变速箱拨叉中批生产工艺规程判定与工装设计概要.doc

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1、大连理工大学网络教育学院毕业论文（设计）模板 网络教育学院本 科 生 毕 业 论 文（设 计） 题 目： 变速箱拨叉中批生产工艺规程判定与工装设计 学习中心： 江苏南京溧水奥鹏学习中心 层 次： 专科起点本科 专 业：机械设计制造及其自动化年 级： 年 秋 季 学 号： 131343311345 学 生： 李小春 指导教师： 刘林 完成日期： 2015 年 03 月 2 日IV变速箱拨叉中批生产工艺规程判定与工装设计内容摘要本文详细阐述了“拨叉”生产工艺的判定与铣断夹具的设计论证过程。拨叉类零件以其良好的操纵性和良好的稳定性广泛应用于各种机械的变速箱中，该零件的制造工艺简单，但其过程涉及了机械

2、加工工艺的很多方面，是机械加工的基础的体现。本文详细分析了该零件从毛坯选择到加工为成品的过程。就拨叉的加工工艺，分析了两套加工方案，最终确定了一套科学合理的加工路线，并在以后的计算过程中，验证了这套工序的科学性，数字分析表明，该工序制定比较合理。最后，就工序设计夹具，并做了切削力、夹紧力的分析。关键词：机械加工；工艺；切削；夹具设计；工时目 录内容摘要I引 言11概述21.1给定零件21.2设计任务32 零件工艺分析42.1 零件的作用、材料、形状特征42.2 技术要求42.3 设计基准52.3.1 粗基准的选择52.3.2 精基准的选择53 工艺过程设计63.1 毛坯零件综合图设计63.2

3、工序判定73.3 填写工艺卡94 典型工装设计154.1 定位原理及方案分析154.2 夹具总体设计154.3 夹具体设计16结论17参考文献18附 图1919附图1 变速箱拔叉毛坯零件综合图1920引 言在些次设计中我们主要是设计CA6140拨叉的铣床夹具。题目所给定的零件为拨叉，是一种辅助零件，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进行工作本次设计共分为五部分，分别是：绘制、分析零件图，进行工艺审查；选择毛坯制造方式，画毛坯图；拟订工艺路线，确定加工工序；机床夹具总体方案设计。通过机床工艺及夹具设计，汇总所学专业知识如一体(如公差于配合、机械零件设计、金属切削机床

4、、机械制造工艺等)。让我们对所学的专业课得以巩固、复习及实用，在理论与实践上有机结合；使我们对各科的作用更加深刻的熟悉与理解，并为以后的实际工作奠定坚实的基础！1概述拨叉类零件以其良好的操纵性和良好的稳定性广泛应用于各种机械的变速箱中，该零件的制造工艺简单，但其过程涉及了机械加工工艺的很多方面，是机械加工的基础的体现，本文将对该类零件的加工工程进行一次全面的阐述。1.1给定零件一、件图分析图1-1 变速箱拔叉零件图原图拔叉形式如上图所示，本文将对图中所绘制的拔叉进行具体的件图分析。二、生产类型已知此拨叉零件的生产类型为大批量生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序应当集中；加工设备

5、以通用设备为主，大量采用专用工装。三、加工设备1）机床的选择：X6022型卧式铣床，X5028立式铣床，Z535立式钻床，T618卧式镗床2）采用专用夹具。3）采用硬质合金铣刀，铰刀。4）采用极限量规。5）其他：对垂直度误差采用千分表进行检测，对角度尺寸利用专用夹具保证，其他尺寸采用通用量具即可。在加工此拔叉零件时，需要设计镗孔夹具、铣槽夹具及钻顶面螺纹底孔夹具各一套。1.2设计任务本次设计任务需完成毛坯选择、编排加工工艺、工装夹具设计、撰写产品说明书，以及图纸绘制等工作，图纸说明如下：1毛坯零件综合图1张2夹具装配图 1张3说明书1份2 零件工艺分析2.1 零件的作用、材料、形状特征1.1.

