CA6140车床拨叉831002说明书一doc.docx
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CA6140车床拨叉831002说明书一doc
第1节拨叉的工艺分析及生产类型的确定
1.1拨叉的用途
拨叉零件用在变速器的换挡机构中。
拨叉通过叉轴孔φ25mm安装在变速叉轴上，螺栓经拨叉上M22×1.5螺纹孔与变速叉轴连接作轴向固定，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，从而改变速度。
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。
拨叉的主要工作表面为拨叉脚两端面、变速叉轴孔φ25
mm（H7）和螺纹孔M22×1.5，在设计工艺规程时应重点予以保证。
1.2拨叉的技术要求
拨叉属于典型的叉杆类零件，其叉轴孔是主要装配基准，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承受冲击载荷，为保证拨叉拨动齿轮换挡时叉脚受力均匀，要求叉脚两端面对变速叉轴孔φ25
mm的垂直度要求为0.1mm。
表1-1拨叉零件技术要求表
加工表面
尺寸及偏差/mm
公差及精度
表面粗糙度Ra/μm
形位公差/mm
拨叉头端面
80
IT12
6.3
拨叉脚内表面
Φ60
IT12
6.3
拨叉脚两端面
12
IT11
3.2
⊥
0.1
A
Φ25mm孔
Φ25
IT7
1.6
M22×1.5螺纹孔
Φ20.5
操纵槽内表面
16
IT9
3.2
⊥
0.08
A
操纵槽底面
8
IT12
6.3
操纵槽上表面
44
IT12
6.3
32×32表面
IT12
6.3
切断面
IT12
6.3
1.3审查拨叉的工艺性
分析拨叉零件图可知，拨叉两端面和叉脚两端面在轴向方向上均高于相邻表面，这样既减少了加工面积，又提高了换挡时叉脚端面的接触刚度：
φ25mm孔和M22×1.5螺纹孔的端面均为平面，可以防止加工过程中钻头钻偏，保证孔的加工精度；另外，该零件除主要工作表面外，其余表面加工精度均比较低，通过铣削、钻削的一次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比较高，但也可以在正常的生产条件下，采用较经济的方法保质保量地加工出来。
由此可见，该零件的工艺性很好。
1.4确定拨叉的生产类型
依设计题目知：
Q=6000件/年，m=1件/台；结合生产实际，备品率a%和废品率b%分别取为3%和0.5%。
代入《机械制造技术基础课程设计指导教程》式（1-1）得
N=Qm（1+a%）（1+b%）=6000件/年×1件/台×（1+3%）×（1+0.5%）=6210.9件/年
根据拨叉的质量查《机械制造技术基础课程设计指导教程》表1-4知，该拨叉属轻型零件；再由《机械制造技术基础课程设计指导教程》表1-5可知，该拨叉的生产类型为大批生产。
第2节确定毛胚、绘制毛胚简图
2.1选择毛胚
由于任务书中交待拨叉的材料为HT200，所以宜选用铸造。
且加工场所为校属工厂，生产纲领小，设备投资少，且为提高生产效率和零件机械性能，宜采用砂型铸造机器造型。
2.2确定毛坯尺寸公差和机械加工余量
根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》第二章第二节确定铸造毛胚的尺寸公差及机械加工余量，查表2-1～表2-5，首先确定如下各项因素。
2.2.1公差等级
由铸造方法与大批量生产，且铸造材料为灰铸铁，确定该零件的公差为CT12。
2.2.2公差带的位置
不另设规定，公差带相对于基本尺寸对称分布，即一半在基本尺寸之上，一半在基本尺寸之下。
2.2.3机械加工余量
不另设规定，要求的机械加工余量适用于整个毛胚铸件，即对所有需机械加工的表面只规定一个值，且该值应根据铸件的最大轮廓尺寸，在相应的尺寸范围内选取。
由《机械制造技术基础课程设计指导教程》表2-5选取机械加工余量等级为F。
表2-1铸件的F级机械加工余量（RMA）
（单位：
mm）
最大尺寸
≤40
40～63
63～100
100～160
160～250
250～400
RMA
0.5
0.5
1
1.5
2
2.5
2.2.4铸件分模线形状
分析该拨叉件的特点，选择零件高度方向的平面为分型面，属于平直分型线。
2.2.5零件表面粗糙度
由零件图可知，该拨叉各加工表面的粗糙度均大于等于1.6μm，即Ra≥1.6μm。
根据上述条件将所得结果列于下表2-2中。
表2-2铸件毛坯尺寸
（单位：
mm）
加工对象
铸件加工后尺寸
加工余量（RMA）
尺寸公差
毛胚尺寸
拨叉头端面
80
1
±3
85
拨叉脚端面
12
0.5
±2.2
15
拨叉角内表面
