变速器换挡叉毕业设计课程设计说明书

1 引言机械制造技术基础课程设计是我们在学完了大学的全部基础课，专业基础课以及专业课后进行的，这是我们在进行毕业设计之间对所学的各科课程一次深入的综合性复习，也是一次理论联系实际的训练。

因此，他在我们的大学四年生活中占有重要的地位。

就我个人而言，我希望通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进一步适应性的训练，希望自己在设计中能锻炼自己的分析问题、解决问题、查资料的能力，为以后的工作打下良好的基础。

由于能力有限，设计尚有很多不足之处，希望各位老师给予指导。

2 零件分析2.1零件的功用题目所给的零件是变速器换挡叉材料为35钢，生产纲领设计为5000件/年。

要求设计加工该零件用的毛坯图或零件与毛坯合图1张，机械加工工艺过程卡片1套，主要工序的机械加工工序卡片1~2份，以及设计说明书1份。

它位于车床变速机构中，主要起换挡，使主轴回转运动按照工作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。

该零件是以φ15.8F8孔套在轴上，并用螺栓经M10X1-7H孔与轴定位，拨叉脚卡在双联齿轮的槽中，变速操纵机构通过拨叉头部的操纵槽带动拨叉与轴一起在变速箱中滑动，拨叉脚拨动双联齿轮在花键轴上滑移，从而实现变速。

2.2零件的工艺分析通过对该零件图的重新绘制，知道图样的视图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全，零件最高表面粗糙度要求仅为6.3μm，表面质量要求较低。

拨叉的主要工作表面为操纵槽及拨叉脚两端面。

主要配合面为φ15.8F8孔、M10X1-7H 孔和拨叉脚内侧面51。

该零件属特殊形状零件，但复杂程度一般。

由于拨叉在工作时承受一定的力，因此要求有一定的强度、刚度和韧性。

2.3零件的生产类型依设计题目知：Q=5000件/年，n=1件/次；结合生产实际，备品率α和废品率β分别取为10%和1%。

代入公式（2-1）得该零件的生产纲领N=2000X1X(1+10%)X(1+1%)=5555件/年零件是车床上的变速机构，质量为0.8Kg,查表2-1可知其属轻型零件，生产类型为中批生产。

3 选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图3.1选择毛坯该零件材料为35钢，考虑在机床运行时经常要正反向旋转，该零件在工作过程中则经常承受交变载荷及收到冲击性载荷，因此应该选用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。

由于零件年产量为5555件，且零件结构比较简单，拨叉的轮廓尺寸不大。

且有较多不需要切削加工的表面，故可采用模锻成型。

这从提高生产率、保证加工精度上考虑，也是应该的。

3.2确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差参见课程设计指南第五章第一节，钢质模锻件的公差及机械加工余量按GB/T12362-2003确定。

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）锻件公差等级由该零件的功能和技术要求，确定其锻件公差级为普通级。

（2）锻件质量m f 根据零件成品质量0.8Kg，估算为m f=1.6Kg。

（3）锻件形状复杂系数S S= m f/ m n该锻件为长方体，假设其最大尺寸为135.7X69.4X76=715736.08mm3 m f=5.619KgS=1.65.619=0.285由于0.285介于0.16和0.32之间，故该零件的形状复杂系数S属于S3级。

(4)锻件材质系数M 由于该零件材料为35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于M1级。

(5)零件的表面粗糙度由零件图知，零件各加工表面中φ15.8F8表面粗糙度要求为3.2μm，其余为R a≥6.3μm。

3.3确定机械加工余量根据锻件质量、零件表面粗糙度、形状复杂系数查表5-9，由此查得单边余量在厚度方向为1.7~2.2mm，水平方向亦为1.7~2.2mm，即锻件各外径的单面余量为1.7~2.2mm，锻件孔的单面余量按表5-10查得为2mm。

