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序言……………………………………………………………………………………2
一、 零件的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定……………………………………2
（一） 零件的作用…………………………………………………………………2
（二） 零件的技術(shù)要求……………………………………………………………2
（三） 零件的工藝分析……………………………………………………………2
（四） 確定生產(chǎn)類型………………………………………………………………3
二、 確定毛坯、繪制毛坯簡圖…………………………………………………3
（一） 確定毛坯種類………………………………………………………………3
（二） 確定鑄件加工余量及形狀…………………………………………………3
（三） 繪制撥叉鑄件毛坯簡圖……………………………………………………4
三 、擬定零件工藝路線…………………………………………………………4
（一）定位基準(zhǔn)的選擇……………………………………………………………4
（二）表面加工方法的確定………………………………………………………5
(三) 加工階段的劃分……………………………………………………………5
（四）工序的集中與分散…………………………………………………………5
（五）工序順序的安排……………………………………………………………5
（六）確定工藝路線………………………………………………………………6
四、機(jī)床設(shè)備及工藝裝備的選用………………………………………………6
（一）機(jī)床設(shè)備的選用……………………………………………………………6
（二）工藝裝備的選用……………………………………………………………7
五、加工余量、工序尺寸和公差的確定…………………………………… 7
六、切削用量、時間定額的計算………………………………………………7
（一）切削用量的計算……………………………………………………………8
（二）時間定額的計算……………………………………………………………8
七、 夾具設(shè)計………………………………………………………………………8
（一）問題的提出………………………………………………………………9
（二）夾具設(shè)計…………………………………………………………………9
八、 設(shè)計總結(jié)………………………………………………………………………10
九、參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………11
序言
機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計是在大學(xué)全部基礎(chǔ)課，技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課完成以后進(jìn)行的，是本專業(yè)進(jìn)行的一個實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，也是一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練，讓我們結(jié)合以往學(xué)習(xí)中學(xué)到的理論知識，獨立地分析和解決零件機(jī)械制造工藝問題，而且，設(shè)計機(jī)床專用夾具，提高了我們的機(jī)構(gòu)設(shè)計能力。因此，它在我們大學(xué)四年的的學(xué)習(xí)中占有重要地位.
就我個人而言，希望能通過這次課程設(shè)計對自己即將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題，解決問題的能力.
由于能力有限，設(shè)計尚有諸多不足之處，懇請各位老師多多指教.
一.零件的分析
(一) 零件的作用
題目所給定的零件是解放汽車第四速及第五速變速叉，它位于變速箱中，主要作用是撥動變速箱中的齒輪，使汽車達(dá)到變速的目的.
(2) 零件技術(shù)要求
變速叉形狀特殊、結(jié)構(gòu)簡單，屬于典型的叉桿類零件.為實現(xiàn)換檔、變速的功能，其叉軸孔與變速叉軸有配合要求，因此加工精度要求較高.叉腳兩端面在工作中需要承受沖擊載荷，為增強(qiáng)其耐磨性，該表面要求高頻淬火處理，硬度為58～63HRC；為保證變速叉換檔時叉腳受力均勻，要求叉腳兩端面對叉軸孔Φ19的垂直度要求為0.1mm.
（三） 零件的工藝分析
此變速叉共有兩組加工表面，它們之間有一定的位置要求，現(xiàn)分述如下:
1.以Φ19mm孔為中心的加工表面.
這組加工表面包括:Φ19mm孔及其倒角，孔上端尺寸為16mm的槽，槽的外側(cè)厚度為10mm的兩個側(cè)面， Φ19mm孔的上端距其中心12mm的兩個端面，還有孔下端M10的螺紋孔.
2.以Φ82.2mm孔為中心的加工表面.
這組加工表面包括: Φ82.2mm的孔及其倒角， Φ82.2mm的孔的側(cè)面，距M10螺紋孔中心線63.7mm.這兩組加工表面有著一定的位置要求，主要是:Φ82.2mm孔與其外端面垂直度公差為0.1mm.
由以上分析可知，對于這兩組加工表面而言，可以先加工其中一組表面，然后借助專用夾具加工另一組表面，并保證他們之間的位置精度要求.
二. 確定毛坯
(一) 確定毛坯的制造形式
零件材料為20鋼，零件經(jīng)常撥動齒輪承受變載荷和沖擊性載荷，因此應(yīng)選用鍛件，以使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件工作可靠.因為為大批量生產(chǎn)，且零件的輪廓尺寸不大，故采用模鍛成型.這從提高生產(chǎn)率，保證加工精度上考慮，也是應(yīng)該的.
