变速拨叉加工工艺及叉脚两端面铣削夹具设计说明书及.docx

课 程 设 计

题 目：变速拨叉加工工艺及叉脚两端面铣削夹具设计

一、设计题目　　变速拨叉加工工艺及叉脚两端面铣削夹具设计
二、设计要求
(1) 被加工零件的零件图 1张
(2) 生产类型:大批大量生产
三、上交材料
(1) 被加工工件的零件图 1张
(2) 毛坯图 1张
(3) 机械加工工艺过程卡片(参附表1) 1张
(4) 与所设计夹具对应那道工序的工序卡片 1张
(4) 夹具装配图 1张
(5) 夹具体图 1张
(6) 课程设计说明书(5000 1份
说明书主要包括以下内容（章节）
①目录
②摘要（中外文对照的，各占一页）
③零件工艺性分析
④机械加工工艺规程设计
⑤指定工序的专用机床夹具设计
⑥方案综合评价与结论
⑦体会与展望
⑧参考文献
列出参考文献(包括书、期刊、报告等，10条以上)
课程设计说明书一律用A4纸、纵向打印.
四、进度安排(参考)
(1) 熟悉零件,画零件图 2天
(2) 选择工艺方案,确定工艺路线,填写工艺过程卡片和工序卡 5天
(3) 工艺装备设计(画夹具装配图及夹具体图) 9天
(4) 编写说明书 3天
(5) 准备及答辩 2天
五、指导教师评语

成 绩：
指导教师　　　　　　　

日　　期　　　　　　　

成绩评定
采用五级分制，即优秀、良好、中等、及格和不及格。
优秀：设计方案合理并新颖，设计说明书及设计图纸规范、内容丰富。在设计过程中勤奋好学、有创新思想；
良好：设计方案合理，设计说明书及设计图纸比较规范、内容比较丰富。在设计过程中勤奋好学、有创新思想；
中等：设计方案一般，设计说明书及设计图纸欠规范、内容一般。在设计过程中比较勤奋、创新思想不明显；
及格：设计方案不完善，存在一些小错误，说明书及设计图纸欠规范、内容一般。在设计过程中勤奋精神不够：
不及格：设计方案有严重错误，设计说明书及设计图纸不规范、内容浅薄。在设计过程中勤奋好学精神不够。

摘　要
本次课程设计题目是拖拉机变速拨叉的机械加工工艺及叉脚两端面铣削夹具设计。内容有：零件的分析、工艺规程设计和夹具设计。这是我们在学完了大学的全部基础课，专业基础课以及专业课之后进行的一个实践性环节，是我们应用所学基础理论、专业知识与技能去分析和解决生产实际问题的一次综合训练。
我希望通过这次课程设计能巩固、扩大和强化自己所学到的理论知识与技能，提高自己设计计算、制图、编写技术文件的能力，学会正确使用技术资料、标准、手册等工具书，并在设计中培养自己理论联系实际、严肃认真的工作作风和独立工作能力，为以后进行毕业设计和毕业后从事技术工作打下一个良好的基础。
由于能力有限，设计尚存有许多不足之处，希望各位老师给予指教。

Abstract
This curriculum designs the topic is the machine-finishing craft which the tractor speed change dials forks and forks the foot two end surface milling fixture design.The content includes: Components analysis, technological process design and jig design.This was we in study university's complete basic course, after specialized fundamental course as well as professional course carried on a practical link, was we applies studies the basic theory, the specialized knowledge and the skill analyzes and a solution production actual problem integrated training.
I hoped designs the theory knowledge and the skill through this curriculum which can consolidate, expand and strengthens oneself learns, enhances oneself design calculation, the charting, compilation technology document ability, learns to use reference books correctly and so on technical data, standard, handbook, and raises oneself apply theory to reality, the serious earnest work style and independent working ability in the design, will carry on the graduation project after later and graduates is engaged in the technical work to build a good foundation.
Because ability is limited, the design still remaining has many deficiencies, hoped fellow teachers give advise.

