拨叉课程设计DOC

《拨叉课程设计DOC》由会员分享，可在线阅读，更多相关《拨叉课程设计DOC（24页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、 机械制造工艺学基础 课程设计 课题名称 ：拨叉零件机械加工工艺规程 班级： 姓名： 学号： 指导老师： 机械工程学院 2011 年 12 月 机械制造工艺学课程设计任务书 题目 : 设计 ”车床拨叉 ”零件的机械加工工艺规则及工艺 装备 内容 ： 1.零件图 1 张

2、2.毛坯图 1 张 3.机械加工工艺过程综合卡片 1 张 4.结构设计零件图 1 张 6.课程设计说明书 1 份 第一章 拨叉的工艺分析及生产类型的确定 一 . 零件图

3、 二．拨叉的作用 它位于车床变速机构中， 主要起换档， 使主轴回转运动按照 工作者的要求工作，工作过程：拨叉头以 φ 30mm孔套在变速叉轴上，并用锥销和螺钉与操纵手柄连接， 拨叉脚则夹在双联变速齿轮的槽中。 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 速叉轴一起在变速箱中滑移， 拨叉脚拨动双联变速齿轮在花键轴上滑动以改换档位，从而改变铣床主轴的转速。 三. 拨叉的技术要求 拨叉的全部技术要求列于

4、表 1-1 中。 加工表面 尺寸及偏差 mm 公差及精度等 表面粗糙度 Ra 形位公差 /mm 级 μm 拨叉头前端面 800 0.3 IT12 3.2 拨叉头后端面 800 0.3 IT12 12.5 拨叉脚端面 20 00 .. 026026 IT10 3.2 拨叉脚槽底面 R48 IT12 12.5 凸台槽深 5 IT10 12.5 凸台槽宽 12 IT8 6.3 φ孔 8 0. 015 IT7 1.6 8mm 0

5、 φ 55mm外圆 55 IT12 φ30 孔 300 0 .021 IT7 1.6 连接面 16 IT12 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，采用铸件，其硬度为 350HRC。 综上所述，该拨叉件的各项技术要求制订的较合理， 符合该零件在运行中的功用。 四. 拨叉的生产类型 结合生产实际： Q=5000台/ 年， m=1件/ 台，备品率 a%和废品率 b%分别取 3% 和

6、0.5%。代入公式（ 1-1 ）得： N=5000台/ 年 1 件 / 台 （1+3%） （1+0.5%）=5175.75 拨叉重量为 0.84kg ，由附表（ 1）知，拨叉属轻型零件；由附表（ 2）知，该拨 叉的生产类型为大批生产。 附表（ 1）不同机械产品的零件质量型别表 机械产品类型 加工零件的质量 /kg 重型零件 中型零件 轻型零件 电子工业机械 >30 4～30 <4 机床 >50 15～50 <15 重型机械 >2000 100～2000 <100 零件特征 年

7、生产纲领 / 件 生产类型 单件生产 成 小批 批 中批 生 大批 产 大量生产  附表（ 2）机械加工零件生产类型的划分 产品类型 重型零件 中型零件 轻型零件 5 以下 20 以下 100 以下 5～10 20～200 100～500 100～ 300 200～500 500～ 5000 300～1000 500～5000 5000～ 50000 1000 以上 5000 以上 50000 以上

8、 第二章 选择毛培的制造方式 一 毛培图 加 基本尺寸 加 工 加工余 说明 简 工 余 量 量 图 面 等级

9、 代 号 D1 30mm G 3.0 2 孔 降 一 级 双 侧 加工 D2 55mm G 3.0 2 孔 降 一 级 双 侧 加工 T2 115mm 6.5 单 侧 加 工 T3 48mm G 2.5 单 侧 加 工 T4 60mm 6.5 单 侧 加 工

10、 二 确定毛培的制造方式 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抗冲击强度，毛坯选用铸件。该拨叉的轮廓尺寸不大，且生产类型属大批生产，为提高生 产率和铸件的精度，宜采用金属型浇铸。毛坯的起模斜度为 3。 与其它金属加工方法相比，铸造具有如下优点： （ 1）原材料来源广。 （ 2）生产成本低。 （ 3）铸件形状与零件接近，尺寸不受限制。铸造工艺通常包括： ①铸型（使液态金属成为固态铸件的容器）准备，铸型按所用材料可分为砂型、金属型、陶瓷型、泥型、石墨型等，按使用次数可分为一次性型、半永久型

