机械加工工艺与装备课程设计Word文档下载推荐.docx
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2、零件的工艺分析及生产类型的确定
2.1
零件的作用
该拨叉应用在变速箱的换档机构中。
拨叉头以孔套在变速叉轴上，并用销钉经孔与变速叉轴联结，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的操纵槽带动拨叉与变速叉轴一起在变速箱中滑动，拨叉脚拨动双联变换齿轮在花键轴上滑动以改换档位，从而改变拖拉机的行驶速度。
该拨叉在改换档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、刚度和韧性，以适应拨叉的工作条件。
该零件的主要工作表面为拨叉脚两端面、叉轴孔和锁销孔，在设计工艺规程时应重点予以保证。
2.2拔叉的工艺性分析
由零件图可知:
零件的材料HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削
拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：
1、小头孔Φ20以及与此孔相通的Φ8的锥孔、M6螺纹孔。
2、大头半圆孔Φ50。
3、拨叉底面、小头孔端面、大头半圆孔端面，大头半圆孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.07mm，小头孔上端面与其中心线的垂直度误差为0.05mm。
由上面分析可知，可以粗加工拨叉下端面，然后以此作为基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。
再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，并且此拨叉零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。
1.拨叉头两端面和叉脚两端面均要求切削加工，并在轴向方向上均高于相邻表面，这样既减少了加工面积，又提高了换档时叉脚端面的接触刚度；
2.Φ20孔和Φ50孔的端面均为平面，可以防止加工过程中钻头钻偏，以保证孔的加工精度；
另外，该零件除主要工作表面（叉脚两端面、叉轴孔和Φ8孔）外，其余表面加工精度均较低，不需要高精度机床加工，通过铣削、钻床的粗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，但也可以在正常生产条件下，采用经济加工方法加工出合格产品。
由此可见，该零件的工艺性较好。
2.3零件的生产类型：
根据设计题目可知：
Q=5000台/年，n=1件/台；
结合生产实际，备品率a和废品率b分别取为5%和2%。
代入公式（4-1）得该零件的生产纲领：
N=5000*1*（1+5%）*（1+2%）=5355件/年
零件是机床上的拨叉零件质量为1Kg.查表4-2可知其属于轻型零件生产类型属于大批量生产。
该零件材料为HT200，该零件具有体积小，零件较为复杂等特点，考虑到加工工序较多，材料用HT200，因此采用铸件。
又由于零件年产量5355件，属于大批量生产，而且零件的轮廓尺寸不大，可以采用沙模铸造。
查《金属机械加工手册》，可知灰口铸铁的公差及机械加工余量按ＧＢ/T12362-2003确定。
要确定毛胚的尺寸公差及机械加工余量，先确定如下参数。
【1】铸件公差等级。
有该铸件的功用和技术要求，确定其铸件公差等级为普通级。
【2】铸件的质量m。
根据零件成品质量为1Kg，估算为mf=1.84Kg。
【3】铸件形状复杂系数S。
S=mf/mn
对拔叉零件图进行分析计算，可大致确定铸件外廓包容体的长度、宽度和高度，即l=88，b72，h=30，可知圆形铸件计算质量公式mn=6/lbhp=3.91
S=mf/mn=0.47
由于0.47介于0.32~0.63之间，故该拔叉的形状复杂系数属S2级。
【4】铸件材质系数M。
该材料为铸铁，碳的质量分数小于
【5】零件表面粗糙度。
有零件图可知，该拔叉各加工表面的粗糙度Ra均大于等于1.6
根据铸件质量、零件表面粗糙度、形状复杂系数查《指导手册》2-4得厚度方向为0.5mm，水平方向为1mm，孔为1mm。
3.4确定毛坯尺寸
根据查得的加工余量适当稍大一点即可，只有Φ8mm的孔，由于表面粗糙度要求达到Ra1.6，在考虑其磨削孔前，应该将其余量留大一点，在其精镗孔是单面余量为0.5mm，其他的面、孔由于它们的粗糙度都是Ra3.2.，可随其所在的面铸造成实体。
零件尺寸
单面加工余量
铸件尺寸
偏差
30
2
36
-0.25
12-0.06-0.018
14
-0.018
720-0.2
75.2
32
-0.26
3.6、绘制毛坯图（另附）
本零件时圆柱状拔叉，孔是其设计基准，为了避免由于基准不重合而产生的误差，应选用孔位定位基准，即遵循“基准重合”的原则，即精基准选用Φ20mm的孔及其端面。
由于拔叉所有表面都要加工，而孔作为精基准应先进行加工，因此应选用Φ32mm外圆及其端面作为粗基准。
但因为Φ72mm的外圆上有分型面，表面不平整，有飞边等缺陷，其定位不可靠，故不能选为粗基准。
该零件的主要爱加工表面有外圆、内孔、端面、圆弧，其加工方法选择如表所示
4.3制定工艺路线
制定工艺路线的出发点，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。
在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。
