机械制造技术课程设计-拨叉加工工艺及铣叉脚内侧面夹具设计

1、拨叉加工工艺及铣叉脚内侧面夹具设计 学院： 机电与能源工程学院 专业班级： 机制131 姓名： XXXX 学号： XXXXXXXXX 指导老师： XXXX 日期： 2016年6月30日 目录第一节 拨叉的工艺分析及生产类型的确定5一、 拨叉的用途5二、 拨叉的技术要求5三、 审查拨叉的工艺性6四、 确定拨叉的生产类型6第二节 确定毛坯、绘制毛坯简图7一、 选择毛坯7二、 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量71. 公差等级72.铸造质量73.铸造形状及加工余量等级7第三节 拟定拨叉工艺路线8一、 定位基准的选择8二、各表面加工方案的确定9三、 加工阶段的划分10四、 工序的集中和分散11五、 工序

2、顺序安排11六、确定工艺路线12第四节 确定加工余量和工序尺寸15工序铣拨叉脚内测面（48 和60对于的内表面）15第五节 确定切削用量及时间定额15一：确定切削用量15二、时间定额的计算161.基本时间tm的计算162. 辅助时间tf的计算163. 其他时间的计算174. 单件时间定额tdj的计算17六：结构方案设计17七：夹具设计19八：小结20参考文献21全套图纸加扣 3346389411或3012250582本课程设计的是对一个拨叉零件进行工艺规划设计及该零件工序专用机床夹具设计，其零件图如下图所示。已知：该零件所用的材料是HT200，年产量是3000台/年。第1节 拨叉的工艺分析及生

3、产类型的确定1、 拨叉的用途 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16mm孔与操纵机构相连，二下方的48mm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。2、 拨叉的技术要求将该拨叉的全部技术要求列于表1-1中。拨叉属于典型的叉杆类零件，其叉轴孔是主要的装配基准，叉轴孔与变速叉轴有配合要求，因此加工精度较高。叉脚两端面的工作需要承受冲击载荷，为增加其耐磨性，其表面要求淬火处理，硬度为4858HRC；为保证拨叉拨动齿轮换挡时叉脚受力均匀，要求叉脚两端面对变速叉轴孔

4、mm的垂直度为0.05mm，叉脚两端面的平面度要求是0.08mm，为了保证拨叉在叉轴上有准确的位置，改换档位准确，拨叉采用定位。综上所述，该拨叉的各项技术要求制定较为合理，符合该零件在变速箱的功用，得如下表1-1；表1-1 拨叉零件技术要求表加工表面尺寸及偏差/mm公差及精度粗糙度Ra/形位公差/mm拨叉头侧端面IT1212.5拨叉头侧轴孔IT73.2拨叉脚底面IT106.3拨叉脚内侧面IT116.3叉轴孔内表面IT93.2叉轴孔R24内表面R24IT126.3叉轴孔R30内表面R30IT116.33、 审查拨叉的工艺性分析拨叉零件图可知，拨叉两个孔的10mm和16mm的端面为平面，可以防止加

5、工过程中钻头钻偏，以保证孔的加工精度；另外，该零件的两个拨叉脚表面需要保证一定的平面度；拨叉上下两个部分中间添加了肋板，可以有效的提高拨叉的刚度，避免受力变形；除主要的价格面外，其余表面加工精度较低，通过铣削、钻削的一次加工就可以达到加工要求；主要工作表面虽然加工精度相对较高，但可以在正常的生产条件下，采用较为经济的方法保质保量地加工出来。由此可知，该零件的工艺性较好。4、 确定拨叉的生产类型依设计题目可知，Q=3000台/年，m=1件/台，结合生产实际，备品率a%和废品率b%分别为3%和0.5%，代入公式得：根据拨叉的质量查表得，该拨叉属于轻型零件，生产类型为中批生产。第2节 确定毛坯、绘制

6、毛坯简图1、 选择毛坯由于拨叉零件材料为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，故选择铸件毛坯。2、 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量1. 公差等级由拨叉的功用和技术要求，确定该零件的公差等级取CT9。2.铸造质量拨叉零件材料为HT200，毛坯重量约0.5kg，生产中批采用金属型铸造毛坯。3.铸造形状及加工余量等级对拨叉零件进行分析计算可得，确定工件的加工余量等级为E级，可得毛坯的外轮廓包容体尺寸如下表1-1；表1-1 毛坯的外轮廓包容体尺寸序号毛坯尺寸/mm机械加工总余量/mm尺寸公差/mm毛坯尺寸1拨叉头宽度550.7257.412拨叉脚内表面R240.71.

