换挡叉加工工艺及铣槽夹具设计【全套CAD图纸+word说明书】
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机械加工工序卡片 产品型号 件图号 产品名称 换挡叉零件名称 共 页 第 页 22车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 钻孔 毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 铸件 2 2 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 立式钻床 2 夹具编号 夹具名称 切削液 钻床夹具 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 (分 ) 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 r/m/mm/r 动 辅助 1 装夹 15 钻头， 扩孔钻、游标卡尺，专用量具，机用铰刀 。 钻 15 孔 372 70 扩 保证尺寸 及精度 545 41 粗铰 保证尺寸及精度 545 41 精铰 16 孔保证尺寸及精度 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 机械加工工序卡片 共 张 第 1 张 产品代号： 零（部）件代号： 零（部）件名称： 换挡叉 工序号： 40 设 备 材 料 名 称 四面组合 钻床 名 称 型 号 度 专用夹具 专用夹具 刀 具 量 具 辅 具 名 称 规 格 （ d） 名 称 规 格 名 称 规 格 莫氏锥柄麻花钻 14用 游标卡尺 125 锥 柄 扩孔钻 15 硬质合金机用铰刀 16 技术等级 工 时定额（ 班产量 准备及终结时间 工作地点服务时间 基本 时间 辅助 时间 单位 时间 G 工步号 工步名称及内容 加工表面尺寸 切削用量 直径或宽度 度算长度 深刀量mm/r 转速或双行程数 (r/切速(m/走刀次数 1 装夹 2 钻 16 d=14 2 42 3 扩 16 d=15 14 42 42 4 铰 16图示要求 15 42 42 编制： 设计： 审核： 批准： 描图： 校对： 机械加工工序卡片 共 张 第 张 产品代号： 零（部）件代号： 零（部）件名称： 换挡叉 工序号： 20 设 备 材 料 名 称 立 式铣 床 名 称 型 号 度 专用夹具 专用夹具 刀 具 量 具 辅 具 名 称 规 格 名 称 规 格 名 称 规 格 镶齿三面刃铣刀 80游标卡尺 技术等级 工时定额（ 班产量 准备及终结时间 工作地点服务时间 基本 时间 辅助 时间 单位 时间 G 工步号 工步名称及内容 加工表面尺寸 切削用量 直径或宽度 度算长度 深刀量mm/r 转速或双行程数 (r/切速(m/走刀次数 1 装夹 2 铣 A 面至图示标准 16 29 29 3 铣 B 面至图示标准 16 29 29 编制： 设计： 审核： 批准： 描图： 校对： 机械加工工序卡片 产品型号 件图号 产品名称 换挡叉零件名称 共 页 第 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 铣槽 毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 铸件 2 2 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 万能卧式铣床 2 夹具编号 夹具名称 切削液 铣床夹具 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 (分 ) 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 r/m/mm/r 动 辅助 1 装夹 专用夹具， 三面刃铣刀 ,专用量具 粗铣槽 10证尺寸及精度 300 127 半精铣槽 11证尺寸及精度 375 139 5 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 机械加工工艺过程卡片 产品型号 （部） 件图号 共 1 页 产品名称 换挡叉 零（部） 件名称 第 1 页 材料 牌号 毛坯 种类 铸件 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 1 每台 件数 1 备注 工序号 工序名称 工 序 内 容 车间 工段 设备 工艺 装 备 工 时 准终 单件 00 下料 铸件 10 热 退火 20 铣 粗铣 A 面 标卡尺 (端铣刀 ( 30 铣 粗铣 B 面 标卡尺，端铣刀 40 钻 钻扩铰 16 孔 至图样 花钻，扩孔钻，机用铰刀，专用 