变速拨叉零件的机械加工工艺及工艺装备设计

优秀设计

变速拨叉零件的机械加工工艺及工

艺装备设计

目录

摘要 (3)

序言： (4)

一、零件的分析 (4)

1.1零件的作用 (4)

1.2零件的工艺分析 (4)

二、工艺规程设计 (4)

2.1确定毛坯的制造形式 (4)

2.2基面的选择 (4)

2.3制定工艺路线 (5)

2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 (6)

2.5确立切削用量及基本工时 (7)

三、夹具设计 (14)

3.1提出问题 (14)

3.2设计思想 (14)

3.3夹具设计 (14)

四、总结 (17)

致谢 (18)

参考文献 (19)

摘要

汽车制造工艺学课程设计,是在学完汽车制造工艺学后进行的一项教学环节；在老师的指导下，要求在设计中能初步学会综合运用以前所学过的全部课程，并且独立完成的一项工程基本训练。通过课程设计达到以下目的：

1、能熟练的运用机械制造工艺学的基本理论和夹具设计原理的知识，正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及合理制订工艺规程等问题的方法，培养学生分析问题和解决问题的能力。

2、通过对零件某道工序的夹具设计，学会工艺装备设计的一般方法。通过学生亲手设计夹具的训练，提高结构设计的能力。

3、课程设计过程也是理论联系实际的过程，并学会使用手册、查询相关资料等，增强学生解决工程实际问题的独立工作能力。

关键词：拔叉；工艺分析；工艺规格设计；夹具设计

序言：

拨叉是用来推动变速器齿轮,改变齿轮位置的工具，通过将齿轮改变位置来改变齿比,以达到变速的目的，变速器的齿轮都是装载主轴和副轴上,通过拨叉来推动它们前进或者后退,就可以改变齿比，所以它对汽车领域的作用是非常重要的。

一、零件的分析

1.1零件的作用

题目所给的零件是汽车变速器的拨叉。它位于汽车变速机构中，主要起换档，使主轴回转运动按照工作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。零件的φ25孔与操纵机构相连，φ55半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。通过上方的力拨动下方的齿轮变速。两件零件铸为一体，加工时分开。 1.2零件的工艺分析

零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此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．小头孔φ25023

.00+；

2.小头孔轴线侧面端面的距离0

3.023-

3．大头半圆孔Ф4.0055+及其端面； 4.两孔中心距Ф1.02.05.134--

5．16×8槽；

6．φ40外圆斜面；

7. 工件尺寸为40的外侧面

8．大头半圆孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.1mm ；槽端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.08m 。

由上面分析可知，可以粗加工拨叉底面，然后以此作为粗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，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。

二、工艺规程设计

2.1确定毛坯的制造形式

已知此拨叉零件的生产类型为中批量生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。

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-12。 2.2基面的选择

基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确与合理，

可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，甚至还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。

（1）粗基准的选择。

因本零件毛坯是金属模铸造成型，铸件精度较高，所以选择Φ40mm圆一个端面作为粗基准加工另一个端面。再加一个钩形压板和一个V形块限制自由度，达到完全定位。

（2）精基准的选择。

主要因该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不在重复。

2.3制定工艺路线

根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。

1．工艺路线方案一

工序1 粗镗，半精镗φ55孔

工序2 粗铣，精铣φ55孔两端面

工序3 铣断，使之为两个零件

工序4 粗铣，精铣尺寸为40的外侧面

工序5 铣φ40外圆斜面

工序6 铣16×8槽

工序7 钻、扩、粗铰、精铰Φ25孔

工序8 去毛刺；

工序9 终检。

2．工艺路线方案二

工序1 铣断，使之为两个零件

工序2 钻、扩、粗铰、精铰Φ25孔

工序3 粗铣，精铣尺寸为40的外侧面

工序4 铣16×8槽

工序5 粗镗，半精镗φ55孔

工序6 粗铣，精铣φ55孔两端面

工序7 铣φ40外圆斜面

工序8 去毛刺；

工序9 终检。

3．工艺方案的比较与分析

上述两个方案的特点在于：方案一是先加工φ55孔，以便于后续加工，并利用了两件合铸的优势，提高了工作效率，然后在铣床上把所有铣的工序全部弄完，省去了在各机床间切换的麻烦，最后加工孔；方案二是先铣断，使之为两个工件，分别加工。先加工小头孔，然后以小头孔为基准，进行其他工序的加工。显然，方案二不如方案一效率高。但由于大头孔端面和槽都与小头孔有垂直度要求，可以先加工小头孔，后加工槽；大头孔应该利用两件合铸的优势，所以还是先加工φ55大头孔。可以将工序定为：