60
0.5
±2.8
56
Φ25mm孔
25
0.5
±2.3
22
操纵槽上表面
15
0.5
±2.2
18
32×32表面
4
0.5
±2.1
7
2.3绘制拨叉铸造毛坯简图
由表2-2所得结果，绘制毛胚简图如图1所示。
（图1）
第3节拟定拨叉工艺路线
3.1定位基准的选择
定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后确定粗基准。
3.1.1精基准的选择
根据拨叉零件的技术要求和装配要求，选择Φ25
mm孔作为精基准，符合“基准重合”原则；同时，零件上很多表面都可以采用该孔作为精基准，又遵循了“基准统一”原则。
3.1.2粗基准的选择
作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其它表面缺陷。
尽可能选择不加工表面为粗基准，对有若干个不加工表面的工件则应与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作为粗基准。
根据这个基准选择原则，现选取Φ25
mm孔的不加工外轮廓表面作为粗基准。
3.2各表面加工方案的确定
根据拨叉零件图上各表面的尺寸精度和表面粗糙度，查《机械制造技术基础课程设计指导教程》表1-10、表1-11和表1-12，确定各表面加工方案，如表3-1所示。
表3-1拨叉零件各表面加工方案
加工表面
经济精度
表面粗糙度Ra/μm
加工方案
拨叉头端面
IT12
6.3
粗铣
拨叉脚内表面
IT12
6.3
粗镗
拨叉脚两端面
IT11
3.2
粗铣-半精铣
切断面
IT12
6.3
粗铣
Φ25mm孔
IT7
1.6
粗扩-精扩-铰
32×32表面
IT12
6.3
粗铣
M22×1.5螺纹孔
7H
3.2
钻孔-丝锥攻螺纹
操纵槽上表面
IT12
6.3
粗铣
操纵槽内表面
IT9
3.2
粗铣-精铣
操纵槽底面
IT12
6.3
粗铣
3.3加工阶段的划分
在选定拨叉各表面加工方法后，就需进一步确定这些加工方法在工艺路线中的顺序及位置，这就涉及加工阶段划分方面的问题。
对于精度要求较高的表面，总是先粗加工后精加工，但工艺过程划分成几个阶段是对整个加工过程而言的，不能拘泥于某一表面的加工。
该拨叉加工质量要求较高，可将加工阶段划分成粗加工和精加工阶段。
3.4工序的集中与分散
工序的集中与分散是确定工序内容的多与少的依据，它直接影响整个工艺路线的工序数目的设备、工装的选用等。
由于本拨叉零件的生产类型为大批生产，确定选用工序集中的原则组织工序内容，一方面可以采用万能、通用机床配以专用夹具加工，以提高生产率；另一方面也可以减少工件的装夹次数，有利于保证各加工表面之间的相互位置精度，并可以缩短辅助时间。
3.5工序顺序的安排
3.5.1机械加工工序
①遵循"先基准后其它"原则,首先加工精基准―Φ25
mm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―Φ25
mm孔和操纵槽及拨叉脚两端面,后加工次要表面―32×32面及M22×1.5螺纹孔、拨叉脚内表面及切断面；
④遵循"先面后孔"原则,先加工32×32面再加工M22×1.5螺纹孔。
3.5.2辅助工序
加工前进行时效处理，涂硝化漆。
精加工后进行去毛刺，清洗等终检工序。
3.6机床设备及工艺装备的选用
3.6.1机床设备的选用
在大批生产条件下，可以选用通用万能设备和数控机床设备。
查《机械制造技术基础课程设计指导教程》表4-8、表4-15、表4-18和表4-25选取各工序所选取机床设备详见表3-2。
3.6.2工艺装备的选用
工艺装备主要包括刀具、夹具、量检具和辅具等详见表3-2。
夹具均采用专用机床夹具。
3.7确定工艺路线
归纳以上考虑，制订了拨叉的工艺路线，详见表3-2。
表3-2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
铸造毛坯
2
时效处理
3
涂硝化漆
4
铣拨叉头端面
X53K立式铣床
硬质合金面铣刀
游标卡尺
5
扩、铰Φ25mm孔
Z525立式钻床
扩孔钻、铰刀
塞规
6
检查
塞规
7
粗铣拨叉脚端面
X62卧式铣床
硬质合金面铣刀
游标卡尺
8
半精铣拨叉脚端面
X62卧式铣床
硬质合金面铣刀
游标卡尺
9
粗镗拨叉脚内表面
T68卧式镗床
高速钢镗刀
游标卡尺
10
铣断
X62卧式铣床
锯片铣刀
11
铣操纵槽上表面
X62卧式铣床
硬质合金面铣刀
游标卡尺
12
粗铣、精铣操纵槽
X62卧式铣床
三面刃铣刀
游标卡尺
13
铣32×32面
X53K立式铣床
硬质合金面铣刀
游标卡尺
14
钻Φ20.5mm孔、攻螺纹
Z525立式钻床
钻头、丝锥
15
去毛刺
钳工台
16
终检
第4节确定切削用量及时间定额