11、和永久型，铸型准备的优劣是影响铸件质量的主要因素； ②铸造金属的熔化与浇注，铸造金属（铸造合金）主要有各类铸铁、 铸钢和铸造有色金属及合金； ③铸件处理和检验，铸件处理包括清除型芯和铸件表面异物、切除浇冒口、铲磨毛刺和披缝等凸出物以及热处理、整形、防锈处理和粗加工等。 第三章 制定零件的加工工艺规程 一 选择加工方案及制定工艺路线 一 ) 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 2-1 所示。 拨叉零件各表面加工方法 加工表面 尺寸精度等 表面粗糙度 加工方案 备注 级 Ra/um

12、 拔插头前端面 T12 3.2 粗铣 - 半精铣 - 附表（ 3） 磨削 拔插头后端面 T12 12.5 粗铣 附表（ 3） φ30mm孔 T7 1.6 钻- 扩- 铰- 精 附表（ 4） 铰 φ96mm孔 T12 12.5 钻削 - 扩 附表（ 4） 凸台圆弧槽底 T10 12.5 粗铣 附表（ 3） 凸台圆弧槽侧面 T8 6.3 粗铣 - 精铣 附表（ 3） 附表（ 3）平面加工的经济精度与表面粗糙度 序 加工方法 经济精度 表面粗糙

13、度 选用范围 号 （ IT ） 1 粗车 10～11 12.5 ～ 6.3 未淬硬钢、铸铁、 2 粗车 - 半精车 8～9 6.3 ～3.2 有色金属端面加工 3 粗车 - 半精车 - 精车 6～7 1.6 ～0.8 4 粗车 - 半精车 - 磨削 7～9 0.8 ～0.2 钢、铸铁端面加工 5 粗刨（粗铣） 12～14 12.5 ～ 6.3 不淬硬的表面 6 粗刨（粗铣） - 半精刨（半精 11～12 6.3 ～1.6 铣） 7 粗刨（粗铣） - 半精刨（半精 7～9

14、 6.3 ～1.6 铣） 8 粗刨（粗铣） - 半精刨（半精 7～8 3.2 ～1.6 铣） - 精刨（精铣） 9 粗铣 - 拉 6～9 0.8 ～0.2 大量生产未淬硬的 小平面 10 粗刨（粗铣） - 精刨（精铣） - 6～7 0.8 ～0.2 未淬硬的钢件、铸 宽刃精刨 铁件及有色金属件 11 粗刨（粗铣） - 半精刨（半精 5 0.8 ～0.2 铣）- 精刨（精铣） - 宽刃精刨 附表（ 4）内圆表面加工的经济精度与表面粗糙度

15、 序 经济精 表面粗糙度 适用范围 号 加工方法 度 Ra（μ m） （IT ） 1 钻 12～ 13 12.5 加工未淬硬钢及 2 钻- 铰 8～10 3.2 ～1.6 铸铁的实心毛坯， 3 钻- 粗铰 - 精铰 7～ 8 1.6 ～0.8 孔径 <15-20mm 4 钻- 扩 10～ 11 12.5 ～ 6.3 5 钻- 扩- 粗铰 - 精铰 7～ 8 1.6 ～0.8 同上，孔径 > 6 钻 扩

16、- 铰 ～ 9 3.2 ～ 1.6 （15-20 ） mm - 8 7 钻- 扩- 机铰 - 手铰 6～ 7 0.4 ～0.1 8 钻- （扩） - 拉 7～ 9 1.6 ～0.1 大批量生产，精度 视拉刀精度决定 9 粗镗（或扩孔） 11～ 13 12.5 ～ 6.3 10 粗镗（粗扩） - 半精镗（精扩） 9～10 3.2 ～1.6 毛坯有铸孔或锻 11 扩（镗） - 铣 9～10 3.2 ～1.6 孔的未淬火钢及

