拨叉零件三维模型创建及数字化制造

毕业设计 论文 拨叉零件三维模型创建及数字化 制造 The fork parts model is created and digital manufacturing 课题名称 拨叉零件的 3D 模型创建及数字化制造 课题性质 工程设计类 班 级 学生姓名 学 号 指导教师 导师职称 一 选题的意义及背景 通过盘形零件的 3D 模型创建与数字化制造 培养学生根据图纸制定正确的工艺方 案的能力 包括零件图工艺分析 装夹方案 工艺路线的确定和刀具 切削工艺参数的 合理选择 培养学生编写数控加工程序的能力 包括零件基点节点的计算 设定工件坐 标系 编写加工程序 是学生对从毛坯到最终零件的工艺全过程有一全面了解 综合运 用机械制图 机械制造工艺 数控加工与编程 CAD CAM 等专业知识 初步具备独立实 施数控加工工艺的能力 二 毕业设计主要内容 1 用 PRO E 软件完成典型零件的三维数字化模型的创建 2 确定生产类型 对零件进行工艺分析 3 切丁毛坯种类及制造方法 绘制毛坯图 4 拟定零件的机械加工工艺过程 选择各工序加工设备及工艺装备 刀具 夹具 量具和辅具 5 确定工序尺寸及公差 各工序切削用量 画出工序简图 6 按图样要求完成零件节点 基点计算 设定工件坐标系 编写加工程序 三 计划进度 第 1 周 查阅资料 按图样要求用 PRO E 软件完成零件的三维造型 制定正确 的工艺方案 第 2 3 周 查阅资料 选择合理的刀具和切削工艺参数 按图样要求完成零件节 点 几点计算 第 4 周 按图样要求设定工件坐标系 编写加工程序 完成零件的加工 第 5 周 撰写毕业设计说明书 第 6 周 答辩 四 毕业设计结束应提交的材料 1 零件的三维 PRT 模型和二维 drw 模型 2 毕业设计说明书 1 份 指导教师 教研室主任 年 月 日 年 月 日 论文真实性承诺及指导教师声明论文真实性承诺及指导教师声明 学生论文真实性承诺学生论文真实性承诺 本人郑重声明 所提交的作品是在本人指导教师的指导下 独立进行研究工作所取 得的成果 内容真实可靠 不存在抄袭 造假等学术不端行为 除文中已经注明声明引 用内容外 本论文不含其它个人或集体已经发表或撰写过的研究成果 对本文的研究作 出重要贡献的个人集体 均已在文中以明确方式表明 如被发现论文中存在抄袭 造假 等学术不端行为 本人愿意承担本声明的法律责任和一切后果 毕业生签名 日期 指导教师关于学生论文真实性审核的声明指导教师关于学生论文真实性审核的声明 本人郑重声明 已经对学生论文所涉及的内容进行严格审核 确定其内容均由学生 在本人指导下取得 对他人论文及结果的引用已经明确注明 不存在抄袭等学术不端行 为 指导教师签名 日期 徐州工业职业技术学院 I 摘要摘要 拨叉是车床变速箱的重要构件之一 在车床的传动变速系统中广泛应用 以实现传递 速度获得变换 制定零件的加工工艺内容从而根据加工典型零件的全部工艺过程 工艺参 数等使用适合机床进行编程 在工艺制定过程中 通过生产批量的分析确定拨叉的加工方 案 并寻求最佳的工艺方案 在安排工艺过程时 保证零件加工要求的同时提高生产率 尽量减少加工余量和切削力以减少工件的变形 完成本次设计我主要做以下工作 1 零件的分析和数字化建模 本零件是不对称图形 具有体积小 复杂的特点 根据 零件图 合理的构思建模顺序 确定建模基面进行数字化建模 使用 PRO E 软件画出零件 的立体图 工程图 并选择毛坯材料和尺寸 2 加工零件的分析 由于该零件是含有孔的零件所以我们应该先选择加工平面 后加 工孔 平面的轮廓平整 安放和定位比较稳定可靠 若加工好平面 就能以平面定位加工 孔 保证平面和孔的位置精度 在制定工艺规程时 就先加工面 再以面为基准来加工孔 而面的加工之前应该做好粗基准为加工面做准备 还有工序的集中与分散选择和毛坯的确 定 并绘制零件图 并如何保证技术条件是加工过程最为重要的问题而夹具也起着至关重 要的作用 但该零件主要采用专用夹具根据零件及刀具对加工余量 切削用量和工时进行 计算 最后制定出工艺卡片 3 零件的编程 使用手工编写程序 实现工艺卡片的要求先后分别进行粗精加工 手 工编程仅要求我们熟悉数控指令及编程规则 而且还要具备数控加工工艺知识和数值计算 能力 关键词 拨叉 加工工艺 编程 Pro E 毕业设计 论文 Abstract Lathe gearbox shifting fork is one of the most important components in the transmission system of lathe widely applied to achieve the transfer speed to obtain the transformation The development of parts of the processing technology of typical parts according to the content and processing all the process technological parameters using suitable machine tool programming Making process in the process through the