高低档拨叉零件的机械加工工艺规程及工装设计说明书.docx

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高低档拨叉零件的机械加工工艺规程及工装设计说明书

绪论

毕业设计使我们学完了大学的全部基础课、技术基础课和专业课之后进行的，这是我们在参加工作之前对所学各课程进行的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们三年的大学生活中占有重要的地位。

就我个人而言，我希望能通过这次毕业设计对自己将来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力。

比如：

自己最基本的视图能力，零件的材料的分析能力，机加工各个方面的知识运用能力。

为今后参加祖国基础机械行业的发展和建设打下一个良好的基础。

由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。

第1章零件的分析

1.1零件作用

拖拉机高低档拨叉位于拖拉机的变速机构中，主要用于高低档之间的快速转换，使操作者方便的从一个较高的速度降到一个较低的速度，也可以方便的从一个较高的速度升到一个较高的速度。

1.2零件的工作原理

拖拉机的高低档拨叉是在变速机构中推动滑动齿轮的，滑动齿轮上有一个环形槽，拨叉就骑在这个槽里，当驾驶员推动变速杆时，变速杆带动拨叉轴，拨叉轴又带动拨叉，拨叉在推动齿轮，改变齿轮的传动比，以达到变速。

1.3零件的工艺分析

根据零件图分析可知，高低档拨叉主要有两处加工面，其间有一定的位置度要求。

1.以φ16孔为中心的加工面，这一组加工面包括：

φ16孔的加工，以及孔上下端面的加工。

孔壁上有一个φ5的小孔，用来装配的时候钻铰，这三个有一定的位置度要求，不是很高。

2.以φ90孔中心的加工面：

这一组包括R54半圆弧的加工，以及圆弧的上下两个端面，R53，R45圆弧台阶槽的加工，以偏离中心7.5度，相距10为圆心的R59，R57.15的台阶圆弧槽的加工，这两组表面有一定的位置度要求，即R54圆弧槽的上下端面与φ16孔的中心线有一定的垂直度要求，由上面分析可知，加工时候应先加工一组表面，在以这组加工过的表面为基准加工另一组。

第2章工艺规程设计

2.1材料选取

根据拨叉的作用原理及工作环境可知拨叉最容易磨损的地方是和环形槽接触的部位，在高速旋转下，拨叉不转，而齿轮高速旋转，所以要有一定的耐磨性。

拨叉还要承受一定的震荡和冲击，所以要有一定的韧性和强度。

否则拨叉容易失效，而挂不上档。

根据以上分析，查工程材料手册可知，球墨铸铁，铸钢，45钢有这方面的综合性能。

零件的生产纲领为每年8000件，单班作业，可知属于中小零件的大批大量生产，所以要考虑到零件毛胚的生产方便性和快捷性。

上面材料前三个可以铸造，适合大批大量生产，45钢锻造也适合这样的生产。

经济上考虑，材料价格一次升高，但铸造很麻烦，同时工作环境不好，工人强度大。

经以上综合分析分析，球墨铸铁和45钢比较适合生产的需要，又考虑到零件的强度要求和耐用性及安全性，选择45钢，锻造生产。

45钢：

强度较高，塑性很韧性较好，用于制造受载荷较大的消截面调质件和应力较小的大型正火零件，以及对心部强度要求不高的表面淬火件：

如曲轴，齿轮，蜗杆，键，销等。

水淬时候有形成裂纹的倾向，形状复杂的零件应在热水油中淬火，其焊接性较差。

锻造方法：

自由锻造适合单件小批量的生产，模锻和精密模锻适合大批大量的生产，但精密模锻经济性不很合理，所以选用金属模锻。

2.2基面的选择

基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确合理可以加工的精度和质量得到保证，生产效率得以提高，否则加工过程中问题百出，更有甚者造成大批零件的报废，使生产无法进行。

2.2.1.粗基准的选择

粗基准主要是为了可靠方便的加工出精基准来，主要考虑一下基本原则。

1.为了保证不加工表面与加工表面之间的相互位置关系，应首先考虑选择不加工的表面作为粗基准，当零件有多个不加工表面时候，应选择与加工面相对位置关系要求较高的不加工表面。

2.为了使定位稳定，可靠，夹具结构的简单，操作方便，作为粗基准的表面应不是分型面，应尽量平整光洁。

有以上原则根据零件图和零件毛胚的成型方法可选择用一个V型块限制起主要定位作用，同时在用两个定位销限制叉口的位置，这样来加工φ16孔，后在用此孔定位来加工其他面和孔，具体的分析下面会详细叙述。