夹 具 50 铣 粗铣 E 面 标卡尺，端铣刀 60 铣 粗铣 C 面 标卡尺，端铣刀 70 铣 粗铣 D 面 标卡尺，端铣刀 80 铣 粗铣换挡叉头部方槽 面刃铣刀，专用 夹 具 90 铣 精 铣换挡叉头部方槽 面刃铣刀，专用 夹 具 100 镗 粗镗 半精镗 刀 专用 夹 具 110 锪 锪 16 45 钻 专用 夹 具 120 钻 钻 2 孔 花钻，专用 夹 具 130 铣 粗铣螺纹孔端面 刀 专用夹具 140 钻 钻 纹孔 锥，专用 夹 具 150 铣 精 铣 C 面 标卡尺，端铣刀 160 铣 精 铣 D 面 标卡尺，端铣刀 描图 170 磨 2 面（ C， D） 面 轮，专用 夹 具 180 钳 去毛刺，倒角 钳工台 底图号 190 终检 200 非加工面涂防锈漆 装订号 210 清洗 油封入库 设计（日期） 审核（日期） 标准化（日期） 会签（日期） 标记 处数 更改文 签字 日期 标 处 更 改 签 件号 记 数 文件号 字 机械加工工艺过程卡片 产品型号 件图号 产品名称 换挡叉 零件名称 共 18 页 第 1 页 材 料 牌 号 毛 坯 种 类 铸件 毛坯外形尺寸 每毛坯件数 2 每 台 件 数 2 备 注 工 序 号 工 名 序 称 工 序 内 容 车 间 工 段 设 备 工 艺 装 备 工 时 准终 单件 00 下料 铸件 10 热 退火 20 铣 粗铣 A 面 标卡尺 (端铣刀 ( 30 铣 粗铣 B 面 标卡尺，端铣刀 40 铣 粗铣 C 面 标卡尺，端铣刀 50 铣 粗铣 D 面 标卡尺，端铣刀 60 铣 粗铣 E 面 标卡尺，端铣刀 70 铣 粗铣槽 面刃铣刀，游标卡尺 80 镗 粗镗 刀 ， 内孔千分尺 90 铣 半精铣 11 槽 面刃铣刀，专用量具 100 钻 钻 扩 铰 16 孔 花钻，扩孔钻，机用铰刀，专用量具 110 钻 钻 2 孔 麻花钻，专用量具 120 钻 攻丝达图 锥，专用量具 130 镗 半精镗 刀 专用量具 140 铣 精铣 C 面 铣刀 专用量具 150 铣 精铣 D 面 铣刀 专用量具 160 热 2,淬火 170 磨 2 面（ C， D 面） 轮，专用量具 180 铣 铣开拨叉 状成形铣刀 190 钳 去毛刺，倒角 钳工台 200 终检 210 非加工面涂防锈漆 220 清洗 油封入库 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 目 录 一、 零件的工艺及性分析生产类型的确定 . 5 . 5 2 零件的工艺分析 . 5 . 7 二、选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图 . 8 . 8 坯尺寸和公差 . 8 （ 1）最大轮廓尺寸 . 8 （ 2）公差等级 . 8 （ 3）要求的机械加工余量 . 9 （ 4）公差带的位置 . 10 （ 5）求毛坯基本尺寸 . 11 3设计毛坯图 . 13 （ 1）确定铸造圆角 . 13 （ 2）确定铸造斜度 . 13 三、选择加工方法，制定工艺路线 . 13 1定位基准的选择 . 13 （ 1）、 粗基准的选择 . 14 （ 2）、 精基准的选择 . 14 2零件表面加工方法的选择 . 14 3制定工艺路线 . 15 （ 1）工艺路线方案一 . 15 （ 2）工艺路线方案二 . 错误 !未定义书签。 （ 3）工艺方案的比较与分析 . 17 四、工序设计 . 17 1选择加工设备与工艺装备 . 17 五、确定切削用量及基本时间 . 19 1. 工序 2 切削用量及基本时间的确定 . 19 （ 1）背吃刀量的确定 . 19 （ 2）进给量的确定 . 19 （ 3）铣削速度计算 . 20 （ 4）基本时间 . 20 切削用量及基本时间的确定 . 20 （ 1）背吃刀量的确定 . 19 （ 2）进给量的确定 . 20 （ 3）切削速度的确定 . 20 （ 4）基本时间 . 20 六、 16 孔钻扩铰专用机床夹具设计 . 20 1 设计主旨 . 20 2 夹具设计 . 20 （ 1）约束自由度 . 20 （ 2）设计夹具定位夹紧结构 . 20 （ 3）定位误差分析 . 21 （ 4）夹紧力计算 . 21 七、方案综合评价与结论 . 22 1 零件的工艺分析及生产类型的确定 换挡叉头以孔套在变素差叉轴上，并用销钉经孔与变速叉轴联接，换挡叉脚则夹在双联变换齿轮的槽中，当需要变速时，操纵变速杆，变速操纵机构就通过换挡 叉头部的操纵槽带动换挡叉与变速叉轴一起在变速箱中滑移，换挡叉脚拨动双联变速齿轮在花键轴上滑动以变换档位，从而改变机器的运转速度。 换挡叉在改变档位时要承受弯曲应力和冲击载荷的作用，因此该零件应具有足够的强度、刚度和韧性，以适应换挡叉的工作条件。该零件的主要工作表面为换挡叉脚两端面、叉轴孔和锁销孔，在设计工艺规程时应重点予以保证。 