車床撥叉機械加工工藝說明書

1、 車床撥叉機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設(shè)計 序言機械制造工藝學課程設(shè)計是我們學完了大學的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進行的.這是我們在進行畢業(yè)設(shè)計之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習,也是一次理論聯(lián)系實際的訓練,因此,它在我們四年的大學生活中占有重要的地位。就我個人而言，我希望能通過這次課程設(shè)計，了解并認識一般機器零件的生產(chǎn)工藝過程，鞏固和加深已學過的技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的知識，理論聯(lián)系實際，對自己未來將從事的工作進行一次適應(yīng)性訓練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后的工作打下一個良好的基礎(chǔ)，并且為后續(xù)課程的學習大好基礎(chǔ)。由于能力所限，設(shè)計尚有許多不足之處，懇請各位老

2、師給予指導(dǎo)。一、零件的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定1.零件的作用題目所給的零件是車床的撥叉。它位于車床變速機構(gòu)中，主要起換檔，使主軸回轉(zhuǎn)運動按照工作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩的作用。零件左邊的14孔與操縱機構(gòu)相連，右邊的40半孔則是用于與所控制齒輪所在的軸或滑移齒輪接觸。通過操縱機構(gòu)，使撥叉撥動齒輪變速。為了便于定位加工，兩零件的毛坯鑄為一體，加工時分開。2.零件的工藝分析零件的材料為zg45，生產(chǎn)工藝簡單，鑄造性能優(yōu)良，塑性較好，有良好的綜合機械性能。1. 以14為中心的加工表面,這一組加工表面包括：14的孔，以及其上下端面，上端面與孔有位置要求2. 以40為中心的加工表面,這一組加工表

3、面包括：40的孔，以及其上下兩個端面。 3.這兩組表面有一定的位置度要求,即40的孔上下兩個端面與14的孔有垂直度要求。由上面分析可知，加工時應(yīng)先加工一組表面，再以這組加工后表面為基準加工另外一組。粗基準的選擇：對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準。而對有若干個不加工表面的工件，則應(yīng)以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗基準。根據(jù)這個基準選擇原則，現(xiàn)選取14孔的不加工外輪廓表面作為粗基準，利用一組共兩塊v形塊支承這兩個25作主要定位面，限制5個自由度，再以一個銷釘限制最后1個自由度，達到完全定位,然后進行銑削。精基準的選擇：主要應(yīng)該考慮基準重合的問題。當設(shè)計基準與工序基準不重合

4、時，應(yīng)該進行尺寸換算。3.零件的生產(chǎn)類型 已知此撥叉零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為q=10000件/年，n=1件/臺；備用率a和廢品率分別為10%和1%。代入公式得零件的生產(chǎn)量為 n=qn（1+10%）（1+1%）=10000*1*1.1*1.01=11110件/年 零件的質(zhì)量是1.6kg/個，查機械制造工藝設(shè)計簡明手冊第2頁表1.1-2，可確定該撥叉生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，所以初步確定工藝安排為，加工過程劃分階段，工序適當集中，加工設(shè)備以通用設(shè)備為主，大量采用專用工裝。三、選擇毛坯、確定毛坯尺寸、設(shè)計毛坯圖1、確定毛坯種類：零件材料為zg45。考慮零件在機床運行過程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡單，生產(chǎn)類

5、型為大量生產(chǎn)，查機械制造工藝設(shè)計簡明手冊第8頁表1.31，選擇金屬模機械砂型鑄件毛坯。查機械制造工藝設(shè)計簡明手冊第41頁表2.2-5,選用鑄件尺寸公差等級為ct-9。2、確定鑄件加工余量查機械制造工藝設(shè)計簡明手冊第41頁表2.2-5，選用加工余量等級為ma-h級，并查表2.2-4確定各個加工面的鑄件機械加工余量，單側(cè)的加工余量為3.5mm，雙側(cè)加工余量為3mm。3.確定鑄件毛坯尺寸 上面查得的加工余量適用于機械加工表面粗糙的ra1.6微米，而這個零件要求最高的14內(nèi)孔面為ra=3.2，余量不需要改動。由于25外圓表面不需要加工，鑄造應(yīng)盡量保證其尺寸要求。基本尺寸加工余量等級加工余量說明鑄件尺寸