production of bulk analysis of fork processing program and to seek the best technology solutions In the process to ensure the parts processing requirements while improving productivity minimize the machining allowance and cutting force to reduce the deformation of the workpiece The completion of the design I basically did the following work 1 part analysis and digital modeling the parts are asymmetric pattern has the advantages of small volume complex features According to part drawing reasonable conception modeling sequence determining modeling base digital modeling using PRO E software painted parts of the three dimensional maps engineering drawings and select the blank material and size 2 processing components analysis Because this part is the containing hole parts so we should first select processing plane after processing hole Planar profile formation placing and positioning is stable and reliable if the processing of good plane to plane positioning hole can be processing ensure that the plane and the position precision of the holes in the development process of order on the first surface processing to face as a base for processing holes While the processing should be done before a rough benchmark for the processing of surface preparation And the process of concentration and dispersion of choice and the rough determination and draw the part drawing And how to ensure the technical condition is the most important process and fixture also plays a vital role But the main components using a dedicated fixture according to parts and tool for machining allowance the amount of cutting and man hour calculation Finally developed a process card 3 Parts programming the use of manual programming to achieve the requirements of process card respectively for rough finishing Manual programming requires only that we are familiar with the NC instruction and programming rules but also have CNC machining process knowledge and numerical ability Key words fork machining process programming Pro E 徐州工业职业技术学院 III 目录目录 摘要 ABSTRACT 第一章 绪论 4 1 1 拨叉的背景及意义 4 1 2 拨叉零件的加工工艺拟定 5 1 3 拨叉零件设计完成的任务 7 第二章 拨叉零件的三维建模 7 2 1 零件的建模基本特征 8 2 1 1 基本特征概念 8 2 1 2 零件的创建步骤 8 2 2 拨叉零件图创建要点 9 2 2 1 拨叉零件图 9 2 2 2 拨叉零件图创建的操作步骤 11 第三章 机械加工工艺规程 17 3 1 拨叉零件的工艺分析 17 3 1 1 根据零件图和产品装配图 