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課 程 設 計 說 明 書
學生姓名：
學 院： 機械工程與自動化學院
專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化
題 目： 機械制造工藝學課程設計
—變速器換擋叉零件的工藝規(guī)程及夾具設計
指導教師：
年12月3日
課程設計任務書
學年第 1 學期
學 院： 機械工程與自動化學院
專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化
學 生 姓 名：
課程設計題目： 機械制造工藝學課程設計
—變速器換擋叉零件的工藝規(guī)程及夾具設計
起 迄 日 期： 2008年12月3日～2008年12月15日
課程設計地點：
指 導 教 師：
系 主 任：
下達任務書日期: 年12月 3日
課 程 設 計 任 務 書
1．設計目的：
（1）培養(yǎng)學生運用機械制造工藝學及有關課程(工程材料與熱處理；機械設計、互換性與技術測量、金屬切削機床、金屬切削原理與刀具等)的知識，結合生產實習中學到的實踐知識，獨立地分析和解決工藝問題，初步具備設計一個中等復雜程度零件的工藝規(guī)程的能力。
（2）能根據被加工零件的技術要求，運用夾具設計的基本原理和方法，學會擬訂夾具設計方案，完成夾具結構設計，提高結構設計能力。
（3）培養(yǎng)學生熟悉并運用有關手冊、規(guī)范、圖表等技術資料的能力。
（4）進一步培養(yǎng)學生識圖、制圖、運算和編寫技術文件等基本技能。
2．設計內容和要求（包括原始數據、技術參數、條件、設計要求等）：
本次設計要求編制一個中等復雜程度零件（不少于10道工序，見附圖）的機械加工工藝規(guī)程，并設計其中一道工序的專用夾具，繪制相關圖紙，撰寫設計說明書。必須以負責的態(tài)度對待自己所作的技術決定、數據和計算結果。注意理論與實踐的結合，以期使整個設計在技術上是先進的，在經濟上是合理的，在生產上是可行的。
具體內容如下：
（1）根據零件圖，確定生產類型（一般為中批或大批生產），對零件進行工藝分析。
（2）選擇毛坯種類及制造方法，繪制毛坯圖。
（3）擬訂零件的機械加工工藝過程，選擇各工序加工設備及工藝裝備（刀具、夾具、量具、輔具），確定各工序切削用量及工序尺寸，計算某一代表工序的工時定額。
（4）填寫工藝文件：工藝過程卡片（或工藝卡片）、工序卡片。
（5）設計指定工序的專用夾具，繪制裝配總圖和主要零件圖1—2張。
（6）撰寫設計說明書。
3．設計工作任務及工作量的要求〔包括課程設計計算說明書(論文)、圖紙、實物樣品等〕：
1．制定零件在中批生產條件下的機械加工工藝規(guī)程，畫零件圖，毛坯圖，填寫工藝卡片、工序卡片。
2．專用夾具設計。設計某道工序的專用夾具。
3．撰寫課程設計說明書一份（A4紙）。
4．主要參考文獻：
[1]崇凱.機械制造技術基礎課程設計指南.北京.化學工業(yè)出版社，2006.12
[2]張龍勛. 機械制造工藝學課程設計指導書及習題.北京:機械工業(yè)出版社，2006.1
[3]孟少農，機械加工工藝手冊.北京:機械工業(yè)出版社，1991.9
[4]艾興，肖詩綱.切削用量簡明手冊.北京:機械工業(yè)出版社
[5]李益明.機械制造工藝設計簡明手冊.哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學出版
[6] 趙家奇，機械制造工藝學課程設計指導書—2版.北京:機械工業(yè)出版社，2000.10
[7] 李云，機械制造及設備指導手冊. 北京:機械工業(yè)出版社，1997.8
5．設計成果形式及要求：
提供課程設計說明書一份，要求內容與設計過程相符，且格式要符合規(guī)定要求；