6、1 零件的作用CA6140车床的拨叉，位于车床变速机构中，主要起换档作用，使主轴回转运动按照所需的速度和扭矩工作。通过拨叉可以控制滑套与旋转齿轮的接合，在滑套的上面有凸块，滑套的凸块插入齿轮的凹位，把滑套与齿轮固连在一起，使齿轮带动滑套，滑套带动输出轴，从而将动力传至输出轴。因此，摆动拨叉可以控制滑套与不同齿轮的结合与分离，以达到换档的目的。1.1.2 零件的工艺分析零件的材料为HT200，灰铸铁属于脆性材料，故不能锻造和冲压。但灰铸铁的铸造性能和切削加工性能优良。以下是拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：1）中心圆孔mm。2）小头孔内部为四齿方花键孔，花键底孔有2*15的倒角。3）

7、键槽与中心孔有0.03的垂直度，深为。先加工拨叉中心孔，然后以此作为基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，并且此拨叉零件没有复杂的加工曲面，采用常规的加工工艺均可保证。2.2 技术要求一个好的结构不但要应该达到设计要求，而且要有好的机械加工工艺性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能够保证加工质量，同时使加工的劳动量最小。而设计和工艺是密切相关的，又是相辅相成的。设计者要考虑加工工艺问题。工艺师要考虑如何从工艺上保证设计的要求。其加工有四组加工：内花键孔；粗精铣上端面；粗精铣18H11底槽；钻、铰2-M8通孔，并攻丝。（1）以为

8、主要加工面，拉内花键槽，槽数为4个，其粗糙度要求是底边，侧边，内孔粗糙度。（2）另一组加工是粗精铣上端面，表面粗糙度要求为。（3） 第三组为粗精铣18H11底槽，该槽的表面粗糙度要求是两槽边，槽底的表面粗糙度要求是。（4）钻并攻丝2-M8。2.3 设计基准定位基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，定位基准选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。机械加工工序安排为先基准后其他，先面后孔，先主后次，先粗后精，根据以上原则，拟订基准。2.3.1 粗基准的选择对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面

9、作粗基准。根据这个基准选择原则，现选取26孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一组共两块V形块支承这两个35作主要定位面，限制5个自由度，再以一个销钉限制最后1个自由度，达到完全定位,然后进行铣削。2.3.2 精基准的选择根据“基准统一”的原则，为保证定位基准和工序基准相重合，应以零件的右端面和花键孔中心线为精基准。3 工艺过程设计3.1 毛坯零件综合图设计一、毛坯的选择零件材料为HT200。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为中批生产，故选择砂型机器造型铸件毛坯。查机械制造工艺设计简明手册第41页表2.2-5,选用铸件尺寸公差等级为CT-8。二、造型方法及加工

10、余量：（1）毛坯余量的确定 总体分析通过分析零件图纸（图1-1），零件的两小孔、大孔及上下端面需要机加工才能满足表面精度要求。其余表面精度要求不高，直接铸出既能满足要求。35的通孔通孔较小，不易用型芯铸出。考虑到这些结构即使铸造形式铸出表面精度也不能满足要求，还会大大降低零件的铸造工艺性。故采用余块结构不铸出孔。52的大孔 孔大，可直接铸造出来。然后再粗铣削，精铣达到所需要的要求。拨叉槽槽尺寸虽不是太大，机加工(三面刃盘状铣刀铣削加工)达到要求的尺寸及表面精度。经查阅资料（铸件机械加工余量表）从而确定该面的毛坯中孔的机械加工余量可定为2mm，侧面的机械加工余量定为2.5mm，又铸件的尺寸公差为

11、1.6mm，故该面的孔的毛坯余量为20.8mm，侧面的毛坯余量为2.50.8mm。 侧面孔系侧面孔系，孔的直径都较小，不易用铸造铸出，且有螺纹孔，采用后期机加工的方法更容易制作，故选用余块结构不铸出。（2）分型面的选择与浇注位置的确定分型面选择的合适与否直接影响到铸造的工艺性能，甚至影响铸件的制造质量。浇注位置也对铸件的质量有直接影响，不良的浇注位置还会导致残次品率升高的问题，因此要合适的选择分型面以及浇冒口的位置。观察零件形状，可取下端面分型面。经分析，若选用上端面为分型面，零件纵向尺寸较大，拔模难度较大，需要较大的拔模斜度。若采用下端面为分型面不仅可以减小拔模方向的尺寸从而降低拔模难度，还

12、能顺利铸拨叉槽。综上选择下端面作为分型面。由于零件通孔不铸出，零件材料集中在下底面，故应该讲冒口位置设在下底面右端弥补材料凝固时收缩带来的材料不足问题，防止出现缩孔。浇口应设置在零件左端面一侧，开挖内浇道使铁水自然流入型腔，避免对型腔的冲刷。（3）拔摸斜度与收缩率零件材料为HT200经查资料可知，采用11.5度的拔模斜度，材料的收缩率为0.81%。三、绘制毛坯零件综合图图1-2 毛坯-零件综合图3.2 工序判定一、工艺路线方案一工序 以30外圆为粗基准，粗铣20孔下端面。工序 精铣20孔上下端面。工序 以20孔上端面为精基准，钻、扩、铰、精铰20孔，保证垂直度误差不超过0.05mm,孔的精度达

