换挡拨叉工艺规程与侧端面铣床夹具设计及建模仿真 毕业设计说明书.doc

编号 本科生毕业设计本科生毕业设计 换挡拨叉工艺规程设计与侧端面专用夹具设计换挡拨叉工艺规程设计与侧端面专用夹具设计 及建模仿真及建模仿真 The Processing Technological Process Design And The Unit Clamp Design Which In The Lathe Gear Box Dials Forks And Modeling Simulation 学学 生生 姓名姓名 专专 业业机械设计制造及其自动化机械设计制造及其自动化 学学 号号 指指 导导 教师教师 学学 院院 二零一一年二零一一年 六月六月 1 1 毕业设计 论文 原创承诺书毕业设计 论文 原创承诺书 1 本人承诺 所呈交的毕业设计 论文 换挡拨叉工艺规程设计 与端面夹具设计及建模仿真 是认真学习理解学校的 本科毕业设计 论文 工作条例 后 在教师的指导下 保质保量独立地完成了任务 书中规定的内容 不弄虚作假 不抄袭别人的工作内容 2 本人在毕业设计 论文 中引用他人的观点和研究成果 均在文 中加以注释或以参考文献形式列出 对本文的研究工作做出重要贡献的 个人和集体均已在文中注明 3 在毕业设计 论文 中对侵犯任何方面知识产权的行为 由本人 承担相应的法律责任 4 本人完全了解学校关于保存 使用毕业设计 论文 的规定 即 按照学校要求提交论文和相关材料的印刷本和电子版本 同意学校保留 毕业设计 论文 的复印件和电子版本 允许被查阅和借阅 学校可以 采用影印 缩印或其他复制手段保存毕业设计 论文 可以公布其中的 全部或部分内容 以上承诺的法律结果将完全由本人承担 作者签名 2011 年 6月 10日 I 摘摘 要要 拨叉是汽车变速器的重要零部件 它接收换挡手柄传递的变速信号 来控制 齿轮变速箱以相应的档位运行 这就要求拨叉有一定的强度和刚度 工作可靠 稳定 以便汽车能很好的变换速度 稳定行驶 具有结构紧凑 传动力矩大 体 积小重量轻 传动效率高 寿命长等特点 本文从研究拨叉方面出发 对换挡拨叉进行了工艺规程设计 并设计出了精 铣端面的夹具 设计中用 CAD 绘制出了拨叉零件图和夹具的零件图 并用 CATIA 绘制零件图和夹具图 对于拨叉的传统工艺进行了更深的了解 对于一般 的端面精铣夹具进行了广泛的讨论 关键词关键词 换挡拨叉换挡拨叉 工艺规程工艺规程 夹具设计夹具设计 II Abstract Dial the fork is the important parts auto transmission shift handle it receives the variable speed signal transmission to control the gear transmission with corresponding gear operation This requires the gearshift forks have certain intensity and stiffness reliable operation stable so that cars can very good transform speed stable driving With compact structure transmission torque small volume light weight high transmission efficiency long service life etc Characteristics This paper from the aspect of research gearshift forks to shift the gearshift forks process planning and designed a fine milling end fixture Design with CAD drawing out the gearshift forks parts graph and fixture and detail drawings were plotted CATIA detail drawing and fixture figure The traditional process for gearshift forks made better understood for the average end fine milling fixture made extensive discussion Key Words Shift gearshift forks procedure Fixture design III 目目 录录 摘摘 要要 I ABSTRACT II 第第 1 章章 绪论绪论 1 1 1 变速器拨叉的介绍 1 1 2 变速器行业概况 1 1 3 变速器行业面临挑战 3 第第 2 章章 零件的加工工艺零件的加工工艺 4 2 1 零件的作用 结构及特点 4 2 2 零件的工艺性分析 6 2 3 毛坯选择 7 2 4 工艺基准选择 9 2 5 拟订加工路线 11 2 6 确定机械加工余量 工序尺寸及公差 12 2 7 选择机床设备及工艺装备 13 2 8 确定切削用量和基本工时 