为ZG45由于该拨叉在工作过程中承受冲击载荷，为加强拨叉的强度和冲击韧度，获得纤维组织，毛坯选用铸件，该拨叉的轮廓尺寸不大，且年生产量5000件，中批以上生产.为提高生产率和铸件精度，以采用砂型铸造方法制造毛坯。≤机械制造工艺设计简明手册≥（以下简称≤工艺手册≥）表2.2-3，选用铸件尺寸公差为CT-10（）基面的选择1．粗基准的选择：以零件的圆柱端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，根据“基准重合”和“基准统一”原则，以φ16H8孔内表面为辅助的定位精基准（）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1粗铣φ16H8孔圆柱端面A1，以外圆为定位基准，采用X62铣床加镶齿三面刃铣刀进行加工工序2粗铣φ16H8孔圆柱端面A2，以外圆为定位基准，采用X62铣床加镶齿三面刃铣刀进行加工工序3钻、扩、铰φ16孔，以圆柱端面为定位基准，采用Z525立式机床进行加工工序4粗铣拨叉脚端面T2，以圆柱端面和拨叉孔位定位基准，采用X62铣床及镶齿三面刃铣刀进行加工工序5粗铣拨叉脚端面T1，以圆柱端面和拨叉孔位定位基准，采用X62铣床及镶齿三面刃铣刀进行加工工序6粗车R43圆弧，以圆柱端面和拨叉孔位定位基准，采用C620-3车床及专用夹具加工工序7粗铣槽，以圆柱端面、拨叉孔及R43圆弧为定位基准，采用X62铣床进行加工工序8钻φ2通孔，以圆柱端面和拨叉孔及R43圆弧为定位基准，采用Z525立式钻床进行加工工序9半精铣圆柱端面A1，以拨叉孔和拨叉外轮廓为定位基准，采用X62铣床进行加工工序10半精铣圆柱端面A2，以拨叉孔和拨叉外轮廓为定位基准，采用X62铣床进行加工工序11半精铣拨叉脚端面T2，以圆柱端面、拨叉孔及拨叉脚端面T1为定位基准，采用X62铣床进行加工工序12半精铣拨叉脚端面T1，以圆柱端面、拨叉孔及拨叉脚端面T2为定位基准，采用X62铣床进行加工工序14粗磨槽各面，以圆柱端面、拨叉孔及R43圆弧为定位基准，采用MM7112磨床进行加工工序15粗磨拨叉脚端面T2，以圆柱端面、拨叉孔及拨叉脚端面T1为定位基准，采用MM7112磨床进行加工工序16粗磨拨叉脚端面T1，以圆柱端面、拨叉孔及拨叉脚端面T2为定位基准，采用MM7112磨床进行加工工序17钻攻M10螺纹孔，以圆柱端面、拨叉孔及R43圆弧为定位基准，采用Z525立式钻床及专用夹具进行加工工序18去毛刺、倒角工序19终检工序20非加工面涂防锈漆工序21清洗、油封入库以上工艺过程详见‘机械加工工艺过程卡片“（）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定汽车换挡叉零件材料为ZG45，生产类型为大批生产，采用砂型铸造铸造毛坯根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下： 该端面需要粗铣半精铣，表面粗糙度为Ra6.3，查≤简明手册≥表2.2-1、2.2-3、2.2-4、2.2-5，其单边余量规定为4mm毛坯：50mm粗铣：44mm半精铣：42mm2.拨叉脚端面T1、T2该端面需要粗铣、半精铣、淬火及粗磨加工，表面粗糙度Ra1.6，与拨叉孔轴线不垂直度0.1，查≤简明手册≥表2.2-1、2.2-3、2.2-4、2.2-5，其单边余量规定为4mm;但是查≤实用械加工手册≥P435-459，粗加工平面单边余量3mm，精加工单边余量1mm，淬火余量0.5mm，粗磨余量0.01mm，因此单边加工余量为4.51mm。工序毛坯（mm）粗铣两端面（mm）半精铣两端面（mm）淬火（mm）粗磨两端面（mm）余量31经济精度±2IT13IT11IT10表面粗糙度Ra16Ra5基本尺寸8标注工序尺寸公差17.6±283．R43圆弧该圆弧需要粗车，表面粗擦度要求R12.5，查≤简明手册≥表2.2-1、2.2-3、2.2-4、2.2-5，其余量规定为3mm该槽需要粗铣、淬火及粗磨加工，表面粗糙度为R3.2，尺寸为14毛坯为实心，不加工槽，槽各面精度要去IT7左右，参照≤实用械加工手册≥表3-124——表3-126确定槽的加工余量分配：长度宽度粗磨：140+0.12该圆弧只需粗车，查≤实用械加工手册≥表3-124，单边余量为3mm该孔需先钻孔人后再攻丝，故工序尺寸及余量如下：毛坯为实心，不冲出孔。