CA10B解放牌汽车第四速及第五速变速叉课程设计说明书

机械制造技术课程设计CA10B解放牌汽车第四速及第五速变速叉零件的机械加工工艺规程及夹具设计学生姓名叶春生所在专业机械设计制造及其自动化所在班级机电1091学号200911411230指导教师谭光宇职称教授副指导教师职称答辩时间2012年7月6日目录目录1零件的分析.........................................................21.1零件的作用......................................................21.2零件技术要求....................................................21.3零件的工艺分析..................................................22确定毛坯...........................................................32.1确定毛坯的制造形式..............................................32.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量................................33拟定工艺路线.......................................................53.1定位基准的选择..................................................53.1.1精基准的选择.................................................53.1.2粗基准的选择.................................................63.2表面加工方法确定................................................63.3制订工艺路线....................................................73.4加工余量、工序尺寸和公差的确定..................................93.5切削用量、时间定额的计算.......................................103.5.1切削用量的计算..............................................103.5.2时间定额的计算..............................................114夹具设计..........................................................134.1提出问题.......................................................134.2定位基准的选择.................................................134.3切削力和夹紧力计算.............................................134.3.1切削力的计算................................................134.3.2夹紧力的计算................................................144.3.3定位误差分析................................................154.3.4夹具设计及操作的简要说明....................................155设计小结..........................................................156参考文献..........................................................16广东海洋大学2009届课程设计1设计总说明本设计的是CA10B解放牌汽车第四速及第五速变速叉零件的机械加工工艺规程及钻工序的夹具设计。首先由加工零件的分析到确定加工零件的毛坯，再到拟定加工工艺路线，最后设计钻床专用夹具，该夹具是用于加工Φ19045.00孔。其中对加工Φ19045.00孔的工序的做出了具体的分析和计算，首先是采用高速钢麻花钻钻Φ18.5孔，其次是用专用特制Φ19的铰刀进行铰孔，直到达到精度要求Φ19045.00为止，最后是锪孔Φ19mm两端面和倒角，同时也对Φ19的加工余量、工序尺寸和公差做出了准确地计算，同时也对该孔做了详细的切削用量、时间定额的计算。因而，加工Φ19045.00是加工该零件的重要工序，该孔的精度要求很高，对后面的工序息息相关，因此必须对该孔的加工工序做详细的分析。关键字：精度高；夹具设计；工序广东海洋大学2009届课程设计21零件的分析1.1零件的作用题目所给定的零件是CA10B解放牌汽车第四速及第五速变速叉，它位于变速箱中，主要作用是拨动变速箱中的齿轮，使汽车达到变速的目的。1.2零件技术要求变速叉的形状特殊、结构简单，是属于典型的叉杆类零件。为实现换档、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58～63HRC；为保证变速叉换档时叉脚受力均匀，要求叉脚两端面对叉轴孔Φ19045.00的垂直度要求为0.1mm。1.3零件的工艺分析此变速叉共有两组加工表面，它们之间有一定的位置要求，现分述如下:1.以Φ19045.00mm孔为中心的加工表面.这组加工表面包括:Φ19045.00mm孔及其倒角，孔上端尺寸为1624.00mm的槽，槽的外侧厚度为10.8mm的两个侧面，Φ19045.00mm孔的上端距其中心14mm的两个端面，还有孔下端M10的螺纹孔。2.以Φ82.210mm孔为中心的加工表面.