6、14h3x2雙側(cè)加工余量1040h3x2雙側(cè)加工余量3429h3x2雙側(cè)加工余量3510h3x2雙側(cè)加工余量1616h167h不加工71.5h3單側(cè)加工余量4.5鑄件尺寸公差鑄件尺寸公差71.5161.7342.0161.7351.871.54.51.54. 確定鑄件毛坯尺寸公差 查機械制造工藝設(shè)計簡明手冊第38頁表2.2-1，得出下表 單位：mm5. 設(shè)計毛坯圖 （1）確定圓角半徑 查機械制造工藝設(shè)計簡明手冊第45頁表2.2-9，鑄造圓角半徑取2mm （2）確定拔模斜度 查機械制造工藝設(shè)計簡明手冊第37頁表2.2-8，內(nèi)表面拔模斜度最小為30分，外表面拔模斜度最小為1度。 （3）確定分型面

7、取零件的最大截面位置為模具的分型面。 （4）確定毛坯的熱處理方式 撥叉毛坯加工前應(yīng)安排正火處理，以消除殘余應(yīng)力，改善工件的切削性能。四、加工方法的選擇及工藝路線的制定1.選擇定位基準：（1）粗基準的選擇：以零件的小頭上端面為主要的定位粗基準，以兩個小頭孔外圓表面為輔助粗基準。（2）精基準的選擇：考慮要保證零件的加工精度和裝夾準確方便，依據(jù)“基準重合”原則和“基準統(tǒng)一”原則，以粗加工后的底面為主要的定位精基準，以兩個小頭孔外圓柱表面為輔助的定位精基準。2.零件表面加工方法的選擇 本零件需要加工的面有內(nèi)孔、端面，材料為zg45。以公差等級和表面粗糙度要求，查閱工藝手冊中零件的加工方法、加工經(jīng)濟度與

8、表面粗糙度相關(guān)要求，其加工方法選擇如下：（1）40的內(nèi)孔面，公差很大，表面粗糙度ra12.5，粗鏜即可。 （2）叉爪兩端面表面粗糙度ra3.2，并且有位置度要求，需要粗車和半精車來保證。（3）25的兩端面表面粗糙度ra6.3，需要粗銑和半精銑。（4）14h11的內(nèi)孔，公差等級it11表面粗糙度ra3.2，需要鉆孔和鉸孔。3.制定工藝路線:根據(jù)零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求，以及加工方法所能達到的經(jīng)濟精度，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機床配以專用工卡具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。查機械制造工藝設(shè)計簡明手冊第2

9、0頁表1.4-7、1.4-8、1.4-11，選擇零件的加工方法及工藝路線方案如下：工序01 車40孔及叉爪兩端面，以下板面為粗基準，采用普通車床和專用夾具；工序02 銑25下端面，以40上端面為定位基準，采用立式銑床x51和專用夾具；工序03 粗銑25上端面，以為25下端面為定位基準，采用立式銑床x51和專用夾具；工序04 鉆、鉸14孔，以40孔中心和上端面為定位基準，采用立式鉆床z525和專用夾具；工序05 兩端孔口倒角，以14孔的內(nèi)表面為定位基準，采用臺鉆515床和專用夾具；工序06 切成單件，以以14孔的內(nèi)表面和下端面為定位基準，采用臥式銑床和專用夾具；工序07 去毛刺；工序08 終檢；

10、5 工序設(shè)計 1.選擇機床 根據(jù)不同的工序選擇機床，相關(guān)內(nèi)容參考第一章第三節(jié)所列工藝手冊中常用的金屬切削機床技術(shù)參數(shù)部分。（1）工序01是粗車、半精車端面和鏜孔，本零件外輪廓尺寸不大，精度要求不是很高，選用普通臥式車床c616。（2）工序02和03是粗銑和精銑平面，本零件外輪廓尺寸不大，精度和表面粗糙度要求不是很高，選用立式銑床x51。（3）工序04 是鉆、鉸孔，精度和表面粗糙度要求不是很高，選用臺鉆z515.2.選擇夾具 由于本零件是大量生產(chǎn)，各工序都采用專用夾具，以提高生產(chǎn)率。3. 選擇刀具 根據(jù)不同的工序選擇刀具，相關(guān)內(nèi)容查閱第一章第三節(jié)所列工藝手冊中金屬切削刀具部分。（1）在車床上的加

