項目7叉架零件機械加工工藝編制

項目7叉架零件機械加工工藝編制任務1分析叉架零件的技術資料任務2確定叉架零件的生產(chǎn)類型任務3選定叉架零件的毛坯類型及其制造方法任務4擬定叉架零件的工藝路線任務5選擇叉架零件的定位基準和工藝裝備任務6設計叉架零件的加工工序任務7填寫叉架零件的機械加工工藝文件任務8設計關鍵加工工序的專用夾具項目小結同步練習8目錄項目7叉架零件機械加工工藝編制項目7叉架零件機械加工工藝編制任務1分析叉架零件的技術資料1.叉架零件的功用叉架零件在機器設備中主要起連接、撥動、支承等作用，常見的有支架、撥叉、連桿、搖桿、杠桿等，如圖7-2所示。其中支架用做機構的連接；撥叉用于變速箱中，用來改變軸上滑移齒輪或離合器的位置，以達到變速或運動的離合的目的；連桿用做機器中傳遞擺動或回轉運動。

任務1分析叉架零件的技術資料2.叉架零件的結構特點叉架零件屬于異形類零件，用途不同，形狀也有所差異，但共同特點是呈很不規(guī)則的非對稱結構，從功能上來講，通?？煞殖梢韵氯齻€部分，現(xiàn)以撥叉為例分析，見圖7-3所示。（1）結合部分：通過主要內孔裝在軸上。（2）連接部分：往往有筋板、鑄造或鍛造圓角和拔模斜度，一般不需加工。（3）工作部分：根據(jù)用途有圓孔、叉形、定位平面等結構。由于工作部分與結合部分被連接部分隔離，叉架零件呈細長桿件，剛性較差，在加工過程中易產(chǎn)生裝夾變形，加工面之間的相關尺寸也不易測量，定位相對困難。任務1分析叉架零件的技術資料3.叉架零件的主要技術要求叉架零件結合部分上的主要孔裝在軸上，它是零件的設計基準，孔的尺寸精度為IT7-10級，端面要求與孔垂直，工作部分上的輔助孔或工作平面與主要孔有孔距、位置的要求，兩者要求平行或垂直，連接部分一般不需要進行機械加工。為了提高叉架零件的使用壽命，兩側工作面有時還需淬硬至HRC40-50。叉架零件各部分的技術要求都是根據(jù)其用途確定的，由于形狀復雜，為保證正確定位，加工時往往需要設計專用夾具。任務1分析叉架零件的技術資料7.1.2、撥叉技術資料分析1．分析撥叉的結構形狀該撥叉零件圖采用了全剖的主視圖、旋轉剖視的左視圖來表達內外結構，如圖7-1、圖7-3所示。通過分析其屬于典型的叉架零件，φ15H8為結合部分，兩拔叉腳為工作部分，兩者中間為連接部分不需加工。2．明確撥叉各部分的作用查閱產(chǎn)品相關技術資料，可知該撥叉位于拖拉機變速箱中，用來改變滑移齒輪在傳動軸上的位置，使不同齒數(shù)的齒輪相互嚙合，從而得到不同的傳動比。其中，撥叉頭以直徑φ15H8的孔套在軸上，通過上面寬13mm的操縱槽實現(xiàn)滑移，槽內φ5孔用做周向固定；撥叉腳卡在雙聯(lián)齒輪的凹槽中，為提高兩側作表面耐磨性要求進行局部淬火。任務1分析叉架零件的技術資料3．確定關鍵加工表面（1）結合部分：內孔φ15H8是零件的設計基準，其尺寸精度和粗糙度要求（Ra3.2μm）較高，是加工的關鍵表面。操縱槽寬度13+0.20和φ5H14精度一般，但是相對工作部分有一定的角度要求，加工時定位困難，可以確定為加工的一般表面。（2）工作部分：撥叉腳兩端面為工作表面，厚度7，公差要求為IT11，對φ15H8軸線有垂直度要求，最終需要局部淬火也應定為關鍵加工表面。兩撥叉腳內槽的距離公差50H12精度一般，可以確定為加工的一般表面。