课程设计 变速器换挡叉课程设计.doc

机械制造技术基础课程设计1序言机械制造工艺课程设计是在我们完成了全部基础课、技术基础课、大部分专业课以及 参加了生产实习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 合性的复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们四年的大学生活中占有重要 的地位 通过本次课程设计，应该得到下述各方面的锻炼：1 能熟练运用机械制造工艺设计中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识，正 确地解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题，保证 零件的加工质量 2 提高结构设计的能力通过设计夹具的训练，应当获得根据被加工零件的加工要求， 设计出高效、省力、经济合理而且能保证加工质量的夹具的能力 3 学会使用手册及图表资料掌握与本设计有关的各种资料的名称、出处、能够做到 熟练运用目 录机械制造技术基础课程设计2一、设计任务………………………………………………………………3二、计算生产纲领、确定生产类型………………………………………3三、零件的分析……………………………………………………………3四、确定毛坯的制造方法、初步确定毛坯形状…………………………4五、工艺规程设计………………………………………………………….51、定位基准的选择………………………………………………………...52、工件表面加工方法的选择………………………………………………53、制定工艺路线…………………………………………………………...64、确定加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸,设计、绘制毛坯图…………..65、确定切削用量、基本工时(机动时间) ………………………………...7六、夹具设计……………………………………………………………… 81、设计要求………………………………………………………..……….82、夹具设计的有关计算……………………………………………………83、夹具结构设计及操作简要说明………………………………. ……….84、夹具操作简要说明………………………………. …………………….9 七、总结…………………………………………………………………….10八、参考文献……………………………………………………………….11《一》零件作用及设计任务：机械制造技术基础课程设计3该换挡叉应用在汽车变速箱的换挡机构中。

叉头以 Φ15.8 孔套在变速叉轴 上，并以螺钉经 M10 孔与叉联结，叉脚夹在双联变换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叉头的槽带动换挡叉与变速叉轴一起在 变速箱中滑移，叉脚拨动双联变速齿轮在花键轴上滑动改变档位，从而改变汽 车的行驶速度《二》计算生产纲领、确定生产类型：变速换挡叉年产量 5000，设其备品率为 3%，机械加工废品率为 0.5%，则 该零件的年生产纲领为：N=Qn(1+3% )×（1+0.5% )=5000×1(1+3%)×（1+0.5%) =5176(件/年) 换挡叉重量 3kg，查 1-3 属于轻型零件，由表 1-4 知，该换挡叉生产类型为 大量生产《三》换挡叉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形位公差 （mm） 叉脚两端面5.90 -0.15IT126.30.15 A叉口两内侧面5.1+0.1 0IT126.3Φ15.8 内孔15.8+0.043 +0.016IT83.2M10 螺纹孔M10×1IT7叉头凸台两端面9.650 -0.25IT126.3 叉头平台外表面IT136.3 叉头平台凸面11IT1312.5 叉头下表面IT1312.5该变速器换挡叉结构简单，属于典型得叉杆类零件。

为实现换挡、变速得 功能，其叉轴孔和变速叉轴有配合要求，因此加工精度要求高叉脚两端面在 工作中需承受冲击载荷，为增强耐磨性，采用局部淬火，硬度为 180HBS 左右， 为保证换挡叉换挡时叉脚受力均匀，要求叉脚两端面与孔 Φ15.8 垂直度要求为 0.15mm换挡叉用螺钉定位，螺纹孔为 M10 综上所述，该零件得各项技术要求制订较合理，符合在变速箱中得功用机械制造技术基础课程设计4《四》审查换挡叉得工艺性 分析零件图可知，该换挡叉叉脚两端面厚度薄于连接的表面，但减少了加 工面积，使用淬火处理提供局部的接触硬度叉脚两端面面积相对较大，可防 止加工过程中钻头钻偏，保证孔的加工精度及孔叉脚两端面的垂直度其它表 面加工精度较低， ，通过铣削、钻床的粗加工就可达到加工要求；而主要工作表 面虽然加工精度相对较高，但也可以在正常得生产条件下，采用较经济得方法 保质保量地加工出来可见该零件工艺性好《五》确定毛坯：1.选择毛坯 由于该换挡叉在工作过程中承受冲击载荷，为增强强度和冲击韧度，获得 纤维组织，毛坯选用锻模制作毛坯拔模斜度为 5°2.确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量 公差等级 由换挡叉的功用和技术要求，确定该零件的的公差等级为普通级。

锻件重量 已知机械加工后换挡叉的重量为 3kg，由此可初步估计机械加工前锻件毛坯 的重量为 3.5kg 3.锻件形状复杂系数 对换挡叉零件图分析计算，可大概确定锻件外轮廓包容体的长度、宽度和 高度，即 l= 136mm，b= 76mm，h= 72mm，由公式 2-3、2-5 可计算出该换挡叉 锻件的形状复杂系数 S=mt/mN=3.5/（136×76×72×7.8×10-6 kg/mm3 ）=3.5/5.8=0.6 故属于 S 2 级 4.锻件材质系数 由于该换挡叉材料为 35 钢，是碳的质量分数少于 0.65%的碳素钢，故该锻 件的材质系数属 M 1 级 5.锻件分模线形状 根据该换挡叉的形位特点，以对称平分面为分模面，属平直分模线 6.零件表面粗糙度 由零件图可知，该换挡叉各加工表面粗糙度 Ra 均大于等于 3.2um机械制造技术基础课程设计5由上查表可知锻件毛坯的尺寸公差及机械加工余量： 锻件重量/kg包容体重量/kg形状复杂系数材质系数公差等级 63.5S 2M 1普通级 项目/mm 机械加工余量/mm尺寸公差/mm备注 1.8+1.4 - 0.4表 2-11厚度 5.92.0~2.5表 2-13 2.5+1.7 -0.8表 2-10宽度 512.0~2.5表 2-13 2.2+1.5 - 0.8表 2-10宽度 14.22.0~2.5表 2-13 2.2+1.5 - 0.7表 2-10孔径 Φ15.82.0表 2-14 中心距±0.5表 2-12《六》拟定工艺路线1. 定位基准选择精基准选择：根据该零件的技术要求和装配要求，选择叉头轴孔和叉脚右端面作为精基 准，零件上很多表面可用它们作基准。