11、工工序，由于大量生產(chǎn)，一般都選用硬質(zhì)合金車刀和鏜刀。加工鋼質(zhì)零件采用yt類硬質(zhì)合金，粗加工用yt5，半精車用yt15，為了提高生產(chǎn)率及經(jīng)濟性，應(yīng)選用可轉(zhuǎn)位車刀(gb 5343.2-1985)。（2）在立式銑床上的加工工序，由于大量生產(chǎn)，一般都選用硬質(zhì)合金端銑刀，因為銑削深度為3mm，銑削寬度為25mm，所以選用端銑刀的直徑為80mm。（3） 在鉆床上的加工工序只是鉆鉸孔，選擇高速鋼錐柄麻花鉆（gb1438-85），鉆頭直徑為13.8mm；然后鉸孔就能滿足加工要求，選擇錐柄機鉸刀（gb11333-54），直徑為14mm。 4.選擇量具 由于零件是大量生產(chǎn)，需要制造專用的量具，使用各種通規(guī)和塞規(guī)來

12、提高檢驗效率，其中中心距的測量需要用到游標卡尺。5.確定工序尺寸 （1）圓柱表面工序尺寸 前面根據(jù)資料已初步確定工件各面的總加工余量，現(xiàn)在確定各表面的各個加工工序的加工余量如下：加工表面加工內(nèi)容加工余量精度等級工序尺寸表面粗糙度內(nèi)孔面鑄件6.0ct9粗鏜6.6it1212.514h11內(nèi)孔面鉆孔13.8it13ra大于12.5um鉸孔0.2it93.2（2）平面工序尺寸：工序號工序內(nèi)容加工余量基本尺寸經(jīng)濟精度工序尺寸表面粗糙度01鑄件3ct9粗車40孔上端面2.09.51225-6.3半精車車40孔上端面1.08.593.2粗車40孔下端面2.011126.3半精車車40孔下端面1.01093

13、.202粗銑25下端面2.026.01312.5半精粗銑25下端面1.025.0116.303粗銑25上端面2.030.0 1312.5半精銑25上端面1.029.011296.36、 切削用量及基本時間的確定工序01切削用量及基本時間的確定 本工序為粗車和精車叉爪端面和鏜孔。已知加工材料為zg45,b =600mpa，鑄件；工件尺寸：b=52mm，h=35mm，l=145mm;機床為普通車床c616型臥式車床。 1.粗車車叉爪端面（1）粗車端面，選擇直頭焊接式車刀（最好選擇機夾可轉(zhuǎn)位車刀）。根據(jù)表1，由于c616機床的中心高為160mm（表26），故刀桿尺寸為，刀片厚度為4.5mm。根據(jù)表2

14、粗車鑄鋼毛坯，可選擇yt5牌號的硬質(zhì)合金。車刀的幾何形狀（表3），前角012，后角=，主偏角=45，副偏角=10，刃傾角s=0,刀尖圓弧半徑=0.5mm。（2）確定背吃刀量 由于粗加工余量為2mm，故可一次走刀內(nèi)切完，所以ap=2mm。（3） 確定進給量f 根據(jù)表4，在粗車鋼件時，刀桿尺寸為，ap3mm，工件直徑為40-60mm時，f=0.5-0.7mm/r，按c616機床參數(shù)選擇f=0.6mm/r。 確定進給量尚需滿足刀片強度和機床進給機構(gòu)強度的要求，故進行校驗: 【1】校核刀片強度 根據(jù)表9，在加工鋼件強度=0.470-0.627gpa，=45，刀片厚度c=4.5mm時，刀片強度允許的進給

