機(jī)械制造加工工藝變速器換擋叉課程設(shè)計(jì)說明書

1、 機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院機(jī)械制造加工工藝課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：變速器換擋叉專 業(yè)：08機(jī)械電子工程學(xué) 號(hào)： 0811113018 姓 名： 指導(dǎo)老師： 2011年7月4日目錄第一章：零件分析- 31.1、零件的作用 31.2零件的工藝分析 31.3、尺寸和粗糙度的要求 31.4、位置公差要求 4第二章：毛坯的設(shè)計(jì)- 42.1選擇毛坯- 42.2確定機(jī)加工余量、毛坯尺寸和公差- 52.3 確定機(jī)械加工加工余量- 62.4 確定毛坯- 62.5 確定毛坯尺寸公差- 62.6設(shè)計(jì)毛坯圖- 6第三章：選擇加工方法，擬定工藝路線- 73.1、基面的選擇 73.2、粗基準(zhǔn)的選擇 73.3、精基準(zhǔn)的選擇 83.4、制

2、定機(jī)械加工工藝路線 8第四章 機(jī)械加工余量 94.1、各種加工方法加工余量 94.2、各種加工方法的加工經(jīng)濟(jì)精度和表面粗糙度 9第五章 機(jī)床設(shè)備的選擇 95.1、生產(chǎn)過程概念 95.2、生產(chǎn)類型概念 105.3、生產(chǎn)綱領(lǐng)概念 105.4、機(jī)床設(shè)備的選擇 10第六章 確定切削用量 11第七章 基本時(shí)間的確定- 12第八章 設(shè)計(jì)總結(jié)- 12第九章 參考文獻(xiàn)13第一章：零件分析1.1、零件的作用題目所給定的零件是變速器換檔叉，如下圖所示。它位于傳動(dòng)軸的端部，主要作用是換擋。使變速器獲得換檔的動(dòng)力。1.2零件的工藝分析由零件圖可知，該零件的材料為zg45鑄鋼，鑄造成型，由零件的尺寸公差選擇鑄造加工成型

3、，可保證不加工表面達(dá)到要求的尺寸公差。 該零件需要加工的表面主要有以下幾種類型：（1） 13的孔（2） 以13的孔中心線為基準(zhǔn)的孔的端面（3） 以13的孔中心線為基準(zhǔn)，離孔中心線為11的下端面（4） 拔槽14的端面，以及拔槽的兩側(cè)端面（5） 以下端面為基準(zhǔn)的6的孔（6） 拔叉的兩側(cè)面和凸臺(tái)的兩端面其中13、6的孔和14槽的兩個(gè)側(cè)端面以及叉口的兩側(cè)表面是主要的配合面，加工的精度及粗糙度的要求較高，應(yīng)作為加工的重點(diǎn)。1.3 尺寸和粗糙度的要求13的孔的上偏差為+0.027，下偏差為0，配合公差為h8，屬于間隙配合，孔的內(nèi)表面的粗糙度為3.2，要求較高，鑒于孔徑為13，可先采用12的麻花鉆鉆孔，再用

4、10的立銑刀進(jìn)行擴(kuò)孔，再用鉸刀進(jìn)行精鉸，即可達(dá)到表面3.2的粗糙度。6的孔的上偏差為+0.15，下偏差為0，配合公差為h12，屬于間隙配合，孔的內(nèi)表面的粗糙度為12.5，要求一般，鑒于孔徑為6，可直接采用6的立式鉆床直接鉆孔，就可直接達(dá)到表面粗糙度要求。13的孔下表面距孔的中心線的尺寸為11mm，表面的法線方向與垂直面成13，表面粗糙度為12.5，課直接采用銑床進(jìn)行銑削，13孔的右表面距孔的中心線尺寸為8mm，其表面的法向平面與水平面成13，表面粗糙度為12.5，可直接采用立式銑刀進(jìn)行加工，即可達(dá)到表面粗糙度要求。槽寬為14mm的槽，上偏差為+0.3，下偏差0，配合公差為h12，兩側(cè)表面的粗糙

