拨叉的机械加工工艺要求的确定

1、第一章 拨叉的机械加工工艺规程的确定 一、 零件 的 分 析 （ 一 ） 零 件 的 作 用 题目所给的零件是 CA6140 车床的齿轮拨叉。它安装在花键轴上，用于传递运 动，对车库的转速进行调节。此零件通过花键孔与花键轴的配合，固定在花键 轴上，通过花键导向，拨动小叉头，使拨叉在花键轴上滑动，控制齿轮的啮合 与分离，从而起到调速的作用。 （ 二 ） 零 件 的 工 艺 分 析 CA6140 车床拨叉共有两处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下： 1. 以 25mm 花键孔为中心的加工表面 这一组加工表面包括： 25 mm的六齿花键孔，花键孔两端15倒角，两叉槽 的底平面。 2. 以 靠 近

2、 小 叉 槽 平 面 的 基 面 的 加 工 表 面 这一组加工表面包括：小叉槽的两侧面，大叉槽的两侧面，由以上分析可知， 对于两组加工表面而言，可以去加工一组表面，然后借助于专用夹具加工另一 组 表 面 ， 并 且 保证它 们 之 间 的 位 置精 度要求。 二、 工 艺规 程 设计 （一） 确定 毛坯的 制 造形式 零件材料为HT20C。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，考虑加工成本和性能要求故用铸造方式成形。一方面 HT200 有非 常好的铸造性能，还具有减振性，纤小摩擦，以保证其他部件不被磨损，本次 设计要求达到大批量生产的水平，故采用金属模砂型机械造型，这对

3、于提高生 产 率 ， 保 证 加 工 质 量 也 是 有 利 的 。 （ 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，加工工艺过程中会问题百 出， 更有甚者， 还会造成零件的大批报废， 是生产无法正常进行。 （1）粗基准的选择。对于一般的轴类零件而言，以外圆做为粗基准是合 理的。按照有关基准的选择原则，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若 干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表 面作粗基准。根据这个基准选择原则，现选取 40mm的不加工外轮廓表面作为 粗基准，利用一 V形块支承这个

4、表面，作主要定位面，限制 4个自由度，再以 一个销钉限制 1 个自由度，再用一挡板挡住 40 的一侧面，限制最后一个自由 度 ， 达 到 完 全 定 位 的 目 的 , 然 后 进 行 铣 削 。 （2）精基准的选择。主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基 准不重合时，应该进行尺寸换算，本设计的精基准，可按照基准重合原则选 择 ， 25mm 花 键 孔 中 心 线 作 为 精 基 准 。 （三）制定工艺路线 制定工艺路线得出发点 , 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 ,在生产纲领已确定的情况下 , 可以采用万能机床 配以专用夹具 , 并尽量使工序集

5、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 。 1. 工 艺 路 线 方 案 工 序 一 铣 40mm 的 一 侧端面 。 工 序 二 铣 小 槽 外 端面 。 工 序 三 铣 小 槽 工 序 四 铣 大 槽 工 序 五 钻 孔 并 扩 钻 花 键 底孔 22mm 工 序 六 镗 花 键 底 孔 22 mm 工 序 七 拉 花 键 孔 工 序 八 倒 2*15 角 。 工 序 九 清 洗 去毛 刺 工 序 十 终 检 2. 工 艺 路 线 方 案 - 工 序 一 粗 铣 40mm 的 一侧端 面 工 序 二 铣 小 槽 外端 面 工 序 三 钻 孔 并

6、 扩 钻 花 键 底孔 22mm 工 序四 镗 花 键 底 孔 22 工 序 五 拉 花 键 孔 工 序 六 倒 2 X 15 角 工 序 七 铣 小 槽 工 序 八 铣 大 槽 工 序 九 清 洗 去毛 刺 工 序 十 终 检 。 3. 工 艺 方 案 的 比 较 与 分 析 方案二是先加工以花键孔为中心的一组表面，然后再加工其他表面。方案 一正好相反，想加工 40mm的端面再加工叉槽。由比较可见，方案二更容易保 证零件的尺寸。 因 此 最 后 的 加 工 路 线 确 定 如 下 ： 工序一铣 40mm侧端面，以 40mm的另一面作为粗基准，选用 X63W铣床 和专用夹具。 工 序 二 铣

