机械制造技术基础课程设计-拨叉加工工艺过程.doc

机械制造技术基础课程设计任务书 设计题目设计题目： 拨叉加工工艺过程 学学 院：院： 系系 别：别： 机械系 专专 业：业： 机械设计制造及其自动化 学生姓名学生姓名: : 学号学号: 起迄日期起迄日期: 2012 年 06 月 6 日2012 年 06 月 15 日 指导教师指导教师: 机械制造技术基础课程设计 2 目目 录录 一、设计题目一、设计题目3 二、设计要求二、设计要求3 三、设计任务三、设计任务3 四、零件图样的工艺分析四、零件图样的工艺分析 .3 （一）零件的工作状态及工作条件 .3 （二）零件的结构分析.3 （三）零件技术条件分析 .4 （四） 零件材料及切削加工性4 （五）零件图尺寸标注分析以及基准的确定4 （六）零件的工艺性分析 .5 五、毛坯的设计五、毛坯的设计 5 （一）毛坯种类的确定.5 （二） 毛坯的工艺要求5 六、零件的工艺规程设计六、零件的工艺规程设计 .5 （一）工艺路线的制定.5 七、设备的选择七、设备的选择 8 （一）机床的选择.8 （二）量具的选择.8 八、夹具设计八、夹具设计9 （一）钻床夹具设计.9 （二）夹具构造特点及原理 .10 机械制造技术基础课程设计 3 一、设计题目一、设计题目 拨叉加工工艺过程 分析了拨叉的基本概况，例如：工作环境，结构特点，材料的性质及其加工特 性等。分析了零件的主要加工表面的方法，比较详细地分析了工艺路线的制定和选 择。并且对有关设备的选择与应用进行了简单的介绍，以及对加工中易产生的缺陷 和防范措施也做了说明。在夹具设计中，根据车床、铣床、钻床夹具的特点，说明 了如何进行定位、加紧、以及误差分析、技术条件的制定。 二、设计要求二、设计要求 （一）进一步掌握机械制造技术基础课程所学的理论知识； （二）了解并掌握零件工艺规程设计的基本思想和方法，学会科学分析和解决问题； （三）熟悉典型零件的工艺规程； （四）掌握 capp 软件的应用； （五）培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度； （六）培养爱护公物的良好习惯。 三、设计任务三、设计任务 （一）绘制零件图； （二）设计零件加工工艺规程并用 capp 软件绘制成图； （三）撰写设计报告（包括调试总结报告） ； （四）上交零件图及加工工艺规程卡片及工序卡片。 四、零件图样的工艺分析四、零件图样的工艺分析 （一）零件的工作状态及工作条件（一）零件的工作状态及工作条件 工作状态：工作频繁。 工作条件：工作表面有冲击，受力较大。 （二）零件的结构分析（二）零件的结构分析 从给出的零件图可以看出，换挡拨叉是由铸钢经铣削、车削，钻削、磨削等多 机械制造技术基础课程设计 4 种加工手段加工而成的零件。总体看来，整体的精度要求并不是很高，只有内换挡 轴孔的公称尺寸达到八级，零件的表面粗糙度的要求并不是很高。 内换挡轴孔的公称尺寸为15h8 表面粗糙度为 3.2，并且加工出半径为 1mm 的 倒角，表面粗糙度为 12.5，中线为后续各个形位公差的基准。定位销孔公称尺寸为 5h14，其表面粗糙度为 12.5。纵槽的公称尺寸粗糙度为 12.5 其对称中心距 0.2 0 13 离端面为 12mm。零件的工作部分是拨叉脚，两脚间的距离为 50h12，内侧粗糙度为 12.5.拨叉脚高 20mm，需经过淬火处理，增加其硬度和耐磨度。工作表面的粗糙度 为 6.3. 两叉脚由半径为 28mm 的圆弧连接。其厚度为 5.5mm，未作热处理。 （三）零件技术条件分析（三）零件技术条件分析 1、表面精度 总体看来换挡拨叉的表面精度要求不是很高，因为它是变速器的拨叉，只有叉脚 工作，其整个零件的机械强度不是很高，从使用的材料就能看出，铸钢耐磨，但是 叉脚却需淬火处理，增加其强度。内换挡轴孔粗糙度要求最高是只达到 3.2，因m 为需要与轴配合，而其他部分几乎不与别的零件相接处，所以其最低粗糙度一般较 低。 2、表面间的位置精度 在零件加工过程中内换挡轴孔中线为表面间的位置精度基准，叉脚要保持一定的 垂直度，垂直度误差不得超过 0.1。m 3、零件的其他技术要求 零件毛坯选用，需要进行热处理（正火）使表面硬度达到要求,淬硬深度为 0，7-1.2mm，使材料的硬度提高，达到工作要求(hrc50)。最终检验时要严格按照设 计尺寸以及设计要求进行检验。 （四）（四） 零件材料及切削加工性零件材料及切削加工性 拨叉毛坯选用材料 zg310-570。 