基于ProE的倒档拨叉加工工艺规程及工装设计毕业论文.docx
《基于ProE的倒档拨叉加工工艺规程及工装设计毕业论文.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于ProE的倒档拨叉加工工艺规程及工装设计毕业论文.docx（36页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
基于ProE的倒档拨叉加工工艺规程及工装设计毕业论文
目录
摘要2
Abstract3
0文献综述4
0.1我国机械制造业的现状4
0.2国机械制造业的发展展望4
0.3总结6
1引言7
2倒档拨叉的分析7
2.1倒档拨叉的作用7
2.2倒档拨叉的工艺分析8
3工艺规程设计9
3.1确定毛坯的制造形式9
3.2毛坯设计10
3.3基面的选择11
3.4制订工艺路线11
3.5机械加工余量及工步的初步确定14
3.6确定切削用量及基本工时15
4夹具设计22
4.1问题的提出22
4.2定位基准的选择22
4.3切削力及加紧力的计算23
4.4定位误差的分析24
4.5加紧元件的强度校核25
4.6夹具设计及操作的简要说明26
5结论27
参考文献28
致谢29
基于Pro/E的倒档拨叉加工工艺规程及工装设计
***
*************
摘要：
本文就拖拉机的倒档拨叉进行了工艺规程、制造工序的各项分析。
围绕其工艺规程设计及其毛坯制造形式、工序工艺路线、机械加工余量等诸多工艺以及其夹具的设计基准、切削力和加紧力、定位误差等问题的计算和讨论，同时还确定了其最佳工艺路线。
本次设计是基于Pro/E和AutoCad以及office等办公软件进行的，绘制了夹具图、零件图、装配图等诸多图纸。
同时对我国机械制造行业的现状进行了分析，对其发展未来做了展望；并设计了本次设计所需要的专用夹具及其各方面的数据计算。
关键词：
倒档拨叉；工艺规程设计；夹具；机械制造；
ReverseforkprocessingproceduresandtoolingdesignbasedonP
*****
************************
Abstract:
Thetractorreversegearshiftingforkofprocess,analysisofthemanufacturingprocess.Aroundtheproceduredesignandmanufacturingblankforms,processroute,mechanicalmachiningallowancemanyprocessanddesignbasisforthefixture,cuttingforceandclampingforceandlocationerrorarecalculatedanddiscussed,werealsoidentifiedtheoptimumroute.ThedesignisbasedonPro/EandAutoCADandofficeandotherofficesoftware,anddrawthefixturedrawingandpartdrawing,assemblydrawingetc.manydrawings.AlsoonChina'smachinerymanufacturingindustry,thestatusareanalyzed,thedevelopmentprospectof;andthedesignofthedatarequiredforthedesignofspecialclampandthecalculation.
