2023年机械制造专业课程设计示例.doc

·机械制造专业课程设计例如 机械制造专业 课程设计说明书 设计题目：设计变速箱拨叉零件的机械加工 工艺规程及工艺装备 设 计 者 指导教师 大学 200 年 月 日 26 机械制造专业课程设计任务书 题目：设计变速箱拨叉零件的机械加工工艺 规程及钻锁销孔钻床夹具 内容：〔1〕零件图 l张 〔2〕毛坯图 l张 〔3〕机械加工工艺规程卡片 1套 〔4〕钻锁销孔钻床夹具装配图及零件图 1套 〔5〕课程设计说明书 1份 原始资料： 拨叉零件图1张〔见附图1〕； 生产纲领为8000台／年(每台一件)； 每日l班。 指 导 教 师 系、部、室主任 教 学 院 长 200 年 月 日 第1章 零件分析 1.1 零件的作用 拨叉是拖拉机变速箱的换档机构中的一个主要零件。拨叉头以mm孔套在变速叉轴上，并用销钉经mm孔与变速叉轴联结，拨叉脚那么夹在双联变换齿轮的槽中。当需要变速时，操纵变速杆，变速操纵机构就通过拨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，拨叉脚拨动双联变换齿轮在花键轴上滑动以改换档位，从而改变拖拉机的行驶速度。 1.2 零件的工艺分析 由零件图可知，其材料为ZG310—570。该材料具有足够的强度、刚度和韧性，适用于承受弯曲应力和冲击载荷作用的工作条件。 该拨叉形状特殊、结构简单，属典型的叉杆类零件。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承受冲击载荷，为增强其耐磨性，该外表要求高频淬火处理，硬度为48～58HRC；为保证拨叉换档时叉脚受力均匀，要求叉脚两端面对叉轴孔mm的垂直度要求为0.10mm，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。 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外表，这样既减少了加工面积，又提高了换档时叉脚端面的接触刚度；mm孔和mm孔的端面均为平面，可以防止加工过程中钻头钻偏，以保证孔的加工精度；另外，该零件除主要工作外表(拨叉脚两端面、变速叉轴孔mm和锁销孔mm)外，其余外表加工精度均较低，不需要高精度机床加工，通过铣削、钻床的粗加工就可以到达加工要求；而主要工作外表虽然加工精度相对较高，但也可以在正常的生产条件下，采用较经济的方法保质保量地加工出来。由此可见，该零件的工艺性较好。 该零件的主要工作外表为拨叉脚两端面、叉轴孔mm(H7)和锁销孔 mm(H7)，在设计工艺规程时应重点予以保证。 1.3 确定零件的生产类型 依设计题目知：产品的年产量为8000台／年，每台产品中该零件数量为1件／台；结合生产实际，备品率%和废品率%分别取3%和0.5%，零件年产量为 N=8000台／年×1件／台×(1+3%)×(1+0.5%)=8281.2件／年 拨叉重量为4.5kg，由查工艺手册，表？机械加工零件生产类型划分知，拨叉属轻型零件，该拨叉的生产类型为大量生产。 第2章 确定毛坯、绘制毛坯简图 2.1 选择毛坯 由于该拨叉在工作过程中要承受冲击载荷，为增强拨叉的强度和冲击韧度，获得纤维组织，毛坯选用锻件。该拨叉的轮廓尺寸不大，且生产类型属大批生产，为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5°。 2.2 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量 1．公差等级 由拨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 由机械加工后拨叉件的重量为4.5kg，可初步估计机械加工前锻件毛坯的重量为6kg。 3．锻件形状复杂系数 对拨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、宽度和高度，即=158mm， =120mm，=86mm；该拨叉锻件的形状复杂系数为 =6kg／(158mm×l20mm×86mm×7.8×10-6kg／mm3)≈6／12.7≈0.47 由于0.47介于0.32和0.63之间，故该拨叉的形状复杂系数属S2级。 4．锻件材质系数 由于该拨叉材料为45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 根据该拨叉件的形位特点，选择零件高度方向的对称平面为分模面，属平直分模线。 6．零件外表粗糙度 由零件图可知，该拨叉各加工外表的粗糙度Ra均大于等于1.6μm。 根据上述诸因素，可查工艺手册表？锻件内外外表加工余量，表？锻件厚度公差，表？锻件内孔直径的单面机械加工余量，确定该锻件的尺寸公差和机械加工余量，所得结果列于表2.1中。 表2.1 拨叉机械加工余量及锻造毛坯尺寸公差 加工外表 零件尺寸/mm 机械加工余量/mm 毛坯公差/mm 毛坯尺寸/mm 拨叉头左右端面 2～2.5 〔两端面分别取2和2.5〕 3.2 () 84.5 () 拨叉角内外表 R48 2～2.5 〔取2〕 2.5 () R46 () 拨叉角两端面 20±0.026 2～2.5 〔取2.5〕 2.2 () 25 () 拨叉头孔 2.6 2.2 () 24.8±1.1① 2.3 绘制拨叉锻造毛坯简图 由表2.1所得结果，绘制毛坯简图如附图2所示。 第3章 工艺规程设计 3.1 定位基准的选择 定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗基准。 