拔叉加工工艺.doc

毕业（设计）论文系（部） 系 专 业 班 级 指导教师 姓 名 学号 烟台汽车工程职业学院年 月烟 台 汽 车 工 程 职 业 学 院 论 文型卧式车床拨叉加工工艺摘要 本次设计是车床变速箱中拔叉零件的加工工艺规程及CAXA实体设计。此拔叉零件的结构较为复杂，其加工的地方主要是孔和平面。本设计先加工孔后加工面。将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证它们的加工精度。基准选择以拔叉右面的最大的平面作为粗基准，来加工中间的通孔，然后以此加工过的孔作为精基准。主要加工工序安排是先以中心孔定位加工出顶平面和右侧平面以及下面的大孔的两平面，再以中心孔定位加工出下端的大孔。加工时是用镗床镗孔。最后以这两个孔为基准，分别加工右侧的槽和顶面的螺纹底孔。整个加工过程选用了钻床、铣床和镗床。因此生产效率较高，适用于大批量、流水线上加工。通过工艺规程及工艺装备设计，应达到：1、掌握零件机械加工工艺规程设计的能力；2、掌握加工方法及其机床、刀具及切削用量等的选择应用能力；3、学会使用、查阅各种设计资料、手册和国家标准等，以及学会绘制工序图，标注必要的技术条件等。关键词：拨叉，加工工艺，工序卡片，CAXA实体设计目录引 言1一、 零件的加工分析2（一）零件的作用2（二）零件的制造工艺分析2二、工艺规程设计3（一）确定毛坯的制造形式3（二）基面的选择3（三）制定工艺路线4（四）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定6（五）确立切削用量及基本工时8（六）编制工艺卡片13三、1515四、总结19参考文献20致 谢 信21附表1 零件图22附表2 毛坯图23附表3 机械加工工艺过程卡片24附表4 机械加工工序卡片25引 言CA6140型卧式车床拨叉（831002）加工工艺是我们融会贯通三年所学的知识，将理论与实践相结合，对专业知识的综合运用训练，为我们即将走向自己的工作岗位打下良好的基础。CAXA实体设计在设计方法上更加贴近设计人员的设计思路，它可以将设计人员的模糊或不成熟的想法在三维环境下直接、快速的表达出来，然后再按自己的思路做动态修改（通过智能图素的添加、拖放来实现），最终形成产品。这应该是它与其它一些三维设计软件（如SolidWorks）最大的区别，也应该是较之其它软件最大的优势。拨叉是一种辅助零件，通过拨叉控制滑套与旋转齿轮的接合。滑套上面有凸块，滑套的凸块插入齿轮的凹位，把滑套与齿轮固连在一起，使齿轮带动滑套，滑套带动输出轴，将动力从输入轴传送至输出轴。摆动拨叉可以控制滑套与不同齿轮的结合与分离，达到换档的目的。分析这种动力联接方式可知，车换档时要减速，这样可以减少滑套与齿轮之间的冲击，延长零件的使用寿命。毕业设计是学校为工科大学生安排的在校期间最后一次全面性、总结性的教学实践环节。它既是学生在教师指导下运用所学知识和技能，解决具体问题的一次尝试，也是学生走向工作岗位前的一次“实战演习”。其主要目的有以下几方面： (1)巩固、联系、充实、加深、扩大所学基础理论和专业知识。 (2)提高运用所学知识，解决实际问题的能力。 (3)敢于创新，并能正确地将独创精神与科学态度相结合。 (4)初步掌握专业设计工作的流程和方法。 (5)熟练运用计算机等工具提高工作效率。 (6)养成严肃认真、刻苦钻研、实事求是的工作作风。一、 零件的加工分析（一）零件的作用题目所给的零件是CA6140车床的拨叉，零件图参照附录1。它位于车床变速机构中，主要起换档，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。零件上方的22孔与操纵机构相连，二下方的60半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。通过上方的力拨动下方的齿轮变速。两件零件铸为一体，加工时分开。 $ ! f!CU C3ia38D（二）零件的制造工艺分析零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置有一定要求CA6140车床共有两处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下：1. 