【正文】 序卡片 1 套 （ 4）夾具裝配圖 1 張 （ 5）設(shè)計說明書 1 份 2．零件的結(jié)構(gòu)分析 基本要求 : 使用要求 設(shè)計的機(jī)械零件應(yīng)在規(guī)定的條件下 ,規(guī)定的壽命期限內(nèi) ,實現(xiàn)規(guī)定的功能和效率 ,有效地實行預(yù)期的目的。畢業(yè)設(shè)計論文 第 1 頁 共 39頁 1．緒論 序言 《機(jī)械制造工藝學(xué)》課程設(shè)計是學(xué)完了《機(jī)械制造工藝學(xué)》、《機(jī)床夾具設(shè)計》、《金屬切削機(jī)床與道具》等主要專業(yè)課程，并進(jìn)行了生產(chǎn)實習(xí)之后進(jìn)行的一個實踐性環(huán)節(jié)，是應(yīng)用所學(xué)基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識與技能去分析和解決生產(chǎn)實際問題的一次綜合訓(xùn)練。 我希望通過這次課程 設(shè)計能鞏固、擴(kuò)大、強(qiáng)化自己所學(xué)到的理論知識與技能，提法奧自己設(shè)計計算、制圖、編寫技術(shù)文件的能力，學(xué)會正確使用技術(shù)資料、標(biāo)準(zhǔn)、手冊等工具書，并在設(shè)計中培養(yǎng)自己理論聯(lián)系實際、嚴(yán)肅 認(rèn)真的工作作風(fēng)和獨立工作能力，為以后進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計和畢業(yè)后從事技術(shù)工 作打下一個良好的基礎(chǔ)。 經(jīng)濟(jì)性要求 體現(xiàn)在設(shè)計、制造和使用的全過程中，設(shè)計時應(yīng)予以全面綜合的考慮。 勞動保護(hù)要求 ① 使產(chǎn)品操作方便、安全。 ② 改善操作者使用環(huán)境。降低機(jī)器運轉(zhuǎn)時的噪音，防止有毒、有害介質(zhì)的滲漏，對廢氣、廢水和廢液進(jìn)行治理，根據(jù)工程美學(xué)的原則美化機(jī)器的外形和外部色彩等。機(jī)械的可靠性是機(jī)械的一種重要屬性。例如：對機(jī)床有長期保持精度的要求；對流動使用的機(jī)器（如鉆探機(jī)械）便于安裝和拆卸的要求；對大型機(jī)器有便于運輸?shù)囊蟮?；還有的要滿足裝潢美學(xué)要求，即造型美觀大方、簡潔流暢。在此基礎(chǔ)上，提出設(shè)計任務(wù)書。產(chǎn)品的功能分析，是對設(shè)計任務(wù)書提出的產(chǎn)品功能中必須達(dá)到的要求、最低要求和希望達(dá)到的要求進(jìn)行綜合分析，即這些功能是否能實現(xiàn)，多項功能間有無矛盾，相互間能否替代等。確定了功能參數(shù)后，再提出可能采用的方案。 討論產(chǎn)品的執(zhí)行部分時，首先是選擇工作原理。即使對于同一種工作原理，也可能有幾種不同的結(jié)構(gòu)方案。由于電力供應(yīng)的普遍性和電力拖動技術(shù)的發(fā)展，目前絕大多數(shù)的固定機(jī)械都優(yōu)于電動機(jī)作為原動部分。即使是用電動機(jī)作原動機(jī)，還需要作交流與直流的選擇、高畢業(yè)設(shè)計論文 第 3 頁 共 39頁 轉(zhuǎn)速與低轉(zhuǎn)速的選擇等。對于同一傳動任務(wù)，可以通過多種機(jī)構(gòu)或不同的組成來完成。對可行的方案要從技術(shù)方面和經(jīng)濟(jì)方面進(jìn)行綜合評價。