拉桿零件工藝分析[精制研究]

1、目錄1 零件分析11.1 拉桿的作用11.2 零件的工藝分析21.3 確定零件的生產(chǎn)類型42 確定毛坯類型繪制毛坯簡圖52.1 選擇毛坯52.2確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量63 工藝規(guī)程設計73.1定位基準的選擇73.2 擬定工藝路線73.3 加工設備及工藝裝備的選用103.4 加工余量、工序尺寸和公差的確定123.5 切削用量的選擇143.6 時間定額的計算184 專用銑槽夾具設計234.1 夾具設計任務234.2 擬定鉆床夾具結(jié)構(gòu)方案與繪制夾具草圖244.3 繪制夾具裝配總圖254.4 夾具裝配圖上標注尺寸、配合及技術(shù)要求25結(jié)束語26參考文獻271 零件分析1.1 拉桿的作用拉桿是C

2、A6140車床上的一個易損零件，車床使用一段時間后，這個零件就由于磨損而失去其使用性能，就需要更換新的。拉桿安裝在車床床頭箱（主軸變速箱）的I軸的控制裝置上，具體裝在I軸的孔中，它與杠桿和滑環(huán)一起起到控制多片式摩擦離合器的作用。我們知道，CA6140型車床主軸箱內(nèi)的開停和換向裝置手用機械雙向多片式摩擦離合器，它由結(jié)構(gòu)相同的左右兩部分組成，左離合器傳動主軸的正轉(zhuǎn)；右離合器控制主軸的反轉(zhuǎn)。當控制裝置使拉桿向左移動時，是左部分離合器被壓緊，主軸獲得正轉(zhuǎn)；而當控制裝置使拉桿向右移動時，使右部分離合器被壓緊，主軸反轉(zhuǎn)；當控制裝置處于中間時，主軸停止轉(zhuǎn)動。拉桿上右邊的20H11槽與杠桿相配，通過杠桿來撥動

3、拉桿向左或向右移動；拉桿上左邊的銷孔裝有銷釘以帶動壓緊套左右移動以壓緊左、右部分離合器內(nèi)、外摩擦片，然后通過摩擦片間的摩擦力，將轉(zhuǎn)矩由軸I傳給其上的空套齒輪，再由空套齒輪與軸II上的齒輪嚙合，由主運動傳動鏈主軸II，使主軸按操作者的意圖實現(xiàn)給定速度的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。1.2 零件的工藝分析由零件圖可知其材料為45鋼。45鋼化學成分為含碳（C）量是0.420.50%，Si含量為0.170.37%，Mn含量0.500.80%，Cr含量=0.25%。45號鋼為 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)用鋼 ,硬度不高易切削加工,模具中常用來做模板,梢子,導柱等,但須熱處理 。45號鋼淬火后沒有回火之前，硬度大于HRC55（最高可達H

4、RC62）為合格。 實際應用的最高硬度為HRC55（高頻淬火HRC58）。 45號鋼不要采用滲碳淬火的熱處理工藝。 調(diào)質(zhì)處理后零件具有良好的綜合機械性能，廣泛應用于各種重要的結(jié)構(gòu)零件，特別是那些在交變負荷下工作的連桿、螺栓、齒輪及軸類等。但表面硬度較低，不耐磨?？捎谜{(diào)質(zhì)表面淬火提高零件表面硬度。一般用于表面耐磨、芯部耐沖擊的重載零件，其耐磨性比調(diào)質(zhì)表面淬火高。其表面含碳量0.81.2，芯部一般在0.10.25（特殊情況下采用0.35）。經(jīng)熱處理后，表面可以獲得很高的硬度（HRC5862），芯部硬度低，耐沖擊。 如果用45號鋼滲碳，淬火后芯部會出現(xiàn)硬脆的馬氏體，失去滲碳處理的優(yōu)點?，F(xiàn)在采用滲碳工

