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1、第第 1 章章 拨叉的机械加工工艺规程的确定拨叉的机械加工工艺规程的确定1、零件的分析零件的分析（一）（一） 零件的作用零件的作用题目所给的零件是 CA6140 车床的齿轮拨叉。它安装在花键轴上，用于传递运动，对车库的转速进行调节。此零件通过花键孔与花键轴的配合，固定在花键轴上，通过花键导向，拨动小叉头，使拨叉在花键轴上滑动，控制齿轮的啮合与分离，从而起到调速的作用。（二） 零件的工艺分析CA6140 车床拨叉共有两处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下：1. 以 25mm 花键孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：25 mm 的六齿花键孔，花键孔两端 15倒角，两叉槽的底平面。2. 以靠近
2、小叉槽平面的基面的加工表面这一组加工表面包括：小叉槽的两侧面，大叉槽的两侧面，由以上分析可知，对于两组加工表面而言，可以去加工一组表面，然后借助于专用夹具加工另一组表面，并且保证它们之间的位置精度要求。二、二、 工艺规程设计工艺规程设计(一) 确定毛坯的制造形式零件材料为 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，考虑加工成本和性能要求故用铸造方式成形。一方面 HT200 有非常好的铸造性能，还具有减振性，纤小摩擦，以保证其他部件不被磨损，本次设计要求达到大批量生产的水平，故采用金属模砂型机械造型，这对于提高生产率，保证加工质量也是有利的。（二） 基面的选择基面选择
3、是工艺规程设计中的重要工作之一。基面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。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，是生产无法正常进行。（1）粗基准的选择。对于一般的轴类零件而言，以外圆做为粗基准是合理的。按照有关基准的选择原则，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作粗基准。根据这个基准选择原则，现选取 40mm 的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一 V 形块支承这个表面，作主要定位面，限制 4 个自由度，再以一个销钉限制 1 个自由度，再用一挡板挡住 40 的一侧面，限制最后一个
4、自由度，达到完全定位的目的,然后进行铣削。（2）精基准的选择。主要应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，本设计的精基准，可按照基准重合原则选择，25mm 花键孔中心线作为精基准。（三）制定工艺路线（三）制定工艺路线制定工艺路线得出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证,在生产纲领已确定的情况下,可以采用万能机床配以专用夹具,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一 铣 40mm 的一侧端面。工序二 铣小槽外端面。工序三 铣小槽工序四 铣大槽工序五 钻孔并扩钻
5、花键底孔 22mm工序六 镗花键底孔 22 mm工序七 拉花键孔工序八 倒 2*15角。工序九 清洗，去毛刺工序十 终检2.工艺路线方案二工序一 粗铣 40mm 的一侧端面工序二 铣小槽外端面工序三 钻孔并扩钻花键底孔 22mm工序四 镗花键底孔 22工序五 拉花键孔工序六 倒 215角工序七 铣小槽工序八 铣大槽工序九 清洗去毛刺工序十 终检。3.工艺方案的比较与分析方案二是先加工以花键孔为中心的一组表面，然后再加工其他表面。方案一正好相反，想加工 40mm 的端面再加工叉槽。由比较可见，方案二更容易保证零件的尺寸。因此最后的加工路线确定如下：工序一 铣 40mm 一侧端面，以 40mm 的
