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零件的工艺分析
一、零件的分析 ㈠零件的作用 题目所给的零件是车床的拨叉。它位于车床变速机构中，主要起换档，使主轴回转运动按照工作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。 ㈡零件的工艺分析 1. 以φ15mm孔为中心的加工表面 这一组加工表面包括：φ15H8mm的孔，以及φ15孔的左右两端面，其中主要加工表面为φ15H8mm的通孔。 2. 铣14H12的槽 这一组加工表面包括：此槽的端面，14H12的槽的底面，14H12槽的两侧面。 3. 以φ5H12孔为中心的加工表面 这一组加工表面包括：钻φ5H12的孔，以及φ5H12孔的上下两端面，主要加工表面是φ5H12的孔。 这几组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是： ⑴ 钻、扩、铰的孔。 ⑵ 孔的轴线与拔叉脚两端面的夹角为。 ⑶ 拔叉中心线与水平方向的夹角为。 ⑷ 14H12槽与的垂直度公差为0.08mm。 由上面分析可知，加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为基准加工另外一组。 二、工艺规程设计 ㈠确定毛坯的制造形式 零件材料为HT200。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，故选择铸件毛坯。 ㈡基面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，是生产无法正常进行。 （1）粗基准的选择。 对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。根据这个基准选择原则，现选取φ15孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，以φ15H8孔为主要定位基准限制4个自由度，以操纵槽为止推基准限制1个自由度，最后以拔叉内侧面为防转基准限制1个自由度，达到完全定位,然后进行铣削。 （2）精基准的选择。 主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。 （三）制定工艺路线 制定工艺路线的出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。 1. 工艺路线方案一 工序一 粗、钻、扩、铰、精铰φ15孔 工序二 粗、精铣φ15孔左端面。 工序三 粗、精铣φ15孔右端面 工序四 切断 工序五 粗铣 半精铣 精铣槽所在的端面 工序六 粗铣 半精铣 精铣14H12的槽。 工序七 粗、钻、扩、铰、精铰φ5H12的孔 工序八 检查 上面的工序加工不太合理，因为由经验告诉我们大多数都应该先铣平面再加工孔，那样会更能容易满足零件的加工要求，效率不高，但同时钻两个孔，对设备有一定要求。且看另一个方案。 2. 工艺路线方案二 工序一 粗、钻、扩、铰、精铰φ15孔 工序二 粗、精铣φ15孔左端面。 工序三 粗、精铣φ15孔右端面 工序四 切断。 工序五 粗铣 半精铣 精铣槽所在的端面 工序六 粗铣 半精铣 精铣14H12的槽。 工序七 粗、钻、扩、铰、精铰φ5H12的孔 工序八 检查 上面工序可以适合大多数生产，但是在全部工序中间的工序七把两件铣断，对以后的各工序的加工定位夹紧不方便，从而导致效率较低。再看另一方案。 3. 工艺路线方案三 工序一 粗、钻、扩、铰、精铰φ15孔 工序二 粗、精铣φ15孔左端面。 工序三 粗、精铣φ15孔右端面 工序四 粗铣 半精铣 精铣槽所在的端面 工序五 粗铣 半精铣 精铣14H12的槽。 工序六 粗、钻、扩、铰、精铰φ5H12的孔 工序七 切断 工序八 检查 此方案仍有先钻孔再铣平面的不足，所以这个方案仍不是最好的工艺路线综合考虑以上各方案的各不足因素，得到以下我的工艺路线。 4. 工艺路线方案四 工序一 粗铣φ15孔左端面 工序二 粗铣φ15孔右端面 工序三 以φ15左端面为精基准，钻，扩，铰，精铰φ15孔，孔的精度达到IT8 工序四 以φ15孔为精基准，铣槽所在端面 工序五 以φ15孔为精基准，铣14H12的槽，保证槽的侧面相对孔的垂直度误差为0.08mm 工序六 以φ15孔为精基准， 粗、钻、扩、铰、精铰φ5H12的孔 工序七 切断 工序八 检查 虽然工序仍然是八步，但是效率大大提高了。工序一和工序二比起工艺路线方案二快了一倍。 以上工艺过程详见下图所示：
（四）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定 ”CA6140车床拨叉”；零件材料为HT200，硬度190～210HB，毛坯重量1.45kg，生产类型为中批量，铸造毛坯。 1.φ15孔表面的加工余量 查《机械制造工艺设计简明手册 》表3.1～26可取： φ15端面长度余量均为2.5 铣削加工余量：粗铣2mm 精铣0.7mm 2. φ15孔的加工余量 工序尺寸加工余量： 钻孔：5mm 扩孔：0.5mm 铰孔：0.1mm 精铰：0mm 3. 槽端面到中心线垂直中心线方向长度加工余量 粗铣端面：2mm 半精铣：0.7mm 精铣：0.2mm 铸造槽端面至中心线的距离为12mm，余量为2mm 4. φ5H12孔 工序尺寸加工余量： 钻孔：2mm 扩孔：1mm 铰：0.14mm 精铰：0.06mm 5. 其他尺寸直接铸造得到 由于本设计规定的零件为中批量生产，应该采用调整加工。因此在计算最大、最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认。 （五）确立切削用量及基本工时 工序一 粗细φ15孔左右端面 1. 加工条件φ15孔左右端面 工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=200~241,铸造。 加工要求：粗铣 机床： X53立式铣床。 