对零件进行工艺分析 17 3 1 2 拨叉零件的工艺分析 17 3 2 确定拨叉毛坯种类和制造方法 19 3 2 1 选择毛坯种类和制造方法 19 3 2 2 确定拨叉毛坯 19 3 3 拟定拨叉的工艺路线 20 3 3 1 拟定工艺路线需要做的工作 20 3 3 2 拟定拨叉的工艺路线 22 3 4 工序内容的设计 25 3 4 1 工序内容需要做的工作 25 3 4 2 拨叉零件加工工序内容设计 29 3 5 机械加工工艺过程卡片 36 第四章 拨叉零件加工工序编制 37 4 1 零件编程的方法介绍 37 4 1 1 手动编程 37 4 1 2 利用 PROE 实现零件的计算机辅助编程 37 4 2 编程零件的编程加工 37 第五章结论 45 参考文献 46 致谢 47 附录 48 第一章 绪论 4 第一章第一章 绪论绪论 机械制造工业是为现代化建设提供各种机械装备的部门 在国民经济的发展中具有 十分重要的地位 机械制造工业的发展规模和水平是反映国民经济实力和科学技术水平 的重要标志 因此 我国一贯都把发展机械制造工业作为发展国民经济的战略重点之一 我国的机械制造工业今后的发展 除了不断提高常规机械生产的工艺装备和工艺水 平外 还必须研究开发优质高效精密工艺 为高新技术产品的生产提供新工艺 新装备 加强基础技术研究 强化和掌握引进技术 提高自主开发能力 形成常规制造技术与先 进制造技术并进的机械制造工业结构 数控加工制造自动化及其发展是机械制造行业中 的最新技术进步的又一个标志 1 1 拨叉零件背景及意义拨叉零件背景及意义 CA6140 数控机床是已是现代制造产业的重要标志之一 CA6140 型车床具有良好 结构先进 操作轻便等特点 在我国机械制造行业中使用非常广泛 所以说数控机床的 生产至关重要 拨叉在数控机床中是一种辅助零件 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 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 我研究的课题是拨叉 拨叉应用在变速箱的换档机构中 拨叉头孔套早变速叉轴上 拨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 变换操纵机构就通过 拨叉头部的操纵 槽带动拨叉与变速叉轴一起在变速箱中滑移 拨插脚拨动双联变换齿 轮在花键上滑动一改变档位 从而改变速度 该拨叉在改换档位是要承受弯曲应力和冲 击载荷的作用 因此该零件具有足够的强度和刚度以及韧性 以适应拨叉的工作条件 该拨叉形状特殊 结构简单 为实现换档变速的功能 其叉轴孔与变速叉轴有配合要求 因此加工精度要求较高 徐州工业职业技术学院 5 1 2 拨叉零件的加工拨叉零件的加工工艺路线拟定工艺路线拟定 车床的拨叉位于车床变速机构中 主要起换档 使主轴回转运动按照操作者的要求 工作 获得所需的速度和扭矩的作用 零件下方的孔与操纵机构相连 而上方的半孔则 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 拨叉是机床变速箱中一个重要的零件 因为其零件尺寸比较小 结构形状较复杂 应选择能够满足孔和槽加工精度要求的加工方法及设备 除了从加工精度和加工效率两 方面考虑以外 也要适当考虑经济因素 在满足精度要求及生产率的条件下 应选择价 格较底的机床 1 方案一 工序 1 车 55mm 圆与两端面 工序 2 铣断 使之为两个零件 工序 3 铣 16 8mm 槽 工序 4 铣 40mm 外圆斜面 工序 5 加工 25mm 小头孔 方案一的优点是先加工 55mm 圆与两端面 以便于后续加工 并利用了两件合铸 的优势 提高了工作效率 然后在铣床上把所有铣的工序全部弄完 省去了在各机床间 切换的麻烦 最后加工孔 缺点是没有考虑到 55mm 圆与槽都与小头孔有垂直度要求 可以先加工小头孔 后加工槽 2 方案二 工序 1 铣断 使之为两个零件 工序 2 加工 25mm 小头孔 工序 3 铣 16 8mm 槽 工序 4 车 55mm 半圆与两端面 工序 5 铣 40mm 外圆斜面 方案二是先切开工件 分别加工 然后加工小头孔 再铣 再车 再铣 显然 工序上效率低 但由于圆与槽都与小头孔有垂直度要求 可以先加工小头孔 后加工槽 应该利用两件合铸的优势 所以还是先加工 55mm 大圆 3 方案三 第一章 绪论 6 工序 1 粗 精车 55mm 圆与两端面 工序 2 铣断 使之为两个零件 工序 3 加工 25mm 小头孔 工序 4 铣 16 8mm 槽 工序 5 铣 40mm 外圆斜面 方案三优点利用两件合铸的优势 保证 55mm 圆与槽都与小头孔有垂直度要求 缺点是效率较低而且没有考虑到拨叉在使用时所受的冲击性比较大所以在 40mm 左右 端面应该保证粗糙度 4 方案四 工序 1 钻 扩 粗铰 精铰 25mm 孔 以 40mm 外圆和其端面为基准 选用 Z5120A 立式钻床加专用夹具 工序 2 铣 55mm 的叉口及左 右端面 利用 25mm 的孔定位 以两个面作为基 准 选用 X5020A 立式铣床和专用夹具 工序 3 粗 精铣 55mm 的叉口的内圆面 利用 25mm 的孔定位 以两个面作为 基准 选用 X5020A 立式铣床和专用夹具 工序 4 粗铣宽 35mm 斜面 以 