2 零件的工艺分析 分析零件图可知，拨插头两端面和差脚两端面均要求切削加工，且在轴向方向上均高于相邻表面，这样既减少里加工面积，又提高了换挡时叉脚端面的接触刚度； 16 的端面为平面，可以防止加工过程中钻头钻偏以保证孔的加工精度；另外，该零件除主要工作表面（换挡叉脚两端面、内表面 差轴孔 ，其余表面加工精度均较低，不需要高精度机床加工，通过铣削、钻床的粗加工就可以达到加工要求；而主要工作表面虽然加工精度相对较高，但也可以在正常的生产条件下，采用较经济的方法保质保量的加工出来。由此可见，该零件的工艺性较好。 依设计题目知： Q=4000台 /年， n=1件 /台；结合生产实际，备品率和废品率分别取为 4%和 1%。代入公式 N=1+）（ 1+）得该零件的生产纲领 N=4000 1（ 1+4%）（ 1+1%） =4201件 /年 根据 45 钢密度为 算零件的重量小于 40表 1 可知属轻型零件，生产类型为中批生产。 表 1 生产类型与生产纲领的关系 生产类型 同类零件的年产量 /件 重型（零件质量大于2000 中型（零件质量1002000 轻型（零件质量小于 100 单件生产 1000 5000 50000 产品代表 轧钢机 柴油机 缝纫机 已知此拨叉零件的生产纲领为 4000 件 /年，零件的质量是 ，该拨叉生产类型为中批生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。 二、选择毛坯， 确定毛坯尺寸，设计毛坯图 由于该换挡叉在工作过程中要承受冲击载荷，为增强换挡叉的强度和冲击韧度，获得纤维组织，毛坯选用铸件，该换挡叉的轮廓尺寸不大，且生产类型属于中批生产，为提高生产率和铸件精度，以采用砂型铸造方法制造毛坯。毛坯的拔模斜度为 5。 坯尺寸和公差 查铸件尺寸公差与机械加工余量确定步骤如下 （ 1）最大轮廓尺寸 根据零件图计算轮廓尺寸，长 100 42 136最大轮廓尺寸为 136 （ 2）公差等级 于铸件选择机器造型，材料为 生产类型为大批量，查表 2 得铸件公差等级 812 级，取 10 级。 表 2 大批量生产的毛坯铸件的公差等级 方法 公差等级 件材料 钢 灰铸铁 球墨铸铁 可锻铸铁 铜合金 锌合金 砂型铸造 手工造型 1114 1114 1114 1114 1013 1013 砂型铸造 机器造型和壳型 812 812 812 812 810 810 金属型铸造 810 810 810 810 79 压力铸造 68 46 熔模 铸造 水玻 璃 79 79 79 58 硅溶胶 46 46 46 46 （ 3）要求的机械加工余量 由表 3 得铸件机械加工余量等级为 FH，取 G 级。 表 3 毛坯铸件典型的机械加工余量等级 方法 要求的机械加工余量等级 铸件材料 钢 灰铸铁 球墨铸铁 可锻铸铁 铜合金 锌合金 砂型铸造 手工造型 GK FH FH FH FH FH 砂型铸造 机器造型和壳型 FH EG EG EG EG EG 金属型铸造 DF DF DF DF DF 压力铸造 BD BD 熔模铸造 E E E E 对所有加工表面取同一个数值，由表 4 查最大轮廓尺寸为 136 械加工余量等级为 H 级，得 值为 3 4 要求的铸件机械加工余量（ /大尺寸 要求的机械加工余量等级 大于 至 C D E F G H I J 40 0 63 63 100 100 160 4 6 160 250 250 400 7 10 400 630 4 6 9 12 （ 4）公差带的位置 根据加工面的基本尺寸和铸件公差等级 ，由表 6得公差带的位置（注：除非另有规定，公差带应相对于基本尺寸对称分布，即一半在基本尺寸之上，一半在基本尺寸之下） 表 6 铸件尺寸公差 /坯铸件基本尺寸 铸件尺寸公差等级 于 至 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 10 10 16 16 25 25 40 7 40 63 63 100 9 100 160 7 10 160 250 11 250 400 12 400 630 7 10 14 （ 5）求 毛坯基本尺寸 换挡叉铸件尺寸公差、加工余量和基本尺寸如下 表 5 换挡叉毛坯（铸件）尺寸 /工表面 公差等级 加工面基本尺寸 铸造尺寸公差 机械加工余量公差等级 坯基本尺寸 换挡叉头部上端面 10 21 挡叉头部方槽两侧面 0 换挡叉头部方槽底面 0 换挡叉头部两侧面 10 42 纹孔端面 10 14 6 孔 0 换挡叉脚两端面 10 8 2 G 挡叉脚内表面 10 设计毛坯图 （ 1） 确定铸造圆角 对于金属型铸造铸件一般统一用 金属加工工艺及工装设计表 1小铸造圆角为 （ 2） 确定铸造斜度 查金属加工工艺及工装设计表 1铸造圆角为 三、选择加工方法，制定工艺路线 1定位基准的选择 （ 1）、 粗基准的选择 选择粗基准主要是选择第一道机械加工工序的定 位基准，以便为后续的工序提供精基准。