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. 第一節(jié) 撥叉的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定 1 1.1 撥叉的用途 1 1.2 撥叉的技術(shù)要求 1 1.3 審查撥叉的工藝性 2 1.4 確定撥叉的生產(chǎn)類型 2 第二節(jié) 確定毛胚、繪制毛胚簡圖 2 2.1 選擇毛胚 2 2.2 確定毛坯尺寸公差和機(jī)械加工余量 3 2.2.1 公差等級(jí) 3 2.2.2 公差帶的位置 3 2.2.3 機(jī)械加工余量 3 2.2.4 鑄件分模線形狀 3 2.2.5 零件表面粗糙度 3 2.3 繪制撥叉鑄造毛坯簡圖 4 第三節(jié) 擬定撥叉工藝路線 5 3.1 定位基準(zhǔn)的選擇 5 3.1.1 精基準(zhǔn)的選擇 5 3.1.2 粗基準(zhǔn)的選擇 5 3.2 各表面加工方案的確定 5 3.3 加工階段的劃分 6 3.4 工序的集中與分散 6 3.5 工序順序的安排 6 3.5.1 機(jī)械加工工序 6 3.5.2 輔助工序 6 3.6 機(jī)床設(shè)備及工藝裝備的選用 7 3.6.1 機(jī)床設(shè)備的選用 7 3.6.2 工藝裝備的選用 7 3.7 確定工藝路線 7 第四節(jié) 確定切削用量及時(shí)間定額 8 4.1 確定切削用量 8 4.1.1 工序十三銑3232面 8 4.1.2 工序十二粗銑、精銑操縱槽 8 4.1.3 工序五擴(kuò)、鉸Φ25mm孔 9 4.2 時(shí)間定額的計(jì)算 9 4.2.1 基本時(shí)間tm的計(jì)算 9 4.2.2 輔助時(shí)間tf的計(jì)算 10 4.2.3 其他時(shí)間的計(jì)算 10 4.2.4 單件時(shí)間定額tdj的計(jì)算 10 第五節(jié) 專用機(jī)床夾具設(shè)計(jì) 10 5.1 確定工序十三定位元件 10 5.2 確定工序十三對(duì)刀裝置 10 5.3 確定工序十三加緊機(jī)構(gòu) 10 5.4 夾具體簡圖 11 參考文獻(xiàn) 12 . 第1節(jié) 撥叉的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定 1.1 撥叉的用途 撥叉零件用在變速器的換擋機(jī)構(gòu)中。撥叉通過叉軸孔φ25mm安裝在變速叉軸上，螺栓經(jīng)撥叉上M221.5螺紋孔與變速叉軸連接作軸向固定，撥叉腳則夾在雙聯(lián)變速齒輪的槽中。當(dāng)需要變速時(shí)。操縱變速桿，變速操縱機(jī)構(gòu)就通過撥叉頭部的操縱槽帶動(dòng)撥叉與變速叉軸一起在變速箱中滑移，撥叉腳撥動(dòng)雙聯(lián)變速齒輪在花鍵軸上滑動(dòng)以改換檔位，從而改變速度。 撥叉在改換檔位時(shí)要承受彎曲應(yīng)力和沖擊載荷的作用，因此該零件應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度和韌性，以適應(yīng)撥叉的工作條件。撥叉的主要工作表面為撥叉腳兩端面、變速叉軸孔φ25mm(H7)和螺紋孔M221.5，在設(shè)計(jì)工藝規(guī)程時(shí)應(yīng)重點(diǎn)予以保證。 1.2 撥叉的技術(shù)要求 撥叉屬于典型的叉桿類零件，其叉軸孔是主要裝配基準(zhǔn)，叉軸孔與變速叉軸有配合要求，因此加工精度要求較高。叉腳兩端面在工作中承受沖擊載荷，為保證撥叉撥動(dòng)齒輪換擋時(shí)叉腳受力均勻，要求叉腳兩端面對(duì)變速叉軸孔φ25mm的垂直度要求為0.1mm。 表1-1 撥叉零件技術(shù)要求表 加工表面 尺寸及偏差/mm 公差及精度 表面粗糙度 Ra/μm 形位公差/mm 撥叉頭端面 80 IT12 6.3 撥叉腳內(nèi)表面 Φ60 IT12 6.3 撥叉腳兩端面 12 IT11 3.2 ⊥ 0.1 A Φ25mm孔 Φ25 IT7 1.6 M221.5螺紋孔 Φ20.5 操縱槽內(nèi)表面 16 IT9 3.2 ⊥ 0.08 A 操縱槽底面 8 IT12 6.3 操縱槽上表面 44 IT12 6.3 3232表面 IT12 6.3 切斷面 IT12 6.3 1.3 審查撥叉的工藝性 分析撥叉零件圖可知，撥叉兩端面和叉腳兩端面在軸向方向上均高于相鄰表面，這樣既減少了加工面積，又提高了換擋時(shí)叉腳端面的接觸剛度：φ25mm孔和M221.5螺紋孔的端面均為平面，可以防止加工過程中鉆頭鉆偏，保證孔的加工精度；另外，該零件除主要工作表面外，其余表面加工精度均比較低，通過銑削、鉆削的一次加工就可以達(dá)到加工要求；主要工作表面雖然加工精度相對(duì)比較高，但也可以在正常的生產(chǎn)條件下，采用較經(jīng)濟(jì)的方法保質(zhì)保量地加工出來。