K020-变速器换挡叉机械加工工艺规程及钻M10螺纹底孔(方案3)(带三维)夹具设计大批量生产
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K020
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K020-变速器换挡叉机械加工工艺规程及钻M10螺纹底孔(方案3)(带三维)夹具设计大批量生产,K020,变速器,换挡,机械,加工,工艺,规程,M10,螺纹,底孔,方案,三维,夹具,设计,大批量,生产
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1.1 零件的分析1.1.1 零件的作用题目给出的零件是变速器换挡叉。变速器换挡叉的主要作用是保证各安装孔之间的中心距及平行度，并保证部件正确安装。因此变速器换挡叉零件的加工质量，不但直接影响的装配精度和运动精度，而且还会影响工作精度、使用性能和寿命。图1.1 零件图1.1.2 零件的工艺分析由变速器换挡叉零件图可知。变速器换挡叉零件，它的外表面上有4个平面需要进行加工。支承孔系在前后端面上。此外各表面上还需加工一系列孔。因此可将其分为三组加工表面。它们相互间有一定的位置要求。现分析如下：1. 以15.81mm孔为中心的加工面 这一组加工面包括：20.5圆的左右端面， 15.81mm孔以及对其倒角。 2. 叉口处的加工面 这一组加工面包括：铣叉口的2端面面，铣叉口内侧面，其中外端面和15.81孔有垂直度要求，这就要求我们要以15.81内孔定位加工这2端面，以保证端面和15.81孔的垂直度。1.2 变速器换挡叉加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施由以上分析可知。该变速器换挡叉零件的主要加工表面是平面及孔系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，对于变速器换挡叉来说，加工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度，处理好孔和平面之间的相互关系。由于的生产量很大。怎样满足生产率要求也是加工过程中的主要考虑因素。1.2.1 孔和平面的加工顺序变速器换挡叉类零件的加工应遵循先面后孔的原则：即先加工变速器换挡叉上的基准平面，以基准平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。变速器换挡叉的加工自然应遵循这个原则。这是因为平面的面积大，用平面定位可以确保定位可靠夹紧牢固，因而容易保证孔的加工精度。其次，先加工平面可以先切去铸件表面的凹凸不平。为提高孔的加工精度创造条件，便于对刀及调整，也有利于保护刀具。变速器换挡叉零件的加工工艺应遵循粗精加工分开的原则，将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔系加工精度。1.2.2 孔系加工方案选择变速器换挡叉孔系加工方案，应选择能够满足孔系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，应选择价格最底的机床。基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法进行。 粗基准的选择：对于零件的加工而言，粗基准的选择对后面的精加工至关重要。从零件图上可以看出，变速器换挡叉较不规则，所以粗基准不太容易选择。为了保证15.8mm孔的位置精度的要求，选择叉口内圆面和20.5的右端面作为粗基准，以保证孔的轴心线与叉口的X、Y方向的位置要求以及15.8mm孔轴心线的垂直度，依照粗基准的选择原则（即当零件有不加工表面时，应该以这些不加工表面作为粗基准，若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面做为粗基准）来选取。工件被放在支撑板上，限制三个自由度；工件的大叉口内表面紧靠在两个支承钉的外圆柱面上，限制两个自由度；小头15mm 孔的端面紧靠在支承钉上，限制一个自由度，实现完全定位。 