5、藝的材料，含碳量都不高，到0.30芯部強度已經(jīng)可以達到很高，應用上不多見。0.35從來沒見過實例，只在教科書里有介紹?？梢圆捎谜{(diào)質(zhì)高頻表面淬火的工藝，耐磨性較滲碳略差。 GB/T699-1999標準規(guī)定的45鋼推薦熱處理制度為850正火、840淬火、600回火，達到的性能為屈服強度355MPa GB/T699-1999標準規(guī)定45鋼抗拉強度為600MPa，屈服強度為355MPa，伸長率為16，斷面收縮率為40，沖擊功為39J 45鋼是軸類零件的常用材料，它價格便宜經(jīng)過調(diào)質(zhì)（或正火）后，可得到較好的切削性能，而且能獲得較高的強度和韌性等綜合機械性能，淬火后表面硬度可達4552HRC。 40Cr等

6、合金結(jié)構(gòu)鋼適用于中等精度而轉(zhuǎn)速較高的軸類零件，這類鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)和淬火后，具有較好的綜合機械性能。 軸承鋼GCr15和彈簧鋼65Mn，經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面高頻淬火后，表面硬度可達5058HRC，并具有較高的耐疲勞性能和較好的耐磨性能，可制造較高精度的軸。 精密機床的主軸（例如磨床砂輪軸、坐標鏜床主軸）可選用38CrMoAIA氮化鋼。這種鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面氮化后，不僅能獲得很高的表面硬度，而且能保持較軟的芯部，因此耐沖擊韌性好。與滲碳淬火鋼比較，它有熱處理變形很小，硬度更高的特性。 45號鋼廣泛用于機械制造，這種鋼的機械性能很好。但是這是一種中碳鋼，淬火性能并不好， 45號鋼可以淬硬至HRC4246。所以如果需要

7、表面硬度，又希望發(fā)揮45鋼優(yōu)越的機械性能，常將45鋼表面滲碳淬火，這樣就能得到需要的表面硬度。 1.3 確定零件的生產(chǎn)類型依設計題目可知：零件的年產(chǎn)量為500,000件/年；結(jié)合生產(chǎn)實際，備品率和廢品率分別取3%和1%，年零件產(chǎn)量為 N-零件的年產(chǎn)量 Q-產(chǎn)品的年產(chǎn)量 n-產(chǎn)品中零件的個數(shù)（此處取n=1） -備品率 -廢品率 查閱機械制造技術(shù)基礎表2.2“機電產(chǎn)品的零件類型分類”知，拉桿屬于輕型零件，查閱表2.3“機電產(chǎn)品零件的生產(chǎn)類型”知，屬于大批生產(chǎn)。 2 確定毛坯類型繪制毛坯簡圖 2.1 選擇毛坯 45鋼是軸類零件的常用材料，它價格便宜經(jīng)過調(diào)質(zhì)（或正火）后，可得到較好的切削性能，而且能獲

8、得較高的強度和韌性等綜合機械性能，淬火后表面硬度可達4552HRC。所以毛坯材料選擇45鋼。2.2確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量由零件的技術(shù)要求，查閱機械制造技術(shù)基礎課程設計確定該毛坯尺寸為長812.8mm，直徑為mm的45號鋼圓柱棒。加工表面零件尺寸加工余量說明外端端面1967.2mm外圓面6.35mm銑削平面4mm以槽中心槽20H114mm以A為基準,左端面為基準，與孔平行孔12H8以A為基準,左端面為基準，與孔平行倒外端面角倒槽下內(nèi)角倒槽上內(nèi)角3 工藝規(guī)程設計3.1定位基準的選擇定位基準有粗基準和精基準之分，通常是先確定精基準，然后再確定粗基準。在此處，應先加工端面，為后續(xù)工序準備好精

9、基準。3.2 擬定工藝路線工藝路線的的擬訂是制訂工藝規(guī)程的總體布局，包括確定加工方法、劃分加工階段、決定工序的集中與分散、加工順序的安排以及安排熱處理、檢驗及其他輔助工序（去毛刺、倒角等）。它不但影響加工的質(zhì)量和效率，而且影響工人的勞動強度、設備投資、車間面積、生產(chǎn)成本等。因此，擬訂工藝路線是制訂工藝規(guī)程的關(guān)鍵性一步，必須在充分調(diào)查研究的基礎上提出工藝方案，并加以分析比較，最終確定一個最經(jīng)濟合理的方案。1. 表面加工方法的確定根據(jù)零件圖上的各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，除查閱機械制造技術(shù)基礎課程設計表2.25平面加工方案的經(jīng)濟精度和表面粗糙度；查表2.24孔加工方案的經(jīng)濟精度和表面粗糙度等

