大作业说明(1)资料

Xxx零件加工工艺方案的分析学生，XXX，XXX（具体过程可参考下面的例子，但包括包含零件分析、毛坯的确定、工艺路线的拟定（方案对比），每道加工工序定位夹紧方案、设备的确定、切削用量确定，典型工序刀具的选择（两道））每题4人，2人一组，每组负责小批量或大批量的工艺方案分析，不能重复。

4.1零件分析1．零件的作用拨叉是变速箱的换档机构中的一个主要零件。

它拨动滑移齿轮，改变其在齿轮轴上的位置，可以上下移动或左右移动，从而实现不同的速度切换。

φ24孔套在变速叉轴上，M8螺纹孔用于变速叉轴螺钉联结，拨叉脚则夹在双联变换齿轮的槽中。

变速操纵机构通过拨叉头部的操纵槽带动拨叉与轴一起在变速箱中滑移，拨叉脚拨动双联变换齿轮在花键轴上滑动，从而实现变速。

2．零件材料零件材料为45钢，为优质碳素结构用钢，硬度不高易切削加工。

这种钢的机械性能很好，但是这是一种中碳钢，淬火性能并不好，45号钢可以淬硬至HRC42~46。

常将45钢表面渗碳淬火。

3．零件的工艺分析图4-1零件图由零件图4-1可知，其材料为45钢。

具有较高的强度和较好的切削加工性。

属典型的叉杆类零件。

为实现换档、变速的功能，其叉轴孔与变速叉轴有配合要求，因此加工精度要求较高。

叉脚两端面在工作中需承受冲击载荷，为增强其耐磨性，该表面要求高频淬火处理，硬度为HRC 不小于50；为保证拨叉换档时叉脚受力均匀，要求叉脚两端面对叉轴孔φ24的垂直度要求为0.05mm ，平面度为0.08mm 。

拨叉采用M8紧固螺钉定位。

拨叉头两端面和叉脚两端面均要求切削加工，并在轴向方向上均高于相邻表面，这样既减少了加工面积，又提高了换档时叉脚端面的接触刚度；φ24孔和M8螺纹孔的端面均为平面，钻孔工艺性较好；另外，该零件除主要工作表面(拨叉脚两端面、变速φ24叉轴孔，其余表面加工精度均较低，不需要高精度机床加工，通过铣削、钻床、攻螺纹的粗加工就可以达到加工要求；而主要工作表面虽然加工精度相对较高，但也可以在正常的生产条件下，采用较经济的方法保质保量地加工出来。

由此可见，该零件的工艺性较好。

主要工作表面为拨叉脚两端面和φ24叉轴孔。

由于拨叉在工作时承受一定的力，因此要有足够的强度、刚度和韧性。

4．主要加工表面看零件图上粗糙度符号，有机加工要求的都要加工。

（1）+0.021 0247() H φ，表面粗糙度Ra1.6。

（2）M8-6H 螺纹加工，需要钻孔、攻螺纹。

（4）拨叉头两端加工，保尺寸40，表面粗糙度Ra3.2。

（5）拨叉脚两端面，保证尺寸12，表面粗糙度Ra3.2。

（6）拨叉角内表面R25加工。

5．确定零件的生产类型依设计题目知：产品的年产量为4000台/年，每台产品中该零件数量为1件/台；结合生产实际，备品率和废品率分别取2%和0.5%，零件年产量为：N=4000台/年×1件/台×(1+2%)×(1+0.5%)=4100.4件/年 生产类型为大量生产。

4.2确定毛坯、绘制毛坯简图1．选择毛坯拨叉在工作过程中要承受冲击载荷，为增强拨叉的强度和冲击韧度，获得纤维组织，毛坯选用锻件。

该拨叉的轮廓尺寸不大，且生产类型属大批生产，为提高生产率和锻件精度，宜采用模锻方法制造毛坯。

毛坯的拔模斜度为5°。

2．确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量（1）公差等级由拨叉的功用和技术要求，确定该零件的公差等级为普通级。

