I倒擋撥叉工藝規(guī)程設計[I倒檔撥叉]

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機電及自動化學院 《機械制造工藝學》課程設計說明書 設計題目：倒檔撥叉工藝規(guī)程設計 姓 名：許彬彬 學 號：0811111045 班 級：機電（1）班 屆 別：2008 指導教師：蹇崇軍 2011 年 7月 前 言 《機械制造工藝學》課程設計綜合了機械制圖、機械制造工藝學、工程材料、機械設計、CAD/CAM等專業(yè)基礎課和主要專業(yè)課，并且經(jīng)過了為期兩周的機械設計課程設計之后，進行的又一次實踐性環(huán)節(jié)，本次課程設計主要針對機械制造工藝學和工程材料這兩門課程的運用，同時也有對刀具和切屑的部分知識的綜合，因此這是我們對以前所學各門課程的一次較為深入的綜合總復習，同時還要對相關課外知識進行查閱和學習，是一次對我們實際運用知識解決問題能力的練習。這次課程設計同樣也會用到以前的金工實習和認知實習的相關知識，也可以說這是對兩次實習效果的一次檢驗。通過這次課程設計，將會鞏固對機械加工工藝規(guī)程設計的理論知識，并初步學會自己完成制定簡單零件加工工藝規(guī)程。 這次的工藝規(guī)程課程設計，我的題目是倒檔撥叉的工藝規(guī)程設計。它是一種汽車零部件。顧名思義，倒檔撥叉又叫撥叉，作用是撥動同步器齒環(huán)，已實現(xiàn)各前進檔齒輪的結合與分離，倒檔齒輪無同步器，撥叉直接撥動倒檔齒輪，已達到切換倒檔。 希望通過對倒檔撥叉的加工工藝規(guī)程的設計，可以進一步學習《機械制造工藝學》并掌握簡單零件的加工工藝設計。這是我第一次接觸制造工藝設計，前期也由于對制造工藝學的知識遺忘的比較多,對知識掌握、熟悉程度以及綜合運用還會存在問題，因此在設計中難免會有考慮不周全或錯誤的地方，希望老師多多批評和指正。 目錄 1、任務介紹………………………………4 2、倒檔撥叉工藝分析……………………4 3、倒檔撥叉工藝規(guī)程設計………………5 3.1）確定倒檔撥叉毛坯的制造形式……5 3.2）基準選擇……………………………5 3.3）工藝路線的比較以及制定工藝路線 ……………………………………………6 3.4）加工余量，工序尺寸和毛坯尺寸的 確定………………………………………10 3.5）各種機床與刀具選擇………………12 3.6）確定切削用量………………………13 3.7）基本工時的確定……………………15 3.8）計算時間定額和提高生產(chǎn)率的工藝途徑簡介……………………………………16 3.9）工藝方案的比較與技術經(jīng)濟分析…16 4、小結……………………………………17 5、參考文獻………………………………18 6、附件……………………………………18 1、任務介紹 本次《機械制造工藝學》課程設計我設計的是“倒檔撥叉工藝規(guī)程設計”。工件材料為QT450-10，生產(chǎn)批量為大批量生產(chǎn)，其他要求及零件參數(shù)見倒檔撥叉二維零件圖，要求設計該倒檔撥叉的機械加工工藝規(guī)程，具體內容要求為： 1）根據(jù)生產(chǎn)類型，對零件進行工藝分析。 2）選擇毛坯種類及制造方法，繪制毛坯圖。 3) 制定零件的機械加工工藝過程，選擇工序加工設備及工藝設備，確定各工序切削用量及工序尺寸，并計算工序的工時定額。 4) 填寫工藝文件。 5) 撰寫設計說明書。 2、倒檔撥叉工藝分析 倒檔撥叉材料為QT450-10，即球墨鑄鐵，最小抗拉強度為450MPa，最低延伸率為10。根據(jù)機械加工材料等相關資料可以知道：球墨鑄鐵既有灰鑄鐵的優(yōu)點，即具有高的抗壓強度、優(yōu)良的耐磨性和消震性，低的缺口敏感性。同時具有與中碳鋼媲美的抗拉強度、彎曲疲勞強度及良好的塑性與韌性，此外，還可以通過合金化及熱處理來改善與提高它的性能，所以生產(chǎn)上已用球墨鑄鐵代替中碳鋼及中碳合金鋼制造發(fā)動機的曲軸、連桿、凸輪軸和機床的主軸等。QT450-10主要用于汽車、拖拉機底盤零件等。 