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1、.河北农业大学机械制造工艺学课程设计题目：制定倒挡变速叉机械加工工艺及钻16 00. 035 孔工序专用机床夹具设计学院：机电工程学院专业班级：机械设计制造及其自动化1201 班学号：学生姓名：翟博文指导教师：弋景刚、姜海勇教师职称：教授、副教授二零一五年七月十六号.目录1.22.33.44.55.96.97.118.12.1. 设计任务（1）设计题目0. 035倒挡变速叉钻160mm孔专用夹具设计（2）原始数据1）生产类型：大批量生产2）倒挡变速叉零件图样（ 3）设计内容（ 1）制订零件的机械加工工艺路线在对零件分析的基础上，制定零件的工艺路线。对比较复杂的零件，应先考虑几个加工方案，分析比
2、较后从中选择比较合理的加工方案。（ 2）确定机械加工余量、工序尺寸及公差(3）设计指定的专用夹具，绘制夹具装配总图张(4 ）零件图 3 张(5) 编写设计说明书 1 份.2. 零件的工艺分析根据图纸进行三维造型.由零件图 1.1 可知，其材料为ZG45。该材料具有足够的强度、刚度和韧性，适用于.承受弯曲应力和冲击载荷作用的工作条件。该倒挡变速叉形状特殊、结构简单，属典型的叉杆类零件。为实现换档的功能，其叉轴孔与变速叉轴有配合要求，因此加工精度要求较高。叉脚两端面在工作中需承受冲击载荷，为增强其耐磨性，该表面要求盐炉淬火处理，硬度为4553HRC，并且 R7.5 槽表面要求变频淬火，硬度为45
3、53HRC。为保证拨叉换档时叉脚受力均匀，要求叉脚两端面对叉轴孔160 0. 035 mm的垂直度要求为0.1mm。为保证变速叉在叉轴上有准确的位置，改换档位准确，拨叉采用紧固螺钉定位。螺纹孔的尺寸为M10 。变速叉头左端面和叉脚两端面均要求切削加工，并在轴向方向上均高于相邻表面，这样既减少了加工面积，又提高了换档时叉脚端面的接触刚度；1600. 035 mm孔和10 孔的端M面均为平面，可以防止加工过程中钻头钻偏，以保证孔的加工精度；另外，该零件除主要工作表面 ( 变速叉脚两端面、变速叉轴孔160 0. 035 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、攻丝的粗加工就可以
4、达到加工要求；而主要工作表面虽然加工精度相对较高， 但也可以在正常的生产条件下，采用较经济的方法保质保量地加工出来。由此可见，该零件的工艺性较好) 。该零件的主要工作表面为变速叉脚两端面和叉轴孔160 0. 035 mm(H8)，在设计工艺规程时应重点予以保证。3. 选择毛坯变速叉属轻型零件，该拨叉的生产类型为大量生产，由于该拨叉在工作过程中要承受冲击载荷，为增强拨叉的强度和冲击韧度，并且形状复杂，毛坯选用铸件。ZG45比较于铸铁，机械性能优良，特别是韧性好！在" 钢" 的范畴里铸造性能较好，此零件在工艺上必须是铸造，而对塑性韧性又有较高要求，所以选ZG45。.4. 工艺规
5、程设计工艺路线的拟订是制订工艺规程的总体布局，包括：确定加工方法，划分加工阶段，决定工序的集中与分散，加工顺序的安排，以及安排热处理、检验及其他辅助工序( 去毛刺、倒角等 ) 。它不但影响加工的质量和效率，而且影响到工人的劳动强度、设备投资、车间面积、生产成本等。因此，拟订工艺路线是制订工艺规程的关键性一步，必须在充分调查研究的基础上，提出工艺方案，并加以分析比较，最终确定一个最经济合理的方案。（ 1）表面加工方法的确定根据零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，查机械制造设计基础课程设计表 2.25 平面加工法案的经济精度和表面粗糙度；查机械制造设计基础课程设计 表 2.24孔加工法案的经