6、另一面作为粗基准，选用 X63W 铣床和专用夹具。工序二 铣小槽外端面，选用铣床 X60工序三 钻孔并扩钻花键底孔 22mm 以 40mm 的外圆柱面的基准，选用 Z525钻床及专用夹具。工序四 镗 22 mm 花键底孔，以 40mm 的外圆柱面为基准，选用 TT40 金刚镗床及专用夹具工序五 拉花键孔 25 mm 选用 L6110。工序六 倒角 2*15双侧。采用 150锪钻。工序七 铣小槽，以 22 mm 内圆柱面为基准，选用铣床 X60。工序八 铣大槽以 22 mm 内圆柱面为基准，选用铣床 X60工序九 清洗去毛刺。工序十 终检。工序改进后，工作效率和加工精度都大大提高了。以上过程详见
7、机械加工工艺过程综合卡片。（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定（四）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 190210HB，毛坯重量1kg，生产件数为 4000 件，类型大批量，铸造毛坯，采用金属砂型机械造型。据以上原始资料及加工路线，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1.花键孔外端面的加工余量（计算长度为 70mm，精度选择 IT12，偏差为 ） 查工艺手册表 2.22.5，CT 为 8-10 取 CT 为 9 级。MA：G，再查工艺手册表 2.2-4，加工余量为 3.0mm 再查工艺手册表 2.2-
8、1 铸件尺寸公差值为 2.2mm 粗加工后精铣余量查工艺手册表 2.3-21 为 1.0mm铣削公差按加工精度 ITB 级，因此可知本工序的加工尺寸偏差为：-0.046mm毛坯名义尺寸：70+3=73mm毛坯最大尺寸：73+1.5=74.5mm毛坯最小尺寸：73-0.7=72.3mm精铣后最大尺寸：70+1=71mm精铣后最小尺寸：70-0.3=70.7mm2. 花键孔（6-25 *22 * 6 ）要求花键孔的外径定心，故采用拉削加工。内孔尺寸为 22 见图样参照工艺手册表 2.3-9 确定孔的加工余量分配：钻孔：22mm 扩钻：21.8mm 镗孔：22 mm拉花键孔： 6-25 *22 *
9、6花键孔要求外径定心，拉削时的加工余量参照工艺手册表 2.3-19 取2z=1mm3.小槽端面，要求该面的中心线的距离为 27mm，粗糙度值 Ra：3.2，故采用粗铣后精铣，精铣的加工余量为 1mm4小槽：查工艺手册表 2.3-22槽长：40mm，槽宽：8mm，槽深：8mm粗铣后半精铣：2.0mm半精铣后精铣：0.7mm5大槽：查工艺手册表 2.3-22槽长：40mm 槽宽：18mm 槽深：23mm工序间余量可查得：粗铣后半精铣余量：3.0mm半精铣后精铣余量：1mm（五）确立切削用量及基本工时（五）确立切削用量及基本工时工序一：铣花键孔的一侧端面，保证长度尺寸为 70mm。粗糙度值 Ra3.
10、2um参考切削手册表 3.3，Fz=01.5-0.3切削速度：参照切削手册确定 v=15-21m/min取 v=20m/min 刀具采用变速钢镶齿三面刃铣刀 63mm 齿数 Z=16 则：=先采用 X63w 铣床，根据机床使用说明书工艺手册表 4.2-39取 =118r/min则实际的切削速度为： 当 =118r/min 时，工作台每分钟进给量： 查工艺手册4.2-39 则 =75m/min，故直接选用该值。切削加工时：查工艺手册表 6.2-7 铣削机动时间的计算公 式：当主偏角 Kr90时L1=0.5（d- ）+ +（1-2）=7L2=1-3 取 L2=2mmtm= =0.6min 精铣时为