10、之外，還綜合考慮生產(chǎn)類型、工件材料、工件結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)條件等因素，確定拉桿零件的個表面的加工方法，如下：加工表面尺寸及偏差尺寸精度等級表面粗糙度加工方案備注外端面196IT13 3.2粗車半精車外圓面IT9 1.6粗車半精車精車銑削平面IT12 3.2粗銑半精銑淬火熱處理，淬到中心線處槽20H11IT11 3.2粗銑半精銑與A面的垂直度0.1，與孔平行孔12H8IT8 3.2粗銑半精銑與A面的垂直度0.1，與槽平行倒外端面角粗車倒槽下內(nèi)角粗車倒槽上內(nèi)角粗銑半精銑2. 加工工序的安排由于零件對孔12H8的加工要求較高，且生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，為了減少成本，故選擇工序集中原則加工，工序集中不僅生產(chǎn)效率

11、高，有利于一次裝夾后加工較多個表面，不僅保證各加工表面之間的位置精度，而且還減少了各工序間的工作運輸量和裝夾工件的輔助時間。根據(jù)先基準后其它、先面后孔、先主后次、先粗后精的加工原則，輔助工序穿插各工序之間。1）. 根據(jù)這些原則，初步擬定加工工序安排如下表：工序號工序內(nèi)容簡要說明或定位基準10檢驗毛坯長900mm，28.35mm20車外圓面30車左端面、倒角、切斷車端面作后續(xù)精基準40車右端面、倒外端面角左端面50銑削平面60加工孔與平面垂直70加工槽與孔平行2）. 輔助工序在每一工序完成后，安排中間檢驗工序；在機加工工序完成后，安排去毛刺，清洗、去磁工序；最后安排終檢；然后就是入庫。 3）.

12、在綜合考慮上述工序順序安排原則的基礎上，擬定瓦蓋的機械加工工藝路線，如下表：工序號工序內(nèi)容簡要說明或定位基準10檢驗毛坯長900mm，28.35mm20車外圓面、車端面、倒角車端面作后續(xù)精基準30切斷上道工序車的端面40車端面、倒外端面角左端面50銑削平面、銑孔處槽60加工孔與平面垂直70粗、半精加工槽與孔平行75熱處理，淬火78精加工槽與孔平行80中檢90去毛刺，清洗、去磁100終檢110入庫3.3 加工設備及工藝裝備的選用機床和工藝設備的選擇應在滿足零件加工工藝的需要和可靠地保證零件加工質(zhì)量的前提下，與生產(chǎn)批量和生產(chǎn)節(jié)拍相適應，并應優(yōu)先考慮用標準化的工藝裝備和充分利用現(xiàn)有條件，以降低生產(chǎn)準

13、備費用。拉桿的生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，可以選用高效的專用設備和組合機床，也可用通用設備，所選用的夾具為三爪卡盤和專用夾具。各工序加工設備和工藝設備的選用如下：工序號工序內(nèi)容加工設備工藝裝備10檢驗毛坯米尺20車端面、車外圓面、倒角CA6140三爪卡盤、45車刀30切斷CA6140切斷車刀、三爪卡盤40車端面、倒外端面角CA6140游標卡尺、三爪卡盤、45車刀50銑削平面、銑孔處槽數(shù)控銑床Xk5032專用夾具、游標卡尺60加工孔鉆床Z3040鉆頭、鉸刀、專用夾具、塞規(guī)70粗、半精加工槽數(shù)控銑床Xk5032專用夾具、游標卡尺75熱處理，淬火淬火機硬度儀78精加工槽數(shù)控銑床Xk5032專用夾具、游標卡

