變速桿加工工藝設(shè)計(jì)方案

西北農(nóng)林科技大學(xué)機(jī)械與電子工程學(xué)院《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課程作業(yè)變速桿加工工藝設(shè)計(jì)分組號(hào)3組長(zhǎng)組員二零13年11月17日目錄TOC\o"1-3”\h\z\uHYPERLINK\l"_Toc369273848”一、零件分析 一、零件分析1。1零件結(jié)構(gòu)分析1。1.1分析零件圖及裝配圖變速桿的主要工作部分為彎曲部位較短的一側(cè)，安裝于變速箱內(nèi)部,與變速箱內(nèi)部機(jī)構(gòu)有較高的配合性質(zhì)，因此精度要求較高；而彎曲部位較長(zhǎng)側(cè)位于變速箱外部，為操控者手握部位，精度要求不高，只需滿足基本的尺寸要求即可。因此，整個(gè)零件加工過(guò)程中,需要確保較短側(cè)的加工精度，有良好的加工工藝,另一側(cè)的加工要求可在滿足尺寸要求的前提下選取較低的加工精度.1。1。2結(jié)構(gòu)工藝性分析變速桿結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單,加工表面都集中于安裝于變速箱內(nèi)部的一側(cè),加工精度高、要求多，而外部的加工工藝要求較低，只需滿足基本尺寸要求即可。故應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：第一、桿上有兩個(gè)球面，因?yàn)橐c其他機(jī)構(gòu)進(jìn)行配合，所以都要有較高的尺寸精度，其上的平面與槽都有很高的粗糙度要求；第二、兩個(gè)球面的球心也有較高的相對(duì)位置要求，亦有較高的尺寸精度；第三、連接兩個(gè)球面的中間軸有一定的錐度；第四、彎曲部位有一定的角度要求及其他尺寸要求，但是要求的精度不高；長(zhǎng)桿部分的末端需要切制螺紋，注意提前車(chē)削退刀槽。1。2零件技術(shù)要求分析較小的球面的表面粗糙度為Ra<3。2；較大的球面的表面粗糙度為Ra<3。2，其上槽部的加工平面的表面粗糙度為Ra〈6。3；兩個(gè)球的直徑公差要求分別為：大-0.2~—0.1，小—0.4~-0.2;兩球心的中心距偏差值為±0.2。1.3確定毛坯毛坯選用直徑為32mm的長(zhǎng)直45碳鋼棒料，長(zhǎng)度為500mm。二、擬定零件的機(jī)加工工藝路線2.1定位基準(zhǔn)的選擇在棒料兩端鉆頂尖孔，作為車(chē)削的基準(zhǔn)，進(jìn)行棒料各部位的車(chē)削加工；銑平棒料的一個(gè)斷面作為定位基準(zhǔn),確定兩球形及軸肩的位置；球面上的平面及凹槽則通過(guò)先加工出一平面或凹槽，作為加工相對(duì)應(yīng)位置的平面或凹槽時(shí)的基準(zhǔn)。2。2確定各加工表面的加工方案第一、棒料整體采用車(chē)削加工,對(duì)于有錐度的一段則加入精車(chē)工序；第二、棒料上的兩個(gè)球心部位采用磨削加工；第三、球面上的平面及凹槽則采用銑削加工;第四、端部的螺紋采用銑削加工，在螺紋銑床上進(jìn)行加工；第五、彎折部分采用沖壓彎曲加工的方法.2.3加工階段的劃分，安排加工順序第一步、對(duì)棒料進(jìn)行鉆頂尖孔，并進(jìn)行車(chē)削加工；第二步、對(duì)有錐度的一段軸進(jìn)行加工;第三步、加工兩個(gè)球面；第四步、加工球面上的平面及凹槽;第五步、對(duì)棒料進(jìn)行彎折加工;第六步、進(jìn)行螺紋的加工。2。