（2） 確定毛坯的尺寸公差和機(jī)械加工余量
根據(jù)上述資料以及加工工藝，分別確定各加工表面的加工余量，工序尺寸及毛胚尺寸如下：
1、16mm的槽
參照《機(jī)械加工工藝手冊》，表3.1-56可知，因為其公差等級太低，可以直接銑.
2、槽的側(cè)面
參照《機(jī)械加工工藝手冊》，表3.1-56可知,其加工余量Z=2mm.
3、Φ19mm孔的兩個上端面
機(jī)械加工工藝手冊》，表3.1-56可知,其加工余量Z=2mm.
4、Φ82.2mm孔的兩側(cè)面
參照《機(jī)械加工工藝手冊》，表3.1-56可知,其加工余量Z=2mm.精銑余量：單邊0.7mm（《工藝設(shè)計手冊》表8-31），銑削余量Z=2.0-0.7=1.3mm，鍛件偏差mm.
由于設(shè)計規(guī)定的零件為大量生產(chǎn)，應(yīng)該采取調(diào)整法加工.因此在計算最大最小加工余量時，應(yīng)按調(diào)整法加工方式予以確定.
5、Φ19mm孔
參照《機(jī)械加工工藝手冊》，表3.1-56可知,其加工余量2Z=2mm.鉆孔Φ18.5mm，鉸孔Φ19mm.
6、Φ82.2mm孔
參照《機(jī)械加工工藝手冊》，表3.1-56可知,其加工余量2Z=2.5mm，粗鏜Φ81.7mm,鉸孔Φ82.2mm.
三 擬定工藝路線
（一）定位基準(zhǔn)的選擇
基準(zhǔn)面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一?；孢x擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)效率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。定位基準(zhǔn)有粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)之分，通常先確定精基準(zhǔn)，然后再確定粗基準(zhǔn)?；孢x擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一，它對零件的生產(chǎn)是非常重要的.
1.精基準(zhǔn)的選擇
主要考慮基準(zhǔn)重合的問題，當(dāng)設(shè)計基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算，根據(jù)該零件的技術(shù)要求和裝配要求，選擇叉軸孔Φ19和孔左端面作為精基準(zhǔn)，零件上的很多表面都可以采用它們作基準(zhǔn)進(jìn)行加工，叉軸孔Φ19的軸線是設(shè)計基準(zhǔn)，選用其作精基準(zhǔn)定位加工叉腳兩端面和M10螺孔，實現(xiàn)了設(shè)計基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)的重合，保證被加工表面的垂直度要求。另外，由于變速叉剛性較差，受力易產(chǎn)生彎曲變形，為了避免在機(jī)械加工中產(chǎn)生夾緊變形，根據(jù)夾緊力應(yīng)垂直于主要定位基面，并應(yīng)作用在剛度較大部位的原則，夾緊力作用點不能作用在叉桿上。選用叉頭左端面作精基準(zhǔn)，夾緊可以作用在叉頭的右端即孔Φ19的右端面上，夾緊穩(wěn)定可靠。
2.粗基準(zhǔn)的選擇
作為粗基準(zhǔn)表面應(yīng)該平整，沒有飛邊、毛刺或其他表面缺欠?，F(xiàn)選取Φ19mm孔的外輪廓不加工面作為粗基準(zhǔn)，用V形塊、支承板和擋銷實現(xiàn)完全定位，以消除自由度.
（二）表面加工方法確定
1.根據(jù)變速叉零件圖上各加工表面的尺寸精度和表面粗造度，確定加工工件的各表面的加工方法。
（1）、16mm槽及槽兩側(cè)面，尺寸精度IT13，表面粗糙度Ra10μm，加工方法為粗銑.
（2）Φ19mm孔上端面，尺寸精度IT13，表面粗糙度Ra10μm，加工方法為粗銑.
（3）Φ19mm孔上端兩側(cè)面，尺寸精度IT13，表面粗糙度Ra10μm，加工方法為粗銑.
（4）Φ19mm孔，尺寸精度IT9，表面粗糙度Ra6.3μm，加工方法為鉆-鉸.
（5）M10螺紋孔，尺寸精度IT11，表面粗糙度Ra12.5μm，加工方法為鉆.
（6）Φ82.2mm孔端面，尺寸精度IT8，表面粗糙度Ra3.2μm，加工方法為粗銑-精銑.