被加工零件的零件圖1張；毛坯圖1張；夾具裝配圖1套；夾具主要零件圖（通常為夾具體）1張；機械加工工藝過程卡片和機械加工工序卡片1套。
6．工作計劃及進度：
2008年12月3日 ~12月4日 分析研究被加工零件，畫零件圖；
12月5日 ~12月7日 工藝設計：選擇加工方案、確定工藝路線，畫毛坯圖，填寫工藝卡片；
12月8日 ~12月12日 夾具設計，畫夾具裝配圖及夾具主要零件圖；
12月13日 ~ 12月14日 編寫課程設計說明書
12月15日 答辯
系主任審查意見：
簽字：
年 月 日
中北大學課程設計說明書
目 錄
1零件的工藝分析………………………………………………………………… 2
1.1零件的功用、結構及特點…………………………………………………… 2
1.2主要加工表面及要求………………………………………………………… 2
2毛坯的選擇……………………………………………………………………… 3
2.1確定毛坯的類型、制造方法和尺寸及其公差……………………………… 3
2.2確定毛坯的技術要求………………………………………………………… 4
2.3繪制毛坯圖…………………………………………………………………… 4
3基準的選擇……………………………………………………………………… 4
4擬訂機械加工工藝路線………………………………………………………… 5
4.1確定各表面的加工方法……………………………………………………… 5
4.2擬定加工工藝路線…………………………………………………………… 6
4.3工藝路線方案的分析與比較………………………………………………… 6
5確定機械加工余量、工序尺寸及公差………………………………………… 7
6選擇機床設備及工藝裝備……………………………………………………… 7
7確定切削用量及基本工序……………………………………………………… 8
7.1工序10………………………………………………………………………… 8
7.2工序60………………………………………………………………………… 11
8填寫工藝文件…………………………………………………………………… 11
課程設計總結……………………………………………………………………… 15
參考文獻…………………………………………………………………………… 16 1零件的工藝分析
1.1零件的功用、結構及特點
該零件是以Φ15.8F8 孔套在軸上，并用銷釘經Φ5H12 孔與軸定位，撥叉腳卡在雙聯齒輪的槽中，變速操縱機構通過撥叉頭部的操縱槽帶動撥叉與軸一起在變速箱中滑動，撥叉腳撥動雙聯齒輪在花鍵軸上滑移，從而實現拖拉機的變速。
撥叉的主要工作表面為操縱槽及撥叉腳兩端面。主要配合面為Φ15H8孔、Φ5H12 孔和撥叉腳內側面 50H12 。該零件屬特殊形狀零件，但復雜程度一般。由于撥叉在工作時承受一定的力，因此要求有一定的強度、剛度和韌性。
1.2主要加工表面及要求
撥叉安裝孔：孔徑Φ15H8㎜，其形狀公差遵守包容要求，表面粗糙度Ra3.2μm；孔端面位置尺寸30㎜，表面粗糙度Ra2 . 5μm。
撥叉腳端面：厚度為7㎜，兩端面對孔Φ15H8軸線的垂直度公差為0.1㎜，外端面與操縱槽對稱面的距離為 31㎜，表面粗糙度 Ra 6.3μm。
撥叉腳內側面：寬度尺寸為 50H12㎜，其對稱面與撥叉頭對稱面間的夾角為20011' ，表面粗糙度 Ra l2.5μm。
圖一
操縱槽：寬度為 13，深度為12㎜，對稱面與撥叉安裝孔端面的距離為12㎜，表面粗糙度Ral2.5μm。
撥叉緊定孔：孔徑Φ5H12㎜，孔深為23㎜，其形狀公差遵守包容要求．孔軸線對孔Φ15H8軸線的位置度公差為Φ0．2㎜，并遵守最大實體要求。
2毛坯的選擇
2.1確定毛坯的類型、制造方法和尺寸及其公差