5、度都要求達(dá)到6.3，可先采用銑床進(jìn)行銑削，再用磨床進(jìn)行磨削可達(dá)到表面精度要求。撥叉的兩側(cè)尺寸為6.5，上偏差為+0.5，下偏差-1.0，公差等級(jí)很低，直接采用鍛造即可達(dá)到表面的公差等級(jí)。拔叉的兩側(cè)的凸臺(tái)的尺寸為9，上偏差0，下偏差-0.16，表面粗糙度為6.3，公差等級(jí)it12，可先采用銑床進(jìn)行銑削，然后再采用磨床進(jìn)行磨削，達(dá)到表面粗糙度要求。1.4、位置公差要求由零件圖可知，該零件主要要求保證于孔想接近的倆端面的垂直度要求和6的孔的中心線于拔叉?zhèn)让娴钠叫卸纫蟆Ｒ?3的孔作為加工與孔相鄰的兩端面的點(diǎn)位基準(zhǔn)可保證兩端面的垂直度，以端面為定位面可保證加工孔的軸線與端面的平行度要求。第二章：毛坯的

6、設(shè)計(jì)2.1選擇毛坯該零件的材料為zg45，即鑄鋼，根據(jù)工程材料知識(shí)，認(rèn)真對(duì)比選擇鑄鋼件作為變速器換擋叉的毛坯。鑄鋼件的優(yōu)點(diǎn)之一是設(shè)計(jì)的靈活性，設(shè)計(jì)人員對(duì)鑄件的形狀和尺寸有最大的設(shè)計(jì)選擇自由，特別是形狀復(fù)雜和中空截面的零件，鑄鋼件可采用組芯這一獨(dú)特的工藝來制造。其成形和形狀改變十分容易，從圖樣到成品的轉(zhuǎn)化速度很快，有利于快速報(bào)價(jià)響應(yīng)和縮短交貨期。形狀和質(zhì)量的完善化設(shè)計(jì)(state of the art)、最小的應(yīng)力集中系數(shù)以及整體結(jié)構(gòu)性最強(qiáng)等特點(diǎn)，都體現(xiàn)鑄鋼件設(shè)計(jì)的靈活性和工藝優(yōu)勢(shì)。其二是鑄鋼件冶金制造適應(yīng)性和可變性最強(qiáng)，可以選擇不同的化學(xué)成分和組織控制，適應(yīng)于各種不同工程的要求。可以通過不同的

7、熱處理工藝在較大的范圍內(nèi)選擇力學(xué)性能和使用性能，并有良好的焊接性和加工性。其三是鑄鋼材料的各向同性和鑄鋼件整體結(jié)構(gòu)性強(qiáng)，因而提高了工程可靠性。再加上減輕重量的設(shè)計(jì)和交貨期短等優(yōu)點(diǎn)，在價(jià)格和經(jīng)濟(jì)性方面具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。其四是鑄鋼件的重量可在很大的范圍內(nèi)變動(dòng)。小者可以是重量?jī)H幾十克的熔模精密鑄件，而大型鑄鋼件的重量可達(dá)數(shù)噸、數(shù)十噸乃至數(shù)百噸。 1）與鍛鋼件比較 鑄鋼件在力學(xué)性能的各向異性并不顯著，這是優(yōu)于鍛鋼件的一方面。研究工作表明車l制鋼材縱向力學(xué)性能通常略高于同牌號(hào)的鑄鋼件，橫向性能則低于鑄鋼件，其平均性能基本上與質(zhì)量良好的鑄鋼件大致相同。有些高技術(shù)產(chǎn)品，在零件的設(shè)計(jì)過程中往往要考慮材料在三個(gè)坐標(biāo)

8、軸方向的性能，鑄鋼件的上述長(zhǎng)處就值得被重視了。 鑄鋼件不論其重量大小、批量多少，均易于按設(shè)計(jì)者的構(gòu)思制成具有合理外形和內(nèi)部輪廓、剛度高、形狀復(fù)雜且應(yīng)力集中不顯著的零件。單件或小批量生產(chǎn)時(shí)，可用木質(zhì)模樣(模樣及芯盒)或聚苯乙烯氣化模樣，生產(chǎn)準(zhǔn)備的周期很短。大批量生產(chǎn)時(shí)，可用塑料?；蚪饘倌樱⒂眠m當(dāng)?shù)脑煨凸に?，使鑄件有符合要求的尺寸精度和表面質(zhì)量，這些特點(diǎn)是鍛件難以做到的。 2） 與焊接結(jié)構(gòu)件比較 在形狀和大小等方面，焊接結(jié)構(gòu)件的靈活性比鍛鋼件為優(yōu)，但與鑄鋼件相比，仍有以下不足之處： 1)焊接過程中易于變形。 2)難以做出流線型的外形。 3)焊接過程中內(nèi)應(yīng)力較高。 4)施焊接縫影響零件外觀和可靠