（7）Φ82.2mm孔，尺寸精度IT9，表面粗糙度Ra3.2μm，加工方法為粗鏜-半精鏜.
2.加工階段的劃分
該變速叉加工質(zhì)量要求較高，可將加工階段劃分粗加工半精加工和精加工幾個階段。
在粗加工階段，首先將精基準(zhǔn)Ф19mm孔準(zhǔn)備好，使后續(xù)工序都可以采用精基準(zhǔn)定位加工，保證其他的加工表面的精度要求；然后粗銑16mm槽及槽兩側(cè)面，粗銑上端面及兩側(cè)面，叉腳的兩端面。在半精加工階段，完成了叉腳的兩內(nèi)端面的半粗銑，鉆M10螺栓孔；在精加工階段，進(jìn)行Ф19mm孔，Ф19mm孔的全部加工工序。
3.工序的集中與分散
本題選用工序集中原則安排變速叉的加工工序。該零件的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，可以采用萬能型機(jī)床配以專用工，夾具，以提高生產(chǎn)率；而且運用工序集中的原則使工件的裝夾次數(shù)少，不但縮短輔助時間，而且由于在一次裝夾加工多個工步，有利于保證各加工表面之間的相對位置度精度要求。
4.工序的安排
一) 機(jī)械加工工序
(1)遵循“先基準(zhǔn)后其他”原則，首先加工精基準(zhǔn)—叉軸Ф19mm孔
(2) 遵循“先粗加工后精加工”原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。
(3)遵循“先主要后次要”原則，先加工主要表面—叉軸孔徑Ф19mm的上端面和Ф19mm孔，后加工次要表面—叉腳的兩外端面。
(4)遵循“先加工面后加工孔”的原則，先加工叉軸Ф19mm孔的兩端面，后加工Ф19mm孔和Ф28mm孔。
二)熱處理工序
模鍛成型后切邊,進(jìn)行調(diào)質(zhì),調(diào)質(zhì)硬度為241~285HBS，并進(jìn)行酸洗，噴丸處理。噴丸可以提高表面硬度，增加耐磨性，消除毛坯表面因脫碳而對機(jī)械加工帶來的不利影響。叉腳兩端面在精加工之前進(jìn)行局部高頻淬火，提高其耐磨性和在工作中承受沖擊載荷的能力。
三）輔助工序
粗加工叉腳兩端面和熱處理后，安排校直工序；在半精加工后，安排去毛刺和中間檢查工序；精加工后安排去毛刺，清洗和終檢工序。
綜上所述，該變速叉工序的安排順序為：基準(zhǔn)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－熱處理－主要表面精加工。
（六）制訂工藝路線
制訂工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀，尺寸精度及位置精度的技術(shù)要求能得到合理的保證.愛生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批量生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機(jī)床以及專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率.除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量降低.
工藝路線
工序1 粗銑Φ19mm孔上端兩端面，以Φ19mm孔定位，選用X5112立銑床及專用夾具.
工序2 鉆鉸Φ19mm孔并倒角.以Φ19mm孔及端面定位，選用Z525立式鉆床及專用夾具.
工序3 粗銑16mm槽, 以Φ19mm孔及端面定位
工序4 粗銑16mm槽的兩側(cè)面，以Φ19mm孔的外輪廓以及距槽底32mm的面為基準(zhǔn)，選用X5112立銑床及專用夾具.
工序5 16mm槽1.5*450倒角，選用C620-1車床及專用夾具.
工序6 鉆距槽(16mm)12mm底面M10螺紋孔并倒角.以Φ19mm孔及16mm槽底定位，選用Z5125立式鉆床及專用夾具.
工序7 攻螺紋M10.
工序8 粗銑Φ82.2mm孔的兩端面.以Φ19mm孔定位，選用XA6132型萬能升降臺銑床及專用夾具.
工序9 粗鏜Φ81.7mm孔.以Φ19mm孔及距中心線63.7mm的面為基準(zhǔn)，選用T740雙面臥式金剛鏜床及專用夾具.
工序10 精鏜Φ82.2mm孔. .以Φ19mm孔及距中心線63.7mm的面為基準(zhǔn)，選用T740雙面臥式金剛鏜床及專用夾具.
工序11 Φ82.2mm孔1*450倒角.選用C620-1型車床及專用夾具.
工序12 精銑Φ82.2mm孔的兩端面. 以Φ19mm孔定位，選用XA6132型萬能升降臺銑床及專用夾具.
工序13 終檢.