因零件材料為鑄鋼件，要求的年產量為 5000 件，屬大批生產，撥叉的輪廓尺寸不大，且有較多不需要切削加工的表面．所以毛坯制造選用金屬模砂型機器造型鑄造成形。
選擇以通過零件最高線且平行于撥叉腳對稱面的平面（撥叉腳對稱面偏右17㎜）作為分型面，采用帶型芯的分模造型，可多件同時澆注，鋼液由兩撥叉腳經橫澆道流入。
撥叉屬特形零件，且加工過程中利用不加工表面進行定位的工序較多，故零件毛坯選為精鑄件。鑄件尺寸公差等級為 CT9（見表5－6），加工余量等級按 CT9－MA - H / G 級（表 5－5）。
2.2確定毛坯的技術要求
1）鑄件不應有裂紋，砂眼和局部縮松、氣孔及夾渣等缺陷。鑄件表面應清除毛刺、結瘤和粘砂等。
2）正火處理硬度174～207HBS，以消除內應力，改善切削加工性能。
3）未注圓角為R3～R5㎜。
4）起模斜度為30’。
2.3繪制毛坯圖
根據撥叉零件圖，在各加工表面上加上機械加工余量，繪制毛坯圖，并標注尺寸和技術要求，如圖二所示。
3基準的選擇
該撥叉零件圖中較多尺寸及形位公差是以Φ15H8孔及其端面為設計基準，因此，必須首先加工出Φ15H8孔及其端面，為后續(xù)工序作為基準。根據粗、精基準選擇原則，確定各加工表面的基準如表一所示。
（圖二）
表一
序號 加 工 部 位 基 準 選 擇
1 φ15H8孔及其端面 撥叉頭的外形輪廓及端面（粗基準）
2 撥叉腳兩端面（粗加工） φ15H8孔及其端面
3 撥叉腳兩端面（精加工） φ15H8孔及撥叉腳端面
4 撥叉腳內側面50H12 φ15H8孔、撥叉腳端面及撥叉腳外側面
5 操縱槽13 φ15H8孔及其端面、撥叉腳內側面
6 φ5H12孔 φ15H8孔 、操縱槽、撥叉腳內側面
4擬訂機械加工工藝路線
4.1確定各表面的加工方法
根據各加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求，選定如下加工方法：
Φ15H8孔的端面加工方法為車削；Φ15H8孔的加工方法為鉆、擴、鉸和孔口倒角；撥叉腳兩端面的加工方法為銑削－磨削；其內側兩端面的加工方法為銑削；操縱槽的加工方法為銑削；此Φ5H12孔的加工方法為鉆削。
4.2擬定加工工藝路線
加工方案有以下兩種，如表二和表三所示。
表二
工序號 內容 設備
10 車撥叉頭端面、鉆、擴、餃φ15H8孔，孔口倒角 回輪式轉塔車床
20 孔口倒角、校正撥叉腳 鉆床、校正工具
30 粗銑撥叉腳兩端面 銑床
40 銑撥叉腳內側面 銑床
50 銑操縱槽 銑床
60 鉆φ5H12孔 鉆床
70 去毛刺
80 撥叉腳局部淬火
90 校正撥叉腳 校正工具
100 磨撥叉腳兩端面 磨床
110 清洗
120 檢驗
表三
工序號 內容 設備
10 車撥叉頭端面 臥式車床
20 鉆、擴、餃φ15H8孔 鉆床
30 孔口倒角 車床
40 校正撥叉腳 校正工具
50 粗銑撥叉腳兩端面 銑床
60 銑撥叉腳內側面 銑床
70 銑操縱槽 銑床
80 鉆φ5H12孔 鉆床
90 去毛刺
100 撥叉腳局部淬火
110 校正撥叉腳 校正工具
120 磨撥叉腳兩端面 磨床
130 清洗
140 檢驗
4.3工藝路線方案的分析與比較
方案一：按工序集中原則組織工序，Φ15H8孔及端面采用回輪式轉塔車床和專用夾具加工，在一臺機床上完成。其優(yōu)點是：工藝路線短，減少了工件裝夾次數，易于保證加工面的相互位置精度，需要的機床數量少，減少工件在工序間的運輸，減少輔助時間和準備終結時間。
方案二：按工序分散原則組織工序，先在臥式車床上用三爪自定心卡盤裝夾，加工撥叉頭端面，然后在鉆床上用鉆模加工Φ15H8孔〖鉆一擴一鉸〗，孔口倒角則在另一臺車床上加工。其優(yōu)點是可以采用通用夾具，缺點是工藝路線長，增加了工件的裝夾次數，而且工序10和工序20重復使用粗基準定位。
由于該撥叉零件形狀不規(guī)則，加工面分散，要適應大批生產，可以采用自動機床或專用機床配以專用夾具，盡量使工序集中以滿足生產率和保證質量的要求，綜合比較，考慮選擇方案一更為合理。