这组加工表面包括:Φ82.210mm的孔及其倒角，Φ82.210mm的孔的侧面，距M10螺纹孔中心线63.7mm.这两组加工表面有着一定的位置要求，主要是:Φ82.210mm孔与其外端面垂直度公差为0.1mm。由以上分析可知，对于这两组加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后借助专用夹具加工另一组表面，并保证他们之间的位置精度要求。下图为加工工件零件图如图1-1：广东海洋大学2009届课程设计3图1-12确定毛坯2.1确定毛坯的制造形式零件材料为20钢，零件经常拨动齿轮承受变载荷和冲击性载荷，因此应选用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。因为为大批量生产，且零件的轮廓尺寸不大，故采用模锻成型。这从提高生产率，保证加工精度上考虑，也是应该的。2.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量由表2-10～表2-12可知，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.公差等级由变速叉的功用和技术要求，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变速叉的件的重量为1.5kg，由此可初步估计机械加工前锻件毛坯的重量为2.5kg。3.锻件形状复杂系数对变速叉零件图进行分析计算，可大致确定锻件外廓包容体的长度、宽度、高度，即l=160mm，b=105mm，h=60mm（见毛坯图）；由公式（2-3）和（2-5）可计算出该变速广东海洋大学2009届课程设计4叉锻件的形状复杂系数:S=mt/mN=2.5/(lbhρ)=2.5kg/(160mmx105mmx60mmx7.8x10-6kg/mm3)≈2.5≈0.32故该变速叉的形状复杂系数属S2级。零件毛坯如图2-1：图2-14.锻件材质系数由于该叉材料为20钢，是碳的质量分数小于0.65%的碳素钢，故该锻件的材质系数属M1级。5.锻件分模线形状根据该零件的形位特点，选择零件高度方向的对称平面为分模面，属于不对称弯曲分模线。6.零件表面粗糙度由零件图可知，该零件的各加工表面的粗糙度Ra均大于等于3.2μm。根据上述诸因素，可查表确定该锻件的尺寸公差和机械加工余量，所得结果列于下表格2-1：广东海洋大学2009届课程设计5表格2-1锻件的重量包容体的重量形状复杂系数材质系数公差等级2.5kg7.8kgS2M1普通级项目/mm机械加工余量/mm尺寸公差/mm毛坯尺寸/mm备注宽度R41.13.17.00.23.17.01.39表2-61.7～2.2（取2.0）表2-9厚度455.15.00.25.15.049表2-71.7～2.2（两端面都取2.0）表2-9厚度82.14.06.12.14.012表2-71.7～2.2（两端面都取2.0）表2-9孔径Ф194.14.08.115±1.0①表2-62.0(单边)表2-10中心距128±0.5128±0.5表2-8①根据表2-7的表注，将公差按照±1/2的比例分配，故取公差值为±1.0mm。3拟定工艺路线3.1定位基准的选择基准面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产效率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗基准。基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，它对零件的生产是非常重要的。3.1.1精基准的选择主要考虑基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，广东海洋大学2009届课程设计6根据该零件的技术要求和装配要求，选择叉轴孔Φ19045.00mm和孔左端面作为精基准，零件上的很多表面都可以采用它们作基准进行加工，叉轴孔Φ19045.00mm的轴线是设计基准，选用其作精基准定位加工叉脚两端面和M10螺孔，实现了设计基准和工艺基准的重合，保证被加工表面的垂直度要求。另外，由于变速叉刚性较差，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，并应该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。选用叉头左端面作为精基准，夹紧可以作用在叉头的右端即孔Φ19045.00mm的右端面上，夹紧稳定可靠。3.1.2粗基准的选择作为粗基准表面应该平整，没有飞边、毛刺或其他表面缺欠。现选取Φ19045.00mm孔的外轮廓不加工表面作为粗基准，用V形块、支承板和挡销来实现完全定位，以消除自由度。3.2表面加工方法确定1.根据变速叉零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗造度，确定加工工件的各表面的加工方法，如表格3-1所示。表格3-1加工表面尺寸精度表面粗糙度Ra/μm加工方案备注16mm槽及槽的两侧面IT136.3粗铣表1-11Φ19mm孔上端面IT136.3粗铣表1-11Φ19mm孔上端两侧面IT136.3粗铣表1-11Ф19mm孔IT86.3钻-铰-锪表1-10M10螺纹孔IT1212.5钻-锪-攻丝表1-10Φ82.2mm孔端面IT83.2粗铣-精铣表1-11Φ82.2mm孔IT93.2粗镗-半精镗表1-102.加工阶段的划分该变速叉加工质量要求较高，可将加工阶段划分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Ф19mm孔准备好，使后续工序都可以采用精基准定位加工，保证其他的加工表面的精度要求；然后粗铣16mm槽及槽两侧面，粗铣上端面广东海洋大学2009届课程设计7及两侧面，叉脚的两端面。在半精加工阶段，完成了叉脚的两内端面的半粗铣，钻M10螺栓孔；在精加工阶段，进行Ф19mm孔，Ф19mm孔的全部加工工序。3.工序的集中与分散本题选用工序集中原则安排变速叉的加工工序。该零件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