热处理后 hrc50 （查金属机械加工工艺人员手册第三版） 化学成分：含 c 0.50%，si 0.6%，mn 0.9%，p 0.04%，s 0.04%。 （五）零件图尺寸标注分析以及基准的确定（五）零件图尺寸标注分析以及基准的确定 如零件图尺寸标注所示，以加工后内换挡轴孔中心线为工序基准，将内换挡轴 孔绞制后确定，以后工序中孔的位置，槽的位置，成型面的位置都是以大圆端面为 机械制造技术基础课程设计 5 工序基准确定的，而孔的深度，槽的深度等都是以轴线为设计基准的。 （六）零件的工艺性分析（六）零件的工艺性分析 零件中拨叉脚的加工为加工重点，粗加工后淬火使其表面硬度达到 hrc50，所 以需要通过磨削才能加工。拨叉脚的垂直度误差不超过 0.1.其他一些表面粗铣m 半精铣即可达到其所需要的粗糙度要求。 五、毛坯的设计五、毛坯的设计 （一）毛坯种类的确定（一）毛坯种类的确定 毛坯尺寸、形状、材料的选择是根据所要加工的零件的形状、尺寸、工作条 件、状态、生产类型等诸多因素决定的。由于零件的基本外形并不规则，且生产类 型是批量生产，为了保证高生产率，毛坯可以选择铸钢，以便于进行连续加工，避 免装卸麻烦，耽误时间。因 zg310-570 属一般铸钢，由于材料的刚度较差，在工作 部分拨叉脚处粗加工后需要淬火处理后才可以进行磨削加工。 （二）（二） 毛坯的工艺要求毛坯的工艺要求 1、毛坯的余量和公差 由于材料比较好加工，所以毛坯零件头部可选长 33mm 宽 22mm，拨叉脚厚度为 11mm 拨叉脚间距离为 45mm。 （查金属机械加工工艺人员手册第三版 表 12-26） 2、毛坯的技术要求及说明 （1）铸件正火热处理后的硬度达到 180-129hb。 （2）铸件表面应去除毛刺、披缝结构瘤和粘沙等，不应有裂纹、沙眼和局部疏松、 多针孔及夹渣缺陷。 （3）去除锐边毛刺。 六、零件的工艺规程设计六、零件的工艺规程设计 （一）工艺路线的制定（一）工艺路线的制定 1、工艺路线的选择 由零件结构分析可知：主要包括孔、槽、成型面。其中孔包括定位销孔；槽包 括操纵槽。以已加工表面为定位基准，再综合其它精度要求和一些细节问题可以初 步确定如下方案： 00. .毛坯 10. . 粗车端面（尺寸为 30mm） 机械制造技术基础课程设计 6 15. 钻内换挡轴孔（尺寸为 15mm） 包括钻孔和车倒角 1mm 20. 校正拔插脚，保证两端面余量均匀 30. . 粗铣拔叉脚两端面 达到厚度为 7.6mm 40. . 铣拨叉脚内侧面保证 50h12mm 50. 铣操纵槽（即尺寸为 13mm 槽）对称面距端面 12mm 60. . 钻定位销孔（即5h14mm 的孔） 70. 拨叉脚局部淬火，硬度为 hrc50 淬深 0.7-0.2mm 80. 校正拨叉脚端面对15h8 的垂直度小于等于 0.1mm 90. . 磨拨叉脚两端面至mm，对15h8 的垂直度小于等于 0.1mm 15 . 0 5 . 0 7 100. 清洗 110检验 此方案优点： （1）同种类加工尽量在该种类加工机床上一次完成。 （2）一端上的加工尽量一次完成，省去的装卸工件的时间，在一定程度上提高了劳 动生产率。 （3）加工次序安排合理，保证了工件加工的精度要求。 （4）定位准确，提高了工作精度要求。 重要工序分析： 40.粗加工，使拨叉脚成为定位基准 80.先淬火，保证硬度，若后淬火则变形，不能保证精度要求。 100铣拨叉脚两端同时进行磨削加工，提高加工作速度，且保证一定的垂直度要求。 15.大端面没有精度要求，直接用车刀进行加工。 70. 加工定位销孔，固定内换挡轴孔，操纵槽固定，拨叉脚固定。 110压力冲洗，由于在加工孔时，孔径较小，产生毛刺不易清除，采用压力冲洗的 办法冲洗残留在孔中的毛刺。 2、加工方法及所用刀具的选择 机械制造技术基础课程设计 7 车刀：yt15 外圆车刀 钻孔至14mm：麻花钻 镗孔至14.8mm：yt15 扩孔刀 铰孔15h8：yt15 铰刀 粗铣拨叉脚端面：l25x12 直齿三面刃铣刀，yt15 刀片，20 齿 铣拨叉内脚面：l25x12 直齿三面刃铣刀，yt15 刀片，20 齿 铣操纵槽：l25x12 直齿三面刃铣刀，yt15 刀片，20 齿 钻5h14 孔：麻花钻5mm 磨拨叉脚端面：wa46kp350*40*127 砂轮 3、工序的阶段划分 （1）对于内轴孔加工：钻镗铰 （2）对于销孔的加工：钻 （3）对于操纵槽的加工：粗铣即可达到加工要求 （4）拨叉脚加工：粗铣热处理磨 