拉杆零件工艺分析

目录1 零件分析11.1 拉杆的作用11.2 零件的工艺分析21.3 确定零件的生产类型42 确定毛坯类型绘制毛坯简图52.1 选择毛坯52.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量63 工艺规程设计73.1定位基准的选择73.2 拟定工艺路线73.3 加工设备及工艺装备的选用103.4 加工余量、工序尺寸和公差的确定123.5 切削用量的选择143.6 时间定额的计算184 专用铣槽夹具设计234.1 夹具设计任务234.2 拟定钻床夹具结构方案与绘制夹具草图244.3 绘制夹具装配总图254.4 夹具装配图上标注尺寸、配合及技术要求25结束语26参考文献271 零件分析1.1 拉杆的作用拉杆是CA6140车床上的一个易损零件，车床使用一段时间后，这个零件就由于磨损而失去其使用性能，就需要更换新的。拉杆安装在车床床头箱（主轴变速箱）的I轴的控制装置上，具体装在I轴的孔中，它与杠杆和滑环一起起到控制多片式摩擦离合器的作用。我们知道，CA6140型车床主轴箱内的开停和换向装置手用机械双向多片式摩擦离合器，它由结构相同的左右两部分组成，左离合器传动主轴的正转；右离合器控制主轴的反转。当控制装置使拉杆向左移动时，是左部分离合器被压紧，主轴获得正转；而当控制装置使拉杆向右移动时，使右部分离合器被压紧，主轴反转；当控制装置处于中间时，主轴停止转动。拉杆上右边的20H11槽与杠杆相配，通过杠杆来拨动拉杆向左或向右移动；拉杆上左边的销孔装有销钉以带动压紧套左右移动以压紧左、右部分离合器内、外摩擦片，然后通过摩擦片间的摩擦力，将转矩由轴I传给其上的空套齿轮，再由空套齿轮与轴II上的齿轮啮合，由主运动传动链主轴II，使主轴按操作者的意图实现给定速度的正转或反转。1.2 零件的工艺分析由零件图可知其材料为45钢。45钢化学成分为含碳（C）量是0.420.50%，Si含量为0.170.37%，Mn含量0.500.80%，Cr含量=0.25%。45号钢为 优质碳素结构用钢 ,硬度不高易切削加工,模具中常用来做模板,梢子,导柱等,但须热处理 。45号钢淬火后没有回火之前，硬度大于HRC55（最高可达HRC62）为合格。 实际应用的最高硬度为HRC55（高频淬火HRC58）。 45号钢不要采用渗碳淬火的热处理工艺。 调质处理后零件具有良好的综合机械性能，广泛应用于各种重要的结构零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。但表面硬度较低，不耐磨。可用调质表面淬火提高零件表面硬度。一般用于表面耐磨、芯部耐冲击的重载零件，其耐磨性比调质表面淬火高。其表面含碳量0.81.2，芯部一般在0.10.25（特殊情况下采用0.35）。经热处理后，表面可以获得很高的硬度（HRC5862），芯部硬度低，耐冲击。 如果用45号钢渗碳，淬火后芯部会出现硬脆的马氏体，失去渗碳处理的优点。现在采用渗碳工艺的材料，含碳量都不高，到0.30芯部强度已经可以达到很高，应用上不多见。0.35从来没见过实例，只在教科书里有介绍。可以采用调质高频表面淬火的工艺，耐磨性较渗碳略差。 GB/T699-1999标准规定的45钢推荐热处理制度为850正火、840淬火、600回火，达到的性能为屈服强度355MPa GB/T699-1999标准规定45钢抗拉强度为600MPa，屈服强度为355MPa，伸长率为16，断面收缩率为40，冲击功为39J 45钢是轴类零件的常用材料，它价格便宜经过调质（或正火）后，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，淬火后表面硬度可达4552HRC。 40Cr等合金结构钢适用于中等精度而转速较高的轴类零件，这类钢经调质和淬火后，具有较好的综合机械性能。 轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn，经调质和表面高频淬火后，表面硬度可达5058HRC，并具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性能，可制造较高精度的轴。 