9、性下降。 當(dāng)然，制造焊接結(jié)構(gòu)件也有生產(chǎn)準(zhǔn)備周期短的優(yōu)點(diǎn)，而且，與鑄鋼件相比，不需要制造模樣和芯盒。 另外由于工程用的結(jié)構(gòu)鑄鋼件一般都具有良好的焊接性，常制成鑄鋼件與焊接件相結(jié)合的鑄焊結(jié)構(gòu)，兼有兩者的長(zhǎng)處。 3） 與鑄鐵件及其他合金鑄件比較 鑄鋼件能用于多種不同的工況條件，其綜合力學(xué)性能優(yōu)于其他任何鑄造合金，而且有多種高合金鋼適用于特殊的用途。 承受高拉伸應(yīng)力或動(dòng)負(fù)荷的零件、重要的壓力容器鑄件，在低溫或高溫下受較大負(fù)荷的零件以及重要的關(guān)鍵件，原則上都應(yīng)優(yōu)先采用鑄鋼件。 但鑄鋼的吸振性、耐磨性、流動(dòng)性和鑄造性能都較鑄鐵差，成本也較鑄鐵高。另外，剛度相同時(shí)，鑄鋼件的相對(duì)重量卻是鋁合金的2倍2.2確定

10、機(jī)加工余量、毛坯尺寸和公差(1)確定最大輪廓尺寸根據(jù)零件圖計(jì)算零件的最大輪廓尺寸為：長(zhǎng)66mm，寬95mm，高91.2mm（2）選擇鑄件公差等級(jí)查手冊(cè)鑄鍛成型，零件材料按中碳鋼，得鑄件公差等級(jí)為812級(jí)取為10級(jí)。（3）求鑄件尺寸公差公差帶相對(duì)于基本尺寸對(duì)稱分布。（4）求機(jī)械加工余量等級(jí)查手冊(cè)得按鑄造材料為zg4成型的方法，鑄造5鋼的機(jī)械加工余量等級(jí)e-g級(jí)選擇f級(jí)。2.3 確定機(jī)械加工加工余量 根據(jù)鑄件質(zhì)量、零件表面粗糙度、形狀復(fù)雜程度，取鑄件加工表面的單邊余量為2，孔的加工余量按相關(guān)表查找選取。2.4 確定毛坯上面查得的加工余量適用于機(jī)械加工表面粗糙度ra1.6而ra1.6的表面，余量要適

11、當(dāng)加大。分析本零件，加工表面ra1.6,因此這些表面的毛坯尺寸只需將零件的尺寸加上所查的余量即可。（由于有的表面只需粗加工，這時(shí)可取所查數(shù)據(jù)的小值）生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，可采用鑄造毛坯。2.5 確定毛坯尺寸公差毛坯尺寸公差根據(jù)鑄件質(zhì)量、材質(zhì)系數(shù)、形狀復(fù)雜系數(shù)查手冊(cè)得，本零件毛坯尺寸允許偏差為0.1-0.2mm，表面粗糙度為ra12.5-252.6設(shè)計(jì)毛坯圖 用查表法確定鑄件個(gè)加工表面的加工余量加工表面基本尺寸加工余量（單側(cè)）鑄件尺寸拔叉的側(cè)面6.5210.5拔叉的側(cè)面凸臺(tái)9213圓孔的前端面8210圓孔的下端面11213圓孔前端面的兩側(cè)面14210毛坯圖如下所示第三章選擇加工方法，擬定工藝路線

12、3.1、基面的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要設(shè)計(jì)之一，基面的選擇正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得到提高。否則，加工工藝過程會(huì)問題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無法進(jìn)行。3.2、確定定位基準(zhǔn)、夾緊粗基準(zhǔn)的選擇：l 保證相互位置要求的原則l 保證加工表面加工余量合理分配的原則；l 便于工件裝夾的原則；l 粗基準(zhǔn)一般不得重復(fù)使用的原則。精基準(zhǔn)的選擇：l 基準(zhǔn)重合原則；l 統(tǒng)一基準(zhǔn)原則；l 互為基準(zhǔn)原則；l 自為基準(zhǔn)原則；l 便于裝夾原則。根據(jù)零件圖的要求，對(duì)零件而言，盡可能選擇不加工面為粗基準(zhǔn)，而對(duì)有若干不加工表面的工件選用要求相對(duì)位置精度較高的不加工表面作為粗基準(zhǔn)；

