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1、 毕业设计 课题： 变速叉零件的机械加工工艺规程编制和专用夹具设计 院系名称： 机械与电子信息工程学院 班 级： 专业名称： 机电一体化 学 号： 学生姓名： 指导教师： 年 月摘 要变速叉是汽车变速箱中一个重要的零部件，车辆驾驶者操作变速杆，通过变速叉拨动变换齿轮，改变档位，从而达到汽车变速的目的。本次设计根据导师给定的变速叉数据，运用本专业所学理论知识，绘制变速叉零件图，设计变速叉的毛坯，完成变速叉的机械加工工艺设计，并进行相关分析计算，这其中包括分析零件的工艺性、粗加工精加工阶段的划分、定位基准的选择、加工余量切削用量和工时的计算等。最后运用夹具设计的基本原理和方法，为其中一道工序设计夹
2、具方案，画出装配图和零件图。关键词：变速叉；工艺；夹具目 录1 零件分析 41.1零件作用 41.2零件的工艺分析 42 加工工艺规程设计42.1确定毛坯的制造形式 52.2基面的选择 62.3制定工艺路线 72.4确定加工余量 82.5确定切削用量及基本工时 83 . 专用夹具设计153.1设计任务153.2选择定位基准153.3确定切削力和夹紧力153.4分析定位误差173.5选择对刀装置173.6设计思路和使用17总 结20致 谢21参考文献 221零件的分析1.1 零件的作用设计任务所给的零件是变速叉,它是汽车变速箱中一个重要的零部件，主要作用是拨动变换齿轮，改变各档位的分离与结合，从
3、而使汽车达到变速的目的。 1.2 零件的工艺分析分析变速叉的零件图，选择两组加工表面1. 以12mm孔为中心的加工面 这一组加工面包括：一个12mm孔以及对其倒角，各个槽的侧面和孔2. 以底面为基准的加工面 这一组加工面包括：24的左右端面 2. 加工工艺规程设计 2.1 确定毛坯的制造形式根据零件的复杂结构，选用砂型铸造，工件材料为ZG45 毛坯的设计1. 12mm的孔 由于12mm的孔太小，铸造不方便，所以该孔毛坯采用实心铸造。2. 叉口侧面 该叉口两侧面粗糙度都是1.6，进行一次粗铣即可满足光洁度要求。选加工余量等级为G，尺寸公差等级为9级。毛坯的叉口厚度定为1.5mm。3. 叉口内圆面
4、 直接铸造5. 钻孔、 12mm，8mm,3mm的孔 因为加工的孔不大，所以不留铸造底孔。 其它表面都不是不加工表面，故不必留加工余量。毛坯的具体形状和尺寸见图1。图1.变速叉零件毛坯图2.2 基面的选择粗基准的选择：粗基准的选择不仅影响到加工面与非加工面的相互位置，还影响到机械加工余量的分配，所以，产品的质量好坏取决于粗基准的正确与否，当零件中同时有加工表面与非加工表面时，为了达到加工表面与非加工表面的位置精度要求的目的，选择非加工表面作为粗基准。分析该变速叉结构可选择24mm外圆表面作为定位粗基准。精基准的选择：服从基准重合原则。 2.3 制定工艺路线 出于零件大批量生产的考虑，选用万能机
5、床，再配合专用的工装夹具。同时为了提高生产率，还应使工序集中。除此以外，还要尽最大限度降低生产成本。 方案一工序：铸造。工序：时效处理工序：铣24左端面工序：铣24右端面工序V：钻扩铰12的孔工序I：铣宽5.5mm的两侧面工序：铣宽76.4mm内面工序：铣宽7的两侧面工序：铣宽13.5mm的槽工序X：钻8mm孔工序XI：钻3孔工序XII：入库。方案二工序：铸造。工序：时效处理工序：钻扩铰12的孔工序：铣24左端面工序V：铣24右端面工序I：铣宽5.5mm的两侧面工序：铣宽76.4mm内面工序：铣宽7的两侧面工序：铣宽13.5mm的槽工序X：钻8mm孔工序XI：钻3孔工序XII：入库。比较两个工
6、艺方案可以看出：方案二是先钻扩铰12的孔，再铣24两端面；而方案一则与其相反，先铣完24左右端面后开始钻，扩，绞12的孔，然后再以12孔为定位基准铣各个槽和侧面，经比较可见，方案一能更好的保证加工精度，综合考虑选方案一，具体工艺过程如下：工序：铸造。工序：时效处理工序：铣24左端面工序：铣24右端面工序V：钻扩铰12的孔工序I：铣宽5.5mm的两侧面工序：铣宽76.4mm内面工序：铣宽7的两侧面工序：铣宽13.5mm的槽工序X：钻8mm孔工序XI：钻3孔工序XII：入库。2.4 确定加工余量变速叉零件材料为ZG45，生产类型为大批大量生产，制造毛坯的方法：铸造毛坯。依据上述原始资料和已经制定出