3.4确定毛坯尺寸分析本零件，各加工表面为R a≥3.2μm，因此这些表面的毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所查得的余量即可（由于有的表面只需粗加工，这是可取所查数据中的小值。

当表面需经粗加工和半精致加工时，可取其较大值）。

3.5确定毛坯尺寸公差毛坯尺寸公差根据锻件质量、材质系数、形状复杂系数从标准查得。

3.6设计毛坯图（1）确定圆周半径锻件的外圆角半径按表5-12确定，内圆周半径按表5-13确定。

本锻件各部分的t/H为>1，故按表中第二行数值。

为简化起见，本锻件的内、外圆角半径分别取相同数值，以台阶高度H=10~16进行确定。

结果为：外圆角半径r=2内圆角半径R=4以上所取的圆角半径数值能保证各表面的加工余量。

（2）确定毛坯的热处理方式钢质零件毛坯锻造后应安排正火，以消除残余的锻应力，并使不均匀的金相组织通过重新结晶而得到细化、均匀的组织，从而改善加工性。

4 选择加工方法，制定工艺路线4.1定位基准的选择根据本零件的特殊性，采用以φ15.8F8孔的左、右端面和为粗基准加工孔12.7侧面、14.2+0.1槽、R7.1圆弧、11端面及12.7侧面，再以12.7侧面及26侧面为基0准加工φ15.8F8孔，再以孔φ15.8F8为精基准对零件整体进行加工，以遵循基准先行、互为基准等原则。

4.2零件表面加工方法的选择本零件的加工面有内孔、端面、槽、外圆等，材料为35钢。

以公差等级和表面粗糙度要求，参考指南有关资料，其加工方法选择如下。

（1）本零件总体尺寸精度要求不高，大多待加工表面粗糙度要求R a6.3和R a12.5两种，公差等级为IT11和IT12，通过精铣即可达到要求。

（2）孔φ15.8F8 表面粗糙度为R a3.2μm，公差等级为IT8，需钻、铰。

（3）槽14.2+0.1，R7.1 未通过锻造得出，公差等级为IT11，需通过粗铣得0到。

（4）M10X1-7H 通过钻孔后攻丝，螺距1.0，钻孔选用9mm钻头。

（5）其余部分尺寸精度要求不高，公差等级为IT14，锻造已给出，无需进行重复加工。

4.3制定工艺路线本零件由于无较好料直接作为基准的无需加工表面，故以互为基准制原则选择2个基准面进行加工。

方案一工序1：以φ15.8F8心轴定位，粗铣14.2+0.1槽、粗铣R7.1圆弧、粗铣12.7侧面。

工序2：以5.90下端面定位，钻φ15.8F8孔。

–0.15下端面定位，铰φ15.8F8孔。

工序3：以5.90–0.15工序4：以φ15.8F8心轴定位，粗铣5.90端面，保证其与轴垂直度误差为0.15。

–0.15两端面，粗铣10.3。

工序5：以φ15.8F8心轴定位，粗铣9.650–0.25工序6：以φ15.8F8心轴定位，粗铣51+0.1两侧面。

粗铣R28.5圆弧。

侧面定位。

钻φ9mm的孔，攻M10螺纹。

工序7：以φ15.8F8及9.650–0.25工序8：钳工去毛刺，倒脚。

工序9：终检。

方案二槽、粗铣R7.1圆弧、粗铣12.7侧工序1：以φ15.8F8心轴定位，粗铣14.2+0.1面。

下端面定位，钻φ15.8F8孔。

工序2：以5.90–0.15下端面定位，铰φ15.8F8孔。

工序3：以5.90–0.15工序4：以φ15.8F8心轴定位，粗铣9.650两端面，粗铣10.3。

–0.25两侧面。

粗铣R28.5圆弧。

工序5：以φ15.8F8心轴定位，粗铣51+0.1工序6：以φ15.8F8心轴定位，粗铣5.90端面，保证其与轴垂直度误差为0.15。

–0.15侧面定位。

钻φ9mm的孔，攻M10螺纹。

工序7：以φ15.8F8及9.650–0.25工序8：钳工去毛刺，倒脚。

工序9：终检。

工艺方案的比较与分析：上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先将定位孔加工出来以便于其他面的加工。

