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1、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 录一、零件分析11.1零件结构分析11.1.1分析零件图及装配图11.1.2结构工艺性分析11.2零件技术要求分析11.3确定毛坯1二、拟定零件的机加工工艺路线12.1定位基准的选择12.2确定各加工表面的加工方案12.3加工阶段的划分，安排加工顺序12.4确定加工集中与分散22.5拟定加工工艺路线2三、选择加工设备和工艺装备23.1机床设备的选择23.2工装的选择23.2.1夹具的选择23.2.2刀具的选择23.2.3量具的选择2四、机械加工工序设计24.1确定加
2、工余量24.2确定工序尺寸及公差34.3确定切削用量3五、技术经济分析3六、工艺文件编制36.1机械加工工艺卡片36.2机械加工工序卡3七、总结3参考文献4附件4机械制造技术基础课程作业一、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
3、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第一、 较小的球面的表面粗糙度为Ra3.2;第二、 较大的球面的表面粗糙度为Ra3.2，其上槽部
4、的加工平面的表面粗糙度为Ra6.3；第三、 两个球的直径公差要求分别为：大-0.2-0.1，小-0.4-0.2；第四、 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定位基准的选择第一、 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；第二、 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；第三、 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
5、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。
6、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 CA6136 36050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 CK6136 36050 SINUMERIK 系统 IT理由：a、车床
7、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MA1432B 3202000 Ra0.32 IT1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30和15.5 两处，保证其表面粗糙度Ra3.2um 4）、铣床：立式升降台铣床X53K 4001700 或 4002000理由：用于加工（52）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
8、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52的槽时选用宽度为5mm的割槽刀。3.2.
9、3量具的选择a、 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：0150mm，读数0.02mm的游标卡尺。精加工处用千分尺(0.15-0.03)；b、 测量角度时选用万能角度尺；c、 测量圆弧采用R规；d、 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
10、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
11、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=（0.60.9）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
12、-2r，（D为刀具直径，r为刀尖圆角半径），而L可以取得（0.80.9）d。取L=34.5mm。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
13、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.五、 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（1） 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) （2） 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.（3） 机床电费CD(元/件） CD=SD*PG*TB*FH/60 计算式中SD