14、尺80中檢塞規(guī)、游標卡尺、百分表等90去毛刺，清洗、去磁鉗工臺平銼、去磁機100終檢塞規(guī)、游標卡尺、百分表等110入庫3.4 加工余量、工序尺寸和公差的確定1.工序20：車端面、車外圓面、倒角車端面粗車余量：2mm車外圓面粗車余量：5mm車端面半精車余量：1.6mm車外圓面半精車余量：1.0mm車外圓面精車余量：0.35mm，倒角保證尺寸，尺寸公差為IT92.工序30：切斷保證兩端面尺寸199.6mm，尺寸公差為IT133.工序40：車端面、倒外端面角車端面粗車余量：2mm車端面半精車余量：1.6mm倒外端面角保證兩端面尺寸196，尺寸公差I(lǐng)T134. 工序50：銑削平面 粗銑孔處槽深1.0m

15、m粗銑平面余量：3.0mm半精銑平面余量：1.0mm保證尺寸，尺寸公差I(lǐng)T125. 工序60：加工孔鉆11.85mm孔粗鉸孔余量：0.1mm精鉸孔余量：0.05mm保證尺寸，尺寸公差I(lǐng)T86.工序70：粗、半精加工槽先銑一個寬15mm，深6mm槽粗銑槽余量：3mm半精銑槽余量：1mm7.工序75：熱處理，淬火淬火，淬到中心線8.工序78：精加工槽精銑槽余量：0.5mm保證尺寸20H11，尺寸公差I(lǐng)T113.5 切削用量的選擇1. 工序20-車端面、車外圓面、倒角工步切削用量背吃刀量（mm）進給量f（mm/r）切削速度(m/min)轉(zhuǎn)速n(r/min)參考資料12160674機械制造技術(shù)基礎課程

16、設計21.60.351001123機械制造技術(shù)基礎課程設計350.760674機械制造技術(shù)基礎課程設計410.351001123機械制造技術(shù)基礎課程設計50.350.11501685機械制造技術(shù)基礎課程設計2. 工序30-切斷工步切削用量背吃刀量（mm）進給量f（mm/min）切削速度(m/min)轉(zhuǎn)速n(r/min)參考資料10.1565730機械制造技術(shù)基礎課程設計3. 工序40-車端面、倒外端面角工步切削用量背吃刀量（mm）進給量f（mm/min）切削速度(m/min)轉(zhuǎn)速n(r/min)參考資料12160674機械制造技術(shù)基礎課程設計21.60.351001123機械制造技術(shù)基礎課程設

17、計4.工序50-銑削平面 工步切削用量背吃刀量（mm）進給量f（mm/min）切削速度(m/min)轉(zhuǎn)速n(r/min)參考資料111.272809機械制造技術(shù)基礎課程設計231.272809機械制造技術(shù)基礎課程設計310.31661864機械制造技術(shù)基礎課程設計5.工序60-加工孔工步切削用量背吃刀量（mm）進給量f（mm/min）切削速度(m/min)轉(zhuǎn)速n(r/min)參考資料10.2620640機械制造技術(shù)基礎課程設計20.1112384機械制造技術(shù)基礎課程設計30.050.755160機械制造技術(shù)基礎課程設計6.工序70-粗、半精加工槽工步切削用量背吃刀量（mm）進給量f（mm/mi

18、n）切削速度(m/min)轉(zhuǎn)速n(r/min)參考資料160.128378機械制造技術(shù)基礎課程設計220.0632672機械制造技術(shù)基礎課程設計30.70.0440840機械制造技術(shù)基礎課程設計7.工序75：熱處理，淬火工步切削用量背吃刀量（mm）進給量f（mm/min）切削速度(m/min)轉(zhuǎn)速n(r/min)參考資料1機械制造技術(shù)基礎課程設計8.工序78：精加工槽工步切削用量背吃刀量（mm）進給量f（mm/min）切削速度(m/min)轉(zhuǎn)速n(r/min)參考資料10.30.0446966機械制造技術(shù)基礎課程設計3.6 時間定額的計算1.基本時間的計算（1）工序20-車端面、車外圓面、倒角