选择粗基准的出发点是：一要考虑如何分配各加工表面的余量：二要考虑怎样保证不加工面与加工面间的尺寸及相互位置要求。 粗基准： 选择换挡叉脚两端面和内表面作为粗基准。 （ 2）、 精 基准的选择 根据该换挡叉零件的技术要求和装配要求， 件上的很多表面都可以采用他们作基准进行加工，即遵循了“基准统一”原则。 叉轴孔 轴线是设计基准，选用其做精基准定 位加工换挡叉脚两端面，实现了设计基准和工艺基准的重合，保证了被加工表面的垂直度要求。 选用换挡叉左端面作为精基准同样是遵循了“基准重合”的原则，因为该换挡叉在轴方向的尺寸多以该端面作为设计基准； 另外，由于换挡叉刚性较差，受力易产生弯曲变形，为了避面在机械加工中产生加紧变形，根据夹紧力应垂直于主要定位基面，并应作用在刚度较大部位的原则，夹紧力作用点不能做用在叉杆上。 选用换挡叉头右端面作精基准，夹紧可作用在换挡叉左端面上，加紧稳定可靠。 2零件表面加工方法的选择 零件的加工面有圆、内孔、端面、槽等，材料为 。参考设计指南表 5 15、表 5 16 等，其加工方法选择如下： 一 、 16上端 面：公差等级为 面粗糙度为 , 采用 粗铣 加工方法。 二、 16下端 面 。 公差等级为 面粗糙度为 采用 粗铣加工方法。 三、 86 35 圆孔上表面。 公差等级为 面粗糙度为 采用粗铣 精铣 磨削加工方法。 四、 86 35 圆孔下表面。 公差等级为 面粗糙度为 采用粗铣 精铣 磨削加工方法。 五、 16。 公差等级 为 面粗糙度为 用钻 扩 粗铰 精铰加工方法。 六、深度 10的表面。 未注公差等级，根据 79规定公差为4面粗糙度为 采用的加工方法为 钻孔 攻丝 七、 86 圆孔。 公差等级为 面粗糙度为 采用粗镗 半精镗加工方法。 八、宽度 42的上端面。 公差等级为 面粗糙度为 采用粗铣加工方法。 九、深度 10 宽 14 的方形槽。 公差等级为 面粗糙度为 采用粗铣 半精铣加工方法。 十、 2的通孔。 公差等级为 面粗糙度为 采用钻的加工方法。 3制定工艺路线 制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状，尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领一确定为中批生产的条件下，可以考虑采用万能性的机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。 （ 1） 工艺路线方案一 工序一： 粗铣换挡叉头上下两端面 工序二： 粗铣换挡叉脚和头部两端面 工序三：粗铣换挡叉头部方槽 工序四：粗镗 工序五： 精铣 换挡叉头部 11 方槽 工序六：钻 扩 铰 16 孔至图样 工序七： 锪 16 45 工序八： 钻 2 孔 工序九： 粗铣螺纹孔端面 工序十：钻 孔 120 ，攻 工序十一：精镗 工序十二： 精铣 磨削换挡叉脚两端面 工序十三：中检 工序十四：热处理 换挡叉脚两侧面和方槽两侧面高频淬火 工序十五：磨削换挡 叉脚两端面 工序十六： 铣开拨叉 工序十七：去毛刺，倒角 工序十八：清洗 工序十九： 终检 （ 2）工艺路线方案二 工序一：粗铣换挡叉头左右两端面 工序二：钻 16 工序三：拉 16 工序四：锪 16 45。 工序五：粗铣换挡叉头上端面。 工序六：粗铣 精铣换挡叉 头部方槽。 工序七：粗铣 精铣 磨削换挡叉脚两端面。 工序八：粗铣 精铣换挡叉脚内表面。 工序九：粗铣螺纹孔端面。 工序十：钻 孔 角 120 ，攻螺纹 工序十一：清洗。 工序十二：终检。 （ 3）工艺方案的比较与分析 上述两个方案的特点在于：方案二是先加工换挡叉头部两端面及 16加工换挡叉头部方槽，再加工换挡叉脚部端面及内表面，最后加工 案一是先加工换挡叉头部两端面及 16，再加 工换挡叉脚部端面及内表面，再加工换挡叉头部方槽，最后加工 纹孔。显然在加工换挡叉脚部端面及内表面之后在加工换挡叉头部方槽，较易保证方槽的加工精度和形位公差，所以方案一较合理。 四、工序设计 1选择加工设备与工艺装备 在综合考虑工序顺序安排原则的基础上，表 6列出了换挡叉的工艺路线。 表 6 换挡叉工艺路线及定位基准、设备的选用 工序号 工序名称 机床设备 刀具 定位基准 1 同时粗铣换挡叉头 卧式双面铣 三面刃铣 叉脚左侧边 上下两端面 床 刀 2 粗铣换挡叉头部和叉脚两端面 卧式双面铣床 三面刃铣刀 叉头部上下端面 3 粗铣换挡叉头部方槽 立式铣床 刀 叉顶部侧面 4 粗镗 镗床 68 镗刀 叉头部左右端面 5 精铣 换挡叉头部 11方槽 立式铣床 刀 叉头部左右端面、叉脚内表面 6 钻 扩 铰 16 孔至图样 四面组合钻床 麻花钻、扩孔钻、机用铰刀 叉脚内表面和叉顶部侧面 7 锪 16处倒角1 45 钻床 锪钻 叉脚内表面和叉顶部侧面 8 钻 2孔 立式钻床 麻花钻 16，叉脚内表面，叉头右端面 9 粗铣螺纹孔端面 立式铣床 刀 16，叉脚内表面 10 钻 角 120 ，攻 纹 四面组合钻床 麻花钻，锪钻 16，叉脚内表面，叉头右端面 11 精镗 镗床 68 镗刀 16 12 粗铣 精铣换挡叉脚两端面 卧式双面铣床 三面刃铣刀 16，叉头部右端面 13 中检 14 热处理 换挡叉脚两侧面和方槽两侧面高频淬火 淬火机等 15 磨削换挡叉脚两端面 平面磨床轮 16，叉头部右端面 16 铣开拨叉 状成形铣刀 16，叉头部右端面 17 去毛刺，倒角 钳工台 18 清洗 清洗机 19 终检 五、确定切削用量及基本时间 切削用量包括背吃刀量 给量 f 和切削速度 v。