工序1 粗镗，半精镗φ55孔，以φ40外圆面为粗基准，选用T740型卧式金刚镗床和专用夹具

工序2 铣断，使之为两个零件，选用X60卧式铣床和专用夹具。

工序3 钻、扩、粗铰、精铰Φ25孔，以Φ40外圆为定位基准，选用Z5125A 立式钻床和专用夹具。

工序4 粗、精铣φ55孔两端面，以φ25孔定位，选用XA6132卧式铣床和专用夹具。

工序5 铣φ40外圆斜面，以φ25孔定位，选用XA6132卧式铣床和专用夹具。

工序6 粗铣、精铣尺寸为40的外侧面，以φ25孔定位，选用XA6132卧式铣床和专用夹具。

工序7 铣16×8槽，以φ25孔定位，选用x61W型万能铣床和专用夹具。

工序8 去毛刺；

工序9 终检。

这样，看起来工序简洁且保证了垂直度的要求，还能充分利用两件合铸的优势。

2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定

“CA6140车床拨叉”；零件材料为HT200，硬度190～210HB，毛坯重量1.5kg，生产类型中批量，铸造毛坯。

1.毛坯图

2、圆柱表面工序尺寸：

3、平面工序尺寸：

2.5.1工序1：粗镗，半精镗φ55孔

机床：T740型卧式金刚镗床，加专用夹具

刀具：选用90°硬质合金YT5镗刀，

1. 粗镗孔至φ53mm

(1)背吃刀量a

p

＝2mm。单边余量Z＝2 mm,可一次切除，则a

p

（2）进给量f

查得f=0.21 mm/r

(3)切削速度v

c

查得v c =1.28 m/s 则，n s ＝

1000v πd ＝1000×1.28

π×53

=7.69 r/s (461.5 r/min) 按机床选取n w =7.16 r/s ( 430 r/min) 所以实际切削速度v c = nd π1000 = 7.16×53×π

1000

=1.19 m/s (4)切削工时t

t= Li+Lw+Lo nf = 17+2+1

430×0.21

=0.22 min

2.半精镗孔至φ55 mm

选用一个刀杆，T60卧式镗床同时对工件进行粗，半精镗孔，故进给量，切削速度及工时均与前相同 即：f=0.21 mm/r

n w =7.16 r/s ( 430 r/min) t=0.22 min

2.5.2工序2： 铣断

机床：选用X60卧式铣床，专用夹具

刀具：中齿锯片铣刀 d=160mm L=4 mm z=40 刀具寿命：查表高速钢切断铣刀 d≤40T=45 min （1）.切削用量a p

a p =17 mm 一次走刀切断 （2）.进给量f z 查得f z =0.1 mm/z （3）.切削速度v c

查表 ：v c =54.9 m/min 查得v c =1.28 m/s

n s ＝1000v πd ＝1000×54.9/(3.14×160)=109r/min

根据x60 卧式铣床说明书《设计手册》表 按机床选取n w ==100r/min 所以实际切削速度v c = nd π

1000

=160×100×3.14/1000=50.24 m/min （4）.计算基本工时

此时工作台每分钟进给量f m 应为：

min /400100401.0mm n Z f f w z m =??==

查《切削手册》表4.2-40，刚好有min /400mm f m =。

计算切削基本工时： t m =l+y+Δfm =160+40400

=0.5 min

2.5.3工序3： 钻、扩、粗铰、精铰Φ25孔。 1.加工条件

工件材料：灰铸铁HT200

加工要求：钻Φ25的孔，其表面粗糙度值为Rz=1.6 μm ；先钻Φ23的孔在扩Φ24.8的孔，再粗铰Φ24.94孔，再精铰Φ25孔。 机床：Z5125A 立式钻床，专用夹具。

刀具：Φ23麻花钻，Φ24.8的扩刀，铰刀。 2.计算切削用量 （1）钻Φ23的孔。 ①进给量

查《机械制造工艺与机床夹具课程设计指导》P47表2-23钻孔进给量f 为0.39~0.47 mm/r ，由于零件在加工?23mm 孔时属于低刚度零件，故进给量应乘系数0.75，则f=(0.39~0.47)×0.75=0.29~0.35mm/r ，查表得出，现取f=0.25mm/r 。此工序采用Φ23的麻花钻。 所以进给量f= 0.25mm/z ② 钻削速度

切削速度：根据手册表2.13及表2.14，查得切削速度V=18m/min 。

n s ＝1000v πd min)/(24.2492318

1000r =??=

π 根据手册ns=300r/min,故切削速度为 v c =

nd π

1000 min)/(67.211000

30023m =??=

π ③ 切削工时

l=23mm ，l 1=13.2mm.

查《工艺手册》P 9-143表9.4-31，切削工时计算公式：

(min)55.125.03002

.132380211=?++=++=

nwf l l l tm

（2）扩Φ24.8的孔

① 扩孔的进给量

查《切削用量手册》表2.10规定,查得扩孔钻扩Φ24.8的孔时的进给量,并根据机床规格选取

F =0.3 mm/z ②切削速度

扩孔钻扩孔的切削速度,根据《工艺手册》表28-2确定为

V =0.4V 钻

其中V 钻为用钻头钻同样尺寸的实心孔时的切削速度.故

V =0.4×21.67=8.668m/min min)

/(3.1118.24668.810001000r dw v ns =??==ππ 按机床选取nw =195r/mi n. ③切削工时

切削工时时切入L1=1.8mm,切出L2=1.5mm (min)4.13.01955

.18.180211=?++=++=nwf l l l tm

（3）粗铰Φ24.94的孔

① 粗铰孔时的进给量

根据有关资料介绍,铰孔时的进给量和切削速度约为钻孔时的1/2~1/3,故 F=1/3f 钻=1/3×0.3=0.1mm/r V=1/3V 钻=1/3×21.67=7.22m/min

min)

/(2.9294.2422.710001000r dw v ns =??==ππ ②切削速度

按机床选取nw =195r/min ,所以实际切削速度

min)/(27.151********.241000m dwnw V =??==ππ

③切削工时

切削工时,切入l2=0.14mm,切出l1=1.5mm.

(min)18.41.01955

.114.080211=?++=++=

nwf l l l tm

（4）精铰Φ25的孔

① 精铰孔时的进给量

根据有关资料介绍,铰孔时的进给量和切削速度约为钻孔时的1/2~1/3,故 F =1/3f 钻=1/3×0.3=0.1mm/r V =1/3V 钻=1/3×21.67=7.22m/min

min)

/(975.912522.710001000r dw v ns =??==ππ ②切削速度