孔精度为IT7，参照《工艺手册》表2.3-9及表2.3-12确定工序尺寸及余量为：钻孔：φ15mm绞孔：φmm2Z=0.15mm（）确定切削用量及基本工时工序1：粗铣φ16H8孔圆柱端面A1,保证尺寸47mm加工材料——ZG45，бb=600Mpa，铸件加工尺寸——宽度ae=12mm，长度l=31mm加工要求——用标准硬质合金端铣刀铣削，加工余量h=3mm机床——X5032型立铣（1）选择刀具 根据《切削手册》表1.2，选择YT15硬质合金刀片据《切削手册》表3.1，铣削深度ap＜＝4mm，选择端铣刀直径d0=125mm由于采用标准硬质合金端铣刀，故齿数Z=4（表3.13）（2）铣刀几何形状（表3.2），由于бb＜800Mpa，故选择Kr=60°，Kre=30°，Kr’=5°，a0=8°（假定acmax＞0.08mm）,a0’=10°，λe=-15°,γ0=-5°(3)选择切削用量铣削深度ap=3mm每齿进给量fz采用不对称端铣，据《切削手册》表3.5，当使用YT15，铣床功率为7.5kw（表3.30，X5032型立铣说明书）时，fz=0.09-0.18mm/z，刀具寿命T，据《切削手册》表3.8，刀具寿命T=180min切削速度vc和每分钟进给量vf查《切削手册》表3.13，当d0=125mm，z=4，ap＜＝5mm，fz＜＝0.24mm/z时，vc=123m/min，n=313r/min,vf=263mm/min,各修正系数为：故n=ntKn=313据X5032立铣说明书，选择nc=300r/min,vfc=235mm/min因此实际切削速度和每齿进给量为V0==Fc==校验机床功率据表3.23，pc=4.1kw，机床说明书主轴允许的功率为p=7.5×0.75＝5.63kw，可以采用上述切削用量即A基本工时t=式中，L=l+y+ο,l=31mm,据表3.26，y+ο=7mm,则t==工序2、4、5与工序1采用相同机床、刀具、切削用量等，故工时相同工序7粗铣槽所用机床X62W与X5032铣床主要参数相近似，所以同工序1工序3：钻、扩、绞Φ16H8孔1、钻孔Φ15mm加工材料——ZG45，бb=600Mpa，铸件工艺要求——孔径d=15mm，孔深44mm机床——Z525型立式铣床1）选择钻头选择高速钢麻花钻头，直径d=15mm2）确定切削用量按机床进给机构强度决定进给量：根据表2.35，允许的轴向力为8830N时，钻头寿命由表2.12寿命T=45min切削速度由表2.14，加工性属于5类由表2.13可查得v=17m/min修正系数为：=1.0，=1.0，=1.0，故v=vkn==根据机床说明书，选择n=272r/min检验机床扭矩及功率查表2.20，Mt=37.98N.m机床说明书上Mn=144.2N.m符合表2.23，P0=1.0kw据钻床说明书P1=2.8×0.81=2.26kw符合3）计算基本工时=L=l+y+ο，l=44mm，y+ο=8mm故==利用15.85的钻头对15的孔进行扩钻，扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取f=（1.2-1.8）f=0.432-0.648（mm/r）v=(0.5-0.33)v则主轴转速为n=170.7-112.7（r/min）据机床说明书选取n=140r/min实际切削速度v==基本工时==3、绞孔φ16切削速度v=5-7m/min（表2.24）基本工时==工序8钻φ2通孔刀具选用麻花钻φ2，精度IT12-IT13，同工序3查表切削速度v=26m/min主轴转速n==4138r/min据机床说明书选择n=1360r/min基本工时==工序9、10、11、12半精铣圆柱端面A1、A2、T1、T2计算过程同工序1相似，只是切削用量不同其中ap=1mm，对称铣fz=0.10mm/z,Z=12,d0=80mm则vc=32m/min,n=126r/min,vf