15 第第 3 章章 夹具设计夹具设计 23 3 1 问题的提出 23 3 2 夹具设计 23 总总 结结 29 参考文献参考文献 30 致致 谢谢 31 1 第第 1 章章 绪论绪论 1 1 变速器拨叉的介绍变速器拨叉的介绍 拨叉是汽车变速器的重要零部件 它接收换挡手柄传递的变速信号 来控 制齿轮变速箱以相应的档位运行 这就要求拨叉有一定的强度和刚度 工作可 靠 稳定 以便汽车能很好的变换速度 稳定行驶 具有结构紧凑 传动力矩 大 体积小重量轻 传动效率高 寿命长等特点 本文所涉及的拨叉是汽车上所使用的 拨叉的材质要求为 HT200 在生产 该零件过程中 经历了几种不同工艺方案的比较 最后选定了合理的工艺方案 从而编制了工艺卡 确定了该工艺每个工序的加工机床 加工刀具测量选用的 量具 以及计算了各个加工步骤的切削余量 切削速度 加工时间 进给量和 主轴转速等 1 2 变速器行业概况变速器行业概况 我国汽车变速器行业在经历了改革改造 引进消化 改制重组 在激烈的 市场竞争中在行业规模 产品技术 经营管理等方面取得了较好的发展 目前 国内汽车变速器企业很多 2007年我国生产商用车变速器约2857台 同比曾长 21 6 2007年商用车增幅较大 因此商用车变速器增幅也较大 其中由于2007 年重 卡增长76 6 大客车产量增长46 3 半挂牵引车增长95 6 货车底盘 增长32 8 因此重型汽车变速器的增幅也较大 一些企业的出口量也较大 如 法士特重型车变速器 目前国内变速器厂家主要有綦江齿轮传动有限公司 中国第一汽车集团哈 尔滨变速箱厂 东风汽车变速箱有限公司 杭州前进齿轮箱集团有限公司等厂 家在国内变速器厂家竞争的同时 国外变速器厂家也参与到竞争中 如德国ZF 公司 英国艾里逊 美国伊顿 韩国统一等都看好国内市场 并且已经牢牢占 领着高端市场 2004 年国家出台的 汽车产业发展政策 要求中国汽车零部件企业要适 应国际产业发展趋势 积极参与主机厂的产品开发工作 在关键汽车零部件领 域要逐步形成系统开发能力 在一般汽车零部件领域要形成先进的产品开发和 制造能力 满足国内外市场的需要 努力进入国际汽车零部件采购体系 但中 国汽车零部件工业在下一轮发展面临越来越大的困难 民族汽车零部件企业的 生存空间正被国际汽车零部件巨头不断挤压 就汽车动力传动系统来看 汽车 变速器已经形成机械变速箱 MT 机械式自动变速器 AMT 无级变速器 CVT 双离合器变速器 DCT 自动变速器 AT 等手动档和自动档结构 2 变速器主要发展方向 安全 环保 节能 操纵轻便化 换档自动化 智 能化 大功率 大扭矩 客车最大功率达 397kW 2300Nm 如 ZF8S180 ZF 商用车变速器输入扭矩 3300Nm 系列化 多种档位 组合化 如 ZF 公司拥有 16 种 AT 3 种 MT 3 种 CVT Getrag 公司拥有 23 种 MT AMT 伊顿公司用 42 种变速器覆盖了 700 2500Nm 商用车 变速器中心 距系列化 ZF 公司用 10 种中心距系列 覆盖了所有变速器 伊顿公司用 8 种 中心距系列覆盖了所有机械变速器等等 主箱与副箱组合化 如 ZF 公司主箱有 3 4 5 档 3 种 副箱 2 档 组合为 5 2 10 档 2 3 2 12 档 2 4 2 16 档 等 大传动比 小档间级差化 重型商用车国外最低档传动比已至 17 左右 最高档 传动比已达到 0 7 左右 小型化 轻量化 用冲压件代替铸锻件 广泛使用铝 镁合金 用电焊代替铆接等 减小中心距 如 ZF 公司 20 世纪 80 年代至 90 年 代末单体变速器中心距减少 23mm 换档向轻便化 自动化 智能化 电子集 成化方向发展 中国商用车今后有可能大力发展 AMT 价格低于 AT 与 AT 相 比物美价廉 改革开放初期 为推动我国汽车工业的快速发展 汽车合资大潮开始涌动 1983 年 经国务院批准 中国重型汽车工业联营公司引进奥地利斯太尔公司整 车制造技术 含发动机 变速器 车桥 其中配套变速器的任务交给了陕西齿轮 厂 陕西法士特传动集团有限公司 的前身 和重庆綦江齿轮厂 促进了我国重 型汽车变速器的发展 1984 年 陕西齿轮厂与美国伊顿公司签署技术转让协议 并在西安建立新的生产基地 开始生产双中间轴变速器 1985 年 重庆綦江齿 轮厂引进德国采埃孚公司机械变速器系列制造技术 生产重型车变速器 为斯 太尔重卡配套 在重型汽车变速器领域 还有两家企业不得不提 一家是山西 大同齿轮厂 另外一家是哈尔滨汽车齿轮厂 1986 年 大齿引进日产柴 TMH402 变速器制造技术 生产 5 挡和 6 挡的产品 主要为东风卡车配套 1986 年 12 月 哈齿正式隶属解放汽车工业企业联营公司 并更名为第一汽车 制造厂哈尔滨汽车齿轮厂 哈齿在吸收日野变速器技术基础上开发出一系列产 品 主要为一汽解放卡车配套 不过 严格来讲 大齿和哈齿的变速器与陕齿 和綦齿不同 其传递扭矩要小些 在 800Nm 左右 而陕齿和綦齿的变速器传递 扭矩在 1000Nm 以上 在乘用车方面 1984 年 中外合资汽车企业 北京吉普汽车有限公司 成立 为给北京吉普配套 北京齿轮总厂承担了开发生产吉普车变速器的任务 同样在 1984 年 上海大众合资公司成立 开始引进桑塔纳项目 上海汽车齿轮 