拖拉機倒檔撥叉”機械加工工藝規(guī)程及,拖拉機,倒檔撥叉,機械,加工,工藝,規(guī)程 燕 山 大 學 課 程 設 計 說 明 書 第1章 零件的分析 （一）零件的功用及結(jié)構(gòu)分析 題目所給定的零件是拖拉機變速箱中的倒檔撥叉，它位于倒檔撥叉桿上，主要作用一是通過倒檔撥叉桿將扭矩傳遞給倒檔撥叉，撥動倒檔同步器，改變齒輪的嚙合方向，實現(xiàn)拖拉機的倒行；二是在倒檔撥叉上有一個配合槽，與其他零件配合裝配，在撥叉轉(zhuǎn)動時帶動其運動。零件上φ19.1mm的孔，裝配在倒檔撥叉桿上，用螺釘固定保證撥叉和撥叉桿的相對位置。寬19.3mm，深17mm的槽與其他零件相配合，半圓形叉口撥動同步器。 （二）零件的工藝分析 從倒檔撥叉的零件圖上可以看出，它有兩組加工表面，這兩組加工面之間也有一定的位置要求，現(xiàn)將這兩組加工面分述如下： 1.以φ19.1mm孔為中心的加工面 這一組加工面包括：一個φ19.1mm的孔以及對其倒角，寬19.3mm深17mm的槽口，在φ19.1mm孔所在的輪轂上鉆2個孔并攻絲，規(guī)格為M12，用來作為固定倒檔撥叉和撥叉桿之用。 2.叉口處的加工面 這一組加工面包括：銑叉口的側(cè)面，銑叉口內(nèi)圓面，內(nèi)圓面所在的圓弧半徑為R48mm 這兩組加工面之間有一定的位置要求： 1.R48mm叉口對φ19.1mm孔的軸心線及19.3mm槽口中心線位置公差φ0.5mm。 2.叉口側(cè)面和螺紋孔位置要求是46.4±0.25 由以上分析可知，對于這兩組加工表面而言，我們可以先加工其中一組表面，然后借助專用夾具進行另一組表面的加工，并保證他們之間的位置精度要求。 “拖拉機倒檔撥叉”零件工藝分析示意圖 第2章 拖拉機倒檔撥叉機械加工工藝規(guī)程設計 （一）毛坯的選擇 零件材料為QT500-5，考慮到拖拉機運行時經(jīng)常需要掛倒檔以倒行或輔助轉(zhuǎn)向，因此零件在工作過程中經(jīng)常收到?jīng)_擊性載荷，采用這種材料零件的強度也能保證。由于零件為成批生產(chǎn)，而且零件的尺寸輪廓不大，選用砂型鑄造，采用機械翻砂造型，鑄造精度為2級，能保證鑄件的尺寸要求，這從提高生產(chǎn)率和保證加工精度上考慮也是應該的。 （二）基面的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一，基面選擇的正確與合理，可以是加工質(zhì)量得以保證，生產(chǎn)效率得到提高。 粗基準的選擇：對于零件的加工而言，粗基準的選擇對后面精加工至關重要。 為了保證φ19.1mm孔的位置精度要求，選擇叉口內(nèi)圓面和叉口側(cè)面作為粗基準，以保證孔的軸心線與叉口的X、Y方向的位置要求以及φ19.1mm孔軸心線的垂直度，依照粗基準的選擇原則（即當零件有不加工表面時，應該以這些不加工表面作為粗基準，若零件有若干個不加工表面時，則應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作為粗基準）來選取。 精基準的選擇：對于精基準而言，主要應該考慮基準重合問題，當設計基準與工序基準不重合時，應進行尺寸換算，此步在后面專門計算。 （三）工藝路線的擬定 工序1：立式鉆床上擴、鉸孔φ19.1mm。 以撥叉叉口內(nèi)圓非加工面、槽口和φ19.1mm孔的端面為粗基準定位。 選用Z535立式鉆床加工，采用專用夾具。 工序2：臺鉆上對φ19.1mm倒角。 以φ19.1mm和端面為基準定位。 選用ZQ4015臺式鉆床加工，采用專用夾具。 工序3：臥式銑床上粗銑叉口側(cè)面。 以φ19.1mnm和端面為基準定位。 選用X62臥式銑床加工，采用專用夾具。 