根據(jù)經(jīng)濟(jì)性評價時，既要考慮到產(chǎn)品設(shè)計制造時的經(jīng)濟(jì)性，也要考慮到產(chǎn)品使用時的經(jīng)濟(jì)性。相反，結(jié)構(gòu)較為簡單、功能不夠齊全的產(chǎn)品，設(shè)計制造費用雖少，但使用費用卻會增加。系統(tǒng)越復(fù)雜，可靠性就越低。 通過對數(shù)種可能方案的評價，可以作出決策，并確定原理方案圖或 機(jī)構(gòu)運動簡圖。完成設(shè)計方案的結(jié)構(gòu)化，從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)觀點作周密的結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算。 為了確定主要零件的基本尺寸，必須做好以下工作： ① 機(jī)械的運動學(xué)計算 根據(jù)確定的結(jié)構(gòu)方案，確定原動機(jī)的參數(shù)（功率、轉(zhuǎn)速、線速度等）；然后最運動學(xué)計算，確定各運動構(gòu)件的運動參數(shù)（功率、轉(zhuǎn)速、線速度等）； ② 機(jī)械的動力學(xué)計算 結(jié)合各部分的結(jié)構(gòu)和 運動參數(shù)，計算各主要零件上所受載荷的大小，確定其特性。設(shè)計所依據(jù)的工作能力準(zhǔn)則，必須照零、部件的一般失效情況、工作特性、環(huán)境條件等合理地擬定，一般有強(qiáng)度、剛度、振動穩(wěn)定性、壽命等準(zhǔn)則，通過計算或類比，即可決定零、部件的基本尺寸； ④ 部件裝配草圖和總裝配草圖的設(shè)計 根據(jù)已定出的主 要零、部件的基本尺寸，設(shè)計出部件裝配草圖和總裝配草圖。 草圖繪制完成后，即可確定零件的基本尺寸，重新繪制部件裝配圖和總裝配圖。 需要編制的技術(shù)文件包括產(chǎn)品的設(shè)計計算說明書、使用說明書和標(biāo)準(zhǔn)件明細(xì)表等。用戶產(chǎn)品使用說明書中應(yīng)介紹產(chǎn)品的性能參數(shù)范圍、使用操作方法、日常保養(yǎng)和簡單的維修方法、備用件的目錄等。 經(jīng)過上述四個階段，即完成了產(chǎn)品機(jī)械設(shè)計的全過程。 基本要求一計算準(zhǔn)則機(jī)械零件設(shè)計的 機(jī)械零件的失效形式 機(jī)械零件因某些原因不能正常工作的現(xiàn)象稱為失效。工作表面壓碎、表面點蝕和過度磨損；連接松馳；帶傳動出現(xiàn)打滑等。同一種在不同的條件下工作，期主要失效形式則不同，如在惡劣條件下工作的開式齒輪傳動其主要失效形式是齒面磨損；而在良好潤滑條件下工作的閉式齒輪傳動，齒面點蝕可能會成為其主要失效形式。 機(jī)械設(shè)計的基本要求 機(jī)械零件設(shè)計應(yīng)滿足以下要求：工作能力要求（包括強(qiáng)度、剛度、抗磨性、抗點蝕畢業(yè)設(shè)計論文 第 5 頁 共 39頁 和抗振動等方面的要求）；結(jié)構(gòu)工藝性要求（如零件毛坯制造要求、機(jī)加 工要求、零件裝拆和維護(hù)要求等）；經(jīng)濟(jì)性要求（力求降低零件的成本，如合理選材以降低材料費用、降低能耗提高機(jī)械效率、盡量采用標(biāo)準(zhǔn)零件等）；零件質(zhì)量和結(jié)構(gòu)尺寸要求（在滿足零件工作能力的前提下，應(yīng)使零件的質(zhì)量小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊）；可靠性要求（應(yīng)保證零件在預(yù)期工作期限內(nèi)能可靠工作）。 