1．精基准的选择 叉轴孔mm的轴线是拨叉脚两端面和锁销孔mm设计基准，拨叉头左端面是拨叉轴向方向上尺寸的设计基准。选用叉轴孔mm的轴线和拨叉头左端面作精基准定位加工拨叉脚两端面和锁销孔mm，实现了设计基准和工艺基准的重合，保证了被加工外表的垂直度要求。另外，由于拨叉件刚性较差，受力易产生弯曲变形，选用拨叉头左端面作精基准，夹紧力作用在拨叉头的右端面上，可防止在机械加工中产生夹紧变形，夹紧稳定可靠。 2．粗基准的选择 选择变速叉轴孔mm的外圆面和拨叉头右端面作粗基准。采用mm外圆面定位加工内孔可保证孔的壁厚均匀；采用拨叉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。 3.2 拟订工艺路线 工艺路线的拟订是制订工艺规程的总体布局，包括：确定加工方法，划分加工阶段，决定工序的集中与分散，加工顺序的安排，以及安排热处理、检验及其他辅助工序(去毛刺、倒角等)。它不但影响加工的质量和效率，而且影响到工人的劳动强度、设备投资、车间面积、生产本钱等。 因此，拟订工艺路线是制订工艺规程的关键性一步，必须在充分调查研究的根底上，提出工艺方案，并加以分析比拟，最终确定一个最经济合理的方案。 1．外表加工方法确实定 根据零件图上各加工外表的尺寸精度和外表粗糙度，查工艺手册表？平面加工方案的经济精度和外表粗糙度，表？孔加工方案的经济精度和外表粗糙度，确定拨叉零件各外表的加工方法，如表3.1所示。 表3.1 拨叉零件各外表加工方案 加工外表 尺寸及偏差 尺寸精度等级 外表粗糙度 加工方案 备注 拨叉角两端面 20±0.026 mm IT9 Ra3.2 μm 粗铣—精铣—磨削 拨叉头孔 mm IT7 Ra1.6 μm 粗扩—精扩—铰 锁销孔 mm IT7 Ra1.6 μm 钻—粗铰—精铰 拨叉头左端面 mm IT12 Ra3.2 μm 粗铣—半精铣 拨叉头右端面 mm IT12 Ra12.5 μm 粗铣 拨叉角内外表 R48 mm IT13 Ra12.5 μm 粗铣 操纵槽内侧面 12 mm IT12 Ra6.3 μm 粗铣 操纵槽底面 5 mm IT13 Ra12.5 μm 粗铣 2．加工阶段的划分 该拨叉加工质量要求较高，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(拨叉头左端面和叉轴孔)准备好，使后续工序都可采用精基准定位加工，保证其他加工外表的精度要求；然后粗铣拨叉头右端面、拨叉脚内外表、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mm的钻、铰加工；在精加工阶段，进行拨叉脚两端面的磨削加工。 3．工序的集中与分散 选用工序集中原那么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那么使工件的装夹次数少，不但可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多外表，有利于保证各加工外表之间的相对位置精度要求。 4．工序顺序的安排 (1) 机械加工工序 遵循“先基准后其他〞原那么，首先加工精基准——拨叉头左端面和叉轴孔mm；遵循“先粗后精〞原那么，先安排粗加工工序，后安排精加工工序；遵循“先主后次〞原那么，先加工主要外表——拨叉头左端面和叉轴孔mm和拨叉脚两端面，后加工次要外表——操纵槽底面和内侧面；遵循“先面后孔〞原那么，先加工拨叉头端面，再加工叉轴孔mm孔；先铣操纵槽，再钻销轴孔mm。由此初拟拨叉机械加工工序安排如表3.2所示。 表3.2 拨叉机械加工工序安排〔初拟〕 工序号 工 序 内 容 简 要 说 明 10 粗铣拨叉头两端面 “先基准后其他〞 20 半精铣拨叉头左端面〔主要外表〕 “先基准后其他〞、“先面后孔〞、“先主后次〞 30 扩、铰φ30孔〔主要外表〕 “先面后孔〞 、“先主后次〞 40 粗铣拨叉脚两端面〔主要外表〕 “先粗后精〞 50 粗铣操纵槽〔次要外表〕 “先面后孔〞、“先主后次〞 60 铣叉爪口内外表〔次要外表〕 “先主后次〞、〔粗加工结束〕 70 钻、铰φ8mm孔〔次要外表〕 “先面后孔〞 〔精加工开始〕 80 精铣拨叉脚两端面 “先粗后精〞 90 磨削拨叉脚两端面 “先粗后精〞 (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。喷丸可以提高外表硬度，增加耐磨性，消除毛坯外表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高频淬火，提高其耐磨性和在工作中承受冲击载荷的能力。在表3.2中工序80和工序90之间增加热处理工序，即：拨叉脚两端面局部淬火。 (3) 辅助工序 粗加工拨叉脚两端面和热处理后，应安排校直工序；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——主要外表粗加工及一些余量大的外表粗加工——主要外表半精加工和次要外表加工——热处理——主要外表精加工。 5．确定工艺路线 在综合考虑上述工序顺序安排原那么的根底上，拟定拨叉的工艺路线如表3.3所示。 表3.3 拨叉机械加工工艺路线〔修改后〕 工序号 工 序 内 容 定 位 基 准 10 粗铣拨叉头两端面 端面、φ30孔外圆、叉爪口内侧面 20 半精铣拨叉头左端面 右端面、φ30孔外圆、叉爪口内侧面 30 粗扩、精扩、倒角、铰φ30孔 右端面、φ30孔外圆、叉爪口内侧面 40 粗铣拨叉脚两端面 50 校正拨叉脚 左端面、φ30孔 60