叉杆设计说明书

1机械制造技术基础课程设计说明书设计题目：叉杆零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计设计者：包正江指导教师：钟山2011年5月26日序言2机械制造技术基础课程设计，是以切削理论为基础、制造工艺为主线、兼顾工艺装备知识的机械制造技术基本能力的培养；是综合运用机械制造技术的基本知识、基本理论和基本技能，分析和解决实际工程问题的一个重要教学环节；是对学生运用所掌握的“机械制造技术基础”知识及相关知识的一次全面训练。机械制造技术基础课程设计，是以机械制造工艺及工艺装备为内容进行的设计。本次课程设计通过对一个中等类型的零件进行工艺规程编写，并对其中用到的某一个专用夹具进行设计，旨在学以致用，通过对学过的知识进行回顾以及查阅相关的资料，培养学生制定零件机械加工工艺规程和分析工艺问题的能力，以及设计机床夹具的能力。这是一个区别于课堂讲学而又能巩固学生知识的有意义的教学内容。目录3§1零件分析………………………………………………………………………………§1.1零件的作用………………………………………………………………………§1.2零件的工艺分析…………………………………………………………………§1.3确定零件的生产类型……………………………………………………………§2确定毛坯类型绘制毛坯简图…………………………………………………§2.1选择毛坯…………………………………………………………………………§2.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量………………………………………§2.3绘制叉杆铸造毛披简图………………………………………………………§3工艺规程设计………………………………………………………………………§3.1定位基准的选择…………………………………………………………………§3.2拟定工艺路线…………………………………………………………………§3.3加工设备及工艺装备的选用…………………………………………………§3.4加工余量、工序尺寸和公差的确定…………………………………………§3.5切削用量的计算…………………………………………………………………§3.6时间定额的计算…………………………………………………………………§3.7填写加工工艺过程卡和机械加工工序卡…………………………………§4专用钻床夹具设计………………………………………………………………§4.1夹具设计任务书…………………………………………………………………§4.2拟定钻床夹具结构方案……………………………………………………§4.3绘制夹具总装配图……………………………………………………………§4.4夹具装配图上标注尺寸、配合及技术要求…………………………………§4.5夹具专用零件图设计绘制……………………………………………………致谢………………………………………………………………………………………………参考文献………………………………………………………………………………………附录………………………………………………………………………………………………§1零件分析4§1.1零件的作用叉杆是变速箱换挡机构中的一个主要零件。叉杆头以0.052200㎜孔套在变速叉轴上，并通过10㎜孔与变速叉轴连接，M8螺纹孔则起到紧固叉杆和变速叉轴连接的作用。叉杆尾以R23㎜、夹角为130度的对称圆弧内壁卡在齿轮轴上，而位于叉杆头对称的两凸台，则夹在两齿轮之间。当需要变速时，操纵变速杆，变速操纵机构就通过叉杆头部的操纵杆带动叉杆与变速叉轴一起在变速箱中滑移，叉杆尾部的凸台拔动双联变化齿轮在齿轮轴上滑动以该换档位，从而实现不同级别的减速。§1.2零件的工艺分析由零件图可知，其材料为QT45-5，该材料具有具有铸铁的优良特性，又兼有钢的高强度性能，有比钢更好的耐磨性、抗氧化性、减震性及非常小的缺口敏感性；同时还可经受多种热处理以提高强度。