确定顺序是先确定 ap、f，再确定 v。 1. 工序 2 切削用量及基本时间的确定 该工序就一个工步，即同时粗铣换挡叉头左右两个端面。 （ 1）背吃刀量的确定 pa 2）进给量的确定 由表 5机床功率 510件 夹具系统刚度为中等条 件选取，该工件的每齿进给量 为 z。 （ 3）铣削速度计算 由表 5镶齿铣刀、 d/z=80/10的条件选取，铣削速度 公式 n=1000v/ d 可求得该工序铣刀转速，即 n=1000 80= 参照表 5列 立式铣床的主轴转速，取转速 n=160r/ 再取此转速代入速度公式，可求出该工序的实际铣削速度 v=n d/1000= （ 4）基 本时间 根据机械制造课程设计指南表 2 l =22 84640080(1()(21 22 l sf i 切削用量及基本时间的确定 钻通孔 2 （ 1）背吃刀量的确定 2 （ 2）进给量的确定 f = （ 3）切削速度的确定 v=20m/ （ 4）基本时间 l =29 1(c 1 12l sf i 3 铣槽专用夹具设计 计主旨 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，形成大批量生产，通常需要设计专用夹具。 经过选择课题和指导老师的帮助，决定设计两端面 卧式双面铣床 夹具。本夹具将用于卧式铣床，刀具为 立式铣 刀 ，对工件的槽进行铣削。 具设计 束自由度 由于加工 19、 20 两端面，所以至少要约束 Z 轴的平移、 X 轴旋转和 Y 轴的旋转。 计夹具定位夹紧结构 因为只需约束三个自由度， 所以设计为小圆面、支撑板和大圆柱销定位结构来限制自由度，详见右图。 位误差分析 工件在竖直平面内最大转角误差 db= 7.0 o 小圆面上偏差； 支撑板上偏差； L 为二者之间距离。 紧力计算 J 1 2=0*00*3000N=25 5 参考文献 1赵丽娟，冷岳峰 M阜新 :辽宁工程技术大学出版社 ,2010. 2孙丽媛 M北京 :冶金工业出版社 ,2002. 3李凤平，张士庆 M沈阳 :东北大学出版社 ,2003. 4黄健求 术基础 M北京 :机械工业出版社 ,2010. 5徐萃萍，赵树国 M北京 :冶金工业出版社 ,2010. 6孙志礼，冷兴聚 M沈阳 :东北大学 ,2000. 7李育锡 M北京 :高等教育出版社 ,2008. 8吴拓，方琼珊 M 北京 :机械工业出版社 ,2006. 9崇凯 M北京 :化学工业出版社 ,2007. 10孙恒，陈作模 M北京 :高等教育出版社 ,2006. 机械加工工序卡片 工序名称 铣端面 工序号 1 零件名称 换挡叉 零件号 材 料 毛 坯 牌 号 硬 度 型 式 重 量 18 25铁件 备 夹 具 辅助工具 名 称 型 号 专用夹具 卧式双铣面铣床 步 安装及工步说明 刀具 量具 走刀次 数 走刀长度 削深度 给量 mm/r 主轴转速 r/削速度 m/本工时 s 1 同时粗铣换 挡叉头左右两端面 高速高套式面铣刀 游标卡尺 1 90 z 160r/ 计 武增璨 指 导 老 师 庞俊忠 共 9 页 第 1 页 机械加工工序卡片 工序名称 钻 16 工序号 2 零件名称 换挡叉 零件号 材 料 毛 坯 牌 号 硬 度 型 式 重 量 18 25铁件 备 夹 具 辅助工具 名 称 型 号 专用夹具 钻床 步 安装及工步说明 刀具 量具 走刀次 数 走刀长度 削深度 给量 mm/r 主轴转速 r/削速度 m/本工时 s 1 钻 16 麻花钻 游标卡尺 1 45 r 160r/0m/ 计 武增璨 指 导 老 师 庞俊忠 共 9 页 第 2 页 机械加工工序卡片 工序名称 拉 16 工序号 3 零件名称 换挡叉 零件号 材 料 毛 坯 牌 号 硬 度 型 式 重 量 18 25铁件 备 夹 具 辅助工具 名 称 型 号 专用夹具 拉床 工步 安装及工步说明 刀具 量具 走刀次 数 走刀长度 削深度 给量 mm/r 主轴转速 r/削速度 m/本工时 s 1 拉 16 拉刀 内径千分尺 1 45 z 160r/m/ 计 武增璨 指 导 老 师 庞俊忠 共 9 页 第 3 页 机械加工工序卡片 工序名称 锪 孔 工序号 4 零件名称 换挡叉 零件号 材 