总厂承担了为桑塔纳配套国产 014 变速器的任务 该变速器项目 1988 年立项 1989 年 10 月出样机 1990 年生产了 2700 台 1991 年批量生产 2 3 万台 本 土化率达到 88 1990 年 上海汽车齿轮总厂又在 014 手动变速器的基础上 3 研制开发了 013 五挡手动变速器 为桑塔纳 2000 型轿车配套 随着桑塔纳的 热销 上海汽车齿轮总厂成为当时国内最大的汽车变速器生产企业 我国微型汽车的发展也是从 20 世纪 80 年代开始的 主要是引进日本铃木 和大发两大系列的产品 与之配套的微型汽车变速器 也随之产生并逐渐提高 产量 这期间 国营青山机械厂 重庆青山工业有限责任公司的前身 和唐山 齿轮厂是主要的微车变速器生产厂家 1 3 变速器行业面临挑战变速器行业面临挑战 国内变速器行业虽然已经有了长足进步 但与国际同行比较 差距仍很明 显 企业经营规模小 抗风险能力低 缺乏技术含量高 前瞻性 可持续发展 的产品 品牌意识不强 标准化程度低 国内企业缺乏高水平的研究开发人员 企业自主开发能力低 企业内部管理水平不高 没有系统的人才培训 人才流 失等现象相当严重 国内企业规模小 数量众多 技术 质量参差不齐 国内 原材料供应商的质量 技术水平较低 一些关键部件只能依赖进口 增加了零 部件企业的生产成本 技术方面 缺乏创新能力 缺少自主的专项 专利技术 新产品 新技术 新工艺落后 将受制于跨国公司 生产工艺先进程度 可靠性较差 自动化程 度和生产率相差甚远 研发的人力 物力 财力严重不足 研发手段落后 实 车试验及主观评价极少实行 管理及质量方面 虽然业内90 左右的企业通过了 ISO9000 QS9000 VDA6 1 ISO TS16949等各类质量体系认证 也有开始运 用工业工程 ERP 一体化管理等现代管理技术 然而 因企业变数较多 造 成了管理体系动荡 多数认证流于形式 管理滞后 使产品质量稳定性难以保 证 对于全球采购50 70ppm要求 只能望而却步 装备及工艺方面 主要企业的装备及工艺基本与国际同行相似 然而行业 的装备水平低一档次 成套碳氮共渗设备应用不广 机加工CNC设备采用不普 遍 工艺装备对产品的保证能力不强 试验 检测设备的精度不够 可靠性和 再生性差 本题目是学完了所有基础课及 机械制造技术基础 机械设计基础 等主 要专业课程的实践性环节 在三年级的生产实习中 已对变速叉有了较深的了 解 对其零件的作用也有所了解 通过这次毕业设计 对我们的设计能力有所提高 扩大和强化自己所学的 理论知识与技能 提高自己的设计计算 制图 编写技术文件的能力 学会正 确查阅 使用文献及工具书等资料 并在设计中培养自己理论联系实际 严肃 认真的工作作风和独立的工作能力 为以后工作打好基础 4 第第 2 章章 零件的加工工艺零件的加工工艺 2 1 零件的作用零件的作用 结构及特点 结构及特点 拨叉操纵变速操纵杆 通过拨杆 变速导块拨叉轴带动叉拨动滑动齿套改 换档位 实现汽车行驶的各种速度 变速箱中的拨叉是典型的叉杆类零件 拨 叉刚性差 及容易产生弯曲变形 拨叉在改换档位时叉杆受弯曲应力的作用 要求拨叉有足够的刚度 因此拨叉的结构形式 材质选择 以及热处理方式及 硬度指标等 均以增强刚度为基点 以适应拨叉的工作条件 本课题研究的拨 叉如下图 2 1 2 2 所示 图 2 1 拨叉零件三维图 5 图 2 2 拨叉零件图 6 2 2 零件的工艺性分析零件的工艺性分析 2 2 1 零件技术要求零件技术要求 1 铸造时起模斜度 5 未指明内圆角 R3 外圆角 R2 2 拨叉主体机械加工前调制 硬度 222 269HBS 3 树脂部分的一般厚度为 1 5 4 其余未注明表面粗糙度为 Ra12 5um 2 2 2 加工表面要求加工表面要求 1 孔径 20F8 孔是换挡拨叉的安装孔 其形状公差遵守包容要求 表 面粗糙度 Ra6 5 m 2 换挡叉脚端面的厚度为 9mm 两端面对孔 20F8 轴线的垂直度公差 为 0 1mm 两端面的平行度为 0 1mm 内端面与操纵槽的对称面的距离为 56 0 1mm 表面粗糙度 Ra 为 6 3 m 3 拨叉紧定孔 孔径 2 4H12 孔深为 32 其形状公差遵守包容要 求 孔轴线对孔 20H8 轴线的位置度公差为 0 1 并遵守最大实体要求 2 2 3 材料的选择材料的选择 1 满足使用要求 设计机械零件的基本原则之一是工作可靠 零件的材料直接影响着其强度 刚度 耐磨性 耐蚀性 耐热性 疲劳寿命 重量 美观等 应根据零件的工 况选择适当的材料 如零件承受较大载荷或要求尺寸小重量轻 应选择高强度 合金钢 零件承受较大冲击载荷 需要选择韧性好的合金钢 构成摩擦副的零 件要求耐磨性好 应按摩擦学设计来选择减摩耐磨性好的材料配对 如磨损主 要是磨粒磨损时 一般应选淬火钢 工作时要接触腐蚀性气体或液体的零件 要针对造成腐蚀的具体情况 选择合适的耐腐蚀的材料 当某个零件对设备的正常使用非常重要时 应选择质量可靠的材料 2 满足工艺要求 便于加工是设计机械零件时也必须遵守的一个原则 零件是否便于加工直 接关系到零件的成本和制造时间 生产形状复杂铸造毛坯零件 一般要选择铸 铁 受力较大时选择铸钢 生产形状复杂 单件或小批量的零件 可以用钢板 或型钢焊接 冲压件应选择塑性好的低碳钢或铜合金等材料 