【文章內(nèi)容簡介】 為 5000件（大批生產(chǎn)）。（零件參考圖附后） 二、設計內(nèi)容 1．對零件進行工藝分析， 畫零件圖； 2．確定毛坯的制造方式，繪制毛坯簡圖； 3．制定零件的機械加工工藝路線，填寫機械加工工藝過程卡； 4．對指定工序，選擇機床及工、夾、量、刃具，確定加工余量及工序間尺寸與公差，確定切削用量，填寫機械加工工序卡； 5．對指定工序進行機床夾具設計計算和機構設計，畫夾具裝配圖； 6．對夾具的一個零件設計零件圖； 7．編寫設計計算說明書。 要求 設計工作要求提交： 1． 零件圖 1 張 （ A4） 2．毛坯圖 1 張（ 附在說明書里 ） 3．機械加工工藝過程卡 4．機械加工工序卡 5． 夾具結構設計裝配圖 1 張 （ 根據(jù)實際情況選擇 A3 或者 A2 圖紙繪制 ） 6． 夾具結構設計零件圖 1 張 （ 根據(jù)實際情況選擇 A4 或者 A3 圖紙繪制 ） 7．課程設計說明書 1 份 ★ 所有資料最終用檔案袋裝好上交。 13 二、設計題目與要求 如下圖所示撥叉 零件， 材料為 45鋼，毛坯 為鍛件，試編 制零件的機械加工工藝規(guī)程及設計加工撥叉頭螺紋孔的鉆床夾具。 零件圖 第 1 章 零件分析 零件的作用 撥叉是拖拉機變速箱的換檔機構中的一個主要零件。撥叉頭以 24? mm 孔套在變速叉軸上，并用螺釘經(jīng) HM 68? 螺紋 孔與變速叉軸聯(lián)結，撥叉腳則夾在雙聯(lián)變換齒輪的槽中。當需要變速時，操縱變速桿，變速操縱機構就通過撥叉頭部的操縱槽帶動撥叉與變速叉軸一起在變速箱中滑移，撥叉腳撥動雙聯(lián)變換齒輪在花鍵軸上滑動以改換檔位，從而改變拖拉機的行駛速度。 零件的工藝分析 由零件圖 可知，其材料為 45鋼。該材料具有足夠的強度、剛度和韌性，適用于承受 彎曲應力和沖擊載荷作用的工作條件。 該撥叉形狀特殊、結構簡單，屬典型的叉桿類零件。為實現(xiàn)換檔、變速的功能，其叉軸孔與變速 14 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承受沖擊載荷，為增強其耐磨性，該表面要求高頻淬火處理，硬度為 48～ 58HRC；為保證撥叉換檔時叉腳受力均勻，要求叉腳兩端面對叉軸孔 ?? mm 的垂直度要求為 ，其自身的平面度為 。為保證撥叉在叉軸上有準確的位置，改換檔位準確，撥叉采用緊固螺釘定位。螺紋孔的尺寸為 HM 68? 。 撥叉頭兩端面和叉腳兩端面均要求切削加工，并在軸向方向上均高于相鄰表面，這樣既減少了加工面積，又提高了換檔時叉腳端面的接觸剛度； ?? mm 孔和 HM 68? 孔的端面均為平面，可以防止加工過程中鉆頭鉆偏，以保證孔的加工精度；另外，該零件除主要工作表面 (撥叉腳兩端面、變速叉軸孔 ?? mm，其余表面加工精度均較低，不需要高精度機床加工，通過銑削、鉆床、攻絲的粗加工就可以達到加工要 求；而主要工作表面雖然加工精度相對較高，但也可以在正常的生產(chǎn)條件下，采用較經(jīng)濟的方法保質保量地加工出來。由此可見，該零件的工藝性較好。 該零件的主要工作表面為撥叉腳兩端面和叉軸孔 ?? mm(H7)，在設計工藝規(guī)程時應重點予以保證。 圖 （零件圖） 確定零件的生產(chǎn)類型 依設計題目知：產(chǎn)品的年產(chǎn)量為 8000臺／年，每臺產(chǎn)品中該零件數(shù)量為 1件／臺；結合生產(chǎn)實際，備品率 ? %和廢品率 ? %分別取 3%和 %，零件年產(chǎn)量為 15 N=8000 臺／年 1 件／臺 (1+3%) (1+%)= 件／年 撥叉屬輕型零件，該撥叉的生產(chǎn)類型為大量生產(chǎn)。 第 2 章 確定毛坯、繪制毛坯簡圖 選擇毛坯 由于該撥叉在工作過程中要承受沖擊載荷，為增強撥叉的強度和沖擊韌度，獲得纖維組織，毛坯選用鍛件。