倒档拔叉的加工工艺编程及钻.docx

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倒档拔叉的加工工艺编程及钻

摘要

倒档拨叉的应用不仅在汽车中广泛的使用，同时也在机械机床中得到广泛的使用。

倒档拨叉在机械加工的过程中起到了很大的作用，使得该零件不管汽车行业还是在机械行业都有很大的作用，用来接收施工和检测的对象，在工艺过程中的任何工序中，用来迅速，方便，安全的安装工件的位置。

现代社会机械行业的普遍原则，要设计出这样适应社会的产品，对机械行业更是一种挑战，也是一种机会，其中在技术方面占据最重要的部分就是制造工艺，对工艺的分析首先是要制定相应的机械加工路线，保证零件的加工的表面的质量，拟定合适的加工工艺，选择合适的刀具，确定机械的加工余量，制定出一整套的加工工艺。

在机械加工过程首先要掌握零件的加工精度的方法，制定出合理的工艺路线，才能加工出合格的产品。

在零件加工过程中，对精度表面的质量的控制就要依赖于机床夹具以及合理的选择刀具，该论文主要是研究倒挡拨叉零件的及夹具的设计，对该零件进行了工艺合理性的分析，确定了对该拨叉零件的加工方案以及加工工艺过程卡和工序卡片，经过反复的尝试，确定了对该零件的正确的加工方案以及工艺的设计，不管从加工的难易程度，还是零件的质量要求等，基本上都已经达到生产要求。

关键词；机械加工工艺工艺编程夹具设计

Abstract

Shiftingforkisusednotonlywidelyusedinthecar,atthesametime,ithasbeenwidelyusedinmachinery

Machinerymanufacturingprocessusedformachiningthefixedobject,makeithavethecorrectposition,usedtoreceivetheconstructionanddetectionofobjects,inanyprocessintechnologicalprocess,usedforrapid,convenient,safeinstalledworkpiecelocation.

Shiftingforkisalsoknownasshiftingfork,hisroleisvolatilitysynchronizergearring,usedtorealizethecombinationoftheforwardgearandseparation,reversegearsynchronizernoforkdirectwavewavereversegear,reverseswitchinordertoachieve.

Shiftingforkisoneofthemainfunctionisthroughshiftingforkrodtorquetoshiftingfork,waveshiftingforksynchronizerisatthesametime,thechangeofgearmeshingdirection,realizethecarbackward,thesecondistheshiftingforkhasaroleoftanks,cooperatewithotherpartsassembly,theforkrotationistodriveitsmovement,in8.7partswithinnerhole,usedtoassemblyinreverseforkstem,guaranteetheforkwithscrewsandforkrodrelativeposition.

Keywords:

MachinerymanufacturingShiftingforkReversegear

第1章零件的分析7

1.1零件的作用7

1.2零件的结构7

1.3零件的技术要求8

第二章基准的选择9

2.1定位基准的选择9

2.2粗基准的选择9

2.3精基准的选择9

第三章工艺规程的设计10

3.1毛坯的选择10

3.2制定零件的工艺路线10

3.3两个工艺方案的比较和分析；11

3.4工艺方案的选择11

3.4.1制定该方案的合理性有11

3.4.2零件的加工工序11

第四章确定拨叉零件的加工余量14

4.1机械加工余量的概念14

4.2影响加工余量的因素14

4.3毛坯尺寸的确定，画毛胚图14

4.4确定毛坯的尺寸15

第五章主要参数的计算16

5.1钻拉Ø14H9的孔至13.516

5.2计算实际转速17

5.3计算实际的切削速度17

5.4计算Ø24端面的加工余量19

第六章专用夹具的设计19

6.1夹具的分析19

6.2分析夹具的类型20

6.3定位元件20

6.4夹紧机构20

6.5夹具体的结构简图21

6.6定位的精度的分析22

6.7夹紧设计及操作的简要说明22

第1章零件的分析

1.1零件的作用

该设计是多该拨叉零件的工艺编程及钻Ø8.7的工艺设计，该零件是需要与齿轮的输出相配合才能实现输出轴的倒转，Ø8.7为配合面有较高的精度。

并且对该拨叉零件的端面Ø14H9有很高的配合要求，Ø14H9的端面为滑动零件的表面，其设计的精度要求并不是很高的。

1.2零件的结构

因为该拨叉零件的材料是铸件，并且该零件的编号为KTH350-10，并且该零件的结构是复杂的零件，零件的形状和尺寸不是规则，该零件的表面质量的要求不是较高。

只是对个别两个面加工精度要求有点高，总体来说加工难度和技术要求不是很高，从零件图上看对槽14H13的公差要求是0到+0.21，零件键槽的表面粗糙度要求是Ra12.5，可以通过一次性的粗铣来完成，对定位中心孔Ø14H9的的表面粗糙度为Ra12.5，其零件的轴要保证直线度要达到M级Ø0.02的精度：