7、小 槽 外 端 面 ， 选 用 铣 床 X60 工序三 钻孔并扩钻花键底孔 22mm以 40mm的外圆柱面的基准，选用Z525钻 床 及 专 用夹具 。 工序四 镗 22 mm花键底孔，以 40mm的外圆柱面为基准，选用 TT40金刚镗 床 及 专 用夹 具 /、 工序 五拉 花键 孔 25 mm 选 用 L6110 。 工序 六 倒 角 2*15 双 侧 。 采 用 150 锪钻 。 工序七 铣小槽，以 22 mm内圆柱面为基准，选用铣床X60。 工序八 铣大槽以 22 mm内圆柱面为基准，选用铣床X60 工 序 九清 洗 去 毛 刺。 工序十终检。 工序改进后，工作效率和加工精度都大大提高

8、了。以上过程详见机械加工工艺 过程综合卡片。 （四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 ” CA6140 车床拨叉”；零件材料为 HT20Q硬度190210HB毛坯重量1kg,生产件数 为 4000 件 ， 类型 大 批量 ， 铸 造毛坯 ， 采用 金 属砂型 机械 造型。 据以上原始资料及加工路线，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸 及毛坯尺寸如下： 1.花键孔外端面的加工余量（计算长度为70mm精度选择IT12，偏差为） 查工艺手册表 2.22.5，CT为8-10取CT为9级。MA G,再查 工艺手册表2.2-4 ,加工余量为3.0mm再查工艺手册表 2.2-1铸件尺 寸 公

9、差 值为2.2mm 粗加 工后精 铣余量 查 工 艺 手 册 表 2.3-21 为 1.0mm 铣削公差按加工精度 ITB 级， 因此可知本工序的加工尺寸偏差为：-0.046mm 毛 坯 名 义 尺 寸：70+3=73mm 毛 坯 最 大 尺 寸：73+1.5=74.5mm 毛 坯 最 小 尺 寸：73-0.7=72.3mm 精 铣 后 最 大 尺寸 ： 70+1=71mm 精 铣 后 最 小 尺 寸 ： 70-0.3=70.7mm 2. 花键孔 ( 6- 25 * 22 * 6 ）要求花键孔的外径定心， 故采用拉削 加 工 。 内 孔 尺 寸 为 22 见 图 样 参 照工 艺手册 表 2.

10、3-9 确 定 孔 的 加 工 余 量分 配： 钻 孔 ： 22mm 扩 钻 ： 21.8mm 镗孔 ： 22 mm 拉 花 键 孔 ： 6- 25 * 22 * 6 花键孔要求外径定心，拉削时的加工余量参照工艺手册表 2.3-19 取 2z=1mm 3. 小槽端面，要求该面的中心线的距离为 27mm粗糙度值Ra： 3.2，故采用粗 铣 后 精 铣，精 铣的 加工 余量 为1mm 4 小 槽：查 工 艺 手 册 表2.3-22 槽 长 ： 40mm ， 槽宽 ： 8mm ，槽 深 ：8mm 粗 铣后 半 精 铣： 2.0mm 半 精铣 后 精 铣： 0.7mm 5 大 槽：查 工 艺 手 册

11、表2.3-22 槽 长 ： 40mm 槽宽 ： 18mm 槽深 ：23mm 工 序间 余量 可 查 刁曰 得： 粗 铣 后半 精 铣 余 量 ：3.0mm 半 精 铣后 精 铣 余 量 ：1mm （五） 确立切削用量及基本工时 工序一： 铣花键孔的一侧 端面， 保证长度尺寸为 70mm。 粗 糙 度 值 Ra3.2um 参 考切削手册 表 3.3， Fz=01.5-0.3 切 削速度： 参照切 削 手册 确定 v=15-21m/min 取 v=20m/min 刀具采用变速钢 镶 齿 三 面 刃 铣 刀 63mm 齿 数 Z=16 则 ： 先采用 X63w 铣床， 根据机床使用说明书工艺手册表

12、4.2-39 取 =118r/min 则 实 际的 切 削 速 度 为： 当 =118r/min 时 ， 工作 台 每分 钟进 给量： 查 工艺 手 册 4.2-39 则 =75m/min ， 故 直接选 用该值。 切削 加工时： 查工艺手册表 6.2-7 铣削 机动时间的计算公 式： 当主 偏 角 Krv 90时 L1=0.5( d- ) + + ( 1-2)=7 L2=1-3 取 L2=2mm tm= =0.6min 精铣时为减少辅助时间，采用相同的机床及转速切深为： 1mm切削工时同样 为： 0.6min 工序二：铣小槽外端面 ,该工序采用花键孔定位，保证长度 为 27mm 粗糙度值：R