7、的加工工艺路线，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1. 12mm的孔钻孔：11扩孔：11.85铰孔：12H11mm 2. 叉口侧面 铣： 2Z=3mm 2.5 确定切削用量及基本工时工序：铸造工序II：时效处理工序III：铣变速叉左端面1. 选择刀具刀具选端铣刀，刀片采用YG8,，。2. 决定铣削用量（1）决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则（2）决定每次进给量及切削速度 铣床功率为7.5kw，中等系统刚度。查表得 ，则按机床标准选取1450当1450r/min时按机床标准选取3.计算工时切削工时：，则机动工时为工序IV：铣变速叉左端面与工序I相似，
8、在此就不多做说明工序V：钻，扩，绞12孔工步一：钻孔至11确定进给量：查机床夹具手册得，当钢的，时，。进给量还应乘以系数0.75，则查表，取切削速度：查表，得切削速度所以 查表取，故实际切削速度为切削工时：，则机动工时为工步二：扩孔用钻头将的孔扩大到，查表，取则主轴转速为，查表取，实际切削速度为切削工时：，则机动工时为工步三：铰孔查机床夹具手册，得查表，按机床实际进给量和实际转速，取，实际切削速度。切削工时：，则机动工时为工序VI：铣5.5mm的两个侧面1. 选择刀具刀具选取立铣刀，。2. 决定铣削用量(1).决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则(2)决定每次进给量及切削速
9、度 取功率为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取975当975r/min时按机床标准选取3.计算工时切削工时： ，则机动工时为工序VII：铣宽76.4mm的内面卧式铣床X621选择刀具刀具选取高速钢三面刃铣刀，刀片采用YG8,，。2决定铣削用量(1).决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则(2).决定每次进给量及切削速度 取功率为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取1450当1450r/min时按机床标准选取3.计算工时切削工时： ，则机动工时为工序VIII：铣7mm的两侧面立式铣床X511选择刀具刀具选取面铣刀，刀片采用YG8,，。2
10、决定铣削用量(1).决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则(2).决定每次进给量及切削速度 取功率为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取1450当1450r/min时按机床标准选取3.计算工时切削工时： ，则机动工时为工序IX：铣宽13.5mm的槽的切削用量及基本工时同上工序X ：钻8孔的切削用量及基本工时(1)钻8mm孔机床：Z525立式钻床 刀具：根据机械加工工艺手册表10-61选取高速钢麻花1)进给量 取f=0.13mm/r2)切削速度V=2434m/min. 取V=30m/min3)确定机床主轴转速ns= 2002r/min与2388r/min相近
11、的机床转速为2012r/min。现选取=2012r/min。所以实际切削速度=4) 切削工时，按工艺手册表6.2-1 t=i ;其中l=26mm; =4mm; =0mm; t= =0.115(min)工序XI：钻3孔与工序X相似，工序XII：质检，入库。3专用夹具设计3.1 设计任务 零件的加工需要借助于夹具，分析变速叉的结构，考虑到零件的定位基准，选择容易加工装夹具，结合零件图设计出专用夹具。本夹具主要用来在铣床上来铣宽5.5的侧面。3.2 选择定位基准按照上述工艺路线，铣宽5.5的侧面时，12的孔已经加工好，为了尽量减少定位误差，选择已加工好的12孔和其两端面作为定位基准，用两销和已加工好
12、的12孔及其端面作为定位夹具。出于定位简单装夹方便的考虑，选用简单的偏心轮作为夹紧机构。3.3 确定切削力和夹紧力1.选择刀具： 采用立铣刀 d=30mm 机床： X51立式铣床 由3 所列公式 得 查表 得： 修正系数 z=24 代入上式，可得 F=889.4N 因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。安全系数 K=其中：为基本安全系数1.5 为加工性质系数1.1 为刀具钝化系数1.1 为断续切削系数1.1 所以 2夹紧力的计算 选用夹紧螺钉夹紧机构 由 其中f为夹紧面上的摩擦系数，取 F=+G G为工件自重 选取直径d=15mm的夹紧螺钉 螺钉疲劳极限： 极限应力幅：许用应力幅：螺钉的强度
