拨叉的机械加工工艺规程及加工Ф8mm的工艺装备设计.docx
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拨叉的机械加工工艺规程及加工Ф8mm的工艺装备设计
摘 要
这次设计的是拖拉机用拨叉零件，包括零件图、毛坯图、装配图各一张，机械加工工艺过程卡片和与工序卡片各一张。
首先我们要熟悉零件和了解其作用，它位于拖拉机变速箱的换挡机构中，主要起换档作用。
然后，根据零件的性质和零件图上各端面的粗糙度确定毛坯的尺寸和械加工余量。
最后拟定拨叉的工艺路线图，制定该工件的夹紧方案，画出夹具装配图。
我希望能通过这次课程设计，了解并认识一般机器零件的生产工艺过程，巩固和加深已学过的技术基础课和专业课的知识，理论联系实际，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后的工作打下一个良好的基础，并且为后续课程的学习打好基础。
Abstract
ThistimeIdesignthetractorsoftheshiftforks,includingthatthepartpursuing,theblankpursues,assemblingpursues,themachineworkprocedurecardtheworkingprocedurecardeverysheet.Weshouldknowthepartverywellandknowitseffectfirst,itisworkedintheorganizationwhichisusedforchangethespeedinatractor,andthemainlyroleofthepartisalterthespeed.Then,wedesignthedimensionoftheblankandinstrumentprocessamarginofthepartaccordingtopartcharacterandtheharshnessofeachface.Finally,Idesignthehandicraftsroutepictureoftheshiftforks,workoutthefasteningmotionschemebeingworkpiece'sturn,drawupclampassemblingpicture.
Iwanttoknowingthegeneralproductivetechnologyofmachinepart,consolidatinganddeepeningtheknowledgeofbasiccourseandspecializedcoursewhatIhavealreadylearned,integratestheorywithpractice,andimprovetheabilitytosolveproblems,what’smore,strikingthebasisforthefutureworkandthefollowingcourse’studying.
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目录
1拨叉的工艺分析及生产类型的确定1
1.1拨叉的用途1
1.2拨叉的技术要求1
1.3审核拨叉的工艺性2
1.4确定拨叉的生产类型2
2确定毛坯、绘制毛坯简图2
2.1选择毛坯2
2.2确定毛坯的尺寸公差和加工余量2
2.2.1公差等级3
2.2.2铸件重量3
2.2.3铸件的材质系数3
3拟定拔叉工艺路线3
3.1定位基准的选择3
3.1.1粗基准的选择3
3.1.2精基准的选择4
3.2表面加工方法的确定4
3.3加工阶段的划分4
3.4工序的集中与分散5
3.5工序顺序的安排5
3.6确定工艺路线5
4加工余量、工序尺寸和公差的确定（工序9）7
4.1确定加工余量（工序9）7
5切削用量、时间定额的计算（工序9）7
5.1切削用量的计算7
5.2基本时间tm的计算7
6、夹具设计8
6.1问题的提出8
6.2定位方案8
6.2.夹紧机构9
6.3.导向装置9
参考文献9
形状的比较复杂，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。
叉轴两端面在工作中需承受冲击负荷，为增强其耐磨性，该表面要求高频率淬火处理，硬度为48~58HRC；为保证拨叉在叉轴上有准备的位置，改换档位准确，拨叉采用锁销定位。
锁销孔的尺寸为φ8mm。
综上所述，该拨叉件的各项技术要求制定的较合理，符合带零件在变速箱中的作用。
1.3审核拨叉的工艺性
分析零件图可知，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，这样即减少了加工面积，又提高了换档时叉脚端面的接触刚度；另外，该零件除主要工作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，但也可以在正常的生产条件下，采用较经济的刚法保质保量地加工出来。
由此可见，该零件的工艺性较好。