4.1确定切削用量
4.1.1工序十一铣操纵槽上表面
①确定背吃刀量取ap=3mm。
②确定进给量查《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-7，由于机床功率为7.5KW，及材料选取取fz=0.2mm/z。
③计算铣削速度查《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-13，d=80mm；v=72m/min。
由式
得n=286.62r/min，查《机械制造技术基础课程设计指导教程》表4-19n=300r/min，代入上式得v=nπd/1000=75.36m/min。
4.1.2工序九粗镗拨叉脚内表面
①确定背吃刀量取ap=2mm。
②确定进给量查《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-36选取取fz=0.5mm/z。
③计算镗削速度查《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-36选取，取v=20m/min，且取d=60mm由式
得n=106.16r/min，查《机械制造技术基础课程设计指导教程》表4-25n=100r/min，代入上式得v=nπd/1000=18.84m/min。
4.1.3工序七粗铣拨叉脚端面
①确定背吃刀量取ap=1mm。
②确定进给量查《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-7，由于机床功率为7.5KW，及材料选取取fz=0.2mm/z。
③计算铣削速度查《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-13，d=80mm；v=72m/min。
由式
得n=286.62r/min，查《机械制造技术基础课程设计指导教程》表4-19n=300r/min，代入上式得v=nπd/1000=75.36m/min。
4.2时间定额的计算
4.2.1基本时间tm的计算
①工序十一由公式tj=（l+l1+l2）/fmz;查《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-47
l=90mm，l1=
+（1～2）=3.5mm,l2=2mm,fmz=300mm/z,代入的：
tj=19.1s。
②工序九由公式tj=
;查《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-43
L=12mm,l=3mm,l1=4mm,l2=0,f=0.8mm/r,n=960r/min,代入的tj=1.98s。
③工序七由公式tj=（l+l1+l2）/fmz;查《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-47
l=82mm，l1=
+（1～2）=2.72mm,l2=2mm,fmz=375mm/z,代入的tj1=13.875s；tj=2tj1=27.75s。
4.2.2辅助时间tf的计算
由tf=0.2tj得工序十一tf=3.82s；工序九tf=0.4s；工序七tf=5.55s。
4.2.3其他时间的计算
由tb+tx+（tz/m）=9%（tj+tf）得工序十一tb+tx+（tz/m）=2.06s；工序九tb+tx+（tz/m）=0.21s；工序七tb+tx+（tz/m）=3s。
4.2.4单件时间定额tdj的计算
由tdj=tj+tf+tb+tx+（tz/m）得工序十一tdj=24.98s；工序九tdj=2.59s；工序七tdj=36.3s。
第5节专用机床夹具设计
本夹具对于工序十一设计
5.1确定定位元件
根据工序简图规定的定位基准，选用一面两销定位方案，长定位销与工件定位孔配合，限制四个自由度，定位销轴肩小环面与工件定位端面接触，限制一个自由度，削边销与工件夹口接触限制一个自由度，实现工件定位。
定位孔与定位销的配合尺寸取为Φ25H7/f6。
对于工序尺寸而言，定位基准与工序基准重合，定位误差为0。
5.2确定对刀装置
加工平面只需要在一个方向确定刀具的加工位置，选用方形对刀块及平塞尺对刀，塞尺厚度取3mm。
5.3确定加紧机构
采用螺旋压紧机构。
5.4夹具体简图
（图5-1）
参考文献
[1]陈国定.机械设计.北京：
高等教育出版社，2013
[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，2017
[3]陆铁鸣.新编机械设计课程设计图册.北京：
高等教育出版社，2003
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