13、a=3.2um,参考切削手册表 3.3。Fz=0.25-0.3mm/z，切削速度参照 切削手册取：v=20m/min,刀具采用高速钢三面刃铣刀 63mm齿数z=16贝= 现采用X63w铣床=118r/min 。故实际的切削速度：当=118r/min时，工 作台进给量fm=75mm/min切削工时：tm= =0.6min本工序与第一道工序基本相 同，有利于提高机床的使用效率，提高生产率。 工 序 三： 钻孔 并 扩 钻 花 键 底孔 1 钻 孔 20 刀具 ：标 准麻花 钻 ，圆 柱 粗 锥柄 20mm 零件 材料 为 HT200 查 手册 可 得 硬度 HBS200 查表 切削 手册 表 7.

14、9 进 给 量 f=0.13-0.17mm/r 根据零件 的相关 尺 寸 ， 本 道 工序选用 机床 为 Z525 再根据 机床 说明书 选取 ： f=0.5mm/r 切削速度： 根据 切削手册 查 得 ： v=20m/min 所以： 根 据Z525 钻床 的说明书 取： =272r/min 故 实际的 切削 速度 为： 切削工时：工艺手册表 6.2-5 钻削机动时间的计算公式 tm= 由零件的工 艺 尺 寸 可 知： l=70mm L1 = ctgkr+ ( 1-2 ) =18mm l2=1-4 取 L2=1mm， tm= =0.7min 故 本工 序的 机动工 时为 ： tm=0.7min

15、 2 扩钻 21.8mm 采用刀具： 21.8 专用 扩孔钻 机 床 仍 然 选 用 Z525 进 给 量 为 ： f=01.3-0.17mm/r 机 床 说 明 书 机 床 Z525 的 进 给 范 围 0.1-0.81mm/r f=0.8mm/r 切 削 速 度 为： 机动 工时：查 工艺手册表 6.2-5 钻 削 机 动 时 间 的 计 算 公 式 ： tm= 由 零 件 图 可 知 ： l=70mm L1= ctgkr+1=2.6 L2=2-4mm 取 L2=2mm 故 切 削 工 时 ： tm= =0.4min 机床 主轴转 速选取 n=272r/min 由以上计算可知本工序的机动工

16、时为： Tm=tm1+tm2=0.7+0.4=1.1min 工序四： 精镗 $22 mm 花键 底孔 由于孔的直径比较小， 又属于是精加工，故 ：选用机床： T740 金刚镗床 单边 余量 为 ： z=0.1mm 一次镗 去全 部余 量 ap=0.1mm 进 给 量 f=0.1mm/r 根据相关手册，确定金刚镗床的切削速度为 v=100m/min 、由于 T740 金刚镗床主轴转速为无级调速，故以上转速可以作为加工工时使 用 的 转 速 。 切削工时：查工艺手册表 6.2-1 车削和镗削机动时间计算公式： tm= L=70mm L1= + ( 2-3 ) =3mm L2=3mm tm= =0.

17、5min 工序 五 拉 花 键 孔 机床选 择 ： L6110 卧 式拉 床 刀具选 择：矩 形 齿花键拉刀 ，拉刀 总长 760mm 单面齿升： 根据有关手册， 确定拉花键孔时花键拉刀的单面齿升为 0.06mm/s 切 削 工时 ： t= 式中： Zb ： 单 面 余 量 1.5mm ( 由 $ 22 拉 削至$ 25 ) L ： 拉 削长 度 ： 70mm n ：考虑 校 准部分的长 度系 数取 1.2 k ：考虑 机 床返回行 程系 数取 k=1.4 z ：拉 刀同时工 作 齿数 Z= p ：拉刀 齿 距 p= ( 1.25-1.5 ) =12mm 所以拉 刀同 时工作 齿数 Z= =6

18、 工 序 六 倒 角 2*15 双 面 ， 采 用 150 锪 钻 为缩短辅助时间，取倒角时的主轴转速与扩孔时相同。机床： Z525 272r/m 手动进给，切削工时较短。 工 序 七 铣 小 槽 该 槽的尺寸 为： 槽长 40mm 槽宽 槽 深 8mm 加 工余量： 粗铣 后半 精 铣 2.0mm 偏差： +0.09mm 精铣 后精 铣 0.7mm 偏 差： +0.03mm 1 粗 铣 小 槽 机 床 选 择 ： X60 铣 床 刀 具选择 ：高 速钢 直柄 立铣刀 d=6mm z=3 查 工艺手册 根据 X60 机 床 说 明 书，选择 进给量 45mm/min F=45mm/min 主

