变速杆加工工艺设计方案

西北农林科技大学机械与电子工程学院《机械制造技术基础》课程作业变速杆加工工艺设计分组号3组长组员二零13年11月17日目录TOC\o"1-3”\h\z\uHYPERLINK\l"_Toc369273848”一、零件分析 一、零件分析1。1零件结构分析1。1.1分析零件图及装配图变速杆的主要工作部分为弯曲部位较短的一侧，安装于变速箱内部,与变速箱内部机构有较高的配合性质，因此精度要求较高；而弯曲部位较长侧位于变速箱外部，为操控者手握部位，精度要求不高，只需满足基本的尺寸要求即可。因此，整个零件加工过程中,需要确保较短侧的加工精度，有良好的加工工艺,另一侧的加工要求可在满足尺寸要求的前提下选取较低的加工精度.1。1。2结构工艺性分析变速杆结构较为简单,加工表面都集中于安装于变速箱内部的一侧,加工精度高、要求多，而外部的加工工艺要求较低，只需满足基本尺寸要求即可。故应该注意以下几点：第一、杆上有两个球面，因为要与其他机构进行配合，所以都要有较高的尺寸精度，其上的平面与槽都有很高的粗糙度要求；第二、两个球面的球心也有较高的相对位置要求，亦有较高的尺寸精度；第三、连接两个球面的中间轴有一定的锥度；第四、弯曲部位有一定的角度要求及其他尺寸要求，但是要求的精度不高；长杆部分的末端需要切制螺纹，注意提前车削退刀槽。1。2零件技术要求分析较小的球面的表面粗糙度为Ra<3。2；较大的球面的表面粗糙度为Ra<3。2，其上槽部的加工平面的表面粗糙度为Ra〈6。3；两个球的直径公差要求分别为：大-0.2~—0.1，小—0.4~-0.2;两球心的中心距偏差值为±0.2。1.3确定毛坯毛坯选用直径为32mm的长直45碳钢棒料，长度为500mm。二、拟定零件的机加工工艺路线2.1定位基准的选择在棒料两端钻顶尖孔，作为车削的基准，进行棒料各部位的车削加工；铣平棒料的一个断面作为定位基准,确定两球形及轴肩的位置；球面上的平面及凹槽则通过先加工出一平面或凹槽，作为加工相对应位置的平面或凹槽时的基准。2。2确定各加工表面的加工方案第一、棒料整体采用车削加工,对于有锥度的一段则加入精车工序；第二、棒料上的两个球心部位采用磨削加工；第三、球面上的平面及凹槽则采用铣削加工;第四、端部的螺纹采用铣削加工，在螺纹铣床上进行加工；第五、弯折部分采用冲压弯曲加工的方法.2.3加工阶段的划分，安排加工顺序第一步、对棒料进行钻顶尖孔，并进行车削加工；第二步、对有锥度的一段轴进行加工;第三步、加工两个球面；第四步、加工球面上的平面及凹槽;第五步、对棒料进行弯折加工;第六步、进行螺纹的加工。2。4确定加工集中与分散车削部分及带锥度的部分轴的加工集中在车床上一次加工完成；两个球面的加工在所选的磨床上集中加工完成;两球面上的各加工表面集中在铣床上加工完成；弯曲工序则在冲压机上完成;螺纹的加工在螺纹铣床上加工完成.2.5拟定加工工艺路线一、钻两个顶尖孔；二、对棒料进行车削加工，满足杆件各部位的尺寸要求;三、车削加工有锥度的部分轴段；四、磨削加工两球面;五、铣削加工两球面上的平面及凹槽；六、对杆件进行弯曲加工；七、车削加工确定杆件另一端长度；八、铣削加工另一端的螺纹部分。三、选择加工设备和工艺装备3。1机床设备的选择1)普通车床CA6136φ360×50理由:a、轴类零件是回转体，要选用车床而不用磨床，粗加工选普车而不用数控车床。b、变速杆的尺寸属于较小尺寸c、粗加工，直径方向的公差不要很高的精度，大概用普通车床就好。2）数控车床CK6136φ360×50SINUMERIK系统IT理由:a、车床体完成的是回转体轴类零件的半精加工和精加工.b、轴的回转尺寸属较小尺寸，车床规格不宜过大。3）、外圆磨床：万能外圆磨MA1432Bφ320×2000Ra0.32IT1理由：a、上述数控车床保证了加工零件尺寸精度，但表面粗糙度的保证，则需要磨床的进一步加工。b、此磨床用于加工φ30和φ15.5两处，保证其表面粗糙度Ra3。2um4)、铣床：立式升降台铣床X53K400×1700或400×2000理由：用于加工(5×2）mm，深度24mm的对称键槽和长度12mm的小端平面。3.2工装的选择3。2。1夹具的选择1）粗车时，选用通用夹具三爪卡盘，同样适用于数控车床CA6136:精磨时也选用三爪卡盘。2）铣削加工时选用与X53K立式升降铣床配套的专用夹具:在选用三爪卡盘做夹具的时候，还需要用顶尖来支撑装夹，从而保证细长轴的加工准确性和稳定型.3。2.2刀具的选择a、轴类零件加工的内容主要是外圆的加工，且都须粗、精加工分开,往往还有半精加工工序.