拨叉工艺规程及专用夹具设计课程设计报告1 精品.docx
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课程设计报告
（理工类）
题目拨叉工艺规程及专用夹具设计
课程名称机械制造技术基础
第二节拨叉的工艺分析及生产类型的确定3
一、拨叉的用途3
二、拨叉的用途3
三、审查拨叉的工艺性5
四、确定拨叉的生产类型6
第二节确定毛坯、绘制毛坯简图6
一、选择毛坯6
二、绘制拨叉锻造毛坯简图6
三、确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量6
第三节拟定拨叉工艺路线8
一、定位基准的选择9
二、各表面加工方案的确定9
三、加工阶段的划分10
四、工序的集中与分散10
五、确定工艺路线10
六、机床设备及工艺装备的选用11
七确定工艺路线11
第四节确定加工余量和工序尺寸12一工序1和工序2——加工拨叉头两端面至设计尺寸12
二、工序5和工序8——加工拨叉脚两端面至设计尺寸15
第五节确定切削用量及时间额定17
一、确定切削用量17
二、时间定额的计算20
工序卡片23
课程设计示例及相关内容讲解
图2-1、图2-2分别为某拖拉机用拨叉零件的零件图和三维图样。
已知：
零件材料为35钢，重量为4.5kg，年产量Q=3000台/年，m=1件/台。
试为该拨叉零件编制工艺规程。
第一节零件的工艺分析及生产类型的确定
一、零件的作用
该拨叉应用在某拖拉机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Ф30+0.0210mm（H7）和锁销孔Ф8+0.0150mm（H7），在设计工艺规程时应重点予以保证。
二、拨叉的技术要求
该拨叉形状特殊、结构简单，属典型的叉杆类零件。
为实现换档、变速的功能，其叉轴孔与变速叉轴有配合要求，因此加工精度要求较高。
叉脚两端面在工作中需承受冲击载荷，为增强其耐磨性，该表面要求高频淬火处理，硬度为48~58HRC；为保证拨叉换档时叉脚受力均匀，要求叉脚两端面对叉轴孔Ф30+0.0210mm的垂直度要求为0.1mm，其自身的平面度为0.08mm。
为保证拨叉在叉轴上有准确的位置，改换档位准确，拨叉采用锁销定位。
锁销孔的尺寸为Ф8+0.0150mm，且锁销孔的中心线与叉轴孔中心线的垂直度要求为0.15mm。
综上所述，该拨叉件的各项技术要求制定较合理，符合该零件在变速箱中的功用。
三、审查零件的工艺性
由零件图可知，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；孔和孔的端面均为平面，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、变速叉轴孔Ф30+0.0210mm和锁销孔Ф8+0.0150mm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；而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。
四、确定零件的生产类型
零件的年产纲领可按下式计算----------（2-1）
式中N——零件的生产纲领（件/年）
Q——产品的年产量（台、辆/年）
M——每台（辆）产品中该零件的数量（件/台、辆）
a%——备品率，一般取2%~4%
b%——废品率，一般取0.3%~0.7%
表2-2不同机械产品的零件质量型别表
表2-3机械加工零件生产类型的划分
结合生产实际，备品率a%和废品率b%分别取3%和0.5%，则年产纲领
拨叉重量为4.5kg，查表2-2知，拨叉属轻型零件；由表2-3知，该拨叉的生产类型为大批生产。
第二节选择毛坯、确定毛坯尺寸、绘制毛坯简图
一、选择毛坯
由于该拨叉在工作过程中要承受冲击载荷，为增强拨叉的强度和冲击韧度，获得纤维组织，毛坯选用锻件。
该拨叉的轮廓尺寸不大，且生产类型为大批生产，为提高生产率和锻件精度，宜采用模锻法制造毛坯。
毛坯的拔模斜度为5度。
二、确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量
1）公差等级
由拨叉的功用和技术要求，确定该零件的公差等级为普通级。
2）锻件重量
已知机械加工后拨叉重量为4.5kg，可初步估算出机械加工前锻件毛坯重量为6kg
3）锻件形状复杂系数S
对拨叉零件图进行分析计算，可大致确定锻件外廓包容体的长度、宽度和高度（每个待加工面留大致3mm余量），即l=158mm,b=120mm,h=86mm;由公式2-4和2-2可计算出该拨叉锻件的形状复杂系数由于0.47介于0.32和0.63之间，所以该拨叉的形状复杂系数属级。
4）锻件材质系数
由于该拨叉材料为45钢，是碳的质量分数小于0．65％的碳素钢，故该锻件的材质系数级。
5）锻件分模线形状
根据该拨叉件的形位特点，本例选择零件高度方向的对称平面为分模面，属平直分模线，如图6－3拨叉锻造毛坯简图所示。
6）零件表面粗糙度
由零件图可知，该拨叉各加工表面的粗糙度均大于等于1．6。
根据上述诸因素，可查表确定该锻件的尺寸公差和机械加工余量，所得结果列于表6-2中
锻件质量/kg
包容体质量/kg
形状复杂系数S
材质系数
公差等级
6
12.7
普通级
毛坯尺寸/mm
机械加工总余量/mm
尺寸公差/mm
毛坯尺寸/mm
备注
宽度48
表2-6
2~2.5（取2）
表2-9
厚度80
表2-7
2~2.5（两端面分别取2和2.5）
表2-9
厚度20
25