=112mm/min据机床说明书选择，nc=37.5r/min,vf=95mm/min因此实际切削速度和每齿进给量为V0==Fc==基本工时t=L=l+y+ο，l=31mm，y+ο=4mm,则t==工序6粗车R43圆弧加工材料——ZG45，бb=600Mpa，铸件工件尺寸——批件D=80mm，车削后d=86mm，加工长度l=17mm车床——C620-1，工件使用专用夹具夹紧1）选择刀具据表1.2，选择YT5偏好硬质合金2)切削深度ap=1mm校验是否满足车床进给机构强度，据车床说明书Pmax=3530N据表1.21，进给力Ff=1820N表1.29-2查修正系数F=1.0，F=1.0，F=1.11，实际进给力Ff=2020N，进给量合适3）刀具寿命查《切削手册》表1.9，T=60min=0.65,k=0.92,k=0.8,k=1.0,kn===207r/min根据车床说明书，选择n=230r/min实际切削速度v==5)校验机床功率按机床说明书可知，当n=230r/min时，车床允许功率Pb=5.9kw，所选择的切削用量合适最后决定的车削用量为6)计算基本工时=式中L=l+y+ο，l=17mm，据表1.26，车削时的入切量和超切y+ο=3.8mm，则L=20.8mm，故==工序14、15、16粗磨槽各面及拨叉脚端面T1、T2分别保证尺寸、及1）选择砂轮。见《工艺手册》第三章中磨料选择各表，结果为WA46KV6P200×20×75其含义为：砂轮磨料为白刚玉，粒度为46＃，硬度为中软1级，陶瓷结合剂，6号组织，平型砂轮,尺寸为200×20×752）切削用量的选择。砂轮转速n=2810r/min,v轴向进给量fa=0.5B=10mm（双行程）工件速度v3）切削工时拨叉脚T1、T2t===0.015min槽各面t==t==工序17钻攻螺纹孔M101钻孔φ8.5，采用麻花钻加工材料——ZG45，бb=600Mpa，铸件工艺要求——孔径d=8.5mm，孔深6mm机床——Z525型立式铣床1）选择钻头2）确定切削用量按机床进给机构强度决定进给量：根据表2.35，允许的轴向力为8830N时，钻头寿命由表2.12寿命T=45min切削速度由表2.14，加工性属于5类由表2.13可查得v=22m/minn===824r/min根据机床说明书，选择n=680r/min检验机床扭矩及功率查表2.20，Mt=7.68N.m机床说明书上Mn=144.2N.m符合表2.23，P0=1.0kw据钻床说明书P1=2.8×0.81=2.26kw符合3）计算基本工时=L=l+y+ο，l=6mm，y+ο=5mm故==同样用n=680r/min进行倒角2攻螺纹M10刀具高速钢机用丝锥（查《实用机械加工手册》表4-127,4-128）ap=0mm查《切削手册》表2.7，f=1.5mm/r,切削速度v=8.2m/min,则主轴转速n=261r/min,按机床说明书选取n=272r/min,基本工时==L=l+y+ο,l=6mm,y+ο=5mm以上为各工序的切削用量、工时定额，可以与其他加工数据一并加入机械加工工艺过程综合卡中第三章．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，需要设计专用夹具。我设计的是第十道工序-半精铣T1面的铣床夹具。本夹具用于X62卧式铣床。刀具为两把硬质合金镶齿三面刃铣刀，对工件的两个端面同时进行加工。（）任务的提出本夹具用来铣T1端面，加工要求表面粗糙度达到3.2，大批量生产，设计时，夹具应使工件在保证加工精度的条件下，尽可能提高生产率。通过粗铣、半精铣、粗磨三个工步可以达到要求尺寸及其表面粗糙度。（）定位方案及定位装置的设计计算3.2.1．定位基准的选择由零件图可知，以φ16孔为基准孔，以及φ16孔的一个端面为定位面。为了提高加工效率，现决定用两把镶齿三面刃铣刀对两个面同时进行加工。定位误差分析（1）定位销及平面的定位误差分析工件以圆孔在圆柱销上定位，以及孔端面为平面定位如图所示，零件孔与定位心轴外径最大间隙为：Δ当定位心轴的长度取40mm时，则有上述间隙引起的最大倾角为0.0540(3.3)夹紧方案及装置的设计计算