Keywords:
reversegearshiftingfork;processdesign;fixturedesign;Machinerymanufacturing;
0文献综述
0.1我国机械制造业的现状
机械制造业从古至今已经发展了无数年，积累了大量的理论经验和实际成果，但随着社会的发展、人类的进步、生活水平的日益提高，机械行业的成果可能已经不能够满足现在人类的需求。
然而机械制造行业是各个行业的基础，如果没有好的机械制造技术，其他很多行业都将不能有效地运行，因此，要想提高人们的整体生活素质，致力发展机械制造技术无可厚非。
先进制造技术这个概念的提出为机械制造业未来的发展点亮了前进的道路。
就目前而言，大家比较认可的对于先进制造技术的理解是：
先进制造技术是在传统制造技术的基础上，融合了电子信息，机械，材料以及现代管理各方面的长处，一次来提高整个生产过程中的质量[1]。
先进制造技术是为了实现高质量，高效率，低消耗，无污染，快捷的制造技术理想。
它具有如下一些特点：
1．以人为本，尽量满足人们的需要，符合当今社会的大纲，。
2．使每个人都能发挥多项作用，降低了人力成本。
3．多条工序同时进行，再进行总的组装，提高了生产效率。
4．从按照功能划分部门的固定组织形式向动态的自主管理的小组工作方式转变。
0.2我国机械制造业的发展展望
机械制造自动化技术在机械制造业技术是最活跃的领域之一。
也是制造企业提高生产率和赢得市场竞争的主要手段[2]。
机械制造自动化技术自20年代以来，经历了刚性、柔性、综合等3个自动化阶段。
同时，现在经常综合自动化与计算机辅助制造，计算机集成制造，它是一个制造技术，集成控制技术，现代信息技术和管理技术，以提高生产效率和响应市场的速度。
对此我觉得我国机械制造也将往一下几个方向发展：
（1）集成化
计算机集成制造（CIMS）被认为是21世纪制造企业的主要生产方式。
CIMS通常可划分为工程技术信息分系统,管理信息分系统（MIS）,制造自动化分系统（MAS）,质量信息分系统,计算机网络和数据库分系统（Network&DB）等五个部分。
（2）智能化
智能制造系统可以通过智能机器和人类专家的人机一体化智能系统的共同理解，实现智能活动，等生产过程中的分析，推理，判断，决策，思想。
在智能系统中，“智能”主要体现在优良的性能在“软”系统（自适应和友好）。
在设计和制造过程中，采用模块化的方法，具有很高的灵活性；同时智能机械也为工人的安全做了保障；对环境也起到了保护作用，能充分回收能源和资源；对于社会，也促进了合理的竞争与合作。
[3]
（3）敏捷化
实现快速响应能力，建立虚拟企业的关键技术，是虚拟制造，敏捷制造的核心技术，基于虚拟制造技术。
实现敏捷制造的技术基础包括：
大范围的通讯基础结构；柔性化、模块化的产品设计方法；高柔性、模块化、可伸缩的制造系统；为定单而设计、制造的生产方式；基于任务的组织与管理；基于信任的雇佣关系。
（4）虚拟化
“虚拟制造”是在90年代早期的第二十世纪的概念。
虚拟制造是利用信息技术、计算机仿真技术在电脑里对现实中所需要加工的工件先虚拟加工，通过这个加工来发现问题，改进问题，在实际生产中采取预防措施，以达到成功的产品制造，降低成本，缩短产品开发周期，增强产品竞争力。
（5）清洁化
清洁生产的两个基本目标是：
资源综合利用和环境保护。
一种清洁生产要求生产过程，渗透从原材料到产品输出的全过程，包括节约原材料和能源替代有毒原材料和资源短缺，可再生资源两能源使用，提高技术和设备，且数量和毒性都离开生产过程排放量削减之前。