13、3.3、具體的定位、夾緊方案如下加工面定位面限制自由個(gè)數(shù)夾具圓孔兩端面圓孔外形、拔叉端面5專用夾具鉆孔、鉸孔圓孔端面、圓孔外形5專用夾具粗銑、半精銑13孔及端面5專用夾具粗銑、半精銑13孔及端面5專用夾具鉆孔13孔及前端面5專用夾具3.4、工藝路線制定工序號(hào)工序名稱工序內(nèi)容工藝裝備01鑄 造02熱處理正火03粗銑以13的外形為定位基準(zhǔn)，車13的兩個(gè)端面（見工藝附圖）x5030a專用工具04鉆孔、鉸孔以13端面和外形為定位基準(zhǔn)，鉆13的孔、鉸孔（見工藝附圖）z5132a組合夾具05粗銑、半精銑以13的孔和左端面為定位基準(zhǔn)，粗銑尺寸的端面及兩側(cè)面、及圓孔底面、并半精銑的兩側(cè)面（見工藝附圖）x503

14、0a組合夾具06粗銑、半精銑以13的孔和左端面為定位基準(zhǔn)，粗糙拔叉左右兩端面（見工藝附圖）x5030a組合夾具07鉆孔以13的孔和拔叉口面為定位基準(zhǔn)， 鉆z5132a組合夾具08去刺鉗工09檢驗(yàn)按圖樣要求檢查各部尺寸及精度10入庫(kù)入庫(kù)第四章 機(jī)械加工余量 4.1 、各種加工方法加工余量查閱相關(guān)資料可得：1）半精銑端面加工余量1.0mm2）銑槽余量1.5mm3）鉸孔加工余量0.2mm4.2、各種加工方法的加工經(jīng)濟(jì)精度和表面粗糙度查表得各種加工方法的加工經(jīng)濟(jì)精度和表面粗糙度加工方法加工經(jīng)濟(jì)精度粗糙度 ra/um粗車端面it1712.5半精車端面it126.3粗銑平面it1212.5半精銑平面it1

15、26.3鉆孔it1312.5擴(kuò)孔it1112.5精鉸it83.2由半精加工、精加工的余量和毛坯的余量可以計(jì)算出粗加工的余量，即可進(jìn)行粗加工，然后按工藝卡進(jìn)行半精加工，精加工。第五章 機(jī)床設(shè)備的選擇5.1、生產(chǎn)過程概念機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)過程是指從原材料開始到成品出廠的全部勞動(dòng)過程，它既包括毛坯的制造，零件的機(jī)械加工和熱處理，機(jī)器的裝配、檢驗(yàn)、測(cè)試和涂裝等主要?jiǎng)趧?dòng)過程，還包括專用工具、夾具、量具和輔具的制造、機(jī)器包轉(zhuǎn)、工件和成品的儲(chǔ)存和運(yùn)輸、加工設(shè)備的維修，以及動(dòng)力（點(diǎn)、壓縮空氣、液壓等）供應(yīng)等輔助勞動(dòng)過程。5.2、生產(chǎn)類型概念根據(jù)工廠（或車間、工段、班組、工作地）生產(chǎn)專業(yè)化程度的不同，可將它們按大量生

16、產(chǎn)、成批生產(chǎn)和單件生產(chǎn)3種生產(chǎn)類型來分類。其中，成批生產(chǎn)又可分為大批生產(chǎn)、中批生產(chǎn)和小批生產(chǎn)。本次設(shè)計(jì)均是按中批量生產(chǎn)來選擇機(jī)床設(shè)備的。5.3、生產(chǎn)綱領(lǐng)概念企業(yè)根據(jù)市場(chǎng)要求和自身的生產(chǎn)能力決定生產(chǎn)計(jì)劃。在計(jì)劃期內(nèi)，應(yīng)當(dāng)生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量和進(jìn)度計(jì)劃稱為生產(chǎn)綱領(lǐng)。計(jì)劃期為一年的生產(chǎn)綱領(lǐng)稱為年生產(chǎn)綱領(lǐng)。零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)通常按下式計(jì)算：式中 n-零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)（件/年） q-產(chǎn)品的年產(chǎn)量（臺(tái)/年） n-每臺(tái)產(chǎn)品中，該零件的數(shù)量（件/臺(tái)）%-備品率%-廢品率該產(chǎn)品屬于中批量生產(chǎn)。假設(shè)汽車產(chǎn)量為10000臺(tái)/年，每臺(tái)汽車中變速器換擋叉為1件/臺(tái)。其中，按實(shí)際生產(chǎn)，備品率%和廢品率%分別取3%和0.5%。故，