在机器制造过程 中 切削加工方法占有重要位置 材料的切削加工性能主要指材料被切削的难 易程度 材料被切削后的表面粗糙度和刀具的寿命 材料成分 组织和热处理 不同的零件 其切削加工性是不同的 甚至差异很大 对大批量生产的零件 要特别重视材料的机械加工性能 在材料手册中 对具体材料的加工性能有简 要的说明 设计零件时 也要注意热处理工艺性 如结构形状复杂的零件 应选择选 7 择淬透性好的钢材 其变形小 3 满足经济性要求 降低零件成本 是提高产品价格竞争力的一个重要途径 价格低廉 是设 计零件时要遵守的原则之一 在满足使用性能的前提下 选用零件材料时要注 意降低零件的总成本 零件的总成本主要包含材料的价格和加工等费用 不同材料的价格可能相差几倍 甚至几十倍 在金属材料中 碳钢和铸铁 的价格相对较低 其加工工艺性能较好 所以 在满足机械性能要求的前提下 宜优先选择碳钢或铸铁 在选材时还应考虑材料的供应情况 本零件材料采用 45 钢 能承受大的冲击力作用 塑性 韧性和其他方面 的力学性能也都比较高 2 3 毛坯选择毛坯选择 2 3 1 毛坯的种类毛坯的种类 毛坯是指根据零件 或产品 所要求的形状 工艺尺寸等制成的为提供进 一步加工用的生产对象 毛坯主要通过铸造 锻压 焊接等方法获得 也可以 直接选用型材作为毛坯 1 铸件 铸造是指将熔融的具有一定化学成分的合金浇入事先造好的铸型型腔内 待其冷却凝固后获得一定形状和性能铸件的工艺工程 铸件毛坯的制造方法可 分为砂型铸造 金属型铸造 精密铸造 压力铸造等 铸造能够满足形状复杂 的大中型零件毛坯的成型要求 但铸件晶粒粗大 组织疏松 成分不均匀 有 内应力 力学性能差 但铸件减振性能 耐磨性好 适用于各种性状复杂的零 件 铸件材料有铸铁 铸钢及钢等有色金属 2 锻件 锻件是指对坯料施加外力 使其产生塑性变形 改变尺寸 形状和性能 获得的毛坯 锻件可分为自由锻件和模锻件 自由锻是指只用简单的通用性工 具 或在锻造设备的上 下砥铁间直接使坯料变形而获得所需几何形状及内部 质量锻件的方法 自由锻工艺灵活 所用工具 设备简单 通用性大 成本低 可锻造小至几克 大到数百吨的锻件 但自由锻毛坯精度低 加工余量大 生 产率低 劳动条件差 适用于单件小批量生产以及大型零件毛坯 模锻是用高 强度金属制造的成型锻件的模具 其上有与锻件形状一致的模膛 使坯料在模 膛内受压变形 在变形过程中由于模膛对金属坯料流动的限制 因而锻造终了 时能得到和模膛形状一致的锻件 模锻件毛坯精度高 加工余量小 生产率高 适用于中批以上生产的中小型毛坯 常用的锻件材料为中 低碳钢及低合金钢 3 轧制件 8 轧制是将金属坯料通过一对旋转轧辊的间隙 各种形状 因受轧辊的 压缩使材料截面减小 长度增加的压力加工方法 这是生产钢材最常用的生 产方式 主要用来生产型材 板材 管材 主要包括各种热轧和冷轧圆钢 方钢 六角钢 八角钢等型材 热轧毛坯精度较低 冷轧毛坯精度较高 4 焊接件 焊接是通过加热 加压 或两者并用 使两个分离的物体产生原子 分 子 间结合而连接成整体的过程 是将型材或板料等焊接成所需的毛坯 简 单方便 但需经过时效处理消除应力后才能进行机械加工 5 其他毛坯 如冲压件 粉末冶金和塑料压制件等 2 3 2 选择毛坯时应考虑的因素选择毛坯时应考虑的因素 1 零件的材料及力学性能要求 零件的材料选定后 毛坯的种类一般可大致确定 例如 铸铁和某些金属 只能铸造 对于主要的钢质零件为获得良好的力学性能 应选用锻件毛坯 2 零件的结构形状和尺寸 毛坯的形状和尺寸应尽量与零件的形状和尺寸接近 形状复杂和大型零件 的毛坯多用铸造 板状钢质零件多用锻造 轴类零件毛坯 如各台阶直径相差 不大 可选用棒料 如各台阶直径相差较大 易用锻件 对于锻件 尺寸大时 可选用自由锻 尺寸小且批量较大时可选用模锻 3 生产纲领的大小 大批量生产时 应选用精度和生产率较高的毛坯制造方法 如模锻 金属 型机器造型铸造等 单件小批生产时应选用木模手工造型造成自由锻造 4 现有生产条件 选用毛坯时 要充分考虑现有的生产条件 如现场毛坯制造的实际水平和 能力 外协生产的可能性 5 充分考虑利用好技术 新工艺 新材料的可能性 为节约材料和能源 随着毛坯专业化生产的发展 精铸 冷扎 冷挤压等 毛坯制造方法的应用将日益广泛 应用这些方法后 可大大减少机械加工量 甚至不需要切削加工 其经济效益非常显著 2 3 3 毛坯的技术要求毛坯的技术要求 1 图未注明锻造角为 R3 拨模斜度为 5 2 锻件正火硬度为 222 269HBS 3 材料 HT200 9 2 3 4 毛坯形状与尺寸的确定毛坯形状与尺寸的确定 毛坯尺寸和零件图上的设计尺寸之差称为加工余量 又叫毛坯余量 毛坯 尺寸的公差 毛坯余量的大小同毛坯的制造方法有关 生产中可参照有关工艺 手册和标准确定 毛坯余量的确定后 将毛坯余量附加在零件相应的加工表面 上 即可大致确定毛坯的形状和尺寸 此外还要考虑毛坯制造 机械加工及热 处理等许多工艺因素 下面尽从机械加工工艺角度分析在确定毛坯形状和尺寸 时应注意的问题 1 工艺凸台 为了加工时装夹方便 有些毛坯需要铸出工艺搭子 这种情况下 除了将 毛坯余量附加在零件相应的加工表面上外 还要把工艺凸台或工艺搭子附加在 零件上 2 一坯多件 为了提高零件机械加工的生产率 对于需经锻造的小零件 