（七）.加工余量、工序尺寸和公差的確定
在此只確定工序1的加工余量和工序尺寸公差，其他的類同。如附表—機(jī)械加工工序卡片所示。
工序1-鉆鉸Φ19mm孔并倒角.
由表2-28可查得，鉸孔余量Z鉸=0.25mm；鉆孔余量Z鉆=18.75mm。查表1-20可依次確定各工序尺寸的加工精度等級為，鉸：IT10；鉆：IT12 。再查標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值表可確定各工步的公差值分別為，鉸：0.045mm；鉆：0.21mm。
綜上所述，該工序各工步的工序尺寸及公差分別為，鉸：Φ19的上偏差0.045mm 下偏差0mm，鉆： Φ19的上偏差0.21 下偏差0mm。
(八) 切削用量、時間定額的計算
一、切削用量的計算
（1） 鉆孔工步
1） 背吃刀量的確定 取ap=18.75mm。
2） 進(jìn)給量的確定 由表5-22，選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.2mm/r。
3） 切削速度的計算 由表5-22，按工件材料為20鋼的條件選取，切削速度v可取為16m/min。由公式（5-1）n=1000v/πd可得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速n=266，參照表4-9所列Z525型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=285r/min。再將此轉(zhuǎn)速代入公式（5-1），可求出該工序的實際鉆削速度v=nπd/1000=285r/min x πx18.85mm=17m/min。
（2）鉸工步
1） 背吃刀量的確定 取ap=0.25 mm。
2） 進(jìn)給量的確定 由表5-1，選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.5mm/r。
3） 切削速度的計算 由表5-31，切削速度v可取為15m/min。由公式（5-1） n =1000v/πd可求得該工序鉸刀轉(zhuǎn)速n =244r/min，參照表4-9所列Z525型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=246r/min。再將此轉(zhuǎn)速代入公式（5-1），可求出該工序的實際切削速度v = nπd/1000=246r/min x πx19mm/1000 =14.7m/min。
二、時間定額的計算
1. 基本時間tm 計算
工序5——鉆鉸Φ19mm孔
1）鉆孔工步 根據(jù)表5-41，鉆孔的基本時間可由公式tj=L/fn = (l+l1+l2)/fn求得tj≈0.41min 。
2）鉸孔工步 根據(jù)表5-41，鉸圓柱孔的基本時間可由公式tj=L/fn = (l+l1+l2)/fn求得tj≈0.28min 。
3) 锪孔Φ19mm兩端面和倒角,被吃刀量 a=0.3mm
查表5-32 取 。采用高速鋼锪鉆 根據(jù)4-9，取，則 有兩個端面，則t = 2tm=0.28min
2. 輔助時間ta的計算
根據(jù)第五章第二節(jié)所述，輔助時間和基本時間tj之間的關(guān)系為
tf＝（0.15～0.2）tj，取tf＝0.15tj，則工序的輔助時間為：tf＝0.14min。
三.夾具設(shè)計
為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強(qiáng)度，需要設(shè)計專用夾具。
一. 提出問題
本夾具要用于粗鉆，鉸孔Φ19，對孔的要求有：粗糙度等級為6.3級，有很高的垂直度要求，此孔將做為加工其他各工作面的基準(zhǔn)。因此，在本道工序加工時，我們應(yīng)首先考慮保證孔的各加工精度，如何提高生產(chǎn)效率，降低勞動強(qiáng)度。
2. 夾具的設(shè)計
1. 定位基準(zhǔn)的選擇
擬定加工路線的第一步是選擇定位基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)的選擇必須合理，否則將直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出的零件質(zhì)量。基準(zhǔn)選擇不當(dāng)往往會增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設(shè)計更加困難甚至達(dá)不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求。因此我們應(yīng)該根據(jù)零件圖的技術(shù)要求，從保證零件的加工精度要求出發(fā)，合理選擇定位基準(zhǔn)。此零件圖沒有較高的技術(shù)要求，也沒有較高的平行度和對稱度要求，所以我們應(yīng)考慮如何提高勞動效率，降低勞動強(qiáng)度，提高加工精度。
