零件的机械加工工艺方案设计

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方案分析： 比较上述三方案，工艺方案一把拉花键放在最后一道工序，此方案中 5～8 工序都需要以花键中心线为精基准， 如果在拉花键之前进行这几道工序容易使得 精基准的偏差较大， 因为该零件对外圆柱尺寸没有严格要求，只要求以花键孔中 心线为设计基准的上下槽的定位基准能保证，而在拉花键之前，中心线是没有准 确确定下来的。方案二中，把拉花键放在倒 15°角之后，这样，方案二中的 6～ 9 工序很容易对工件进行定位与加紧，即以花键中心线和 A 面作为 6～9 道工序 的定位基准。此方案是先定好花键中心线，以此为精基准再加工 B 面和 B、D 两 表面的槽，这样定位精度高，专用夹具的结构也更容易设计的简单、可靠。但是 倒 15°角采用 15 度铣刀在铣床上加工，这种方法不是不可行，但是考虑到前一 道工序是在钻床上进行，为了节省加工工时，提高加工效率和成本，并且方便工 件的在机床上的装卸， 不应中途为了加工两个倒角而更换机床，故相比方案一中 的锪钻， 多有不利。方案三既采用了锪钻倒角的加工工艺又先进行花键拉削以确 保后续工序的中心精基准定位，故而比前两个方案更为合理。
机械制造技术基础大作业
——零件的机械加工工艺方案设计
院系： 专业：机械设计制造及其自动化 班级： 设计者： 学号： 指导老师：
哈尔滨工业大学
日期：2011-5-30
序言
目前我们已经学习完了机械制造技术基础课程的全部讲授内容，厚厚的一本 书中涵盖着广博而丰富的知识，凝结了无数前人的工作成果与宝贵的经验总结， 使我在专业知识的学习方面收获颇丰，一定程度上掌握了金属切削原理，切削刀 具基础，夹具的使用与设计，加工质量的影响因素与控制，机械加工工艺的规程 制订。结合认知实习，也切身见识了各种机床与加工工艺流程。 然而，在理论与实践学习中也遇到了很多不解之处，深感对本门课程的认识 很浅，在作业的完成过程中也发现了很多问题，不足之处请老师多多予以指点！
方案三 序号 工序内容 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 粗铣右端面 A 精铣右端面 A 钻、扩花键底孔 锪钻倒花键孔两端的 15°倒角 拉花键 粗铣削 B 面 精铣削 B 面 铣削8+0.03 mm 的槽 0
+0.012 铣削180 mm
定位基准 左端面 左端面 ∅40mm圆柱面 ∅40mm圆柱面 A面 花键的中心线 花键的中心线 花键的中心线及 A 面 花键的中心线及 A 面 的槽
+0.012 (2)尺寸精度。拨叉的180 mm 的槽和花键槽宽6+0.06 +0.03 mm 的尺寸精度要求较 高。对于花键，由于是内花键孔，不宜用铣削加工，可以通过选择合适的拉刀进 行拉削加工以保证精度。 花键孔已经标准化， 可以直接选用满足相应标准的拉刀。 +0.012 因而，180 mm 的槽的尺寸精度更重要，要选择合适的加工基准和加工方式 予以保证。其余尺寸没有给出精度要求，不是很重要。 (3)表面粗糙度。花键孔两段面、键槽侧壁以及拨叉下部槽(18+0.012 mm)内表面粗 0 +0.03 糙度 Ra3.2µm，拨叉上部槽(80 mm)侧面和花键外园内表面粗糙度 Ra1.6µm， 需要精加工。其余表面粗糙度为 Ra6.3µm，粗加工即可。
四、 工艺路线的拟定