機(jī)械零件設(shè)計的計算準(zhǔn)則 設(shè)計計算準(zhǔn)則是機(jī)械零件設(shè)計時所依據(jù)的計算準(zhǔn)則，常 用的準(zhǔn)則有： （ 1）強(qiáng)度準(zhǔn)則 強(qiáng)度時機(jī)械零件抵抗斷裂、塑性變形及表面疲勞失效的能力，零件設(shè)計應(yīng)滿足的強(qiáng)度條件為 ? ? lim limSS??? ? ?? ? ?或 式中 ? 、 S—— 分別為零件工作應(yīng)力（ MPa）、安全系數(shù) [? ]、 lim? —— 分別為材料的許用應(yīng)力（ MPa） 、極限應(yīng)力（ MPa） 強(qiáng)度準(zhǔn)則是機(jī)械零件設(shè)計的重要準(zhǔn)則。 （ 2）剛度準(zhǔn)則 剛度準(zhǔn)則是衡量機(jī)械零件抵抗彈性變形能力的準(zhǔn)則。一般機(jī)械中因磨損而導(dǎo)致的零件失效約占總報廢零件的 80％，機(jī)械零件的設(shè)計對磨損問題必須引起重視。零件耐磨條件性計算公式如下： p≤ [p] pv≤ [pv] 式中 p 、 v—— 分別為零件工作表面的比壓（ MPa）、速度（ m/s） [p]、 [pv]—— 分別為材料的許用比壓（ MPa）、許用 pv 值（ MPa m/s）。當(dāng)零件受到的強(qiáng)迫振動頻率接近系統(tǒng)或零件的固有頻率時，將會產(chǎn)生共振，而導(dǎo)致零件甚至整個系統(tǒng)迅速損壞，因此，對高速機(jī)器應(yīng)進(jìn)行振動分析和計算。 （ 5）可靠性準(zhǔn)則 可靠性準(zhǔn)則是以實現(xiàn)機(jī)械系統(tǒng)和機(jī)械零件的可靠性為目的的設(shè)計準(zhǔn)則。機(jī)械零件的可靠度，可用一批相同零件在規(guī)定條件下和使用壽命內(nèi)能連續(xù)工作的零件數(shù)與該批零件總數(shù)的比值來表示。 機(jī)械系統(tǒng)由若干零件組成，其可靠性水平的高低取決于機(jī)械零件的可靠性水平的高低，機(jī)械零件設(shè)計應(yīng)保證零件具有所需要的可靠性 畢業(yè)設(shè)計論文 第 7 頁 共 39頁 工藝基礎(chǔ)的基本概念 生產(chǎn)過程和工藝過程 生產(chǎn)過程是指從原材料（或半成品）制成產(chǎn)品的全部過程。生產(chǎn)過程的內(nèi)容十 分廣泛，現(xiàn)代企業(yè)用系統(tǒng)工程學(xué)的原理和方法組織生產(chǎn)和指導(dǎo)生產(chǎn)，將生產(chǎn)過程看成是一個具有輸入和輸出的生產(chǎn)系統(tǒng)。 在生產(chǎn)過程中，直接改變原材料（或毛坯）形狀、尺寸和性能，使之變?yōu)槌善返倪^程，稱為工藝過程。例如毛坯的鑄造、鍛造和焊接；改變材料性能的熱處理；零件的機(jī)械加工等，都屬于工藝過程。 工序是工藝過程的基本組成單位。構(gòu)成一 個工序的主要特點是不改變加工對象、設(shè)備和操作者，而且工序的內(nèi)容是連續(xù)完成的。工件在一次裝夾中所完成的那部分工序，稱為安裝。 1．單件生產(chǎn) 單個地生產(chǎn)某個零件，很少重復(fù)地生產(chǎn)。 3．大量生產(chǎn) 當(dāng)產(chǎn)品的制造數(shù)量很大，大多數(shù)工作地點經(jīng)常是重復(fù)進(jìn)行一種零件的某一工序的生產(chǎn)。 