该拨叉零件表面尺寸精度的要求不是很高：

表面粗糙度要求为为Ra，6.3的精度，同时也是可以用一次性的粗铣来完成的。

其他的表面有Ra25还有12.5其加工难度不是很大，一般加工就可以加工出来。

对精度要求较高的钻孔和铣开档的精度要求很高的工序则要用精铣和拉孔来完成，达到零件表面质量的要求。

1.3零件的技术要求

制定年产量为6000件倒档拨叉零件的加工工艺，属于成批生产，且钻拨叉零件Ø8.7的内孔，所设计的夹具应是通用的夹具，以保证该零件的生产率的要求。

加工表面

尺寸及偏差/mm

公差及精度等级

表面粗糙度Ra/um

行位公差/mm

零件左端面

0.06

零件右端面

0.06

尺寸Ø11.5

11.5+-0.15

IT11

6.3

尺寸Ø16.5

26+-0.06

IT10

6.3

脚内表面

R23

尺寸40B12

Ø40+0.21

IT12

Ø8.7内孔

8.7+-0.06

IT11

键槽深度

12+-0.06

IT12

12.5

第二章基准的选择

2.1定位基准的选择

零件的基准的选择是工件加工路线的首要任务之一，同时，选择了正确的基准，不但可以保证保证拨叉零件的加工质量和表面的精度，而且零件的生产率可以大大的提高，根据零件的毛坯图的分析来看，可以得知该零件的加工中心孔作为定位基准，同时也是零件在工艺过程中选择的精基准。

拨叉零件的本身的刚性较差，切削加工时残余应力使得连杆容易发生变形，因此，安排加工工艺时应该将各个主要的表面精粗分开。

2.2粗基准的选择

通过查阅（机械加工工艺）等相关的资料可以初步的了解粗基准的选择原理，同时为了保证零件的吃尺寸的要求以及图纸的要求，对于不需要加工和需要加工的表面的尺寸需要很好的区分开来，对于不需要加工的表面可以用粗基准来进行定位，

具有较多工序的加工的表面时，应该从以下几点来合理的分配选择粗基准，第一；选择加工余量小的表面作为粗基准。

但是如果对于表面要求的精度比较高时，应该选择加工余量小的基准作为粗基准。

同时基准的选择标准是先主后次，先粗后精，先基准后其他。

粗基准在一个表面上一般只能用一次，粗基准应该选择平整，无飞边，缺陷，同时使工件的定位能够得到稳定，先选择拨叉零件的左端面为Ø24的端面作为粗基准。

在以Ø8.7的孔作为精基准。

2.3精基准的选择

由已知该零件的加工的工序是钻Ø8.7的孔，在后面的加工工序中都是以中心孔的定位基准作为精基准，以拨叉零件的右端面Ø24面作为基准面。

同时在加工过程中可以很好的保证零件的表面质量的要求。

选用基准统一的原则加工各个表面的时，所以选用Ø8.7的内孔来作为精基准。

在对零件的表面进行加工时，可能会出现基准不统一的现象，如果遇到这种情况时可能要进行尺寸链的换算，以达到我们设计精度的要求。

第三章工艺规程的设计

3.1毛坯的选择

由于该倒档拨叉零件形状复杂，同时又是薄壁件；工件是采用KTH350__10的材料。

由于其有良好的韧性，有较高的强度和耐磨性，年产量为6000件（属于大批量生产）故属于成批生产，所以该零件的毛坯件可以通过砂型铸造来完成，从达到毛坯的生产率的要求，工件的材料为铸件，毛坯的尺寸的槽度要求为IT8--IT9级的精度。

3.2制定零件的工艺路线

工艺路线的拟定，为了保证达到该拨叉零件的几何形状，尺寸精度，位置精度以及各个工艺的要求，必须拟定合理且有效的工艺路线。

根据零件的技术要求可以得出该零件为成批生产，所以零件采用通用的机床以及就的设计是专业夹具，为了方便工序更好的进行加工，以提高生产率和减少机床的数量，使得零件的生产的成本能够有效的下降。