由此可見，該零件的工藝性很好。 1.4 確定撥叉的生產(chǎn)類型 依設(shè)計(jì)題目知：Q=6000件/年，m=1件/臺(tái)；結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，備品率a%和廢品率b%分別取為3%和0.5%。代入《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》式（1-1）得 N=Qm（1+a%)(1+b%)=6000件/年1件/臺(tái)（1+3%）（1+0.5%）=6210.9件/年 根據(jù)撥叉的質(zhì)量查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》表1-4知，該撥叉屬輕型零件；再由《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》表1-5可知，該撥叉的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)。 第2節(jié) 確定毛胚、繪制毛胚簡圖 2.1 選擇毛胚 由于任務(wù)書中交待撥叉的材料為HT200，所以宜選用鑄造。且加工場(chǎng)所為校屬工廠，生產(chǎn)綱領(lǐng)小，設(shè)備投資少，且為提高生產(chǎn)效率和零件機(jī)械性能，宜采用砂型鑄造機(jī)器造型。 2.2 確定毛坯尺寸公差和機(jī)械加工余量 根據(jù)《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》第二章第二節(jié)確定鑄造毛胚的尺寸公差及機(jī)械加工余量，查表2-1～表2-5，首先確定如下各項(xiàng)因素。 2.2.1 公差等級(jí) 由鑄造方法與大批量生產(chǎn)，且鑄造材料為灰鑄鐵，確定該零件的公差為CT12。 2.2.2 公差帶的位置 不另設(shè)規(guī)定，公差帶相對(duì)于基本尺寸對(duì)稱分布，即一半在基本尺寸之上，一半在基本尺寸之下。 2.2.3 機(jī)械加工余量 不另設(shè)規(guī)定，要求的機(jī)械加工余量適用于整個(gè)毛胚鑄件，即對(duì)所有需機(jī)械加工的表面只規(guī)定一個(gè)值，且該值應(yīng)根據(jù)鑄件的最大輪廓尺寸，在相應(yīng)的尺寸范圍內(nèi)選取。由《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》表2-5選取機(jī)械加工余量等級(jí)為F。 表2-1 鑄件的F級(jí)機(jī)械加工余量（RMA） （單位：mm） 最大尺寸 ≤40 40～63 63～100 100～160 160～250 250～400 RMA 0.5 0.5 1 1.5 2 2.5 2.2.4 鑄件分模線形狀 分析該撥叉件的特點(diǎn)，選擇零件高度方向的平面為分型面，屬于平直分型線。 2.2.5 零件表面粗糙度 由零件圖可知，該撥叉各加工表面的粗糙度均大于等于1.6μm，即Ra≥1.6μm。 根據(jù)上述條件將所得結(jié)果列于下表2-2中。 表2-2 鑄件毛坯尺寸 （單位：mm） 加工對(duì)象 鑄件加工后尺寸 加工余量（RMA） 尺寸公差 毛胚尺寸 撥叉頭端面 80 1 3 85 撥叉腳端面 12 0.5 2.2 15 撥叉角內(nèi)表面 60 0.5 2.8 56 Φ25mm孔 25 0.5 2.3 22 操縱槽上表面 15 0.5 2.2 18 3232表面 4 0.5 2.1 7 2.3 繪制撥叉鑄造毛坯簡圖 由表2-2所得結(jié)果，繪制毛胚簡圖如圖1所示。 （圖一） 第3節(jié) 擬定撥叉工藝路線 3.1 定位基準(zhǔn)的選擇 定位基準(zhǔn)有粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)之分，通常先確定精基準(zhǔn)，然后確定粗基準(zhǔn)。 3.1.1 精基準(zhǔn)的選擇 根據(jù)撥叉零件的技術(shù)要求和裝配要求，選擇Φ25mm孔作為精基準(zhǔn)，符合“基準(zhǔn)重合”原則；同時(shí)，零件上很多表面都可以采用該孔作為精基準(zhǔn)，又遵循了“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則。 3.1.2 粗基準(zhǔn)的選擇 作為粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)平整，沒有飛邊、毛刺或其它表面缺陷。盡可能選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)，對(duì)有若干個(gè)不加工表面的工件則應(yīng)與加工表面要求相對(duì)位置精度較高的不加工表面作為粗基準(zhǔn)。根據(jù)這個(gè)基準(zhǔn)選擇原則，現(xiàn)選取Φ25mm孔的不加工外輪廓表面作為粗基準(zhǔn)。 3.2 各表面加工方案的確定 根據(jù)撥叉零件圖上各表面的尺寸精度和表面粗糙度，查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》表1-10、表1-11和表1-12，確定各表面加工方案，如表3-1所示。 表3-1 撥叉零件各表面加工方案 加工表面 經(jīng)濟(jì)精度 表面粗糙度 Ra/μm 加工方案 撥叉頭端面 IT12 6.3 粗銑 撥叉腳內(nèi)表面 IT12 6.3 粗鏜 撥叉腳兩端面 IT11 3.2 粗銑-半精銑 切斷面 IT12 6.3 粗銑 Φ25mm孔 IT7 1.6 粗?jǐn)U-精擴(kuò)-鉸 3232表面 IT12 6.3 粗銑 M221.5螺紋孔 7H 3.2 鉆孔-絲錐攻螺紋 操縱槽上表面 IT12 6.3 粗銑 操縱槽內(nèi)表面 IT9 3.2 粗銑-精銑 操縱槽底面 IT12 6.3 粗銑 3.3 加工階段的劃分 在選定撥叉各表面加工方法后，就需進(jìn)一步確定這些加工方法在工藝路線中的順序及位置，這就涉及加工階段劃分方面的問題。對(duì)于精度要求較高的表面，總是先粗加工后精加工，但工藝過程劃分成幾個(gè)階段是對(duì)整個(gè)加工過程而言的，不能拘泥于某一表面的加工。該撥叉加工質(zhì)量要求較高，可將加工階段劃分成粗加工和精加工階段。 3.4 工序的集中與分散 工序的集中與分散是確定工序內(nèi)容的多與少的依據(jù)，它直接影響整個(gè)工藝路線的工序數(shù)目的設(shè)備、工裝的選用等。由于本撥叉零件的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，確定選用工序集中的原則組織工序內(nèi)容，一方面可以采用萬能、通用機(jī)床配以專用夾具加工，以提高生產(chǎn)率；另一方面也可以減少工件的裝夾次數(shù)，有利于保證各加工表面之間的相互位置精度，并可以縮短輔助時(shí)間。 3.5 工序順序的安排 3.5.1 機(jī)械加工工序 ①遵循"先基準(zhǔn)后其它"原則,首先加工精基準(zhǔn)―Φ25mm孔； ②遵循"先粗后精"原則,先安排粗加工工序,后安排精加工工序； ③遵循"先主后次"原則,先加工主要表面―Φ25mm孔和操縱槽及撥叉腳兩端面,后加工次要表面―3232面及M221.5螺紋孔、撥叉腳內(nèi)表面及切斷面； ④遵循"先面后孔"原則,先加工3232面再加工M221.5螺紋孔。 3.5.2 輔助工序 加工前進(jìn)行時(shí)效處理，涂硝化漆。精加工后進(jìn)行去毛刺，清洗等終檢工序。 3.6 機(jī)床設(shè)備及工藝裝備的選用 3.6.1 機(jī)床設(shè)備的選用 在大批生產(chǎn)條件下，可以選用通用萬能設(shè)備和數(shù)控機(jī)床設(shè)備。查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》表4-8、表4-15、表4-18和表4-25選取各工序所選取機(jī)床設(shè)備詳見表3-2。 