目 录

该拨叉应用在某拖拉机变速箱的换挡机构中。拨叉头以表1 拨叉零件技术要求表
加工表面
尺寸及偏差/mm
公差及精度等级
表面粗糙度Ra/μm
形位公差/mm
拨叉头左端面

IT12
3.2

拨叉头右端面

IT12
12.5

拨叉脚内表面
R48
IT13
12.5

拨叉脚两端面
20±0.026
IT9
3.2

mm孔

IT7
1.6

mm孔

IT7
1.6

操纵槽内侧面
12
IT12
6.3

操纵槽底面
5
IT12
12.5

该拨叉形状特殊、结构简单，属典型的叉杆类零件。为实现换挡、变速的功能，其叉轴孔与变速叉轴有配合要求，因此加工精度要求较高。叉脚两端面在工作中需要承受冲击载荷，为增强其耐磨性，该表面要求高频淬火处理，硬度为48～58HRC；为保证拨叉换挡时叉脚受力均匀，要求叉脚两端面对叉轴孔mm的垂直度要求为0.1mm，其自身的平面度为0.08mm。为保证拨叉在叉轴上有准确的位置，改换档位准确，拨叉采用锁销定位。锁销孔的尺寸为mm，且锁销孔的中心线与叉轴孔中心线的垂直度要求为0.15mm。
综上所述，该零件的各项技术要求制订的较合理，符合该零件在变速箱中的功用。

2.4工序顺序的安排
2.4.1机械加工工序
（1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准—拨叉头左端面和叉轴孔mm。
（2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。
（3）遵循“先主后次”原则，先加工主要表面—拨叉头左端面和叉轴孔mm和拨叉脚两端面，后加工次要表面—操纵槽底面和内侧面。
（4）遵循“先面后孔”原则，先加工拨叉头端面，在加工叉轴孔mm孔；先铣操纵槽，在钻销轴孔mm。
2.4.2热处理工序
模锻成型后切边，进行调质，调质硬度为241～285HBS，并进行酸洗、喷丸处理。叉脚两端面在精加工之前进行局部高频淬火，提高其耐磨性和在工作中承受冲击载荷的能力。
2.4.3辅助工序
粗加工拨叉脚两端面和热处理后，安排校直工序；在半精加工后，安排去毛刺和中间检验工序；精加工后，安排去毛刺、清洗和终检工序。
综上所述，该拨叉工序的安排顺序为：基准加工—主要表面粗加工及一些余量大的表面粗加工—主要表面半精加工和次要表面加工—热处理—主要表面精加工。
2.5确定工艺路线
在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，表4列出了拨叉的工艺路线。
表4 拨叉工艺路线及设备、工装的选用
工序号
工序名称
机床设备
刀具
量具
1
粗铣拨叉头两端面
立式铣床X51
端铣刀
游标卡尺
2
半精铣拨叉头左端面
立式铣床X51
端铣刀
游标卡尺
3
粗扩、精扩、铰孔
四面组合钻床
麻花钻、扩孔钻、铰刀
卡尺、塞规
4
校正拨叉脚
钳工台
手锤

5
粗铣拨叉脚两端面
卧式铣床X62W
端铣刀
游标卡尺
6
铣叉爪口内侧面
立式铣床X51
铣刀
游标卡尺
7
粗铣操纵槽底面和内侧面
立式铣床X51
键槽铣刀
卡规深度游标卡尺
8
钻、粗铰、精铰孔
四面组合钻床
钻头复合铰刀
卡尺、塞规
9
去毛刺
钳工台
平锉

10
中检

卡尺、百分表、塞规
11
热处理—拨叉脚两端面局部淬火、低温回火
淬火机等

12
校正拨叉脚
钳工台
手锤

13
磨削拨叉脚两端面
平面磨床M7120A
砂轮
游标卡尺
14
清洗
清洗机

15
终检

卡尺、百分表、塞规

2.6加工余量、工序尺寸和公差的确定
由于设计拨叉脚两端面铣削夹具，所以计算工序5、13的加工余量、工序尺寸和公差的确定。
这两道工序的加工过程为
（1）以拨叉头左端面为基准定位，粗铣拨叉脚两端面，保证工序尺寸，查表确定经济加工精度等级为IT12。
（2）以拨叉头两端面为基准定位，磨削拨叉脚两端面，保证工序尺寸，达到零件图的要求，=20±0.026mm。
根据上面资料和加工工艺，查《机械制造工艺设计手册》，确定加工余量、工序尺寸为：
工序
工序内容
单边余量
工序尺寸
5
粗铣拨叉脚两端面
2.2mm
mm
13
磨削拨叉脚两端面
0.3mm
20±0.026mm
2.7切削用量及时间定额的计算
计算做夹具设计部分的工序的切削用量和时间定额。所以计算工序5（粗铣拨叉脚两端面）部分。
2.7.1工序5—粗铣拨叉脚两平面
加工条件：X62W卧式铣床，两把三面刃直齿铣刀，YT15刀片，刀盘直径125mm，宽12mm，齿数20，专用夹具。
（1）确定背吃刀量 由上面的计算可知铣削深度（背吃刀量）=2.2mm，铣削宽度=30mm。
（2）确定每齿进给量 根据《切削手册》表3.5，每齿进给量=0.09～0.18mm/z。因工件刚性差，取=0.09mm/z。
（3）选择铣刀磨钝标准及耐用度 根据《切削手册》表3.7，铣刀刀齿后面最大磨损量为1.2mm；耐用度T=150min。
（4）确定切削速度和工作台没分钟进给量 根据《切削手册》表3.27，=600，=0.21，=0，=0.12，=0.4，=0，m=0.35，=1.1。
（m/min）
275（r/min）
根据《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-39，与275r/min相近的主轴转速为235r/min和300r/min，取n=235r/min，实际切削速度v=107.9m/min
工作台每分钟进给量为=（mm/min），根据《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-40，X62W铣床与之相近的进给量为150mm/min和190mm/min。选择=150mm/min，则实际的每齿进给量为mm/z
（5）计算基本时间
根据《机械制造工艺设计简明手册》表6.2-7，参照零件图， =120mm，==55mm，取，i=1.
。