4、工序尺寸的确定 10、15：车端面 端面粗车加工余量为：a=3mm （查金属机械加工工艺人员手册第三版） 20： 钻15h8 内换挡轴孔加工余量为 a=1保证14h8（查金属机械加工工艺人员手册第三版） 镗15h8 内换挡轴孔加工余量为 a=0.8mm 保证14.8h8 铰15h8 内换挡轴孔至15 加工余量为 a=0.2mm，保证15h8（查金属机械加工工艺人员手册第三版） 倒角直接加工 机械制造技术基础课程设计 8 40，100：加工拨叉脚两端面 粗铣拨叉脚两端面 加工余量：a=3.4 经热处理后（淬火） 磨平面 其加工余量 a=0.6mm，达到公称尺寸mm（查金属机械加工工艺人员手 15 . 0 05 . 0 7 册第三版） 50： 直接铣出拨叉脚内端面 加工余量为 a=2.5mm 60： 直接铣出操纵槽 达到公称尺寸要求mm 5 . 0 0 13 10： 热处理 保证硬度在 180-129hb 之间 七、设备的选择七、设备的选择 （一）机床的选择（一）机床的选择 1、车床的选择 该机床应该具有车外圆、端面、铣端面、钻孔等能力，并且能在保证一定的加 工精度的同时，适应大批量生产要求；从工件自身的外形和尺寸来看，应该选择小 型机床，这样不仅便于加工，同时也增加了工件定位的精确性。根据这个原则进行 选择。 经筛选，选择 c336-1 为加换挡拨叉的六角机床。 2、铣床的选择：x62w 万能铣床。 3、钻床的选择：立式钻床 z518 主要参数： 最大钻孔直径：18 满足工件钻削加工要求。 4、磨床的选择：外圆磨床 m7120a 主要参数如下： 磨削工件最大尺寸：高度 320mm，长度 630mm，宽度 200mm。 （二）量具的选择（二）量具的选择 本次加工涉及到外圆加工、孔的加工、槽的加工、端面的加工、倒角的加工、成 型面的加工。因此可选用量具： 机械制造技术基础课程设计 9 游标卡尺：长度测量 轴径测量 塞 规：孔径的测量 样 板：倒角的测量 外径千分尺：大端外径测量（因为表面粗糙度很高，径向尺寸误差要求也很高） 八、夹具设计八、夹具设计 （一）钻床夹具设计（一）钻床夹具设计 从零件图上可以看出，零件体很简单，而且具有一定的位置关系，如何能把孔 精确的加工出来是我们设计的重点。 1、加工工序 要保证定位销孔尺寸精度，还要保证小孔的位置精度。要保证装夹的稳定与精 度，务必保证所有的定位基面是加工过的，即保证大规模生产时位置精度和尺寸保 持一致。 2、定位方案 零件的定位是通过夹具来定位的，以钻定位销孔为例，如下图所示。零件的横 向定位是通过偏心轮实现的，操纵槽经过了前一步加工，保证了平行度、公称尺寸 和表面粗糙度的要求。纵向定位由15h6 的心轴来定位，内换挡轴孔经过加工后保 证了平行度和形位公差。其轴线作为夹具的形位公差的基准。绕横向转动的自由度 由定位销来限制。这样零件就固定了。既保证了定位的可靠，又保证了大规模生产 时位置精度和尺寸保持一致。 3、对刀引刀方案 机床夹具装在机床上后，应还应使刀具切削刃相对于工件或夹具定位元件能处 于正确位置，这里我们可以采用钻床夹具的钻套导向元件，钻套是引导加工刀 具的元件，其作用是确定刀具相对夹具定位元件的位置，引导钻头等孔加工刀具， 提高其刚性，防止在加工中发生偏斜。 该零件上的定位销孔直径5h14，因此，可选择下面尺寸的固定钻套 5f7 10m6 20 和衬套 a10 15。 4、尺寸确定与工艺要求的标注 （1）有国家标准的零件均采用标准件； （2）夹具的轮廓尺寸：150 110 190mm 3 机械制造技术基础课程设计 10 （二）夹具构造特点及原理（二）夹具构造特点及原理 1、构造特点：箱式结构 2、原 理：用工件定位基准与夹具上确定工件位置的定位原件接触实现定位。 参考资料参考资料 1机械制造工艺学课程设计指导书. 哈尔滨工业大学.赵家齐主编.机械工业出 版社 2机床设计图册.华东纺织工业学院 哈尔滨工业大学主编.上海科学技术出版 社 3金属切削机床概论.吉林大学.贾亚洲主编.机械工业出版社 4机械制造工艺学.赵志修主编.机械工业出版社 5互换性与测量技术基础.廖念钊主编.中国计量出版社 6画法几何及机械制图.朱冬梅 朱北澜主编.高等教育出版社 7机床夹具设计.余光国 马俊 张法光主编.重庆大学出版社 8机床夹具设计.肖继德 陈宁平主编.机械工业出版社 9金属切削机床.大连理工大学.戴曙主编.机械工业出版社 10机械制造工艺简明手册. 哈尔滨工业大学.李益明主编.机械工业出版社 机械