3.6.2 工藝裝備的選用 工藝裝備主要包括刀具、夾具、量檢具和輔具等詳見表3-2。夾具均采用專用機(jī)床夾具。 3.7 確定工藝路線 歸納以上考慮，制訂了撥叉的工藝路線，詳見表3-2。 表3-2 撥叉工藝路線及設(shè)備、工裝的選用 工序號(hào) 工序名稱 機(jī)床設(shè)備 刀 具 量 具 1 鑄造毛坯 2 時(shí)效處理 3 涂硝化漆 4 銑撥叉頭端面 X53K立式銑床 硬質(zhì)合金面銑刀 游標(biāo)卡尺 5 擴(kuò)、鉸Φ25mm孔 Z525立式鉆床 擴(kuò)孔鉆、鉸刀 塞規(guī) 6 檢查 塞規(guī) 7 粗銑撥叉腳端面 X62臥式銑床 硬質(zhì)合金面銑刀 游標(biāo)卡尺 8 半精銑撥叉腳端面 X62臥式銑床 硬質(zhì)合金面銑刀 游標(biāo)卡尺 9 粗鏜撥叉腳內(nèi)表面 T68臥式鏜床 高速鋼鏜刀 游標(biāo)卡尺 10 銑斷 X62臥式銑床 鋸片銑刀 11 銑操縱槽上表面 X62臥式銑床 硬質(zhì)合金面銑刀 游標(biāo)卡尺 12 粗銑、精銑操縱槽 X62臥式銑床 三面刃銑刀 游標(biāo)卡尺 13 銑3232面 X53K立式銑床 硬質(zhì)合金面銑刀 游標(biāo)卡尺 14 鉆Φ20.5mm孔、攻螺紋 Z525立式鉆床 鉆頭、絲錐 15 去毛刺 鉗工臺(tái) 16 終檢 第4節(jié) 確定切削用量及時(shí)間定額 4.1 確定切削用量 4.1.1 工序十三銑3232面 ①確定背吃刀量 取ap=3mm。 ②確定進(jìn)給量 查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》表5-7，由于機(jī)床功率為10KW，及材料選取 取fz=0.2mm/z。 ③計(jì)算銑削速度 查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》表5-13，d=80mm；v=72m/min。由式得n=286.62r/min，查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》表4-19 n=300r/min，代入上式得 v=nπd/1000=75.36m/min。 4.1.2 工序十二粗銑、精銑操縱槽 粗銑： ①確定背吃刀量 取ap=2mm。 ②確定進(jìn)給量 查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》表5-5，由于機(jī)床功率為7.5KW，及材料選取 取fz=0.2mm/z。 ③計(jì)算銑削速度 查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》表5-18，由于fz=0.2mm/z，取ae=10mm，d=63mm；v=19m/min。由式得n=96.05r/min，查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》表4-19 n=95r/min，代入上式得 v=nπd/1000=18.79m/min。 精銑： ①確定背吃刀量 取ap=1mm。 ②確定進(jìn)給量 本工步需要保證表面粗糙度達(dá)到3.2μm 取fz=0.05mm/z。 ③計(jì)算銑削速度 查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》表5-18，由于fz=0.05mm/z，取ae=10mm，d=63mm；v=33m/min。由式得n=166.81r/min，查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》表4-19 n=150r/min，代入上式得 v=nπd/1000=29.67m/min。 4.1.3 工序五擴(kuò)、鉸Φ25mm孔 擴(kuò)孔： ①確定背吃刀量 取ap=2mm。 ②確定進(jìn)給量 查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》表5-25選取 取fz=0.8mm/r。 ③計(jì)算切削速度 查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》表5-27，d=24mm；v=20m/min。