[4]对于产品，清洁生产，涵盖了一个产品的整个生命周期，即从原材料到产品再到报废后的最终处置，在这样整个生命阶段，都要合理利用资源，减少对人类和环境的不利影响。
综上所述，我认为我国机械制造业的未来发展方向是在保证自身制造业不倾斜的前提下，综合各个领域的先进技术，提取他们的精华，融入自己的生产，以使自己的产品在质量、效率、环保等多个方面都能实现国际领先，使自身的整体实力得到提升，逐渐回到国际水平，为自身的国民发展，乃至于世界的经济发展都做出一份贡献。
0.3总结
中国是世界上第一个机械发展如此迅速的国家。
中国机械工程技术在古代有着辉煌的成就，当初的四大发明几乎都能与机械技术联系在一起，也正是因为当时机械技术的鼎盛，奠定了我国现在的快速发展的基础。
具有中国传统机械的技术对世界做出了巨大的贡献，并在很长一段时间内都领先于世界。
不过到了近代，由于一段时间的闭关锁国，中国机械的发展水平与西方的差距逐渐扩大。
新中国成立后，特别是近30年来，我国的机械科学技术发展速度。
对机械产品大型化，精密，自动化和成套化的趋势发展。
在有些方面已经达到或超过世界先进水平。
总的来说，目前中国机械科学技术的成就是巨大的，发展速度之快，达到了前所未有的高水平。
在这一时期，中国没有终点的机械科学技术还将向更高层次发展。
[5]只要我们能够采取正确的方针、政策，具有良好的技术开发和创新，我国的机械工业和机械技术可以达到以前的高度，机械行业的发展趋势将愈发世界化，只要我们坚持走在正确的道路上，我相信终有一天我们国家的机械水平将回到世界顶级行列。
1引言
21世纪的今天，世界机械工业进入前所未有的高速发展时期，不论是发展中国家还是发达国家，几乎都致力于研究机械技术，这关系到一个国家装备制造业的发展，也关系到装备制造业为技术、产品的其他行业，可以说机械制造也是发展其他行业的基础，机械制造技术的研究是重中之重，是21世纪现代化经济不可缺少的拥有重要战略性的产业，一个国家要想在当今世界立足获得发言权，机械制造业的发达与否决定了一切[6]。
拖拉机在现在的农业生产方面依然拥有重要的地位。
本文对拖拉机倒档拨叉的设计机械设计基于Pro/E、AutoCad等制图软件，将倒档拨叉从零件设计、夹具设计到装配都考虑得面面俱到，从设计制造到生产出厂都一应俱全。
不过其中仍有许多自己弄不太清楚的地方，所以我认为这也将是一次很好的完善的机会。
这一次毕业设计这将是我们离开学习，迈向社会前做的最后一次设计，每一位同学对它的重视程度可见一斑。
它不仅是对所学的课程进行一次复习，同时也是一次理论联系实际的训练，因此，我们必须认真对待这次机会。
就我自己而言，我想通过本次的毕业设计能进一步巩固我的专业知识，同时做出一份令自己、令老师满意的答卷，以使得大学四年圆满结束。
并且，我认为本次设计，将是大学以来耗时最久，做工最精细，个人想法最多的一次设计，它不仅是个人能力的一种体现，也是证明自身能力，推销自己的一次机会，所以，我们必将发挥四年所学，来做出自身最大程度能完成的答卷。
由于能力所限，在设计中尚有许多不足之处，希望各位老师给予指教。
2倒档拨叉的分析
2.1倒档拨叉的作用
本文选择了较常见的拖拉机倒档拨叉进行设计：
零件上Ø19.1mm的孔，装配在倒档拨叉杆上，用螺钉固定保证拨叉相对于拨叉杆的位置。
宽19.3mm深17mm的槽与其他零件相配合，半圆形叉口拨动同步器。
图.1“拖拉机倒挡拨叉”零件工艺分析示意图
Fig.1“Tractorreversefork”Analysisofprocess
2.2倒档拨叉的工艺分析
从后面的倒档拨叉零件图上可以看出，加工倒档拨叉要加工两组表面，这两组加工面之间的位置以及其他关系要求如下：
（1）以Ø19.1mm孔为中心的加工面