粗车加工时,主要是注重刀具的效率性能,并且在考虑IT4材料为45钢的同时,选择75°外圆车刀，有利于减小振动；精加工主要是满足零件的尺寸精度,选用90°外圆车刀，适合阶梯轴的加工。磨削加工时，选用砂轮。b、铣削键槽和小平断面时，由于需要加工的尺寸较小，通常选用加长立铣刀（直径选12MM).加工5×2的槽时选用宽度为5mm的割槽刀。3。2.3量具的选择测量长度方面：在变速杆粗车时不要过分精确的测量尺寸，仅需采用测量范围:0～150mm，读数0。02mm的游标卡尺。精加工处用千分尺（0。15—0。03)；测量角度时选用万能角度尺；测量圆弧采用R规；测量螺纹选用螺纹卡尺。四、机械加工工序设计4。1确定加工余量变速杆的部名称总加工余量（mm）螺纹部分22退刀槽24斜杆18挡圈12大球体2锥度杆大头18.4小头20小球体174.2确定工序尺寸及公差变速杆的部名称总加工余量（mm)工序加工余量工序尺寸及公差(mm）螺纹部分22先对棒料毛柸整体进行车削加工此工序加工余量为1。7mm，再对斜杆、弯曲及大球体上部车削此工序加工余量为16.3mm,然后车退刀槽,最后铣螺纹加工此工序加工余量为4mm。10+0。5—0。5退刀槽24在铣螺纹前已加工完成8+0。2-0.2斜杆18在第一次粗车削加工后再精车削此工序加工余量为16。3mm14+0。2-0。2挡圈12在第二次粗车削时对此部分的加工尺寸如图所示，此工序加工余量为12mm20+0。2—0。2大球体2在第二次车削完成后对两球体部分进行磨削加工，此工序加工余量为0。3mm30-0。1—0.2锥度杆大头18.4小头20进行精车工序此工序加工余量为大头18。4mm小头20mm13。612+0。2-0。2小球体17同大球体的加工15。5-0。2-0.44。3确定切削用量选择切削用量的原则是：粗加工时，一般以进步生产率为主,但也应考虑经济性和加工本钱;半精加工和精加工时，应在保证加工质量的条件下,兼顾切削效率、经济性和加工本钱.1．切削深度t其也称背吃刀量，在机床、工件和刀具刚度答应的情况下，t即是加工余量，这是进步生产率的一个有效措施。为了保证零件的加工精度和表面粗糙度，一般应留一定的余量进行精加工.2．切削宽度L在编程中切削宽度称为步距，一般切削宽度L与刀具直径D成正比，与切削深度成反比.在粗加工中,步距取得大有利于进步加工效率。在使用平底刀进行切削时，一般L的取值范围为：L=（0.6～0.9）D。而使用圆鼻刀进行加工，刀具直径应扣除刀尖的圆角部分，即d=D—2r，（D为刀具直径，r为刀尖圆角半径），而L可以取得（0。8～0。9）d。取L=3～4。5mm.3．切削线速度VC也称单齿切削量，单位为m/min。进步VC值也是进步生产率的一个有效措施，但VC与刀具耐用度的关系比较密切.随着VC的增大,刀具耐用度急剧下降，故VC的选择主要取决于刀具耐用度。一般好的刀具供给商都会在其手册或者刀具说明书中提供刀具的切削速度推荐参数VC。另外，切削速度VC值还要根据工件的材料硬度来作适当的调整。Vc=5m/min.4．主轴转速n主轴转速的单位是r/min，一般根据切削速度VC来选定.计算公式为：n=63。7r/min其中，DC为刀具直径(mm)。在使用球头刀时要作一些调整，球头铣刀的计算直径Deff要小于铣刀直径DC，故实在际转速不应按铣刀直径DC计算,而应按计算直径Deff计算。Deff=39.8mm5．进给速度Vf进给速度是指机床工作台在作插位时的进给速度，Vf的单位为mm/min。Vf应根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料来选择。Vf的增加也可以进步生产效率，但是刀具的耐用度也会降低。加工表面粗糙度要求低时,Vf可选择得大些。进给速度可以按下面公式进行计算：所以,Vf=29。5mm/min.技术经济分析工艺成本的分析与评比生产成本是制造一个零件或一台产品需要的全部费用，与完成工序直接有关的费用称为第一费用,也称工艺成本。工艺成本的计算材料或毛坯费（元/件）Ccp=CcWm-CxWx计算式中Cc—材料单位质量的价格(元/kg）Cx—废料单位质量的价格（元/kg)Wx—废料的质量（kg）Wm-毛坯的质量(kg)操作工人的工资CCG（元/件）CCG=Zz＊Tp(1+a/100）/60计算式中Zz—操作工人每小时工资（元/h)Tp-单位时间（min/件）a—与工人有关的附加费用（劳保费,奖金等）系数，一般取12—14。