機械製造技術基礎
課程設計說明書
設計題目：叉杆零件的機械加工工藝規程及工藝裝備設計
設計者： 包正江
指導教師： 鍾山
2023年5月26日
序言機械製造技術基礎課程設計，是以切削理論為基礎、製造工藝為主線、兼顧工藝裝備知識的機械製造技術基本能力的培養；是綜合運用機械製造技術的基本知識、基本理論和基本技能，分析和解決實際工程問題的乙個重要教學環節；是對學生運用所掌握的「機械製造技術基礎」知識及相關知識的一次全面訓練。
機械製造技術基礎課程設計，是以機械製造工藝及工藝裝備為內容進行的設計。本次課程設計通過對乙個中等型別的零件進行工藝規程編寫，並對其中用到的某乙個專用夾具進行設計，旨在學以致用，通過對學過的知識進行回顧以及查閱相關的資料，培養學生制定零件機械加工工藝規程和分析工藝問題的能力，以及設計工具機夾具的能力。這是乙個區別於課堂講學而又能鞏固學生知識的有意義的教學內容。
§1 零件分析
§1.1 零件的作用
§1.2 零件的工藝分析
§1.3 確定零件的生產型別
§2 確定毛坯型別繪製毛坯簡圖
§2.1 選擇毛坯
§2.2 確定毛坯的尺寸公差和機械加工餘量
§2.3 繪製叉杆鑄造毛披簡圖
§3 工藝規程設計
§3.1 定位基準的選擇
§3.2 擬定工藝路線
§3.3 加工裝置及工藝裝備的選用
§3.4 加工餘量、工序尺寸和公差的確定
§3.5 切削用量的計算
§3.6 時間定額的計算
§3.7 填寫加工工藝過程卡和機械加工工序卡
§4 專用鑽床夾具設計
§4.1 夾具設計任務書
§4.2 擬定鑽床夾具結構方案
§4.3 繪製夾具**配圖
§4.4 夾具裝配圖上標註尺寸、配合及技術要求
§4.5 夾具專用零件圖設計繪製
致謝參考文獻
附錄§1 零件分析
§1.1 零件的作用
叉杆是變速箱換擋機構中的乙個主要零件。叉桿頭以[^', 'altimg': '', 'w':
'80', 'h': '31'}]㎜孔套在變速叉軸上，並通過㎜孔與變速叉軸連線，m8螺紋孔則起到緊固叉杆和變速叉軸連線的作用。叉杆尾以r23㎜、夾角為130度的對稱圓弧內壁卡在齒輪軸上，而位於叉桿頭對稱的兩凸臺，則夾在兩齒輪之間。
當需要變速時，操縱變速桿，變速操縱機構就通過叉杆頭部的操縱桿帶動叉杆與變速叉軸一起在變速箱中滑移，叉杆尾部的凸台拔動雙聯變化齒輪在齒輪軸上滑動以該換檔位，從而實現不同級別的減速。
§1.2 零件的工藝分析
由零件圖可知，其材料為qt45-5，該材料具有具有鑄鐵的優良特性，又兼有鋼的高強度效能，有比鋼更好的耐磨性、抗氧化性、減震性及非常小的缺口敏感性；同時還可經受多種熱處理以提高強度。適用於承受彎曲應力和衝擊載荷作用的工作條件。
該叉杆形狀特殊、結構簡單，屬於典型的叉杆類零件。為實現換擋、變速的功能，叉軸孔與變速叉軸連線的定位孔有配合要求，因此加工精度要求較高。為保證叉尾兩凸臺面對叉軸孔[^', 'altimg':
'', 'w': '80', 'h': '31'}]㎜的垂直度要求為0.
15㎜。為保證叉杆在叉軸上有準確的位置，改檔換位正確，叉杆採用圓柱銷定位。鎖銷孔的尺寸為[^', 'altimg':
'', 'w': '81', 'h': '31'}]㎜。
叉桿頭底端麵和叉杆尾兩凸檯面均要求切削加工，叉桿頭的[^', 'altimg': '', 'w': '80', 'h':
'31'}]㎜孔的端麵為平面，可以防止加工過程中鑽頭鑽偏，能確保擴孔時軸心線對其，以保證孔的加工精度。叉杆尾兩凸檯面均高於其他相鄰的表面，這樣減少了加工面積。[^', 'altimg':
'', 'w': '81', 'h': '31'}]㎜孔端麵為斜面，為了防止鑽頭鑽偏，在乙個端麵處開了乙個㎜的工藝孔，來保證孔的精度要求。
m8螺紋孔位於圓柱側壁上，且偏離夾角，這個需要做乙個專用夾具來進行加工方能達到要求。另外，該零件除主要表面外，其餘表面的加工精度均較低，不需要高精度的工具機進行加工，通過銑床的粗加工便可以達到加工要求，而主要工作表面雖然加工精度要求較高，但可以在正常的生產條件下，採用較為經濟的方法，保質保量的加工出來。由此可見，該零件的工藝性較好。
該零件的主要工作表面為叉杆尾兩凸臺表面、叉杆尾部的圓弧表面、叉軸孔[^', 'altimg': '', 'w': '80', 'h':
'31'}]㎜、鎖銷孔[^', 'altimg': '', 'w': '81', 'h':
'31'}]㎜以及螺紋孔m8，在設計過程中時應重點給予保證。
§1.3 確定零件的生產型別
依設計題目可知：叉杆質量為0.48㎏，查本指導書表2.2的「機械加工零件生產分類」知，叉杆屬於輕型零件。根據設計要求可知，此零件為批量生產，並採用鑄造的方法獲得毛坯。
§2 確定毛坯型別繪製毛坯簡圖
§2.1 選擇毛坯
由於該叉杆在工作過程中要承受衝擊載荷，為增強叉杆的強度、衝擊韌度以及耐磨性，毛坯選用鑄件。該叉杆精度要求不是很高，且屬於成批生產型別，為確保生產效率和降低成本，宜採用砂型鑄造方法製造毛坯，毛坯材料為qt45-5。
§2.2 確定毛坯的尺寸公差和機械加工餘量
1. 鑄件尺寸公差等級
由表2.8查得鑄件尺寸公差等級為ct11-13級，根據鑄件作用和結構選取ct11.