7、721.750.853高度820.72.284.51.14拨叉头侧圆柱长度250.71.727.250.854. 绘制拨叉毛坯简图见附图 第3节 拟定拨叉工艺路线1、 定位基准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，加工工艺过程中回问题百出，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。对于零件而言，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16mm 孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，采用16

8、mm孔的外轮廓表面定位可保证加工孔壁厚均匀；根据“互为基准”的原则，以拨叉头前端面为粗基准加工后端面，再以加工好的后端面为基准加工前端面。（2）精基准的选择。根据拨叉零件的技术要求和装配要求，选择拨叉的叉轴孔16mm ，拨叉头后端面和叉脚孔内表面为精基准，符合“基准重合”原则；同时，零件上的很多表面都可以采用该组表面作为精基准，又符合“基准统一”原则。叉轴孔16mm 的轴线是设计基准，选用其作为精度基准定位加工拨叉两脚端面，有利于保证被加工表面的垂直度；选用拨叉头后端面为精度基准定位加工其他端面也符合“基准重合”原则；另外，由于拨叉刚性差，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，

9、选用拨叉头后端面作为精度基准，夹紧力可作用在拨叉的后端面上，夹紧稳定可靠。二、各表面加工方案的确定根据拨叉零件图上各个加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，查表1-10和1-11，确定各个表面的加工方案，如表1-2得；表1-2 拨叉零件各表面加工方案加工表面经济精度粗糙度Ra/加工方案备注拨叉头圆台端面IT1312.5粗铣表1-11拨叉头孔16IT93.2钻-铰表1-10拨叉脚底面IT106.3粗车-半精车表1-11叉轴孔60内表面IT116.3粗铣表1-10拨叉头前端面IT1312.5粗铣表1-11拨叉头后端面IT1312.5粗铣表1-11叉轴孔48内表面IT116.3粗铣表1-10拨叉头圆台孔1

10、0IT116.3钻-扩表1-103、 加工阶段的划分在选定拨叉各个表面加工方法后，就需要进一步确定这些加工方法在工艺路线中的顺序及位置，这就涉及加工阶段划分的问题。对于精度要求较高的表面，总是先粗加工后精加工，但工艺过程划分成几个阶段是对整个加工的过程而言的，不能拘泥于某个表面的加工。该拨叉零件的加工要求较高，可分成粗加工、半精加工和精加工两个阶段。在粗加工阶段，首先将精基准（拨叉轴孔和拨叉头前端面）准备好，使后续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；另外，拨叉头前后端面、拨叉脚内表面、拨叉脚表面和拨叉头圆台端面的加工也是在粗加工阶段进行的。在半精加工阶段，完成控制孔的钻铰

11、加工和攻螺纹。在精加工阶段，进行拨叉脚两端面的磨削加工。4、 工序的集中和分散工序的集中和分散是确定工序内容多与少的依据，它直接影响整个工艺路线的工序数目与设备、工装的选用等。由于本例拨叉零件的生产类型为中批生产，确定选用工序集中的原则组织工序内容，一方面也可以减少工件的装夹次数，有利于保证加工表面之间的相互位置精度，并可以缩短辅助时间。5、 工序顺序安排1.机械加工工序遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准拨叉轴孔和拨叉头前端面；遵循“先粗后精”原则，对各个加工表面都是先安排粗加工工序，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轴孔、拨叉脚端面和拨叉头前端面；后加工次要表面

12、拨叉轴孔内表面和拨叉头后端面；遵循“先面后孔”原则，先加工拨叉头端面，在加工孔16mm；先加工拨叉头圆台端面，再加工圆台端面上的孔10mm。2. 热处理工序叉脚两端面在精加工之前进行局部高频淬火，淬火硬度大于47HRC，有利于提高耐磨性。3. 辅助工序粗加工拨叉脚两端面和后处理后，安排教值工序；在半精加工后，安排去毛刺，中检工序；在精加工后，安排去毛刺、清洗和终检工序。六、确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

13、果，以便使生产成本尽量下降。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。经过查阅相关资料和设计手册，得出如下几个方案：1.工艺路线方案一工序1 退火处理工序2 粗铣拨叉头28两端面工序3 钻-铰孔16工序4 铣孔48和孔60内表面工序5 粗铣 20端面工序6 钻孔9.8并攻螺纹工序7 粗铣拨叉脚端面工序8 去毛刺 清洗工序9 终检2、工艺路线方案二工序1 退火处理工序2 粗铣拨叉头28两端面工序3 钻

