机械加工工艺编程与实施项目6叉架类零件机械加工

项目6叉架类零件机械加工工艺编制与实施

《机械加工工艺编制与实施》【教学目标】最终目标：能编制叉架类零件的机械加工工艺规程，正确填写机械加工工艺文件。促成目标：1.能正确分析叉架类零件的技术要求；2.能合理编制叉架类零件的加工工艺；3.能对零件的加工工艺进行合理性分析，并提出改进建议4.能考虑叉架类零件加工成本；5.能查阅并贯彻相关国家标准和行业标准。叉架类零件教学目标

功用：通常安装在机器设备的基础件上主要起连接、拨动、支承等作用。

分类：连杆、拨叉、支架、摇臂、杠杆等零件。

分类功用项目6叉架类零件机械加工工艺编制与实施(a)支架(b)连杆(c)摇臂(d)拨叉项目6叉架类零件机械加工工艺编制与实施叉架类零件的结构形状多样，差别较大，但都是由支承部分、工作部分和连接部分组成，多数为不对称零件，具有肋板、杆、筒、座、凸台、凹坑、铸（锻）造圆角、拔模斜度等常见结构。任务6.1编制拨叉机械加工工艺规程项目6叉架类零件机械加工工艺编制与实施一二三六布置工作任务相关知识学习

制定实施计划

加工零件检测四工作任务实施

五工作结果评估

项目6叉架类零件机械加工工艺编制与实施编制如图所示的拨叉零件的机械加工工艺规程，设计钻

8mm锁销孔工序的专用夹具。零件材料为45钢，质量为4.5kg，生产类型为大批生产。一、布置工作任务

任务6.1编制拨叉机械加工工艺规程二、相关知识学习

任务6.1编制拨叉机械加工工艺规程连接部分工作部分支承部分变速叉轴销钉1.分析拨叉零件的结构特点和技术要求二、相关知识学习

拨叉形状特殊、结构简单，刚性差，易变形，属典型的叉架类零件。拨叉在改换挡位时要承受弯曲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。

该拨叉应用在某拖拉机变速箱的换挡机构中。拨叉头以Φ30mm孔套在叉轴上，并用销钉经Φ8mm锁销孔与变速叉轴连接，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，变速操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，拨叉脚移动双联变换齿轮在花键轴上滑动换挡位，从而改变拖拉机行驶速度。1.分析拨叉零件的结构特点和技术要求二、相关知识学习

该零件的主要工作表面为:1.拨叉脚两端面

叉脚两端面在工作中受冲击载荷，为增强其耐磨性，该表面要求高频淬火处理，硬度为48~58HRC；

2.叉轴孔Ф30（H7）mm（与叉轴配合）3.锁销孔Ф8（H7）mm1.分析拨叉零件的结构特点和技术要求二、相关知识学习

1.分析拨叉零件的结构特点和技术要求表6-1拨叉零件技术要求二、相关知识学习

2.明确拨叉毛坯状况选择拨叉毛坯种类和制造方法由于该拨叉在工作过程中要承受冲击载荷，为增强拨叉的强度和冲击韧度，毛坯选用锻件；且生产类型属大批生产，采用模锻方法制造毛坯，公差等级为普通级，毛坯的拔模斜度为5°。绘制拨叉锻造毛坯简图（确定毛坯结构和尺寸）1）用双点划线画出经简化了次要细节的零件图的主要视图，将确定的加工余量叠加在各相应被加工表面上，即得毛坯轮廓，用粗实线表示，比例为1：1；2）在毛坯图上标出毛坯主要尺寸及公差，标出加工余量的名义尺寸；标注毛坯技术要求，如毛坯精度、热处理及硬度、圆角尺寸、拨模斜度、表面质量要求（气孔、疏松、砂眼）等。二、相关知识学习

绘制拨叉锻造毛坯简图（确定毛坯结构和尺寸）2.明确拨叉毛坯状况图6.3拨叉锻造毛坯简图二、相关知识学习

确定零件表面加工方案

3.拟定拨叉零件加工工艺路线表6-2拨叉零件各表面加工方案二、相关知识学习

划分加工阶段拨叉加工阶段划分成粗加工→半粗加工→精加工三个阶段。1）粗加工阶段：在粗加工阶段，首先要将精基准（拨叉头左端面和叉轴孔Ф30）准备好。2）半精加工阶段：完成拨叉脚两端面的粗铣加工和销轴孔Ф8mm的钻、铰加工。3）精加工阶段：进行拨叉脚两端面的磨削加工。