以25mm孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：25H7mm的孔，以及42mm的圆柱两端面，其中主要加工表面为25H7mm通孔。2. 以60mm孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：60H12的孔，以及60H12的两个端面。主要是60H12的孔。3. 铣16H11的槽这一组加工表面包括：此槽的端面，16H11mm的槽的底面，16H11mm的槽两侧面。4. 以M221.5螺纹孔为中心的加工表面。这一组加工表面包括：M221.5的螺纹孔，长32mm的端面。主要加工表面为M221.5螺纹孔。这两组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是：（1） 60孔端面与25H7孔垂直度公差为0.1mm.。（2） 16H11mm的槽与25H7的孔垂直度公差为0.08mm。由上面分析可知，加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为基准加工另外一组。/HUN/c) 二、工艺规程设计(一)确定毛坯的制造形式确定毛坯种类：零件材料为HT200。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为中批生产，故选择铸件毛坯。查实用机械加工工艺手册用铸件尺寸公差等级CT9级。详图见附录1AW.I O 图2-1毛坯图（二）基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则在加工工艺会出现不可避免的错误，导致生产加工无法正常进行。（1）粗基准的选择。选择粗基准时。主要考虑两个问题：一是保证加工面与不加工面之间的相互位置精度要求；二是合理分配各加工面的加工余量。（2）精基准的选择。精基准的选择应从保证零件加工精度出发，同时考虑装夹方便、夹具结构简单。选择精基准一般应考虑如下原则： 1 “基准重合”原则为了较容易地获得加工表面对其设计基准的相对位置精度要求，应选择加工表面的设计基准为其定位基准。这一原则称为基准重合原则 。如果加工表面的设计基准与定位基准不重合，则会增大定位误差，其产生的原因及计算方法在下节讨论。 2 “基准统一”原则 当工件以某一组精基准定位可以比较方便地加工其它表面时，应尽可能在多数工序中采用此组精基准定位，这就是“基准统一”原则。例如轴类零件大多数工序都以中心孔为定位基准；齿轮的齿坯和齿形加工多采用齿轮内孔及端面为定位基准。3 “自为基准”原则 当工件精加工或光整加工工序要求余量尽可能小而均匀时，应选择加工表面本身作为定位基准，这就是“自为基准”原则。例如磨削床身导轨面时，就以床身导轨面作为定位基准。如图 3-38 所示。此时床脚平面只是起一个支承平面的作用，它并非是定位基准面。此外，用浮动铰刀铰孔、用拉刀拉孔、用无心磨床磨外圆等，均为自为基准的实例。4 “互为基准”原则 为了获得均匀的加工余量或较高的位置精度，可采用互为基准反复加工的原则。例如加工精密齿轮时，先以内孔定位加工齿形面，齿面淬硬后需进行磨齿。因齿面淬硬层较薄，所以要求磨削余量小而均匀。此时可用齿面为定位基准磨内孔，再以内孔为定位基准磨齿面，从而保证齿面的磨削余量均匀，且与齿面的相互位置精度又较易得到保证。5 精基准选择应保证工件定位准确、夹紧可靠、操作方便.（三）制定工艺路线根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。查指导手册，选择零件的加工方法及工艺路线方案如下： X ,#j;*0 1. 工艺路线方案一工序一 粗、钻、扩、铰、精铰25、60孔工序二 粗、精铣60、25孔下端面，25孔上端面，粗、精铣25孔上端面工序三 切断工序四 铣螺纹孔端面。工序五 钻22孔（装配时钻铰锥孔）。工序六 攻M221.5螺纹。工序七 粗铣 半精铣 精铣槽所在的端面，粗铣 半精铣 精铣16H11的槽。