1.4确定拨叉的生产类型
依设计题目。
该拨叉的生产类型定为大批量生产。
2确定毛坯、绘制毛坯简图
2.1选择毛坯
毛坯选用铸件，该拨叉的轮廓尺寸不大，且生产类型属中批生产，为提高生产率和铸件精度，以采用机器造型方法制造毛坯。
2.2确定毛坯的尺寸公差和加工余量
要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量，应先确定如下各项因素。
2.2.1公差等级
由于拨叉的功用和技术要求。
确定该零件的公差等级为普通级。
2.2.2铸件重量
经计算机械加工后该拨叉件的重量为1kg，由此可初步估计机械加工前铸件毛坯的重量为1.5kg。
2.2.3铸件的材质系数
由于该拨叉材料为HT200，是碳的质量分数大于0.65%的碳素钢，该铸件的采制系数属M2级。
拨叉铸造毛坯尺寸公差及加工余量
铸件的质量/kg
包容体质量/kg
形状复杂系数
材质系数
公差等级
1.5
3
S2
M2
普通级
项目/mm
机械加工余量/mm
尺寸公差/mm
备注
宽度φ50
2.4
2.2
-----
厚度34
2
2.6
-----
厚度12
2
2.2
-----
中心距78
±0.2
-------
3拟定拔叉工艺路线
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，然后再确定粗基准。
3.1.1粗基准的选择
以拨叉头上端面为主要的定位粗基准，以两个小头孔外圆表面为辅助粗基准。
3.1.2精基准的选择
考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以粗加工后的底面为主要的定位精基准，以两个小头孔外圆柱表面为辅助的定位精基准。
3.2表面加工方法的确定
根据拔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
加工表面
尺寸精度等级
表面粗糙度Ra/μm
加工方案
拨叉头右端面
IT13
12.5
粗铣
拨叉头左端面
IT13
25
粗铣
φ20mm孔
IT8
1.6
钻-粗绞-精绞
φ10mm孔
IT7
3.2
钻-绞
拨叉脚两端面
IT7
6.3
粗铣
拨叉脚下端面
IT10
25
粗铣
操纵槽端面
IT12
12.5
粗铣
φ8孔
IT10
3.2
钻-绞
叉爪口内侧面
IT11
6.3
钻-绞
3.3加工阶段的划分
该拔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，首先将精基准准备好，使后续工序都可以采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求；然后粗铣拔叉头又端面，拔叉脚内表面，拔叉脚两端面的粗铣。
在半加工阶段，完成拔叉脚两端面的精铣加工两个销轴孔的钻加工；在精加工阶段，进行拔叉脚两端面的半精铣加工。
3.4工序的集中与分散
选用工序集中原则安排拔叉的加工工序。
该拔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，不但可以缩短辅助时间，而且由于与一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各种加工表面之间的相对位置精度要求。
3.5工序顺序的安排
3.5.1机械加工工序
（1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工基准——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——拔叉头左端面和叉轴孔和拨叉脚两端面，后加工次要表面。
（4）遵循“先面后孔”原则，先加工拨叉头端面，再加工叉轴孔。
3.6确定工艺路线
在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，表列出了拨叉的工艺路线。
工
序
号
工序内容
设备
工艺装备
1
粗铣两端面至35.125-34.875mm
Ra12.5μm
立式铣床X51
高速钢套式面铣刀、游标卡尺、专用夹具
2
半精铣拨叉头左端面至34-33.9mm
Ra3.2μm
立式铣床X51
高速钢套式面铣刀、游标卡尺、专用夹具
3
钻、粗铰、精铰孔至φ20-20.035mm
Ra1.6μm
四面组合钻床
麻花钻、铰刀、卡尺、塞规
4
钻、铰孔至φ10-10.090mm
Ra3.2μm
四面组合钻床
麻花钻、铰刀、卡尺、塞规
5
校正拨叉脚
钳工台
手锤
6
粗铣两端面至12-11.982mm
Ra6.3μm
卧式双面铣床
三面刃铣刀、游标卡尺、专用夹具
7
粗铣、下端面至76-75.8mm
Ra25μm
立式铣床X51
铣刀、游标卡尺、专用夹具
8
粗铣操纵槽端面至24-23.79mm
Ra12.5μm
立式铣床X51
铣刀、游标卡尺、专用夹具
9
钻孔至φ8-8.06mm
Ra3.2μm
四面组合钻床
麻花钻、铰刀、内径千分尺
10
钻孔至φ3-3.14mm
四面组合钻床