可以将若干零 件合锻为一件毛坯 经平面加工后再切割分离成单个零件 显然 在确定毛坯 的长度时 应考虑切割零件所用锯片的厚度和切割的零件数 3 组合毛坯 为了保证加工质量 同时也为了加工方便 通常将轴承 瓦块 砂轮平衡 块及车床的开合螺母外壳之类的分离零件的毛坯先做成一个整体毛坯 加工到 一定阶段后再切割分离 本设计中由于零件的材料为 45 钢 零件上有许多表面不切削加工 且零 件大批量生产 所以采用模锻毛坯 毛坯尺寸通过确定加工余量后决定 2 4 工艺基准选择工艺基准选择 2 4 1 零件的加工定位原理零件的加工定位原理 1 基准及其分类所谓基准是指用来确定生产对象上几何要素的几何关系 所依据的那些点 线 面 根据基准的作用不同 可分为设计基准和工艺基准 两大类 工艺基准可分为工序基准 定位基准 测量基准 装配基准 2 工件定位的基本原理工件定位 工件相对于机床处于一个正确的位置 要保证加工精度 安装于机床或夹具上的工件还必须相对于刀具有一个正确的 位置 在生产加工中工件与刀具之间的相对位置常用试切法或调整法来保证 要遵循六点原则 即用合理分布的六个支承点来限制六个自由度 使工件在机 床上或夹具中的位置完全确定下来 2 4 2 定位基准的选择原则定位基准的选择原则 设计基准已由零件图给定 但定位基准可以不同的选择方案 在最初工序 只能用工件毛坯上的未加工的表面作为定位基准 这样的基准称为粗基准 用 10 已经加工过的表面作为定位基准则称为精基准 另外 为了满足工艺需要 在 工件上专门设计的定位基准 顶尖孔 称为辅助基准 1 粗基准的选择 为了保证加工表面与不加工表面的位置尺寸要求 应选择不加工表面作粗 基准 若要保证某加工表面切除的余量厚度均匀 应选择该表面作为基准 为 保证各加工表面都有足够的加工余量 应选择毛坯余量小的表面作为粗基准 选择粗基准的表面 应尽可能平整 不能有飞边 浇注系统 冒口或其他表面 缺陷 以便使工件定位稳定可靠 夹紧方便 重复使用同一粗基准所加工的两 组表面之间的位置误差会相当大 一般情况下粗基准不重复使用 2 精基准的选择 主要应考虑如何减少定位误差 保证加工精度 使工件装夹方便 可靠 夹紧结构简单 遵循基准重合原则 基准统一原则 自为基准原则 互为基准 原则 基准重合原则 应尽可能选择所加工表面的工序基准为精基准 这样可以 避免由于基准不重合引起的定位误差 统一基准原则 应尽可能选择用同一组精基准加工工件上尽可能多的表面 以保证所加工的各个表面之间具有正确的相对位置 例如 加工轴类零件时 一般都采用两个顶尖孔作为统一的精基准来加工轴类零件上的所有的外圆表面 和端面 这样可以保证各外圆表面间的同轴度和端面对轴心线的垂直度 采用 统一基准进行加工还有减少夹具种类 降低夹具设计制造费用的作用 互为基准原则 当工件上两个加工表面之间的位置精度妖气比较高时 可 以采用两个加工表面互为基准的方法加工 例如 车床主轴前后支承轴颈与主 轴锥孔间有严格的同轴度要求 常先以主轴锥孔作为定为基准磨主轴前 后支 承轴颈表面 然后再以前 后支承轴颈表面为定位基准磨主轴锥孔 最后达到 图样上规定的同轴度要求 自为基准原则 一些表面的精加工工序 要求加工余量小而均匀 常以加 工表面自身为精基准进行加工 必须指出 定位基准选择不能单单考虑本工序定位 夹紧是否合理 而应 结合整个工艺路线进行统一考虑 使先行工序为后续工序创造条件 使每个工 序都有合适额定位基准和夹紧方式 由于本零件图上多数尺寸及形位公差以 20mm 内孔为设计基准 因此必须首先将 20mm 内孔加工好 为后续工序 准备基准 根据基准重合 基准统一 自为基准 互为基准的原则 另外根据 本零件的结构以及尺寸要求 凸台端面和 20mm 内孔在后序加工中是作为精 基准 确定主要加工表面的基准如下 1 凸台端面 端面 A 粗基准 11 2 20mm 圆孔 凸台端面 拨叉内圆 3 拨叉两端面 20mm 圆孔 拨叉拨爪外侧面 4 拨叉端面孔 20mm 圆孔 拨叉拨爪外侧面 5 拨叉两外侧面 20mm 圆孔 拨叉拨爪内侧面 6 拨叉两内侧面 20mm 圆孔 拨叉拨爪外侧面 7 6mm 孔 20mm 圆孔 拨叉拨爪外侧面 2 5 拟订加工路线拟订加工路线 2 5 1 确定各加工表面的加工方法及加工路线确定各加工表面的加工方法及加工路线 该零件的加工表面为 30mm 凸台端面及 20H8mm 内孔 2 4mm 锁销孔 拨叉脚两端面 拨叉脚两外侧面和拨叉脚两内侧面 拨叉凸台侧面 6mm 孔 根据各加工表面的精度要求和表面粗糙度要求 凸台端面的加工方法为铣 削 20H8mm 内孔的加工方法为钻 扩 铰组合加工 拨叉两内侧面的加工 方法为铣削 拨叉侧面加工方法为铣削 拨叉侧耳的加工方法为铣削 5mm 孔的加工方法为钻孔 零件的表面粗糙度要求为 6 3 m 如表 2 1 所示 表 2 1 拨叉零件各表面加工方案 加工表面尺寸及偏差 尺寸精度等 级 表面粗糙 度 加工方案 备注 拨叉头两端 面 9 0 1 mmIT12Ra12 5 m 粗铣 拨叉头孔 mm 018 0 009 0 20 IT9Ra6 3 m 钻 扩 锁销孔 mm 015 0 0 6 IT12Ra12 5 m钻 拨叉脚左端 面 mm 0 3 0 80 IT9Ra6 3 m粗铣 精铣 拨叉脚右端 面 mm 0 3 0 80 IT9Ra6 