刀具： W18Cr4V硬质合金钢端面铣刀,牌号YG6。铣削宽度ae<=60,深度ap<=4,齿数z=10,故据《切削用量简明手册》取刀具直径do=80mm。选择刀具前角γo＝0°后角αo＝15°，副后角αo’=10°，刀齿斜角λs=－15°,主刃Kr=60°,过渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°过渡刃宽bε=1.5mm。 2. 切削用量 1）铣削深度 因为切削量较小，故可以选择ap=1.3mm，一次走刀即可完成所需长度。 2）每齿进给量 机床功率为10kw。查《切削用量简明手册》f=0.08~0.15mm/z，一般选较小量f=0.15 mm/z。 3）查后刀面最大磨损及寿命 查《机械切削用量手册》表8，寿命T=180min 4）计算切削速度 按《切削用量简明手册》表14， V=1.84 ， n=7.32， =6.44 5）计算基本工时 tm＝L/ Vf=(22+15)/6.44=5.74min。 工序二 精铣φ15孔左右端面。 1. 加工条件 工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=200~241,铸造。 加工要求：精铣φ15上下端面。 机床： X6140卧式铣床。 刀具： W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度ae<=60,深度ap<=4,齿数z=10,故据《切削用量简明手册》取刀具直径do=80mm。选择刀具前角γo＝＋5°后角αo＝8°，副后角αo’=8°，刀齿斜角λs=－10°,主刃Kr=60°,过渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°过渡刃宽bε=1mm。 2. 切削用量 1） 铣削深度 因为切削量较小，故可以选择ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需长度。 2） 每齿进给量 机床功率为7.5kw。查《切削用量简明手册》表5 f=0.14~0.24mm/z。一般选较小量f=0.14 mm/z。 3） 查后刀面最大磨损及寿命 查《切削用量简明手册》表8，寿命T=180min 4） 计算切削速度 按《切削用量简明手册》表14，查得 Vf＝6.44mm/s， 5） 计算基本工时 tm＝L/ Vf=(22+15)/6.44=5.74min。 工序三 以φ15孔左端面为精基准，钻、扩、铰、精铰φ15孔，孔的精度达到IT8。 1. 选择钻床及钻头 选择Z5125A钻床，选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=13mm，钻头采用双头刃磨法， 2.选择切削用量 （1）决定进给量 由do=13mm,查《切削用量简明手册》表5 按钻头 按机床强度查《切削用量简明手册》表10.1-2选择 最终决定选择机床已有的进给量 （2）耐用度 查《切削用量简明手册》表9 T=4500s=75min （3）切削速度 查《切削用量简明手册》表10.1-2 n=50-2000r/min 取n=1000r/min. ３.计算工时 由于所有工步所用工时很短，所以使得切削用量一致，以减少辅助时间。 扩铰和精铰的切削用量如下： 扩钻：选高速钢扩孔钻 铰孔：选高速钢铰刀 精铰：选高速钢铰刀 工序四 以φ15H8孔为精基准，粗铣，半精铣，精铣14H12槽所在端面 工序五 粗铣 半精铣 精铣槽16H11的端面 1. 选择机床刀具 选择立式铣床X53K硬质合金钢Yab端铣刀 2. 切削用量 查《切削用量简明手册》2表5 f=0.14~0.24mm/r T=180min 取f=0.15mm/r v=1.84m/min n=7.32r/min 3. 计算工时 半精铣 工序五 精铣槽14H12 本道工序精铣槽之前已进行了粗铣和半精铣工步，此工序精铣槽须满足各技术要求包括：槽宽14H12，槽深11H12，槽两侧面粗糙度为3.2，槽底面粗糙度为6.3。 1. 选择机床及刀具 机床 x61W型万能铣床 刀具 错齿三面刃铣刀铣槽do=14mm 查《切削用量简明手册》表8 国家标准 GB1118 D=160mm d=40mm L=16mm 齿数z=24 2. 计算切削用量 由《切削用量简明手册》表9.4—1查得 走刀量 f=0.67 mm/r 铣刀磨钝标准和耐用度 由《切削用量简明手册》表9.4—6查得 磨钝标准为 0.2~0.3 《切削用量简明手册》表9.4—7查得 耐用度为 T=150min 切削速度 由《切削用量简明手册》式3.2 查表 9.4—8 得其中： 修正系数 m=0.5 代入上式，可得 v=49.5m/min=0.82m/s 3. 确定机床主轴速度 由《切削用量简明手册》按机床选取主轴转速为6.33 r/s 所以 实际切削速度为 4. 计算切削工时 工序六 钻φ5H8孔 1. 选择钻床及钻头 选择Z5125A钻床，选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=4mm，钻头采用双头刃磨法， 2.选择切削用量 （1）决定进给量 由do=4mm,查《切削用量简明手册》表5 按钻头 按机床强度查《切削用量简明手册》表10.1-2选择 最终决定选择机床已有的进给量 （2）耐用度 查《切削用量简明手册》表9 T=4500s=75min （3）切削速度 查《切削用量简明手册》表10.1-2 n=50-2000r/min 取n=1000r/min. ３.计算工时 由于所有工步所用工时很短，所以使得切削用量一致，以减少辅助时间。 扩铰和精铰的切削用量如下： 扩钻：选高速钢扩孔钻 铰孔：选高速钢铰刀 精铰：选高速钢铰刀 工序八 两件铣断 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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