麻花钻、内径千分尺
11
钻、绞内侧面至φ50.17-50mm
Ra6.3μm
四面组合钻床
麻花钻、铰刀、内径千分尺
12
去毛刺
钳工台
平锉
13
中检
塞规、百分表、卡尺等
14
热处理
淬火机等
15
校正拨叉角
钳工台
手锤
16
磨削拨叉角两端面
磨床M7120A
砂轮、游标卡尺
17
清洗
清洗机
18
终检
四面组合钻床
塞规、百分表、卡尺等
4加工余量、工序尺寸和公差的确定（工序9）
4.1确定加工余量（工序9）
由表2-28可查得，粗绞余量Z=0.2mm；钻孔余量=7.8mm；查表可依次确定各工序尺寸的加工精度等级为，粗绞：
IT10;钻：
IT12.根据上述结果，在查标准公差数值表可确定各工步的公差值分别为，粗绞：
0.058mm；钻：
0.15mm。
5切削用量、时间定额的计算（工序9）
5.1切削用量的计算
5.1.1钻孔工步
（1）背吃刀量的确定取ap=7.8mm。
（2）进给量的确定由表5-22选取该工步的每转进给量0.15mm/r。
（3）切削速度的计算由表5-22，按工件材料为灰铸铁的条件选取，切削速度v取22m/min。
由公式n=1000v/Πd可求得n=897.6r/min参照4-9所列Z525型立式钻床的主轴转速，取转速n=960r/min。
再将此转速带入公式可求出实际钻削速度v=nΠd/1000=23.5m/min。
5.1.2粗绞工步
（1）背吃刀量的确定取ap=0.2mm。
（2）进给量的确定由表5-31选取该工步的每转进给量0.4mm/r。
（3）切削速度的计算由表5-31，切削速度v取3m/min。
由公式n=1000v/Πd可求得n=79.6r/min参照4-9所列Z525型立式钻床的主轴转速，取转速n=97r/min。
再将此转速带入公式可求出实际钻削速度v=nΠd/1000=2.44m/min。
5.2基本时间tm的计算
（1）钻孔工步根据表5-43，钻孔的基本时间可由公式tj=L/fn=（l+l1+l2）/fn求得。
式中l=24mm;l2=1mm;l1=（D/2）×cotkr+（1～2）=（7.8mm/2）×cot54°+1mm=3.8mm;f=0.15mm/r;n=960r/min.将上述结果代入公式，则该工序的基本时间tj=（24mm+1mm+3.8mm）/（0.15mm/r×960r/min）=0.2min=12s。
（2）精铰工步根据表，可由公式tj=L/fn=（l+l1+l2）/fn求得该工序的基本时间。
l1、l2由表按kr=15°、ap=（D-d）/2=（8mm-7.8mm）/2=0.1mm的条件查得l1=0.37mm；l2=15mm；而l=24mm；f=0.4mm/r;n=97r/min.将上述结果代入公式，则该工序基本时间tj=（24mm+0.37mm+15mm）/（0.4mm/r×97r/min）=1min=60s。
6、夹具设计
6.1问题的提出
本夹具主要用来绞φ8mm孔，有一定的精度要求和公差要求。
此外，在本工序加工时还应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。
6.2定位方案
工件以一端面和Φ20孔为定位基准，采用平面和定位销组合定位方案，其中平面限制3个自由度、短圆柱销限制2个自由度，共限制了五个自由度。
然后在定位平面上加一个削边销来限制饶Z轴旋转的自由度，所有六个自由度都被限制了。
即一面两销定位方案。
定位孔与定位销的配合尺寸取为φ20H7/f6。
对于工序尺寸15±0.05mm而言，定位基准与工序基准重合，定位误差Δ=0；对于加工孔的位置度公差要求，基准重合Δ=0；加工孔径尺寸φ8mm由刀具直接保证，Δ=0。
由上述分析可知，该定位方案合理、可行。
6.2.夹紧机构
针对成批生产的工艺特征，此夹具选用偏心螺旋压板夹紧机构。
偏心螺旋压板夹紧机构中各零件均采用标准夹具元件。
6.3.导向装置
采用可换钻套作为导向装置，选用JB/T8045.2-1999。
（快换钻套查表9-10，钻套用衬套查表9-11，钻套螺钉查表9-12）
参考文献
[1]机床夹具设计（第二版）肖继德、陈宁平主编机械工业出版社2000.5
[2]机床夹具的现代设计方法秦国华主编航空工业出版社2006.11
[3]机械制造技术基础黄健求主编机械工业出版社2005.11
[4]机床夹具设计秦宝荣主编中国建材工业出版社1998.2
[5]机械制造技术基础课程设计指南崇凯主编化学工业出版社2007.2
[6]机械制造与模具制造工艺学陈国香主编情话大学出版社2006.5
[7]机械精度设计与检测技术李彩霞主编上海交通大学出版社2006.1
[8]机械制造技术基础方子良主编上海交通大学出版社2005.1
[9]敏捷夹具设计理论及应用武良臣等主编煤炭工业出版社2003.9
[10]机械制造工艺及专用夹具设计指导孙丽媛冶金工业出版社2002.12
[11]机械制造技术基础课程设计指导教程邹青主编机械工业出版社2004.8
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