由于該倒檔撥叉外形復雜，又是薄壁零件，屬于大批量生產(chǎn)，故毛坯采用金屬型鑄造。加工機床部分采用通用機床，部分采用專用機床；按零件分類，部分布置成流水線，部分布置成機群式；廣泛采用專用夾具，可調夾具；按零件產(chǎn)量和精度，部分采用通用刀具和量具，部分采用專用刀具和量具；部分采用劃線找正裝夾，廣泛采用通用或專用夾具裝夾；有較詳細的工藝規(guī)程，用工藝卡管理生產(chǎn)。 根據(jù)零件圖可知，零件整體要求精度較高。其中Φ18孔中心線和叉腳開檔腳面有垂直度要求，并且Φ18孔中心線自身有直線度要求， 被測槽面與Φ8.7孔中心線有對稱度要求。Φ26圓柱的上下端面粗糙度要求為Ra2.5，槽內面兩側的粗糙度要求為Ra12.5，槽面粗糙度要求為Ra2.5，叉腳開檔腳面的粗糙度要求為Ra6.3，腳面內側的粗糙度要求為Ra12.5，操縱槽端面的粗糙度要求為Ra2.5。 3、倒檔撥叉工藝規(guī)程設計 3.1）確定倒檔撥叉毛坯的制造形式 根據(jù)倒檔撥叉材料為（QT450-10），其強度、塑性及韌性均比灰鑄鐵高，可與鑄鋼媲美，由于該倒檔撥叉外形復雜，又是薄壁零件，屬于大批量生產(chǎn)，為提高加工效率，盡量使毛坯和零件圖接近，選擇毛坯的制造形式為金屬型鑄造。 3.2）基準選擇 基準的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一，基準選擇的正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產(chǎn)率得以提高，否則，不但使加工工藝過程中的問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。 1）粗基準的選擇 對于零件的加工而言，粗基準的選擇對后面的精加工至關重要。從零件圖上可以看出，倒檔撥叉較不規(guī)則，所以粗基準不太容易選擇，為了保證Φ18H9孔及撥叉口的位置精度要求，選擇尺寸46mm的端面作為粗基準，以保證孔的軸心線與叉口的兩個方向的位置要求以及Φ18H9孔軸心線的垂直度，依照粗基準的選擇原則,即對零件而言，盡可能選擇不加工面為粗基準，而對有若干不加工表面的工件，選用要求相對位置精度較高的不加工表面作為粗基準。工件被放在支撐板上，限制三個自由度；工件的大叉口內表面緊靠在兩個支承釘?shù)耐鈭A柱面上，限制兩個自由度；Φ18H9孔的端面緊靠在支承釘上，限制一個自由度，實現(xiàn)完全定位。 2）精基準的選擇 精基準的選擇根據(jù)互為基準原則、基準重合原則和自為基準原則，在Φ18H9孔加工完以后，各工序則以該孔為定位精基準，靠近叉腳的Φ26圓柱端面為軸向尺寸的定位精基準，從而滿足定位基準重合原則和互為基準原則。 3.3）工藝路線的比較以及制定工藝路線 為保證零件的幾何形狀、尺寸精度、位置精度及各項技術要求，必須制定合理的工藝路線，由于生產(chǎn)為大批量生產(chǎn)，所以采用通用機床配與專用加工夾具，并考慮工序集中以提高生產(chǎn)率和減少機床數(shù)量，降低生產(chǎn)成本，特擬定如下兩條工藝路線。 工藝路線一 工藝路線二 精鑄退火 精鑄退火 鉆孔、刮端面 銑兩端面 拉孔 鉆、擴、倒角，鉸Φ18H9孔 車端面 倒角 粗銑腳面 粗銑腳面 銑開檔 銑開檔 銑槽 銑槽 鉆孔 鉆孔 精銑腳面 精銑腳面 兩工藝方案的比較分析 這兩工藝方案除前三道工序不同之外，其余各工序均相同。前端三道工序是為了獲得精基準。方案一是用車削在車端面的同時將孔一并完成，這樣能很好地保證孔與端面的垂直度；方案二是先銑兩個端面，然后在鉆床上加工出孔，因為兩個端面一次銑出可以有較好的平行度，并且用端面定位也能得到較好的孔與端面垂直度。但是由于后面的工序均以孔及端面定位，所以基準是重合的，因此綜合比較選擇方案一。 毛坯為精鑄件，需退火處理以消除鑄件的內應力以及誤差，在毛坯車間調整達到技術要求，然后送到機械加工車間加工。