17、零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng) n=10000臺(tái)/年1件/臺(tái)（1+3%+0.5%） =10.350件/年5.4、機(jī)床設(shè)備的選擇工序號(hào)工序名稱設(shè)備型號(hào)01鑄造02熱處理03粗銑立式銑床x5030a04鉆孔、鉸孔搖臂鉆床z5132a05粗銑、半精銑立式銑床x5030a06粗銑、半精銑立式銑床x5030a07鉆孔搖臂鉆床z5132a08去刺鉗工第六章 確定切削用量6.1、用12的麻花鉆鉆孔 查表f=0.1mm/ra p=5.5mm, vc=50-70m/min,取vc=50m/minn=(100050)/(3.1412)=1326.9r/min主軸最大轉(zhuǎn)速2000 r/min ，所以取n=1350r/min 用1

18、3的直柄鉸刀鉸孔 查表f=0.1mm/ra p=5.5mm, vc=50-70m/min,取vc=50m/minn=(100050)/(3.1413)=1224.9r/min主軸最大轉(zhuǎn)速2000 r/min ，所以取n=1225r/min6.2、 粗銑叉口上端面已知工件材料為zg45，選擇鑲齒套式面銑刀，齒數(shù)z=10，材料yg8， fz=0.20.29/齒。確定每齒進(jìn)給量和背吃刀量。查表取每齒進(jìn)給量，查表取af=1.2mm/z背吃刀量取4mm查表得：v=64m/min pm=1.33kw計(jì)算實(shí)際主軸轉(zhuǎn)速主軸轉(zhuǎn)速n=100064/（3.1420）=1019.1 r/min ,查表得n=1000r

19、/min ，6.3、精銑叉口側(cè)端面選擇鑲齒套式面銑刀，齒數(shù)z=10，材料yg6，fz=0.1mm/齒v=124m/min。計(jì)算實(shí)際主軸轉(zhuǎn)速主軸轉(zhuǎn)速n=1000124/（3.1420）=493.6 r/min計(jì)算vc=6003.1480/1000=150.7 m/min計(jì)算得n=494 r/min，6.4、粗銑叉口中間的側(cè)面選擇普通的10立銑刀，齒數(shù)為z=2，材料yg6，fz=0.1mm/齒v=20m/min。計(jì)算實(shí)際主軸轉(zhuǎn)速主軸轉(zhuǎn)速n=100020/（3.1410）=636.9 r/min取n=630 r/min計(jì)算vc=6303.1410/1000=19.7m/min計(jì)算得n=630 r/m

20、in，第七章 基本時(shí)間的確定7.1.1工時(shí)定額的計(jì)算工時(shí)定額是指完成零件加工的就一個(gè)工序的時(shí)間定額td=tj+tf+tb+tx+tz/n其中：td是指單件時(shí)間定額 tj是指基本時(shí)間（機(jī)動(dòng)時(shí)間），通過計(jì)算求得 tf是指輔助時(shí)間，一般?。?5-20）%j;tj與f和稱為作業(yè)時(shí)間tb是指布置工作時(shí)間，一般按作業(yè)時(shí)間的（-）估算tx是指休息及生理需要時(shí)間，一般按作業(yè)時(shí)間的（-）估算tz是指準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間，大量生產(chǎn)時(shí)，準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間忽略不計(jì)是指一批零件的個(gè)數(shù)7.2、工序四 鉆孔、鉸孔鉆：tj=(l+l1+l2)/fxn l=47 l1=d/2cotka+(1-2) l2:(1-4) ka=90 tj=（

21、47+2+3）/0.1x1350=0.39min 鉸；tj=(l+l1+l2)/fxntj=(47+2+3)/0.1x1225=0.42min7.3、工序五 粗銑、半精銑粗銑下端面 tj1=(l+l1)/(fn) =(2+3)/0.2x1000=0.025min粗銑右端面tj2=(l+l1)/(fn) =(2+3)/0.2x1000=0.025min粗銑兩側(cè)端面tj3=2x（(l+l1)/(fn) ）=2x（(1.5+3)/0.2x1000）=0.045min半精銑兩側(cè)端面tj4=2x（(l+l1)/(fn) ）=2x（(1+3)/0.1x630）=0.13min7.4、工序六 粗銑、半精銑粗銑拔叉兩側(cè)端面tj1=2x（(l+l1)/(fn) ）=2x（(2+3)/0.2x1000）=0.05min粗銑拔叉兩側(cè)凸臺(tái)端面tj2=2x（(l+l1)/(fn) ）=2x（(1.5+3)/0.2x1000）=0.045min半精銑拔叉兩側(cè)凸臺(tái)端面tj3=2x（(l+l1)/(fn) ）=2x（(1+3)/0.1x494）=0.16min八、