机床电费CD(元/件）CD=SD＊PG*TB*ŋFH/60计算式中SD—每千瓦小时电费(元/kw*h）PG—机床的额定功率（kw)TB—基本时间（min/件）ŋFH—机床机电平均负荷,一般取ŋFH=50%—60%机床折旧费专用机床折旧费CZJ(元/年）ZZJ=SJ*PJ计算式中SJ—机床价格（元）PJ—机床折旧率，折旧年限为10年PJ=10％通用机床折旧费CTJ（元/年）CTJ=SJ*PJ＊TP/（60*TF*ŋJ)计算式中TF—机床每年工作总时间（h)ŋJ—机床利用率一般取80%-95%机床维修费CJV(元/年）CJV=（10％-15%）*SJ（6）夹具费用专用夹具费CZQ（元/年)CZQ=SQ*(PQ1+PQ2)计算式中SQ—夹具的成本（元）PQ1—夹具折旧率，一般取33％PQ2-夹具维修费折旧百分数，每年10%-20%通用夹具费CTQ(元/件）CTQ=（SQ＊（PQ1+PQ2）＊TP）/(60*TF*ŋQ）计算式中TF—夹具每年工作总时间(h）ŋQ-夹具利用率刀具费用CA（元/件)CA=（SA+n＊SR)*TB/(t＊（1+n））计算式中SA—刀具价格(元）n—刀具可用次数SR—每次刃磨费用,约为刀具价格的30%t—刀具耐用度(min）调整工人工资CTG(元/年）CTG=ZT*TT*N(1+a/100）/(60＊np)计算式中ZT-调整工人每小时工资（元/h)TT—调整一次所需要的时间（min）N-年产量a—与工人有关的附加费用（劳保费，奖金等）系数，一般取12—14.上述8项费用均先按工序进行计算，然后算出各工序该项费用的总和。可变费用：V=CCP+CCG+CD+CTJ+CJV+CTQ+CA不变费用：S=CTG+CZJ+CJV+CZQ若工件的年产量为N,则工件的全年工艺成本E（元/年）为E=VN+S单件工艺成本Ed（元/件）为Ed=V+S/N以上2式也可以用于计算单个工件的成本。六、工艺文件编制6。1机械加工工艺卡片工厂工艺过程综合卡片产品名称及型号零件名称花键轴零件图号材料名称45钢毛坯种类模锻零件质量(Kg)毛重第1页序号ZG230-450-GB11352—89尺寸长500,直径32净重共1页性质焊接性良好,适于制造平坦的零件每台件数1每批件数工序号工序内容加工车间设备名称及牌号工艺设备名称及编号技术等级时间定额夹具刀具量具单件准备终结10下料20钻两个顶尖孔30车削加工数控车床CK6136三爪卡盘硬质合金车刀，麻花钻游标卡尺、千分尺40车削加工有锥度的部分轴段数控车床CK6136三爪卡盘内外圆车刀测量圆弧采用R规50磨削加工两球面万能外圆磨MA1432B三爪卡盘磨刀测量圆弧采用R规60铣削加工两球面上的平面及凹槽立式升降台铣床X53K专用铣床夹具硬质合金端铣刀测量角度时选用万能角度尺70对杆件进行弯曲加工80车削加工确定杆件另一端长度数控车床CK6136插齿刀游标卡尺90铣削加工另一端的螺纹部分立式升降台铣床X53K专用铣床夹具硬质合金端铣刀游标卡尺、千分尺100检验入库更改内容编制校对审核会签6。2机械加工工序卡文件编号：(厂名）机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称变速杆零件名称变速杆共页第页车间工序号工序名称材料牌号端面加工毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯所制作件数每台件数铸件设备名称设备型号设备编号同时加工件数夹具编号夹具名称切削液专用夹具工位器具编号工位器具名称工步号工步内容工艺装备主轴转速（r/min）切削速度（mm/min）进给量（mm/min）背吃刀量（mm）进给次数3打顶尖孔数控车床CK613663.729。514螺纹部分数控车床CK613663.770902215退刀槽数控车床CK61367516斜杆数控车床CK61361818挡圈数控车床CK61361219大球体万能外圆磨MA1432B210锥度杆万能外圆磨MA1432B大头18。4小头2011小球体万能外圆磨MA1432B17设计日期审核日期标准日期会签日期标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期七、总结总结各小组成员对作业的贡献,总结作业收获、知识掌握的不足。各小组任务分配见附录，

总结

通过本次的设计，使我能够对书本的知识做进一步的了解与学习,对资料的查询与合理的应用做了更深入的了解,本次进行工件的工艺路线分析、工艺卡的制定、工艺过程的分析、机床夹具的设计与分析，对我们在大学期间所学的课程进行了实际的应用与综合的学习。

在工艺部分中，我们涉及到要确定各工序的安装工位和该工序需要的工步,加工该工序的机车及机床的进给量，切削深度，主轴转速和切削速度，该工序的夹具，刀具及量具,