3 m粗铣 精铣 拨叉脚内侧 面 34 mmIT9Ra6 3 m 粗铣 精铣 拨叉脚孔 4 mmIT12Ra12 5 m 钻 2 5 2 拟定加工路线方案拟定加工路线方案 遵循 先基准后其他 原则 首先加工精基准 拨叉头左端面和拨叉轴 孔mm 遵循 先粗后精 原则 先安排粗加工工序 后安排精加工工 018 0 09 0 20 12 序 遵循 先主后次 原则 先加工主要表面 拨叉头左端面和拨叉轴孔 mm 和拨叉脚两端面 后加工次要表面 内侧面 遵循 先面后孔 原则 20 先加工拨叉头端面 再加工拨叉轴孔mm 孔 再钻销轴孔mm 由此初拟20 6 拨叉机械加工工序安排如表 2 2 所示 表 2 2 加工方案 工序 号 工 序 内 容定 位 基 准 10 粗铣拨叉头两端面 端面 20 孔外圆 叉爪口内侧面 20 半精铣拨叉头左端面 右端面 20 孔外圆 叉爪口内侧面 30粗扩 精扩 倒角 20 孔右端面 20 孔外圆 叉爪口内侧面 40 粗铣拨叉脚两端面 右端面 20 孔 50 铣拨叉脚内表面 左端面 20 孔 叉爪口外侧面 60 铣拨叉脚外表面 左端面 20 孔 叉爪口内侧面 70 精铣拨叉脚两端面 左端面 20 孔 80钻 4mm 孔左端面 20 孔 拨叉爪口内侧面 90 铣锁销平面 左端面 20 孔 拨叉爪口内侧面 100钻锁销孔 6mm 锁销平面 110 清洗 120 终检 2 6 确定机械加工余量 工序尺寸及公差确定机械加工余量 工序尺寸及公差 根据上述原始资料及加工工艺 查 机械制造工艺设计手册 以下简称 工艺手册 分别确定各加工表面的加工余量 工序尺寸及公差如表 2 3 所 示 表 2 3 加工工艺表 工序工序内容单边余量 mm 工序尺寸 mm 表面粗糙度 Ra m 工序 铣端面1 5 22 17 0 2 6 3 工序 1 钻孔7 5 15 12 5 2 扩孔2 9 19 8 12 5 13 3 铰孔0 1 0 033 0 20 6 3 4 倒角1 5 1 5 45 6 3 工序 铣拨叉脚两端面1 5 15 5 0 1 6 3 14 续表 工序 钻拨叉脚 4 孔20 15 0 4 12 5 工序 铣拨爪脚内端面1 5 15 5 0 1 6 3 工序 铣拨叉脚外端面1 5 15 5 0 2 6 3 工序 钻锁销孔30 18 0 6 12 5 2 7 选择机床设备及工艺装备选择机床设备及工艺装备 机床和工艺装备的选择应在满足零件加工工艺的需要和可靠地保证零件加 工质量的前提下 与生产批量和生产节拍相适应 并应优先考虑采用标准化的 工艺装备和充分利用现有条件 以降低生产准备费用 拨叉的生产类型为大批生产 可以选用高效的专用设备和组合机床 也可 选用通用设备 所选用的夹具均为专用夹具 各工序加工设备及工艺装备的选 用如表 2 4 所示 表 2 4 加工设备及工艺装备 工序 号 工 序 内 容加工设备工艺装备 1 粗铣拨叉头两端面 卧式万能铣床 X62W 高速钢套式面铣刀 游标卡 尺 2 粗扩 精扩 倒角 20 孔立式钻床 525 麻花钻 扩孔钻 铰刀 卡 尺 塞规 3 粗铣拨叉脚两端面卧式双面铣床三面刃铣刀 游标卡尺 4 铣拨叉脚内侧面 卧式万能铣床 X62W 1 铣刀 游标卡尺 5 铣拨叉脚外侧面 卧式万能铣床 X62W 键槽铣刀 卡规深度游标卡 尺 6 精铣拨叉脚两端面卧式双面铣床三面刃铣刀 游标卡尺 7 钻拨叉脚 4mm 孔立式钻床 525复合钻头 卡尺 8 铣锁销平面 卧式万能铣床 X62W 高速钢套式面铣刀 游标卡 尺 9钻锁销孔 6mm 立式钻床 525复合钻头 卡尺 10 清洗清洗机 11 终检塞规 百分表 卡尺等 15 1 选择机床 工序 10 20 40 50 60 70 90 铣换挡叉头两端面 叉脚两端面几内 侧面时 为提高效率 采用两把镶齿三面刃组合铣刀同时加工 以达到要求 考虑到零件为成批生产 应选用范围广的机床 因此选用 XA6132 型卧式铣床能 满足要求 工序 50 用立式铣床 工序 40 80 100 由于加工零件轮廓尺寸不大 工序包括 3 个工步 为减少换到时间 选用 Z525 钻床比较合适 2 刀具选择 该零件无特殊表面 成批生产 一般采用通用或标准刀具 钻 扩 20F8 的孔及倒角 均可用标准刀具 18mm 标准麻花钻 20P10 扩孔钻 6 直 柄麻花钻 查表可知 铣换挡叉头的两端面 两侧面 叉脚两内侧面 可选高速刚错 齿三面刃铣刀 其规格为 直径 d 100mm 宽度 L 30mm 齿数 Z 10mm 孔径 D 30mm 叉脚两端面用 d 125mm D 40mm L 40mm Z 14 的镶齿套式面铣刀 3 选用夹具 该零件加工工序 30 采用三爪自定心卡盘 其余工序需用专用夹具加工 4 选择量具 该零件属于批量生产 一般采用通用量具 选择钻 扩 20F8 孔量具 现按照计量器的不确定地选择该表面加工时所用量具 叉头两端面间距 30mm 换挡叉头两侧面间距 4mm 套轴筒外径 43mm 其公差分别为 Tce 0 25 和 Tt 1 2 粗糙度要求分别为 Ra6 3um 和 Ra25 m 查表可选用 0 200mm 0 02mm 的 游标卡尺达要求 铰孔 20F8 此时达到的公差的等级为 IT9 由于精度较高 加工时每个工件部需要进行测量 故选用极限量规 孔量具选用锥柄圆柱塞规 