4確定加工集中與分散車(chē)削部分及帶錐度的部分軸的加工集中在車(chē)床上一次加工完成；兩個(gè)球面的加工在所選的磨床上集中加工完成;兩球面上的各加工表面集中在銑床上加工完成；彎曲工序則在沖壓機(jī)上完成;螺紋的加工在螺紋銑床上加工完成.2.5擬定加工工藝路線一、鉆兩個(gè)頂尖孔；二、對(duì)棒料進(jìn)行車(chē)削加工，滿足桿件各部位的尺寸要求;三、車(chē)削加工有錐度的部分軸段；四、磨削加工兩球面;五、銑削加工兩球面上的平面及凹槽；六、對(duì)桿件進(jìn)行彎曲加工；七、車(chē)削加工確定桿件另一端長(zhǎng)度；八、銑削加工另一端的螺紋部分。三、選擇加工設(shè)備和工藝裝備3。1機(jī)床設(shè)備的選擇1)普通車(chē)床CA6136φ360×50理由:a、軸類(lèi)零件是回轉(zhuǎn)體，要選用車(chē)床而不用磨床，粗加工選普車(chē)而不用數(shù)控車(chē)床。b、變速桿的尺寸屬于較小尺寸c、粗加工，直徑方向的公差不要很高的精度，大概用普通車(chē)床就好。2）數(shù)控車(chē)床CK6136φ360×50SINUMERIK系統(tǒng)IT理由:a、車(chē)床體完成的是回轉(zhuǎn)體軸類(lèi)零件的半精加工和精加工.b、軸的回轉(zhuǎn)尺寸屬較小尺寸，車(chē)床規(guī)格不宜過(guò)大。3）、外圓磨床：萬(wàn)能外圓磨MA1432Bφ320×2000Ra0.32IT1理由：a、上述數(shù)控車(chē)床保證了加工零件尺寸精度，但表面粗糙度的保證，則需要磨床的進(jìn)一步加工。b、此磨床用于加工φ30和φ15.5兩處，保證其表面粗糙度Ra3。2um4)、銑床：立式升降臺(tái)銑床X53K400×1700或400×2000理由：用于加工(5×2）mm，深度24mm的對(duì)稱(chēng)鍵槽和長(zhǎng)度12mm的小端平面。3.2工裝的選擇3。2。1夾具的選擇1）粗車(chē)時(shí)，選用通用夾具三爪卡盤(pán)，同樣適用于數(shù)控車(chē)床CA6136:精磨時(shí)也選用三爪卡盤(pán)。2）銑削加工時(shí)選用與X53K立式升降銑床配套的專(zhuān)用夾具:在選用三爪卡盤(pán)做夾具的時(shí)候，還需要用頂尖來(lái)支撐裝夾，從而保證細(xì)長(zhǎng)軸的加工準(zhǔn)確性和穩(wěn)定型.3。2.2刀具的選擇a、軸類(lèi)零件加工的內(nèi)容主要是外圓的加工，且都須粗、精加工分開(kāi),往往還有半精加工工序.粗車(chē)加工時(shí),主要是注重刀具的效率性能,并且在考慮IT4材料為45鋼的同時(shí),選擇75°外圓車(chē)刀，有利于減小振動(dòng)；精加工主要是滿足零件的尺寸精度,選用90°外圓車(chē)刀，適合階梯軸的加工。磨削加工時(shí)，選用砂輪。b、銑削鍵槽和小平斷面時(shí)，由于需要加工的尺寸較小，通常選用加長(zhǎng)立銑刀（直徑選12MM).加工5×2的槽時(shí)選用寬度為5mm的割槽刀。3。2.3量具的選擇測(cè)量長(zhǎng)度方面：在變速桿粗車(chē)時(shí)不要過(guò)分精確的測(cè)量尺寸，僅需采用測(cè)量范圍:0～150mm，讀數(shù)0。02mm的游標(biāo)卡尺。精加工處用千分尺（0。15—0。03)；測(cè)量角度時(shí)選用萬(wàn)能角度尺；測(cè)量圓弧采用R規(guī)；測(cè)量螺紋選用螺紋卡尺。四、機(jī)械加工工序設(shè)計(jì)4。1確定加工余量變速桿的部名稱(chēng)總加工余量（mm）螺紋部分22退刀槽24斜桿18擋圈12大球體2錐度桿大頭18.4小頭20小球體174.2確定工序尺寸及公差變速桿的部名稱(chēng)總加工余量（mm)工序加工余量工序尺寸及公差(mm）螺紋部分22先對(duì)棒料毛柸整體進(jìn)行車(chē)削加工此工序加工余量為1。7mm，再對(duì)斜桿、彎曲及大球體上部車(chē)削此工序加工余量為16.3mm,然后車(chē)退刀槽,最后銑螺紋加工此工序加工余量為4mm。10+0。5—0。5退刀槽24在銑螺紋前已加工完成8+0。2-0.2斜桿18在第一次粗車(chē)削加工后再精車(chē)削此工序加工余量為16。