5確定機械加工余量、工序尺寸及公差
根據上述原始資料和加工工藝，查表5－5 ，表5－44和表5－49，分別確定各加工表面的加工余量、工序尺寸及公差，如表四所示。
6選擇機床設備及工藝裝備
根據生產類型和滿足被加工零件的技術要求，且結合工廠現有的生產條件，各工序所選用的機床設備和工藝裝備如表五所示
機床設備及工藝裝備的選擇
表四
工序號 工序內容 單邊余量/mm 工序尺寸/mm 表面粗糙度/um
車撥叉頭端面 2.5 30 12.5
鉆φ15H8孔 7 φ14 12.5
10 擴φ15H8孔 0.4 φ14.8 6.3
餃φ15H8孔 0.2 φ15H8 3.2
孔口倒角 1 C1 12.5
30 粗銑撥叉腳兩端面 3.2 7.6 12.5
40 銑撥叉腳內側面 3.5 50H12 12.5
50 銑操縱槽 6.5 13 12.5
60 鉆φ5H12孔 2.5 φ5H12 12.5
100 磨撥叉腳兩端面 0.3 7 6.3
7確定切削用量及基本工序
7.1工序10
車撥叉頭端面，鉆、擴、餃φ15H8孔，孔口倒角。
（1）車撥叉頭端面 步驟如下：
1）確定被吃刀量。端面總加工余量為2.5mm，一次走刀加工，=2.5mm。
2）確定進給量f。根據表5-51，f=0.3～0.4mm/r；查表5-26，根據機床的橫向進給量，取f=0.39mm/r。
3）確定切削速度。根據表5-57和表5-58查得=242，m=0.2,=0.15,=0.35，修正系數=1，=1.24，刀具壽命選T=60min,
故=m/min=103.9m/min
4) 確定機床主軸轉速n n=1000vc/3.14dw=1000×103.9÷3.14÷50=661r/min
根據表5-26，與661r/min相近較小的機床轉速為n=400r/min,所以實際的切削速度為62.8m/min。
5） 計算基本時間Tb。
切削加工長度l=24mm,端面車刀選用主偏角為90度，被吃刀量為2.5，查表5-55，得切入量及切出量為2mm。
==17min
6) 輔助時間Ta
按表5-70查得裝夾工件為0.8min，起動機床為0.02min,起動調節(jié)切削液為0.05min,取量具并測量尺寸為0.5min，共計Ta=1.37min。
（2）鉆φ15H8孔至φ14mm 步驟如下：
1）確定進給量f。根據表5-61，取 f=0.02d=0.02×14=0.28mm/r, 根據C336-1回輪式轉塔車床實際縱向進給量取f=0.23mm/r。
2） 確定切削速度v。按表5-61，取v=20m/min。
3） 確定機床主軸轉速n
n==r/min=455r/min
根據表5-26，按機床實際轉速選取n=400r/min,實際切削速度v=17.6m/min。
4） 計算基本時間Tb。被加工孔長度l=30mm，切入量
y===5.2～6.2mm
式中d為鉆頭直徑，單位為mm；φ為鉆頭半頂角，常為60度，取y=6mm,切出量為4mm。
==0.44min
5） 確定輔助時間。
查表5-70得：變換刀架0.05min，變速或變換進給量0.02min,起動調節(jié)切削液0.05min，共計0.12min。
（3）擴φ15H8孔至φ14.8mm
方法同上， 查表5-62，被吃刀量0.4mm，進給量f=0.56mm/r,機床轉速n=1000r/min，切削速度v=46.5m/min，基本時間為0.07min，輔助時間為0.1min。
（4）鉸φ15H8孔
查表5-56，吃刀量為0.1mm，選進給量f=0.23mm/r，主軸轉速n=198r/min，切削速度為9.33m/min，基本時間為0.88min，輔助時間為0.22min。
（5）孔口倒角C1
取n=760r/min，基本時間為0.003min，輔助時間為0.08min。
7.2工序60鉆φ5H12孔
