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遼寧工程技術(shù)大學(xué)課程設(shè)計 14
遼寧工程技術(shù)大學(xué)
課 程 設(shè) 計
題 目： “撥叉”的機(jī)械加工工藝規(guī)程及加工Ф8mm的工藝裝備設(shè)計
班 級：機(jī)械06-7班
姓 名： 彭澤
指導(dǎo)教師： 張健
完成日期：2010-1-6
課程設(shè)計任務(wù)書
一、設(shè)計題目
“撥叉”的機(jī)械加工工藝規(guī)程及Φ8+0.06 0尺寸加工的工藝裝備設(shè)計
二、原始資料
(1) 被加工零件的零件草圖 1張
(2) 生產(chǎn)類型: 大批量生產(chǎn)
三、上交材料
(1) 被加工工件的零件圖 1張
(2) 工件的毛坯圖 1張
(3) 機(jī)械加工工藝過程綜合卡片 1張
(4) 與所設(shè)計夾具對應(yīng)那道工序的工序卡片 1張
(5) 夾具體零件圖
(6) 夾具裝配圖 1張
(7) 課程設(shè)計說明書(5000～8000字) 1份
說明書主要包括以下內(nèi)容（章節(jié)）
①目錄
②摘要（中外文對照的，各占一頁）
③零件工藝性分析
④機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計
⑤指定工序的專用機(jī)床夾具設(shè)計
⑥方案綜合評價與結(jié)論
⑦體會與展望
⑧參考文獻(xiàn)
列出參考文獻(xiàn)(包括書、期刊、報告等，10條以上)
四、進(jìn)度安排(參考)
1.第l～2天查資料，熟悉題目階段。
2.第3～7天，完成零件的工藝性分析,確定毛坯的類型、制造方法和機(jī)械加工工藝規(guī)程的設(shè)計并編制出零件的機(jī)械加工工藝卡片。
3．第8～10天，完成夾具總體方案設(shè)計（畫出草圖，與指導(dǎo)教師溝通，在其同意的前提下，進(jìn)行課程設(shè)計的下一步）。
4．第11～13天，完成夾具總裝圖的繪制。
5．第14～15天，零件圖的繪制。
6．第16～18天，整理并完成設(shè)計說明書的編寫。
7．第19天，完成圖紙和說明書的輸出打印。
8．第20～21天，答辯
五、指導(dǎo)教師評語
成 績：
指導(dǎo)教師
日 期
摘 要
這次設(shè)計的是拖拉機(jī)用撥叉零件，包括零件圖、毛坯圖、裝配圖各一張，機(jī)械加工工藝過程卡片和與工序卡片各一張。首先我們要熟悉零件和了解其作用，它位于拖拉機(jī)變速箱的換擋機(jī)構(gòu)中，主要起換檔作用。然后，根據(jù)零件的性質(zhì)和零件圖上各端面的粗糙度確定毛坯的尺寸和械加工余量。最后擬定撥叉的工藝路線圖，制定該工件的夾緊方案，畫出夾具裝配圖。
我希望能通過這次課程設(shè)計，了解并認(rèn)識一般機(jī)器零件的生產(chǎn)工藝過程，鞏固和加深已學(xué)過的技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的知識，理論聯(lián)系實(shí)際，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后的工作打下一個良好的基礎(chǔ)，并且為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。
Abstract
This time I design the tractors of the shift forks , including that the part pursuing , the blank pursues , assembling pursues , the machine work procedure card the working procedure card every sheet .We should know the part very well and know its effect first , it is worked in the organization which is used for change the speed in a tractor, and the mainly role of the part is alter the speed. Then, we design the dimension of the blank and instrument process a margin of the part according to part character and the harshness of each face .Finally, I design the handicrafts route picture of the shift forks, work out the fastening motion scheme being workpiece's turn , draw up clamp assembling picture.
I want to knowing the general productive technology of machine part , consolidating and deepening the knowledge of basic course and specialized course what I have already learned , integrates theory with practice, and improve the ability to solve problems, what’s more , striking the basis for the future work and thefollowing course’s tudying .