这样设计符合加工基准的选择，对和面的加工起到定位基准的作用；方案二则先将叉口内侧面加工出来，然后再加工其它平面，叉口内侧面加工好在以此为加工基准的话很难确定空的定位，而且这样铣叉口内侧面在钻孔然后又铣叉口两内侧面增加了装夹次数，所以增加了劳动时间和工作量[15]。

两相比较可以看出，先加工孔再加工其它平面可以更好的保证各个平面的位置及方向误差。

因此决定用方案一进行加工[16]。

5 工序设计5.1选择加工设备与工艺装备1选择机床根据不同的工序选择机床。

（1）工序1、2是钻和铰孔，可用专用夹具在立式钻床上加工，故选用Z525型立式钻床。

（2）工序7钻9mm孔，无精度要求，故可同样选取Z525型立式钻床。

（3）工序3、4、5、6均为粗铣，应同时选用立式铣床和卧式铣床。

考虑本零件属成批生产，所选机床使用范围较为广宜，故选常用的X52K型立式铣床及X62型卧式铣床能满足加工要求。

5.2选择刀具根据不同的工序选择刀具（1）在钻床上加工的工序，选用高速钢麻花钻。

绞刀则选用高速钢绞刀。

处的尺寸（2）铣刀按表5-99选直柄立铣刀（JB/T 6117.1-1996），粗铣51+0.1处的尺寸时，定做直时，选用直径d=5mm的直柄立铣刀，齿数5。

粗铣14.2+0.1径d=14.2mm的直柄立铣刀；再按表5-105选镶齿三面刃铣刀（JB/T 7953-1999）进行端铣，选用直径d=80mm，宽L=12mm，孔径D=22mm，齿数z=10。

5.3选择量具本零件属成批生产，一般情况下尽量采用通用量具。

根据零件表面精度要求，尺寸和形状特点，参考书本有关资料。

选择如下。

（1）选择加工孔用量具。

φ15.8F8mm经钻、铰两次加工，钻至φ14.8mm，铰至φ15.8F8mm。

①钻φ14.8mm公差等级IT9，尺寸公差0.43，从表5-108中选取读数值0.01，测量范围5-30的内经千分尺。

②铰φ15.8F8mm。

由于精度要求较高，根据表5-108，可选用读数值0.01，测量范围10-18的内经百分表。

③钻M10X1-7H螺纹，公差等级IT9，尺寸公差0.36，从表5-108中选取读数值0.01，测量范围5~30的内经千分尺。

（2）选择加工端面所用量具由于本零件普遍尺寸精度要求不高，且端面加工均为一次粗加工完成，所以均可选用读数值为0.02mm、测量范围0~125mm 的游标卡尺进行测量。

4.确定工序尺寸确定孔的工序尺寸铰科道道零件图样的要求，则该工序尺寸：孔径为φ15.8F8mm，通孔。

钻时，为铰留有加工余量：孔径余量为1mm。

则钻工序的尺寸：φ14mm，通孔。

6 确定切削用量及基本时间切削用量包括背吃刀量a p、进给量f和切削速度V。

确定顺序先确定a p、f 再确定V。

1.工序1切削用量及基本时间的确定（1）切削用量本工序为粗铣14.2+0.1槽、粗铣R7.1圆弧、粗铣11端面、粗铣12.7侧面。

所选刀具为定做高速钢直柄立铣刀，铣刀直径d=14.2mm，齿数z=5。

根据表5-143选择铣刀的基本形状。

由于加工钢材的σb在600~700MPa范围内，故选前脚r0=150，后脚a0=200（周齿），a0=80（端齿）。