课程设计说明书(倒档变速叉铣R7.5槽)

河南科技大学 课 程 设 计 说 明 书

题 目： 倒档变速叉加工工艺规程及铣槽夹具设计

类 别 ： 业余

年级专业 ： 2015级机械电子工程

* * ： **

1

河 南 科 技 大 学 课 程2

设 计 说 明 书 用 纸

河南科技大学 课 程 设 计 任 务 书

一、题 目： 倒档变速叉加工工艺规程及铣槽夹具设计

二、时 间 ：自 2016年6月8日至2016年6月26日止

三、要 求：1．编制倒档变速叉加工工艺规程(三张卡)。

2．绘制倒档变速叉零件图一张。 3．绘制夹具结构装配图一张。 4. 编写设计说明书一份。

学生姓名 ： 陈涛

指导教师 ： 任小中 下达 时间： 2016 年 6月 8 日

2

3

河 南 科 技 大 学 课 程 设 计 说 明 书 用 纸

目录

序 言 ................................................................................................................................................................... 4

一、零件的工艺分析 ............................................................................................................................................... 5

1.1零件的功用 ............................................................................................................................................. 5 1.2零件的工艺分析 ..................................................................................................................................... 5

二、零件的工艺路线的拟定 ................................................................................................................................... 6

2.1毛坯的选择 ............................................................................................................................................. 6 2.2 定位基准的选择 .................................................................................................................................... 6 2.3加工方法的选择 ..................................................................................................................................... 7 2.4 工艺路线的拟定 .................................................................................................................................... 7

主要工序设计 ........................................................................................................................................................... 8

3.1 铣槽工序设计 ........................................................................................................................................ 8 3.2 机械加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸的确定 ................................................................................... 8 3.2 切削用量以及机床的确定 .................................................................................................................. 9 1.决定铣削用量 ........................................................................................................................................... 9

四、 夹具的设计 ................................................................................................................................................... 10

4.1 任务与要求 ........................................................................................................................................ 10 1.定位方案设计 .......................................................................................................................................... 10 2.定位元件的布置， .................................................................................................................................. 10 4.3 夹紧方案的设计 .................................................................................................................................. 11 1. 夹紧力的分析 ........................................................................................................................................ 11 2. 夹紧元件设计与校核 ............................................................................................................................ 11 4.4 夹具操作使用说明 .............................................................................................................................. 11

五．课程设计总结 ................................................................................................................................................. 12 参考文献 ................................................................................................................................................................. 13

[1] 主编姓名. 书名[M]. 出版地：出版社，出版年份.

3

4

河 南 科 技 大 学 课 程 设 计 说 明 书 用 纸

序 言

机械制造业是为制造机械装备而将各种材料加工成具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并将它们组装到机械装备中的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供零部件，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某种意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。

而机床夹具是在机床上装夹工件的一种装置，其作用是使工件相对于机床和刀具有一个正确的位置，并且保证在加工过程中，工件的位置保持不变，作为机床的一部分，工件加工的精度离不开夹具，所以夹具是保证加工精度一个重要措施。本次设计的内容是倒档变速叉中R7.5槽的加工工艺及主要工序工装设计。具体是工艺设计，工序卡、工艺过程卡的编制，R7.5加工时的的夹具设计。

倒档变速叉工工艺规程及铣槽夹具设计是在我们学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料、夹具设计等进行课程之后的综合性教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线设计，工艺尺寸确定等问题，并根据实际情况设计出专用夹具，从而保证零件的加工质量。本次设计也是培养自己的自学与创新能力，设计能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。除了在设计中既要理解基本概念、基本理论，还要注意结合生产实践的需要，还要查阅相关的资料，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。 就我个人而言，通过本次课程设计，我希望能够提高自己分析问题、解决问题的能力，能够更深入理解课本知识，并能够很好的应用到实际工作之中，为以后更好地胜任我的工作岗位打好基础。

本次设计水平有限，其中难免有失误和不足，敬请老师们批评指正。

4

5

河 南 科 技 大 学 课 程 设 计 说 明 书 用 纸

一、零件的工艺分析

1.1零件的功用

题目所给的是变速箱中的倒档变速叉，它的主要作用是推动倒档齿轮向输入轴传动齿轮移动并与之啮合，使汽车实现倒行。再换倒档时，拨叉将受到较大的冲击。

1.2零件的工艺分析

该倒档变速叉为精密铸件，采用ZG45,铸造表面光洁，平整，无裂痕，毛刺，分层，缩孔，缩松等铸造缺陷。

从零件图上看，该零件是典型的叉架类零件，结构比较复杂，形位精度要

求不算高。为大批量生产的铸件。其主要加工的有16的孔表面粗糙度为Ra1.6um，斜脚面尺寸要求公差尺寸为自由公差，拨叉口表面粗糙度为Ra3.2m，拨叉口端面需保证与16轴线的垂直度为0.10；R34面粗糙度为Ra3.2um，表面要求淬火处理，硬度要求为45~53HRC。通过分析该零件，其布局合理，虽结构复杂，但加工要求比较容易保证，我们通过专用夹具可保证其加工要求，整个图面清晰，尺寸完整合理，能够完整表达物体的形状和大小，符合要求。 5个加工表面分别是： （1）Φ16孔的上端面; （2）加工φ16的孔内表面；