在本設(shè)計中，加工Φ19的孔是比較重要的一步，因為此孔將是后續(xù)加工過程中所要用到的重要基準(zhǔn)。所以，加工這個孔一定要保證精度，由于其他基準(zhǔn)都不存在，此孔只能運用毛坯的外輪廓定位來設(shè)計夾具。
為了提高加工效率，縮短輔助時間，決定用簡單的螺旋壓板來作為夾緊機(jī)構(gòu)。
2. 切削力和夾緊力計算
（1） 刀具： 高速鋼直柄麻花鉆頭（GB1436—85）d=187.5mm，Z=1 l=198、l1=135
機(jī)床： Z525型立式鉆床
由《金屬切削機(jī)床夾具手設(shè)計冊》所列公式 得
查表 3-56 得其中： 修正系數(shù)
Z=1
代入上式，可得 F=1509N
因在計算切削力時，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。
安全系數(shù) K=
其中：為基本安全系數(shù)1.5
為加工性質(zhì)系數(shù)1.1
為刀具鈍化系數(shù)1.1
為斷續(xù)切削系數(shù)1.1
所以
（2）夾緊力的計算
選用鉤形壓板夾緊機(jī)構(gòu) 查《指導(dǎo)教程》得
則
夾緊螺母： 公稱直徑d=12mm，材料Q235 性能級數(shù)為8級
螺母疲勞極限：
極限應(yīng)力幅：
許用應(yīng)力幅：
螺母的強(qiáng)度校核：螺母的許用切應(yīng)力為
[s]=3.5~4 取[s]=4
得
滿足要求
經(jīng)校核： 滿足強(qiáng)度要求，夾具安全可靠，
使用快速螺旋定位機(jī)構(gòu)快速人工夾緊，調(diào)節(jié)夾緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的夾緊力
3. 定位誤差分析
次工序的定位誤差基本有毛坯而產(chǎn)生，加工孔的時候工件還只是毛坯，沒有任何的基準(zhǔn)，只有依靠毛坯輪廓來定位，但由于毛坯留有較大的加工余量，在保證此工序加工精度后，以此孔做為基準(zhǔn)然后加工輪廓或其他工作部位，仍然能保證整個工件的精度。
4. 夾具設(shè)計及操作的簡要說明
如前所述，在設(shè)計夾具時，應(yīng)該注意提高勞動生產(chǎn)率避免干涉。應(yīng)使夾具結(jié)構(gòu)簡單，便于操作，降低成本。提高夾具性價比。本道工序為鉆床夾具選擇了螺旋型壓板夾緊方式。本工序為粗鉆削余量大，鉆削力大，所以需要一定的夾緊才能達(dá)到本工序的要求。
本夾具的最大優(yōu)點就是結(jié)構(gòu)簡單緊湊
四. 設(shè)計小結(jié)
為期三個星期的課程設(shè)計已經(jīng)結(jié)束了，在這段時間里，通過本次設(shè)計，使我了解了從事設(shè)計的基本過程，進(jìn)一步鞏固了我的專業(yè)知識和鍛煉了我獨立思考問題的能力。在這次課程設(shè)計進(jìn)行過程中，我有很深的體會和學(xué)習(xí)到很多東西。首先，我學(xué)會了查閱資料和獨立思考。我設(shè)計的題目是《CA10B 解放牌汽車的第四速及第五速變速叉》零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計，其中主要涉及夾具設(shè)計，由于平時所學(xué)知識有限，所以設(shè)計過程中必須查閱其他相關(guān)的書籍或資料。其次，我體會到了做任何事都要有耐心。三個星期時間說長也不長，但每天都要重復(fù)查資料、計算、畫圖這些工作，久之久之也覺得非常枯燥無味。特別是畫圖的時候，有時候一天就畫了那么一小部分，一條條的線讓人眼花繚亂。因此，要順利完成任務(wù)，必須要有耐心和韌性，還要細(xì)心。我想這些在以后工作中也是必不可少的。
由于本人缺少經(jīng)驗，知識水平所限，在處理實際問題時考慮不夠全面，在查閱有關(guān)資料時往往花很多的時間也找不到需要的資料，這在一定程度上也約束了設(shè)計的進(jìn)度和質(zhì)量。設(shè)計中存在的不足之處，希望老師給予批評指正!
參考文獻(xiàn)
1.《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程》鄒青主編，機(jī)械 工業(yè)出版社。
2.《機(jī)械工藝手冊》，孟少農(nóng)主編，機(jī)械工業(yè)出版社；
3．《機(jī)械加工工藝設(shè)計手冊》，楊耀宸主編，航空工業(yè)出版社；
4．《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》，何寧主編，高等教育出版社；
5．《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》，李益民主編，機(jī)械工業(yè)出 版社。
6. 《機(jī)床夾具設(shè)計手冊》，東北重型機(jī)械學(xué)院、洛陽工學(xué)院、 第一汽車制造廠職工大學(xué)編，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社。