25mm 的孔和 55mm 的叉口定位 选用 X5020A 立 式铣床加专用夹具 工序 5 粗精铣 16 8mm 的槽 以 25mm 的孔定位 选用 X5020A 立式铣床加专用 夹具 工序 6 切断 55mm 的叉口 用宽为 4mm 的切断刀 选用 X5020A 立式铣床加专用 夹具 方案四优点利用两件合铸的优势 可以提高生产率 方案合理 缺点是主要表现在 25mm 的孔及其和 16mm 的槽和 55mm 的端面加工要求上 以上三者之间具有位置精度 要求 先加工内孔 25 再以 25 孔为基准加工 55mm 内孔 由于零件图知 25 mm 孔的设计基准为 55mm 孔的中心线 所以加工 25 mm 孔时定位最好为 55 mm 孔 的中心线 可保证其加工的位置精度 因此 对于拨叉的设计方案就我个人而言我又有不同见解 通过查看其他的几种加工方法 我经过综合考虑将几种方法的优点集中起来作出拨 叉的加工方法 徐州工业职业技术学院 7 工序 1 粗 半精车拨叉头两端面 工序 2 粗 半精铣拨叉脚 55mm 两端面 工序 3 粗 半精车拨叉 55mm 内孔 工序 4 切断拨叉叉口 工序 5 钻 粗铰 精绞拨叉头内孔 工序 6 校正拨叉 工序 7 粗铣键槽及斜面 工序 8 半精铣键槽 工序 9 去毛刺 工序 10 中检 工序 11 校正拨叉 工序 12 清洗 工序 13 终检 1 3 拨叉零件设计完成的任务拨叉零件设计完成的任务 分析零件图选择毛坯尺寸 对零件加工尺寸 表面粗糙度等技术要求综合分析 得 出零件的加工过程 最后选择合适的机床 根据零件图 用 PRO E 生成三维模型和其工 程图 PRO E 作为数控行业适用最广的数字化制图软件 它不仅三维建模功能强大 而 且整个软件功能齐全 仿真走刀路线加工很形象 再加上对 PRO E 数字化建模的熟悉 所以选择 PRO E 这个软件生成零件的立体图 然后根据毛坯的形状与零件图形基本相同 需要加工的内轮廓给出加工条件 查阅相关资料 计算出加工零件是所需要的切削速度 主轴转速及背吃刀量 选择所需的刀具 精加工和粗加工选择不同的刀具加工 确定 加工工艺 并制定加工的工艺卡片 最后使用手工编程方法来编制零件加工程序 械制造工艺学课程设计使我们学完了大学的全部基础课 技术基础课以及大部分专 业课之后进行的 这是我们在进行毕业之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习 也是一次理论联系实际的训练 第一章 绪论 8 徐州工业职业技术学院 9 第二章第二章 拨叉零件的三维建模拨叉零件的三维建模 三维软件可以模拟出设备的外观和机械结构 并检查干涉状况 当机械设计过程中 设置好关联 修改其中一项数据 可以实现整个结构自动变化 在必要的时候可以进行运 动仿真 模拟其动画 建模最主要的可以用来数控加工 可以进行运动分析 看看集资额 在静止装配状态和运行中是不是有问题 比如干涉 而且进行力学分析意义重大 还可以 以做效果图 渲染 出 2D 工程图 所以三维建模至关重要 我们必须学好建模软件 才 能更好的去利用 2 1 零件的建模基本特征零件的建模基本特征 2 1 1 基本特征概念基本特征概念 Pro ENGINEER 是一个基于特征的实体建模工具 认为特征是构成模型的基本单元 实体模型是通过创建特征完成设计的 也就是说零件模型是特征的叠加 以最自然的思 考方式设计 如钻孔 挖槽和圆角等 均视为零件设计的基本特征 2 1 2 零件的创建步骤零件的创建步骤 1 启动 Pro ENGINEERWildire4 0 在装好该软件的基础上 直接双击该快捷方式 图标 即可启动该软件 2 启动之后进入 Pro ENGINEER 操作界面 在主工具栏中选择新建 会自动进入以下介面如图 2 1 系统默认为零件建模 这是一 定要注意将使用缺省模板中的对号去掉 因为系统默认为英寸 而我们使用时单位为毫 米 第二章 拨叉零件的三维建模 10 图图 2 12 1 建立零件造型建立零件造型 3 生成第一个基础特征 即基础特征 4 添加修改特征 完善设计 5 满意后存盘退出 否则返回上一步继续操作 在下面设计的典型零件比较为简单 由截面轮廓草图主要经过拉伸而成 所以选择 拉伸特征进行三维模型的创建 2 2 拨叉零件图创建要点拨叉零件图创建要点 在 Pro ENGINEER 中 基础特征包括拉伸特征 旋转特征 扫描特征 混合特征 和可变截面扫描特征等 他们是由剖面通过指定的方式来生成的 因为截面是以草会的 方式绘图的 所以也称为草绘特征 在建模的过程中可以使用 加材料 或者 减材料 方法建立基础特征 Pro e 可随时由三维实体模型产生二维工程图 而且自动标注尺寸 在三维或二维 图形上做尺寸修正时 其相关的二维图形或三维实体模型均自动修改 同时装配 制造 等相关设计也会自动修改 如此可确保数据的正确性 并避免反复修改浪费时间 由于 采用单一数据库 提供了所谓双向关联性的功能 正符合了现代产业中所谓的同步工程 概念 在使用该软件时 我们要注意以下几点 1 在刚开始进入基准特征界面时都是不使用缺省模板 2 使用拉伸工具时在草绘平面一定要是完全封闭的 当然这并不包括去除材料的时 候可以做成不完全封闭的 例如一条直线就可以完成去除材料 该拨叉就是运用到这一 点 3 在创建肋板时一定要注意 过了圆柱的轴线时不能使用筋工具 