适用于承受弯曲应力和冲击载荷作用的工作条件。该叉杆形状特殊、结构简单，属于典型的叉杆类零件。为实现换挡、变速的功能，叉轴孔与变速叉轴连接的定位孔有配合要求，因此加工精度要求较高。为保证叉尾两凸台面对叉轴孔0.052200㎜的垂直度要求为0.15㎜。为保证叉杆在叉轴上有准确的位置，改档换位正确，叉杆采用圆柱销定位。锁销孔的尺寸为0.036100㎜。叉杆头底端面和叉杆尾两凸台面均要求切削加工，叉杆头的0.052200㎜孔的端面为平面，可以防止加工过程中钻头钻偏，能确保扩孔时轴心线对其，以保证孔的加工精度。叉杆尾两凸台面均高于其他相邻的表面，这样减少了加工面积。0.036100㎜孔端面为斜面，为了防止钻头钻偏，在一个端面处开了一个20㎜的工艺孔，来保证孔的精度要求。M8螺纹孔位于圆柱侧壁上，且偏离40夹角，这个需要做一个专用夹具来进行加工方能达到要求。另外，该零件除主要表面外，其余表面的加工精度均较低，不需要高精度的机床进行加工，通过铣床的粗加工便可以达到加工要求，而主要工作表面虽然加工精度要求较高，但可以在正常的生产条件下，采用较为经济的方法，保质保量的加工出来。由此可见，该零件的工艺性较好。该零件的主要工作表面为叉杆尾两凸台表面、叉杆尾部的圆弧表面、叉轴孔0.052200㎜、锁销孔0.036100㎜以及螺纹孔M8，在设计过程中时应重点给予保证。§1.3确定零件的生产类型依设计题目可知：叉杆质量为0.48㎏，查本指导书表2.2的“机械加工零件生产分类”知，叉杆属于轻型零件。根据设计要求可知，此零件为批量生产，并采用铸造的方法获得毛坯。5§2确定毛坯类型绘制毛坯简图§2.1选择毛坯由于该叉杆在工作过程中要承受冲击载荷，为增强叉杆的强度、冲击韧度以及耐磨性，毛坯选用铸件。该叉杆精度要求不是很高，且属于成批生产类型，为确保生产效率和降低成本，宜采用砂型铸造方法制造毛坯，毛坯材料为QT45-5。§2.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量1.铸件尺寸公差等级由表2.8查得铸件尺寸公差等级为CT11-13级，根据铸件作用和结构选取CT11.2.铸件的机械加工余量加工余量由精到粗分为A、B、C、D、E、F、G、H、J和K共10级，对成批生产的铸件加工余量由表2.8查得为J级，各表面的总余量，见表2-1。由表2-7可得主要尺寸公差，见表2-2.表§2.1各加工表面总余量加工表面基本尺寸加工余量等级加工余量数值说明F面36H4.5B面9H4C面9H1凸台面R35G2.5+2.5E面R23H4.5孔2020G1.7+1.7表§2.2主要毛坯尺寸及公差主要面尺寸零件尺寸总余量毛坯尺寸公差CTE面R234.5R27.5孔20201.7+1.716.6§2.3铸件毛坯图零件毛坯图一般包括铸造的毛坯形状、尺寸及公差、加工余量和工艺余量、铸造斜度及圆角、分型面、浇冒口残根位置、工艺基准及其他有关技术要求等。铸件的分型面选择通过C面的最大界面处。浇冒口位置位于C面36㎜半圆柱左侧。该铸件毛坯图如图§2-1所示。6§2-1§3工艺规程设计§3.1定位基准的选择1.粗基准的选择为了使加工后各加工表面的尺寸精度以及各加工表面间的位置精度的要求，选择有足够大的接触面积和加工余量B面作为粗基准。2.精基准的选择根据图样上的尺寸标注，选用设计基准F面作为精基准，是加工遵循“基准重合原则”，由于叉轴孔20与叉轴有配合要求，并且是装配基准，能够实现箱7体零件“一面两孔”的定位方式，孔的加工和其他表面用它直接定位。由于凸台表面对B面有高度上的要求，加工凸台面时，应该选择粗加工后的B面作为其精基准进行定位。而R23圆弧处的E面则是以叉轴孔20的中心线进行定位。最先进行加工的表面是基准面F，这是可以选择如下定位夹具方案。方案：用一块垫片使B面与其完全接触，限制零件的3个自由度z、x、y，用四个螺钉对称分布于肋板两侧的C面上，进行夹紧，这种方法适合于铣床上F面的加工。§3.2拟定工艺路线1.