选择铣换挡叉脚两端面 内侧面 铣操纵槽的量具 换挡叉脚两端面的距离 内侧面 铣操纵槽的间距的公差等级都为 IT12 均可选用分度值为 0 02mm 测量范 围为 0 200mm 的游标卡尺 2 8 确定切削用量和基本工时确定切削用量和基本工时 2 8 1 工序工序 I 铣凸台端面铣凸台端面 加工条件 卧式万能铣床 X62W 套式面铣刀细齿 40mm 齿数 z12 高 速钢 1 确定背吃刀量 铣削宽度 30 5mm 铣削深度 1 5mm e a f a 16 2 确定每齿进给量 根据 工艺手册 表 3 28 取 0 14mm z f a 3 确定切削速度和工作台每分钟进给量 根据 工艺手册 表 3 30 确定铣削时的铣削速度为 0 5m s 30m min C V min 238 40 3010001000 0 r d v n c s 根据 工艺手册 表 4 17 1 取 235 r min n 实际切削速度 29 5 m min 1000 0n d V 工件台每分钟进给量为 0 14 12 60 100 8mm minf 根据 工艺手册 附表 4 17 2 取 118 mm min f 则实际每齿进给量 mm z f a16 0 6012 118 4 计算基本时间 根据 工艺手册 表 7 7 T机 0 39 min f lll 21 118 313 5 30 2 8 2 工序工序 II 钻扩铰钻扩铰 20H8 孔并倒角孔并倒角 加工条件 组合钻床 锥柄麻花钻 15mm 锥柄麻花钻 19 4mm 锥柄机用铰刀 20mm 锪钻 专用夹具 1 工位 I 钻孔 15mm 1 确定背吃刀量 7 5mm f a 2 确定进给量 根据 工艺手册 表 3 118 取 0 2mm r f 3 确定切削速度 根据 工艺手册 表 3 118 min 9 15 0 msmVc 190 r min 0 1000 d V n c s 15 91000 4 计算基本时间 根据 工艺手册 表 7 5 T机 1 6 min nf lll 21 1902 0 4452 17 2 工位 II 1 确定背吃刀量 2 4mm f a 2 确定进给量 根据 工艺手册 表 3 121 取 0 2mm r f 3 确定切削速度 根据 工艺手册 表 3 121 min 8 11 197 0 msmVc 190r min 0 1000 d V n c 8 19 8 111000 4 计算基本时间 根据 工艺手册 表 7 5 T机 1 6min nf lll 21 1902 0 4452 3 工位 1 确定背吃刀量 0 05mm f a 2 确定进给量 根据 工艺手册 表 3 122 取 0 5mm r f 3 确定切削速度 根据 工艺手册 表 3 122 min 8 4 08 0 msmVc 76 r min 0 1000 d V n c 20 8 41000 4 计算基本时间 根据 工艺手册 表 7 5 T机 1 8min nf lll 21 765 0 41452 4 工位 1 确定背吃刀量 ap 2mm 2 确定进给量 根据 工艺手册 表 3 38 取 0 4mm r f 3 确定切削速度 根据 工艺手册 表 3 42 min 15 25 0 msmVc 238 r min 0 1000 d V n c 20 151000 18 4 计算基本时间 根据 工艺手册 表 7 5 T机 3 8 s nf lll 21 2384 0 042 2 8 3 工序工序III 钻孔钻孔 6mm 1 工位 钻孔 6mm 加工条件 摇臂钻床 Z3052 锥柄麻花钻 6mm 专用夹具 塞规 1 确定背吃刀量 4 25 mm p a 2 确定切削速度 根据 工艺手册 表 3 42 取 0 25m s 15m min C V 562 r minn d vc1000 14 3 5 8 151000 根据 工艺手册 表 4 4 1 取 500 r min n 13 35 m min C V 1000 dn 1000 5005 814 3 3 确定进给量 根据 工艺手册 表 4 4 2 取 0 2mm r f 4 计算基本时间 根据 工艺手册 表 7 5 T机 7 8 s fn lll 21 5002 0 445 2 工位 攻丝 M10 1 加工条件 摇臂钻床 Z3052 丝锥 M10 1 专用夹具 螺纹塞规 1 确定进给量 取 1 0mm r f 2 确定切削速度 查 工艺手册 表 3 63 V 0 196m s 11 76 m min 3 确定主轴转速 374r min 0 1000 d V n c 根据 工艺手册 表 4 4 1 315r minn 4 计算基本时间 根据 工艺手册 表 7 8 T机 10 5 s 1 21 1 n n nf lll 315 316 0 1 5 235 19 2 8 5 工序工序 IV 铣拨爪内侧面铣拨爪内侧面 加工条件 卧式万能铣床 X62W 镶齿套式面铣刀细齿 160mm 齿数 z16 高速钢 1 确定背吃刀量 铣削宽度 40 mm 铣削深度 1 25mm e a p a 2 确定每齿进给量 根据 工艺手册 表 3 28 取 0 14mm z f a 3 确定切削速度和工作台每分钟进给量 根据 工艺手册 表 3 30 确定铣削时的铣削速度为 0 6 m s 