19、轴 转 速 选 择 为 1120r/min 则 实 际 切 削 速 度 为： 切削工时：查 工艺手册表 6.2-7 铣削机动时间的 计算公式： tm= L1=0.5d+2=5m L2=2m tm= =1min 精铣 由于是在同一机床进行加工，可选用相同的进给量及主轴转速 刀 具：高速钢 直柄 立铣 刀 d=8mm z=6 所 以所用机动工时基 本相同 t=1min 工 序 八 铣 大槽 槽 长 40mm 槽宽 18 mm 槽深 23mm 1 粗 铣 机 床： X63 卧 式 铣 床 刀 具：细齿直柄 立铣 刀 铣 刀 直径 d=16mm Z=6 铣削速度 v=20-25m/min f=0.10

20、-0.05mm/ 齿 则： ： 根据机床使用说明 书 取 =375r/min 工 作台 的进 给 量 fm 应 为： Fm=fznw=0.1*6*375=225mm/min 切 削 工 时 ： tm= =0.2min 2精铣 精铣时由于是在同一机床进行加工，可选用相同的进给量及主轴转速所以 tm=0.2min 第二章 铣断双体的专用夹具设计 为了提高劳动生产 率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计加用专用夹具。 经过与老师协商，决定设计第八道工序中粗铣半精铣，及精铣大槽的铣床 夹 具 。 本 夹 具 将 用 于 X63 立 式 铣 床 。 刀 具 为 直 柄 立 铣 刀 。 （ 一 ） 问

21、题 的 提 出 在给定的零件中，对本步加工的定位需要基准孔和平面保证垂直度，定位要求 比较高。因此，本步的重点应在保证垂直度上。还应考虑如何提高生产率。 （ 二 ） 夹 具 设 计 1 定 位 基 准 的 选 择 出于定位简单和快速的考虑，选择为 22m m孔为基准，即以一面上一心轴（自 由度限制数： 4）配合以一菱形销（自由度限制数： 1）及支承钉（自由度限制 数：1） 使工件完全定位。再使 用钩行压板进行卡紧。 2 切 削力 和 卡紧力 计算 刀具 为 直 柄 立 铣 刀为 9mm ，齿 数 为4。 F= CF=119 ， ap=1.5mm， XF=1.0 ， Fz=0.1mm， yF=0

22、.75 ， ae=23mm， uF=0.85 ， d0=9mm WF=-0.13 Qf=0.73 ， Z=4 取系数 K1=1.2 ， K2=1.2 ， K3=1.0 ， K4=1.0 。 K=K1K2K3K4=1.44 则实 际夹 紧力 为 F =K1*K2*K3*K4*F=1012N 由于夹紧力方向和立铣刀的方向一致，不许用太大的夹紧力，因此本夹具安全 工作。 3. 定 位 误 差 分 析 本工序采用一定位轴，一菱形销，一支承钉定位，工件始终靠近定位轴的一 面，菱形销和支承钉平行于夹具体平面达到一定垂直度，定位元件心轴与平面 有较高的精度要求，取过盈配合，从而保证定位垂直要求。 4. 夹

23、具 设 计 及 操 作 的 简 要 说 明 夹具的卡紧力大小要求不高，可使用手动夹紧。使用螺纹螺母和钩形压板进行 夹紧，保证效率。夹具体上有对刀块，可使夹具在一批零件的加工 前很好地对 刀（与塞尺配合使用），同时，夹具体低面上的一对定位键可使整个夹具在机 床工作台上有正确的安装的位置，以便于铣削加工。 结论 伴随这篇毕业论文的收笔，我的毕业设计业近尾声了。在 2013年 4 月到 5 月中，我一直为此忙碌着，学习、生活基本都是以此为中心。收集材料、设计 方案、确定、修改、综合等等，时间过的简单而紧凑。 经过 3 个月的毕业设计，我的理论知识又一次得到了巩固，同时动手能力 也有了很大的提高： 1. 运用机械制造工艺及有关课程的知识，结合生产实习中学到的实践知 识。独立地分析和解决工艺问题。具有设计一些中等零件的能力。 2. 能根据被加工零件技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，并学会 拟定夹具的设计方案。 3. 熟悉与机械有关手册和资源网站，能快速查询并得到所需的数据和信 息。 4. 大大提高了自己的制图、识图能力。 通过设计，培养了我综合运用理论和专业知识的技能，让我熟悉了一般 机零件的加工工艺过程，具备了设计夹具的能力。对于本课题而言，我认为自 己已经基本达到了设计目的，