（3）其余表面精度一般或不需加工，可定為加工的次要表面，如圖7-4所示。任務2確定叉架零件的生產(chǎn)類型1.計算撥叉的生產(chǎn)綱領根據(jù)任務書的要求：產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領為4000臺/年；每臺設備中叉架零件數(shù)量為1件；備品率為a=10%，廢品率b=為1%經(jīng)計算可得：N=Qn(1+a)(1+b)=4444件/年2.確定撥叉的生產(chǎn)類型及工藝特點根據(jù)生產(chǎn)綱領（4444件/年）及產(chǎn)品類型（拖拉機屬于中型機械），查附16《機加工各種生產(chǎn)類型的生產(chǎn)綱領及工藝特點》得出，撥叉的生產(chǎn)類型屬于大批生產(chǎn)，并歸納其工藝特點，見表7-2。任務3選定叉架零件的毛坯類型及其制造方法7.3.1、叉架零件毛坯的選定叉架零件為受力零件，有些還需要承受交變的沖擊載荷。根據(jù)其不同的工作條件，需要選用合適的材料及毛坯類型。一般情況下，叉架零件可選用碳素結構鋼35、45或40Cr等，毛坯可選用鍛件或精密的鑄件。由于叉架類零件的外形較復雜，自由鍛達不到所需形狀，因此需要選用模鍛件。如果在工作中不承受沖擊載荷，生產(chǎn)批量也不太大，則可以選用鑄鋼或灰鑄鐵的鑄件毛坯。叉架零件上需鉆削加工的孔，尤其是直徑小于50的孔，毛坯制造時通常將其做成實心。若事先在毛坯上留孔，鉆頭反而容易鉆偏。7.3.2、撥叉毛坯實例分析1．選擇撥叉的毛坯類型及其制造方法由于撥叉的材料為ZG310-570，毛坯類型可確定為鑄鋼件?？疾殚喐奖?《常用毛坯類型》慮該零件是大批生產(chǎn)，且輪廓尺寸不大，所以宜選用機械造型。機械造型的生產(chǎn)效率比手工造型高數(shù)倍至數(shù)十倍，特別適合大批大量生產(chǎn)，雖然一次性投入較大，但對工人的技術水平要求較低，鑄件的質量穩(wěn)定性也有明顯提高。由于毛坯尺寸較小，撥叉鑄件采用多件同時澆注，選擇過零件最高線且平行于叉腳對稱面的平面作為分型面。造型方式為帶型芯的分模造型，鐵水經(jīng)兩撥叉腳位置經(jīng)橫澆口流入。任務3選定叉架零件的毛坯類型及其制造方法2.確定撥叉毛坯的加工余量查附表3《鑄件機械加工余量等級的選擇》，根據(jù)撥叉鑄造方法（砂型鑄造機器造型），考慮鏈接部分不加工，且利用不加工表面作為粗基準進行定位的情形較多，確定鑄件機械加工余量等級為F。查附表2《鑄件的機械加工余量等級的選擇》及附表5《鑄件的尺寸偏差》，結合各加工表面鑄造時所處位置，將撥叉毛坯各表面加工余量及公差列入表7-3。任務3選定叉架零件的毛坯類型及其制造方法3．繪制撥叉毛坯簡圖撥叉毛坯簡圖是在零件圖基礎上增加了毛坯余量，并根據(jù)鑄造工藝要求簡化后的視圖，圖中用交叉線圖案來表示加工余量，如圖7-5所示。任務4擬定叉架零件的工藝路線7.4.1、溝槽表面的加工方法任務4擬定叉架零件的工藝路線7.4.2、叉架零件的一般加工工藝路線為了保證工作部分對結合部分主要孔的位置精度要求，叉架零件的加工工藝路線一般做如下安排：1．如叉架零件工作部分和結合部分的端面在同一平面上，則首先應加工出此平面，以它為定位基準，加工主要孔及結合部分，并保證達到其相互位置的要求，然后以孔為基準，加工其余各加工面，如槽、螺孔和凸肩等。