制定加工路线如下所示；

方案一方案二

1.钻孔1.车端面

2.铰孔2.铣端面

3.车端面3.钻孔

4.铣端面4.铰孔

5.铣槽5.粗铣脚面

6.铣开档6.铣槽

7.精铣脚面7.铣开档

8.去毛刺8.精铣脚面

3.3两个工艺方案的比较和分析；

两个工艺方案进行合理的比较和分析可知；除了前三道工序不同外，后面的工序都基本上是相同的，该工艺的前三道工序是为了更好的获取精基准，方案一是采用钻孔的方法，在车端面的同时将孔一并完成，这样能够保证该工艺的孔和端面的平行度和垂直度的一致，方案2是先铣零件的左右端面然后在车削端面，然后在自制的钻床上加工孔，因为两个端面一次铣出，可以有较好的保证平行度，然后用端面定位，用专业夹具的钻模套来加工孔，用钻模直接压紧，也能够保证Ø8.7孔的表面精度，同时保证端面的垂直度。

3.4工艺方案的选择

另外在对两个方案进行比较分析之后来确定方案的而选择时，还需要考虑到生产加工的工厂的设备和环境，员工的技术等一些因素，比如说工厂的设备能不能较方便的使用量具，工具和夹具等。

在考虑了个方面的因素之后，采用方案一更加适合生产该零件。

3.4.1制定该方案的合理性有

该拨叉零件的材料是选用的铸件的材料，在制定合理的加工工艺路线时要选择合理的夹具，先把该拨叉零件的孔定位之后子啊钻孔Ø8.7的孔，然后在铣拨叉零件的左右端面，这样就可以保证工件有更好的表面的质量，并且能够保证有更好的垂直度，所以选用的定位基准比较的合理。

3.4.2零件的加工工序

该拨叉零件的毛坯为铸件；应经过零件的退火来提高机械的加工工艺性能，以及可以更好地改善机械加工的性能，再制造毛胚的车间，通过调整拨叉爪产生变形，用铣床铣去铸件的浇冒，已达到制造毛胚的技术上的要求，做完之后再把加工好是我毛胚再送到机械加工的车间来进行机械加工。

（1）选择铸件毛坯。

（2）钻孔Ø14H9至13.5（以Ø24的圆柱体的左右端面为基准）

（3）铰Ø14H9至13.5（以左端面为Ø24的基准）

（4）粗车端面倒角（以左端面为Ø24的基准）

（5）铣端面Ø24的面倒角（以Ø14H9的孔和右端面Ø24为基准）

（6）粗铣脚面

（7）铣面（以Ø12的孔和左端面为基准）

（8）铣14H13槽

（9）精铣脚面

（10）粗铣开档

（11）钻孔Ø8.7（以Ø12的孔和右端面为基准）

（12）去毛刺

（13）终检

3.5工序的加工工艺过程

选材；根据零件所设计的要求得知该零件的材料为铸件，其中材料的名称和型号为KTH350--10。

见附录一

工序

（1）是钻Ø14H9的孔至13.5，零件的加工余量为0.5mm，所采用钻床的型号为Z5140的钻床，夹具采用的是专用的夹具为钻Ø14H9的钻模套，刀具采用的是钻Ø8.7的孔的钻头。

工序

（2）是拉Ø14H9+0.06的孔，所采用的机床的型号为自制拉床，采用的夹具的名称为拉夹具，以及刀具次采用的钻头为圆孔拉头Ø14H9。

工序（3）是车端面，保证尺寸在40.5及倒角45度的角，所采用的机床的型号为C6132D,车床的夹具可以采用三爪卡盘。

工序（4）铣Ø24的左右端面，采用的机床型号及名称为X6132，其中采用的夹具名称及编号为铣床端面夹具，采用的刀具为三面刃铣刀，可以采用立式铣床。

工序（5）粗铣脚面保证尺寸11.5+—0.15，采用的机床型号及其名称为X6132，采用的铣床夹具名称及编号为粗铣脚面夹具，所采用的刀具为三面刃铣刀。

工序（6）铣Ø14H9的键槽，该工序所采用的铣床的名称及编号为X62W，所采用的夹具的名称及其编号为键槽14DJ夹具，刀具的名称及其编号为三面刃铣刀为Ø125*14H13。

工序（7）该工序为精铣脚面保证尺寸为11.5+-0.15，该工序所采用的机床型号及其名称为X6132，其中所采用的夹具的名称及其编号为精铣脚面的夹具，所采用的刀具为三面刃铣刀。