加工方法确定根据各表面的加工要求，查表2.25、表2.24、表2.27，可得到平面和孔加工加工方法能达到的精度要求，确定各表面的加工方法如下：F面粗铣半精铣；B面和C面粗铣；凸台面为粗铣半精铣精铣；E面为粗铣半精铣；孔20㎜为扩孔；孔10㎜为钻孔绞孔；工艺孔20为粗铣半精铣。M8螺纹孔为钻孔丝锥攻螺纹。2.主要采用工序分散原则因为其中很多道工序是建立在前道工序基础上才进行加工的，或者有些表面的定位不同，不能很好采用采用工序其中的原则，但某一些面之间还是可以采用工序集中的，如C面和凸台下表面，一次装夹定位便可以加工出来。3.加工顺序的确定根据“先面后孔”、“先主后次”、“先粗后精”、“先基面后其他”的加工原则，将F面、B面、叉轴孔20孔和E面的加工放在前面，将凸台面和C面放在中间，将工艺孔孔20、10定位孔以及M8螺纹孔放在最后加工。4.拟定工艺路线根据图样要求，必须先加工基准面F，然后反过来已基准面F来加工B面；R23圆弧面E是以叉轴孔20孔轴心为定位的，必须先加工叉轴孔20孔才能加工R23圆弧面E；根据夹具设计“一面两孔”的原则，必须在加工完R23圆弧面E后，方能对凸台表面进行加工；工艺孔20必须在10定位孔加工之前完成，否侧会出现钻偏的现象；M8作为螺纹孔，安排在最后一道工序上。制定工艺路线见表§3-1.§3-1加工工艺路线序号工序内容定位基准简要说明铸造时效消除内应力涂底漆防止生锈10粗铣、半精铣F面B先加工基准面20粗铣B面F加工次要基准面30扩孔20叉轴孔F加工形状定位基准，方便“一面两孔”定位夹具设计40粗铣、半精铣E面叉轴孔20孔中心线方便“一面两孔”定位夹具设计50粗铣、精铣凸台上B加工次要基准面8表面60粗铣C面B达到尺寸要求70粗铣、精铣凸台下表面凸台上表面符合尺寸要求80粗铣、半精铣工艺孔20叉轴孔20孔中心线确保10定位孔正确90钻、绞10定位孔工艺孔20底面达到工艺要求100钻攻M8螺纹孔叉轴孔20与R23圆弧的中心线螺纹孔放在最后加工110检验120入库§3.3确定加工设备及工艺装备由于生产类型为成批生产，故加工设备宜采用通用机床，其生产方式为以通用机床加装用夹具为主，辅以少量组合夹具。工件在各机床上的装卸及各机床间的传送均由人工完成。①粗铣半精铣F面。考虑到工件的定位夹紧及夹具结构设计等问题，采用数控立式铣床，选择xk5025立式铣床。选择直径为63㎜的锥柄面铣刀，专用夹具和游标卡尺。②粗铣B面，采用数控立式铣床，选择xk5025立式铣床。选择直径为16㎜的3刃高速钢立铣刀，专用夹具和游标卡尺。③扩孔20叉轴孔，选用摇臂式钻床Z3025，选用20的锥柄扩孔复合钻，扩孔时倒角。选用专用夹具、游标卡尺和塞规。④粗铣半精铣R23圆弧E面，采用数控立式铣床，选择Xk5025立式铣床。选择直径为16㎜的3刃高速钢立铣刀，专用夹具和游标卡尺。⑤粗铣精铣凸台上表面，采用数控立式铣床，选择Xk5025立式铣床。选择直径为16㎜的3刃高速钢立铣刀，专用夹具和游标卡尺以及百分表。⑥粗铣C面，采用数控立式铣床，选择Xk5025立式铣床。选择直径为16㎜的3刃高速钢立铣刀，专用夹具和游标卡尺。⑦粗铣精铣凸台下表面，采用数控立式铣床，选择Xk5025立式铣床。选择直径为16㎜的3刃立铣刀，专用夹具和千分尺以及百分表。⑧粗铣半精铣工艺孔20，采用数控立式铣床，选择Xk5025立式铣床。选择直径为16㎜的3刃高速钢立铣刀，专用夹具和游标卡尺。⑨钻、绞10定位孔，选用摇臂式钻床Z3025，选用d为9.5㎜直柄麻花钻钻孔，选用d为10㎜的高速钢绞刀绞孔，专用夹具和10的标准芯棒。⑩钻、攻M8螺纹孔，选用摇臂式钻床Z3025，选用d为6.8㎜直柄麻花钻钻孔，选用d为8㎜的粗牙普通螺纹的丝锥，专用夹具、万能量角器和M8螺钉。§3.4加工余量、工序尺寸和公差的确定确定工序尺寸的一般方法是，有加工表面的最后工序往前推算，最后工序尺寸的工序尺寸按零件图样的要求标注，当无基准转换时，同一表面多次加工的工序尺寸只与工序（或