2．如叉架零件工作部分和結合部分的端面不在同一平面上，則可以首先加工出結合部分的主要孔及一個端面，然后加工另一側的端面，最后加工其余的表面。任務4擬定叉架零件的工藝路線7.4.3、撥叉工藝路線實例分析1．確定撥叉各表面的加工方法根據(jù)叉架各加工表面的精度和表面粗糙度要求，查表1-11《內圓表面加工方案》及1-12《平面加工方案》，得出各主要表面的加工方案，見表7-4。任務4擬定叉架零件的工藝路線2．劃分撥叉的加工階段該零件除φ15H8內孔和撥叉腳兩端面需分粗、精加工外，其余表面精度一般且余量不多，各工序粗、精加工之間的影響不大，所以按照工序分散的原則，以每次裝夾劃分為一道工序，不必劃分加工階段。3、初步擬定撥叉的加工工藝路線4、選擇加工設備由于采用工序分散原則，加工設備均采用現(xiàn)有通用機床，即普通車床CA6140、立式銑床X5030、臥式銑床X62W、磨床M7120A及鉆床Z525，具體安排見前表7-5。任務5選擇叉架零件的定位基準和工藝裝備7.5.1、銑削加工的常用裝夾方法銑削加工是平面、鍵槽、齒輪以及各種成形面的常用加工方法。在銑床上加工工件時，一般采用以下幾種裝夾方法：1．直接裝夾在銑床工作臺上。大型工件常直接裝夾在工作臺上，用螺柱、壓板壓緊，這種方法需用百分表、劃針等工具找正加工面和銑刀的相對位置，如圖7-7（a）所示。2．用機床用平口虎鉗裝夾工件。對于形狀簡單的中、小型工件，一般可裝夾在機床用平口虎鉗中，如圖7-7（b）所示，使用時需保證平口虎鉗在機床中的正確位置。3．用分度頭裝夾工件。4．用V形架裝夾工件。這種方法一般適用于軸類零件，它除了具有較好的對中性以外，還可承受較大的切削力，如圖7-7（d）所示。5．用專用夾具裝夾工件。專用夾具定位準確，夾緊方便，效率高，一般適用于成批、大量生產(chǎn)中。任務5選擇叉架零件的定位基準和工藝裝備7.5.2、撥叉加工定位基準和工藝裝備選擇實例分析1.選擇撥叉的粗基準撥叉粗基準的選擇有多種方案，在此列出兩個方案供選擇，如表7-6所示。方案一：選擇不加工表面——撥叉頭頂面以及撥叉腳后面為粗基準，加工φ15孔及端面，實現(xiàn)了完全定位，輔以撥叉頭左面的輔助基準，增加工藝剛度。夾緊力壓住主要定位面，夾緊可靠，操作方便。方案二：選擇不加工表面——撥叉頭后面、撥叉頭φ22下半圓柱為粗基準，加工φ15孔及端面，只需要五點定位，這種定位也能夠保證撥叉頭尺寸。任務5選擇叉架零件的定位基準和工藝裝備2.選擇撥叉的精基準精基準選擇主要考慮的原則是：基準重合，基準統(tǒng)一，并保證工件定位準確。夾緊可靠，操作方便?，F(xiàn)以零件最后加工表面——磨撥叉腳前、后端面工序為例，分析如何確定精基準選擇方案，見表7-7所示。方案一：選擇平面垂直度基準φ15孔及尺寸31的基準φ5軸線為精基準，實現(xiàn)完全定位，這種定位符合基準重合的原則，只是夾緊力離開加工表面遠了些，并且裝夾操作不太方便。方案二：選擇重要表面——撥叉頭前端面、φ15H8孔軸線為精基準，實現(xiàn)了五點定位，因為設計要求不需要完全定位，輔以撥叉腳附近的輔助基準，增加工藝剛度。夾緊力壓住主要定位面以及輔助基準，夾緊方便可靠，夾具結構簡單，φ15H8孔軸線為基準符合基準重合的原則，尺寸31要求不高，以撥叉頭前端面為基準能夠保證加工要求。任務5選擇叉架零件的定位基準和工藝裝備3.