料 毛 坯 牌 号 硬 度 型 式 重 量 18 25铁件 备 夹 具 辅助工具 名 称 型 号 专用夹具 钻床 步 安装及工步说明 刀具 量具 走刀次 数 走刀长度 削深度 给量 mm/r 主轴转速 r/削速度 m/本工时 s 1 锪 16处倒角 1 45 锪钻 内径千分尺 1 1 r 160r/4m/设 计 武增璨 指 导 老 师 庞俊忠 共 9 页 第 4 页 机械加工工序卡片 工序名称 铣端面 工序号 5 零件名称 换挡叉 零件号 材 料 毛 坯 牌 号 硬 度 型 式 重 量 18 25铁件 备 夹 具 辅助工具 名 称 型 号 专用夹具 卧式 双铣面铣床 步 安装及工步说明 刀具 量具 走刀次 数 走刀长度 削深度 给量 mm/r 主轴转速 r/削速度 m/本工时 s 1 粗铣换挡叉脚两端面 高速高套式面铣刀 三面刃铣刀 游标卡尺 2 90 z r 160r/9s 2 精铣换挡叉脚两端面 8 设 计 武增璨 指 导 老 师 庞俊忠 共 9 页 第 5 页 机械加工工序卡片 工序名称 铣内侧面 工序号 6 零件名称 换挡叉 零件号 材 料 毛 坯 牌 号 硬 度 型 式 重 量 18 25铁件 备 夹 具 辅助工具 名 称 型 号 专用夹具 立式铣床 步 安装及工步说明 刀具 量具 走刀次 数 走刀长度 削深度 给量 mm/r 主轴转速 r/削速度 m/本工时 s 1 粗铣叉脚内侧面 三面刃铣刀 游标卡尺 2 35 z r 160r/ 精铣叉脚内侧面 设 计 武增璨 指 导 老 师 庞俊忠 共 9 页 第 6 页 机械加工工序卡片 工序名称 铣端面 铣方槽 工序号 7 零件名称 换挡叉 零件号 材 料 毛 坯 牌 号 硬 度 型 式 重 量 18 25铁件 备 夹 具 辅助工具 名 称 型 号 专用夹具 立式铣床 步 安装及工步说明 刀具 量具 走刀次 数 走刀长度 削深度 给量 mm/r 主轴转速 r/削速度 m/本工时 s 1 粗铣换挡叉头上端面 高速高套式面铣刀 游标卡尺 1 45 z 160r/6s 2 粗铣方槽 1 15 z 2 精铣方槽 11 15 r 设 计 武增璨 指 导 老 师 庞俊忠 共 9 页 第 7 页 机械加工工序卡片 工序名称 粗铣螺纹孔端面 工序号 8 零件名称 换挡叉 零件号 材 料 毛 坯 牌 号 硬 度 型 式 重 量 18 25铁件 备 夹 具 辅助工具 名 称 型 号 专用夹具 立式铣床 步 安装及 工步说明 刀具 量具 走刀次 数 走刀长度 削深度 给量 mm/r 主轴转速 r/削速度 m/本工时 s 1 粗铣螺纹孔端面 高速高套式面铣刀 游标卡尺 1 30 z 160r/ 计 武增璨 指 导 老 师 庞俊忠 共 9 页 第 8 页 机械加工工序卡片 工序名称 钻孔 倒角 攻螺纹 工序号 9 零件名称 换挡叉 零件号 材 料 毛 坯 牌 号 硬 度 型 式 重 量 18 25铁件 备 夹 具 辅助工具 名 称 型 号 专用夹具 立式钻床 步 安装及工步说明 刀具 量具 走刀次 数 走刀长度 削深度 给量 mm/r 主轴转速 r/削速度 m/本工时 s 1 用 麻花钻钻削底孔 麻花钻 游标卡尺 1 14 r 0m/ 用锪钻钻削 120 倒角 锪钻 1 r 14m/ 攻 纹 丝锥 14 1 计 武增璨 指 导 老 师 庞俊忠 共 9 页 第 9 页 目 录 一、 零件的工艺及性分析生产类型的确定 . 5 . 5 2 零件的工艺分析 . 5 . 5 二、选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图 . 6 . 6 坯尺寸和公差 . 6 （ 1）最大轮廓尺寸 . 6 （ 2）公差等级 . 6 （ 3）要求的机械加工余量 . 7 （ 4）公差带的位置 . 10 （ 5）求毛坯基本尺寸 . 11 3设计毛坯图 . 11 （ 1）确定铸造圆角 . 11 （ 2）确定铸造斜度 . 11 三、选择加工方法，制定工艺路线 . 11 1定位基准的选择 . 11 （ 1）、 粗基准的选择 . 12 （ 2）、 精基准的选择 . 12 2零件表面加工方法的选择 . 12 3制定工艺路线 . 13 （ 1）工艺路线方案一 . 13 （ 2）工艺路线方案二 . 错误 !未定义书签。 （ 3）工艺方案的比较与分析 . 15 四、工序设计 . 15 1选择加工设备与工艺装备 . 15 五、确定切削用量及基本时间 . 17 1. 工序 2 切削用量及基本时间的确定 . 17 （ 1）背吃刀量的确定 . 17 （ 2）进给量的确定 . 17 （ 3）铣削速度计算 . 18 （ 4）基本时间 . 18 切削用量及基本时间的确定 . 18 （ 1）背吃刀量的确定 . 19 （ 2）进给量的确定 . 20 （ 3）切削速度的确定 . 20 （ 4）基本时间 . 20 六、 16 孔钻扩铰专用机床夹具设计 . 