.
目 錄
1 撥叉的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定 1
1.1 撥叉的用途 1
1.2 撥叉的技術(shù)要求 1
1.3 審核撥叉的工藝性 2
1.4 確定撥叉的生產(chǎn)類型 2
2 確定毛坯、繪制毛坯簡圖 2
2.1 選擇毛坯 2
2.2 確定毛坯的尺寸公差和加工余量 2
2.2.1公差等級 3
2.2.2 鑄件重量 3
2.2.3 鑄件的材質(zhì)系數(shù) 3
3 擬定拔叉工藝路線 3
3.1 定位基準(zhǔn)的選擇 3
3.1.1 粗基準(zhǔn)的選擇 3
3.1.2 精基準(zhǔn)的選擇 4
3.2 表面加工方法的確定 4
3.3 加工階段的劃分 4
3.4 工序的集中與分散 5
3.5 工序順序的安排 5
3.6 確定工藝路線 5
4 加工余量、工序尺寸和公差的確定（工序9） 7
4.1 確定加工余量（工序9） 7
5 切削用量、時間定額的計算（工序9） 7
5.1 切削用量的計算 7
5.2基本時間tm的計算 7
6、夾具設(shè)計 8
6.1 問題的提出 8
6.2定位方案 8
6.2.夾緊機(jī)構(gòu) 9
6.3.導(dǎo)向裝置 9
參考文獻(xiàn) 9
1 撥叉的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定
1.1 撥叉的用途
該撥叉產(chǎn)品主要應(yīng)用在拖拉機(jī)變速箱的換擋機(jī)構(gòu)之中，撥叉以 φ20+0.035 0mm孔套在變速叉軸上，并用銷釘經(jīng)φ8孔與變速叉軸聯(lián)結(jié)，撥叉腳則夾在雙聯(lián)變換齒輪的槽中。當(dāng)需要變速時，操縱變速桿，變速操縱機(jī)構(gòu)就通過撥叉頭部的操縱槽帶動撥叉與變速叉軸一起在變速箱中滑移，撥叉腳撥動雙聯(lián)變換齒輪在花鍵軸上滑動以改換檔位，從而改變拖拉機(jī)的行駛速度。
該撥叉在改換檔位時要承受彎曲應(yīng)力和沖擊載荷的作用,因此該零件應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度和韌性，以適應(yīng)撥叉的工作條件。該零件的主要工作表面為撥叉腳兩端面、叉軸孔φ20mm和鎖銷孔φ8 ，在設(shè)計工藝規(guī)程時應(yīng)重點(diǎn)予以保證。
1.2 撥叉的技術(shù)要求
按表形式將該撥叉的全部技術(shù)要求列表中
撥叉零件技術(shù)要求表
加工表面
尺寸及偏差mm
尺寸精度等級
表面粗糙度Ra/μm
撥叉頭右端面
34
IT12
12.5
撥叉頭左端面
34
IT10
2.5
φ20mm孔
20
IT8
1.6
φ10mm孔
10
IT10
3.2
撥叉腳兩端面
12
IT11
6.3
操縱槽端面
78
IT12
φ8孔
8
IT10
3.2
φ3孔
3
IT12
叉爪口內(nèi)側(cè)面
50
IT11
6.3
該撥叉形狀的比較復(fù)雜，屬典型的叉桿類零件，為實(shí)現(xiàn)換檔、變速的功能。其叉軸孔與變速叉軸有配合要求，因此加工精度要求較高。叉軸兩端面在工作中需承受沖擊負(fù)荷，為增強(qiáng)其耐磨性，該表面要求高頻率淬火處理，硬度為48~58 HRC；為保證撥叉在叉軸上有準(zhǔn)備的位置，改換檔位準(zhǔn)確，撥叉采用鎖銷定位。鎖銷孔的尺寸為φ8mm。
綜上所述，該撥叉件的各項(xiàng)技術(shù)要求制定的較合理，符合帶零件在變速箱中的作用。
1.3 審核撥叉的工藝性