精密机床的主轴（例如磨床砂轮轴、坐标镗床主轴）可选用38CrMoAIA氮化钢。这种钢经调质和表面氮化后，不仅能获得很高的表面硬度，而且能保持较软的芯部，因此耐冲击韧性好。与渗碳淬火钢比较，它有热处理变形很小，硬度更高的特性。 45号钢广泛用于机械制造，这种钢的机械性能很好。但是这是一种中碳钢，淬火性能并不好， 45号钢可以淬硬至HRC4246。所以如果需要表面硬度，又希望发挥45钢优越的机械性能，常将45钢表面渗碳淬火，这样就能得到需要的表面硬度。 1.3 确定零件的生产类型依设计题目可知：零件的年产量为500,000件/年；结合生产实际，备品率和废品率分别取3%和1%，年零件产量为 N-零件的年产量 Q-产品的年产量 n-产品中零件的个数（此处取n=1） -备品率 -废品率 查阅机械制造技术基础表2.2“机电产品的零件类型分类”知，拉杆属于轻型零件，查阅表2.3“机电产品零件的生产类型”知，属于大批生产。 2 确定毛坯类型绘制毛坯简图 2.1 选择毛坯 45钢是轴类零件的常用材料，它价格便宜经过调质（或正火）后，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，淬火后表面硬度可达4552HRC。所以毛坯材料选择45钢。2.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量由零件的技术要求，查阅机械制造技术基础课程设计确定该毛坯尺寸为长812.8mm，直径为mm的45号钢圆柱棒。加工表面零件尺寸加工余量说明外端端面1967.2mm外圆面6.35mm铣削平面4mm以槽中心槽20H114mm以A为基准,左端面为基准，与孔平行孔12H8以A为基准,左端面为基准，与孔平行倒外端面角倒槽下内角倒槽上内角3 工艺规程设计3.1定位基准的选择定位基准有粗基准和精基准之分，通常是先确定精基准，然后再确定粗基准。在此处，应先加工端面，为后续工序准备好精基准。3.2 拟定工艺路线工艺路线的的拟订是制订工艺规程的总体布局，包括确定加工方法、划分加工阶段、决定工序的集中与分散、加工顺序的安排以及安排热处理、检验及其他辅助工序（去毛刺、倒角等）。它不但影响加工的质量和效率，而且影响工人的劳动强度、设备投资、车间面积、生产成本等。因此，拟订工艺路线是制订工艺规程的关键性一步，必须在充分调查研究的基础上提出工艺方案，并加以分析比较，最终确定一个最经济合理的方案。1. 表面加工方法的确定根据零件图上的各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，除查阅机械制造技术基础课程设计表2.25平面加工方案的经济精度和表面粗糙度；查表2.24孔加工方案的经济精度和表面粗糙度等之外，还综合考虑生产类型、工件材料、工件结构、生产条件等因素，确定拉杆零件的个表面的加工方法，如下：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外端面196IT13 3.2粗车半精车外圆面IT9 1.6粗车半精车精车铣削平面IT12 3.2粗铣半精铣淬火热处理，淬到中心线处槽20H11IT11 3.2粗铣半精铣与A面的垂直度0.1，与孔平行孔12H8IT8 3.2粗铣半精铣与A面的垂直度0.1，与槽平行倒外端面角粗车倒槽下内角粗车倒槽上内角粗铣半精铣2. 加工工序的安排由于零件对孔12H8的加工要求较高，且生产类型为大批量生产，为了减少成本，故选择工序集中原则加工，工序集中不仅生产效率高，有利于一次装夹后加工较多个表面，不仅保证各加工表面之间的位置精度，而且还减少了各工序间的工作运输量和装夹工件的辅助时间。根据先基准后其它、先面后孔、先主后次、先粗后精的加工原则，辅助工序穿插各工序之间。1）. 根据这些原则，初步拟定加工工序安排如下表：工序号工序内容简要说明或定位基准10检验毛坯长900mm，28.35mm20车外圆面30车左端面、倒角、切断车端面作后续精基准40车右端面、倒外端面角左端面50铣削平面60加工孔与平面垂直70加工槽与孔平行2）. 