工序（8）该工序为铣开档40B12，该工序所采用的机床型号及其名称为X6132，

其中所采用的夹具的名称及其编号为拨叉开档夹具，所采用的刀具为三面刃铣刀

Ø125*14H13。

工序（9）该工序为钻Ø8.7的孔，该工序所采用的机床型号及其名称为Z5140，其中所采用的夹具的名称及其编号为Z5140，所采用的刀具为为钻头Ø8.7。

工序（10）为去毛刺。

第四章确定拨叉零件的加工余量

4.1机械加工余量的概念

机械加工余量（一下简称为加工余量）是指的是毛坯货工件上需要去除的多余的材料，加工余量分为毛坯余量和工序间余量两类，毛坯余量指的是毛坯尺寸与零件图上的设计的尺寸之差，又称为加工总余量，工序间余量指的是每道加工工序因去除的余量。

4.2影响加工余量的因素

毛坯自身的尺寸和精度，尺寸小和精度高的毛坯，加工的余量因尽量小，但是对于这个形状复杂，不规则，精度要求不高的铸件，可以用大的尺寸，反之，低精度的毛坯加工的余量应该适当的加大。

零件的精度和加工的工序数，精度要求要，需要加工工序多的毛坯，加工的余量因大一些，反之，余量要小一些。

该零件在加工过程之前需要进行退火处理，用来消除零件内部的应力，所以选择毛坯的余量因大一些。

4.3毛坯尺寸的确定，画毛胚图

倒档拨叉是车辆变速箱中用来改变汽车倒档的零件，其零件的材料及其编号为KTH350-10材料，从零件的加工工艺方面可知该零件是一个形状不规则，精度要求不高，生产的技术要求是成批生产的零件，所以零件的材料是采用金属铸件铸造。

在确定零件的毛胚件是铸件出来之后，要对该零件进行退火处理，目的是消除铸件内部的过程中产生的内应力。

根据文献『1』表2--1得；该铸件的尺寸公差CT9--CT10级的精度范围，由表2--4得出加工余量的精度的等级为IT10级的精度，所以取得CF=8级，由表2--3得出各个表面的公差的数值为；

Ø24的尺寸为46公差CT=2mm

Ø14H9的槽面的尺寸为14公差CT=1.5mm

右脚内槽面的尺寸为18公差CT=2mm

左脚内槽面的尺寸为22.5公差CT=0.5mm

内圆面R8公差CT=2mm

4.4确定毛坯的尺寸

由上面对零件进行计算的加工余量为工件尺寸的加工余量。

所以查的相关的资料得知该铸件需要满足的尺寸公差以及行位公差的等级为IT8~IT10，级的精度，所以该工序的加工余量的等级为IT9级，加工的余量等级可以确定为H级。

由已知所查的文献可以采用查表的方法来来确定各个工艺表面的加工余量，但是查表所得到的加工余量和实际生产中会存在一些误差，所以应该在查表的基础上再结合实际来的生产情况，在零件的加工工艺的设计过程中在保证合理的加工工艺的情况下设计，

由文献表12.3-9可以知道该铸件的所要加工主要尺寸公差再结合实际的生产要求，经过分析，整理之后确定的毛坯尺寸公差如下图所示。

设计毛坯图。

零件表面

零件尺寸

总加工余量

毛坯尺寸

公差CT

Ø24的端面

Ø14H9的槽面

14.5

1.5

右脚Ø18内端面

左脚Ø24内端面

内圆面R8

该铸件的热处理的方式是先进行退火，用来消除材料的内应力，降低和调整毛坯的表面的硬度便于更好的进行切屑加工，消除该铸件的内部的不良的组织，毛坯不能有砂眼疏松等各方面的缺陷。

由该图零件的尺寸要求，可以画出零件的毛胚图（见课图3）

第五章主要参数的计算

5.1钻拉Ø14H9的孔至13.5

该孔的加工的刀具是先采用高速钢的钻头来加工孔，同上可以得出该孔的加工余量为0.5mm，所以可以求得该孔的加工余量为Z钻=

m=6.75mm。

由高速钢的钻头来加工铸件的零件是可以查文献表10---33可以的得出；改钻头的切削速度为Vc=30（m/min）由已知钻头的直径为25mm的情况下，改钻头的进给量为0.32mm/r。