除此以为，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降
工序号
工序内容
1
粗铣Φ20、Φ50下端面，以T1为粗基准，采用X61卧式铣床加专用夹具
粗铣Φ20上端面，以T1为定位基准，采用X61卧式铣床加专用夹具
3
粗铣Φ50上端面，以T4为定位基准，采用X61卧式铣床加专用夹具
4
钻、扩Φ20孔，以Φ32外圆和T1为基准，采用Z525立式钻床加专用夹具
5
粗镗Φ50孔，以D1为定位基准，采用T616卧式镗床加专用夹具
6
铣斜肩，以D1和T1为定位基准，采用X61卧式铣床加专用夹具
7
精铣Φ20下端面，以T1为基准，采用X61卧式铣床加专用夹具；
8
精铣Φ20上端面，以T1为基准，采用X61卧式铣床加专用夹具
9
粗铰、精铰Φ20孔，以T1和Φ32外圆为基准，采用Z525立式钻床加专用夹具
10
精铣Φ50端面，以D1为基准，采用X61卧式铣床加专用夹具；
11
半精镗Φ50孔，以D1做定位基准，采用T616卧式镗床加专用夹具
12
钻、铰Φ8锥孔，以T1和零件中线为基准，采用Z525立式钻床加专用夹具
13
钻M6底孔，攻螺纹，以T1和零件中线为基准，采用Z525立式钻床并采用专用夹具
铣断，以D1为基准，采用X60卧式铣床加专用夹具
15
去毛刺
16
终检
5工序设计
加工方法
加工机床
刀具
夹具
量具
粗铣、精铣
X61卧式铣床
镶齿三面刃铣刀
专用夹具
游标卡尺
钻孔
Z525立式钻床
复合钻头
粗镗、细镗
T616卧式镗床
硬质合金
绞孔
锥柄机用绞刀
扩孔
套式扩孔钻
工序
内容
加工
余量
基本
尺寸
经济
精度
工序尺寸偏差
工序余量
最小
最大
铸件
5.0
CT12
01
粗铣下端面
4.0
36.0
1.5
7.75
02
粗铣φ20孔上端面
32.0
03
粗铣φ50孔上端面
14.0
1.8
6.38
07
精铣φ20孔下端面
1.0
31.0
0.75
1.283
08
精铣φ20孔上端面
30.0
精铣φ50孔端面
1.0×
12.0
0.951
1.016
6.1确定切削用量及时间定额：
工序01粗铣Φ20、Φ50下端
面，以T2为粗基准。
1.加工条件
工件材料：
HT200,σb=170~240MPa，铸造;
工件尺寸：
aemax=72mm，l=176mm;
加工要求：
粗铣Φ20孔下端面，加工余量4mm;
机床：
X61卧式铣床；
刀具：
镶齿三面刃铣刀。
（见手册p71）
2.切削用量
1）确定切削深度ap
因为余量较小，故选择ap=4mm，一次走刀即可完成。
2）确定每齿进给量fz
由于本工序为粗加工，尺寸精度和表面质量可不考虑，从而可采用不对称端铣，以提高进给量提高加工效率。
根据《手册》p9查得，使用YG6硬质合金端铣刀加工，机床功率为4.5kw（据《工装设计书》X61卧式铣床）时：
fz=0.14~0.24mm/z
故选择：
fz=0.2mm/z。
3）确定刀具寿命及磨钝标准
根据《工装设计书》铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm；
由于铣刀直径d0=125mm，故刀具使用寿命T=180min《工装设计书》
4）计算切削速度vc和每分钟进给量vf
根据《工装设计书》当d0=125mm，Z=10，ap≤7.5，fz≤0.18mm/z时，vt=60m/min,.
确定机床主轴转速：
。
实际切削素的
实际进给量和每分钟进给量为：
切削时候工件不用铣刀的行程为
则工时
5）校验机床功率
根据《工装设计书》近似为Pcc=3.3kw,根据机床使用说明书，主轴允许功率Pcm=4.5×
0.75kw=3.375kw>
Pcc。
故校验合格。
最终确定:
ap=4.0mm，nc=300r/min，vf=390mm/s，vc=118m/min，fz=0.1mm/z。
工序07精铣Φ20上端面，以T2为基准。
镶齿三面刃铣刀；
查《工装设计书》进给量为：
，取为0.3mm/r
参考有关手册，确定
，采用镶齿三面刃铣刀，
，则：
现采用X61卧式铣床，根据《工装设计书》，取
，故实际切削速度：
当
时，工作台每分钟进给量：
，取为980mm/min
本工序切削时间为：
min
工序03粗铣Φ50上端面，以T4为定位基准
镶齿三面刃铣刀，
根据《工装设计书》查得，
根据《工装设计书》查得，取：
时，工作台每分钟进给量应为：
查说明书，取
计算切削基本工时：
因此，
工序08精铣Φ20上端面，以T1为基准。
切削用量同工序07
精铣时
基本工时：
工序10精铣Φ50端面，以D1为基准。
硬质合金立铣刀（镶齿螺旋形刀片），由《工装设计书》表3.6查得：
，
即27m/min，因此，
现采用X61卧铣床，取
，工作台每分钟进给量
应为：
查机床使用说明书，取
铣削基本工时：
方法同上，详见加工工序卡及工艺卡。
7、夹具设计（图另附）
1、定位方案。
工件以Φ32孔为定位基准，采用凹槽和夹紧固定方法。
2、夹紧机构。
根据生产实际要求，此夹具采用的是螺丝夹紧方式，夹紧时方便快捷，提高生产效率。
3、使用说明。
将工件按照夹具上的凹槽位置放好即可固定。
4、结构特点。
该夹具结构简单，操作方便。
8、参考文献
【1】赵宏立.机械加工工艺与装备教科书北京：
人民邮电出版社，2009.2
【2】邹青.机械制造技术基础课程设计指导教程北京：
机械工业出版社，2010.7
【3】黄如林，汪群.金属加工工艺及工装设计北京：
化学工业出版社，2006.3
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