（2）锻件重量按设计图纸，拨叉的质量m ≈0.33kg 。

可初步估计机械加工前锻件毛坯的重量为0.44kg （密度取7.8×10-6kg/mm 3）。

（3）锻件形状复杂系数对拨叉零件图进行分析计算，可大致确定锻件外廓包容体的长度、宽度和高度，即l=95，b=65，h=45；该拨叉锻件的形状复杂系数为：/0.44/()t N S m m lbh ρ===0.44kg/(95×65×45×7.8×10-6kg/mm 3)≈0.44/2.17≈0.203由于0.203介于0.16和0.32之间，故该拨叉的形状复杂系数属S3级。

（4）锻件材质系数由于该拨叉材料为45钢，是碳的质量分数小于0.65％的碳素钢，故该锻件的材质系数属M1级。

（5）锻件分模线形状根据该拨叉件的形位特点，选择零件高度方向通过螺纹孔轴心的平面为分模面，属平直分模线。

（6）由零件图可知，该拨叉各加工表面的粗糙度Ra均大于等于1.6。

根据上述诸因素，可查《机械制造设计基础课程设计》表2.13确定该锻件的尺寸公差和机械加工余量，所得结果列于表2.1中。

表4-1拨叉机械加工余量及锻造毛坯尺寸公差（单位：mm）3.绘制拨叉锻造毛坯简图由表4-1所得结果，绘制毛坯简如图4-2所示。

图4-2 毛坯简图4.3工艺方案和内容的论证1．定位基准的选择定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗基准。

（1）精基准的选择叉轴孔+0.021 0247() H φ的轴线是拨叉脚两端面设计基准，拨叉头左端面是拨叉轴向方向上尺寸的设计基准。

选用叉轴孔+0.021 0247() H φ的轴线和拨叉头左端面作精基准定位加工拨叉脚两端面，实现了设计基准和工艺基准的重合，保证了被加工表面的垂直度要求。

另外，由于拨叉件刚性较差，受力易产生弯曲变形，选用拨叉头左端面作精基准，夹紧力作用在拨叉头的右端面上，可避免在机械加工中产生夹紧变形，夹紧稳定可靠。

（2）粗基准的选择选择变速叉轴孔φ24的外圆面和拨叉头右端面作粗基准。

采用φ24外圆面定位加工内孔可保证孔的壁厚均匀；采用拨叉头右端面作粗基准加工左端面，可以为后续工序准备好精基准。

2．拟订工艺路线工艺路线的拟订是制订工艺规程的总体布局，包括：确定加工方法，划分加工阶段，决定工序的集中与分散，加工顺序的安排，以及安排热处理、检验及其他辅助工序(去毛刺、倒角等)。

它不但影响加工的质量和效率，而且影响到工人的劳动强度、设备投资、车间面积、生产成本等。

因此，拟订工艺路线是制订工艺规程的关键性一步，必须在充分调查研究的基础上，提出工艺方案，并加以分析比较，最终确定一个最经济合理的方案。

（1）表面加工方法的确定根据零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，查手册确定平面加工法案的经济精度和表面粗糙度；查手册确定孔加工法案的经济精度和表面粗糙度，确定拨叉零件各表面的加工方法，如表4-2所示。

表4-2拨叉零件各表面加工方案（单位：mm ）（2）加工阶段的划分该拨叉加工质量要求较高，可将加工阶段划分成粗加工、半精加工和精加工几个阶段。

在粗加工阶段，首先将精基准(拨叉头左端面和叉轴孔)准备好，使后续工序都可采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求；然后粗铣拨叉头右端面、拨叉脚内表面、拨叉脚两端面的粗铣、凸台。

在半精加工阶段，完成拨叉脚两端面的半精铣加工和螺纹孔的钻孔丝锥攻丝；在精加工阶段，进行拨叉脚两端面的磨削加工。

（3）工序的集中与分散选用工序集中原则安排拨叉的加工工序。

该拨叉的生产类型为大批生产，可以采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表面之间的相对位置精度要求。