由式得n=265.39r/min，查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》表4-9 n=272r/min，代入上式得 v=nπd/1000=20.50m/min。 鉸孔： ①確定背吃刀量 取ap=0.125mm。 ②確定進(jìn)給量 查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》表5-29選取 取fz=0.8mm/r。 ③計(jì)算切削速度 查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》表5-29，d=25mm；v=11.6m/min。由式得n=147.77r/min，查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》表4-9 n=140r/min，代入上式得 v=nπd/1000=10.99m/min。 4.2 時(shí)間定額的計(jì)算 4.2.1 基本時(shí)間tm的計(jì)算 ①工序十三 由公式tj=（l+l1+l2）/fmz ;查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》表5-47 l=32mm，l1=+(1～2)=3.83mm,l2=2mm,fmz=500mm/z,代入的：tj=4.54s。 ②工序十二 由公式tj=（l+l1+l2）/fmz ;查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》表5-47 l=90mm，l1=+(1～3)=28mm,l2=4mm,fmz1=300mm/z,fmz2=47.5mm/z代入的tj1=24.4s,tj2=154.105s;tj=178.5s。 ③工序五 由公式tj=（l+l1+l2）/fn ;查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》表5-45 l=80mm，l1==2.9mm,l2=3mm,f1=0.8mm/r,n1=272r/min，f2=0.8,n2=140r/min代入的：tj1=25.265s，tj2=46.02s,tj=71.29s。 4.2.2 輔助時(shí)間tf的計(jì)算 由tf=0.2tj得 工序十三tf=0.91s；工序十二tf=35.7；工序五tf=14.26s。 4.2.3 其他時(shí)間的計(jì)算 由tb+tx+(tz/m)=9%(tj+tf)得 工序十三tb+tx+(tz/m)f=0.49s；工序十二tb+tx+(tz/m)f=19.28s；工序五tb+tx+(tz/m)=7.7s。 4.2.4 單件時(shí)間定額tdj的計(jì)算 由tdj=tj+tf+tb+tx+(tz/m)得 工序十三tdj=5.94s；工序十二tdj=233.48s；工序五tdj=93.25s。 第5節(jié) 專用機(jī)床夾具設(shè)計(jì) 5.1 確定工序十三定位元件 根據(jù)工序簡圖規(guī)定的定位基準(zhǔn)，選用一面兩銷定位方案，長定位銷與工件定位孔配合，限制四個(gè)自由度，定位銷軸肩小環(huán)面與工件定位端面接觸，限制一個(gè)自由度，削邊銷與工件夾口接觸限制一個(gè)自由度，實(shí)現(xiàn)工件定位。定位孔與定位銷的配合尺寸取為Φ25H7/f6。對(duì)于工序尺寸而言，定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)重合，定位誤差為0。 5.2 確定工序十三對(duì)刀裝置 加工平面只需要在一個(gè)方向確定刀具的加工位置，選用方形對(duì)刀塊及平塞尺對(duì)刀，塞尺厚度取3mm。 5.3 確定工序十三加緊機(jī)構(gòu) 采用螺旋壓緊機(jī)構(gòu)。 5.4 夾具體簡圖 （圖5-1） 參考文獻(xiàn) [1]陳國定. 機(jī)械設(shè)計(jì). 北京：高等教育出版社，2013 [2]鄒青. 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2017 [3]陸鐵鳴. 新編機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)圖冊(cè). 北京：高等教育出版社，2003 .