对于精基准而言，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，这在以后还要专门计算，此处不再重复。1.3 变速器换挡叉加工定位基准的选择1.3.1 粗基准的选择粗基准选择应当满足以下要求：（1）保证各重要支承孔的加工余量均匀；（2）保证装入变速器换挡叉的零件与箱壁有一定的间隙。为了满足上述要求，应选择的主要支承孔作为主要基准。即以变速器换挡叉的输入轴和输出轴的支承孔作为粗基准。也就是以前后端面上距顶平面最近的孔作为主要基准以限制工件的四个自由度，再以另一个主要支承孔定位限制第五个自由度。由于是以孔作为粗基准加工精基准面。因此，以后再用精基准定位加工主要支承孔时，孔加工余量一定是均匀的。由于孔的位置与箱壁的位置是同一型芯铸出的。因此，孔的余量均匀也就间接保证了孔与箱壁的相对位置。1.3.2 精基准的选择从保证变速器换挡叉孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置 。精基准的选择应能保证变速器换挡叉在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从变速器换挡叉零件图分析可知，它的顶平面与各主要支承孔平行而且占有的面积较大，适于作精基准使用。但用一个平面定位仅仅能限制工件的三个自由度，如果使用典型的一面两孔定位方法，则可以满足整个加工过程中基本上都采用统一的基准定位的要求。至于前后端面，虽然它是变速器换挡叉的装配基准，但因为它与变速器换挡叉的主要支承孔系垂直。如果用来作精基准加工孔系，在定位、夹紧以及夹具结构设计方面都有一定的困难，所以不予采用。1.4 变速器换挡叉加工主要工序安排对于大批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。变速器换挡叉加工的第一个工序也就是加工统一的基准。具体安排是先以孔定位粗、精加工顶平面。第二个工序是加工定位用的两个工艺孔。由于顶平面加工完成后一直到变速器换挡叉加工完成为止，除了个别工序外，都要用作定位基准。因此，顶面上的螺孔也应在加工两工艺孔的工序中同时加工出来。后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。先粗加工平面，再粗加工孔系。螺纹底孔在多轴组合钻床上钻出，因切削力较大，也应该在粗加工阶段完成。对于变速器换挡叉，需要精加工的是支承孔前后端平面。按上述原则亦应先精加工平面再加工孔系，但在实际生产中这样安排不易于保证孔和端面相互垂直。因此，实际采用的工艺方案是先精加工支承孔系，然后以支承孔用可胀心轴定位来加工端面，这样容易保证零件图纸上规定的端面全跳动公差要求。各螺纹孔的攻丝，由于切削力较小，可以安排在粗、精加工阶段中分散进行。加工工序完成以后，将工件清洗干净。清洗是在的含0.4%1.1%苏打及0.25%0.5%亚硝酸钠溶液中进行的。清洗后用压缩空气吹干净。保证零件内部杂质、铁屑、毛刺、砂粒等的残留量不大于。根据以上分析过程，现将变速器换挡叉加工工艺路线确定如下：方案一工序10：锻造。工序20：调质处理工序30：铣20.5左端面工序40：铣20.5右端面及宽11的面工序50：钻，扩，铰15.81F8孔工序60：铣宽16.5的面工序70：钻宽16.5的面上M10的螺纹底孔8.5，攻丝M10工序80：铣叉口的左右端面工序90：铣叉口宽51的面工序100：铣宽9.65的左右端面工序110：铣宽14.2的槽工序120：清洗去毛刺工序130：验收工序140：入库方案二工序10：锻造工序20：调质处理工序30：铣20.5左端面工序40：铣20.5右端面及宽11的面工序50：铣宽16.5的面钻，工序60：铣叉口的左右端面工序70：铣叉口宽51的面工序80：扩，铰15.81F8孔工序90：钻宽16.5的面上M10的螺纹底孔8.5，攻丝M10工序100：铣宽9.65的左右端面工序110：铣宽14.2的槽工序120：清洗去毛刺工序130：验收工序140：入库对方案一和方案二进行比较，可知方案二将15.8孔的加工放在铣叉口的左右端面后，由零件图我们知道，15.8孔和铣叉口的左右端面有垂直度要求，为了保证他们之间的垂直度要求，应将15.8孔的加工放到前面，这样不但可以保证他们之间的垂直度要求，而且为后面工序的加工，提供了定位基准，节省了时间，进而提高了效率，所以我们选择方案一。