3夹具设计
3.1夹具设计任务
为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。
我设计第5道工序—粗铣拨叉脚两端面的铣床夹具。本夹具将用于X62W卧式铣床。刀具为两把直齿三面刃铣刀，对工件的两个端面同时进行粗加工。因为拨叉脚两端面还有后序工序—磨削，所以加工时对精度的要求不是特别严格。
3.2夹具的设计
3.2.1定位方案确定
工件以φ30mm的内孔和拨叉头左端面作为定位基准，采用平面与定位心轴组合定位方案。其中定位平面限制三个自由度，定位销限制两个自由度，再以一个定位支承钉顶再拨叉杆幅板的一个侧面限制一个自由度，实现完全定位。采用螺母加开口垫圈夹紧工件，用压板压住工件幅板的另一侧完成辅助定位与夹紧，以承受切削力。定位元件的工作表面与夹具体底面的垂直度要求保证满足零件定位基准与工序基准的垂直度要求，以保证零件图的要求。加工时，随着铣刀的进给工件可能会产生转角误差，但这属于自由公差，故应能满足定位要求。
3.2.2切削力及夹紧力分析
刀具：硬质合金直齿三面刃铣刀，φ125mm，Z=20，B=12mm。根据《机械加工工艺手册》公式和表9.4—10可知一把刀的切削力为
。 其中所以。因为采用两把铣刀，所以实际主切削力为1040×2=2080，水平分力=（1～1.2）=2288N 垂直分力=0.3=624N。
在应用本夹具加工时，工件在加工工程中受到切削力的影响可能引起工件的振动或工件的转动。切削力对夹紧力影响不大，故夹紧力只需达到将工件固定即可。工件受到轴向力不大，所以采用装配图中的夹紧方式满足加工的要求。辅助支承和辅助夹紧功能限制了工件的转动，使工作可靠。采用螺旋夹紧，夹紧力足够，满足加工条件。
3.2.3对刀装置
采用对刀块及塞尺对刀。根据铣削方式设计相应的对刀块，满足加工条件的要求。
3.2.4夹具设计及操作的主要说明
如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。由于工件受到切削力的影响较小，所以采用手动夹紧。为了提高生产力，使用快速螺旋夹紧机构。本夹具的最大优点就是结构简单紧凑。
进行加工时，每次安装一个工件。工件以内孔及端面和筋部定位，限制六个不定自由度。转动螺母，通过快换垫圈夹紧。在转动另一个螺母带动压板绕支点转动，将工件从筋部夹紧，定位可靠。

4设计总结
为期三周的工艺、夹具课程设计基本结束，回顾整个过程，我觉得受益匪浅。课程设计使理论与实践更加将接近，加深了理论知识的理解，强化了生产实习中的感性认识。
本次课程设计主要经过了两个阶段。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。第一阶段中我认真复习了有关书本只是学会了如何分析零件的工艺性，学会了如何查有关手册，选择加工余量、确定毛坯类型、形状、大小等。又想出了一种比较合理的工艺方案来编制工艺。其中运用了基准选择、切削用量选择计算、时间定额计算等方面的知识。还结合了我们生产实习中所看到的实际情况选定设备，填写了工艺文件。夹具设计阶段，运用工件定位、夹紧及零件结构设计等方面的知识。
通过这次设计，我基本掌握了一个中等复杂零件的加工过程分析、工艺文件的编制、专用夹具设计的方法和步骤等。学会了查阅手册，选择使用工艺装备等。
总的来说，这次设计，使我在基本理论的综合运用以及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练。提高了我独立思考问题、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。
由于自己能力有限，设计中还有许多不足之处，恳请各位老师、同学们批评指正。

参考文献
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附录：CAD图纸