分析零件圖可知，撥叉頭兩端面和叉腳兩端面均要求切削加工，并在軸向方向上均高于相鄰表面，這樣即減少了加工面積，又提高了換檔時叉腳端面的接觸剛度；另外，該零件除主要工作表面加工精度均較低，不需要高精度機(jī)床加工，通過銑削、鉆床的粗加工就可以達(dá)到加工要求；而主要工作表面雖然加工精度相對較高，但也可以在正常的生產(chǎn)條件下，采用較經(jīng)濟(jì)的剛法保質(zhì)保量地加工出來。由此可見，該零件的工藝性較好。
1.4 確定撥叉的生產(chǎn)類型
依設(shè)計題目。該撥叉的生產(chǎn)類型定為大批量生產(chǎn)。
2 確定毛坯、繪制毛坯簡圖
2.1 選擇毛坯
毛坯選用鑄件，該撥叉的輪廓尺寸不大，且生產(chǎn)類型屬中批生產(chǎn)，為提高生產(chǎn)率和鑄件精度，以采用機(jī)器造型方法制造毛坯。
2.2 確定毛坯的尺寸公差和加工余量
要確定毛坯的尺寸公差及機(jī)械加工余量，應(yīng)先確定如下各項(xiàng)因素。
2.2.1 公差等級
由于撥叉的功用和技術(shù)要求。確定該零件的公差等級為普通級。
2.2.2 鑄件重量
經(jīng)計算機(jī)械加工后該撥叉件的重量為1kg，由此可初步估計機(jī)械加工前鑄件毛坯的重量為1.5kg。
2.2.3 鑄件的材質(zhì)系數(shù)
由于該撥叉材料為HT200，是碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.65%的碳素鋼，該鑄件的采制系數(shù)屬M(fèi)2級。
撥叉鑄造毛坯尺寸公差及加工余量
鑄件的質(zhì)量/kg
包容體質(zhì)量/kg
形狀復(fù)雜系數(shù)
材質(zhì)系數(shù)
公差等級
1.5
3
S2
M2
普通級
項(xiàng)目/mm
機(jī)械加工余量/mm
尺寸公差/ mm
備注
寬度φ50
2.4
2.2
-----
厚度34
2
2.6
-----
厚度12
2
2.2
-----
中心距78
±0.2
-------
3 擬定拔叉工藝路線
3.1 定位基準(zhǔn)的選擇
定位基準(zhǔn)有粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)之分，通常先確定精基準(zhǔn)，然后再確定粗基準(zhǔn)。
3.1.1 粗基準(zhǔn)的選擇
以撥叉頭上端面為主要的定位粗基準(zhǔn)，以兩個小頭孔外圓表面為輔助粗基準(zhǔn)。
3.1.2 精基準(zhǔn)的選擇
考慮要保證零件的加工精度和裝夾準(zhǔn)確方便，依據(jù)“基準(zhǔn)重合”原則和“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則，以粗加工后的底面為主要的定位精基準(zhǔn)，以兩個小頭孔外圓柱表面為輔助的定位精基準(zhǔn)。
3.2 表面加工方法的確定
根據(jù)拔叉零件圖上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，確定加工件各表面的加工方法如表
加工表面
尺寸精度等級
表面粗糙度Ra/μm
加工方案
撥叉頭右端面
IT13
12.5
粗銑
撥叉頭左端面
IT13
25
粗銑
φ20mm孔
IT8
1.6
鉆-粗絞-精絞
φ10mm孔
IT7
3.2
鉆-絞
撥叉腳兩端面
IT7
6.3
粗銑
撥叉腳下端面
IT10
25
粗銑
操縱槽端面
IT12
12.5
粗銑
φ8孔
IT10
3.2
鉆-絞
叉爪口內(nèi)側(cè)面
IT11
6.3
鉆-絞
3.3 加工階段的劃分
該拔叉加工質(zhì)量要求較高，可將加工階段劃分成粗加工，半精加工和精加工幾個階段。
在粗加工階段，首先將精基準(zhǔn)準(zhǔn)備好，使后續(xù)工序都可以采用精基準(zhǔn)定位加工，保證其他加工表面的精度要求；然后粗銑拔叉頭又端面，拔叉腳內(nèi)表面，拔叉腳兩端面的粗銑。在半加工階段，完成拔叉腳兩端面的精銑加工兩個銷軸孔的鉆加工；在精加工階段，進(jìn)行拔叉腳兩端面的半精銑加工。
