张净华机械制造课程拨叉设计说明书

湖南工业大学机械设计课程设计资料袋机械工程学院（系、部）2010~2011学年第1学期课程名称机械制造基础课程设计指导教师邓根清职称副教授学生姓名张净华专业班级机械工程及其自动化学号08405600106题目拨叉的设计成绩起止日期2011年1月4日～2011年1月11日目录清单序号材料名称资料数量备注1课程设计任务书12课程设计说明书13课程设计图纸10张4562机械制造技术基础课程设计任务书拨叉的设计起止日期：2011年01月04日至2011年01月11日学生姓名张净华班级机工081班学号08405600106成绩指导教师（签字）机械工程学院2011年1月日3目录一、任务书·····································3二、拨叉的工艺分析及生产类型的确定·············4三、确定毛坯，绘制毛坯图·······················6四、拟定拨叉工艺路线···························8五、机床设备及工艺装备的选用··················12六、加工余量、工件尺寸和公差的确定············12七、切削用量的计算····························19八、参考文献··································23九、设计心得体会······························234湖南工业大学课程设计任务书2008—2009学年第一学期机械工程学院（系、部）机械工程及其自动化专业机工081班级课程名称：机械制造技术基础设计题目：拨叉的设计完成期限：自2011年01月04日至2011年01月11日共1周内容及任务一、设计的主要技术参数二、设计任务根据零件图对零件进行工艺分析，编制工艺文件。三、设计工作量①根据零件图对零件进行工艺分析②计算零件的生产纲领，确定生产类型③确定毛坯的种类和制造方法④确定毛坯的尺寸和公差⑤拟定加工路线⑥确实各工序的加工余量，计算工序尺寸和公差⑦选择各工序的机床设备及刀具、量具等工艺装备⑧确定各工序的切削用量⑨编制工艺文件进度安排起止日期工作内容2011年01月04日~2011年01月05日分析零件、并且确定生产类型以及生产毛坯2011年01月06日~2011年01月8日工艺规程设计以及制作工艺卡2011年01月09日~2011年01月11日整理、排版说明书以及准备答辩参考资料1、赵家奇,机械制造工艺学课程设计指导书(2版),机械工业出版社,2006年.2、曾志新,吕明主编,机械制造技术基础,:武汉理工大学出版社,2001年.3、李益明主编,机械制造工艺设计简明手册,机械工业出版社,1993年.4、肖诗纲主编,切削用量手册,机械工业出版社,1993年.5、金属切削机床夹具设计手册.上海柴油机厂工艺设备研究所编,机械工业出版社，1987年.指导教师（签字）：年月日系（教研室）主任（签字）：年月日5拨叉的工艺分析及生产类型的确定一、拨叉的用途：该拔叉应用在某拖来机变速箱的换挡机构中，拔叉头以28mm孔套在变速叉轴上，并用销钉经8mm孔与变速叉轴联接，拔叉脚则夹在双联变换齿轮的槽中。当需要变速时，操纵机构就通过拔叉头部的操纵槽带动拨叉与变速叉轴一起在变速箱中滑移，拔叉脚动双联接变换齿轮在花键轴上滑动以改变档位，从而改变拖拉机的行驶速度。该拔叉在改变档位时要承受弯曲应力和冲击载荷的作用，因此该零件应具有足够的强度、刚度、和韧性，以适应拔叉的工作条件。该零件的主要工作面为拔叉脚两端面。叉轴孔021.0028mm（H7）和锁销孔0.01508mm（H7），在设计工艺规程时应重点予以保证。二、拔叉的技术要求：按表形式将该拔叉的全部技术要求列于表中:加工表面尺寸及偏差公差及等级精度表面粗糙度aR/mm行位公差/mm拨叉头左端面00.380IT123.2拔叉头右端面00.380IT123.2拔叉脚内表面R46IT1312.5拔叉脚两端面200.026IT93.2⊥0.1D□0.0828mm的孔021.0028IT71.68mm的孔0.01508IT71.6⊥0.15D操纵槽内侧面12IT126.36操纵槽底面5IT1312.5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由配合要求，因此加工精度要求较高。叉脚两端面在工作中需承受冲击载荷，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手里均匀，要求叉脚两端面对叉轴孔021.0028mm的垂直度为0.1mm，其自身的水平度为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0.01508mm，且锁销孔的中心线与叉轴孔的中心线的垂直度要求为0.15mm。综上所述，该拨叉件的各项要求制定的较合理，符合该零件在变速箱中的功能。三、审查拨叉的工艺性：分析零件可知，拨叉头两端面和叉脚两端面均要求切削加工，并在轴向方向上均高于相邻表面，这样既减少了加工面积，有提高了换挡时叉脚端面的接触刚度；021.0028mm孔和0.01508mm孔的两端面均要求平面，可以防止加工过程中钻头钻偏，以保证加工精度；另外，该零件除主要工作表面外，其余表面加工精度较低，不需要高精度机床加工，通过铣削、钻床的初加工即可满足要求。零件的材料为45钢，45钢具有良好的综合的力学性能，使拨叉具有承受冲击载荷，增强拨叉的强度和冲击韧性的性能。为此以下是拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：1.小头孔021.0028以及与此孔相通的0.01508的锥孔、10M螺纹孔2.大头半圆孔46R3.拨叉底面、小头孔端面、大头半圆孔端面，大头半圆孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.1mm，小头孔上端面与其中心线的垂直度误差为0.15mm。由上面分析可知，可以粗加工拨叉底面，然后以此作为粗基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，并且此拨叉零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。