選擇工藝裝備（1）夾具的選擇。根據(jù)撥叉是大批生產(chǎn)的工藝特點，為提高生產(chǎn)效率和加工質量穩(wěn)定性，各工序都要求設計專用夾具。（2）刀具的選擇。為進一步提高撥叉加工各工序的效率，必要時可采用高效率的復合刀具及其它專用刀具。如φ15H8可考慮鉆擴鉸復合刀具，但為了縮短生產(chǎn)準備周期，如采用標準刀具也未嘗不可。（3）量具的選擇。直徑為15H8的孔的精度要求較高，需要設計專用的孔用通、止規(guī)進行測量，尺寸都用通用量具測量。任務6設計叉架零件的加工工序1．確定撥叉各工序的加工余量及工序尺寸撥叉為大批生產(chǎn)，可由查表法，配合經(jīng)驗法、類比法來確定各工序加工余量及工序尺寸。撥叉需要加工的表面不多，只有兩道工序的5個工步需要計算工序尺寸，其余都按零件圖最終的尺寸直接加工到位經(jīng)分析計算，將分析計算的相關數(shù)據(jù)列于表7-8中。任務6設計叉架零件的加工工序2．確定撥叉的切削用量根據(jù)加工余量和裝夾牢固情況，確定背吃刀量和走刀次數(shù)。查附表13《常用通用機床的主軸轉速和進給量》結合經(jīng)驗確定主軸轉數(shù)n和刀具進給量f，數(shù)據(jù)見表7-9。任務6設計叉架零件的加工工序3.確定工時定額撥叉的工時定額，以同類零件的加工工時類比確定，也可在試制過程中，對有一定加工經(jīng)驗的工人進行實測，給出的參考工時定額見表7-10。需要在生產(chǎn)過程中不斷修正，使其逐步趨向合理。任務7填寫叉架零件機械加工工藝文件任務7填寫叉架零件機械加工工藝文件任務7填寫叉架零件機械加工工藝文件任務7填寫叉架零件機械加工工藝文件任務7填寫叉架零件機械加工工藝文件任務7填寫叉架零件機械加工工藝文件任務7填寫叉架零件機械加工工藝文件任務8設計叉架零件加工的專用夾具7.8.1、機床夾具設計的基本要求1．保證工件的加工精度專用夾具應有合理的定位方案，合適的尺寸、公差和技術要求，并進行必要的精度分析，確保夾具能滿足工件的加工精度要求。2．提高生產(chǎn)效率專用夾具的復雜程度要與工件的生產(chǎn)綱領相適應。應根據(jù)工件生產(chǎn)批量的大小選用不同復雜程度的快速高效夾緊裝置，以縮短輔助時間，提高生產(chǎn)效率。3．工藝性好專用夾具的結構應簡單、合理、便于加工、裝配、檢驗和維修。專用夾具的生產(chǎn)屬于單件生產(chǎn)。當最終精度由調整或修配保證時，夾具上應設置調整或修配結構，如適當?shù)恼{整間隙、可修磨的墊片等。4．使用性好專用夾具的操作應簡便、省力、安全可靠，排屑應方便，必要時可設置排屑裝置。5．經(jīng)濟性好除考慮專用夾具本身結構簡單、標準化程度高、成本低廉外，還應根據(jù)生產(chǎn)綱領對夾具方案進行必要的經(jīng)濟分析，以提高夾具在生產(chǎn)中的經(jīng)濟效益。任務8設計叉架零件加工的專用夾具7.8.2、機床夾具設計的一般步驟1.進行工藝分析夾具設計的第一步是在已知生產(chǎn)綱領的前提下，研究被加工零件的零件圖、工序圖、工藝規(guī)程和設計任務書，對工件進行工藝分析。其內容主要是了解工件的結構特點、材料，確定本工序的加工表面、加工要求、加工余量、定位基準和夾緊表面及所用的機床、刀具、量具等。其次是根據(jù)設計任務收集有關資料。