6、济精度和表面粗糙度，确定变速叉零件各表面的加工方法，如表 4.1 所示。表 4.1拨叉零件各表面加工方案加工表面尺寸及偏差尺寸精度等级表面粗糙度加工方案备注变速叉头 左0.5mmIT13Ra3.2m粗铣半精铣端面凸台变速叉 头孔16 00. 035 mmIT8Ra3.2m钻扩铰螺纹孔M10IT13Ra12.5 m钻丝锥攻内螺纹变速叉 端面0. 28IT11Ra3.2 m粗磨半精磨7 0. 37 mm变速叉 内表R2300. 50 mmIT12Ra3.2m粗镗 - 半精镗面R7.5 槽1500. 3 mmIT13Ra6.3 m粗铣3.1.（ 2）定位基准的选择艺基准的重合，保证了被加工表面的垂直
7、度要求。另外，由于变速叉件刚性较差，受力易产生弯曲变形，选用变速叉头左端面作精基准，夹紧力作用在拨叉头的右端面上，可避免在机械加工中产定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗基准。1）精基准的选择叉轴孔1600. 035 mm的中心轴线是变速叉脚两端面设计基准，变速叉头左端面是拨叉轴向方向上尺寸的设计基准。选用叉轴孔1600. 035 mm的轴线和拨叉头左端面作精基准定位加工拨叉脚两端面，实现了设计基准和工生夹紧变形，夹紧稳定可靠。2）粗基准的选择选择变速叉轴24 mm的外圆面和变速叉头右端面作粗基准。采用24 mm外圆面定位加工内孔可保证孔的壁厚均匀；采用变速叉头右端面作
8、粗基准加工左端面，可以为后续工序准备好精基准。（3）工序的集中与分散本零件体积小安装较麻烦，自动化程度低，选用工序集中原则安排倒挡变速叉的加工工序。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；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。（4）工序顺序的安排1) 机械加工工序遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准倒挡变速叉头左端面和叉轴孔.160 0. 035 mm；遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序；遵循“先面后孔”原则，先加工拨叉头端面，再
9、加工叉轴孔1600. 035 mm孔；遵循“先主后次”原则，先加工主要表面拨叉头左端面和叉轴孔160 0. 035 mm和倒挡变速叉脚两端面，后加工次要表面螺纹孔、 R7.5 槽。由此初拟拨叉机械加工工序安排如表4.2 所示。表 4.2拨叉机械加工工序安排（初拟）工序号工序内容简要说明1粗铣拨叉头右端面“先基准后其他”2钻、扩、铰 16孔（主要表面）“先基准后其他” 、“先面后孔” 、“先主后次”3粗磨拨叉脚两端面（主要表面）先粗后精“先主后次”4钻、攻丝M10孔（次要表面）“先面后孔” （精加工开始）5铣 R7.5 槽“先主后次”6半精磨拨叉脚两端面“先粗后精”2) 热处理工序为了改善或改变
10、铸件的原始组织，消除内应力， 保证铸件性能， 防止铸件变形和破坏，铸件清理后，需要进行调质热处理。调质硬度为241285HBS。为了切削容易， R7.5 槽在铣削后进行高频淬火。叉脚两端面在精加工之前进行局部盐炉淬火，提高其耐磨性和在工作中承受冲击载荷的能力。在表3.2 中工序 4 和工序 5 之间增加热处理工序，即： R7.5 槽表面高频淬火、变速叉脚两端面局部淬火。3) 辅助工序粗加工变速叉脚两端面和热处理后，应安排校直工序；精加工后，安排去毛刺、清洗和终检工序。综上所述，该变速叉工序的安排顺序为：基准加工主要表面粗加工及一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