加工这一组加工面需要注意：
它包括一个Ø19.1mm孔以及宽19.3mm深17mm的槽口，完了之后还要对其倒角，并在Ø19.1mm孔所在的轮毂上钻两个孔并攻丝，规格为M12，它起固定之用。
（2）叉口处的加工面
这一组加工面包括：
铣叉口的侧面，铣叉口内圆面（内圆面所在的圆弧半径为R48mm）。
这两组加工面之间有如下所要求的位置要求：
1.R48mm叉口对Ø19.1mm孔的轴心线及19.3mm槽口中心线位置公差为Ø0.5mm。
2.叉口侧面和螺纹孔中心线的位置要求是46.4±0.25。
通过以上分析，我们还可以采用其他方法来加工这两组表面，我们可以先加工其中一组表面，待其完成以后，再设计一个专用夹具来进行另一组表面的加工，另外，加工的时候一定要注意保证他们之间的位置精度要求。
3工艺规程设计
3.1确定毛坯的制造形式
材料的选择是QT500-5，拖拉机运行时挂倒档倒行以及辅助转向的使用时间较多，所以在工作过程中零件需要承受冲击载荷，因此，我使用了一个抗压能力比较强的材料，使用这种材料，可以充分保证零件的强度。
数据显示，4000件的年产量，已达到批量生产的水平，零件的外形尺寸较小，选择砂型铸造，铸造机械建模，精度为2级，可以保证铸件的尺寸的要求，并提高生产效率和保证加工精度[7]。
因此这个选择没有问题。
3.2毛坯设计
拖拉机的倒档拨叉零件材料为QT500-5，硬度选用260HBS，毛坯重约1Kg。
生产类型为成批生产，采用砂型铸造，机械翻砂造型，2级精度组。
根据上面所收集的原始资料和加工工艺，分别能够确定各加工表面的加工余量，因此我对对毛坯初步设计如下：
（1）.底孔
Ø19.1mm的孔。
为了方便加工，在毛坯的设计时，可以设计底孔。
根据常用刀具的规格和合理的切削用量，可以铸出Ø10mm的底孔。
（2）.叉口侧面
该两侧面分别进行一次粗、精铣。
查阅资料可知，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以及以往经验可知，毛坯的叉口厚度定为10mm.
（3）.叉口内圆面
叉口内圆面的圆弧半径为R48mm，叉口精度要求不是很高，对此，我选择的方法是只进行一次精加工，这样的话，它的加工余量便不能太多，在留出一定余地后，再进行一次精铣，来保证其加工精度，对于这个加工余量，我选择留出的是2mm的加工余量。
（4）.铣槽
槽宽为19.3mm,深为17mm,查资料知，砂型铸造机械翻砂造型的尺寸公差等级为8~10级，加工余量等级为G。
取尺寸公差等级为9级，在铸造时留出2mm的加工余量，均满足加工要求。
（5）.钻孔、攻丝
在Ø19.1mm的孔处钻孔，攻丝，锪孔。
在此处，因为加工的螺纹孔不大，所以不必留铸造底孔。
图.2“拖拉机倒挡拨叉”零件毛坯简图
Fig.2“Tractorreversefork”blankdiagram
除此之外，其它表面均要么事不加工表面，要么就是是它们的精度要求很低，砂型机器造型铸造出的毛坯的表面就足以满足它的精度要求，所以，在加工的时候就不需要在其它表面上留有加工余量。
根据上述分析以及其他资料的查证，分别确定了各加工表面的加工余量、工序尺寸，这样毛坯的尺寸就能够确定下来。
具体形状和尺寸见图.2“拖拉机倒挡拨叉”零件毛坯简图。
3.3基面的选择
基面选择是工艺规程设计中比较难，同时也是很重要工作之一，基面能否选择正确、合理，是能否提高加工质量以及生产率的关键。
如果没有选择好，不但会使得加工工艺过程中的出现各式各样的问题，甚至有可能，还会造成零件大面积报废，使生产无法进行，造成巨大亏损[8]。
粗基准的选择：
我们都知道，对于零件的加工粗基准的选择是关系到后面的质量。