辅助工序在每一工序完成后，安排中间检验工序；在机加工工序完成后，安排去毛刺，清洗、去磁工序；最后安排终检；然后就是入库。 3）. 在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，拟定瓦盖的机械加工工艺路线，如下表：工序号工序内容简要说明或定位基准10检验毛坯长900mm，28.35mm20车外圆面、车端面、倒角车端面作后续精基准30切断上道工序车的端面40车端面、倒外端面角左端面50铣削平面、铣孔处槽60加工孔与平面垂直70粗、半精加工槽与孔平行75热处理，淬火78精加工槽与孔平行80中检90去毛刺，清洗、去磁100终检110入库3.3 加工设备及工艺装备的选用机床和工艺设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。拉杆的生产类型为大批量生产，可以选用高效的专用设备和组合机床，也可用通用设备，所选用的夹具为三爪卡盘和专用夹具。各工序加工设备和工艺设备的选用如下：工序号工序内容加工设备工艺装备10检验毛坯米尺20车端面、车外圆面、倒角CA6140三爪卡盘、45车刀30切断CA6140切断车刀、三爪卡盘40车端面、倒外端面角CA6140游标卡尺、三爪卡盘、45车刀50铣削平面、铣孔处槽数控铣床Xk5032专用夹具、游标卡尺60加工孔钻床Z3040钻头、铰刀、专用夹具、塞规70粗、半精加工槽数控铣床Xk5032专用夹具、游标卡尺75热处理，淬火淬火机硬度仪78精加工槽数控铣床Xk5032专用夹具、游标卡尺80中检塞规、游标卡尺、百分表等90去毛刺，清洗、去磁钳工台平锉、去磁机100终检塞规、游标卡尺、百分表等110入库3.4 加工余量、工序尺寸和公差的确定1.工序20：车端面、车外圆面、倒角车端面粗车余量：2mm车外圆面粗车余量：5mm车端面半精车余量：1.6mm车外圆面半精车余量：1.0mm车外圆面精车余量：0.35mm，倒角保证尺寸，尺寸公差为IT92.工序30：切断保证两端面尺寸199.6mm，尺寸公差为IT133.工序40：车端面、倒外端面角车端面粗车余量：2mm车端面半精车余量：1.6mm倒外端面角保证两端面尺寸196，尺寸公差IT134. 工序50：铣削平面 粗铣孔处槽深1.0mm粗铣平面余量：3.0mm半精铣平面余量：1.0mm保证尺寸，尺寸公差IT125. 工序60：加工孔钻11.85mm孔粗铰孔余量：0.1mm精铰孔余量：0.05mm保证尺寸，尺寸公差IT86.工序70：粗、半精加工槽先铣一个宽15mm，深6mm槽粗铣槽余量：3mm半精铣槽余量：1mm7.工序75：热处理，淬火淬火，淬到中心线8.工序78：精加工槽精铣槽余量：0.5mm保证尺寸20H11，尺寸公差IT113.5 切削用量的选择1. 工序20-车端面、车外圆面、倒角工步切削用量背吃刀量（mm）进给量f（mm/r）切削速度(m/min)转速n(r/min)参考资料12160674机械制造技术基础课程设计21.60.351001123机械制造技术基础课程设计350.760674机械制造技术基础课程设计410.351001123机械制造技术基础课程设计50.350.11501685机械制造技术基础课程设计2. 工序30-切断工步切削用量背吃刀量（mm）进给量f（mm/min）切削速度(m/min)转速n(r/min)参考资料10.1565730机械制造技术基础课程设计3. 工序40-车端面、倒外端面角工步切削用量背吃刀量（mm）进给量f（mm/min）切削速度(m/min)转速n(r/min)参考资料12160674机械制造技术基础课程设计21.60.351001123机械制造技术基础课程设计4.工序50-铣削平面 工步切削用量背吃刀量（mm）进给量f（mm/min）切削速度(m/min)转速n(r/min)参考资料111.272809机械制造技术基础课程设计231.272809机械制造技术基础课程设计310.31661864机械制造技术基础课程设计5.