4 在进行工程图的转换时 一定要将文件下的绘图选项更改为 iso dtl 因为该软件 本身系统默认为英寸 将其更改为 iso dtl 是为了将使用单位改为以毫米为单位 2 2 12 2 1 拨叉零件图拨叉零件图 拨叉零件图 2 2 如下 徐州工业职业技术学院 11 拨叉零件图拨叉零件图 2 22 2 第二章 拨叉零件的三维建模 12 2 2 2 拨叉零件图创建的操作步骤拨叉零件图创建的操作步骤 1 创建工件最上方部分的类似半圆形轮廓 1 单击 基础特征 工具栏中的 拉伸工具 按钮或 插入 菜单下的 拉伸 菜单项 PRO E 将弹出下图所示的 拉伸工具 操作板 绘制如 2 3 所示 图图 2 3 2 3 拉伸工具拉伸工具 操作板操作板 2 打开 放置 上的滑面板选择已有的截面作为拉伸特征的截面或者单击其中 的 定义 选择 TOP 面草绘平面 RIGHT 朝右 绘制如 2 4 所示 图图 2 42 4 圆形轮廓二维截面草图圆形轮廓二维截面草图 3 点击 按钮创建造型特征 选择 选项 按钮输入拉伸值 12 如下图 2 5 所示 徐州工业职业技术学院 13 图图 2 52 5 圆形轮廓所得立体图圆形轮廓所得立体图 4 点击按钮完成创建 2 建平面为创建 40 的圆柱做准备 1 点击 新建平面 自动会弹出对话框如图 2 6 所示 图图 2 62 6 新建平面对话框新建平面对话框 2 选择参照 FRONT 并按住 Ctrl 键面输入平移距离 4 点确定如图 2 7 所示 第二章 拨叉零件的三维建模 14 图图 2 72 7 定义偏移参照及偏移距离定义偏移参照及偏移距离 3 则平面就会建立如图 2 8 图图 2 82 8 建立平面建立平面 3 创建 40 的圆柱步骤如上述一样使用拉伸工具 4 创建正方体支架 使用拉伸工具 在草绘平面里一定要注意截面必须是封闭的 在绘制草绘图的时候要注意看图中各个线段有没有重复 而且图中多余的直线一定要 修减干净 因为这样也会导致截面不封闭 5 创建底板 使用拉伸工具 这个地方关系到绘制肋板如果这个地方上下两圆连 徐州工业职业技术学院 15 接的不正确那么在做肋板就会有问题 经过绘制我发现 上下两圆的并不是我们通常 所想的都是两圆的切线 如果那样做的在绘制肋板就会有拉伸不成功 右侧线只有如 图 2 9 75 圆的中心线与 75 外圆的交点和 40 圆的中心线与 40 外圆的交点相 连接 左侧线与 75 圆相切 肋板才会拉伸成功 图图 2 92 9 底板二维草绘图底板二维草绘图 6 新建平面 DTM2 方法如步骤四一样只是参照平面不一样 注意不要忘记按 Ctrl 键 7 创建肋板 不能使用筋工具 因为过圆柱的轴线时不能使用筋工具 所以只 能拉伸 如果创建底板正确 那么肋板很容易做出来 所以在拉伸底板时一定要注意 步骤五所强调的地方并且保证 40 圆是实体的没有打孔 这时的草绘平面就是刚才 所创建的 DTM2 平面 8 倒圆角 1 点击 倒圆角 按钮自动弹出对话框输入倒圆角值 3 第二章 拨叉零件的三维建模 16 2 点击按钮完成创建 9 切断拨叉口 同样使用拉伸工具 在切断时草绘平面反而不是封闭的只需要简 单的一条直线就可以完成切断 如果使用封闭的曲面反而不容易切断所以这个地方还 是简单的用一条直线拉伸之后将其切断 选择 DMT1 面草绘平面 绘制如图 2 11 所示 图图 2 112 11 叉口切断草绘图叉口切断草绘图 10 创建 25 的孔使用拉伸或者是旋转 不要忘记 去除材料 很简单就 可以创建好 11 创建斜面也是使用拉伸 去除材料 也很容易 12 创建键槽按照图纸的尺寸将草绘图绘制好 去除材料没有难点 很容易 通过以上基准特征 将该零件图建模创建完整最后拨叉如图 2 12 徐州工业职业技术学院 17 图图 2 122 12 拨叉三维零件图拨叉三维零件图 第三章 机械加工工艺规程 18 第三章第三章 机械加工工艺规程机械加工工艺规程 3 1 拨叉零件的工艺分析拨叉零件的工艺分析 拨叉是 CA6140 车床变速箱中一个重要的零件 因为其零件尺寸比较小 结构形 状较复杂 但其加工孔和侧面有精度要求 此外还有小头孔上的槽要求加工 对精度 有一定的要求 拨叉的底面 大头孔上两侧面和大小头孔粗糙度要求都是 所以都要 求精加工 其大头孔与侧面有垂直度的公差要求 所要加工的槽 在其槽右侧面有垂 直度公差要求 因为零件的尺寸精度 几何形状精度和相互位置精度 以及各表面的 表面质量均影响机器或部件的装配质量 进而影响其性能与工作寿命 因此它们的加 工必须保证精度要求 3 1 1 根据零件图和产品装配图 对零件进行工艺分析根据零件图和产品装配图 对零件进行工艺分析 设计工艺规程时 首先应分析零件图和该零件所在部件或总成的装配图 了解该 零件在部件或总成中的位置和功用以及部件或总成对该零件提出的技术要求 明确零 件的主要加工表面 分析其主要技术关键和相应采取的工艺措施 形成工艺规程设计 的总体构思 2 对零件图和装配图进行工艺审查 1 审查图样上的视图 尺寸公差和技术要求是否正确 应统一 完整 2 对零件设计结构工艺性进行评价 看是否有利于机械加工 装配 热处理及 毛坯制造等 如果发现有不合理之处应及时提出 并同有关设计人员商讨图样修改方 案 报主管领导审批 3 1 2 拨叉零件的工艺分析拨叉零件的工艺分析 1 了解拨叉零件的用途 图纸上所给的零件是 