表2-7
2~2.5（两端面各取2.5）
表2-9
Ø30
24.8
表2-6
2.6（单边）
表2-10
中心距115.5
表2-8
绘制拨叉锻造毛坯件图
由表6-2所得结果，绘制毛坯简图如图2-16。
第三节拟定工艺路线
一、表面加工方法的选择
先确定精基准，再确定粗基准。
1.精基准的选择
根据该拨叉零件的技术要求和装配要求，选择拨叉头左端面和叉轴孔Ф30+0.0210mm作为精基准，零件上的很多表面都可以采用它们作基准进行加工，即遵循了“基准统一”原则。
拨叉轴孔Ф30+0.0210mm的轴线是设计基准，选用其作精基准定位加工拨叉脚两端面和锁销孔Ф8+0.0150mm，实现了设计基准和工艺基准的重合，保证了被加工表面的垂直度要求。
选用拨叉头左端面作为精基准同样是遵循了“基准重合”的原则，因为该拨叉在轴向方向上的尺寸多以该端面作设计基准；另外，由于拨叉件刚性较差，受力易产生弯曲变形，为了避免在机械加工中产生夹紧变形，根据夹紧力应垂直于主要定位基面，并应作用在刚度较大部位的原则，夹紧力作用点不能作用在叉杆上。
选用拨叉头左端面作精基准，夹紧可作用在拨叉头的右端面上，夹紧稳定可靠。
2.粗基准的选择
作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其他表面缺欠。
本例选择拨叉头右端面作粗基准。
采用拨叉头右端面作粗基准加工左端面，可以为后续工序准备好精基准；再采用加工过的拨叉头左端面作为精基准加工插轴孔，这样遵循了粗基准不重复使用的原则，同时能保证拨叉头左端面与插轴孔的垂直度。
二、表面加工方法的选择
根据拨叉零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工件各表面的加工方法，如表6－3所示。
加工表面
经济精度
表面粗糙度Ra/
加工方案
备注
拨叉头左端面
IT11
3.2
粗铣—半精铣
表1-11
拨叉头右端面
IT13
12.5
粗铣
表1-11
拨叉脚内表面
IT13
125
粗铣
表1-11
拨叉脚两端面（淬硬）
IT9
3.2
粗铣—精铣—磨削
表1-11
Ф30mm孔
IT7
1.6
粗扩—精扩—绞
表1-10
Ф8mm孔
IT7
1.6
钻—粗铣—精绞
表1-10
操纵槽内纵面
IT12
6.3
粗铣
表1-11
操纵槽底面
IT13
12.5
粗铣
表1-11
三、加工阶段的划分
该拨叉加工质量要求较高，可将加工阶段划分成粗加工、半精加工和精加工几个阶段。
在粗加工阶段，首先将精基准（拨叉头左端面和叉轴孔）准备好，使后续工序都可采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求；然后粗铣拨叉头右端面、拨叉脚内表面、拨叉脚两端面的粗铣、操纵槽内侧面和底面。
在半精加工阶段，完成拨叉脚两端面的精铣加工和销轴孔的钻、铰加工；在精加工阶段，进行拨叉脚两端面的磨削加工。
四、工序的集中与分散
本例选用工序集中原则安排拨叉的加工工序。
该拨叉的生产类型为大批生产，可以采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表面之间的相对位置精度要求。
五、工序顺序的安排
1.机械加工工序
（1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准—拨叉头左端面和叉轴孔。
（2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。
（3）遵循“先主后次”原则，先加工主要表面——拨叉头左端面和叉轴孔以及拨叉脚两端面，后加工次要表面——操纵槽底面和内侧面。
（4）遵循“先面后孔”原则，先加工拨叉头端面，再加工叉轴孔孔；先铣操纵槽，再钻销轴孔。
2．热处理工序
叉脚两端面在精加工之前进行局部高频淬火，淬火硬度大于47HBS，有利于提高其耐磨性和在工作中承受冲击载荷的能力。
3．辅助工序
粗加工拨叉脚两端面和热处理后，安排校直工序；在半精加工后，安排去毛刺和中间检验工序；精加工后，安排去毛刺、清洗和终检工序。
综上所述，该拨叉工序的安排顺序为：
基准加工——主要表面粗加工及一些余量大的表面粗加工——主要表面半精加工和次要表面加工——热处理——主要表面精加工，期间穿插一些辅助工序。
六、机床设备及工艺装备的选用
1.机床设备的选择
在中批生产条件下，可以选用通用万能设备和数控设备。
本例各工序所选机床设备详见表6-4.
2.工艺装备的选用
工艺装备主要包括刀具，夹具，量检具和辅具。
本题所选刀具，量具详见表6-4。
夹具均采用专业机床夹具。
在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，表6－4列出了拨叉的工艺路线。
七、确定工艺路线
表6-4拨叉工艺路线及设备、工装的选用
工序号
工序名称
机床设备
刀具
量具
1
初检
2
粗铣拨叉头两端面
立式铣床X50
端铣刀
游标卡尺
3
半精铣拨叉头左端面
立式铣床X50
端铣刀
游标卡尺
4
粗扩、精扩、倒角、铰孔
四面组合钻床
麻花钻、扩孔钻、铰刀
卡尺、赛规
5
粗铣拨叉脚两端面
卧式双面铣床
三面刃铣刀
游标卡尺
6
铣叉爪口内侧面
立式铣床X50
铣刀
游标卡尺
7
粗铣操纵槽底面和内侧面
立式铣床X50
键槽铣刀
卡规深度游标卡尺
8
精铣拨叉脚两端面
卧式双面铣床
三面刃铣刀
游标卡尺
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