（4）工序顺序的安排 1）机械加工工序遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准——拨叉头左端面和叉轴孔+0.021 0247() H φ；遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序；遵循“先主后次”原则，先加工主要表面——拨叉头左端面和叉轴孔+0.021 0247() H φ和拨叉脚两端面，后加工次要表面——螺纹孔；遵循“先面后孔”原则，先加工拨叉头端面，再加工叉轴孔+0.021 0247() H φ；先铣凸台，加工螺纹孔M8。

由此初拟拨叉机械加工工序安排如表4-3所示。

表4-3拨叉机械加工工序安排（初拟）（单位：mm ）2）热处理工序模锻成型后切边，进行调质，调质硬度为HB240~280，并进行酸洗、喷丸处理。

喷丸可以提高表面硬度，增加耐磨性，消除毛坯表面因脱碳而对机械加工带来的不利影响。

叉脚两端面在精加工之前进行局部高频淬火，提高其耐磨性和在工作中承受冲击载荷的能力。

工序8、9之间增加热处理工序，即：拨叉脚两端面局部淬火。

3）辅助工序粗加工拨叉脚两端面和热处理后，应安排校直工序；在半精加工后，安排去毛刺和中间检验工序；精加工后，安排去毛刺、清洗和终检工序。

综上所述，该拨叉工序的安排顺序为：基准加工→主要表面粗加工及一些余量大的表面粗加工→主要表面半精加工和次要表面加工→热处理→主要表面精加工。

4）确定工艺路线在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，拟定拨叉的工艺路线如表4-4所示。

表4-4拨叉机械加工工艺路线（修改后）3．加工设备及工艺装备的选用机床和工艺装备的选择应在满足零件加工工艺的需要和可靠地保证零件加工质量的前提下，与生产批量和生产节拍相适应，并应优先考虑采用标准化的工艺装备和充分利用现有条件，以降低生产准备费用。

拨叉的生产类型为大批生产，可以选用高效的专用设备和组合机床，也可选用通用设备，所选用的夹具均为专用夹具。

各工序加工设备及工艺装备的选用如表4-5所示。

表4-5加工设备及工艺装备4.4工序设计与计算1．确定加工余量、工序尺寸和公差。

工序1粗铣拨叉头两端面、工序2半精铣拨叉头左端面和工序8半精铣拨叉头右端面工序1、工序2和工序8的加工过程如图4-3所示。

工序1：以右端面定位，粗铣左端面，保证工序尺寸L1；以左端面定位，粗铣右端面，保证工序尺寸L２；工序2：以右端面定位，半精铣左端面，保证工序尺寸L3。

工序8：以左端面定位，半精铣右端面，保证工序尺寸L4，达到零件图设计尺寸L的要求，1.040-=L。

由图4-3所示加工过程示意图，建立分别以Z2、Z3和Z4为封闭环工艺尺寸链如图4-4所示。

图4-3加工过程示意图 图4-4 工艺尺寸链图（1）求解工序尺寸L3：查手册得平面精加工余量，得半精铣余量Z4=1，由图4-3知00.1440L L -==，从图4-4c 知，Z4=L3-L4，则L3=L4+Z4=40+1= 41 。

由于工序尺寸L3是在半精铣加工中保证的，查手册得平面加工法案和表面粗糙度知，半精铣工序的经济加工精度等即可达到左端面的最终加工要求IT10，因此确定该工序尺寸公差为ITl0，其公差值为0.1，故L3=41±0.05.（2）求解工序尺寸L2：查手册得平面精加工余量，得半精铣余量Z3=1，由图4-4（b ）知， L2=L3+Z3=41+1=42。

由于工序尺寸L2是在半精铣加工中保证的，查手册得平面加工法案和表面粗糙度知，半精铣工序的经济加工精度等即可达到左端面的最终加工要求IT10，因此确定该工序尺寸公差为ITl0，其公差值为0.1，故L2=42±0.05。