CA6140 车床上的拨叉 它位于车床主轴箱变速机构中 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 零 件上方的 25mm 的孔与操作机构相连 下方的 55mm 半孔则是用于所控制齿轮所在 轴接触 通过上方的力拨动拨动下方的齿轮变速 当需要变速时操纵变速杆 变速操 徐州工业职业技术学院 19 纵机构就通过拨叉头部操纵槽带动拨叉与变速叉轴一起在变速箱中滑移 拨叉脚移动 双连杆变换齿轮在花键轴上滑动换挡位 从而改变车床主轴变速 拨叉在换挡位时要承受弯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 韧性 该零件的主要加工表面为 1 小头孔mm 021 0 0 25 2 大头半圆孔mm 46 0 0 55 3 小头孔的端面 大头半圆孔的端面 大头半圆孔端面与小头孔的中心轴线的垂 直度误差为 0 1mm 底边的 16 8 mm 的槽的有表面的与小头孔的中心轴线的垂直度 误差为 0 08mm 4 小头孔mm 的粗糙精度 Ra1 6 大头半圆孔mm 的粗糙精度 021 0 0 25 46 0 0 55 Ra3 2 并且其两端面的粗糙精度为 Ra3 2 半圆表面粗糙度为 Ra6 3 槽 16 8 mm 左右表面的粗糙度为 Ra3 2 上表面为 Ra6 3 40 mm 上的长为 35 斜面 表面粗糙度 Ra6 3 2 熟悉拨叉零件技术要求及对使用性能的影响 该拨叉的技术要求如表该拨叉的技术要求如表 3 13 1 加工表面尺寸及偏差公差及精度度等级表面粗糙度形位公差 拨叉左端面 0 3 0 80 IT1212 5 拨叉右端面 0 3 0 80 IT123 2 拨叉脚内表面 46 0 0 55 IT133 2 拨插脚两端面 06 0 18 0 12 IT113 2 垂直度公差 0 1 叉轴孔 021 0 0 25 IT71 6 键槽 21 0 0 16 IT123 2 6 3 垂直度公差 0 08 斜面 35 自由公差 6 3 拨叉形状特殊 结构简单 属典型的叉类零件 为实现换挡 变速的功能 其 叉轴孔与变速叉轴又有配合要求因此加工精度要求较高 插脚两端面在工作中需冲击 载荷 为增强其耐磨性 该表面要求淬火处理 mm 硬度为 48 58HRC 为保 021 0 0 25 第三章 机械加工工艺规程 20 证拨叉换挡时插脚受力均匀 要求插脚两端面对叉轴孔轴线的垂直度为 0 1mm 为保 证拨叉在叉轴上有准确地位置 改换档位准确拨叉采用键定位 键槽的尺寸为 16 8mm 且键槽对于叉轴孔的中心线垂直度要求为 0 08mm 综上所述 该拨叉件的各项技术要求制定的较合理符合该零件在变速箱中使用 3 审查拨叉零件的工艺性 分析零件图可知 拨叉两端面和插脚两端面均要求切削加工 并在轴方向上均 高于相邻表面 这样既减少了加工面积 有提高了换挡时插脚端面的接触刚度 mm 孔和mm 端面均为平面 可以防止加工过程中钻头钻偏 以保证孔的 021 0 0 25 46 0 0 55 加工精度 另外 该零件通过铣削 车削加工既可以达到加工要求 所以该零件的工 艺性较好 3 2 确定拨叉毛坯种类和制造方法确定拨叉毛坯种类和制造方法 3 2 1 选择毛坯种类和制造方法选择毛坯种类和制造方法 提高毛坯制造质量 可以减少机械加工劳动量 降低机械加工成本 但同时可能 会增加毛坯的制造成本 要根据生产类型和毛坯制造的生产条件综合考虑 1 确定毛坯种类 形状复杂的毛坯 如箱体 机架 底座等宜采用铸件 用于铸造的材料有灰铸铁 可锻铸铁 球墨铸铁 钢铸 有色金属合金等 多数铸件采用砂型铸造 2 选择毛坯原则 选择毛坯制造方法时应考虑材料的工艺性能 毛坯的尺寸 形状和精度要求 零 件的生产纲领 现有的生产条件等 零件的使用要求决定了毛坯形状特点 各种不同 的使用要求和形状特点 形成了相应的毛坯成形工艺要求 3 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量 设计时应根据不同的毛坯种类及制造方法 按国家标准规定毛坯的尺寸公差和机 械加工余量确定 徐州工业职业技术学院 21 3 2 2 确定拨叉毛坯确定拨叉毛坯 1 选择拨叉毛坯类型 由于该拨叉在工作过程中要承受冲击载荷 并且该零件的材料为 HT200 灰铸铁 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 生产类型为大批量 生产 故选择铸件毛坯 2 确定拨叉毛坯的尺寸公差和加工余量 1 由于工件较小 为方便加工节省材料将两件铸件在一起同时加工 2 铸件的圆角半径 选择金属铸造 R3 5mm 3 孔mm 考虑其孔径较小为简化铸造毛坯外型 先直接将 40 mm 圆 021 0 0 25 柱铸成实心的 4 毛坯为铸孔 5 公差等级 由拨叉的功用和技术要求 确定该零件的尺寸公差等级为 CT9 7 表面粗糙度有零件图可知该拨叉的加工表面粗糙度 Ra 均大于 Ra1 6 根据上述条件确定拨叉的加工余量 表表 3 23 2 拨叉的毛坯加工余量拨叉的毛坯加工余量 项目机械加工余量尺寸公差 宽度 12 宽度 80 55 1 5 3 5 1 5 3 5 1 5 3 5 06 0 18 0 2 1 46 0 0 46 0 自由公差 3 3 