具體工序如下： 1、鉆Φ17孔并刮端面 2、拉Φ18H9孔 3、車端面、倒角 4、粗銑腳面 5、銑開檔 6、銑槽 7、銑面 8、鉆Φ8.7孔 9、去毛刺 10、精銑腳面 11、倒角、去毛刺 12、檢驗 根據(jù)零件的具體要求和各種加工方法所能夠達到的精度和粗糙度能力，以及各種機床的加工特點，查閱和參考《機械制造工藝學》等資料，可得到各加工面的加工方法（表1）和加工工藝工序安排（表2）： 表1 倒檔撥叉各加工面的加工方法 加工面 尺寸及偏差 精度 粗糙度 加工方案 Φ18孔 18（+0.043 0） H9 Ra6.3 鉆-拉 Φ26端面及倒角 46 無 Ra2.5 半精車-精車 腳面 6（+0.12 -0.24） 無 Ra6.3 粗銑-半精銑 開檔 40（+0.42 +0.17） 無 Ra12.5 粗銑 槽14H13 14（+0.42 +0.1） H13 Ra12.5 粗銑 操縱槽面尺寸 無 Ra2.5 粗銑-半精銑-精銑 Φ8.7孔 8.7（+0.1 0） 無 Ra100 鉆 操縱槽外圓 Φ19 無 Ra100 粗銑 操縱槽底圓 SR10（+0.5 0） 無 Ra100 粗磨 表2 倒檔撥叉加工工藝工序安排 工序號 工序內容 定位基準 01 鉆Φ17.5孔并刮端面 以5mm厚的腹板為第一毛坯基準；在加工18H9孔時保證孔壁均勻，以Φ26外圓表面為第二毛坯基準，鉆孔至Φ17，以后以孔為精基準。 02 拉Φ18H9孔 以工序一中的孔Φ17及Φ26外圓表面為基準。 03 車46端面、倒角 采用長銷小平面組合定位 04 粗銑腳面 采用長銷小平面組合定位 05 銑叉腳開檔 采用長銷小平面組合定位，限制5個自由度。再用兩個支承釘限制工件旋轉自由度 06 銑槽 采用長銷小平面組合定位限制5個自由度，再用兩個支承釘限制定位孔的旋轉自由度 07 鉆Φ8.7孔 采用固定錐銷與浮動錐銷，定位5個自由度，再用兩個支承釘，限制旋轉自由度 08 去毛刺 09 半精銑腳面 采用長銷小平面組合定位 10 倒角、去毛刺 11 清洗及終檢 3.4、加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸的確定 結合倒檔撥叉尺寸及查閱相關數(shù)據(jù)可計算得到加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸如表3： 表3 倒檔撥叉加工余量、毛坯尺寸等參數(shù)表 加工面最終尺寸 公差/粗糙度 總余量 工序 毛坯尺寸 46（Φ26端面） 無/ Ra100 2*2 粗車→ 50 6（叉腳腳面） 無/ Ra6.3 2*2 粗銑→ 半精銑→ 10 14H13（槽面） H13/ Ra12.5 2*2 粗銑→ 10 叉腳開檔40 B12/ Ra12.5 2*2 粗銑→ 36 面14 無/Ra2.5 2.5 粗銑→ 半精銑→ 精銑→ 16.5 加工時需要保證留有加工余量,最終尺寸加上各道工序加工余量即得到工序尺寸。 撥叉毛坯鑄造后應安排退火，以消除殘留的鑄造應力，降低硬度以便切削加工，消除鑄件的不良組織，毛坯不得有砂眼疏松等缺陷。 3.5）各種機床與刀具、夾具選擇 綜合考慮所要加工零件的尺寸及要加工表面所要達到的粗糙度要求，選擇機床與刀具如下： （1）選擇機床 鉆Φ18H9孔并刮Φ26面，選擇Z525型立式鉆床。 拉Φ18H9孔選用閉制拉床。 車端面、倒角選用C6132型臥式車床。 銑工序均采用X62W型臥式銑床。 銑槽選用X6232型銑床。 鉆Φ8.7孔選用Z535型立式鉆床機床。 （2）選擇刀具 鉆Φ18H9孔選擇d=13.5，l=189mm，1號莫氏錐度的錐柄麻花鉆，高速鋼。 拉Φ18H9孔選擇d=14mm的圓孔拉刀，垃削長度30mm，總長L=445mm。 車端面、倒角選用端面車刀，B=16mm，H=25mm,L=126mm. 粗銑腳面、銑開檔選用三面刃銑刀，選擇銑刀d=100mm,孔徑D=12mm的錯齒三面刃銑刀，Z=16. 鉆Φ8.7孔選取d=8.7mm,l=125的有柄麻花鉆，硬質合金。 3）選擇夾具 本零件各工序均采用專用夾具裝夾工件。 4）選擇量具 本零件屬于大批量生產(chǎn)，因此均采用通用量具。 3.6）確定切削用量 切削用量一般包括切削深度、進給量及切削速度三項。確定方法是先確定切削深度、進給量，再確定切削速度。