（3）拨叉品口两端面，且上端面保证与φ16孔下端面尺寸9±0.15； （4）钻，扩，铰螺纹孔M10X1；

（5）加工R7.5圆弧槽,宽15 +0.3/0，深17±0.2.

5

6

河 南 科 技 大 学 课 程 设 计 说 明 书 用 纸

二、零件的工艺路线的拟定

2.1毛坯的选择

零件材料为ZG45，考虑到变速叉运行时经常需要挂档倒车或辅助转向，因此零件在工作过程中经常受到冲击性载荷，采用这种材料的零件强度也能得到保证。由于零件成批生产，而且零件的轮廓尺寸不大，选用砂型铸造，采用机械翻砂造型，铸造精度为2级，能保证铸件的尺寸要求，这从提高生产率和保证加工精度上考虑也是应该的。

有上述工艺要求与资料，对毛坯初步设计如下: 1.Φ16mm的孔

由于Φ16mm可以铸造，在毛坯设计时，可以把设计底孔成Φ15，留扩孔，及铰孔留量，因此毛坯采用空心铸造，提高生产效率。

2.叉口侧面

叉口两侧面粗糙度均为3.2，进行一次粗铣即可满足光洁度要求。根据资料可知，毛坯的叉口厚度定为1.5mm。

3.叉口内圆面

粗糙度没有要求，直接铸出

2.2 定位基准的选择

基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，它对零件的生产是非常重要的。基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高，否则，不但使加工工艺问题百出，降低效率，更有甚者，造成生产无法进行，出现废品。

6

7

河 南 科 技 大 学 课 程 设 计 说 明 书 用 纸

1． 粗基准的选择

对于零件而言，粗基准的选择对于后面的精加工至关重要，从零件图

上看出，变速叉较不规则，所以粗基准不太容易选择，为了保证Φ16孔的精度要求，选φ16孔下端面为粗基准。

2． 精基准的选择

以φ16孔下端面为粗基准，铣加工φ16孔的上端面，然后以加工过的上端面为精基准加工φ16内孔，从而保证加工精度。然后以φ16为定位精基准，并配以削边销做基准，加工以后工序。

2.3加工方法的选择

课程设计分配的工序为加工铣R7.5的槽，深17±0.2，不能车加工和钻

加工，用立铣是最简单，最经济的加工方式。

2.4 工艺路线的拟定

制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状，尺寸精度及位置精度的技术要求能得到合理的保证，在生产纲领已确定为大批量生产的条件下，可以考虑采用万能机床以及专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外还应当考虑经济效果，以便生产成本尽量降低。通过对零件的分析拟定以下工序进行加工：

7

8

河 南 科 技 大 学 课 程 设 计 说 明 书 用 纸

主要工序设计

10 20 30 40 50 60 70 80 85 90 铸造 铸造 铣 钻 热 铣 车 铣 钻 钳 粗铣Φ24右端面 钻，扩，铰Φ16孔 淬火E表面和R34端面 精铣R34端面 车R23内圆 铣宽15mm的槽 钻M10螺纹底孔，攻丝M10 去毛刺 检验 检验入库 3.1 铣槽工序设计

因为铣槽要利用Φ16孔做定位基准，且槽精度高，所以可以留在车R23内圆后再加工，用直铣刀分三次加工。

3.2 机械加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸的确定

倒档变速叉零件材料为ZG45,生产类型为大批量产.根据上述资料及加工工艺,分别确定各加工表面的机加工余量,工序尺寸以及毛坯尺寸如下:确定机械加工余量，工序尺寸，毛坯尺寸： 工序尺寸为端面高为45mm，加工余量为3mm，采用精密铸造；

8

9

河 南 科 技 大 学 课 程 设 计 说 明 书 用 纸

3.2 切削用量以及机床的确定

1.决定铣削用量

由于加工余量不大，粗糙度要求不高，所选刀具为直柄立铣刀，铣刀直径d=15,宽度L=40，齿数z=4,由于 加工钢料的σb在600~700MPa,故选 前角γ0=20，后角α0=20，已知铣削宽度ae=15mm，铣削深度ap=17mm,选用X51立式铣床，1次走刀完成,功率为7.5kw，中等刚度。查表fz =0.2min/齿， 2.决定每次进给量及切削速度