17、 12 粗镗（扩） - 半精镗（精扩） - 7～ 8 1.6 ～0.8 铸件 精镗（铰） 二) 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（拨叉头后端面和叉轴孔）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； 然后粗铣拨叉头前端面、粗铣拨叉脚槽内侧面和底面。 在半精加工阶段， 完成拨叉头后端面的精铣、拨叉脚槽内侧面和底面的精铣加工和孔 φ8mm的钻、扩加工；在精加工阶段，进行拨叉头

18、后端面的磨削加工。 三) 工序的集中和分散 选用工序分散原则安排拨叉的加工工序。 该拨叉的生产类型为大批生产， 可以采用普通型机床配以专用工、夹具，以降低其生产成本。 四 ) 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 --- 拨叉头后端面和叉轴 φ 300 0.021mm。 （ 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 ---- 拨叉头后端面和叉轴孔 φ 30 0 0.021 mm，后加工次要表面 ---- 拨

19、叉脚槽内侧面、底面和拨叉头下台阶面。 （ 4）遵循“先面后孔”原则，先加工拨叉头端面，在加工叉轴孔 φ 30 00.021 孔； 先铣拨叉头下台阶面，再钻削孔 φ8mm。 2 热处理工序 铸件为了消除残余应力， 需在粗加工前、 后各安排一次时效处理， 在半精加工前、后各安排一次时效处理。 3 辅助工序 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、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 --

20、-- 主 要表面精加工。 二 选择定位基准 定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗基准。 1 精基准的选择 根据该拨叉零件的技术要求和装配要求，选择拨叉头后端面和叉轴孔 φ 3000.021 mm作为精基准，零件上的很多表面都可以采用它们作为基准进行加工， 即遵循了“基准统一”原则。叉轴孔 φ 300 0.021mm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， 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和平行度要求。 选用拨叉头后端面作为设计基准； 另外，由于拨叉件刚度较差， 受力容易

21、产生碎裂， 为了使得机械加工中产生夹紧损坏， 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。选用拨叉头后端面作精基准， 夹紧可作用在拨叉头的前端面上，夹紧稳定可靠。 2 粗基准的选择 作为粗基准的表面平整， 没有飞边、 毛刺或其他表面缺陷。 选择拨叉头前端面和拨叉脚底面作为粗基准。 采用拨叉头前端面作粗基准加工后端面， 可以为后续工序准备好精基准。 3．选择各工序所用的机床设备和工艺装备（刀具、夹具、量具 等） 加工工序 设备 刀具，量具，夹具 粗铣拨叉头两端面

22、 立式铣床 高速钢套式面铣刀 .游标卡 X51 尺.专用夹具 精铣拔叉 立式铣床 高速钢套式面铣刀 .游标卡 头两端面 X51 尺.专用夹具 钻、扩、铰、精铰 φ30 孔 四面组合钻床 麻花钻 .铰刀 .内径千分尺 钻、扩、铰、精铰 φ96 孔 四面组合 钻床 麻花钻 .铰刀 .内径千分尺 切断 CA6140车床 车刀 、 游标卡尺 粗铣 φ 96 孔上下端面 立式铣床 高速钢套式面铣刀 .游标卡 X51 尺.专用夹具 精铣 φ 96 孔上下端面 立式铣床 高速钢套式面铣刀 .游标卡

23、X51 尺.专用夹具 精铣凸台上端面 立式铣床 高速钢套式面铣刀 .游标卡 X51 尺.专用夹具 精铣凸台圆弧槽 立式铣床 高速钢套式面铣刀 .游标卡 X51 尺.专用夹具 钻、扩、铰、精铰 φ8 孔 四面组合 钻床 麻花钻 .铰刀 .内径千分尺 去毛刺，中检 钳工台 平锉 .塞规 .百分表 .卡尺等 热处理 淬火机等 校正拔叉脚  钳工台  手锤 磨削拔叉脚  磨床  砂轮 .游标卡尺 两端面  M712

24、0A 清洗 清洗机 终检 塞规 .百分表 .卡尺 4．确定加工余量及工序间尺寸和公差 1）毛培的基本尺寸 （ 1）铸件基本尺寸 机械加工前的毛坯铸件的尺寸， 包括必要的机械加工余 量。 （ 2）尺寸公差 允许尺寸的变动量。公差等于最大极限尺寸与最小极限尺寸之代数差的绝对值；也等于上偏差与下偏差的绝对值。 （ 3）错型（错箱） 由于合型时错位，铸件的一部分与另一部分在分型面处相互错开。 （ 4）要求的机械加工余量（ RMA） 在毛坯铸件上为了随后可用机械加工方法