2.擬定夾具結構方案與繪制夾具草圖確定工件的定位方案，設計定位裝置；確定工件的夾緊方案，設計夾緊裝置；確定對刀或導向方案，設計對刀或導向裝置；確定夾具與機床的連接方式，設計連接元件及安裝基面；確定和設計其它裝置及元件的結構形式，如分度裝置、預定位裝置及吊裝元件等；確定夾具體的結構形式及夾具在機床上的安裝方式；繪制夾具草圖，并標注尺寸、公差及技術要求。3、進行必要的分析計算4、審查方案與改進設計5．繪制夾具裝配圖6．繪制夾具零件圖夾具中的非標準零件均要畫零件圖，并按夾具總圖的要求，確定零件的尺寸、公差及技術要求。任務8設計叉架零件加工的專用夾具7.8.3、銑床夾具設計初步在銑削加工時，往往把夾具安裝在銑床工作臺上，工件連同夾具隨工作臺做進給運動。1．銑床夾具的主要類型及結構形式銑床夾具主要用于加工零件上的平面、凹槽、鍵槽、花鍵、缺口及各種成形面。按工件的進給方式不同，銑床夾具可分為直線進給式、圓周進給式和靠模進給式三種類型。（1）．直線進給式銑床夾具這類銑床夾具用得最多。夾具安裝在銑床工作臺上，加工中隨工作臺按直線進給方式運動。根據(jù)工件質量、結構及生產(chǎn)批量，將夾具設計成單件多點、多件平行和多件連續(xù)依次夾緊的聯(lián)動方式，有時還要采用分度機構，均為了提高生產(chǎn)效率。（2）．圓周進給式銑床夾具圓周進給銑削方式在不停車的情況下裝卸工件，一般是多工位，在有回轉工作臺的銑床上使用。這種夾具結構緊湊，操作方便，機動時間與輔助時間重疊，是高效銑床夾具，適用于大批量生產(chǎn)。（3）.靠模銑床夾具這種帶有靠模的銑床夾具用在專用或通用銑床上加工各種非圓曲面?？磕５淖饔檬鞘构ぜ@得進給路線，形成仿形運動。按主進給運動方式，靠模銑床夾具可分為直線進給和圓周進給兩種。任務8設計叉架零件加工的專用夾具7.8.1、機床夾具設計的基本要求1．保證工件的加工精度專用夾具應有合理的定位方案，合適的尺寸、公差和技術要求，并進行必要的精度分析，確保夾具能滿足工件的加工精度要求。2．提高生產(chǎn)效率專用夾具的復雜程度要與工件的生產(chǎn)綱領相適應。應根據(jù)工件生產(chǎn)批量的大小選用不同復雜程度的快速高效夾緊裝置，以縮短輔助時間，提高生產(chǎn)效率。3．工藝性好專用夾具的結構應簡單、合理、便于加工、裝配、檢驗和維修。專用夾具的生產(chǎn)屬于單件生產(chǎn)。當最終精度由調整或修配保證時，夾具上應設置調整或修配結構，如適當?shù)恼{整間隙、可修磨的墊片等。4．使用性好專用夾具的操作應簡便、省力、安全可靠，排屑應方便，必要時可設置排屑裝置。5．經(jīng)濟性好除考慮專用夾具本身結構簡單、標準化程度高、成本低廉外，還應根據(jù)生產(chǎn)綱領對夾具方案進行必要的經(jīng)濟分析，以提高夾具在生產(chǎn)中的經(jīng)濟效益。任務8設計叉架零件加工的專用夾具