11、减少辅助时间，采用相同的机床及转速切深为：1mm。切削工时同样为：0.6min 工序二：铣小槽外端面,该工序采用花键孔定位，保证长度为 27mm粗糙度值：Ra=3.2um,参考切削手册表 3.3。Fz=0.25-0.3mm/z，切削速度参照切削手册取：v=20m/min，刀具采用高速钢三面刃铣刀 63mm 齿数 z=16 则： =现采用 X63w 铣床 =118r/min 。 故实际的切削速度： 当 =118r/min 时，工作台进给量 fm=75mm/min，切削工时：tm= =0.6min 本工序与第一道工序基本相同，有利于提高机床的使用效率，提高生产率。 工序三：钻孔并扩钻花键底孔工序三
12、：钻孔并扩钻花键底孔1 钻孔 20刀具：标准麻花钻，圆柱粗锥柄 20mm零件材料为 HT200 查手册可得硬度 HBS200查表切削手册表 7.9 进给量 f=0.13-0.17mm/r根据零件的相关尺寸，本道工序选用机床为 Z525再根据机床说明书选取：f=0.5mm/r切削速度：根据切削手册查得：v=20m/min 所以：根据 Z525 钻床的说明书取： =272r/min故实际的切削速度为：切削工时：工艺手册表 6.2-5 钻削机动时间的计算公式 tm= 由零件的工艺尺寸可知：l=70mmL1= ctgkr+（1-2）=18mm l2=1-4 取 L2=1mm，tm= =0.7min故本
13、工序的机动工时为：tm=0.7min2 扩钻 21.8mm采用刀具：21.8 专用扩孔钻机床仍然选用 Z525进给量为：f=01.3-0.17mm/r机床说明书机床 Z525 的进给范围 0.1-0.81mm/r取 f=0.8mm/r机床主轴转速选取 n=272r/min切削速度为：机动工时：查工艺手册表 6.2-5 钻削机动时间的计算公式：tm=由零件图可知：l=70mmL1= ctgkr+1=2.6L2=2-4mm 取 L2=2mm故切削工时：tm= =0.4min由以上计算可知本工序的机动工时为：Tm=tm1+tm2=0.7+0.4=1.1min 工序四：精镗 22 mm 花键底孔由于孔
14、的直径比较小，又属于是精加工，故：选用机床：T740 金刚镗床单边余量为：z=0.1mm一次镗去全部余量 ap=0.1mm进给量 f=0.1mm/r根据相关手册，确定金刚镗床的切削速度为 v=100m/min2、由于 T740 金刚镗床主轴转速为无级调速，故以上转速可以作为加工工时使用的转速。切削工时：查工艺手册表 6.2-1 车削和镗削机动时间计算公式：tm=L=70mm L1= +（2-3）=3mm L2=3mmtm= =0.5min工序五：拉花键孔机床选择：L6110 卧式拉床刀具选择：矩形齿花键拉刀，拉刀总长 760mm单面齿升：根据有关手册，确定拉花键孔时花键拉刀的单面齿升为0.06
15、mm/s切削工时：t=式中：Zb：单面余量 1.5mm（由 22 拉削至 25）L：拉削长度：70mm：考虑校准部分的长度系数 取 1.2k：考虑机床返回行程系数取 k=1.4z：拉刀同时工作齿数 Z=p：拉刀齿距 p=（1.25-1.5） =12mm所以拉刀同时工作齿数 Z= =6则 t= =0.14min工序六 倒角 2*15双面，采用 150锪钻为缩短辅助时间，取倒角时的主轴转速与扩孔时相同。机床：Z525 272r/m手动进给，切削工时较短。 工序七 铣小槽该槽的尺寸为：槽长 40mm 槽宽 槽深 8mm加工余量：粗铣后半精铣 2.0mm 偏差：+0.09mm精铣后精铣 0.7mm 偏
16、差：+0.03mm1 粗铣小槽机床选择：X60 铣床刀具选择：高速钢直柄立铣刀 d=6mm z=3查工艺手册根据 X60 机床说明书，选择进给量 45mm/minF=45mm/min 主轴转速选择为 1120r/min则实际切削速度为： 切削工时：查工艺手册表 6.2-7 铣削机动时间的计算公式：tm=L1=0.5d+2=5m L2=2m tm= =1min2 精铣由于是在同一机床进行加工，可选用相同的进给量及主轴转速刀具：高速钢直柄立铣刀 d=8mm z=6所以所用机动工时基本相同 t=1min 工序八 铣大槽槽长 40mm 槽宽 18 mm 槽深 23mm1 粗铣机床：X63 卧式铣床刀具：细齿直柄立铣刀 铣刀直径 d=16mmZ=6 铣削速度 v=20-25m/min f=0.10-0.05mm/齿 则： 根据机