根據(jù)工件尺寸和相關要求，并參考《實用機械加工工藝手冊》等資料，可得工件尺寸和切屑深度的選擇為： 1）工序鉆Φ18孔。由手冊查得鉆Φ18孔切削量ap=6.75mm，進給量f=0.61-0.75mm/r,取f=0.65mm/r 由附表查得v=0.45m/s 由此計算轉速n=1000υπD×60 即n=(1000*0.45*60)/(3.14*13.5)=636.9r/min 2）工序拉Φ18孔。 由于拉削運動沒有進給運動，所以用齒升量代替進給量，由表查得 f取0.06mm， 由表查得V拉=4-6m/min 奇效深度=齒升量=0.06mm 3）車端面ap=2mm 由附表查得f=0.4mm/r,車床實際轉速n=750r/min,則相應的切削速度=56.5m/min 4）粗銑腳面 粗銑走刀一次ap=2.4mm，精銑走刀一次ap=0.35mm 由相關文獻查得粗銑每齒進給量ap=0.13-0.25mm/z,精銑每轉進給量f=0.5-1.2mm/r，取0.5mm/r 由手冊查得X62主軸轉速n=30-1500r/min 取粗銑轉速150r/min,精銑轉速300r/min,銑刀直徑d=100mm,所以相應的切削速度分別為V粗=（3.14*100*150）/1000=47.1m/min V精=（3.14*300*150）/1000=94.2m/min 5）銑開檔 ap=2mm.可一次銑出，由相應文獻查出每齒進給量f=0.13-0.25mm/z,X62主軸轉速n=30-1500r/min，取190r/min d=100mm,所以相應的銑削速度V=（3.14*100*190）/1000=59.7m/min 6)銑槽 ap=2mm,可一次銑出 由相關文獻查得每齒進給量f=0.13-0.25mm/z,取0.15mm/z；X62主軸轉速n=30-1500r/min,取190r/min, 則相應的切削速度V=（3.14*100*190）/1000=59.7m/min 7)銑面 ap=2.5mm,可一次銑出 由相關文獻附表查得每齒進給量f=0.13-0.25mm/z,取0.15mm/z；X62主軸轉速n=30-1500r/min,取190r/min, 則相應的切削速度V=（3.14*100*190）/1000=59.7m/min 8）鉆Φ8.7孔 ap=4.35mm 由相關文獻附表查得f=0.47-0.57mm/r,取0.49mm/r；V=0.45m/s=27m/min 由此計算轉速n=（1000*27）/（3.14*8.7）=988.4r/min 按機床實際轉速取n=1100r/min,則V=（3.14*8.7*1100）/1000=30m/min 3.7）基本工時的確定 1）鉆Φ13.5孔并刮端面的基本時間； 根據(jù)參考文獻知T基=l/(fn)=(l+l1+l2) /(f*n) l1=(D-d1)/2+(1-2) l2=2-4 f=0.65mm/r n=720r/min l=46mm l2=2mm l1=13.5*0.85/2+2=7.7mm代入得 T基=（46+2+7.7）/（0.65*720）=7.14s 2)拉Φ14H9孔工序時間 根據(jù)參考文獻知T=(lp+l+l1)/1000v l1=(5-10)lp=(z+z2)p z1=2b/(fz) z2=l/p+2 p=(1.5-2.5) l1=6mm l=46mm lp=30mm v=(4-6)m/min T=(30+46+6)/(1000*5)=18s 3)車端面工序時間 根據(jù)參考文獻知T=L*i/(f*n) L=(d-d1)/2+l1+l2+l3 d1=0 l2=4mm l1=2mm l3=0 i=1 L=26/2+2+4+0=19mm f=0.4mm/r n=750r/min T=19*60/(0.4*750)=3.8s 4)粗銑腳面工序 根據(jù)參考文獻知T=（l+l1+l2）/(fmz) l2=(2-5)，l=18mm，e=2.4m d=100mm，fmz取100mm/min 得T=（17.6+3+18）*60/100=23s 5)銑開檔 根據(jù)參考文獻知T=（l+l1+l2）/(fmz) l1=16mm l=6mm l2=3mm fmz=100mm/min