根据以上分析， 考虑拨叉形状因素， 如果用车削的方法获得端面十分不方便， 而车削加工更适合与轴类零件加工，故花键孔右侧端面应用铣削加工，分为粗铣 和精铣两步。花键加工过程是：钻孔→扩孔→倒角→拉削。其中倒角可以选择镗 床加工，也可以用锪钻在钻床上加工。上下面的槽加工为：粗铣→精铣。 而且，按照“先基准后其他”的原则，对于右端面，在后面的多道工序中要 作为精基准，因而要首先加工出右端面。其次获得花键，以确定花键中心线为另 一个精基准。 由此拟定三种工艺路线 方案一 序号 工序内容 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 粗铣右端面 A 精铣右端面 A 钻、扩花键底孔 锪钻倒花键孔两端的 15°倒角 粗铣削 B 面 精铣削 B 面 铣削8+0.03 mm 的槽 0 +0.012 铣削180 mm 的槽 拉花键 终检入库 定位基准 左端面 左端面 ∅40mm圆柱面 ∅40mm圆柱面 花键的中心线 花键的中心线 花键的中心线及 A 面 花键的中心线及 A 面 A面 机床设备 卧式铣床 卧式铣床 普通钻床 普通钻床 卧式铣床 卧式铣床 铣床 铣床 拉床
总体分析，零件没有较严格的位置精度要求和热处理要求。重点是保证拨叉 槽内表面的尺寸精度和表面粗糙度。 花键孔的尺寸精度和表面粗糙度要求也较高， 制订工艺规程时，应主要考虑这些因素。
二、 毛坯的选择
零件图样已给定毛坯为铸造件，材料为 HT200。根据铸造工艺给出的常用铸 造方法及技术经济性，考虑本零件材料为灰铸铁，质量较小，表面铸造精度要求 不高，且为中小批量加工，故选择壳型铸造，壳型铸造的不利因素是设备费用及 模具要求较高。画出草图如右图所示。
一、 零件结构特点和技术要求的分析
图中所给零件图样为拨叉，用于车床变速机构中，主要用于换挡，使主轴的 转速按照设计的传动比进行变速。从图中所给零件图样中分析： +0.012 (1)加工精度。待加工零件为拨叉，可分为三个精度等级：IT6 级，180 mm +0.03 +0.06 +0.20 的槽；IT9 级，80 mm 的槽以及花键槽6+0.03 mm。IT12 级，∅250 mm 的六 o +0.20 齿矩形花键孔和∅220 mm 的花键底孔。花键孔的两端面要求 15 的倒角。
根据“基准重合”和“基准统一”原则，选用花键中心线为精基准，加工上 表面 B，保证定位尺寸 27mm。同时再以花键中心线为精基准在零件的 B、D 面 上粗铣槽，保证 19mm 和 50mm 的尺寸。 以加工好的 A 面为精基准加工上下两个槽，保证尺寸精度 8+0.03 mm 和 0 ư 3 4 5 6 7 8 9 10 粗铣右端面 A 精铣右端面 A 钻、扩花键底孔 铣刀倒花键孔两端的 15°倒角 拉花键 粗铣削 B 面 精铣削 B 面 铣削8+0.03 mm 的槽 0 +0.012 铣削180 mm 的槽 终检入库 定位基准 左端面 左端面 ∅40mm圆柱面 ∅40mm圆柱面 A面 花键的中心线 花键的中心线 花键的中心线及 A 面 花键的中心线及 A 面 机床设备 卧式铣床 卧式铣床 普通钻床 卧式铣床 拉床 卧式铣床 卧式铣床 铣床 铣床
三、 定位基准的选择
(1)粗基准的选择 选择左端面为其中一个粗基准。毛坯形状如上图所示，考虑到花键孔右端面 是加工表面，左端面无加工要求，按照“相互位置要求”原则，应首先以左端面 为粗基准加工右端面 A。80mm 和 18mm 的尺寸没有严格的公差要求，尺寸误差 不重要，加工 A 端面时基本上能保证该尺寸要求即可。左端面是外表面，且是平 面，尺寸较大，因而也符合“便于装夹”原则。 选择 ∅40 的外圆柱表面为另一个粗基准。对于花键孔，所给孔径尺寸在 ∅20mm 左右，对于铸造件毛坯初始一般是无孔的，需要先用一定直径的钻头钻 孔，然后再扩孔，再用拉刀拉出六齿矩形内花键。扩完孔之后还应用锪钻或铣刀 倒出 15o 角， 以便于通过拉削加工花键。 按照 “相互位置要求” 原则， 首先以∅40的 外圆柱表面为粗基准打孔。 另外， 在拉花键时， 保证与下表面 D 的定位尺寸 73mm 要求即可，该尺寸也没有严格公差要求。 加工好的右端面作为后续工序的精基准，左端面不再用作基准。∅40的外圆 柱表面只在钻、 扩孔和倒角是作为粗基准，不影响后续的花键中心线为精基准使 用。这符合“粗基准不重复使用”的原则。 (2)精基准的选择