2. 鑄件的機械加工餘量
加工餘量由精到粗分為a、b、c、d、e、f、g、h、j和k共10級，對成批生產的鑄件加工餘量由表2.8查得為j級，各表面的總餘量，見表2-1。由表2-7可得主要尺寸公差，見表2-2.
表 §2.1 各加工表面總餘量
表 §2.2 主要毛坯尺寸及公差
§2.3 鑄件毛坯圖
零件毛坯圖一般包括鑄造的毛坯形狀、尺寸及公差、加工餘量和工藝餘量、鑄造斜度及圓角、分型面、澆冒口殘根位置、工藝基準及其他有關技術要求等。鑄件的分型面選擇通過c面的最大介面處。澆冒口位置位於c面㎜半圓柱左側。
該鑄件毛坯圖如圖§2-1所示。
§2-1
§3 工藝規程設計
§3.1 定位基準的選擇
1. 粗基準的選擇
為了使加工後各加工表面的尺寸精度以及各加工表面間的位置精度的要求，選擇有足夠大的接觸面積和加工餘量b面作為粗基準。
2. 精基準的選擇
根據圖樣上的尺寸標註，選用設計基準f面作為精基準，是加工遵循「基準重合原則」，由於叉軸孔與叉軸有配合要求，並且是裝配基準，能夠實現箱體零件「一面兩孔」的定位方式，孔的加工和其他表面用它直接定位。由於凸台表面對b面有高度上的要求，加工凸檯面時，應該選擇粗加工後的b面作為其精基準進行定位。而r23圓弧處的e面則是以叉軸孔的中心線進行定位。
最先進行加工的表面是基準面f，這是可以選擇如下定位夾具方案。
方案：用一塊墊片使b面與其完全接觸，限制零件的3個自由度[', 'altimg': '', 'w':
'19', 'h': '38'}]、[', 'altimg': '', 'w':
'17', 'h': '31'}]、[', 'altimg': '', 'w':
'17', 'h': '31'}]，用四個螺釘對稱分布於肋板兩側的c面上，進行夾緊，這種方法適合於銑床上f面的加工。
§3.2 擬定工藝路線
1.加工方法確定
根據各表面的加工要求，查表2.25、表2.24、表2.
27，可得到平面和孔加工加工方法能達到的精度要求，確定各表面的加工方法如下：f面粗銑半精銑；b面和c面粗銑；凸檯面為粗銑半精銑精銑；e面為粗銑半精銑；孔㎜為擴孔；孔㎜為鑽孔絞孔；工藝孔為粗銑半精銑。m8螺紋孔為鑽孔絲錐攻螺紋。
2.主要採用工序分散原則
因為其中很多道工序是建立在前道工序基礎上才進行加工的，或者有些表面的定位不同，不能很好採用採用工序其中的原則，但某一些面之間還是可以採用工序集中的，如c面和凸台下表面，一次裝夾定位便可以加工出來。
3.加工順序的確定
根據「先面後孔」、「先主後次」、「先粗後精」、「先基面後其他」的加工原則，將f面、b面、叉軸孔孔和e面的加工放在前面，將凸檯面和c面放在中間，將工藝孔孔、定位孔以及m8螺紋孔放在最後加工。
4.擬定工藝路線
根據圖樣要求，必須先加工基準面f，然後反過來已基準面f來加工b面；r23圓弧面e是以叉軸孔孔軸心為定位的，必須先加工叉軸孔孔才能加工r23圓弧面e；根據夾具設計「一面兩孔」的原則，必須在加工完r23圓弧面e後，方能對凸台表面進行加工；工藝孔必須在定位孔加工之前完成，否側會出現鑽偏的現象；m8作為螺紋孔，安排在最後一道工序上。
制定工藝路線見表§3-1.
§3-1 加工工藝路線
§3.3 確定加工裝置及工藝裝備
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