15、量為： 由于，修正系數(shù)k=1，故刀片的實際允許進給量為，由于刀片強度允許的進給量大于選擇的進給量，故可用。 【2】校核進給機構(gòu)的強度 根據(jù)c616參數(shù)，其進給機構(gòu)允許的走刀力。 根據(jù)表16 當鋼的強度時，（預(yù)計）時，走刀力為，切削力的修正系數(shù)根據(jù)表22-3，都為1，所以實際走刀力為。由于切削時走刀力遠小于機床進給機構(gòu)允許的走刀力，故選的進給量。（4） 選擇刀具磨鈍標準 根據(jù)表10，車刀后刀面最大的磨損量為1mm，車刀耐用度t=3600s（5） 確定切削速度 切削速度可根據(jù)公式計算，也可直接由表查出。 根據(jù)表11 當用yt15硬質(zhì)合金車刀加工的鋼料時，切削速度。 切削速度的修正系數(shù)：故： 根據(jù)c

16、616機床參數(shù)，選擇，這時切削速度。（6） 校驗機床功率 切削功率可根據(jù)公式計算，也可直接由表查出。 由表18，當，時，。 切削功率的修正系數(shù)根據(jù)表22-3：， 所以切削功率。根據(jù)c616機床參數(shù)，當時，主軸允許的功率=3.57kw，故切削用量可用確定切削用量： （7） 計算基本功時 式中,其中，根據(jù)表20車削時切入量和超切量，則。 故2. 半精車端面 （1）選擇刀具，車刀形狀，刀桿尺寸及刀片厚度與粗車相同，半精車選擇刀片牌號yt15的硬質(zhì)合金。車刀的幾何形狀（表3），前角012后角08，后角，主偏角=45，副偏角=5，刃傾角s=3,刀尖圓弧半徑=1mm。（2）確定背吃刀量 由于精加工余量為1

17、mm，故可一次走刀內(nèi)切完，所以ap=1mm。 (3)確定進給量f 半精加工時進給量主要受表面粗糙度的限制，根據(jù)表6，表面粗糙度為3.2um，=1mm，（預(yù)計）時，f=0.3-0.35mm/r，按c616機床參數(shù)選擇f=0.3mm/r。 由于半精加工，切削力較小，故不需校核刀片強度和機床進給機構(gòu)強度。 （4）選擇刀具磨鈍標準及耐用度 根據(jù)表10，車刀后刀面最大的磨損量為0.4mm，車刀耐用度t=3600s （5）確定切削速度 根據(jù)表11 當用yt15硬質(zhì)合金車刀加工的鋼料時，切削速度。 切削速度的修正系數(shù)：故： 根據(jù)c616機床參數(shù)，選擇，這時切削速度。 （6）校驗機床功率 由表18，當，時，。

18、根據(jù)c616機床參數(shù)，當時，主軸允許的功率=3.44kw，故切削用量可用 確定切削用量： 3.粗鏜40孔。所選刀具為yt5硬質(zhì)合金、直徑為20的圓形鏜刀。(1)確定背吃刀量ap 。雙邊余量為6mm，考慮到鏜刀的剛度不足，背吃刀量不能太大，孔需兩次鏜削，背吃刀量取1.5mm(2)確定進給量f。查閱第一章第三冊【4】中硬質(zhì)合金及高速鋼鏜刀的進給量內(nèi)容，當粗鏜鋼料、鏜刀直徑為20mm、appcc。故校驗合格。最終確定:ap=2.0mm，nc=945r/min，fz=0.1mm/z。6）計算基本工時 tml/ vfc，l=l+ d+y+，l=145mm,d=80 查切削手冊表3. 26，入切量及超切量

19、為：y+=6mm，則：tml/ vfc=(145+6+80)/980=0.23min2.半精銑銑25下端面，以40上端面為定位基準半精銑和粗銑工藝基本上相同，只是加工時機床的轉(zhuǎn)速有所提高，每齒進給量有所下降，以達到零件要求的表面質(zhì)量。ap=1mm，fz =0.05mm/z，nc =1500r/min,vfc=755mm/min，基本工時tml/ vfc=(145+6+80)/755=0.3min工序03切削用量及基本時間的確定 粗銑和半精銑25上端面，以25下端面為定位基準，切削用量和時間定額及其計算過程同工序02。工序04切削用量及基本時間的確定 工序04鉆、鉸14孔，以40中心和和端面為定