該撥叉的輪廓尺寸不大，且生產(chǎn)類型屬大批生產(chǎn)，為提高生產(chǎn)率和鍛件精度，宜采用模鍛方法制造毛坯。毛坯的拔模斜度為 5176。 。 確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量 1．公差等級 由撥叉的功用和技術要求，確定該零件的公差等級為普通級。 2．鍛件重量 由于無法得到加工后撥叉的質量，所以先根據(jù)圖紙畫出三維圖經(jīng)過分析（如下截圖） 得出質量為 （密度取 106kg／ mm3） m=≈ 可初步估計機械加工前鍛件毛坯的重量為 。 3．鍛件形狀復雜系數(shù) 對撥叉零件圖進行分析計算，可大致確定鍛件外廓包容體的長度、寬度和高度，即 l =95mm， b =65mm， h =45mm；該撥叉鍛件的形狀復雜系數(shù)為 )/(?l b hmmS Nt ?? =／ (95mm 65mm 45mm 106kg／ mm3)≈ ／ 16 ≈ 由于 介于 和 之間，故該撥叉的形狀復雜系數(shù)屬 S3級。 4．鍛件材質系數(shù) 由于該撥叉材料為 45鋼，是碳的質量分數(shù)小于 ％的碳素鋼，故該鍛件的材質系數(shù)屬 M1級。 5．鍛件分模線形狀 根據(jù) 該撥叉件的形位特點，選擇零件高度方向通過螺紋孔軸心的平面為分模面，屬平直分模線。 6．零件表面粗糙度 由零件圖可知，該撥叉各加工表面的粗糙度 Ra 均大于等于 m。 根據(jù)上述諸因素，可查《機械制造工藝學與機床夾具設計》課程設計指導書相關表格確定該鍛件的尺寸公差和機械加工余量，所得結果列于表 中。 表 撥叉機械加工余量及鍛造毛坯尺寸公差 加工表面 零件尺寸 /mm 機械加工余量 /mm 毛坯公差 /mm 毛坯尺寸 /mm 撥叉頭左右端面 0 ? ～ 2（取 2） ( ?? ) 44 ( ?? ) 撥叉角內(nèi)表面 R25 ～ 2 （取 ） ( ?? ) ( ?? ) 撥叉角兩端面 ? ～ 2 （取 2） ( ?? ) 16 ( ?? ) 撥叉頭孔 ?? ( ?? ) 20? ( ?? ) 繪制撥叉鍛造毛坯簡圖 由表 所得結果，繪制毛坯簡圖 所示。 17 圖 （毛 坯 簡圖） 第 3 章 工藝規(guī)程設計 定位基準的選擇 定位基準有粗基準和精基準之分，通常先確定精基準，然后再確定粗基準。 1．精基準的選擇 叉軸孔 ?? mm 的軸線是撥叉腳兩端面設計基準，撥叉頭左端面是撥叉軸向方向上尺寸的設計基準。選用叉軸孔 ?? mm 的軸線和撥叉頭左端面作精基準定位加工撥叉腳兩端面，實現(xiàn)了設計基準和工藝基準的重合，保證了被加工表面的垂直度要求。另外，由于撥叉件剛性較差，受力易產(chǎn)生彎曲變形，選用撥叉頭左端面作精基準，夾緊力作用在撥叉頭的右端面上，可避免在機械加工中產(chǎn)生夾緊變形，夾緊穩(wěn)定可靠。 2．粗基準的選擇 選擇叉軸孔 24? mm 的外圓面和撥叉頭右端面作粗基準。采用 24? mm 外圓面定位加工內(nèi)孔可保證孔的壁厚均勻；采用撥叉頭右端面作粗基準加工左端面，可以為后續(xù)工序準備好精基準。 擬訂工藝路線 18 工藝路線的擬訂是制訂工藝規(guī)程的總體布局，包括：確定加工方法，劃分加工階段，決定工序的集中與分散，加工順序的安排，以及安排熱處理、檢驗及其他輔助工序 (去毛刺、倒角等 )。它不但影響加工的質量和效率，而且影響到工人的勞動強度、設備投資、車間面積、生產(chǎn)成本 等。 因此，擬訂工藝路線是制訂工藝規(guī)程的關鍵性一步，必須在充分調查研究的基礎上，提出工藝方案，并加以分析比較，最終確定一個最經(jīng)濟合理的方案。 1． 表面加工方法的確定 根據(jù)零件圖上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，查《機械制造工藝學與機床夾具設計》課程設計指導書相關表格，確定撥叉零件各表面的加工方法，如表 所示。 