工序60-加工孔工步切削用量背吃刀量（mm）进给量f（mm/min）切削速度(m/min)转速n(r/min)参考资料10.2620640机械制造技术基础课程设计20.1112384机械制造技术基础课程设计30.050.755160机械制造技术基础课程设计6.工序70-粗、半精加工槽工步切削用量背吃刀量（mm）进给量f（mm/min）切削速度(m/min)转速n(r/min)参考资料160.128378机械制造技术基础课程设计220.0632672机械制造技术基础课程设计30.70.0440840机械制造技术基础课程设计7.工序75：热处理，淬火工步切削用量背吃刀量（mm）进给量f（mm/min）切削速度(m/min)转速n(r/min)参考资料1机械制造技术基础课程设计8.工序78：精加工槽工步切削用量背吃刀量（mm）进给量f（mm/min）切削速度(m/min)转速n(r/min)参考资料10.30.0446966机械制造技术基础课程设计3.6 时间定额的计算1.基本时间的计算（1）工序20-车端面、车外圆面、倒角由于该工序包括五个工步，粗车端面、粗车外圆、半精车端面、半精车外圆面、精车外圆面，主偏角，查表5.41车削基本时间计算。车端面：，mm，粗车端面，半精车端面2s3.3s车外圆：，l=199.9mm，粗车外圆面，半精车外圆精车外圆面26.8s31.6s70.1s =+=133.8s（2）工序30-切断 ，mm9.3（3） 工序40-车端面、倒外端面角，mm，粗车端面，半精车端面2s3.3=+=5.3s（4） 工序50-铣削平面 ，mm，13mm，孔槽d=10mm，=9.2mm，l=10mm,l=72mm，d=50mm，=17mm，16.867.4s=67.4s=+=151.6s（5） 工序60-加工孔 ，mm，3mm，l=22，mm，3mm，l=22，3mm，l=22=11.9s=4.2s=4.0s=+=20.1s（6） 工序70-粗、半精加工槽，mm，13mm，l=22mm，=56.0s=46.6=47.3s=+=149.9s（7）工序78：精加工槽，mm，13mm，l=22mm，=47.5s2.辅助时间辅助时间与基本时间的关系为=（0.150.2），取=0.15，则各工序的辅助时间为：工序20的辅助时间：工步1 =0.15=0.15x2=0.3s 工步2 =0.15=0.15x3.3=0.5s 工步3 =0.15=0.15x26.8=4.0s 工步4 =0.15=0.15x31.6=4.7s 工步5 =0.15=0.15x70.1=10.5s工序30的辅助时间：工步1 =0.15=0.15x9.3=1.4s工序40的辅助时间 工步1 =0.15=0.15x2=0.3s 工步2 =0.15=0.15x3.3=0.5s工序50的辅助时间 工步1 =0.15=0.15x16.8=2.5s 工步2 =0.15=0.15x67.4=10.1s 工步3 =0.15=0.15x67.4=10.1s工序60的辅助时间 工步1 =0.15=0.15x11.9=1.8s 工步2 =0.15=0.15x4.2=0.63s 工步3=0.15=0.15x4.0=0.6s工序70的辅助时间 工步1 =0.15=0.15x56.0=8.4s 工步2 =0.15=0.15x46.6=6.7s 工步3=0.15=0.15x47.3=7.1s工序78的辅助时间 工步1 =0.15=0.15x47.5=7.2s3. 其他时间的计算除了作业时间（基本时间、辅助时间之和）以外，每道工序的单件时间还包括布置工作地时间、休息与生理需要时间和准备与终结时间。由于瓦盖的生产类型为大批量生产，分摊到每个工件上的准备与终结时间甚微，可忽略不计；布置工作地的时间是作业时间的2%7%，休息与生理时间是作业时间的2%4%，此处均取3%，则各工序的其他时间+=6%（+）分别为：工序20的其他时间：+=6%（+）=6%（+0.15）=9.2s工序30的其他时间：+=6%（+）=6%（+0.15）=0.64s工序40的其他时间：+=6%（+）=6%（+0.15）=0.37s工序50的其他时间：+=6%（+）=6%（+0.15）=10.4s工序60的其他时间：+=6%（+）=6%（+0.15）=1.4s工序70的其他时间：+=6%（+）=6%（+0.15）=10.3s工序78的其他时间：+=6%（+）=6%（+0.15）=3.3s4. 