3mm14+0。2-0。2擋圈12在第二次粗車(chē)削時(shí)對(duì)此部分的加工尺寸如圖所示，此工序加工余量為12mm20+0。2—0。2大球體2在第二次車(chē)削完成后對(duì)兩球體部分進(jìn)行磨削加工，此工序加工余量為0。3mm30-0。1—0.2錐度桿大頭18.4小頭20進(jìn)行精車(chē)工序此工序加工余量為大頭18。4mm小頭20mm13。612+0。2-0。2小球體17同大球體的加工15。5-0。2-0.44。3確定切削用量選擇切削用量的原則是：粗加工時(shí)，一般以進(jìn)步生產(chǎn)率為主,但也應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性和加工本錢(qián);半精加工和精加工時(shí)，應(yīng)在保證加工質(zhì)量的條件下,兼顧切削效率、經(jīng)濟(jì)性和加工本錢(qián).1．切削深度t其也稱(chēng)背吃刀量，在機(jī)床、工件和刀具剛度答應(yīng)的情況下，t即是加工余量，這是進(jìn)步生產(chǎn)率的一個(gè)有效措施。為了保證零件的加工精度和表面粗糙度，一般應(yīng)留一定的余量進(jìn)行精加工.2．切削寬度L在編程中切削寬度稱(chēng)為步距，一般切削寬度L與刀具直徑D成正比，與切削深度成反比.在粗加工中,步距取得大有利于進(jìn)步加工效率。在使用平底刀進(jìn)行切削時(shí)，一般L的取值范圍為：L=（0.6～0.9）D。而使用圓鼻刀進(jìn)行加工，刀具直徑應(yīng)扣除刀尖的圓角部分，即d=D—2r，（D為刀具直徑，r為刀尖圓角半徑），而L可以取得（0。8～0。9）d。取L=3～4。5mm.3．切削線速度VC也稱(chēng)單齒切削量，單位為m/min。進(jìn)步VC值也是進(jìn)步生產(chǎn)率的一個(gè)有效措施，但VC與刀具耐用度的關(guān)系比較密切.隨著VC的增大,刀具耐用度急劇下降，故VC的選擇主要取決于刀具耐用度。一般好的刀具供給商都會(huì)在其手冊(cè)或者刀具說(shuō)明書(shū)中提供刀具的切削速度推薦參數(shù)VC。另外，切削速度VC值還要根據(jù)工件的材料硬度來(lái)作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。Vc=5m/min.4．主軸轉(zhuǎn)速n主軸轉(zhuǎn)速的單位是r/min，一般根據(jù)切削速度VC來(lái)選定.計(jì)算公式為：n=63。7r/min其中，DC為刀具直徑(mm)。在使用球頭刀時(shí)要作一些調(diào)整，球頭銑刀的計(jì)算直徑Deff要小于銑刀直徑DC，故實(shí)在際轉(zhuǎn)速不應(yīng)按銑刀直徑DC計(jì)算,而應(yīng)按計(jì)算直徑Deff計(jì)算。Deff=39.8mm5．進(jìn)給速度Vf進(jìn)給速度是指機(jī)床工作臺(tái)在作插位時(shí)的進(jìn)給速度，Vf的單位為mm/min。Vf應(yīng)根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料來(lái)選擇。Vf的增加也可以進(jìn)步生產(chǎn)效率，但是刀具的耐用度也會(huì)降低。加工表面粗糙度要求低時(shí),Vf可選擇得大些。進(jìn)給速度可以按下面公式進(jìn)行計(jì)算：所以,Vf=29。5mm/min.技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析工藝成本的分析與評(píng)比生產(chǎn)成本是制造一個(gè)零件或一臺(tái)產(chǎn)品需要的全部費(fèi)用，與完成工序直接有關(guān)的費(fèi)用稱(chēng)為第一費(fèi)用,也稱(chēng)工藝成本。