轴孔 Φ15.8 是设计基准，与用作精基 准保证被加工表面的垂直度要求该零件刚性差，夹紧力作用在叉脚右端面 上粗基准选择：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轴孔Φ15.8 的外圆和叉脚左端面作粗基准保证孔的壁厚均匀采用叉脚左端面作粗基准加工左端面，可为后续工序准备好精基准 2. 表面加工方法确定 根据换挡叉零件图各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工件各表 面的加工方法：加工表面尺寸精度等级表面粗糙度 Ra加工方案备注 叉脚两端面IT126.3粗铣-半粗铣表 1-8机械制造技术基础课程设计6叉口内侧面IT126.3同上表 1-8Φ15.8 孔IT8 3.2钻-扩-铰表 1-8M10钻-攻螺纹表 1-10 叉头凸台两端面IT126.3粗铣表 1-8 叉头凸台外表面IT1312.5粗铣表 1-8 叉头凸台槽IT1212.5粗铣表 1-73．加工阶段的划分 该零件加工质量要求一般，可将加工分为粗加工，半精加工和精加工 粗加工时，先将精基准准备好，使后续工序都可采用精基准定位加工，保 证精度要求，然后粗铣叉脚左端面，叉口内侧面，叉头凸台两端面，叉头凸台 外表面，凸台槽和 M10 螺纹底孔。

半精加工，完成叉脚两端面，叉口内侧面， 攻螺纹，扩 Φ15.8 孔精加工时，铰孔 Φ1584.工序的集中与分散 该零件生产类型为大批生产，可采用万能型机床配以专用工、夹具，以提 高生产率，而且运用工序集中原则使工序的装夹次数少，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间相对位置精 度要求5. 工艺路线（1）机械加工工序先加工精基准——叉头轴孔和叉脚右端面先粗加工，后精加工 先加工主要表面——叉脚右端面，叉头轴孔 Φ15.8，叉头凸台槽后加工 叉口内侧面，叉头凸台两端面，攻螺纹 先加工叉脚右端面，再加工叉头轴孔 Φ15.8 （2）热处理工序锻模成形后，切边，进行调质，硬度 185HBS叉脚两端面在粗加工完后 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）辅助工序粗加工叉脚两端面和热处理后，安排教直工序：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，该换挡叉工序安排顺序：正火——基准加工——主要表面粗加 工、一些余量大的表面粗加工及次要表面粗加工——热处理——主要表面半精 加工——主要表面精加工。

《七》加工余量、工序尺寸和公差的确定 本工序为钻 M10 的螺纹底孔 Φ8.4，孔深少于 5mm，位置精度一般，可采 用一次走刀加工钻孔：Φ8.4±15mm机械制造技术基础课程设计7《八》切削用量、时间定额的计算工序：钻螺纹底孔（1）背吃刀量确定 a p=4.2mm2）进给量确定 由表 5-1 得 f=0.20mm/r.（3）钻削速度的计算 由表 5-21 得 v=24m/min由公式 n=1000v/πd 得 钻头转速 n=909.9r/min由表 4-9 得，选用立式钻床 Z525，主轴转速 n=960r/min 则切削速度 v=nπd/1000=25.3m/min时间定额计算： 由表 5-41 得钻孔的基本时间公式：t j=L/fn=(l+l 1+l 2)/fn. l=5.2；l 1=Φcotκ r/2+(1~2)=8.4cot(118/2)/2+(1~2)=3.5~4.5；l 2=1~4 所以 t j=0.06min=3.6s 辅助时间： t f=（0.15~0.2）t j=0.65s 其它时间： t b+t x=6%×(t j+ t f)=0.26s 单件时间计算：t=3.6+0.65+0.26=4.51s。

机械制造技术基础课程设计8专用钻床夹具设计 《一》夹具设计任务已知工件材料为 35 钢，毛坯为模锻件，所用机床为 Z525 型立式钻床，大 批生产规模试为该工序设计一钻床夹具《二》确定夹具的结构方案（1）确定定位元件 选用一面两销，心轴和工件孔配合，限制四个自由度削边销与叉脚内侧面 接触，限制一个自由度偏向轮与工件槽夹紧定位，限制一个自由度，实现工 件正确定位对于工序尺寸 3.1±0.1，定位误差△ dw=0.1该定位方案可行2）确定导向装置 本工序要求对加工孔进行钻一个工步的加工，生产类型为大批生产，选用可 换钻套作为刀具的导向元件3）确定夹紧机构针对大批生产，选用偏向轮夹紧机构4) 夹紧力计算(1) 由表 10-1 得 夹紧力 F j=FL/ρ[tan(α+φ 1)+tanφ 2]，ρ=(R+esinβ)/cosα，α=arctan[ecosβ/(R+esinβ)]ecosβ= 3， e= 5， R=33， L=160取偏心轮与夹紧面的摩擦系数和偏心轮与铰链轴的摩擦系数 f 一样，根据 表 10-2 得，f=0.2，则摩擦角 φ 1=φ 2=arctanf= 所以得： 夹紧力 F j=5.3F（2）求切削力和切削扭矩：由表 3-54 和 3-55 得切削力 P x=68Ds0.7 K p，切削扭矩：M=34。