19、由于該工序包括五個工步，粗車端面、粗車外圓、半精車端面、半精車外圓面、精車外圓面，主偏角，查表5.41車削基本時間計算。車端面：，mm，粗車端面，半精車端面2s3.3s車外圓：，l=199.9mm，粗車外圓面，半精車外圓精車外圓面26.8s31.6s70.1s =+=133.8s（2）工序30-切斷 ，mm9.3（3） 工序40-車端面、倒外端面角，mm，粗車端面，半精車端面2s3.3=+=5.3s（4） 工序50-銑削平面 ，mm，13mm，孔槽d=10mm，=9.2mm，l=10mm,l=72mm，d=50mm，=17mm，16.867.4s=67.4s=+=151.6s（5） 工序60-

20、加工孔 ，mm，3mm，l=22，mm，3mm，l=22，3mm，l=22=11.9s=4.2s=4.0s=+=20.1s（6） 工序70-粗、半精加工槽，mm，13mm，l=22mm，=56.0s=46.6=47.3s=+=149.9s（7）工序78：精加工槽，mm，13mm，l=22mm，=47.5s2.輔助時間輔助時間與基本時間的關(guān)系為=（0.150.2），取=0.15，則各工序的輔助時間為：工序20的輔助時間：工步1 =0.15=0.15x2=0.3s 工步2 =0.15=0.15x3.3=0.5s 工步3 =0.15=0.15x26.8=4.0s 工步4 =0.15=0.15x31.

21、6=4.7s 工步5 =0.15=0.15x70.1=10.5s工序30的輔助時間：工步1 =0.15=0.15x9.3=1.4s工序40的輔助時間 工步1 =0.15=0.15x2=0.3s 工步2 =0.15=0.15x3.3=0.5s工序50的輔助時間 工步1 =0.15=0.15x16.8=2.5s 工步2 =0.15=0.15x67.4=10.1s 工步3 =0.15=0.15x67.4=10.1s工序60的輔助時間 工步1 =0.15=0.15x11.9=1.8s 工步2 =0.15=0.15x4.2=0.63s 工步3=0.15=0.15x4.0=0.6s工序70的輔助時間 工步

22、1 =0.15=0.15x56.0=8.4s 工步2 =0.15=0.15x46.6=6.7s 工步3=0.15=0.15x47.3=7.1s工序78的輔助時間 工步1 =0.15=0.15x47.5=7.2s3. 其他時間的計算除了作業(yè)時間（基本時間、輔助時間之和）以外，每道工序的單件時間還包括布置工作地時間、休息與生理需要時間和準備與終結(jié)時間。由于瓦蓋的生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，分攤到每個工件上的準備與終結(jié)時間甚微，可忽略不計；布置工作地的時間是作業(yè)時間的2%7%，休息與生理時間是作業(yè)時間的2%4%，此處均取3%，則各工序的其他時間+=6%（+）分別為：工序20的其他時間：+=6%（+）=6%

23、（+0.15）=9.2s工序30的其他時間：+=6%（+）=6%（+0.15）=0.64s工序40的其他時間：+=6%（+）=6%（+0.15）=0.37s工序50的其他時間：+=6%（+）=6%（+0.15）=10.4s工序60的其他時間：+=6%（+）=6%（+0.15）=1.4s工序70的其他時間：+=6%（+）=6%（+0.15）=10.3s工序78的其他時間：+=6%（+）=6%（+0.15）=3.3s4. 單件時間的計算各工序的單件時間分別為：工序20的單件時間：=133.8+20.1+9.2=163.1s工序30的單件時間：=9.3+1.4+0.64=11.3s工序40的單件時間

24、：=5.3+0.8+0.37=6.5s工序50的單件時間：=151.6+22.8+10.4=184.8s工序60的單件時間：=20.1+3.01+1.4=24.5s工序70的單件時間：=149.9+22.9+10.3=182.8s 工序78的單件時間：=47.5+7.1+3.3=57.9s將上述零件工藝規(guī)程設計的結(jié)果填入工藝文件。拉桿零件的機械加工工藝過程卡、機械加工工序卡如附錄。4 專用銑槽夾具設計4.1 夾具設計任務為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需設計專用夾具。為工序70銑槽設計專用夾具，所用機床為數(shù)控銑床Xk5032，大批生產(chǎn)類型。1.工序尺寸和技術(shù)要求 加工一個寬20