工序八 检查上面的工序加工不太合理，因为由经验告诉我们大多数都应该先铣平面再加工孔，那样会更能容易满足零件的加工要求，效率不高，但同时钻两个孔，对设备有一定要求。且看另一个方案。2. 工艺路线方案二工序一 粗、精铣25孔上端面，下端面。工序二 钻、扩、铰、精铰25、60孔。工序三 粗、精铣60孔上端面和下端面。工序四 切断。工序五 铣螺纹孔端面。工序六 钻22孔（装配时钻铰锥孔）。工序七 攻M221.5螺纹。工序八 粗铣 半精铣 精铣槽所在的端面工序九 粗、半精铣 精铣16H11的槽。工序十 检查。上面工序可以适合大多数生产，但是在全部工序中间的工序七把两件铣断，对以后的各工序的加工定位夹紧不方便，从而导致效率较低。再看另一方案。3. 工艺路线方案三工序一 粗、精铣25孔上端面、下端面。工序二 钻、扩、铰、精铰25、60孔。工序三 粗、精铣60孔上端面、下端面。工序四 铣螺纹孔端面。工序五 钻22孔（装配时钻铰锥孔）。工序六 攻M221.5螺纹。工序七 粗铣 半精铣 精铣槽所在的端面。工序八 粗、半精铣 精铣16H11的槽。工序九 切断。工序十 检查。 此方案仍有先钻孔再铣平面的不足，所以这个方案仍不是最好的工艺路线综合考虑以上各方案的各不足因素，得到以下我的工艺路线。4工艺路线方案四工序一 以42外圆为粗基准，粗铣25孔下端面。工序二 精铣25孔上下端面。工序三 以25孔上端面为精基准，钻、扩、铰、精铰25孔,孔的精度达到IT7。工序四 以25孔为精基准，粗铣60孔上下端面。工序五 以25孔为精基准，精铣60孔上下端面，保证端面相对孔的垂直度误差不超过0.1。工序六 以25孔为精基准，钻、镗、铰60孔，保证空的精度达到IT8。工序七 以25孔为精基准，铣螺纹孔端面。工序八 以25孔为精基准，钻20孔（装配时钻铰锥孔）。工序九 以25孔为精基准，钻一个20孔，攻M221.5螺纹。工序十 以25孔为精基准，铣槽端面。工序十一 以25孔为精基准，铣16H11的槽保证槽的侧面相对孔的垂直度误差是0.08。工序十二 两件铣断工序十三 检查。虽然工序为十三步，但是效率大大提高了。工序一和工序二比起工艺路线方案二快了一倍。多次加工60、25孔是精度要求所致。（四）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定C6140车床拨叉；零件材料为HT200，硬度190210HB，毛坯重量1.45kg，生产类型为中批量，铸造毛坯。据以上原始资料及加工路线，分别确定各家工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1. 外圆表面（42）考虑其零件外圆表面为非加工表面，所以外圆表面为铸造毛坯， 没有粗糙度要求，因此直接铸造而成。2. 外圆表面沿轴线方向长度方向的加工余量及公差（25，60端面）。查实用机械加工工艺手册取25，60端面长度余量均为2.5（均为双边加工）铣削加工余量为：粗铣 2mm；半精铣 0.7mm。3. 内孔（60已铸成50的孔） 查实用机械加工工艺手册表2.22.5，为了节省材料，取60孔已铸成孔长度余量为3，即铸成孔半径为50mm。 工序尺寸加工余量：钻孔 5mm扩孔 0.5mm铰孔 0.1mm精铰 0mm 同上，零件25的孔也已铸出15的孔。 工序尺寸加工余量： 钻孔至23 余量为8mm 扩孔钻 1.8 mm 粗铰孔 0.14 mm 精铰孔 0.06 mm4. 槽端面至中心线垂直中心线方向长度加工余量 铸出槽端面至中心线47mm的距离，余量为3mm。 工序尺寸加工余量： 粗铣端面 2.1 mm 半精铣 0.7 mm 精铣 0.2 mm5. 螺纹孔顶面加工余量铸出螺纹孔顶面至25孔轴线且垂直轴线方向40mm的距离，余量为4 mm.工序尺寸加工余量： 粗铣顶面 3.1 mm 半精铣 0.7 mm 精铣 0.2 mm 6. 其他尺寸直接铸造得到由于本设计规定的零件为中批量生产，应该采用调整加工。因此在计算最大、最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认。（五）确立切削用量及基本工时工序一 以42外圆为粗基准，粗铣25孔上下端面。1. 