36 m min C V min 6 71 160 3610001000 0 r d v n c s 根据 工艺手册 表 4 17 1 取 71 r min n 实际切削速度 35 6 m min 1000 0n d V 工件台每分钟进给量为 0 14 16 60 134 4 mm minf 根据 工艺手册 附表 4 17 2 取 150 mm min f 则实际每齿进给量 mm z f a156 0 6016 150 4 计算基本时间 根据 工艺手册 表 7 7 T机 40 s f lll 21 150 167410 2 8 6 工序工序 V 铣拨爪两侧面铣拨爪两侧面 加工条件 卧式万能铣床 X62W 镶齿套式面铣刀细齿 160mm 齿数 z16 高速钢 1 确定背吃刀量 铣削宽度 40 mm 铣削深度 1 25mm e a f a 2 确定每齿进给量 根据 工艺手册 表 3 28 取 0 25 mm z f a 3 确定切削速度和工作台每分钟进给量 根据 工艺手册 表 3 30 确定铣削时的铣削速度为 min 36 6 0msmVC 20 min 6 71 160 3610001000 0 r d v n c 根据 工艺手册 表 4 17 1 取 71 r min n 实际切削速度 35 6 m min 1000 0n d V 工件台每分钟进给量为 0 25 16 60 240 mm minf 根据 工艺手册 附表 4 17 2 取 240 mm min f 则实际每齿进给量 mm z f a245 0 6016 235 4 计算基本时间 根据 工艺手册 表 7 7 T机 1 12 min f lll 21 235 1674163 2 8 7 工序工序 VI 铣凸台侧面铣凸台侧面 加工条件 立式铣床 X51 直柄立铣刀 12 mm 齿数 z5 高速钢 1 确定背吃刀量 铣削宽度 1 25 mm 铣削深度 21mm e a p a 2 确定每齿进给量 根据 工艺手册 表 3 28 取 0 3mm z f a 3 确定切削速度和工作台每分钟进给量 根据 工艺手册 表 3 30 确定铣削时的铣削速度为 0 4 m s 24 m min C V min 636 12 2410001000 0 r d v n c 根据 工艺手册 表 4 16 1 取 590 r min n 实际切削速度 22 2 m min 1000 0n d V 工件台每分钟进给量为 0 3 5 60 90mm minf 根据 工艺手册 附表 4 16 2 取 80 mm min f 则实际每齿进给量 mm z f a266 0 605 80 4 计算基本时间 根据 工艺手册 表 7 7 21 T机 52 s f lll 21 80 31650 2 8 8 工序工序 VII 铣凸台上面铣凸台上面 加工条件 卧式万能铣床 X62W 圆柱铣刀 D50mm 齿数 z8 高速钢 1 确定背吃刀量 铣削宽度 1 25 mm 铣削深度 10mm e a p a 2 确定每齿进给量 根据 工艺手册 表 3 28 取 0 2mm z f a 3 确定切削速度和工作台每分钟进给量 根据 工艺手册 表 3 30 确定铣削时的铣削速度为 0 4 m s 24 m min C V min 153 50 2410001000 0 r d v n c s 根据 工艺手册 表 4 17 1 取 150 r min n 实际切削速度 23 56 m min 1000 0n d V 工件台每分钟进给量为 0 2 8 60 96mm minf 根据 工艺手册 附表 4 17 2 取 95 mm min f 则实际每齿进给量 mm z f a198 0 608 95 4 计算基本时间 根据 工艺手册 表 7 7 T机 40 s f lll 21 95 31050 2 8 9 工序工序 VIII 铣槽铣槽 加工条件 立式铣床 X51 直柄立铣刀 16 mm 齿数 z6 高速钢 1 确定背吃刀量 铣削宽度 16 mm 铣削深度 17mm e a p a 2 确定每齿进给量 根据 工艺手册 表 3 28 取 0 15mm z f a 3 确定切削速度和工作台每分钟进给量 根据 工艺手册 表 3 30 确定铣削时的铣削速度为 0 25 m s 15 m min C V 22 min 298 16 1510001000 0 r d v n c 根据 工艺手册 表 4 16 1 取 n 300 r min 实际切削速度 15 1 m min 1000 0n d V 工件台每分钟进给量为 0 15 6 60 54mm minf 根据 工艺手册 附表 4 16 2 取 50 mm min f 则实际每齿进给量 mm z f a139 0 606 50 4 计算基本时间 根据 工艺手册 表 7 7 T机 19 2 s f lll 21 50 3310 2 8 10 工序工序 IX 钻钻 4mm 孔孔 加工条件 立式钻床 Z525 锥柄麻花钻 4 mm 专用夹具 塞规 1 确定背吃刀量 2 5 mm p a 2 确定切削速度 根据 工艺手册 表 3 42 取 0 25m s 15m min C V 955 r minn d vc1000 14 3 5 151000 根据 工艺手册 表 4 5 1 取 960r min n