25、H11的槽，槽的軸線對基準面A的垂直度公差為0.1mm，表面粗糙度Ra3.2,到孔中心的尺寸為mm。2.生產(chǎn)類型及時間定額生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，時間定額182.8s。3.設計任務書根據(jù)拉桿零件機械加工工序70加工拉桿槽20H11mm工序卡，提出該工序的專用機床夾具設計任務書，其表格如銑槽專用工藝裝備設計任務書所示。任務書中按工藝規(guī)程要求，提出定位基面、尺寸及公差、加工部位、工藝要求等作為夾具設計的依據(jù)。4.2 擬定鉆床夾具結(jié)構(gòu)方案與繪制夾具草圖1. 確定工件定位方案，設計定位裝置分析工序簡圖可知，加工拉桿槽20H11mm，到孔中心的尺寸及公差為mm，從基準的重合準則和定位的穩(wěn)定性、可靠性出發(fā)，

26、選擇左端面為主要基準，并選擇孔的軸線為槽的基準。定位元件采用支承釘定位。后面板支承釘與左端面接觸，限制一個自由度，兩個長V形塊與外圓面接觸并夾緊，限制五個自由度，實現(xiàn)工件完全定位。定位孔與定位襯套的配合尺寸為，支承釘與定位襯套的配合尺寸為。對于工序尺寸mm而言，定位基準與與工序基準重合，定位誤差（159）=0；對于加工槽寬20H11mm由刀具直接保證，（14.85）=0；由此可知，該方案合理、可行。2. 確定工件的加緊方案，設計夾緊裝置拉桿的外圓面徑向比軸向剛度好，因此夾緊力應指向圓棒的中心。針對大批量生產(chǎn)工藝特征，此夾具選用一般螺母夾緊機構(gòu)。氣動壓塊加緊機構(gòu)中均采用標準夾具元件，確定螺母夾緊

27、機構(gòu)結(jié)構(gòu)尺寸。3. 確定導向方案，設計導向裝置為能迅速、準確地確定刀具與工件的相對位置，鉆夾具上都應設置導向的元件-導柱，導柱安裝兩對V形塊上使V形塊工作的時候能平穩(wěn)運動。4. 確定夾具具體結(jié)構(gòu)型式及夾具在機床上的安裝方式考慮到夾具的剛度、強度和工藝性要求，采用鑄造和機加工相配合夾具體結(jié)構(gòu)。5. 繪制夾具草圖4.3 繪制夾具裝配總圖銑模的裝配總圖上應將定位心軸、后模板與夾具體的連接結(jié)構(gòu)表達清楚。夾具裝配總圖見附錄。其中定位襯套與夾具體采用過度配合，定位支承釘與定位襯套也采用過度配合。后模板與夾具體用兩個螺釘和銷釘連接，固定V形塊與夾具體采用內(nèi)六角螺釘連接。夾具裝配時，待后模板位置調(diào)整好再擰緊螺釘，然后再調(diào)整固定V形塊的位置，并用螺釘固定好4.4 夾具裝配圖上標注尺寸、配合及技術(shù)要求1. 最大輪廓尺寸300mm、200mm、127mm。2. 確定定位元件之間的尺寸與公差后模板定位支承釘之間的公差尺寸取工件相應尺寸公差的1/3，偏差對稱標注，即標準尺寸為（）mm、（）mm、（）mm。3. 確定定位元件與夾具體的尺寸及公差定位支承釘中心線與夾具底面的尺寸及公差根據(jù)V形塊的尺寸及工件的直徑，確定尺寸及公差為mm，平行度公差取0.02mm，4. 標注關(guān)鍵件的配合尺寸關(guān)鍵件的配合尺寸標注見附錄，、。結(jié)束語在學完機械制造工藝學之后，我們經(jīng)過了為期3個星期的課程設計