从零件图的部分可以看出，拖拉机倒档很大一部分不是规则的，这便增加了粗基准的选择难道。
本文，为了保证Ø19.1mm孔的位置精度要求，我选择侧面和叉口内圆面作为粗基准，以保证孔的轴心线与叉口的X、Y方向的位置要求以及Ø19.1mm孔轴心线的垂直度，依照粗基准的选择原则来选取。
工件被放置在两支撑螺钉和支撑板，限制三个自由度；外圆柱表面接近两支钉叉的内表面，限制两自由度；小头Ø19.1mm孔靠近端支承钉，限制一个自由度，实现完全定位。
因此，精确的基础上，应主要考虑基准重合，设计基准和实际工序过程数据不一样时，应该尺寸转换。
3.4制订工艺路线
这个过程是在保证部分的形状、尺寸精度和位置精度能够达到之前的要求下进行的。
在生产程序已被确定为大批量生产的条件下，可以考虑采用专用夹具的通用机型，和增加过程中的生产力。
此外，还应考虑经济效益，使生产成本尽可能降低。
对此，我设计了两道工艺路线以供比较选择。
表1工艺路线方案一
Tab.1ProcessrouteScheme1
序号
工序
10
摇臂钻床上攻丝、钻孔，规格为M12
20
立式钻床上扩、铰孔Ø19.1mm并倒角
30
卧式铣床上粗铣叉口侧面
40
卧式铣床上铣叉口
50
手工去锐边
60
卧式铣床上铣槽
70
卧式铣床上精铣叉口侧面
80
去毛刺
90
清洗
10
终检
表2工艺路线方案二
Tab.2ProcessrouteScheme2
序号
工序
10
立式钻床上扩、铰孔Ø19.1mm并倒角
20
卧式铣床上粗铣叉口侧面
30
卧式铣床上铣叉口
40
手工去锐边
50
卧式铣床上铣槽
60
摇臂钻床上攻丝、钻孔，规格M12
70
手工去毛刺
80
卧式铣床上精铣叉口侧面
90
去毛刺
10
清洗
11
终检
工艺方案的比较与分析：
上述两个方案似乎都合情合理，但仔细一看是不对的。
第一个方案是第一个“摇臂钻床钻孔，攻丝，M12规格”。
首先，这一步是放在前面，后面钻孔这个步骤，如果第一个钻孔攻丝然后省略步骤手动去毛刺过程。
这样，出发点是好的，考虑到可以减少过程中的一步，它似乎减少了工作时间，但它却没有考虑到这一步之前释放定位比较困难，不易保证位置精度，夹具设计也比较困难，可行性较低;再看第个二程序，钻孔是在前一步二程序，使每一个过程提供后期加工基地，科学合理的安排。
但它和第一个方案相比，在扩铰孔和倒角这一步中，钻套可逆转角落边，但可能会落在墙角的另一边，以消除倒角的工件，这便提高了夹具设计的难度[9]。
但主要是垂直钻井的体积比较大，操作起来不方便，而且没有倒角精度高，从经济上考虑是不值得的。
通过分析，第二步的角独立，作为一个单独的步骤，因为倒角的精度要求不高，我们能够比较容易完成。
该钻机体积小操作起来也很简单，同时设计的夹具结构也很简单，这样便大大缩减了加工时间短提高了生产效率，降低了零件成本，效果非常可观。
估算每一步工序所用夹具的大致需要的尺寸，根据《金属切削机床夹具设计手册》（第二版）上给出的各种切削机床的规格尺寸，选择每一道工序所用的合适的机床[10]。
因此，最后的加工路线确定如下：
表3工艺路线最终方案
Tab.3Thefinalsolutionroute
序号
工序
10
立式钻床上扩、铰孔Ø19.1mm。
以拨叉叉口内圆非加工面、槽口和Ø19.1mm孔的端面为粗基准定位。
选用Z535立式钻床加工，采用专用夹具
20
台钻上对Ø19.1mm倒角。
以Ø19.1mm和端面为基准定位。
选用ZQ4015台式钻床加工，此阿勇专用夹具。
30
卧式铣床上粗铣叉口侧面。
以Ø19.1mm和端面为基准定位。
选用X62卧式铣床加工，采用专用夹具。
40