工序4：臥式銑床上銑叉口。 以φ19.1mm和毛坯上的槽口為基準定位。 選用X62臥式銑床加工，采用專用夾具。 工序5：手工去銳邊。 用扁平銼刀手工去銳邊，可設計簡易的支撐臺。 工序6：臥式銑床上銑槽。 以φ19.1mm孔、叉口內(nèi)圓側(cè)面為基準定位。 選用X62臥式銑床加工，采用專用夾具。 工序7：搖臂鉆床上鉆孔、攻絲，規(guī)格M12。 以φ19.1mm孔及其端面、叉口內(nèi)圓側(cè)面為基準定位。 選用Z3025搖臂鉆床加工，采用專用夾具。 工序8：手工去毛刺。 用圓形小銼刀手工去毛刺，可以設計簡易的支撐臺，注意不要劃傷內(nèi)圓面。 工序9：臥式銑床上精銑叉口側(cè)面。 以φ19.1mm孔和螺釘對準長銷上的槽為基準定位。 選用X62臥式銑床加工，采用專用夾具。 工序10：去毛刺 用扁平銼刀手工去毛刺，可設計簡易的支撐臺。 工序11：清洗。 用專用清洗機清洗。 工序12：終檢。 （四）加工余量、工序尺寸及其公差的確定 1. φ19.1mm孔 擴孔： φ16mm 2Z=6mm 二次擴孔： φ18.9mm 2Z=2.9mm 粗鉸： φ19.04mm 2Z=0.14mm 精鉸： φ19.1mm 2Z=0.06mm 2.叉口側(cè)面 粗銑： 2Z=2.05mm 精銑： 2Z=0.4mm 3.叉口內(nèi)圓面 一次精銑： 2Z=2mm 4.銑槽 一次精銑： 2Z=2mm 5.鉆孔、攻絲 在φ19.1mm的孔處鉆孔、攻絲、锪孔。 先在加工面上鉆出φ4mm小孔，再擴孔至φ10.4mm，這是攻絲前的底孔，然后用M12的機用錐攻絲，最后锪孔φ13.5mm。 （五）切削用量及工時定額的確定 工序1 鉆孔φ16mm、擴孔18.9mm、鉸孔φ19.1mm 1.鉆孔φ16mm 根據(jù)資料可知 按照機床型號選取nw=1100r/min 所以，該鉆床實際切削速度為 切削工時： 其中：切入深度l1=10mm，切出深度l1=4mm 2.擴孔φ18.9 根據(jù)資料查得擴孔鉆擴φ18.9mm孔時的進給量，并根據(jù)機床的型號規(guī)格取f=0.72mm/r 擴孔鉆擴孔是的切削速度，根據(jù)其他有關資料確定為v=0.4v鉆 其中，v鉆為用鉆頭鉆同樣材料、同樣尺寸實心孔時的切削速度。故： 根據(jù)資料并由機床型號選取 所以，該床的實際切削速度為： 切削工時： 其中：切入深度l1=3mm，切出深度l1=1.5mm 3.粗鉸φ19.04mm 根據(jù)資料查得鉸φ19.04mm孔時的進給量，并由機床及零件材料的硬度可以選取 根據(jù)資料并按照機床型號選取nw=275r/min 所以，該鉆床的實際切削速度為 切削工時： 其中：切入深度l1=3mm，切出深度l1=1.5mm 4.精鉸φ19.1mm 根據(jù)資料查得鉸φ19.1mm孔時的進給量，并由機床及零件材料硬度可以選取 根據(jù)資料并按照機床型號選取nw=275r/mm 所以，該鉆床的實際切削速度為 切削工時： 其中：切入深度l1=3mm，切出深度l1=1.5mm 工序2 φ19.1mm孔倒角 為縮短輔助工作時間，提高工作效率，取倒角主軸轉(zhuǎn)速與擴孔時轉(zhuǎn)速相同。 采用手動進給。 工序3 粗銑叉口側(cè)面 叉口兩側(cè)面在鑄造毛坯時兩個面的加工余量是相同的，故可以算一個面就行?，F(xiàn)在以其中一面為粗基準，對另一面進行粗加工，切削用量和切削工時如下： 根據(jù)資料可知X62臥式銑床的電動機功率為7.5kw。