所以该钻头的工序尺寸以及公差尺寸因为Ø13.5（+0.120）。

拉孔的工序尺寸因为Ø14H9（+0.0430）。

5.2计算实际转速

已知查的文献表10--13可知采用插入法可以得出该钻孔的切削的速度为30（m/min，由已知得出的进给量求得该钻头的钻速为；

=707.7r/min

5.3计算实际的切削速度

查文献可以得出实际的车削速度为720r/min，则实际的切削的速度因为；

=30.5m/min

由文献表2.4-69得；

F=9.81x43.3xd0Xf0.8xKF

M=9.81x0.21d20xf0.8xKM

因为在机械可锻的铸铁时，KF=KM由文献表2.4-7可以查的KF=0.92

F=9.81x43.3x13.5x0.408x0.92N=2535N

M=9.81x0.21x13.52x0.40.8x0.92N·m=16.6N·m

以此可知她们都是小于机床可以提供的进给力和扭转力矩，所以机床的刚度是可以保证加工的顺利进行。

5.3.1加工槽面Ø14H9的切削余量

加工Ø14H9该槽面可以用高速钢键槽铣刀来进行加工完成，已知改槽的加工余量为2mm，属于粗铣加工，因此可以一次性的铣出，铣该槽采用的铣刀的规格为Ø125*14H13，查的文献可知该铣刀每次的进给量为0.15mm/r，背吃刀量Ap=2mm，由文献查表可得主轴的钻速为200mm/r，所以该铣刀的实际的切削速度为；

=m/min=75.36m/min

5.3.2加工脚面的余量

脚面的加工顺序是先进行粗铣然后在采用精铣来完成的，根据前面的技术要求来分析，加工该脚面的道具可以采用三面刃铣刀来完成，选用刀具的规格因为Ø120*12.

查表文献10--13可以得出精加工的余量为1.5mm，由于加工的脚面不是很大，所以加工余量要进行调整，按照查表的结果是适合比较大的面来设计的，所以根据加工的实际情况将加工的余量调整为0.35mm这样就可以计算出粗加工的加工余量为（2.75-0.35）mm=2.4mm。

查相关的文献可以得出，粗铣到的每次的进给量为0.5mm/r，粗铣刀每次的背吃刀量Ap=0.35mm，所以查的文献可以得出粗铣和精铣的主轴的钻速别为150r/min以及250r/min，已知所选用的刀具的规格是Ø120，所以求得该实际的切削速度是；

V粗=

m/min=56.5m/min查的文献可得；F=9.81x43.3xd0Xf0.8xKF

M=9.81x0.21d20xf0.8xKM

因为在机械可锻的铸铁时，KF=KM由文献表2.4-7可以查的KF=0.92

F=9.81x43.3x13.5x0.408x0.92N=2535N

M=9.81x0.21x13.52x0.40.8x0.92N·m=16.6N·m

以此可知她们都是小于机床可以提供的进给力和扭转力矩，所以机床的刚度是可以保证加工的顺利进行。

V精==m/min=113m/min

校核该机床的功率，只需要校核粗加工功率。

由文献2.4-96可知切削的切削功率Pm=92.4x10-5d0ae0.86af0.72apZnKpm

取Z=16，n==2.5r/s，ae=18af=0.2mmap=2.4而Kpm=KVxKFZ由文献表2.4-94可知KV=1，KFZ=1所以Kpm=KVxKFZ=1

Pm=92.4x10-5Nx1200.14x180.86x0.20.72x2.4x16x2.5x1km=0.65kw

由此可知该加工所消耗的功率远远的小于功率可以采用。

5.4计算Ø24端面的加工余量

由于该零件的加工精度不高，所以可以采用车削的方法进行加工，查表文献10--30可以得出进给量f=0.5mm/r，背吃刀量Ap=3mm，由此可以计算出实际的切削速度Vc为；

m/min=56.5m/min

4.6.1计算加工开档的余量

由已知该加工开档的余量为3mm，采用的刀具可以用三面刃铣刀来进行加工，可以一次性的加工出来，所采用的刀具的规格为Ø120*12并且切削速度为200mm/r，所以求得实际的切削速度为；

m/min=71.6m/min

4.6.1计算钻孔Ø8.7的加工余量

加工该孔可以用夹具为钻模以保证尺寸在16.5±0.06mm，刀具可以采用高速钢的钻头来进行加工，由已知条件可以得出进给量Ap=0.3mm/r，所以可以采用插入法求得钻孔Ø8.7的实际的切削速度；

r/min=1003r/min。

第六章专用夹具的设计

6.1夹具的分析

本夹具是钻Ø8.7+0.06的专专用夹具。

分析，钻孔Ø8.7+0.06的表面的粗糙度为Ra12um，可以用一次性的钻孔来保证它的精度，因为该孔在折线方向的设计是距离开档前脚面的尺寸为42+0.15mm；在径向方向上的设计是孔Ø14H9的中心线，Ø8.7+0.06的孔的中心线与Ø14H9的孔的中心线垂直并且相交，该零件的尺寸的精度可以通过磨削来保证。

有参考的资料可以得出；立式钻床Z515的最大的钻孔的直径为25mm，主轴端面到工作台的距离H为600mm，工作台面的尺寸为375mm*

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