13、校核：螺钉的许用切应力为 s=3.54 取s=4 得 满足要求 经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠，使用偏心轮夹紧机构即可指定可靠的夹紧力3.4 分析定位误差为了服从基准重合的原则，选择12mm孔作为定位基准，与设计基准重合，本夹具能可靠地实现定位，装夹方便，能加工出满足精度要求的零件。3.5选择对刀装置对刀装置采用对刀块与塞尺配合使用，这样一来，在变速叉加工之前就能很好的对刀。同时，夹具体底面定位键的运用也可以确保夹具在铣床工作台上的安装位置正确。 3.6 设计思路和使用 出于定位简单装夹方便的考虑，本夹具采取压紧螺钉夹紧方式。加工过程中铣切削余量和切削力都不大，一般的手动夹紧便可以达到要
14、求。本夹具的最大优点就是结构简单装夹方便。夹具的夹紧力不大，故使用手动夹紧。为提高生产力，使用偏心轮夹紧机构。夹具零件图见图2图2 夹具零件图夹具装配图见图3图3 夹具装配图总 结为期两周的夹具课程设计已经结束，课程设计作为机械制造技术基础, 机床夹具设计课程的重要环节，使理论与实践更加接近，理解，强化了生产实习中的感性认识。本次课程设计主要经历了两个阶段：第一阶段是机械加工工艺规程设计。第二阶段是专用夹具设计。第一阶段我们运用了基准选择、切削用量选择计算、机床选用、时间定额计算等方面的知识；夹具设计的阶段运用了工件定位、夹紧机构及零件结构设计等方面的知识。通过此次设计，使我们基本掌握了零件的
15、加工过程分析、工艺文件的编制、专用夹具设计的方法和步骤等。学会了查相关手册、选择使用工艺装备等等。总的来说，这次设计，使我们在基本理论的综合运用及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练。提高了我们的思考、解决问题创新设计的能力、为以后的设计工作打下了较好的基础。由于能力所限，设计中还有许多不足之处，恳请老师指正由于能力所限，设计中还有许多不足之处，恳请老师指正致 谢 经过这段时间的不断努力，本次论文终于到了结束的时候了，在写这篇论文的时候，经历了许多的困难，主要是我的缺乏实践和技术方面的知识，俗话说；活到老学到老。知识是学不完的，我不要求最好，只要自己做到比上一次有进步就够了。在我编写论文
16、的时候，多亏了指导老师和同学的热心帮助，尤其是指导老师，为了让我们谢好论文，我们有问题时候都热心的一一解答，任劳任怨，他只会给我们一个框架，让我们自由发挥，赞成我们的才能，只有我们遇到困惑是，才会提点我们，正式这样，我们有时候会灵光一闪，想出好点子，让论文变的更加完美，思路更加清晰，结构更加完整，考虑更加全面，所以在此，我要感谢我的指导老师本论文的完成，这里还要感谢本论文所引用文献的著者，如果没有他们这座桥梁，我们很难完成这篇论文的写作，这就是所谓的前人栽树后人乘凉。在此，特别感谢此论文中所引用文献的著者。在此我还要感谢我的老师和朋友，正应为有了老师的这几年来的悉心教导，我们才有了通向成功的钥
17、匙，在上课之前，老师为了让我们学的更加深刻，易于理解，总是不停地，反复的备课，每天总是想着让我们多多实践，为我们争取实践的机会 ，在论文的编写过程中，同学们和老师为我提供了大量的资料和宝贵的意见，在此，我特别感谢老师和同学们的帮助。 由于我的学术水平有限，论文难免有不足之处，还望老师和同学们批评指正。 参 考 文 献1 孙丽媛机械制造工艺及专用夹具设计指导北京：冶金工业出版社，2010 2 周凤云工程材料及应用武汉：华中科技大学，2002 3 鞠鲁粤机械制造基础上海：上海交通大学出版社，2009 4 刘万菊数控加工工艺及编程北京：机械工业出版社，2006 5 王伯平互换性与测量技术基础北京：机械工业出版社，20096 王先逵 机械制造工艺学北京：机械工业出版社，20067 濮良贵，纪名刚 机械设计北京：高等教育出版社，20058 吴洁，宗振奇，张磊 机械设计课程设计北京：冶金工业出版社，20119 闻邦椿 机械设计手册北京：机械工业出版社，201010王光斗，王春福机床夹具设计手册上海：上海科学技术出版社，200011 赵如福金属机械加工工艺人员手册上海：上海科学技术出版社，2006