13、到IT7。工序 以20孔为精基准，钻、扩、铰、精铰35孔，保证空的精度达到IT7。工序 切断。工序 以20孔为精基准，粗铣35孔上下端面。工序 以20孔为精基准，精铣35孔上下端面，保证端面相对孔的垂直度误差不超过0.07。工序 以20孔为精基准，钻4孔（装配时钻铰锥孔）。工序 以20孔为精基准，钻一个4孔，攻M6螺纹。工序 以20孔为精基准，铣47凸台。工序 检查。二、工艺路线方案二工序 粗铣52上端面和30上端面，以底面和2个30的外圆为粗基准. 采用CA6140车床加专用夹具进行铣.工序粗镗,半精镗17孔，以52孔和底面为基准，采用车床CA6140加专用夹具工序，铣52下底面.以以加工好

14、的30上端面和52的孔为基准工序 粗镗,半精镗52的孔,以底面和2个30的外圆为粗基准.采用CA6140车床加专用夹具进行镗.工序 钻8通孔，以52孔和底面为基准，采用立式钻床加专用夹具工序 铣、攻M8螺纹，以52孔和底面为基准，采用加工中心加专用夹具；工序 铣断20孔，以30孔和底面为基准，采用卧式铣床加专用夹具；工序 去毛刺；工序 终检。三、分析确定方案根据“基面先行，先面后孔，先粗后精，先主后次”的加工准则，零件是大批量生产，第一种方法效率高。我们选择了第一方案进行加工合铸铣开拔叉零件。3.3 填写工艺卡在分析了零件，绘制了零件-毛坯综合图、确定了加工工艺路线的基础上，计算切削用量，功率

15、及工时，填写工艺卡。（一）、工序1、选取刀具：W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度ae=60,深度apPcc。故校验合格。 最终确定 ap=1.5mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，fz=0.16mm/z。（6）计算基本工时 tmL/ Vf=(32+80)/475=0.09min。 （二）工序1、选取刀具：W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度ae=60,深度apPcc。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。 （

16、6）计算基本工时 tmL/ Vf=(32+80)/475=0.09min。 （三）、工序 1、 选择刀具 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o12，二重刃长度b=2.5mm,横刀长b=1.5mm,宽l=3mm,棱带长度 2、加工尺寸3、选择切削用量 （1）决定进给量 查切削手册 所以，按钻头强度选择 按机床强度选择最终决定选择机床已有的进给量经校验校验成功。（2）钻头磨钝标准及寿命 后刀面最大磨损限度为0.50.8mm，寿命。（3）切削速度修正系数 故。机床实际转速为故实际的切削速度（4）计算工时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。

17、扩铰和精铰的切削用量如下：扩钻：铰孔：精铰：(四)、工序1、选择刀具：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o11，二重刃长度b=11mm,横刀长b=5mm,弧面长l=9mm,棱带长度2、加工尺寸：20孔与35孔3、选择切削用量（1）决定进给量按钻头强度选择按机床强度选择最终决定选择Z550机床已有的进给量经校验校验成功。（2）钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度0.81.2mm，寿命扩孔后刀面最大磨损限度为0.91.4mm，寿命铰和精铰孔后刀面最大磨损限度为0.60.9mm，寿命（3）切削速度修正系数 故。机床实际转速为故实际的切削速度扩铰和精铰的切削用量同理如

18、下：扩钻：铰孔：精铰：（4）计算工时（五） 工序1、选择刀具W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度a60,深度a60,深度ap=4,齿数z=1,故据切削手册取刀具直径do=125mm。 2、加工尺寸：35 3、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。查切削手册选f=0.5 mm/z。（3）查后刀面最大磨损及寿命查切削手册表3.7，后刀面最大磨损为1.01.5mm。查切削手册表3.8，寿命T=180min（4） 计算切削速度按切削手册，将f降一级为f=0.5mm/z，查得。据XA6132铣

19、床参数，选择，则实际切削速度，实际进给量为。（5）计算基本工时结果（八） 工序1、选择刀具：选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=4mm，后角o16，二重刃长度。2、加工尺寸：43：选择切削用量（1）决定进给量按钻头强度选择按机床强度选择最终决定选择机床已有的进给量经校验成功。（2）钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度为0.50.8mm，寿命。（3）切削速度修正系数 故。机床实际转速为故实际的切削速度（4）计算工时（九）工序1、选择刀具：选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=4mm，后角o16，二重刃长度。2、加工尺寸：43：选择切削用量（1）决定进给量按钻头强度选择按机床强度选择最终决定选择机床已有