单件时间的计算各工序的单件时间分别为：工序20的单件时间：=133.8+20.1+9.2=163.1s工序30的单件时间：=9.3+1.4+0.64=11.3s工序40的单件时间：=5.3+0.8+0.37=6.5s工序50的单件时间：=151.6+22.8+10.4=184.8s工序60的单件时间：=20.1+3.01+1.4=24.5s工序70的单件时间：=149.9+22.9+10.3=182.8s 工序78的单件时间：=47.5+7.1+3.3=57.9s将上述零件工艺规程设计的结果填入工艺文件。拉杆零件的机械加工工艺过程卡、机械加工工序卡如附录。4 专用铣槽夹具设计4.1 夹具设计任务为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需设计专用夹具。为工序70铣槽设计专用夹具，所用机床为数控铣床Xk5032，大批生产类型。1.工序尺寸和技术要求 加工一个宽20H11的槽，槽的轴线对基准面A的垂直度公差为0.1mm，表面粗糙度Ra3.2,到孔中心的尺寸为mm。2.生产类型及时间定额生产类型为大批量生产，时间定额182.8s。3.设计任务书根据拉杆零件机械加工工序70加工拉杆槽20H11mm工序卡，提出该工序的专用机床夹具设计任务书，其表格如铣槽专用工艺装备设计任务书所示。任务书中按工艺规程要求，提出定位基面、尺寸及公差、加工部位、工艺要求等作为夹具设计的依据。4.2 拟定钻床夹具结构方案与绘制夹具草图1. 确定工件定位方案，设计定位装置分析工序简图可知，加工拉杆槽20H11mm，到孔中心的尺寸及公差为mm，从基准的重合准则和定位的稳定性、可靠性出发，选择左端面为主要基准，并选择孔的轴线为槽的基准。定位元件采用支承钉定位。后面板支承钉与左端面接触，限制一个自由度，两个长V形块与外圆面接触并夹紧，限制五个自由度，实现工件完全定位。定位孔与定位衬套的配合尺寸为，支承钉与定位衬套的配合尺寸为。对于工序尺寸mm而言，定位基准与与工序基准重合，定位误差（159）=0；对于加工槽宽20H11mm由刀具直接保证，（14.85）=0；由此可知，该方案合理、可行。2. 确定工件的加紧方案，设计夹紧装置拉杆的外圆面径向比轴向刚度好，因此夹紧力应指向圆棒的中心。针对大批量生产工艺特征，此夹具选用一般螺母夹紧机构。气动压块加紧机构中均采用标准夹具元件，确定螺母夹紧机构结构尺寸。3. 确定导向方案，设计导向装置为能迅速、准确地确定刀具与工件的相对位置，钻夹具上都应设置导向的元件-导柱，导柱安装两对V形块上使V形块工作的时候能平稳运动。4. 确定夹具具体结构型式及夹具在机床上的安装方式考虑到夹具的刚度、强度和工艺性要求，采用铸造和机加工相配合夹具体结构。5. 绘制夹具草图4.3 绘制夹具装配总图铣模的装配总图上应将定位心轴、后模板与夹具体的连接结构表达清楚。夹具装配总图见附录。其中定位衬套与夹具体采用过度配合，定位支承钉与定位衬套也采用过度配合。后模板与夹具体用两个螺钉和销钉连接，固定V形块与夹具体采用内六角螺钉连接。夹具装配时，待后模板位置调整好再拧紧螺钉，然后再调整固定V形块的位置，并用螺钉固定好4.4 夹具装配图上标注尺寸、配合及技术要求1. 最大轮廓尺寸300mm、200mm、127mm。2. 确定定位元件之间的尺寸与公差后模板定位支承钉之间的公差尺寸取工件相应尺寸公差的1/3，偏差对称标注，即标准尺寸为（）mm、（）mm、（）mm。3. 确定定位元件与夹具体的尺寸及公差定位支承钉中心线与夹具底面的尺寸及公差根据V形块的尺寸及工件的直径，确定尺寸及公差为mm，平行度公差取0.02mm，4. 标注关键件的配合尺寸关键件的配合尺寸标注见附录，、。结束语在学完机械制造工艺学之后，我们经过了为期3个星期的课程设计。本次课程设计的任务是根据加工工件设计夹具，我设计的零件是拉杆，相对