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機電及自動化學(xué)院 《機械制造工藝學(xué)》課程設(shè)計說明書 設(shè)計題目：倒檔撥叉工藝規(guī)程設(shè)計 姓 名：許彬彬 學(xué) 號：0811111045 班 級：機電（1）班 屆 別：2008 指導(dǎo)教師：蹇崇軍 2011 年 7月 前 言 《機械制造工藝學(xué)》課程設(shè)計綜合了機械制圖、機械制造工藝學(xué)、工程材料、機械設(shè)計、CAD/CAM等專業(yè)基礎(chǔ)課和主要專業(yè)課，并且經(jīng)過了為期兩周的機械設(shè)計課程設(shè)計之后，進行的又一次實踐性環(huán)節(jié)，本次課程設(shè)計主要針對機械制造工藝學(xué)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(xué)各門課程的一次較為深入的綜合總復(fù)習(xí)，同時還要對相關(guān)課外知識進行查閱和學(xué)習(xí)，是一次對我們實際運用知識解決問題能力的練習(xí)。這次課程設(shè)計同樣也會用到以前的金工實習(xí)和認(rèn)知實習(xí)的相關(guān)知識，也可以說這是對兩次實習(xí)效果的一次檢驗。通過這次課程設(shè)計，將會鞏固對機械加工工藝規(guī)程設(shè)計的理論知識，并初步學(xué)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(shè)計，我的題目是倒檔撥叉的工藝規(guī)程設(shè)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(jié)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(shè)計，可以進一步學(xué)習(xí)《機械制造工藝學(xué)》并掌握簡單零件的加工工藝設(shè)計。這是我第一次接觸制造工藝設(shè)計，前期也由于對制造工藝學(xué)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(shè)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(wù)介紹………………………………4 2、倒檔撥叉工藝分析……………………4 3、倒檔撥叉工藝規(guī)程設(shè)計………………5 3.1）確定倒檔撥叉毛坯的制造形式……5 3.2）基準(zhǔn)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(shù)經(jīng)濟分析…16 4、小結(jié)……………………………………17 5、參考文獻………………………………18 6、附件……………………………………18 1、任務(wù)介紹 本次《機械制造工藝學(xué)》課程設(shè)計我設(shè)計的是“倒檔撥叉工藝規(guī)程設(shè)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(shè)計該倒檔撥叉的機械加工工藝規(guī)程，具體內(nèi)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(shè)備及工藝設(shè)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(shè)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(guān)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(fù)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(diào)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?qū)Ｓ脢A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(nèi)面兩側(cè)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(nèi)側(cè)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(shè)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(fù)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(zhǔn)選擇 基準(zhǔn)的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一，基準(zhǔn)選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)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(zhǔn)的選擇 對于零件的加工而言，粗基準(zhǔn)的選擇對后面的精加工至關(guān)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(zhǔn)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(zhǔn)，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(zhǔn)的選擇原則,即對零件而言，盡可能選擇不加工面為粗基準(zhǔn)，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(zhǔn)。工件被放在支撐板上，限制三個自由度；工件的大叉口內(nèi)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(zhǔn)的選擇 精基準(zhǔn)的選擇根據(jù)互為基準(zhǔn)原則、基準(zhǔn)重合原則和自為基準(zhǔn)原則，在Φ18H9孔加工完以后，各工序則以該孔為定位精基準(zhǔn)，靠近叉腳的Φ26圓柱端面為軸向尺寸的定位精基準(zhǔn)，從而滿足定位基準(zhǔn)重合原則和互為基準(zhǔn)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(shù)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(zhǔn)。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(zhǔn)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(nèi)應(yīng)力以及誤差，在毛坯車間調(diào)整達到技術(shù)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(xué)》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(nèi)容 定位基準(zhǔn) 01 鉆Φ17.5孔并刮端面 以5mm厚的腹板為第一毛坯基準(zhǔn)；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(zhǔn)，鉆孔至Φ17，以后以孔為精基準(zhǔn)。 02 拉Φ18H9孔 以工序一中的孔Φ17及Φ26外圓表面為基準(zhǔn)。 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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(jié)合倒檔撥叉尺寸及查閱相關(guān)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(yīng)安排退火，以消除殘留的鑄造應(yīng)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(zhì)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(guān)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(zhuǎn)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(zhuǎn)速n=750r/min,則相應(yīng)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(guān)文獻查得粗銑每齒進給量ap=0.13-0.25mm/z,精銑每轉(zhuǎn)進給量f=0.5-1.2mm/r，取0.5mm/r 由手冊查得X62主軸轉(zhuǎn)速n=30-1500r/min 取粗銑轉(zhuǎn)速150r/min,精銑轉(zhuǎn)速300r/min,銑刀直徑d=100mm,所以相應(yīng)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(yīng)文獻查出每齒進給量f=0.13-0.25mm/z,X62主軸轉(zhuǎn)速n=30-1500r/min，取190r/min d=100mm,所以相應(yīng)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(guān)文獻查得每齒進給量f=0.13-0.25mm/z,取0.15mm/z；X62主軸轉(zhuǎn)速n=30-1500r/min,取190r/min, 則相應(yīng)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(guān)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(zhuǎn)速n=30-1500r/min,取190r/min, 則相應(yīng)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(guān)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(zhuǎn)速n=（1000*27）/（3.14*8.7）=988.4r/min 按機床實際轉(zhuǎn)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(shè)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(zhǔn)備與終結(jié)時間t準(zhǔn)結(jié)。 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(yīng)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(zhǔn)備于終結(jié)時間。 3.9）工藝方案的比較與技術(shù)經(jīng)濟分析 在工藝規(guī)程設(shè)計最后一般還應(yīng)該對所設(shè)計工藝方案進行比較與技術(shù)經(jīng)濟分析，主要評價指標(biāo)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(lǐng)（件），Cn為全年不變費用（元）。 4、小結(jié) 本次《機械制造工藝學(xué)》課程設(shè)計的設(shè)計題目是倒檔撥叉的工藝規(guī)程設(shè)計，由于之前沒有學(xué)好制造工藝學(xué)，導(dǎo)致在開始做課程設(shè)計的時候毫無頭緒，經(jīng)過心態(tài)的調(diào)整，自己開始把工藝學(xué)里的重點內(nèi)容重新的學(xué)習(xí)了一遍，隨后并開始了自己的倒檔撥叉設(shè)計，按照老師布置的工作任務(wù)，我有條不紊地進行，并且自認(rèn)為學(xué)到了較多的內(nèi)容。 通過本次課程設(shè)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(xué)》和《機械工程材料》等相關(guān)知識有所復(fù)習(xí)。這也是對結(jié)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(xué)能力和查閱資料的能力。感覺頗深的是機械加工工藝的嚴(yán)謹(jǐn)性，每一個數(shù)據(jù)都比較嚴(yán)格和有相應(yīng)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(shè)計。經(jīng)過這次設(shè)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(rèn)識。 但是由于自己相關(guān)專業(yè)知識知貧乏以及是第一次做工藝設(shè)計，當(dāng)中出現(xiàn)問題當(dāng)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(xué)（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(shù)基礎(chǔ).武漢：華中科技大學(xué)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