20、的进给量经校验成功。（2）钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度为0.50.8mm，寿命。（3）切削速度修正系数 故。机床实际转速为故实际的切削速度（4）计算工时4 典型工装设计为了提高生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。本章将就工序铣断的夹具，进行详细分析，本夹具用于普通卧式铣床X63，刀具为细齿锯片铣刀。将连体工件切为两个成品零件。4.1 定位原理及方案分析由零件图可知，宽为8+0.022 0mm的槽，其设计基准为花键孔中心线和工件的右端面A为定位基准。因此选用工件已加工右端面A和花键孔的中心线为主定位基准。4.2 夹具总体设计一、夹具设计说明 本夹具主要用来粗、精铣此拨叉

21、的槽。粗、精铣槽时，槽宽有尺寸要求160+0.110mm，其深度要求为80+0.150mm，槽的左右两侧面粗糙度要求Ra3.2,底面粗糙度要求Ra6.3。本道工序仅是对槽进行粗、精铣削加工。同样在本道工序加工时，还是应考虑提高劳动生产率，降低劳动强度。二、切削力计算刀具：高速钢直齿三面刃铣刀，63mm, Z=14Fz=CPt0.83Sz0.65D-O.83BZkP 解得 Fz =200 (N)其中CP=52，t=8mm,Sz=0.08mm/s,B=8mm,D=63mm,Z=14,kP=(HB/198)0.55在计算切削力时，必须考虑安全系数。安全系数K= k1 k2 k3 k4水平切削分力Fh

22、=1.1 Fz =220 (N)垂直切削分力Fv=0.3 Fz=60 (N)其中： k1为基本安全系数1.5 K2为加工性质系数1.1 K3为刀具钝化系数1.1 K4为断续切削系数1.1F,=KF=1.5 X 1.1 X 1.1 X 1.1 X 200=400 (N)实际加紧力为F实加= KFH/U1U2=400/0.5=800 (N)三、夹紧力计算实际加紧力为F实加= KFH/U1U2=400/0.5=800 (N)4.3 夹具体设计夹具体是夹具的最基本件，是承载其他夹具零件的母体，为防止误差放大对工件的影响，故，夹具体的制造也要求较高的精度。本夹具主要用来钻拔叉顶部M221.5 螺纹孔的底

23、孔。这个孔距右平面有尺寸精度要求为440-0.3mm，与 25H7 中心孔垂直。2.3.2 夹具的设计1）定位基准的选择此零件放在Z535 立式钻床上加工，刀具为 20.50 直柄短麻花钻。由零件分析，选择用中心孔的长销加上这个孔的一面定位，就可以限制5个自由度，在由下面的 60H12 大孔加个削边销就可以实现完全定位。2）定位元件选用固定式定位销, 夹紧元件选择转动压板3）切削力与夹紧力的计算由于本道工序完成螺纹底孔的钻削，因此切削力为钻削力。由参考文献1，表2.4-69 得：结论拨叉作为变速机构中的常用零件，以其经济性与实用性还将长期存在。经过长时间的不断发展，其加工工艺已经成熟化，将两个

24、零件铸为一体加工，最后再将其一分为二，这样不但提高生产效率和加工工艺性，还节省了材料，降低了成本，工序间采用专用夹具，虽然设计周期有所延长，但大大缩短了生产周期，提高了生产效率，同时提高了加工精度，降低了产品的不合格率。随着技术的不断更新，工艺的不断完善，拨叉类零件的加工方法也将取得长足发展。参考文献1 孙开颜,李军.芳纶纤维复合材料钻孔方法研究J. 工程塑料应用, 2009,(03) . 2 于华. 机械加工中假废品现象的剖析J. 安徽工程科技学院学报(自然科学版), 2009,(01) . 3 孙波. 单变量误差计算法在夹具综合误差计算中的应用J. 鞍山师范学院学报, 2004,(02)

25、. 4 韩春雨,李淑丽. 高效加工宽曲面的一种新方法J. 包钢科技, 2006,(06) . 5 李淑丽,钱红梅. 3.4m(6+3)m风扫煤磨工艺技术的攻关J. 包钢科技, 2011,(02) . 6 赵世英,郭俊忠. 胶印机偏心套的装配工艺方法分析J. 北京印刷学院学报, 2010,(04) . 7 吴玉明. 论工艺热变形对加工精度的影响及所采取的措施J. 长春理工大学学报(高教版), 2008,(03) . 8 李海波. 调整装配法的计算探讨J. 长春工程学院学报(自然科学版), 2003,(03) . 9 王利涛,许文韬. 多因素定位误差的微分解法J. 长春工程学院学报(自然科学版), 2004,(01) . 10 刘薇娜,赵伟宏,周军杰. 机器装配精度的系统分析J. 长春理工大学学报, 2004,(03) . 20附 图附图1 变速箱拔叉毛坯零件综合图附图2 变速箱拔叉夹具装配图