3.4 工序的集中與分散
選用工序集中原則安排拔叉的加工工序。該拔叉的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，可以采用萬能型機(jī)床配以專用工、夾具，以提高生產(chǎn)率；而且運(yùn)用工序集中原則使工件的裝夾次數(shù)少，不但可以縮短輔助時間，而且由于與一次裝夾中加工了許多表面，有利于保證各種加工表面之間的相對位置精度要求。
3.5 工序順序的安排
3.5.1 機(jī)械加工工序
（1）遵循“先基準(zhǔn)后其他”原則，首先加工基準(zhǔn)——撥叉頭左端面和叉軸孔。
（2）遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。
（3）遵循“先主后次”原則，先加工主要表面——拔叉頭左端面和叉軸孔和撥叉腳兩端面，后加工次要表面。
（4）遵循“先面后孔”原則，先加工撥叉頭端面，再加工叉軸孔。
3.6 確定工藝路線
在綜合考慮上述工序順序安排原則的基礎(chǔ)上，表列出了撥叉的工藝路線。
工
序
號
工序內(nèi)容
設(shè) 備
工 藝 裝 備
1
粗銑兩端面至35.125-34.875mm
Ra12.5μm
立式銑床X51
高速鋼套式面銑刀、游標(biāo)卡尺、專用夾具
2
半精銑撥叉頭左端面至34-33.9mm
Ra3.2μm
立式銑床X51
高速鋼套式面銑刀、游標(biāo)卡尺、專用夾具
3
鉆、粗鉸、精鉸孔至φ20-20.035mm
Ra1.6μm
四面組合鉆床
麻花鉆、鉸刀、卡尺、塞規(guī)
4
鉆、鉸孔至φ10-10.090mm
Ra3.2μm
四面組合鉆床
麻花鉆、鉸刀、卡尺、塞規(guī)
5
校正撥叉腳
鉗工臺
手錘
6
粗銑兩端面至12-11.982mm
Ra6.3μm
臥式雙面銑床
三面刃銑刀、游標(biāo)卡尺、專用夾具
7
粗銑、下端面至76-75.8mm
Ra25μm
立式銑床X51
銑刀、游標(biāo)卡尺、專用夾具
8
粗銑操縱槽端面至24-23.79mm
Ra12.5μm
立式銑床X51
銑刀、游標(biāo)卡尺、專用夾具
9
鉆孔至φ8-8.06mm
Ra3.2μm
四面組合鉆床
麻花鉆、鉸刀、內(nèi)徑千分尺
10
鉆孔至φ3-3.14mm
四面組合鉆床
麻花鉆、內(nèi)徑千分尺
11
鉆、絞內(nèi)側(cè)面至φ50.17-50mm
Ra6.3μm
四面組合鉆床
麻花鉆、鉸刀、內(nèi)徑千分尺
12
去毛刺
鉗工臺
平銼
13
中檢
塞規(guī)、百分表、卡尺等
14
熱處理
淬火機(jī)等
15
校正撥叉角
鉗工臺
手錘
16
磨削撥叉角兩端面
磨床M7120A
砂輪、游標(biāo)卡尺
17
清洗
清洗機(jī)
18
終檢
四面組合鉆床
塞規(guī)、百分表、卡尺等
4 加工余量、工序尺寸和公差的確定（工序9）
4.1 確定加工余量（工序9）
由表2-28可查得，粗絞余量Z=0.2mm；鉆孔余量=7.8mm；查表可依次確定各工序尺寸的加工精度等級為，粗絞：IT10;鉆：IT12.根據(jù)上述結(jié)果，在查標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值表可確定各工步的公差值分別為，粗絞：0.058mm；鉆：0.15mm。
5 切削用量、時間定額的計算（工序9）
5.1 切削用量的計算
5.1.1 鉆孔工步
（1）背吃刀量的確定 取ap=7.8mm。
（2）進(jìn)給量的確定 由表5-22選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量0.15mm/r。