3.拟定拨叉零件加工工艺路线二、相关知识学习

选择定位基准粗基准的选择：选择拨叉头右端面和叉轴孔Ф30的外圆面作为粗基准。

精基准的选择：选择拨叉头左端面和叉轴孔Ф30

作为精基准。1.基准统一、基准重合原则2.由于拨叉零件刚性较差，受力易产生弯曲变形，为了避免在机械加工中产生夹紧变形，根据夹紧力应垂直于主要定位基面，并应作用在刚度较大部位的原则，夹紧力作用点不能作用在叉杆上。选用拨叉头左端面作为精基准，夹紧力可作用在拨叉头的右端面上，夹紧稳定可靠。

3.拟定拨叉零件加工工艺路线

二、相关知识学习

确定加工顺序◆加工顺序——基准先行、先主后次、先面后孔、先粗后精、配套加工等（设备布置情况）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，不但可缩短辅助时间，而且由于在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。（1）机械加工工序的安排（2）热处理工序的安排（3）辅助工序的安排

3.拟定拨叉零件加工工艺路线二、相关知识学习

确定加工顺序◆（1）机械加工工序的安排遵循“先基准后其他”原则：首先加工精基准－拨叉头左端面和叉轴孔Ф30mm；遵循“先粗后精”原则：先安排粗加工工序，后安排精加工工序；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Ф30mm及拨叉脚两端面，后加工次要表面－操纵槽底面和内侧面；遵循“先面后孔”原则：先加工拨叉头端面，再加工Ф30mm叉轴孔；先铣操纵槽，再钻销Ф8mm销轴孔。

3.拟定拨叉零件加工工艺路线

二、相关知识学习

◆（2）热处理工序的安排模锻成型后切边，进行调质，调质硬度为241-285HBS，并进行酸洗、喷丸处理。喷丸可以提高表面硬度，增加耐磨性，消除毛坯表面因脱碳而对机械加工带来的不利影响。叉脚两端面在精加工之前进行局部高频淬火，提高耐磨性和在工作中承受冲击载荷的能力。

确定加工顺序

3.拟定拨叉零件加工工艺路线二、相关知识学习

◆（3）辅助工序的安排粗加工拨叉脚两端面和热处理后，安排校直工序；在半精加工后，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，该拨叉工序的加工顺序为：基准加工——主要表面粗加工及一些余量大的表面粗加工——主要表面半精加工和次要表面加工——热处理——主要表面精加工。

确定加工顺序

3.拟定拨叉零件加工工艺路线

二、相关知识学习

◆拨叉零件加工余量、工序尺寸和公差的确定以工序9：钻-粗铰-精铰Ф8mm孔为例说明加工余量、工序尺寸和公差的确定方法。

◆切削用量、时间定额的计算

以工序9：钻-粗铰-精铰Ф8mm孔为例说明切削用量、时间定额的计算方法。◆工装设备的选择

4.确定工序内容二、相关知识学习

以工序9：钻-扩（粗铰）-精铰Ф8mm孔为例说明加工余量、工序尺寸和公差的确定方法。

表3-10铰孔前孔的直径及加工余量（mm）

4.确定工序内容

确定加工余量、工序尺寸及公差表3-7孔加工方案汇总表各工序尺寸的加工精度等级为：精铰为IT7→

粗铰为IT9

→

钻为IT12→

4.确定工序内容图6.5钻-粗铰-精铰Φ8mm孔的加工余量、工序尺寸和公差的关系以工序9：钻-粗铰-精铰Ф8mm孔为例说明加工余量、工序尺寸和公差的确定方法。

4.确定工序内容

确定加工余量、工序尺寸及公差4.确定工序内容以工序9：钻-粗铰-精铰Ф8mm孔为例说明切削用量、时间定额的计算方法。1）切削用量计算：①钻孔工步：②粗铰工步：③精铰工步：4.确定工序内容

切削用量、时间定额的计算①钻孔工步：背吃刀量ap的确定：取ap=3.94mm。进给量f的确定：根据表3-8，选取该工步的每转进给量f=0.2mm/r。钻削速度vc的计算：根据表3-8，按工件材料为45的条件选取，钻削速度vc=22m/min。由公式vc=πdn/1000，可求得该工序的钻头转速n≈897.6r/min。根据附表2-2中Z525立式铣床的主轴转速n=960r/min。将此转速重新代入公式计算，求出该工序的实际钻削速度vc=23.5m/min。4.确定工序内容