25、 去除铸造对金属表面的影响， 并使之达到所要求的表面特征和必要的尺寸精度而 留出的金属余量。对圆柱形的铸件部分或在双侧机械加工的情况下， RMA应加倍。外表面作机械加工时， RMA与铸件其他尺寸之间的关系可由公式（ 2-1 ）表示；内腔作机械加工相对应的表达式为（ 2-2 ）。 R=F+2RMA+CT/2 R=F-2RMA-CT/2  （ 2-1 ） （2-2 ） F-  R-铸件毛坯的基本尺寸 最终机械加工的尺寸 CT-铸件公差 计算得到： 拨叉前后端面的机械加工余量为 RMA1=（ 85-80-0.55

26、）/2=2.225mm 拨叉脚前后端面的机械加工双边余量为 RMA2=（18-13+0.39 ）/2= 2.695mm 前面根据资料已初步确定工件各面的总加工余量，  现在确定各表面的各个加 工工序的加工余量如下： 加工 加工 加工 精度 工序尺  表面 工序 粗糙 余量 孔 内容 余量 等级 寸 铸件 6 CT9 49 2.0  度 Ra( m)  最 最 小 大

27、 Φ 55H 扩孔 5.8 IT12 φ53 13 （D2） 半精 0.2 IT10 Φ54 镗 扩孔 5.84 IT12 φ18 Φ 30 精铰 0.021 0.06 IT7 φ200 孔  2. 6. 6.3 0 25 0. 0. 3.2 05 25 2. 6. 6.3 0 25 0. 0. 1.6 05 25

28、 2 平面工序尺寸： 工序 工序 加工 基本 经济 工序 工序余量 尺寸 号 内容 余量 尺寸 精度 最小 最大 偏差 铸件 2.5 CT9 粗铣 两端 001 小头 2 58.5 12 孔上 端面 粗铣 中间 002 6 27 12 孔上 端面 粗铣 中间 003 6 21 12 孔下 端面 精铣 两端  0

29、 0 0  0.25 1.60 3.60 0.25 1.65 6.5 0.25 1.75 6.5 004 小头 0.5 58 11 孔上 端面 精铣 中间 005 0.5 20.5 10 孔上 端面 精铣 中间 006 0.5 20 10 孔下 端面  0 0. 35 1.16 0.16

30、 0.06 0.06 0.47 1.12 0.06 0.06 0.47 1.12 3 确定切削用量及时间定额： 工序 001 至 003 以 T1 为粗基准，粗铣 Φ 30 孔上下端面。 ①加工条件 工件材料： HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,铸造。 加工要求：粗铣 Φ30 孔上端面。 机床： X6140 卧式铣床。 刀具：W18Cr4V 硬质合金钢端铣刀 ,牌号 YG

31、6 。铣削宽度 ae<=60,深度 ap<=4, 齿数 z=10,故据《机械制造工艺设计简明手册》 （后简称《简明手册》）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 Kr ε=30,副刃 Kr ’=5 过渡刃宽 bε=1mm。 ② 切削用量 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。 Cv doqv K v ③计算切削速度 按《简明手册》，V c= Tma p X v f z yv aeuv Z pv

32、 算得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s 据 XA6140 铣床参数，选择 nc=475r/min,Vfc=475mm/s, 则实际切削速度 V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min, 实 际 进 给 量 为 f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。 ④校验机床功率 查《简明手册》 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=47

33、5mm/s ， V c=119.3m/min ， f z=0.16mm/z。 ⑤计算基本工时 tm＝L/ Vf=(32+80)/475=0.236min 。 工序 004 到工序 006 以 T1 及小头孔外圆为基准精铣 Φ54 孔上下端面。 1. 加工条件 工件材料： HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,铸造。 加工要求：精铣 Φ54 上端面。 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 a