7.8.2、機床夾具設計的一般步驟專用夾具的設計步驟可以劃分為6個階段。1.進行工藝分析夾具設計的第一步是在已知生產(chǎn)綱領的前提下，研究被加工零件的零件圖、工序圖、工藝規(guī)程和設計任務書，對工件進行工藝分析。其次是根據(jù)設計任務收集有關資料。2.擬定夾具結構方案與繪制夾具草圖確定工件的定位方案，設計定位裝置；確定工件的夾緊方案，設計夾緊裝置；確定對刀或導向方案，設計對刀或導向裝置；確定夾具與機床的連接方式，設計連接元件及安裝基面；確定和設計其它裝置及元件的結構形式。3、進行必要的分析計算工件的加工精度較高時，應進行工件加工精度分析。有動力裝置的夾具，需計算夾緊力。當有幾種夾具方案時，可進行經(jīng)濟分析，選用經(jīng)濟效益較高的方案。4、審查方案與改進設計夾具草圖畫出后，應征求有關人員的意見，并送有關部門審查，然后根據(jù)他們的意見對夾具方案做進一步修改。5．繪制夾具裝配圖6．繪制夾具零件圖。任務8設計叉架零件加工的專用夾具7.8.3、銑床夾具設計初步1．銑床夾具的主要類型及結構形式銑床夾具主要用于加工零件上的平面、凹槽、鍵槽、花鍵、缺口及各種成形面。按工件的進給方式不同，銑床夾具可分為直線進給式、圓周進給式和靠模進給式三種類型。（1）．直線進給式銑床夾具（2）．圓周進給式銑床夾具圓適用于大批量生產(chǎn)。（3）.靠模銑床夾具2．銑床夾具的設計要點設計銑床夾具時應注意：夾緊力要足夠且反行程自鎖；夾具的安裝要準確可靠，即安裝及加工時要正確使用定向鍵、對刀裝置；夾具體要有足夠的剛度和穩(wěn)定性，結構要合理。任務8設計叉架零件加工的專用夾具（1）銑床夾具的總體設計銑床夾具要有足夠的強度和剛度，必要時應設置加強筋。（2）銑床夾具的安裝銑床夾具在銑床工作臺上的安裝位置，直接影響被加工表面的位置精度，所以在設計時就必須考慮其安裝方法。一般情況下，在夾具底座下面裝兩個定位鍵，將這兩個定位鍵嵌入到銑床工作臺的同一條T形槽中，再用T形螺栓和墊圈、螺母將夾具體緊固在工作臺上。對于精度要求高的夾具，常不設置定位鍵，而在夾具體的側面加工出一窄長平面作為夾具安裝時的找正基面。如夾具寬度較大時，可以在同側設置兩個耳座，但兩耳座的間距必須與工作臺上兩個T形槽的間距相同。任務8設計叉架零件加工的專用夾具（3）銑床夾具的對刀裝置采用塞尺的目的，是為了不使刀具與對刀塊直接接觸，以免損壞刀刃或造成對刀塊過早磨損。使用時，將塞尺放在刀具與對刀塊之間，憑抽動的松緊感覺來判斷，以適度為宜。常用的塞尺有平塞尺和圓塞尺兩種，都已標準化，如圖7-10（b）、（c）所示為常用標準塞尺的結構，一般在夾具總圖上應注明塞尺的尺寸。平塞尺的厚度a常用的為1mm、3mm、5mm，圓塞尺的基本尺寸d為?3mm或?5mm，設計時可參閱《夾具零件及部件》中的國家標準GB2244—80和GB2245—80。為簡化夾具結構，生產(chǎn)中有時不用對刀裝置，而采用試切法、標準件對刀法或用百分表來校正定位元件相對于刀具的位置。任務8設計叉架零件加工的專用夾具7.9.4、撥叉操縱槽銑夾具設計實例以撥叉工序80道工序銑操縱槽為例，該工序在X62W臥式銑床上加工，由于是大批生產(chǎn)，需要設計專用銑床夾具。具體設計步驟如下。1．工藝分析根據(jù)表7-12撥叉機械加工工藝過程卡，前面工序已經(jīng)把操縱槽加工的定位基準表面（撥叉頭的前端面、φ15H8孔以及撥叉腳內側面）加工完畢，考慮操縱槽尺寸精度不太高，因此槽寬精度由刀具直接保證，深度由對刀塊保證。2．擬定夾具結構方案該操縱槽為直線溝槽，只需采用直線進給式銑床夾具，它應包括定位元件、夾緊裝置、對刀元件、定位鍵和夾具體等幾個基本部分。（1）確定工序的定位夾緊方案任務8設計叉架零件加工的專用夾具（2）．其它結構設計任務8設計