20 1 设计主旨 . 20 2 夹具设计 . 20 （ 1）约束自由度 . 20 （ 2）设计夹具定位夹紧结构 . 20 （ 3）定位误差分析 . 21 （ 4）夹紧力计算 . 21 七、方案综合评价与结论 . 22 1 零件的工艺分析及生产类型的确定 换挡叉头以孔套在变素差叉轴上，并用销钉经孔与变速叉轴联接，换挡叉脚则夹在双联变换齿轮的槽中，当需要变速时，操纵变速杆，变速操纵机构就通过换挡叉头 部的操纵槽带动换挡叉与变速叉轴一起在变速箱中滑移，换挡叉脚拨动双联变速齿轮在花键轴上滑动以变换档位，从而改变机器的运转速度。 换挡叉在改变档位时要承受弯曲应力和冲击载荷的作用，因此该零件应具有足够的强度、刚度和韧性，以适应换挡叉的工作条件。该零件的主要工作表面为换挡叉脚两端面、叉轴孔和锁销孔，在设计工艺规程时应重点予以保证。 2 零件的工艺分析 分析零件图可知，拨插头两端面和差脚两端面均要求切削加工，且在轴向方向上均高于相邻表面，这样既减少里加工面积，又提高了换挡时叉脚端面的接触刚度； 16 的端面为平面，可以防止加工过程中钻头钻偏以保证孔的加工精度；另外，该零件除主要工作表面（换挡叉脚两端面、内表面 差轴孔 ，其余表面加工精度均较低，不需要高精度机床加工，通过铣削、钻床的粗加工就可以达到加工要求；而主要工作表面虽然加工精度相对较高，但也可以在正常的生产条件下，采用较经济的方法保质保量的加工出来。由此可见，该零件的工艺性较好。 依设计题目知： Q=4000台 /年， n=1件 /台；结合生产实际，备品率和废品率分别取为 4%和 1%。代入公式 N=1+）（ 1+）得该零件的生产纲领 N=4000 1（ 1+4%）（ 1+1%） =4201件 /年 根据 45 钢密度为 算零件的重量小于 40表 1 可知属轻型零件，生产类型为中批生产。 表 1 生产类型与生产纲领的关系 生产类型 同类零件的年产量 /件 重型（零件质量大于2000 中型（零件质量1002000 轻型（零件质量小于 100 单件生产 1000 5000 50000 产品代表 轧钢机 柴油机 缝纫机 已知此拨叉零件的生产纲领为 4000 件 /年，零件的质量是 ，该拨叉生产类型为中批生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。 二、选择毛坯，确定 毛坯尺寸，设计毛坯图 由于该换挡叉在工作过程中要承受冲击载荷，为增强换挡叉的强度和冲击韧度，获得纤维组织，毛坯选用铸件，该换挡叉的轮廓尺寸不大，且生产类型属于中批生产，为提高生产率和铸件精度，以采用砂型铸造方法制造毛坯。毛坯的拔模斜度为 5。 坯尺寸和公差 查铸件尺寸公差与机械加工余量确定步骤如下 （ 1）最大轮廓尺寸 根据零件图计算轮廓尺寸，长 100 42 136最大轮廓尺寸为 136 （ 2）公差等级 于铸件选择机器造型，材料为 生产类型为大批量，查表 2 得铸件公差等级 812 级，取 10 级。 表 2 大批量生产的毛坯铸件的公差等级 方法 公差等级 件材料 钢 灰铸铁 球墨铸铁 可锻铸铁 铜合金 锌合金 砂型铸造 手工造型 1114 1114 1114 1114 1013 1013 砂型铸造 机器造型和壳型 812 812 812 812 810 810 金属型铸造 810 810 810 810 79 压力铸造 68 46 熔模 铸造 水玻璃 79 79 79 58 硅溶胶 46 46 46 46 （ 3）要求的机械加工余量 由表 3 得铸件机械加工余量等级为 FH，取 G 级。 表 3 毛坯铸件典型的机械加工余量等级 方法 要求的机械加工余量等级 铸件材料 钢 灰铸铁 球墨铸铁 可锻铸铁 铜合金 锌合金 砂型铸造 手工造型 GK FH FH FH FH FH 砂型铸造 机器造型和壳型 FH EG EG EG EG EG 金属型铸造 DF DF DF DF DF 压力铸造 BD BD 熔模铸造 E E E E 对所有加工表面取同一个数值，由表 4 查最大轮廓尺寸为 136 械加工余量等级为 H 级，得 值为 3 4 要求的铸件机械加工余量（ /大尺寸 要求的机械加工余量等级 大于 至 C D E F G H I J 40 0 63 63 100 100 160 4 6 160 250 250 400 7 10 400 630 4 6 9 12 （ 4）公差带的位置 根据加工面的基本尺寸和铸件公差等级 ，由表 6得公差带的位置（注：除非另有规定，公差带应相对于基本尺寸对称分布，即一半在基本尺寸之上，一半在基本尺寸之下） 表 6 铸件尺寸公差 / 坯铸件基本尺寸 铸件尺寸公差等级 于 至 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 10 10 16 16 25 25 40 7 40 63 63 100 9 100 160 7 10 