因此，再根據(jù)資料可查得 （采用不對稱端銑，以提高進給量） 切削速度：參照有關資料，確定v=0.45m/s即27m/min 選用YG8硬質(zhì)合金刀片 直徑dw=125mm 齒數(shù)為z=12 則： 根據(jù)資料，按照機床型號選取nw=75r/min 故實際切削速度為： 當nw=75r/min時，工作臺每分鐘進給量fm應為： 根據(jù)資料，按照機床型號選取fm=190mm/min 銑削加工時間： 由于是粗銑，故整個刀盤不必過整個工件，根據(jù)作圖法，可知總行程為 則： 工序4 精銑叉口R48±0.5mm 根據(jù)資料可得知X62臥式銑床的電動機功率為7.5kw。因此查得 （采用對稱銑削，以提高進給量） 切削速度：參照有關資料，確定v=0.45m/s即27m/min 根據(jù)資料選取硬質(zhì)合金鑲齒三面刃銑刀 直徑dw=50mm 齒數(shù)為z=12 齒寬l=8mm 則 根據(jù)資料，按照機床型號選取nw=190r/min 故實際切削速度為： 當nw=190r/min時，工作臺每分鐘進給量fm應為： 根據(jù)資料按照機床型號選取fm=235mm/min 銑削工作時間： 由于是精銑，故整個刀盤應該過整個工件，利用作圖法，可知總行程為 其中，入切量+超切量為21mm。 則： 工序6 銑槽 根據(jù)資料可得X62臥式銑床的電動機功率為7.5kw。因此，查得 切削速度：參照有關資料，確定v=0.45m/s即27m/min 選取硬質(zhì)合金立銑刀 直徑dw=19.3mm 齒數(shù)為z=8 則： 根據(jù)資料，按照機床型號取nw=475r/min 故實際切削速度為： 當nw=475r/min時，工作臺每分鐘進給量fm應為： 根據(jù)資料，按照機床選取 銑削加工時間： 工序7 鉆孔、锪孔φ13.5、攻絲2-M12×1.75 1.鉆孔φ10.4mm 根據(jù)資料可知 f=0.08mm/r v=48m/min 根據(jù)資料，按照機床型號選取ns=1600r/min 所以，該鉆床的實際切削速度為 切削工時： 2.锪孔φ13.5mm 根據(jù)有關資料，锪沉頭孔時進給量及切削速度約為鉆孔時的1/2~1/3 查得 取 取 v=18m/min 根據(jù)資料，按照機床型號選取nw=500r/min 所以，實際切削速度為： 切削工時： 3.攻絲2-M12×1.75 攻絲M12×1.75時，v=0.1m/s=6m/min 所以， 根據(jù)資料，按照機床型號選取nw=125r/min 所以，實際切削速度為： 切削工時： 工序9 精銑叉口側(cè)面 在工序3粗銑叉口側(cè)面時兩個面剩余的加工余量是相同的，所以計算一個面即可?，F(xiàn)在以其中一個面為精基準，對另一個面進行精加工，切削用量和切削工時如下： 根據(jù)資料可得X62臥式銑床的電動機功率為7.5kw。因此查得： （采用不對稱端銑，以提高進給量） 切削速度：取v=0.45m/s即27m/min。 選用YG8硬質(zhì)合金刀片 直徑dw=125mm 齒數(shù)為z=12 則： 根據(jù)資料，按照機床型號選取nw=75r/min 故實際切削速度為： 當nw=75r/min時，工作臺每分鐘進給量fm應為： 根據(jù)資料，按照機床型號選取fm=190mm/min 銑削加工時間：由于是精銑，故整個刀盤必須過整個工件，利用作圖法，可知總行程為 其中入切量為10mm 超切量為5mm 則 第3章 精銑叉口兩側(cè)面夾具設計 （一）任務的提出 為了提高生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。 經(jīng)過指導老師指定，決定設計第9道工序——精銑叉口兩側(cè)面，本夾具將用于X62臥式銑床上，刀具為硬質(zhì)合金端銑刀一把（直徑dw=125mm 齒數(shù)為z=12） 由于本道工序是精銑，所以在進行夾具設計時，應主要考慮加工精度。 （二）定位方案和定位裝置的設計和計算 1.定位方案的確定 經(jīng)分析可知，銑叉口兩側(cè)面需要保證的尺寸是上側(cè)面距離第一個M12螺紋孔的距離是46.4±0.25mm，兩側(cè)面之間的距離是7.55±0.2mm。定位基準選擇φ19.1mm孔及第一個M12螺紋孔中心線。工件的φ19.1mm孔套在定位銷上限制4個自由度，用擰在指定螺紋孔內(nèi)的定位釘上的錐面擰入定位銷上的錐槽內(nèi)，限制一個自由度，屬于不完全定位。 2.定位元件及裝置設計 3.定位誤差的分析計算 在這一步工序中，定位元件為長銷和定位釘，φ19.1mm孔的尺寸公差為js9， 即φ19.1±0.026mm ，定位銷與其配合，尺寸公差為mm，可以保證叉口相對于φ19.1mm孔在X、Y方向上的圓跳動保證在0.5mm內(nèi)。 在這道工序之前，已經(jīng)加工出M12螺紋孔，叉口上側(cè)面與螺紋孔直徑間的距離得以保證。 （三）對刀或?qū)бㄑb置）設計 用壓板進行對刀。 （四）夾緊方案及裝置的設計計算 1，夾緊方案的確定 此工序中被加工面為叉口側(cè)面，由于叉口處為薄壁件，防止其變形并減少切削中的震動，所以采用4個壓板，分別夾緊叉口兩端。 2.夾緊力大小的分析計算 先計算銑削力。 刀具：硬質(zhì)合金端銑刀（直徑dw=125mm 齒數(shù)為z=12），F(xiàn)z=0.18mm/z，nw=75r/min 端銑刀銑削力公式： 計算得F=49.6N 端銑刀銑削叉口側(cè)面時銑削力是水平的，夾緊力也是水平的，實際夾緊力為： P=K×F 安全系數(shù)K=K1K2K3K4 式中 K1——基本安全系數(shù)1.5； K2——加工性質(zhì)系數(shù)1.1； K3——刀具鈍化系數(shù)1.3 K4——連續(xù)切削系數(shù)1.0 所以P=K×F=106.4N 3.夾緊機構(gòu)及裝置設計 旋轉(zhuǎn)手柄，壓緊螺釘下移，壓動橫桿，橫桿兩端為突出楔形，向下移動，推出兩個移動滑塊，由于杠桿原理，壓塊夾緊工件。 （五）連接元件及夾具體設計 四塊壓板由4個M12階形螺釘連接，楔形塊所在的桿由2個M4階形螺釘固定，由彈簧支撐。定位銷支座由2個φ4的銷定位，由4個M4螺釘固定。夾具體定位鍵由M6螺釘固定。 （六）夾具操作及維護簡要說明 安裝工件時，先將工件套在定位銷上，把兩叉腳放入已張開的兩對壓板之間，再將定位釘擰入工件指定螺紋孔內(nèi)，并將工件沿定位銷軸向稍加移動，讓定位釘?shù)亩ㄎ诲F面旋入定位銷的錐形槽中。然后轉(zhuǎn)動手柄，使兩對壓板夾緊工件叉口。 該夾具采用擰入指定螺紋孔的定位釘完成軸向定位的方法，增加了勞動量，影響生產(chǎn)率，但這樣精度得以保證。其夾緊機構(gòu)能防止薄壁件夾緊變形和減少切削中的震動。 參考文獻 1 趙家齊．機械制造工藝學課程設計指導書．（第2版）．機械工業(yè)出版社，2000年10月：1～41。 2 王先逵．機械制造工藝學．（第2版）．機械工業(yè)出版社，2007年8月：13～183。 3 李益民.機械制造工藝設計簡明手冊.（第1版）. 機械工業(yè)出版社,1994年7月：56～406。 4金屬機械加工工藝人員手冊 .電子版 5上海市金屬切削技術(shù)協(xié)會．金屬切削手冊．（第3版）．上?？茖W技術(shù)出版社，2000年6月：102～347。 6 機床夾具設計手冊.（第二版）. 電子版 7 切削用量手冊 .電子版 8 張世昌.機械制造技術(shù)基礎.(第2版)高等教育出版社,2003年5月：23～143 9 鄒青.機械制造技術(shù)基礎課程設計指導教程.機械工業(yè)出版社，2006年12月：16～38 15