加工条件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=200241,铸造。加工要求：粗铣25孔上下端面。机床： X53立式铣床。刀具： W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度ae=60,深度ap=4,齿数z=10, 查实用机械加工工艺手册取刀具直径do=80mm。选择刀具前角o5后角o7副后角o=9刀齿斜角s=14,主刃Kr=70,过渡刃Kr=35副刃Kr=5过渡刃宽b=1.5mm2. 切削用量1）铣削深度 因为切削量较小，故可以选择ap=1.3mm，一次走刀即可完成所需长度。2）每齿进给量 机床功率为10kw。查实用机械加工工艺手册表966，f=0.120.20mm/z。由于是对称铣，选较小量f=0.12 mm/z。3）查后刀面最大磨损及寿命 查实用机械加工工艺手册表963（2），磨损T=1.2表964寿命T=180min4）计算切削速度 按实用机械加工工艺手册表965，V=1.84n=7.32=6.445）计算基本工时tmL/ Vf=(90+36)/6.44=6.99min。工序二 精铣25孔上下端面。1. 加工条件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=200241,铸造。加工要求：精铣25上下端面。机床： X6140卧式铣床。刀具： W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度ae=60,深度ap=4,齿数z=10,故据实用机械加工工艺手册）取刀具直径do=80mm。选择刀具前角o5后角o6副后角o=9刀齿斜角s=12主刃Kr=60过渡刃Kr=40副刃Kr=5过渡刃宽b=1.5mm。2. 切削用量1） 铣削深度 因为切削量较小，故可以选择ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需长度。2） 每齿进给量 机床功率为7.5kw。查实用机械加工工艺手册表966 f=0.140.20mm/z。由于是对称铣，选较小量f=0.14 mm/z。3） 查后刀面最大磨损及寿命 查实用机械加工工艺手册表963(2)，磨损T=1.0表964寿命T=180min4） 计算切削速度 按实用机械加工工艺手册表，查得 Vf6.44mm/s， 5） 计算基本工时tmL+182/ Vf=(2+182)/6.44=5.9min。工序三 以25孔上端面为精基准，钻、扩、铰、精铰25孔，孔的精度达到IT7。 1. 选择钻床及钻头 选择Z5125A钻床，选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=22mm，钻头采用双头刃磨法， 2.选择切削用量 （1）决定进给量由do=22mm,查实用机械加工工艺手册表9-105 ，按钻头 ，最终决定选择机床已有的进给量。 （2）耐用度查实用机械加工工艺手册表9-103，耐用度T=75。 （3）切削速度查实用机械加工工艺手册表9-105，V=42m/min。.计算工时由于所有工步所用工时很短，所以使得切削用量一致，以减少辅助时间。扩铰和精铰的切削用量如下：扩钻：选高速钢扩孔钻 铰孔：选高速钢铰刀 精铰：选高速钢铰刀 工序四 以25孔为精基准，钻、粗镗、 精镗60孔，保证孔的精度达到IT7。 1. 选择钻头 选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=55mm，钻头采用双头刃磨法。选择Z5163A钻床 n=22.41000r/min, f=0.0631.2mm/r. 2.选择切削用量 （1）决定进给量 查实用机械加工工艺手册表9钻头进给量 按钻头强度选择 按机床强度选择 最终决定选择Z5163A机床已有的进给量 （2）计算工时选择n=600r/min所以.选择镗刀选择高速钢镗刀， 粗镗时do=59.9mm。选择卧式镗床T68,粗镗时v=20-35 m/min,f=0.3-1.0 mm/r； 精镗时 v=15-30 m/min,f=0.15-0.5 mm/r。