（3）切削速度的計算 由表5-22，按工件材料為灰鑄鐵的條件選取，切削速度v取22m/min。由公式n=1000v/Πd可求得n=897.6r/min參照4-9所列Z525型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=960r/min。再將此轉(zhuǎn)速帶入公式可求出實(shí)際鉆削速度v=nΠd/1000=23.5m/min。
5.1.2 粗絞工步
（1）背吃刀量的確定 取ap=0.2mm。
（2）進(jìn)給量的確定 由表5-31選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量0.4mm/r。
（3）切削速度的計算 由表5-31，切削速度v取3m/min。由公式n=1000v/Πd可求得n=79.6r/min參照4-9所列Z525型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=97r/min。再將此轉(zhuǎn)速帶入公式可求出實(shí)際鉆削速度v=nΠd/1000=2.44m/min。
5.2基本時間tm的計算
（1）鉆孔工步 根據(jù)表5-43，鉆孔的基本時間可由公式tj=L/fn=(l+l1+l2)/fn求得。式中l(wèi)=24mm;l2=1mm;l1=(D/2)×cotkr+(1～2)=（7.8mm/2）×cot54°+1mm=3.8mm;f= 0.15mm/r;n= 960r/min.將上述結(jié)果代入公式，則該工序的基本時間tj=(24mm+1mm+3.8mm)/(0.15mm/r×960r/min)=0.2min=12s。
（2） 精鉸工步 根據(jù)表，可由公式tj=L/fn=(l+l1+l2)/fn求得該工序的基本時間。l1、l2由表按kr=15°、ap=(D-d)/2=(8mm-7.8mm)/2=0.1mm的條件查得l1=0.37mm；l2=15mm；而l=24mm；f=0.4mm/r; n=97r/min.將上述結(jié)果代入公式，則該工序基本時間tj=（24mm+0.37mm+15mm）/（0.4mm/r×97r/min）=1min=60s。
6、夾具設(shè)計
6.1 問題的提出
本夾具主要用來絞φ8mm孔，有一定的精度要求和公差要求。此外，在本工序加工時還應(yīng)考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強(qiáng)度。
6.2定位方案
工件以一端面和Φ20孔為定位基準(zhǔn)，采用平面和定位銷組合定位方案，其中平面限制3個自由度、短圓柱銷限制2個自由度，共限制了五個自由度。然后在定位平面上加一個削邊銷來限制饒Z軸旋轉(zhuǎn)的自由度，所有六個自由度都被限制了。即一面兩銷定位方案。定位孔與定位銷的配合尺寸取為φ20H7/f6。對于工序尺寸15±0.05mm而言，定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)重合，定位誤差Δ=0；對于加工孔的位置度公差要求，基準(zhǔn)重合Δ=0；加工孔徑尺寸φ8mm由刀具直接保證，Δ=0。由上述分析可知，該定位方案合理、可行。
6.2.夾緊機(jī)構(gòu)
針對成批生產(chǎn)的工藝特征，此夾具選用偏心螺旋壓板夾緊機(jī)構(gòu)。偏心螺旋壓板夾緊機(jī)構(gòu)中各零件均采用標(biāo)準(zhǔn)夾具元件。
6.3.導(dǎo)向裝置
采用可換鉆套作為導(dǎo)向裝置，選用JB/T 8045.2-1999。（快換鉆套查表9-10，鉆套用襯套查表9-11，鉆套螺釘查表9-12）
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