工藝基準(zhǔn) 零件在加工和裝配過程中所使用的基準(zhǔn)，稱為工藝基準(zhǔn)。 （ 1）裝配基準(zhǔn) 裝配時用以確定零件在部件或產(chǎn)品中的位置的基準(zhǔn)，稱為裝配基準(zhǔn)。如圖322 中的零件，內(nèi)孔軸線是檢驗外圓徑向跳動的測量基準(zhǔn)；表面 A 是檢驗長度 L 尺寸 lII— III 檔撥叉結(jié)構(gòu)與工藝設(shè)計 第 8 頁 共 39頁 和的測量基準(zhǔn)。作為定位基準(zhǔn)的表面（或線、點），在第一道工序中只能選擇未加工的 毛坯表面，這種定位表面稱粗基準(zhǔn) .在以后的各個工序中就可采用已加工表面作為定位基準(zhǔn)，這種定位表面稱精基準(zhǔn)。 1）零件的視圖、技術(shù)要求是否齊全 —— 主要技術(shù)要求和加工關(guān) 鍵 2）零件圖所規(guī)定的加工要求是否合理 3）零件的選材是否恰當(dāng)，熱處理要求是否合理 零件結(jié)構(gòu)及其工藝性分析 ① 結(jié)構(gòu)組成 —— 內(nèi)外圓柱面、圓錐面、平面、螺旋面、齒形面、成形面 ② 結(jié)構(gòu)組合 —— 軸類、套筒類、盤環(huán)類、叉架類、箱體類 ③ 結(jié)構(gòu)工藝性 —— 保證使用要求的前提下，能否以高生產(chǎn)率和低成本制造 表面加工方法和加工方案的選擇 （ 1）加工面的技術(shù)要求 —— 經(jīng)濟(jì)精度 —— 正常工作條件下所達(dá)到的加 工精度 （ 2）工件材料的性質(zhì)及熱處理 （ 3）工件的形狀和尺寸 （ 4）結(jié)合生產(chǎn)類型考慮生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性 （ 5）現(xiàn)有生產(chǎn)條件 加工階段的劃分 粗加工階段 —— 盡快切除余量 —— 高生產(chǎn)率 半精加工階段 —— 繼續(xù)減少加工余量，為精加工作準(zhǔn)備，次要面加工 精加工階段 —— 達(dá)到要求的加工精度和表面粗糙度 光整加工和超精密階段 —— 降低表面粗糙度值 原因： ① 保證加工質(zhì)量 ② 合理使用設(shè)備 畢業(yè)設(shè)計論文 第 9 頁 共 39頁 ③ 便于安排熱處理 ④ 及時發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷，保護(hù)精加工表面 輔助工序的安排 檢驗 —— 粗加工后，精加工 0 前；轉(zhuǎn)車間前后；重要工序前后，完工后 去毛刺 —— 鉆、銑、刨、拉后，淬火前輔助工序 —— 清洗、防銹、去磁、平衡等 3 .零件的加工工藝設(shè)計 零件的結(jié)構(gòu)特點 IIIII 檔撥叉零件圖如附圖 1 所示。撥叉頭以 248。5H14 孔與軸聯(lián)接，撥叉腳在雙連交換齒輪的槽中，變速箱操縱機(jī)構(gòu)通過撥叉頭部的操縱槽帶 動撥叉與軸一起在變速箱中滑移，撥叉腳撥動雙連交換齒輪在花鍵軸上滑動，從而實現(xiàn)拖拉機(jī)的變速。15H8 孔、 248。零件的形狀較特殊，屬特形零件，結(jié)構(gòu)簡單。 主要技術(shù)要求 零件圖上的主要技術(shù)參數(shù)要求為：撥叉腳表面淬火回火后硬度不小于 50HRC。 加工表面及其要求 ① 248。表面粗糙度 Ra m。 ③操縱槽：寬度為 13 ? mm，深度為 12mm，對稱面與撥頭端面的距離為 12mm，兩側(cè)面及底面的表面粗糙度為 Ra m。15H8 孔軸線的垂直度為 ，外端面與操縱槽對稱面的距離為 31mm。 11′，表面粗糙度為 Ra m。