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遼寧工程技術大學課程設計 12
遼寧工程技術大學
課 程 設 計
題 目： “撥叉”的機械加工工藝規(guī)程及加工Ф8mm的工藝裝備設計
班 級：機械06-7班
姓 名： 彭澤
指導教師： 張健
完成日期：2010-1-6
課程設計任務書
一、設計題目
“撥叉”的機械加工工藝規(guī)程及Φ8+0.06 0尺寸加工的工藝裝備設計
二、原始資料
(1) 被加工零件的零件草圖 1張
(2) 生產類型: 大批量生產
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) 機械加工工藝過程綜合卡片 1張
(4) 與所設計夾具對應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) 課程設計說明書(5000～8000字) 1份
說明書主要包括以下內容（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機械加工工藝規(guī)程設計
⑤指定工序的專用機床夾具設計
⑥方案綜合評價與結論
⑦體會與展望
⑧參考文獻
列出參考文獻(包括書、期刊、報告等，10條以上)
四、進度安排(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、制造方法和機械加工工藝規(guī)程的設計并編制出零件的機械加工工藝卡片。
3．第8～10天，完成夾具總體方案設計（畫出草圖，與指導教師溝通，在其同意的前提下，進行課程設計的下一步）。
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、指導教師評語
成 績：
指導教師
日 期
摘 要
這次設計的是拖拉機用撥叉零件，包括零件圖、毛坯圖、裝配圖各一張，機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，它位于拖拉機變速箱的換擋機構中，主要起換檔作用。然后，根據零件的性質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計，了解并認識一般機器零件的生產工藝過程，鞏固和加深已學過的技術基礎課和專業(yè)課的知識，理論聯(lián)系實際，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，并且為后續(xù)課程的學習打好基礎。
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類型的確定 1
1.1 撥叉的用途 1
1.2 撥叉的技術要求 1
1.3 審核撥叉的工藝性 2
1.4 確定撥叉的生產類型 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 鑄件的材質系數 3
3 擬定拔叉工藝路線 3
3.1 定位基準的選擇 3
3.1.1 粗基準的選擇 3
3.1.2 精基準的選擇 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、夾具設計 8
6.1 問題的提出 8
6.2定位方案 8
6.2.夾緊機構 9
6.3.導向裝置 9
參考文獻 9
形狀的比較復雜，屬典型的叉桿類零件，為實現換檔、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荷，為增強其耐磨性，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備的位置，改換檔位準確，撥叉采用鎖銷定位。鎖銷孔的尺寸為φ8mm。
綜上所述，該撥叉件的各項技術要求制定的較合理，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，不需要高精度機床加工，通過銑削、鉆床的粗加工就可以達到加工要求；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條件下，采用較經濟的剛法保質保量地加工出來。由此可見，該零件的工藝性較好。
1.4 確定撥叉的生產類型
依設計題目。該撥叉的生產類型定為大批量生產。
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，且生產類型屬中批生產，為提高生產率和鑄件精度，以采用機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械加工余量，應先確定如下各項因素。
2.2.1 公差等級
由于撥叉的功用和技術要求。確定該零件的公差等級為普通級。
2.2.2 鑄件重量
經計算機械加工后該撥叉件的重量為1kg，由此可初步估計機械加工前鑄件毛坯的重量為1.5kg。
2.2.3 鑄件的材質系數
由于該撥叉材料為HT200，是碳的質量分數大于0.65%的碳素鋼，該鑄件的采制系數屬M2級。
撥叉鑄造毛坯尺寸公差及加工余量
鑄件的質量/kg
包容體質量/kg
形狀復雜系數
材質系數
公差等級
1.5
3
S2
M2
普通級
項目/mm
機械加工余量/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 定位基準的選擇
定位基準有粗基準和精基準之分，通常先確定精基準，然后再確定粗基準。
3.1.1 粗基準的選擇
以撥叉頭上端面為主要的定位粗基準，以兩個小頭孔外圓表面為輔助粗基準。
3.1.2 精基準的選擇
考慮要保證零件的加工精度和裝夾準確方便，依據“基準重合”原則和“基準統(tǒng)一”原則，以粗加工后的底面為主要的定位精基準，以兩個小頭孔外圓柱表面為輔助的定位精基準。
3.2 表面加工方法的確定
根據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
叉爪口內側面
IT11
6.3
鉆-絞
3.3 加工階段的劃分
該拔叉加工質量要求較高，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，首先將精基準準備好，使后續(xù)工序都可以采用精基準定位加工，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。該拔叉的生產類型為大批生產，可以采用萬能型機床配以專用工、夾具，以提高生產率；而且運用工序集中原則使工件的裝夾次數少，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 機械加工工序
（1）遵循“先基準后其他”原則，首先加工基準——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上，表列出了撥叉的工藝路線。
工
序
號
工序內容
設 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、內徑千分尺
10
鉆孔至φ3-3.14mm
四面組合鉆床
麻花鉆、內徑千分尺
11
鉆、絞內側面至φ50.17-50mm
Ra6.3μm
四面組合鉆床
麻花鉆、鉸刀、內徑千分尺
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、游標卡尺
17
清洗
清洗機
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.根據上述結果，在查標準公差數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）進給量的確定 由表5-22選取該工步的每轉進給量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速，取轉速n=960r/min。再將此轉速帶入公式可求出實際鉆削速度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）進給量的確定 由表5-31選取該工步的每轉進給量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速，取轉速n=97r/min。再將此轉速帶入公式可求出實際鉆削速度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考慮如何提高勞動生產率，降低勞動強度。
6.2定位方案
工件以一端面和Φ20孔為定位基準，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，定位基準與工序基準重合，定位誤差Δ=0；對于加工孔的位置度公差要求，基準重合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.夾緊機構
針對成批生產的工藝特征，此夾具選用偏心螺旋壓板夾緊機構。偏心螺旋壓板夾緊機構中各零件均采用標準夾具元件。
6.3.導向裝置
采用可換鉆套作為導向裝置，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）
參考文獻
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[2] 機床夾具的現代設計方法 秦國華主編 航空工業(yè)出版社 2006.11
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[11] 機械制造技術基礎課程設計指導教程 鄒青主編 機械工業(yè)出版社 2004.8