工藝成本的計(jì)算材料或毛坯費(fèi)（元/件）Ccp=CcWm-CxWx計(jì)算式中Cc—材料單位質(zhì)量的價(jià)格(元/kg）Cx—廢料單位質(zhì)量的價(jià)格（元/kg)Wx—廢料的質(zhì)量（kg）Wm-毛坯的質(zhì)量(kg)操作工人的工資CCG（元/件）CCG=Zz＊Tp(1+a/100）/60計(jì)算式中Zz—操作工人每小時(shí)工資（元/h)Tp-單位時(shí)間（min/件）a—與工人有關(guān)的附加費(fèi)用（勞保費(fèi),獎(jiǎng)金等）系數(shù)，一般取12—14。機(jī)床電費(fèi)CD(元/件）CD=SD＊PG*TB*?FH/60計(jì)算式中SD—每千瓦小時(shí)電費(fèi)(元/kw*h）PG—機(jī)床的額定功率（kw)TB—基本時(shí)間（min/件）?FH—機(jī)床機(jī)電平均負(fù)荷,一般取?FH=50%—60%機(jī)床折舊費(fèi)專(zhuān)用機(jī)床折舊費(fèi)CZJ(元/年）ZZJ=SJ*PJ計(jì)算式中SJ—機(jī)床價(jià)格（元）PJ—機(jī)床折舊率，折舊年限為10年P(guān)J=10％通用機(jī)床折舊費(fèi)CTJ（元/年）CTJ=SJ*PJ＊TP/（60*TF*?J)計(jì)算式中TF—機(jī)床每年工作總時(shí)間（h)?J—機(jī)床利用率一般取80%-95%機(jī)床維修費(fèi)CJV(元/年）CJV=（10％-15%）*SJ（6）夾具費(fèi)用專(zhuān)用夾具費(fèi)CZQ（元/年)CZQ=SQ*(PQ1+PQ2)計(jì)算式中SQ—夾具的成本（元）PQ1—夾具折舊率，一般取33％PQ2-夾具維修費(fèi)折舊百分?jǐn)?shù)，每年10%-20%通用夾具費(fèi)CTQ(元/件）CTQ=（SQ＊（PQ1+PQ2）＊TP）/(60*TF*?Q）計(jì)算式中TF—夾具每年工作總時(shí)間(h）?Q-夾具利用率刀具費(fèi)用CA（元/件)CA=（SA+n＊SR)*TB/(t＊（1+n））計(jì)算式中SA—刀具價(jià)格(元）n—刀具可用次數(shù)SR—每次刃磨費(fèi)用,約為刀具價(jià)格的30%t—刀具耐用度(min）調(diào)整工人工資CTG(元/年）CTG=ZT*TT*N(1+a/100）/(60＊np)計(jì)算式中ZT-調(diào)整工人每小時(shí)工資（元/h)TT—調(diào)整一次所需要的時(shí)間（min）N-年產(chǎn)量a—與工人有關(guān)的附加費(fèi)用（勞保費(fèi)，獎(jiǎng)金等）系數(shù)，一般取12—14.上述8項(xiàng)費(fèi)用均先按工序進(jìn)行計(jì)算，然后算出各工序該項(xiàng)費(fèi)用的總和?？勺冑M(fèi)用：V=CCP+CCG+CD+CTJ+CJV+CTQ+CA不變費(fèi)用：S=CTG+CZJ+CJV+CZQ若工件的年產(chǎn)量為N,則工件的全年工藝成本E（元/年）為E=VN+S單件工藝成本Ed（元/件）為Ed=V+S/N以上2式也可以用于計(jì)算單個(gè)工件的成本。六、工藝文件編制6。1機(jī)械加工工藝卡片工廠工藝過(guò)程綜合卡片產(chǎn)品名稱(chēng)及型號(hào)零件名稱(chēng)花鍵軸零件圖號(hào)材料名稱(chēng)45鋼毛坯種類(lèi)模鍛零件質(zhì)量(Kg)毛重第1頁(yè)序號(hào)ZG230-450-GB11352—89尺寸長(zhǎng)500,直徑32凈重共1頁(yè)性質(zhì)焊接性良好,適于制造平坦的零件每臺(tái)件數(shù)1每批件數(shù)工序號(hào)工序內(nèi)容加工車(chē)間設(shè)備名稱(chēng)及牌號(hào)工藝設(shè)備名稱(chēng)及編號(hào)技術(shù)等級(jí)時(shí)間定