（1）確定進給量f
按表5-61，f=(0.01-0.02)d，考慮鉆頭直徑小，剛性差，進給量宜選小值，取f為0.05mm/r。臺式鉆床沒有自動進給系統(tǒng)，均采用手動進給。
（2）確定切削速度
由表5-61，加工材料為鑄鋼，考慮到孔徑小，鉆削速度可選高些，故取為25m/min。
（3）確定臺鉆主軸轉速n
n==1592r/min
按表5-24中Z515臺式鉆床主軸轉速，取n=1540r/min，實際鉆削速度為24.19m/min。
（4）計算基本時間Tb
φ5H12孔深度為l=23mm，切入量y= =2.5-3.5mm，取y=4mm，切出量為4mm。 =0.4min
（5）確定輔助時間
查表5-70，取工件裝夾時間為0.5min，起動機床0.02min，取下工件0.2min，共計0.72min。
8填寫工藝文件
按上述所確定的工藝過程和工藝參數，填寫機械加工工藝過程卡，如表5－6所示；填寫第 10 道和第 60 道機械加工工序卡片，如表5－7和5－8所示。其余工序從略。
課程設計總結
經過兩周的奮戰(zhàn)我的課程設計終于完成了。在沒有做課程設計以前覺得課程設計只是對這幾年來所學知識的單純總結，但是通過這次做課程設計發(fā)現自己的看法有點太片面。課程設計不僅是對前面所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次課程設計使我明白了自己原來知識還比較欠缺。自己要學習的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點眼高手低。通過這次課程設計，我才明白學習是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應該不斷的學習，努力提高自己知識和綜合素質。
在這次課程設計中也使我們的同學關系更進一步了，同學之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對我們更好的理解知識，所以在這里非常感謝幫助我的同學。
我的心得也就這么多了，總之，不管學會的還是學不會的的確覺得困難比較多，真是萬事開頭難，不知道如何入手。最后終于做完了有種如釋重負的感覺。此外，還得出一個結論：知識必須通過應用才能實現其價值！有些東西以為學會了，但真正到用的時候才發(fā)現是兩回事，所以我認為只有到真正會用的時候才是真的學會了。
在設計過程中，我通過查閱大量有關資料，與同學交流經驗和自學，并向老師請教等方式，使自己學到了不少知識，也經歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個設計中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學習工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。雖然這個設計做的也不太好，但是在設計過程中所學到的東西是這次課程設計的最大收獲和財富，使我終身受益。
參考文獻
[1]崇凱.機械制造技術基礎課程設計指南.北京.化學工業(yè)出版社，2006.12
[2]張龍勛. 機械制造工藝學課程設計指導書及習題.北京:機械工業(yè)出版社，2006.1
[3]孟少農，機械加工工藝手冊.北京:機械工業(yè)出版社，1991.9
[4]艾興，肖詩綱.切削用量簡明手冊.北京:機械工業(yè)出版社
[5]李益明.機械制造工藝設計簡明手冊.哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學出版
[6] 趙家奇，機械制造工藝學課程設計指導書—2版.北京:機械工業(yè)出版社，2000.10
[7] 李云，機械制造及設備指導手冊. 北京:機械工業(yè)出版社，1997.8
12