卧式铣床上铣叉口。
以Ø19.1mm和毛坯上的槽口为基准定位。
选用X62卧式铣床加工，采用专用夹具。
50
手工去锐边。
用扁平挫刀手工去锐边，可设计简易的支承台。
60
卧式铣床上铣槽。
以Ø19.1mm孔、叉口内圆侧面为基准定位选用X62卧式铣床加工，采用专用夹具。
70
摇臂钻床上钻孔、攻丝，规格M12。
以Ø19.1mm孔及其端面、叉口内圆侧面为基准定位。
选用Z3025摇臂钻床加工，采用专用夹具。
80
手工去毛刺。
用圆形小挫刀手工去毛刺，可以设计简易的支承台，注意要划伤内圆面。
90
卧式铣床上精铣叉口侧面。
以Ø19.1mm孔和螺钉对准长销上的槽为基准定位。
选用X62卧式铣床加工，采用专用夹具。
10
去毛刺。
用扁平挫刀手工去毛刺，可设计简易的支承台。
11
清洗。
用专用清洗机清洗。
12
终检
3.5机械加工余量及工步的初步确定
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和工步如下：
表4.Ø19.1mm的孔
Tab.4holeofØ19.1mm
扩孔
二次扩孔
粗铰
精铰
Ø16mm
Ø18.9mm
Ø19.04mm
Ø19.1mm
2Z=6mm
2Z=2.9mm
2Z=0.14mm
2Z=0.06mm
叉口侧面:
粗铣：
2Z=2.05mm
精铣：
2Z=0.4mm
叉口内圆面:
一次精铣:
Z=2mm
铣槽:
一次精铣：
Z=2mm
钻孔、攻丝:
在Ø19.1mm的孔处钻孔，攻丝，锪孔。
先在加工面上钻出Ø4mm小孔，再扩孔至Ø10.4mm，这是攻丝前的底孔，然后用M12的机用丝锥攻丝，最后锪孔Ø13.5mm。
3.6确定切削用量及基本工时
工序10钻孔Ø16mm、扩孔Ø18.9mm、铰孔Ø19.1mm
（1）.钻孔Ø16mm
根据查表可知
f=0.1mm/r
v=50m/min
（3-1）
按照机床型号选取nw=1100r/min所以，该钻床的实际切削速度为:
（3-2）
切削工时：
（3-3）
其中：
切入深度l1=10mm,切出深度l2=4mm
（2）.扩孔Ø18.9mm
查表可得扩孔钻扩Ø18.9mm孔时的进给量，并根据机床的型号规格选取f=0.72mm/r
扩孔钻扩孔时的切削速度，根据其它有关资料确定为v=0.4v钻r/min
其中，v钻钻同样材料、同样尺寸实心孔时的切削速度。
所以，该床的实际切削速度为
（3-4）
切削工时：
（3-5）
其中：
切入时间l1=3mm，切出时间l2=1.5mm
（3）.粗铰Ø19.04mm
根据查表查得铰Ø19.04mm孔时的进给量，并由机床及零件材料的硬度可以选取
f=0.48mm/r
v=12m/min
（3-6）
按照机床型号选取nw=275r/min
所以，该钻床的实际切削速度为
（3-7）
切削工时：
（3-8）
其中：
切入深度l1=3mm，切出l2=1.5mm
（4）.精铰Ø19.1mm
根据规定查得铰Ø19.1mm孔时的进给量，并由机床及零件材料的硬度可以选取
f=0.48mm/r
v=2m/min
（3-9）
按照机床型号选取nw=275r/min
所以，该钻床的实际切削速度为
（3-10）
切削工时：
（3-11）
其中：
切入深度l1=3mm，切出l2=1.5mm
工序20Ø19.1mm孔倒角：
为缩短辅助工作时间，提高工作效率，取倒角主轴转速与扩孔时转速相同。
N=460r/min
采用手动进给。
工序30粗铣叉口侧面：
叉口的两个侧面在铸造毛坯时两个面的加工余量是相同的，故算一个面就可以了。
现在以其中一面为粗基准，对另一面进行粗加工，切削用量和切削工时如下：
根据文献可得
升级会员 