切削用量、时间定额的计算②粗铰工步：背吃刀量ap的确定：取ap=0.04mm。进给量f的确定：根据工件材料为45的条件选取，选取该工步的每转进给量f=0.4mm/r。切削速度vc的计算：根据工件材料为45的条件选取，切削速度vc=2m/min。由公式vc=πdn/1000，可求得该工序铰刀转速n=80r/min，根据附表2-2中Z525立式钻床的主轴转速n=97r/min。将此转速代入公式重新计算，可求得该工序的实际切削速度vc=2.4m/min。4.确定工序内容

切削用量、时间定额的计算③精铰工步：背吃刀量ap的确定：取ap=0.04mm。进给量f的确定：根据工件材料为45的条件选取，选取该工步的每转进给量f=0.3mm/r。切削速度vc的计算：根据工件材料为45钢的条件选取，切削速度vc=4m/min。由公式vc=πdn/1000，求得该工序铰刀转速n=159.2r/min，根据附表2-2中Z525立式钻床的主轴转速n=195r/min。将此转速代入公式重新计算，可求得该工序的实际切削速度vc=4.86m/min。4.确定工序内容

切削用量、时间定额的计算表3-8高速钢钻头钻削不同材料的切削用量（部分）表3-8高速钢钻头钻削不同材料的切削用量（部分）附录2表F2-1各类机床主轴转速表4.确定工序内容常用时间定额的制定方法★

“工时定额员+工艺人员+工人”相结合，总结经验，参考有关资料估算确定。（本例中采用，自学，不作要求）★以同类产品的时间定额为依据，对比、分析后推算★通过对实际操作时间的测定和分析确定。★据技术条件改善和技术发展，时间定额应定期进行修订。4.确定工序内容

切削用量、时间定额的计算选择设备工装

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。各工序使用的机床设备、工装及工艺路线如表6-3所示。4.确定工序内容三、编制工艺文件

表6-4机械加工工艺过程卡片表6-4机械加工工艺过程卡片表6-5机械加工工序卡片表6-6机械加工工序卡片钻、粗铰、精铰工厂机械加工工序卡片产品型号零（部）件图号共页产品名称零（部）件名称拨叉第页车间工序号工序名称材料牌号9孔45钢毛坯种类毛坯外形尺寸每坯件数每台件数锻件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数四面组合钻床3工位器具编号工位器具名称冷却液夹具编号夹具名称工序工时准终单件专用夹具0157.25工步号工步内容工艺装备主轴转速r/min切削速度m/min进给量mm/r背吃刀量mm走刀次数定额机动辅助1钻孔至Φ7.8mm~7.95mm，倒角C1，Ra12.5um，至A面距离为40mm复合钻头、游标卡尺96023.50.17.81152.252粗铰至Φ7.96mm~8.108mm，Ra3.2um，至A面距离为40mm锥柄机用铰刀、内径千分尺972.40.40.16152.27.833精铰至Φ8mm~8.105mm，Ra1.6um锥柄机用铰刀、内径千分尺1954.860.30.04134.25.13设计（日期）审核（日期）标准化（日期）会签（日期）标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期夹具设计任务

图6.6（a）所示为拨叉零件加工工序9钻拨叉锁销孔的工序简图。已知：工件材料为45钢，毛坯为模锻件，所用机床为Z525型立式钻床，成批生产规模。试设计该工序的专用钻床夹具。四、拓展——拨叉零件专用钻床夹具设计(a)

(b)(c)(d)图6.6拨叉锁销孔专用钻床夹具方案设计

拨叉零件专用钻床夹具设计加工部位：钻-粗铰-精铰Ф8mm孔；

◆定位元件：一面双销定位方案（Φ30孔及左端面、工件叉口）；◆确定定位零件之间的尺寸：定位销与削边销中心距为：115.5±0.03（公差＝1/3工件相应尺寸公差）（1）确定设计方案2）钻削夹具设计方案

拨叉零件专用钻床夹具设计加工部位：钻-粗铰-精铰Ф8mm孔；◆夹紧装置：选用偏心螺旋压板夹紧机构；其上零件均采用标准夹具零件－《金属切削机床夹具设计手册》2）钻削夹具设计方案（1）确定设计方案

拨叉零件专用钻床夹具设计加工部位：钻-粗铰-精铰Ф8mm孔；导向装配：快换钻套、衬套及钻套螺钉（JB/T8045.3~5-1999）◆确定定位零件之间的尺寸：钻套中心线与定位销定位环面之间的尺寸为：40.08（的平均尺寸）±0.03（公差＝1/3工件相应尺寸公差）◆钻套位置公差：取工件相应位置公差的1/3.2）钻削夹具设计方案（1）确定设计方案