拟定拨叉的工艺路线拟定拨叉的工艺路线 3 3 1 拟定工艺路线需要做的工作拟定工艺路线需要做的工作 在拟定工艺路线时 需同时提出几种可能的加工方案 然后通过技术 经济的对 比分析 最后确定一种最为合理的工艺方案 1 选择定位基准 第三章 机械加工工艺规程 22 粗基准 用毛坯上未经加工的表面作为定位基准称为粗基准 精基准 用加工过的表面作为定位基准称为精基准 2 表面加工方法的选择 根据加工表面的技术要求 确定加工方法和加工方案 这种方案必须在保证零件 达到图纸要求方面是稳定而可靠的 并在生产率和加工成本方面是最经济合理的 a 要考虑生产纲领 即考虑生产率和经济性问题 b 应考虑本厂的现有设备和生产条件 即充分利用本厂现有设备和工艺装备 C 在选择加工方法时 首先根据零件主要表面的技术要求和工厂具体条件 先选 定它的最终工序方法 然后再逐一选定该表面各有关前导工序的加工方法 3 加工阶段的划分 对于那些加工质量要求较高或较复杂的零件 通常将整个工艺路线划分为以下几 个阶段 1 粗加工阶段 主要任务是切除各表面上的大部分余量 其关键问题是提 高生产率 2 半精加工阶段 完成次要表面的加工 并为主要表面的精加工做准备 3 精加工阶段 保证各主要表面达到图样要求 其主要问题是如何保证加工 质量 4 光整加工阶段 对于表面粗糙度要求很细和尺寸精度要求很高的表面 还 需要进行光整加工阶段 这个阶段的主要目的是提高表面质量 一般不能用于提高形 状精度和位置精度 常用的加工方法有金刚车 镗 研磨 珩磨 超精加工 镜面磨 抛光及无屑加工等 划分加工阶段的原因 1 保证加工质量 粗加工时 由于加工余量大 所受的切削力 夹紧力也大 将引起较大的变形 如果不划分阶段连续进行粗精加工 上述变形来不及恢复 将影 响加工精度 所以 需要划分加工阶段 使粗加工产生的误差和变形 通过半精加工 和精加工予以纠正 并逐步提高零件的精度和表面质量 2 合理使用设备 粗加工要求采用刚性好 效率高而精度较低的机床 精加工 则要求机床精度高 划分加工阶段后 可避免以精干粗 可以充分发挥机床的性能 延长使用寿命 徐州工业职业技术学院 23 3 便于安排热处理工序 使冷热加工工序配合的更好粗加工后 一般要安排去 应力的时效处理 以消除内应力 精加工前要安排淬火等最终热处理 其变形可以通 过精加工予以消除 4 有利于及早发现毛坯的缺陷 如铸件的砂眼气孔等 粗加工时去除了加工表 面的大部分余量 若发现了毛坯缺陷 及时予以报废 以免继续加工造成工时的浪费 应当指出 加工阶段的划分不是绝对的 必须根据工件的加工精度要求和工件的刚性 来决定 4 工序集中与分散 工序集中 工序数少而各工序的加工内容多 工序分散 工序数多而各工序的加工内容少 5 机床设备与工艺设备的选择 1 机床设备的选择 a 所选机床设备的尺寸规格应与工件的形体尺寸相适应 b 精度等级应与本工序加工要求相适应 c 电机功率应与本工序加工所需功率相适应 d 机床设备的自动化程度和生产效率应与工件生产类型相适应 2 工艺装备的选择将直接影响工件的加工精度 生产效率和制造成本 应根据 不同情况适当选择 3 3 2 拟定拨叉的工艺路线拟定拨叉的工艺路线 1 定位基准的选择 1 粗基准的选择 对于零件而言 尽可能选择不加工表面为粗基准 根据这个 基准选择原则 现选取 25 mm 孔的不加工外轮廓表面作为粗基准 2 精基准的选择 主要考虑基准重合的问题 当设计基准与工序基准不重合时 应进行尺寸换算 利用一组共两块 V 形块支撑 40 mm 的圆柱作为定位面 限制 5 个 自由度 再以一个销钉限制一个自由度 达到完全定位然后进行铣削 2 表面加工方法的确定 制定工艺路线的出发点应当是使零件的几何形状 尺寸精度以及位置精度等技术 要求能得到合理的保证在生产纲领已确定得情况下 可以考虑采用外能性机床配以专 第三章 机械加工工艺规程 24 用工卡具 并且尽量使工序集中来提高生产率 表表 3 33 3 拨叉零件表面加工方案拨叉零件表面加工方案 加工表面尺寸及偏差公差及精度度等级表面粗糙度加工方案 拨叉左端面 0 3 0 80 IT1312 5 粗铣 拨叉右端面 0 3 0 80 IT123 2 粗铣 半精铣 拨叉脚内表面 46 0 0 55 IT133 2 粗车 半精车 拨叉脚两端面 06 0 18 0 12 IT113 2 粗铣 半精铣 磨削 叉轴孔 021 0 0 25 IT71 6 钻 粗铰 精绞 键槽 21 0 0 16 IT123 2 6 3 粗铣 半精铣 斜面 35 自由公差 6 3 粗铣 3 加工阶段的划分 将拨叉加工阶段划分为粗加工 半粗加工 精加工三个阶段 在粗加工阶段 首先要将精基准 40mm 端面及外圆 准备好 是后续工作都 可采用精基准定位加工 然后粗加工拨叉头左 右端面 拨叉脚内表面 斜面 键槽 在半粗加工阶段加工拨叉头右端面 拨叉内表面 键槽 拨叉脚两端面 钻孔 在精 加工阶段完成孔的精绞 4 工序的集中与分散 该拨叉零件选用工序集中原则安排拨叉的加工工序 运用工序集中原则使工件的 装夹次数减少 不但可以缩短辅助时间 而且由于一次装夹中加工了许多表面 有利 于保证各个表面之间的相对位置精度要求 可以提高加工效率 5 工序顺序的安排 1 机械加工工序的安排如下 a 遵循 先基准后其他 原则首先加工精基准 拨叉头端面与 40mm 外圆 b 遵循 先粗后精 