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1、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
2、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31 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
3、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41.1 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 孔套在变速0.52叉轴上，并通过 孔与变速叉轴连接，M8 螺纹孔则起到紧固叉杆和变速叉10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
4、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 的垂直度要求为 0.15。为保证叉杆在0.52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。0.361叉杆头底端面和
5、叉杆尾两凸台面均要求切削加工，叉杆头的 孔的0.52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。 孔端面为斜面，为了防止钻头钻偏，在一个端面处开了一个0.361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2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4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
6、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 、锁销孔 以及螺纹孔 M8，在设计过程中时应重点给予保证。0.520.3611.3 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，5并采用铸造的方法获得毛坯。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
7、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 36H 4.5B 面 9 H 4C 面 9 H 1凸台面 R35 G 2.5+2.5E 面 R23 H
8、4.5孔 20G 1.7+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 R23 4.5 R27.5孔 201.7+1.7 16.2.3 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 半圆柱36左侧。该铸件毛坯图如图2-1 所示。62-13 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
9、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 与叉轴有配合要求，并且是装配基准，能够实207现箱体零件“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 的中心线进行20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 、zv、 ，用四个螺钉对称分布于肋板两侧的 C 面上，进行
10、夹紧，这种方法适合x)y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 为扩孔；孔 为钻孔 绞孔；工艺孔 为粗铣 半精铣。M8201020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
11、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 孔和 E 面的加工放在前面，将凸台面和 C 面放在中20间，将工艺孔孔 、 定位孔以及 M8 螺纹孔放在最后加工。14.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 孔轴心为定位的，必须先加工叉轴孔 孔才能20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 必须在 定位孔加工之前2
12、01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 叉轴孔20F 加工形状定位基准，方便“一面两孔”定位夹具设计840 粗铣、半精铣 E 面 叉轴孔 孔中心线20方便“一面两孔”定位夹具设计50 粗铣、精铣凸台上表面B 加工次要基准面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 孔中心线20确保
13、 定位孔正确1090 钻、绞 定位孔1工艺孔 底面达到工艺要求100 钻攻 M8 螺纹孔 叉轴孔 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。 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。 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。 扩孔 叉轴孔，选用摇臂式钻床 Z3025，选用 的锥柄扩孔复合2020钻，扩孔时倒角。选用专用夹具、游标卡尺和塞规。 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。 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。 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。 粗铣 精铣凸台