5H14 孔：孔徑￠ 5 ? mm，表面粗糙度為 Ra m，孔的軸線對孔 248。 II— III 檔撥叉結(jié)構(gòu)與工藝設(shè)計 第 10 頁 共 39頁 零件材料 零件材料為 ZG310－ 570（ GB11352－ 89），是中碳鋼，其強(qiáng)度與球鐵相近，但其沖擊韌性和疲勞極限卻比球鐵高的多，其鑄造工藝性介于低碳鋼和高碳鋼之間，可進(jìn)行熱處理，以獲得所需要的機(jī)械性能。由于零件的年生產(chǎn)能力為 8000 件，屬大批量生產(chǎn)，零件的輪廓尺寸不大，而且工件上有許多表面不切削加工，所以選用砂型機(jī)器造型。選擇國零件最高且平行與叉腳對稱面的平面（撥叉腳對層面偏右 ）作分型面。 由于該零件屬特型零件，且利用不加工表面進(jìn)行定位的情形較多，零件圖上列出精鑄，所以確定鑄件尺寸公差等級為 GB6414－ 86 的 CT－ 9，機(jī)械加工余量等級為 AM－ H。 繪毛坯圖 根據(jù)附圖 1 所示的零件結(jié)構(gòu)形狀，在各加工表面加上加工余量，繪制毛坯圖如附圖2 所示?；鶞?zhǔn)的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一。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。 精基準(zhǔn)的選擇原則： （ 1）選設(shè)計基準(zhǔn)為精基準(zhǔn)及“基準(zhǔn)重合”，避免產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差； 畢業(yè)設(shè)計論文 第 11 頁 共 39頁 （ 2）盡可能 在多數(shù)工序中采用一組精基準(zhǔn)定位，及“基準(zhǔn)統(tǒng)一”，減少設(shè)計制造費用，減少基準(zhǔn)交換帶來的定位誤差； （ 3）有些加工工序可選加工表面本身為定位基準(zhǔn)，即“自為基準(zhǔn)”，保證加工表面的加工余量小而均勻； （ 4）對位置精度要求高的表面可采用“互為基準(zhǔn)”反復(fù)加工，保證高的位置精度； （ 5）選定位準(zhǔn)確、穩(wěn)定、加緊可靠、夾具簡單的表面為精基準(zhǔn)，便于工件安裝和加工 粗基準(zhǔn)的選擇原則： （ 1）選不加工表面，尤其與加工表面有位置精度要求時，選不加工表面做粗基準(zhǔn)可以保證加工表面與不加工表面間的位置精度； （ 2）選重要表面為粗基準(zhǔn)，可保 證重要表面的加工余量均勻，使加工精度較高； （ 3）選加工余量較少的表面為粗基準(zhǔn)，可保證各加工表面都有足夠的加工余量； （ 4）選平整、光潔、無飛邊、澆冒口等缺陷表面為粗基準(zhǔn)，可使工件定位可靠、夾緊方便； （ 5）粗基準(zhǔn)只可用一次，應(yīng)避免重復(fù)使用，以避免產(chǎn)生較大的定位誤差，避免加工表面間出現(xiàn)較大的位置誤差。15H8孔及其端面為設(shè)計基準(zhǔn)，因此必須首先將 248。根據(jù)粗、精基準(zhǔn)選擇的原則，確定各加工表面的基準(zhǔn)如下： 248。 撥叉腳端面（粗加工）： 248。 撥叉腳端面（精加工）： 248。 撥叉腳內(nèi)側(cè)面： 248。 操縱槽： 248。 216。15H操縱槽、撥叉腳內(nèi)側(cè)面。15H8 孔端面、撥叉腳的兩側(cè)面及內(nèi)側(cè)面、操縱槽、 248。根據(jù)各加工表面的精度要求和表面粗糙度要求， 248。5H14 孔的加工方法為鉆削。15H8 孔，孔口倒角。 工序Ⅲ 粗銑撥叉腳兩端面。 工序Ⅴ 銑操縱