变速拨叉零件的机械加工工艺及工艺装备设计摘 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25孔与操纵机构相连，55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25；2.小头孔轴线侧面端面的距离3大头半圆孔及其端面；4.两孔中心距5168槽；640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40mm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55孔工序2 粗铣，精铣55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40外圆斜面工序6 铣168槽工序7 钻、扩、粗铰、精铰25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25孔工序3 粗铣，精铣尺寸为40的外侧面工序4 铣168槽工序5 粗镗，半精镗55孔工序6 粗铣，精铣55孔两端面工序7 铣40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55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55大头孔。可以将工序定为：工序1 粗镗，半精镗55孔，以40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25孔，以40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55孔两端面，以25孔定位，选用XA6132卧式铣床和专用夹具。工序5 铣40外圆斜面，以25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25孔定位，选用XA6132卧式铣床和专用夹具。工序7 铣168槽，以25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190210HB，毛坯重量1.12kg，生产类型中批量，铸造毛坯。1.毛坯图2、圆柱表面工序尺寸：加工表面加工内容加工余量精度等级工序尺寸表面粗糙度55IT12铸件6.0CT12粗镗4.0IT126.3半精镗2.0IT103.225IT7钻孔23IT11扩孔1.8IT106.3粗铰孔0.14IT83.2精铰孔0.06IT71.63、平面工序尺寸：加工表面加工内容加工余量精度等级工序尺寸表面粗糙度55孔的上下端面铸件5.0CT12粗铣4.0IT126.3精铣1.0IT103.2尺寸为40的外侧面铸件2.0CT12粗铣1.5IT1223.56.3精铣0.5IT10233.22.5确立切削用量及基本工时2.5.1工序1：粗镗，半精镗55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53 mm(1)背吃刀量ap单边余量Z2 mm,可一次切除，则ap2mm。（2）进给量f查得f=0.21 mm/r(3)切削速度vc查得vc=1.28 m/s则，ns=7.69 r/s (461.5 r/min)按机床选取nw=7.16 r/s ( 430 r/min)所以实际切削速度vc = = =1.19 m/s(4)切削工时tt= = =0.22 min2.半精镗孔至55 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/rnw=7.16 r/s ( 430 r/min)t=0.22 min2.5.2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 d40T=45 min（1）.切削用量apap=17 mm 一次走刀切断（2）.进给量fz查得fz=0.1 mm/z（3）.切削速度vc查表：vc =54.9 m/min查得vc=1.28 m/sns100054.9/(3.14160)=109r/min根据x60 卧式铣床说明书设计手册表 按机床选取nw=100r/min所以实际切削速度vc = =1601003.14/1000=50.24 m/min（4）.计算基本工时此时工作台每分钟进给量应为：查切削手册表4.2-40，刚好有。计算切削基本工时：tm=0.5 min2.5.3工序3： 钻、扩、粗铰、精铰25孔。1.加工条件工件材料：灰铸铁HT200加工要求：钻25的孔，其表面粗糙度值为Rz=1.6 m；先钻23的孔在扩24.8的孔，再粗铰24.94孔，再精铰25孔。机床：Z5125A立式钻床，专用夹具。刀具：23麻花钻，24.8的扩刀，铰刀。2.计算切削用量（1）钻23的孔。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0.390.47 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=(0.390.47)0.75=0.290.35mm/r，查表得出，现取f=0.25mm/r。此工序采用23的麻花钻。所以进给量f= 0.25mm/z 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。ns根据手册ns=300r/min,故切削速度为vc = 切削工时l=23mm，l1=13.2mm.查工艺手册P9-143表9.4-31，切削工时计算公式： （2）扩24.8的孔 扩孔的进给量查切削用量手册表2.10规定,查得扩孔钻扩24.8的孔时的进给量,并根据机床规格选取 F=0.3 mm/z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=0.421.67=8.668m/min按机床选取nw=195r/min.切削工时切削工时时切入L1=1.8mm,切出L2=1.5mm （3）粗铰24.94的孔 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1/21/3,故F=1/3f钻=1/30.3=0.1mm/rV=1/3V钻=1/321.67=7.22m/min切削速度按机床选取nw=195r/min,所以实际切削速度切削工时切削工时,切入l2=0.14mm,切出l1=1.5mm.（4）精铰25的孔 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1/21/3,故F=1/3f钻=1/30.3=0.1mm/rV=1/3V钻=1/321.67=7.22m/min切削速度按机床选取nw=195r/mi