34、p<=4, 齿数 z=10,故据《简明手册》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 Kr ε=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=1.0mm，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《简明手册》 f=0.14~0.24mm/z。由于是 对称铣，选较小量 f=0.14 mm/z。 3） 查后刀面最大磨损及寿命 查《简明

35、手册》表 3.7，后刀面最大磨损为 1.0~1.5mm。 查《简明手册》表 3.8，寿命 T=180min 4） 计算切削速度 按《简明手册》，查得 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V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min, 实 际 进 给 量 为 f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。 5)校验机床功率 查《简明手册》 Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为 Pcm>Pcc

36、。故 校验合格。 最终确定 ap=1.0mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。 6）计算基本工时 tm＝L/ Vf=(32+80)/475=0.24min 。 工序 007 和 008 以 T1 及小头孔外圆为基准，扩、精铰 Φ20 孔，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=18mm，钻头采用双头刃磨法，后角 αo ＝ 12，二重刃长度 bε=2.5mm,横刀长

37、 b=1.5mm,宽 l=3mm,棱带长度 l1 1.5mm 2 120 0 10 30 2.选择切削用量 （1）决定进给量 l 30 1.5 3 查《切》 f 0.70 ~ 0.86mm / r d 20 所以， f 0.70mm/ r 按钻头强度选择 f 1.75mm/ r 按机床强度选择 f 0.53mm / r 最终决定选择机床已有的进给量 f 0.48mm/ r 经校验 F f

38、 6090 Fmax 校 验成功。 （2）钻头磨钝标准及寿命 后刀面最大磨损限度 （查《简明手册》）为 0.5～０ .８mm，寿命 T 60 min ． 3. 切削速度 查《切》 vc 18mm/ r 修正系数 K TV 1.0 K MV 1.0 K tv 1.0 Kxv 1.0 K 1v 1.0 K apv 10 故 vc 18mm/ r 。 1000v 318.3r / min ns

39、d 0 查《简明手册》机床实际转速为 nc 272r / min vc d 0ns 15.4mm/ r 1000 故实际的切削速度 ３ .计算工时 L 30 10 t m 272 0.10 min nf 1.45 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： n 272r / min f 0.48mm / r vc 15.4m/ m i n d0

40、19.8mm 精铰： n 272r / min f 0.48mm / r vc 15.4m/ m i n d0 20IT 7 工序 009 和 010 T1 及小头孔外圆为基准，扩、半精镗 Φ 54 孔。 1. 选择钻头 选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时 do=48mm，钻头采用双头刃磨法， 后角 αo＝11，二重刃长度 bε=11mm,横刀长 b=5mm,弧面长 l=9mm, 棱带长度 l1 3mm 2 120 0 10 30 2.选择切削用量 （ 1）决定进给量 查《简明手

41、册》 f 1.0 ~ 1.2mm / r 按钻头强度选择 f 2mm/ r 按机床强度选择 f 0.53mm / r 最 终 决 定 选 择 Z550 机 床 已 有 的 进 给 量 f 0.40mm / r 经 校 验 Ff 12260 24520 Fm a x 校验成功。 （ 2）钻头磨钝标准及寿命 后刀面最大磨损限度（查《简明手册》 ）为 0.8～1.2mm，寿命 T 140 min 扩孔后刀面最大磨损限度（查《简明手册》 ）为 0.9～１ .４ mm ，寿命 T 60 min

42、铰和精铰孔后刀面最大磨损限度（查《简明手册》 ）为０ .６～０ .９mm，寿 命 T 120 min （ 3）切削速度 查《切》 vc 20mm/ r 修正系数K TV 1.0 K MV 1.0 K tv 1.0 Kxv 1.0 K1v 1.0 K apv 10 故 vc20mm / r 。 ns 1000v 132.6r / min d0 查《简明手册》机床实际转速为 nc 125r / min

43、 vc d 0ns 18.8m m/ r 1000 故实际的切削速度 扩铰和半精铰的切削用量同理如下： 扩钻： n 125r / min f 0.40mm / r vc 19.5m / m i n d0 49.75mm 半精铰： n 125r / min f 0.40mm / r vc 19.6m / m i n d0 50IT 7 ３ .计算工时 L 17 18 tm 125 0.52 min nf 0.53 所有工步工时相同。