160 250 11 250 400 12 400 630 7 10 14 （ 5）求毛坯 基本尺寸 换挡叉铸件尺寸公差、加工余量和基本尺寸如下 表 5 换挡叉毛坯（铸件）尺寸 /工表面 公差等级 加工面基本尺寸 铸造尺寸公差 机械加工余量公差等级 坯基本尺寸 换挡叉头部上端面 10 21 挡叉头部方槽两侧面 0 换挡叉头部方槽底面 0 换挡叉头部两侧面 10 42 纹孔端面 10 14 6 孔 0 换挡叉脚两端面 10 8 2 G 挡叉脚内表面 10 设计毛坯图 （ 1） 确定铸造圆角 对于金属型铸造铸件一般统一用 金属加工工艺及工装设计表 1小铸造圆角为 （ 2） 确定铸造斜度 查金属加工工艺及工装设计表 1铸造圆角为 三、选择加工方法，制定工艺路线 1定位基准的选择 （ 1）、 粗基准的选择 选择粗基准主要是选择第一道机械加工工序的定位基 准，以便为后续的工序提供精基准。选择粗基准的出发点是：一要考虑如何分配各加工表面的余量：二要考虑怎样保证不加工面与加工面间的尺寸及相互位置要求。 粗基准： 选择换挡叉脚两端面和内表面作为粗基准。 （ 2）、 精 基准的选择 根据该换挡叉零件的技术要求和装配要求， 件上的很多表面都可以采用他们作基准进行加工，即遵循了“基准统一”原则。 叉轴孔 轴线是设计基准，选用其做精基准定位加 工换挡叉脚两端面，实现了设计基准和工艺基准的重合，保证了被加工表面的垂直度要求。 选用换挡叉左端面作为精基准同样是遵循了“基准重合”的原则，因为该换挡叉在轴方向的尺寸多以该端面作为设计基准； 另外，由于换挡叉刚性较差，受力易产生弯曲变形，为了避面在机械加工中产生加紧变形，根据夹紧力应垂直于主要定位基面，并应作用在刚度较大部位的原则，夹紧力作用点不能做用在叉杆上。 选用换挡叉头右端面作精基准，夹紧可作用在换挡叉左端面上，加紧稳定可靠。 2零件表面加工方法的选择 零件的加工面有圆、内孔、端面、槽等，材料为 。参考设计指南表 5 15、表 5 16 等，其加工方法选择如下： 一 、 16上端 面：公差等级为 面粗糙度为 , 采用 粗铣 加工方法。 二、 16下端 面 。 公差等级为 面粗糙度为 采用 粗铣加工方法。 三、 86 35 圆孔上表面。 公差等级为 面粗糙度为 采用粗铣 精铣 磨削加工方法。 四、 86 35 圆孔下表面。 公差等级为 面粗糙度为 采用粗铣 精铣 磨削加工方法。 五、 16。 公差等级为 面粗糙度为 用钻 扩 粗铰 精铰加工方法。 六、深度 10的表面。 未注公差等级，根据 79规定公差为4面粗糙度为 采用的加工方法为 钻孔 攻丝 七、 86 圆孔。 公差等级为 面粗糙度为 采用粗镗 半精镗加工方法。 八、宽度 42的上端面。 公差等级为 面粗糙度为 采用粗铣加工方法。 九、深度 10 宽 14 的方形槽。 公差等级为 面粗糙度为 采用粗铣 半精铣加工方法。 十、 2的通孔。 公差等级为 面粗糙度为 采用钻的加工方法。 3制定工艺路线 制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状，尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领一确定为中批生产的条件下，可以考虑采用万能性的机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。 （ 1） 工艺路线方案一 工序一： 粗铣换挡叉头上下两端面 工序二： 粗铣换挡叉脚和头部两端面 工序三：粗铣换挡叉头部方槽 工序四：粗镗 工序五： 精铣 换挡叉头部 11 方槽 工序六：钻 扩 铰 16 孔至图样 工序七： 锪 16 45 工序八： 钻 2 孔 工序九： 粗铣螺纹孔端面 工序十：钻 孔 120 ，攻 工序十一：精镗 工序十二： 精铣 磨削换挡叉脚两端面 工序十三：中检 工序十四：热处理 换挡叉脚两侧面和方槽两侧面高频淬火 工序十五：磨削换挡叉脚 两端面 工序十六： 铣开拨叉 工序十七：去毛刺，倒角 工序十八：清洗 工序十九： 终检 （ 2）工艺路线方案二 工序一：粗铣换挡叉头左右两端面 工序二：钻 16 工序三：拉 16 工序四：锪 16 45。 工序五：粗铣换挡叉头上端面。 工序六：粗铣 精铣换挡叉头部 方槽。 工序七：粗铣 精铣 磨削换挡叉脚两端面。 工序八：粗铣 精铣换挡叉脚内表面。 工序九：粗铣螺纹孔端面。 工序十：钻 孔 角 120 ，攻螺纹 工序十一：清洗。 工序十二：终检。 （ 3）工艺方案的比较与分析 上述两个方案的特点在于：方案二是先加工换挡叉头部两端面及 16加工换挡叉头部方槽，再加工换挡叉脚部端面及内表面，最后加工 案一是先加工换挡叉头部两端面及 16，再加工换 挡叉脚部端面及内表面，再加工换
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