7四、确定生产类型：已知此拨叉零件的生产纲领为10000件/年，零件的质量是5.5Kg/个，查《机械制造工艺及设备设计指导手册》321页表15-2，可确定该拨叉生产类型为大批生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。确定毛坯，绘制毛坯图一、选择毛坯：零件材料为45钢，为了使拨叉具有承受冲击载荷，增强拨叉的强度和冲击韧性的性能。零件结构又比较简单，生产类型为大批生产，故选择锻件毛坯。为了提高生产率和锻件精度，宜采用模锻方法制造毛坯。毛坯的拔模斜度为50。二、确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量：要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量，应先确定如下各项因素。1、公差等级由拨叉的功能和技术要求，确定该零件的公差等级为普通级。2、锻件重量已知机械加工后拨叉件的重量为5.0kg，由此可初步估计加工前锻件毛坯的重量为6.5kg。3、锻件形状复杂系数对拨叉零件图进行分析计算。大致确定毛坯锻件的外廓包容体的长度、宽度和高度，即l=155mm，b=120mm，h=86mm(详见毛坯简图)；由公式(2-3)和(2-5)可计算出该拨叉锻件的形状复杂系数S6tNmSmlbh=48.0108.78612015566由于0.48介于0.32和0.63之间，故该拨叉的形状复杂系数属于2S级。4、锻件材质系数由于拨叉的材料为45号钢，含碳量小于0.65%，故该锻件的材质系数属于1M级。85、锻件分模线形状根据拨叉件的形位特点，故零件的、高度分析的对称度平面为分模面，属平直分模线。6、零件表面粗糙度由给定的零件图可知，该拨叉各加工表面的粗糙度aR均大于1.6m.根据以上因素，可查表确定该拨叉锻件的尺寸公差和机械加工余量，所得结果如下：锻件重量/kg包容体重量/kg形状复杂系数材质系数公差等级6.512.72S1M普通级项目/mm机械加工余量/mm尺寸公差/mm备注宽度R461.70.82.5()表2-102~2.5(取2)表2-13厚度802.40.83.2()表2-112~2.5(两端面分别取2和2.5)表2-13厚度20）（7.15.02.2表2-112~2.5(取2.5)表2-13孔径28)2.25.17.0（表2-102.6表2-14中心距110.55.0表2-12三、绘制拨叉锻造毛坯简图由上表所得结果，绘制如下：9拟定拨叉工艺路线一、定位基准的选择定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定粗基准。1、精基准的选择根据该拨叉零件的技术要求和装配要求，选择拨叉头左端面和叉轴孔021.0028mm作为粗基准，零件上的很多表面都可以采用它们作为粗基准进行加工，即遵循了“基准统一”的原则，叉轴孔021.0028mm的轴线是设计基准，选用其作为精基准定位加工拨叉脚两端面和锁紧孔0.01508mm，实现了设计基准与工艺基准重合，保证了被加工表面的垂直度要求。选用拨叉头左端面作为精基准同样遵循了“基准重合”的原则，因为该拨叉在轴向方向上的尺寸多以该端面作设计基准，另外由于拨叉件刚性差，受力易产生弯曲变形，为了避免在机械加工中产生夹紧变形，根据夹紧力应垂直于主要定位基面，并应作用在刚度较大部位的原则，夹紧力作用点不能作用在叉杆上，选用拨叉头左端面作精基准，夹紧可作用在拨叉头的右端面，夹紧稳定可靠。2、粗基准的选择作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其他表面欠缺。本例选择变速叉轴孔mm28的外圆和拨叉头右端面作粗基准。采用mm28外圆面定位加工内孔可以保证孔的壁厚均匀，采用拨叉10头右端面作粗基准加工左端面，可以为后续工序准备好精基准。二、表面加工方法的确定根据拨叉零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工件各表面的加工方法，如下表所示。加工表面尺寸精度等级表面粗糙度aR/m加工方案拨叉头左端面IT113.2粗铣─半精铣拨叉头右端面IT1312.5粗铣拨叉脚内表面IT1312.5粗铣拨叉脚两端面IT93.2粗铣─半精铣─磨削mm28孔IT71.6粗扩─精扩─绞8mm孔IT71.6钻─粗绞─精绞操纵槽内侧面IT126.3粗铣操纵槽底面IT1312.5粗铣三、加工阶段的划分该拨叉加工质量要求校高，可将加工阶段划分成粗加工，半精加工和精加工几个阶段。在粗加工阶段，首先将精基准准备好，使后续工序都可以采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求，然后粗铣拨叉头右端面，拨叉脚内表面、拨叉脚两端面的粗铣、操纵槽内侧面和底面。在半精加工阶段，完成拨叉脚两端面的精铣加工和销轴孔mm8的钻绞加工，在精加工阶段，进行拨叉脚两端面的磨削加工。四、工序的集中与分散此处选用工序集中原则安排拨叉的加工工序，该拨叉的生产类型为大批生产可以采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产率。而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可以11缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表面之间的相对位置精度要求。五、工序的安排1、机械加工工序(1)、遵循先基准后其他的原则，首先加工精基准─拨叉头左端面和叉轴孔021.0028mm。(2)、遵循先粗后精的原则，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─拨叉头左端面和差轴孔021.0028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)、遵循先面后孔的原则，先加工拨叉头端面，再加工叉轴孔021.0028mm孔，先铣操纵槽，在钻销轴孔0.01508mm。2、热处理工序模锻成型后切边，进行调质，调质硬度为241~285HBS，进行酸铣、喷丸处理。喷丸可以提高表面硬度，增加耐酸性，消除毛坯表面因脱碳而对机械加工带来的不利影响，叉脚两端面在精加工之前进行局部