根据X51型铣床说明书，根据相关公式及表格查得Cυ=48，qυ=0.45,xυ=0.1, yυ=0.5,uυ=0.3,Pυ=0.1,m=0.3,T=60,ap=1317mm,fz=0.06,ae=15mm, z=4,d=15mm,kυ=1.0

代入公式υ=48*150.45/600.33*170.1*0.060.5*150.3*40.1*1=49.96m/min n=1000*49.96/π*15=105r/min,根据机床参数取95r/min 实际切削速度υ=0.47m/s fmz=0.06*4*95=22.8mm/min 选择fmz=20mm/min

所确定的切削用量fz=0.06mm/z,fmx=20mm/min,n=95r/min,υ=0.47m/s 计算工时取l1=

t15（16-15）+(1~3)= 4

325.87448.174min490s

20 9

10

河 南 科 技 大 学 课 程 设 计 说 明 书 用 纸

四、 夹具的设计

4.1 任务与要求

此工序为加工槽设计专用卡具，根据实际情况，运用粗基准，因工件尺寸小重量轻，加工要求不高，因此设计为手动夹紧即可。用螺栓和压板就可以夹紧工作，即可满足加工需要。另处在夹具上设计一个短圆柱销，配合尺寸为Φ16 f6，高度40±0.5，另外做一个削边销定位倒档变位叉的叉口，做定位使用。

1.定位方案设计

以Φ16 孔的下底面为定位面，用短圆销和削边销定位。夹具的主要定位原件为一个平面和一个定位销，孔与销的间隙配合。

工件的工序基准为孔心，当工作孔心最大，定位销的孔径为最小时，孔心在任意方向上的最大变动量等于孔与销的配合间隙量。工序尺寸方向与固定接触点和销中心连线放向相同。

2.定位元件的布置，

定位元件的布置参照工件Φ16

孔的位置与叉口的相对位置布置。尽量选择

与工件最接近的位置，以获得最有效的夹紧力

3. 定位误差分析与计算

工件的Φ16 经过加工后，尺寸为Φ16 +0.035/0，短圆柱销为Φ16 -0.02/-0.03，，所以完全能满足精度要求。

10

11

河 南 科 技 大 学 课 程 设 计 说 明 书 用 纸

4.3 夹紧方案的设计 1. 夹紧力的分析

选用夹紧螺钉夹紧机N（f1+f2）=KF＇

其中ｆ为夹紧面上的摩擦系数，取ｆ１＝ｆ２＝０.２５ Ｆ＝ｐｚ＋Ｇ

NF'3551.4N f1f2 2. 夹紧元件设计与校核

夹紧元件采用夹紧螺钉与压板相结合，根据工件尺寸，选用M12螺柱，压板槽宽14 +0.5/0，厚度20；支点为圆柱销直径φ30，高度为42，垫片选用标准垫片,厚度3。根据工作经验和类比，考虑切削力，该夹紧装置完全能满足铣槽工序的使用。

4.4 夹具操作使用说明

安装工件是，松开左边压板，压板后撤，把倒档叉上φ16孔装在定位短圆柱销上，叉口放在削边销上，然后把压板放在倒档叉上端面上，用扳手把螺帽拧紧，夹紧工件即可。

11

12

河 南 科 技 大 学 课 程 设 计 说 明 书 用 纸

五．课程设计总结

就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己所到的知识进行一次系统性的总结,同时为将来工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、发现问题、解决问题的能力，为今后自己能够更好的工作能够打下一个良好的基础。但是这次课程设计的确有点手忙脚乱，因为这毕竟是一个综合性的设计任务，牵涉到各个方面，特别是一些涉及到计算和标准的东西，需要查各类标准及公式，实在是困难重重。而这说明自对以前对基础知识没有很好的掌握，以后要吸取教训，需要对学过的知识多加巩固。总的说来,在这次设计中自己学到了很多的东西,取得一定的成绩,但同时也存在一定的不足和缺陷,我想这都是这次设计的价值所在,以后的日子自己应该更加努力认真,以冷静沉着的心态去办好每一件事情!

12

13

河 南 科 技 大 学 课 程 设 计 说 明 书 用 纸

参考文献

1.《机械制造技术基础与工艺学课程设计指导书》， 于大国主编，国防工业出版社

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》，任小中主编，科学出版社 5．《机械零件设计手册》，吴宗泽主编，机械工业出版社

6.《机械设计手册》，王文斌， 机械工业出版社

13

14

河 南 科 技 大 学 课 程 设 计 说 明 书 用 纸

课程设计指导教师评语

评 语 指导教师 职 称 年 月 日

课程设计答辩评语

评 语 答 辩 成 绩 答 辩 组 长 签 字 时 间 年 月 日

14