11、加（5）确定工艺路线在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，拟定拨叉的工艺路线如表4.3 所示。.表 4.3拨叉机械加工工艺路线（修改后）工序工序工序内容定位基准设备工艺装备号名称1铣铣 16 孔右端面左端面卧式铣床铣床夹具、游标卡尺2钻右端面凸台、立式钻床钻头、扩刀、铰刀、钻模、钻、扩、铰 16 孔专用夹具、内径千分尺、24 外圆3锪锪 16的两面倒角 16 孔中心线立式钻床锪刀、钻模、游标卡尺4磨磨叉口R23 左端面 16 孔中心线卧式磨床磨床夹具、游标卡尺5磨磨叉口R23 右端面 16 孔中心线卧式磨床磨床夹具、游标卡尺6镗镗 R23 不完整半圆 16 孔中心线镗床镗刀、镗床夹具、游标卡
12、尺7钻钻 M10底孔、倒角、攻立式钻床钻头、丝锥、钻模、u、螺螺纹 16 孔中心线纹量规8铣铣 R7.5 槽 16 孔中心线立式铣床铣刀、专用夹具、游标卡尺9热处R34表面盐炉淬火淬火台理10热处R7.5 槽表面高频淬火淬火台理11磨磨叉口R23 左端面 16 孔中心线卧式磨床磨床夹具、游标卡尺12磨磨叉口R23 右端面 16 孔中心线卧式磨床磨床夹具、游标卡尺13清洗去毛刺、清洗清洗机14终检检验检验台5 确定机械加工余量、工序尺寸及公差表 5.1 倒档变速叉 16 孔机械加工余量及铸造毛坯尺寸公差加工工序工序余量工序经济加工工序基本尺工序尺寸及精度寸偏差铰0.15IT80.01516160
13、0.015扩0.85IT100.0816-0.15=15.815.8500.085钻15IT130.215.85-0.85=11500.256 夹具结构设计0. 035根据零件已加工的要素 , 加工160mm孔 , 需要限制四个自由度。采用已加工的右端面和 24 的外圆中心 作为基准 , 用 V 形块和大平面作为定位元件, 限制五个自由度 . 除绕孔中.心线的转动，支撑板、 V 形块和夹具体之间采用螺纹连接。由于零件架构的特殊性，V 形块和支撑板都不是标准件，需要结合实际外形改造，但是合乎实际情况。V 形块设计成台阶式，支撑板上开口。零件的夹紧采用螺纹夹紧，选取合适的压板，考虑到零件的安装和拆
14、卸，选用转动压板。根据转动压板的规格和零件尺寸设计相应的螺杆和顶杆，螺杆和顶杆与夹具体之间采用螺纹连接。 根据各夹具零件与夹具体的相应位置关系确定夹具体的大概形状和尺寸，并进行优化设计。夹具体与机床之间连接采用定位键，定位键与夹具体之间采用螺钉连接。附图 6.1 钻模、 6.2 夹具整体装配图6.1 图.图 6.27 设计体会本次课程设计是对机械加工工艺的进一步认知，在学习机械制造工艺学这一课程时只是大概的了解机械加工。对机械加工没有明确的认知，只是对课本的内容死记硬背应付考试。通过本次课程设计我对在课堂上没有理解和不懂的知识有了新的认知。机械加工的课程设计是对所学机械知识的应用，是一次难得的
15、课外实践，是一次对机械行业深一层次了解的机会。在河北瑞丰动力的参观，我对课堂上哪些抽象的概念和加工过程有了实际见识。老师在课堂所教的知识点在实际加工过程中都有体现，实地的参观学习开拓我的见识，知识不仅仅在课堂上，还存在于实际的应用中。实践与课堂相结合更有利于学习。机械制造是一门严谨的学科，机械加工过程必须保持理性。机械设计加工过程中必.须有严格的理论和规则，必须遵循机械行业的各项标准和技术要求。机械加工保证加工精度，加工精度不能得到保证，就会出现装配问题，严重影响机器的寿命。机械加工中的操作不当或设计有问题，零件的废品率就会上升，造成严重的机械加工问题，浪费大量的材料和时间。参考文献1. 机械制造技术基础课程设计指导书 ，冯涛等主编。2机械加工工艺手册 ，孟少农主编，机械工业出版社3机械加工工艺设计手册 ，张耀宸，航空工业出版社4机械制造技术基础 ，曾志新主编，武汉理工大学出版社5 机械设计课程设计手册 ，吴宗泽主编，高等教育出版社.