20、位基準，保證垂直度誤差不超過0.15mm,孔的精度達到it11。1.鉆孔（1）選擇鉆頭 根據(jù)切削手冊表2.1.2.2，選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時do=13.8mm，鉆頭采用雙錐后磨橫刀，后角o12，二重刃長度b=2.5mm,橫刀長b=1.5mm,寬l=3mm,棱帶長度， （2）選擇切削用量 1）按加工要求確定進給量，根據(jù)表5，時，由于，不需要乘以孔深系數(shù)。 2)按鉆頭強度決定進給量，根據(jù)表7，當時，鉆頭強度允許的進給量。 3）按機床進給機構(gòu)強決定進給量，根據(jù)表8，當，機床進給機構(gòu)允許軸向力為8330n時，進給量為。以上三個進給量比較得出，受限制的進給量是工藝要求，其值為：，根據(jù)z525參數(shù),

21、最終選擇進給量。由于是通孔加工，為避免即將鉆穿時鉆頭折斷，故應(yīng)在即將鉆穿時停止自動進給而改為手動進給。根據(jù)表16查出,鉆孔時軸向力，當時，ff=4280n，軸向力修正系數(shù)為1.0，故ff=2500n。根據(jù)z525立式鉆床使用說明書，機床進給機構(gòu)允許的最大軸向力8830nff，故所選進給量可用。（3）確定鉆頭磨鈍標準及耐用度由表9，當時，鉆頭后刀面最大磨損限度為0.6mm，耐用度。（4）切削速度查表11，時，鑄鋼的加工性屬5類由表10，當加工性屬5類，雙刃磨的鉆頭，時，。切削速度的修正系數(shù)為：，故實際的切削速度： 根據(jù)z525機床參數(shù)，可以選擇，故所選轉(zhuǎn)速覺計算轉(zhuǎn)速為高，會使刀具耐用度下降，故可

22、將進給量降低一級，即取，。 （5）檢驗機床扭矩及功率根據(jù)表17，當f0.33mm/r, do14.5mm時，mt=26.49nm，修正系數(shù)均為1.0，故mc=26.49 nm。根據(jù)機床參數(shù)：時，mm =52 nm根據(jù)表19,當，時，鉆頭消耗功率：pc=1.3kw。根據(jù)機床參數(shù)，。由于，故切削用量可用，即：，（6） 計算基本工時 ，入切量和超切量由表32查出：，故 2.鉸孔 鉸孔至刀具：高速鋼鉸刀，前角后角，齒背傾斜角15度機床：z525立式鉆床高速鋼鉸刀鉸孔時，進給量根據(jù)表31，鉸刀直徑， 時，0.651.4mm/r,進給量取0.81mm/r根據(jù)表32，鉸刀的磨鈍標準，后刀面最大的磨損量為0.

23、3mm，耐用度t=2400s鉸孔時的切削速度： 式中 根據(jù)機床參數(shù)，選取比計算值較大，進給量應(yīng)降一級，取。工序06切削用量及基本時間的確定 使用切斷銑刀切成單件，確定切削用量：，這里取0.8mm/z，銑刀直徑，選用臥式銑床x62w。 查簡明手冊3-38，選用d=100mm，d=40mm，z=14的細齒銑刀 查表10，當時， 根據(jù)x62w銑床參數(shù)，選擇 五、夾具設(shè)計為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具。并設(shè)計鉆孔的夾具。本夾具將用于z525立式鉆床，刀具為高速鋼麻花鉆。(一)問題的提出本夾具主要用來鉆m6螺紋底孔，該孔為斜孔，跟撥叉的中線有一定的角度要求，在加工時應(yīng)保證孔的角度要求。此外，在本工序加工時還應(yīng)考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度，而其位置尺寸為自由公差，精度不是主要問題。(二)夾具設(shè)計1、定位基準選擇 由零件圖可知，m6螺紋孔為斜孔，相對于撥叉中線有的要求，為使定位誤差為零，應(yīng)該選擇撥叉中線為定位基準保證該角度。此外，還應(yīng)以20孔端面為基準，從而保證螺紋孔在撥叉體上的位置。 為了提高加工效率，現(xiàn)決定采用手動夾緊工件快換裝置，并采用