d=100mm 得T=(6+16+3)*60/100=15s 6)銑14H13槽 T=（l+l1+l2）/(fmz) l1=16mm l=14mm l2=3mm fmz=100mm/min d=100mm T=(16+14+3)*60/100=19.8s 7)銑面 根據(jù)參考文獻知T=（l+l1+l2）/(fmz) l1=16mm l=14mm l2=3mm fmz=100mm/min d=100mm T=(16+14+3)*60/100=19.8s 8)鉆Φ8.7孔 根據(jù)參考文獻知T=l/(f*n)=(l+l1+l2)/(f*n) l2=(1-4) 鉆孔時l2=0 l=46mm l2=0 f=0.49mm/r n=1100r/min 得T=（46+0+6.7）*60/(1100*0.49)=5.9s 9)精銑腳面 根據(jù)參考文獻知T=（l+l1+l2）/(fmz) l=6mm l1=7.9mm l3=3mm fmz=23.5mm/r 得T=（6+7.9+3）*60/23.5=43.1s 3.8）計算時間定額和提高生產(chǎn)率的工藝途徑簡介 單件時間的計算公式為： T單件=tj+t輔+t布置+t休 由于生產(chǎn)批量為成批生產(chǎn)，所以時間定額為： T定額≈T單件 本次設計沒有具體計算輔助時間t輔、布置工作地點時間t布置和休息和生理需要時間t休，在成批生產(chǎn)中，輔助時間t輔可按基本時間的百分比進行估算，并在實際中修改，使之趨于合理?；緯r間tj和輔助時間t輔總和稱為操作時間，布置工作地點時間t布置一般按操作時間的2%~7%來計算，休息和生理需要時間t休一般按操作時間的2%來計算。另外，由于生產(chǎn)批量為中批量，故忽略了準備與終結時間t準結。 為了提高生產(chǎn)率，必須盡量減少時間定額，由于此處加工工藝已確定，故不能再減少基本時間，應從以下三方面著手來減少時間定額以提高生產(chǎn)效率： （1）減少輔助時間和輔助時間與基本時間重疊； （2）減少布置工作地點時間； （3）減少準備于終結時間。 3.9）工藝方案的比較與技術經(jīng)濟分析 在工藝規(guī)程設計最后一般還應該對所設計工藝方案進行比較與技術經(jīng)濟分析，主要評價指標為零件（或工序）的全年工藝成本Sn和單個零件（或單個工序）的工藝成本Sd，其計算公式分別如下： Sn=VN+Cn Sd=V+CnN 式中V為每件零件的可變費用（元/件），N為零件的年生產(chǎn)綱領（件），Cn為全年不變費用（元）。 4、小結 本次《機械制造工藝學》課程設計的設計題目是倒檔撥叉的工藝規(guī)程設計，由于之前沒有學好制造工藝學，導致在開始做課程設計的時候毫無頭緒，經(jīng)過心態(tài)的調整，自己開始把工藝學里的重點內容重新的學習了一遍，隨后并開始了自己的倒檔撥叉設計，按照老師布置的工作任務，我有條不紊地進行，并且自認為學到了較多的內容。 通過本次課程設計，對倒檔撥叉有了一定的了解，同時對CAD軟件、《機械制造工藝學》和《機械工程材料》等相關知識有所復習。這也是對結合課本知識解決實際問題能力的一次鍛煉，同時也鍛煉了自學能力和查閱資料的能力。感覺頗深的是機械加工工藝的嚴謹性，每一個數(shù)據(jù)都比較嚴格和有相應的規(guī)范與出處，以及每一個步驟都不是孤立的，要有全局意識才能做好設計。經(jīng)過這次設計，讓自己大概知道了機械零件是怎樣生產(chǎn)出來的，對機械行業(yè)也有了更深的認識。 但是由于自己相關專業(yè)知識知貧乏以及是第一次做工藝設計，當中出現(xiàn)問題當屬正常，希望老師諒解，并多多批評和指正。 5、參考文獻 [1] 王先逵.機械制造工藝學（第2版）.北京：機械工業(yè)出版社，2006.1 [2] 李軍.互換性與測量技術基礎.武漢：華中科技大學出版社，2007.5 [3] 沈蓮.機械工程材料（第2版）.北京：機械工業(yè)出版社，2007.8 [4] 陳宏鈞.實用機械加工工藝手冊.北京：機械工業(yè)出版社，1996.12 6、附件 附件1：倒檔撥叉毛坯圖 附件2：倒檔撥叉加工工藝卡