拨叉零件专用钻床夹具设计导向装配：快换钻套、衬套及钻套螺钉（JB/T8045.3~5-1999）◆钻套导向长度：H＝3d◆排屑空间:h=d◆其他：定位销中心线与夹具底面的平行度公差取：0.02mm；标注关键件的配合尺寸：2）钻削夹具设计方案（1）确定设计方案

拨叉零件专用钻床夹具设计钻套与夹具体配合H7/n6H7/r6衬套与夹具体配合H7/r6钻套与衬套配合H7/g6（2）钻套的选择和设计★3、钻床夹具图6.7拨叉锁销孔专用钻床夹具装配图项目小结本项目通过由简单到复杂的三个工作任务，详细介绍了组合机床及其加工方式等知识。在此基础上，从完成任务角度出发，认真研究和分析在不同的生产批量和生产条件下，工艺系统各个环节间的相互影响，然后根据不同的生产要求及加工工艺规程的制定原则与步骤，结合相关表面加工方案，合理制定拨叉、连杆等零件的机械加工工艺规程，正确填写工艺文件，体验岗位需求，积累工作经验。此外，通过学习成组技术等知识，可以进一步扩大知识面，提高解决实际生产问题的能力。思考练习六、工作结果评估

项目6叉架类零件机械加工工艺编制与实施

《机械加工工艺编制与实施》(a)支架(b)连杆(c)摇臂(d)拨叉项目6叉架类零件机械加工工艺编制与实施叉架类零件的结构形状多样，差别较大，但都是由支承部分、工作部分和连接部分组成，多数为不对称零件，具有肋板、杆、筒、座、凸台、凹坑、铸（锻）造圆角、拔模斜度等常见结构。任务6.2编制气门摇臂轴支座机械加工工艺规程项目6叉架类零件机械加工工艺编制与实施一二三六布置工作任务相关知识学习

制定实施计划

加工零件检测四工作任务实施

五工作结果评估

项目6.2气门摇臂轴支座机械加工工艺编制与实施编制如图所示的气门摇臂轴零件的机械加工工艺规程，零件材料为HT200，生产类型为大批生产。一、布置工作任务

任务6.2气门摇臂轴支座机械加工工艺编制二、相关知识学习

任务6.2气门摇臂轴支座机械加工工艺编制1.分析拨叉零件的结构特点和技术要求二、相关知识学习

气门摇臂轴支座是柴油机气门控制系统的一个重要零件。该零件是1105中气门摇臂座结合部的气门摇臂轴支座，Φ18mm孔用来装配摇臂轴，轴的两端各安装一进、排气气门摇臂。Φ16mm孔内装一减压轴，用于降低气缸内压力，便于起动柴油机。两孔间距56mm，可以保证减压轴在摇臂上打开气门，实现减压。该零件通过Φ11mm孔用M10螺杆与气缸盖相连，Φ3mm的孔用来排油。2.明确拨叉毛坯状况材料为HT200，首先分析灰铸铁材料的性能，灰铸铁是一种脆性较高，硬度较低的材料，因此其铸造性能好，切削加工性能优越，故零件毛坯可选择铸件；二、相关知识学习

绘制气门摇臂支座轴铸造毛坯简图2.明确拨叉毛坯状况二、相关知识学习

确定零件表面加工方案

3.拟定拨叉零件加工工艺路线二、相关知识学习

划分加工阶段拨叉加工阶段划分成粗加工→半粗加工→精加工三个阶段。在粗加工阶段，首先将精基准备好，也就是先将底面A和Φ11mm通孔加工出来，使后续的工序都可以采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求；然后粗铣粗基准Φ22上端面、Φ28Φ外圆前后端面、Φ26外圆前后端面；在半精加工阶段，完成对Φ28外圆前后端面的半精铣，钻→扩→铰出Φ18和Φ16通孔，并钻出Φ3斜孔。

3.拟定拨叉零件加工工艺路线二、相关知识学习

选择定位基准本零件是带有孔的形状比较简单的零件，孔Φ18、Φ16以及孔Φ11均为零件设计基准，均可选为定位基准，而且孔Φ18和Φ16设计精度较高（亦是装配基准和测量基准），工序将这两个孔安排在最后进行。