原则先安排粗加工工序 后进行精加工工序 c 遵循 先主后次 原则先加工主要表面 拨叉头左端面和叉轴孔拨 021 0 0 25 叉脚两端面 后加工次要表面 键槽和斜面 徐州工业职业技术学院 25 d 遵循 先面后孔原则 先加工拨叉头端面 后加工叉轴孔 021 0 0 25 2 辅助工序的安排如下 粗加工拨叉脚两端面后安排校直工序 在进行半精加工后安排去毛刺和中间检验 工序 精加工后安排去毛刺 清洗和终检工序 综上所述 该拨叉工序的安排顺序为 基准加工 主要表面粗加工及一些余量 大的表面粗加工 主要表面的半精加工和次要表面的加工 主要表面精加工 6 确定工艺路线 在综合考虑上述安排原则的基础上 确定工艺路线为 粗铣拨叉头两端面及拨叉 脚两端面及粗车拨叉脚内孔 半精铣拨叉头右端面拨叉脚两端面及半精车拨叉脚内孔 切断拨叉叉口 钻 粗铰 半精绞拨叉头内孔 校正拨叉 粗铣拨叉键槽 021 0 0 25 及斜面 半精铣拨叉键槽 去毛刺 中检 校正拨叉 磨削拨叉脚两端面 清洗 终 检 7 机床设备 工装的选用 针对大批生产的工艺特征 选用设备及工艺装备按照通用 专用相结合的原则 各工序使用的机床 工装及工艺路线如下 表表 3 43 4 拨叉零件的工艺路线使用机床的设备 工装拨叉零件的工艺路线使用机床的设备 工装 工序工序名称及内容机床设备刀具量具 1 粗铣拨叉头两端面X61W 铣床端面铣刀游标卡尺 2 半精铣拨叉头两端面X61W 铣床端面铣刀游标卡尺 3 粗铣拨叉脚两端面X61W 铣床端面铣刀游标卡尺 4 半精铣拨叉脚两端面X61W 铣床端面铣刀游标卡尺 5 粗车拨叉内孔CA6140 卧式车床内孔车刀游标卡尺 6 半精车拨叉内孔CA6140 卧式车床内孔车刀游标卡尺 7 切断拨叉叉口X61W 铣床三面刃立铣刀 8 钻 粗铰 精绞拨叉头内孔立式钻床 Z535麻花钻游标卡尺 10 校正拨叉钳工台手锤 11 粗铣键槽及斜面X61W 铣床三面刃铣刀游标卡尺 12 半精铣键槽X61W 铣床三面刃铣刀游标卡尺 13 去毛刺钳工台平挫 14 中检 第三章 机械加工工艺规程 26 15 校正拨叉钳工台手锤 16 清洗 17 终检 3 4 工序内容的设计工序内容的设计 3 4 1 工序内容需要做的工作工序内容需要做的工作 工序内容设计及加工余量的确定 工序尺寸及公差计算 切削用量选择 工时定 额等方面问题 1 加工余量的确定 总加工余量与工序加工余量之间的关系 3 1 n i i Z Z 1 0 式中 总加工余量 Z0 工序加工余量 Zi 工序数目n 在加工过程中 由于工序尺寸有公差 实际切除的余量是有变化的 因此加工余 量又有工程余量 名义加工余量 最大加工余量和最小加工余量之分 通常所说的 加工余量 是指工称余量而言 其值等于前后工序的基本尺寸之差 见图 3 1 即 3 2 121 LLZ 对于最大加工余量和最小加工余量 因加工内外 表面的不同而计算方法各异 1 外表面的加工 11112min1max2max1 ZLLLLZ 21122max2min2min1 ZLLLLZ 21min1max1 ZZz 徐州工业职业技术学院 27 2 内表面加工 11211min2max1max1 ZLLLLZ 21221max2min1min1 ZLLLLZ 21min1max1 ZZz 式中 本道工序基本尺寸及其公差 1 L 1 前道工序基本尺寸及其公差 2 L 2 本工序余量及公差Z 图图 3 1 1 3 1 1 外表面名义 最大 最小加工余量外表面名义 最大 最小加工余量 图图 3 1 2 3 1 2 内表面名义 最大 最小加工余量内表面名义 最大 最小加工余量 上述计算结果说明 实际的加工余量是变化的 其变化范围等于本工序与前工序 第三章 机械加工工艺规程 28 的尺寸公差之和 工序余量还有单面和双面之分 如图 3 2 所示的平面加工 余量为单面余量 Z1 图 3 2 所示对于圆柱面加工 回转体类工件 则有单面余量和双面余量之分即 为双面余量 而为单面余量 一般来讲 回转体表面都采用双面 21 2 1 21 余量进行分析与计算 图图 3 23 2 单面与双面余量单面与双面余量 2 工序尺寸的确定的方法 工序尺寸的计算要根据零件图上的设计尺寸 已确定的各工序的加工余量及定位 基准的转换关系来进行 确定工序尺寸一般方法是 有加工表面的最后一道工序 按 图样给出的设计尺寸 开始依次进行向前推算 直到毛坯尺寸 工序尺寸的公差按各 工序的经济精度确定 并按 入体原则 确定上 下偏差 即轴的上偏差为零 孔的 下偏差为零 3 切削用量的选用 1 切削用量的选择原则 粗加工时 一般以提高生产率为主 但也应考虑经济性 和加工成本 半精加工和精加工时 应在保证加工质量的前提下 兼顾切削效率 经 济性和加工成本 首先选取尽可能大的背吃刀量 即切削深度 其次要根据机床 p a 动力和刚性限制条件或已加工表面粗糙的规定等 选取尽可能大的进给量 最后利f 用切削手册选取或用公式计算确定最佳切削速度 c V 2 背吃刀量 p a a 在工件表面粗糙度值要求为 Ra12 5 m 25 m 时 如果数控加工的加工余量小 于 5mm 6mm 粗加工一次进给就可以达到要求 徐州工业职业技术学院 29 b 在工件表面粗糙度值要求为 Ra3 2 m 12 5 m 时 可分粗加工和半精加工两 步进行 粗加工时的背吃刀量选取同前 粗