額夾具刀具量具單件準(zhǔn)備終結(jié)10下料20鉆兩個(gè)頂尖孔30車(chē)削加工數(shù)控車(chē)床CK6136三爪卡盤(pán)硬質(zhì)合金車(chē)刀，麻花鉆游標(biāo)卡尺、千分尺40車(chē)削加工有錐度的部分軸段數(shù)控車(chē)床CK6136三爪卡盤(pán)內(nèi)外圓車(chē)刀測(cè)量圓弧采用R規(guī)50磨削加工兩球面萬(wàn)能外圓磨MA1432B三爪卡盤(pán)磨刀測(cè)量圓弧采用R規(guī)60銑削加工兩球面上的平面及凹槽立式升降臺(tái)銑床X53K專(zhuān)用銑床夾具硬質(zhì)合金端銑刀測(cè)量角度時(shí)選用萬(wàn)能角度尺70對(duì)桿件進(jìn)行彎曲加工80車(chē)削加工確定桿件另一端長(zhǎng)度數(shù)控車(chē)床CK6136插齒刀游標(biāo)卡尺90銑削加工另一端的螺紋部分立式升降臺(tái)銑床X53K專(zhuān)用銑床夾具硬質(zhì)合金端銑刀游標(biāo)卡尺、千分尺100檢驗(yàn)入庫(kù)更改內(nèi)容編制校對(duì)審核會(huì)簽6。2機(jī)械加工工序卡文件編號(hào)：(廠名）機(jī)械加工工序卡片產(chǎn)品型號(hào)零件圖號(hào)產(chǎn)品名稱(chēng)變速桿零件名稱(chēng)變速桿共頁(yè)第頁(yè)車(chē)間工序號(hào)工序名稱(chēng)材料牌號(hào)端面加工毛坯種類(lèi)毛坯外形尺寸每毛坯所制作件數(shù)每臺(tái)件數(shù)鑄件設(shè)備名稱(chēng)設(shè)備型號(hào)設(shè)備編號(hào)同時(shí)加工件數(shù)夾具編號(hào)夾具名稱(chēng)切削液專(zhuān)用夾具工位器具編號(hào)工位器具名稱(chēng)工步號(hào)工步內(nèi)容工藝裝備主軸轉(zhuǎn)速（r/min）切削速度（mm/min）進(jìn)給量（mm/min）背吃刀量（mm）進(jìn)給次數(shù)3打頂尖孔數(shù)控車(chē)床CK613663.729。514螺紋部分?jǐn)?shù)控車(chē)床CK613663.770902215退刀槽數(shù)控車(chē)床CK61367516斜桿數(shù)控車(chē)床CK61361818擋圈數(shù)控車(chē)床CK61361219大球體萬(wàn)能外圓磨MA1432B210錐度桿萬(wàn)能外圓磨MA1432B大頭18。4小頭2011小球體萬(wàn)能外圓磨MA1432B17設(shè)計(jì)日期審核日期標(biāo)準(zhǔn)日期會(huì)簽日期標(biāo)記處數(shù)更改文件號(hào)簽字日期標(biāo)記處數(shù)更改文件號(hào)簽字日期七、總結(jié)總結(jié)各小組成員對(duì)作業(yè)的貢獻(xiàn),總結(jié)作業(yè)收獲、知識(shí)掌握的不足。各小組任務(wù)分配見(jiàn)附錄，

總結(jié)

通過(guò)本次的設(shè)計(jì)，使我能夠?qū)?shū)本的知識(shí)做進(jìn)一步的了解與學(xué)習(xí),對(duì)資料的查詢(xún)與合理的應(yīng)用做了更深入的了解,本次進(jìn)行工件的工藝路線分析、工藝卡的制定、工藝過(guò)程的分析、機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)與分析，對(duì)我們?cè)诖髮W(xué)期間所學(xué)的課程進(jìn)行了實(shí)際的應(yīng)用與綜合的學(xué)習(xí)。

在工藝部分中，我們涉及到要確定各工序的安裝工位和該工序需要的工步,加工該工序的機(jī)車(chē)及機(jī)床的進(jìn)給量，切削深度，主軸轉(zhuǎn)速和切削速度，該工序的夾具，刀具及量具,