14、铰孔16工序4 镗孔48和孔60内表面工序5 粗铣拨叉脚端面工序6 粗铣 20端面工序7 钻孔9.8并攻螺纹工序8 去毛刺 清洗工序9 终检3、工艺方案比较分析上述两方案:如上两种方案前面部分加工较为简单，中间省略了中检部分，方案二较为详细；两个方案后续工序部分主要是粗铣20端面和粗铣拨叉脚端面的顺序区别，因为这两者的区别关系不大，所以都可以采纳。综合如上所述，得出最后的加工路线如下表：工序号工序名称机床设备刀具量具1退火处理退火机器2粗铣-半精铣拨叉头两端面卧式铣床X61面铣刀100游标卡尺4钻铰孔16立式钻床Z535麻花钻，铰刀卡尺、塞规5铣拨叉脚内测面（48 和60对于的内表面）卧式铣床

15、X61三面刃铣刀48 、60卡规、游标卡尺6中检塞规、百分表、卡尺等7粗铣拨叉脚端面卧式铣床X61三面刃铣刀200游标卡尺8粗铣 20端面卧式铣床X61面铣刀100游标卡尺9钻孔攻螺纹M10立式钻床Z535麻花钻，铰刀、机用丝锥卡尺、塞规10去毛刺钳工台平锉11清洗清洗机12终检塞规、卡尺等第4节 确定加工余量和工序尺寸工序铣拨叉脚内侧面（48 和60对于的内表面）一：铣48和60的内表面的加工过程为：以16的孔定位，采用卧式铣床和四把三面刃铣刀同时工作，铣48和60的四个内表面。二：查找工序尺寸链，画出加工过程示意图如图4-1所示三：求解工序尺寸及公差1） ：确定工序寸P3=D=30mm,P

16、1=21.750.85mm,P2=24mm,2） :根据加工工序可得尺寸链如图4-2，从图中可以获得尺寸关系：P2=P1+Z1，P3=P2+Z2，P3=D；由因为Z1，Z2是粗铣余量，A、B面的加工余量是经过一次切除的，故Z1、Z2分别等于A、B面毛坯的机械加工总余量，余量选取在上文已经计算完成。第5节 确定切削用量及时间定额一：确定切削用量1）确定背吃刀量 工序的背吃刀量ap1取Z1，Z1应为切削宽度，即ap1=Z1=8mm，ap2取为Z2，Z2应该为切削宽度，即ap2=Z2=4mm.1） 确定进给量按工件材料、刀具材料和机床功率510KW选取，用三面刃切削刀48和60，查表5-21取该工序

17、的每齿进给量fz=0.2mm/z.,Z=6,每转的进给f=72mm/min,查表4-20，取f=80mm/min.3）确定切削速度由表5-17选取切削速度v1=22m/min，由，查表可选取卧式铣床X61d的主轴转速为n=125，再代入公式:。二、时间定额的计算1.基本时间tm的计算 铣拨叉脚内端面的时间tm计算根据5-47，铣刀铣平面（主偏角为Kr=90）的基本时间可由公式求得。式中L1=20mm,l2=1mm,；n=125r/min,将上述代入公式，则该工序的基本时间。2. 辅助时间tf的计算 根据第五章第二节所述，辅助时间tf和tj之间的关系为tf=（0.150.2）tj,现取tf=0.

18、2tj,则各个工序的辅助时间分别为：铣拨叉脚内端面工步的辅助时间：3. 其他时间的计算除了作业时间（基本时间和辅助时间之和）以外，每道工序的单间时间还包括布置工作地时间、休息和生理需要时间和准备与终结时间。由于该拨叉的生产类型为中批生产，需要考虑各工序的准备和终结时间，tz/m为作业时间的3%5%；而布置工作地时间tb是作业时间的2%4%；本设计中都取3%，则各个工序的其他时间（tb+tx+(tz/m)）应按关系式计算，它们分别为：铣拨叉脚内端面工步的其他时间：4. 单件时间定额tdj的计算根据公式，本设计中单件时间，则各工序的单件时间分别为：铣拨叉脚内端面工步的单件计算时间：将上述各项内容填入工艺卡中，得到拨叉工件的机械加工工艺过程卡及工序卡，见附页表6-2,6