2.2.2.精基准的选择：

考虑到基准的重合原则，以及基准统一原则。

选择φ16孔来作为定位的精基

准。

2.3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。

2.3.1.工艺路线方案一

工序一粗、精铣φ16上下端面

工序二钻、扩、铰、精铰φ16孔

工序三粗、台钻倒角

工序四铣φ90圆弧面

工序五粗铣叉口上端面

工序六粗铣R59，R57.15圆弧槽面

工序七精铣叉口上端面。

工序八精铣铣R59，R57.15圆弧槽面

工序九铣凸台

工序十钻铰φ5孔

工序十一检验

这一工艺路线生产效率高，但对夹具的精度有有一定的要求

2.3.2.艺路线方案二

工序一钻、扩、铰、精铰φ16孔

工序二粗、精铣φ16上下端面

工序三粗、台钻倒角

工序四铣φ90圆弧面

工序五粗铣叉口上端面

工序六粗铣R59，R57.15圆弧槽面

工序七精铣叉口上端面。

工序八精铣R59，R57.15圆弧槽面

工序九铣凸台

工序十钻铰φ5孔

工序十一、检验

本工艺路线生产效率也不错，但是对毛胚精度要求太高，同时没有遵循先面后孔的加工原则

结合零件的精度的要求以及加工的方便和快捷性，同时考虑到经济效益，选择工艺路线一加工

2.4机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定

拖拉机高低档拨叉，材料为45钢，生产类型大批量，锻造毛胚。

据以上原始资料及加工路线，分别确定各家工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：

2.4.1.外圆表面延轴线方向长度方向的加工余量及公差（φ16端面）

查[1]表2.2～2.5，取φ16长度余量均为2.5（为双边加工），其他尺寸直接锻造得到。

铣削加工余量为：

粗铣1.5mm

精铣1mm

由于本设计规定的零件为大批量生产，应该采用调整加工。

因此在计算最大、最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认。

2.4.2.工序一

以拨叉底面为粗基准，粗铣φ16上下端面。

1.加工条件

工件材料：

45钢HRC55-62，锻造。

加工要求：

粗铣φ16孔上下端面。

机床：

X6140卧式铣床。

刀具：

W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。

铣削宽度ae<=60,深度ap<=4,齿数z=10,故据[3]取刀具直径do=80mm。

选择刀具前角γo＝＋5°后角αo＝8°，副后角αo’=8°，刀齿斜角λs=－10°,主刃Kr=60°,过渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°过渡刃宽bε=1mm。

2.切削用量

1）铣削深度因为切削量较小，故可以选择ap=1.5mm，一次走刀即可完成所需长度。

2）每齿进给量机床功率为7.5kw。

查《切削手册》f=0.14~0.24mm/z。

3）查后刀面最大磨损及寿命

查[3]表3.7，后刀面最大磨损为1.0~1.5mm。

查[3]表3.8，寿命T=180min

4）计算切削速度按[3]，Vc=

算得Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s

据XA6132铣床参数，选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度Vc=3.14*80*475/1000=119.3m/min,

实际进给量为fzc=Vfc/ncz=475/（300*10）=0.16mm/z。

5）校验机床功率查[3]Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为Pcm>Pcc。

故校验合格。

最终确定ap=1.5mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，Vc=119.3m/min，fz=0.16mm/z。

6）计算基本工时

tm＝L/Vf=（32+80）/475=0.09min。

2.43.工序二

以φ28为精基准，钻、扩、铰、精铰φ16保证垂直度误差不超过0.05mm,孔的精度达到IT7。

1.选择钻头

选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=17.00头采用双头刃磨法，后角αo＝12°，二重刃长度bε=2.5mm,横刀长b=1.5mm,宽l=3mm,棱带长度°°°

2.选择切削用量

1）决定进给量

查[3]

所以，

按钻头强度选择按机床强度选择

最终决定选择机床已有的进给量经校验

校验成功。

2）钻头磨钝标准及寿命　

后刀面最大磨损限度（查[3]）为0.5～０.８mm，寿命．

　3）切削速度

查[3]修正系数

故。

查[3]机床实际转速为

故实际的切削速度

4）校验扭矩功率

所以

故满足条件，校验成立。

３.计算工时

由于所有工步所用工时很短，所以使得切削用量一致，以减少辅助时间。

扩铰和精铰的切削用量如下：

扩钻：

铰孔：

精铰：

工序三：

台钻倒角

以φ16孔为基准，倒角。

1.加工条件

工件材料：

45钢HRC55~62，锻造。

加工要求：

粗铣φ20孔上下端面。

机床：

Z525

台式钻床上倒角，这个都能满足技术要求，不做精细的叙述。

工序四：

铣φ90圆弧面

以φ16孔为基准，粗铣圆弧面。

工件材料：

45钢HRC55~62，锻造。

查文献[1]表2.3-59平面加工余量，得到精加工余量ZP精为1mm。

已知N面总余量ZP总为2.5mm。

故粗加工余量为ZP粗=2.5-1=1.5mm。

查文献[1]表2.6-6，得粗加工公差等级为IT11∼14，取IT11，其公差TP粗=0.13mm，所以，XP粗=25mm。

校核精铣余量ZP精：

ZP精min=XP粗min-XP精max

=（25-0.13）-（24+0.05）

=0.82mm

故余量足够。

参考文献[1]表2.4-73,取粗铣的每齿进给量为0.2mm/z;取精铣的每转进给量f=0.5mm/r粗铣走刀一次,ap=1.5mm,精铣走刀一次,ap=1mm。

参考文献[1]表3.1-74,取，取粗铣的主轴转速为150r/min精铣的主轴转速为300r/min,因前面已选定铣刀直径为D=100mm，则相应的切削速度分别为：

V粗=

=m/min

=37.7m/min

V精=

=m/min

=75.4m/min

校核机床功率（只校核粗加工工序）：

参考[4]表9.4-10，得切削功率Pm为：

PM=167.9×10-5×ap0.9×fz0.74×ae×Z×n×kpm

取Z=10个齿，n=150/60=2.5r/s,ae=168mm,ap=1.5mm,fz=0.2mm/z,kpm=1,将它们代入式中得：

PM=167.9×10-5×1.50.9×0.20.74×168×10×2.5×1

=3.09KW

又有[4]表3.1-73得机床功率为4.5KW，若取效率为0.85，则4.5×0.85=3.825KW﹥3.09KW.

故机床的功率足够。

参考文献[1]表3.1-74,取，取粗铣的主轴转速为150r/min精铣的主轴转

速为300r/min,因前面已选定铣刀直径为D=100mm，则相应的切削速度分别为：

V粗=

=m/min

=37.7m/min

V精=

=m/min

=75.4m/min

校核机床功率（只校核粗加工工序）：

参考[4]表9.4-10，得切削功率Pm为：

PM=1