底面A是零件的主要设计基准，也比较适合作零件上众多表面加工的定位基准。为遵循“基准重合”原则，因此选择先进行加工的Φ11孔和加工后的底面A作为精基准；在该零件需要加工的表面中，由于外圆面上有分型面，表面不平整有飞边等缺陷，定位不可靠，应选Φ28外圆端面及未加工的底面A为粗基准。基准，夹紧力可作用在拨叉头的右端面上，夹紧稳定可靠。

3.拟定拨叉零件加工工艺路线

二、相关知识学习

确定加工顺序◆（1）机械加工工序的安排遵循“先基准后其他”原则：首先加工精基准－拨叉头左端面和叉轴孔Ф30mm；遵循“先粗后精”原则：先安排粗加工工序，后安排精加工工序；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Ф30mm及拨叉脚两端面，后加工次要表面－操纵槽底面和内侧面；遵循“先面后孔”原则：先加工拨叉头端面，再加工Ф30mm叉轴孔；先铣操纵槽，再钻销Ф8mm销轴孔。

3.拟定拨叉零件加工工艺路线

二、相关知识学习

◆（2）热处理工序的安排

机械加工前对铸件毛坯进行时效处理，时效处理硬度HBS187-220，时效处理的主要目的是消除铸件的内应力，稳定组织和尺寸，改善机械性能，这样可以提高毛坯进行加工的切削性能。

确定加工顺序

3.拟定拨叉零件加工工艺路线二、相关知识学习

4.确定工序内容

确定加工余量、工序尺寸及公差常用时间定额的制定方法★

“工时定额员+工艺人员+工人”相结合，总结经验，参考有关资料估算确定。（本例中采用，自学，不作要求）★以同类产品的时间定额为依据，对比、分析后推算★通过对实际操作时间的测定和分析确定。★据技术条件改善和技术发展，时间定额应定期进行修订。4.确定工序内容

切削用量、时间定额的计算选择设备工装

（1）机床的选择

（2）夹具的选择

本零件的生产类型为大批量生产，为提高生产效率，所用的夹具应为专用夹具。

（3）刀具的选择

刀具的选择主要取决于工序所采用的加工方法、加工表面的尺寸、工件材料、所要求的精度以及表面粗糙度、生产率及经济性等。在选择时应尽可能采用标准刀具，必要时可采用符合刀具和其他专用刀具。4.确定工序内容三、编制工艺文件

四、工作任务实施

任务4.9：加工高压油管螺母

项目4箱体零件机械加工工艺编制与实施本任务课程目标操作

知识目标1.分析中等复杂零件的工艺性。2.编制中等复杂零件的工艺文件。3.选用、使用工艺装备。4.文明生产和安全技术；5.量具的使用方法；严格执行相关标准、工作规范、工艺文件和安全操作规程,文明生产。

能建立质量、安全、环保及现场管理的理念。培养与设计人员、工艺人员、操作人员沟通的能力。树立正确的工作态度，培养团结协作的能力。培养善于观察、思考、自主学习的能力。素质目标能力目标1.进行工艺分析的能力2.具备正确选用、装夹刀具的能力；3.具有正确装夹工件的能力；4.能正确操作车床、立式铣床的能力i，5.正确选用量具，检验零件的能力；一二三六布置工作任务相关知识学习

工艺文件编制加工零件检测四工作任务实施

五工作结果评估

任务4.9加工高压油管螺母高压油管螺母

—合作企业订单零件任务4.9加工高压油管螺母一、布置工作任务工作情境描述加工如图所图所示的高压油管螺母材料：45#毛坯：ϕ45×360mm

45#圆钢棒料。调质硬度24~30HRC；六角表面高频淬硬40~45HRC深度1~1.5mm。任务4.9加工高压油管螺母一、布置工作任务任务4.9加工高压油管螺母二、相关知识学习★20、车（1）设备准备（2）夹具准备（3）刃具准备（4）量具准备①夹外圆车端面，车外圆φ41.6，车外圆φ34及30°倒角，

②钻A型φ3中心孔，

钻内孔φ11，扩M22螺纹底孔为φ20.4，车空倒槽φ22.5×4.5，孔口倒角1×45°，内圆倒角0.5×45°，③攻M22×1.5-6H螺纹，④切断至总长30.5mm。123切断刀任务4.9加工高压油管螺母二、相关知识学习★30、车调头齐端面至总长，孔口倒角1×45°,外圆倒角φ34×60°。（1）设备准备（2）夹具准备（3）刃具准备（4）量具准备任务4.9加工高压油管螺母二、相关知识学习★40、铣铣六角至对边尺寸36mm。（1）设备准备（2）夹具准备（3）刃具准备（4）量具准备任务4.9加工高压油管螺