表 撥叉零件各表面加工方案 加工表面 尺寸及偏差 尺寸精度等級 表面粗糙度 加工方案 備注 撥叉角兩端面 ? mm IT10 μm 粗銑 — 半精銑 — 磨削 撥叉頭孔 ?? mm IT7 μm 鉆 — 擴 — 粗 — 精鉸 螺紋孔 M86H IT6 μm 鉆 — 絲錐攻內(nèi)螺紋 撥叉頭左端面 ? mm IT10 μm 粗銑 — 半精銑 撥叉頭右端面 ? mm IT10 μm 粗銑 — 半精銑 撥叉角內(nèi)表面 R25 mm IT12 μm 粗銑 凸臺 12 mm IT13 粗銑 2． 加工階段的劃分 該撥叉加工質量要求較高，可將加工階段劃分成粗加工、半精加工和精加工幾個階段。在粗加工階段，首先將精基準 (撥叉頭左端面和叉軸孔 )準備好，使后續(xù)工序都可采用精基準定位加工，保證其他加工表面的精度要求；然后粗銑撥叉頭右端面、撥叉腳內(nèi)表面、撥叉腳兩端面的粗銑、凸臺。在半精加工階段，完成撥叉腳兩端面的半精銑加工和螺紋孔的鉆孔絲錐攻絲；在精加工階段，進行撥叉腳兩端面的磨削加工。 3． 工序的集中與分散 選用工序集中原則安排撥叉的加工工序。該撥叉的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)， 可以采用萬能型機床配以專用工、夾具，以提高生產(chǎn)率；而且運用工序集中原則使工件的裝夾次數(shù)少，不但可縮短輔助時間，而且由于在一次裝夾中加工了許多表面，有利于保證各加工表面之間的相對位置精度要求。 4． 工序順序的安排 (1) 機械加工工序安排 19 遵循 “ 先基準后其他 ” 原則，首先加工精基準 —— 撥叉頭左端面和叉軸孔 ?? mm；遵循 “ 先粗后精 ” 原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序；遵循 “ 先主后次 ” 原則，先加工主要表面 —— 撥叉頭左端面和叉軸孔 ?? mm 和撥叉腳兩端面，后加工次要表面 —— 螺紋孔；遵循 “ 先面后孔 ” 原則，先加工撥叉頭端面，再加工叉軸孔 ?? mm 孔；先銑凸臺，加工螺紋孔 M8。由此初擬撥叉機械加工工序安排如表 所示。 表 撥叉機械加工工序安排（初擬） 工序號 工 序 內(nèi) 容 簡 要 說 明 10 粗銑撥叉頭兩端面 “先基準后其他” 20 半精銑撥叉頭左端面（主要表面） “先基準后其他”、“先面后孔”、“先主后次” 30 擴、鉸 φ24 孔（主要表面） “先面后孔” 、“先主后次 ” 40 粗銑撥叉腳兩端面（主要表面） “先粗后精” 50 銑凸臺（次要表面） “先面后孔”、“先主后次” 60 鉆、攻絲 M8 孔（次要表面） “先面后孔” （精加工開始） 70 半精銑拔叉頭右端面 “先粗后精” 80 半精銑撥叉腳兩端面 “先粗后精” 90 磨削撥叉腳兩端面 “先粗后精” (2) 熱處理工序 模鍛成型后切邊，進行調質，調質硬度為 241～ 285HBS，并進行酸洗、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械加工帶來的不利影響。叉腳兩端面在精加工之前進行 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。在表 中工序 80 和工序 90之間增加熱處理工序，即：撥叉腳兩端面局部淬火。 (3) 輔助工序 粗加工撥叉腳兩端面和熱處理后，應安排校直工序；在半精加工后，安排去毛刺和中間檢驗工序；精加工后，安排去毛刺、清洗和終檢工序。 綜上所述，該撥叉工序的安排順序為：基準加工 —— 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。 5． 確定工藝路線 在綜合考慮上述工序順序安排原則的基礎上，擬定撥叉的工藝路線如表 所示。 表 撥叉機械加工工藝路線（修改后） 工序號 工 序 內(nèi) 容 定 位 基 準 10 粗銑撥叉頭兩端面 端面、 φ24 孔外圓 20 半