零件的机械加工工艺方案设计

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！

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：

(1)加工精度。待加工零件为拨叉，可分为三个精度等级：IT6级，mm 的槽；IT9级，mm的槽以及花键槽mm。IT12级，mm的六齿矩形花键孔和mm的花键底孔。花键孔的两端面要求15o的倒角。(2)尺寸精度。拨叉的mm的槽和花键槽宽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。因而，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(mm)内表面粗

糙度Ra3.2μm，拨叉上部槽(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。

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。

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。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

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mm和mm。

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

方案二

方案三

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。