工序五 粗铣 半精铣 精铣槽16H11的端面1. 选择机床刀具 选择立式铣床X53K硬质合金钢YG6端铣刀2. 切削用量查实用机械加工工艺手册表9-68 f=0.150.20mm/rT=180min 取f=0.18mm/r v=1.82m/min n=7.32r/min 3. 计算工时 半精铣 工序六 精铣槽16H11 本道工序精铣槽之前已进行了粗铣和半精铣工步，此工序精铣槽须满足各技术要求包括：槽宽16H11，槽深8H12，槽两侧面粗糙度为3.2，槽底面粗糙度为6.3。1. 选择机床及刀具机床 x61W型万能铣床刀具 错齿三面刃铣刀铣槽do=16mm查实用机械加工工艺手册表8国家标准 GB1118 D=160mm，d=40mm ，L=16mm ， 齿数z=24。2. 计算切削用量（1） 由1表9.41和3查得 走刀量 f=0.67 mm/r（2） 铣刀磨钝标准和耐用度由1表9.46查得 磨钝标准为 0.20.3 表9.47查得 耐用度为 T=150min （3） 切削速度 由1 式3.2 查表 9.48 得其中：修正系数， ， ， ， ， m=0.5。 代入上式，可得 v=49.5m/min=0.82m/s 。（4） 确定机床主轴速度 由3 按机床选取主轴转速为6.33 r/s所以 实际切削速度为 3. 计算切削工时 工序七 铣螺纹孔顶面1. 选择机床及刀具机床：X53K立式铣床。刀具：硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。2. 切削用量1） 铣削深度 因为切削量较小，故可以选择ap=1.5mm，一次走刀即可完成所需长度。2） 刀具耐用度查实用机械加工工艺手册表 9-64 寿命T=120min。 3） 计算切削速度查实用机械加工工艺手册表9-65，Vc0.38mm/s，n=1.53r/min,Vf=1.42mm/s图2-2 机械加工工艺卡片四、总结本次毕业论文设计是对我们大学三年课程学习的一个总结，这次设计包括了CAXA实体设计的应用，工序卡片的制作，在设计过程中我们遇到了许多困难，但是我们一一克服了，题目所给的零件是CA6140车床的拨叉。它位于车床变速机构中，主要起换档，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。对于拨叉我们了解不深但是通过我们整个小组的努力我们对拨叉有了一定的了解，从工件的选材到最后的设计完成，我们通过查表查资料把我再设计时遇到的问题一一解决了，使的我们对所学课程有了更好的应用。 机械加工工艺是规定产品或零件机械加工工艺过程和操作方法，是指导生产的重要的技术性文件。它直接关系到产品的质量、生产率及其加工产品的经济效益，生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺来体现，因此工艺规程的编制的好坏是生产该产品的质量的重要保证的重要依据。在编制工艺时须保证其合理性、科学性、完善性。本次设计是车床变速箱中拔叉零件的加工工艺规程及CAXA实体设计。此拔叉零件的结构较为复杂，其加工的地方主要是孔和平面。本设计先加工孔后加工面。将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证它们的加工精度。基准选择以拔叉右面的最大的平面作为粗基准，来加工中间的通孔，然后以此加工过的孔作为精基准。主要加工工序安排是先以中心孔定位加工出顶平面和右侧平面以及下面的大孔的两平面，再以中心孔定位加工出下端的大孔。加工时是用镗床镗孔。最后以这两个孔为基准，分别加工右侧的槽和顶面的螺纹底孔。整个加工过程选用了钻床、铣床和镗床。因此生产效率较高，适用于大批量、流水线上加工。能够满足设计要求参考文献1.胡永生编著.机械制造工艺原理.北京：北京理工大学出版社，19922.卢秉恒主编.机械制造技术基础.北京：机械工业出版社，19993.张福润，徐鸿本，刘延林主编.机械制造技术基础.第二版.武汉：华中科技大学出版社，20004.曾志新，吕明主编.机械制造技术基础.武汉：武汉理工大学出版社，20015.张世昌主编.机械制造技术基础.天津：天津大学出版社，20026.王贵成主编.机械制造学