具体的加工路线如下工序10：锻造。工序20：调质处理工序30：铣20.5左端面工序40：铣20.5右端面及宽11的面工序50：钻，扩，铰15.81F8孔工序60：铣宽16.5的面工序70：钻宽16.5的面上M10的螺纹底孔8.5，攻丝M10工序80：铣叉口的左右端面工序90：铣叉口宽51的面工序100：铣宽9.65的左右端面工序110：铣宽14.2的槽工序120：清洗去毛刺工序130：验收工序140：入库1.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“变速器换挡叉”零件材料采用35#制造。材料为35#钢，生产类型为大批量生产，采用锻造毛坯。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的加工余量，对毛坯初步设计如下： 1. 20.5圆的左右端面20.5圆的左右端面的粗糙度为12.5,进行一次粗铣即可满足要求，查机械工艺学及夹具设计指导表2-12，知Z=2.0mm2. 15.8mm的孔 M10因为孔最大只有15.8mm，因此在铸造时不容易铸造出，因此在毛坯的设计时，不宜设计底孔。因此毛坯采用实心铸造。以确保毛坯的成功率。2. 叉口侧面 该叉口两侧面粗糙度都是6.3，进行一次粗铣即可满足光洁度要求。根据资料可知，选取加工余量等级为G，选取尺寸公差等级为9级。所以根据相关资料和经验可知，毛坯的叉口厚度定为2.0mm，符合要求。3. 叉口内圆面 叉口内圆面的圆弧半径为R28.5mm，光洁度要求没有，直接铸造出来，查资料知，砂型铸造机械翻砂造型的尺寸公差等级为810级，4.宽9.65和16.5的面宽9.65和16.5的两侧面，粗造度为6.3,12.5，进行一次粗铣即可满足要求，查机械工艺学及夹具设计指导表3-3知Z=2.0mm5.宽14.2的槽因其宽度只有14.2，粗糙度为12.5，所以直接铸造成实心其它表面均为不加工表面，而且锻造出的毛坯表面就能满足它们的精度要求，所以，不需要在其它表面上留有加工余量。1.6 毛坯种类的选择零件材料为20钢，考虑到零件在使用过程中起连接作用，分析其在工作过程中所受载荷，最后选用铸件，以便使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。年产量已达成批生产水平，而且零件轮廓尺寸不大，可以采用砂型锻造，这从提高生产效率，保证加工精度，减少生产成本上考虑，也是应该的。零件机械加工的工序数量、材料消耗和劳动量等在很大程度上与毛坯的选择有关，因此，正确选择毛坯具有重要的技术和经济意义。生产类型为批量生产、结构形状不是很复杂、尺寸大小中等大小、技术要求不高等因素，在此毛坯选择锻造成型。1.7 选择加工设备和工艺装备1.7.1 机床选用.工序端面加工是铣加工。各工序的工步数不多，成批量生产，故选用铣床就能满足要求。本零件外轮廓尺寸不大，精度要求属于中等要求，选用最常用的X52K型铣床。参考根据机械制造设计工工艺简明手册表.-。.工序钻孔，选用Z525摇臂钻床。1.7.2 选择刀具.在铣床上加工的工序,一般选用硬质合金铣刀和镗刀。加工刀具选用YG6类硬质合金铣刀.钻孔时选用高速钢麻花钻，参考机械加工工艺手册（主编 孟少农），第二卷表10.21-47及表10.2-53可得到所有参数。1.7.3 选择量具本零件属于成批量生产，一般均采用通常量具。选择量具的方法有两种：一是按计量器具的不确定度选择；二是按计量器的测量方法极限误差选择。采用其中的一种方法即可。1.8 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“变速器换挡叉” 零件材料为35钢，查机械加工工艺手册（以后简称工艺手册），表2.2-17 各种钢铁的性能比较，35#的硬度HB为143269，表2.2-23 35#的物理性能，20钢密度=7.27.3（），计算零件毛坯的重量约为2。表1-1 机械加工车间的生产性质生产类别同类零件的年产量件重型（零件重2000kg）中型（零件重1002000kg）轻型（零件重100kg）单件生产5以
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