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图2.1 拨叉零件图
2.零件的工艺分析
(1)小头孔Φ20H8以及与此孔相通的Φ8的锥孔,螺纹孔M20?1.5以及与此孔相通M8的小螺纹孔,要求Ra是1.6μm。
(2)大头半圆孔R68和内圆面Φ113孔, 内圆面Φ113与孔Φ20有圆心距114 的位置公差要求,以及与其表面的Φ6.2同样有相对位置要求。
(3)拨叉上下端面、大头半圆孔上下端面以及深槽面均有表面质量要求。 2.2.3毛坯的选择和设计
毛坯的尺寸和形状越接近成品零件,材料消耗就越少,机械加工的劳动量也越少,因此会提高机械加工效率,降低成本,但毛坯的制造费用却高了。因此,确定毛坯要从机械加工和毛坯制造两方面综合考虑,以求得最佳效果。确定毛坯包括选择毛坯种类及其制造方法等内容。常用毛坯的种类有铸件、锻件、压制件、冲压件、焊接件、型材和板材等。铸件适用于形状复杂的毛坯。
由图纸规定的材料是球墨铸铁,且该拨叉属于大批量生产,因此可以确定选用铸件毛坯。考虑零件在机床运行中所受冲击不大,零件结构又比较简单,故选择金属型铸造,因为生产效率很高,所以可以免去每次造型。 毛坯图及尺寸如下图:
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图2.2 拨叉毛坯图
2.3工艺路线的拟定
2.3.1定位基准的选择
选择工件的定位基准,实际上确定工件的定位表面。根据选定的基面加工与否,又将定位基准分为粗基准和精基准。在起始工序中,只能选择未经加工的毛坯表面作为定位基准,这种基准称为粗基准。用加工错的表面作为定位基准,则称为精基准。
在选择定位基准时,是从保证工件精度要求出发,因此,分析定位基准选择的顺序就应为从精基准到粗基准。
选择精基准时,应能保证加工精度和装夹可靠、方便,可参照下列原则进行: 1.精基准的选择
(1)基准重合原则。直接选择加工表面的设计基准为定位基准,可以避免由定位基准与设计基准不重合而引起的定位误差。
(2)基准统一原则。同一零件的多道工序尽可能选择同一个定位基准,这样既可以保证各加工表面间的相互位置精度,避免或减少因基准转换而引起的误差,也简化了夹具的设计与制造工作,降低了成本,缩短了生产准备周期。 (3)自为基准原则。选择加工表面本身作为定位基准。
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(4)互为基准原则。加工表面互为基准反复加工,可以使各加工表面件有较高的位置精度,使加工表面具有均匀的加工余量。 2.粗基准的选择
(1)非加工表面原则。为了保证加工面与不加工面之间的位置要求,应选不加工面为粗基准。
(2)加工余量最小原则。以余量最小的表面作为粗基准,以保证各加工表面有足够的加工余量。
(3)重要表面原则。为保证重要表面的加工余量均匀,应选择重要加工表面为粗基准。
(4)不重复使用原则。多次使用难以保证表面间的位置精度。
该拨叉零件的主要加工表面是平面、孔,螺纹、圆端面和槽系。一般来说,保证平面的加工精度要比保证孔、槽的加工精度容易。因此,对于拨叉来说,加工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度,使得槽系完成两个维度的加工。
此外,还应选择工件上精度高。尺寸较大的表面为精基准,以保证定位稳固可靠。并考虑工件装夹和加工方便、夹具设计简单等。要从保证孔与孔、孔与平面、面与面之间的位置角度选择了加工工艺过程的精基准。具体见工序卡片。 2.3.2表面加工方法和加工方案的选择
一个好的结构不但应该达到设计要求,而且要有好的机械加工工艺性,也就是要有加工的可能性,要便于加工,要能保证加工的质量,同时使工的劳动量最小。对于设计拨叉的加工工艺来说,应选择能够满足各加工表面尺寸精度、位置精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外,也要适当考虑经济因素。在满足精度要求及生产率的条件下,应选择价格较低的机床。
在选择各表面、孔及槽的加工方法时,要综合考虑以下因素:
(1)要考虑加工表面的精度和表面质量要求,根据各加工表面的技术要求,选择加工方法及分几次加工;
(2)根据生产类型选择,在大批量生产中可专用的高效率的设备。在单件小
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批量生产中则常用通用设备和一般的加工方法; (3)考虑被加工材料的性质;
(4)考虑工厂或车间的实际情况,同时也应考虑不断改进现有加工方法和设备,推广新技术,提高工艺水平;
(5)此外,还要考虑一些其它因素,如加工表面物理机械性能的特殊要求,工件形状和重量等。
选择加工方法一般先按这个零件主要表面的技术要求选定最终加工方法。再选择前面各工序的加工方法。
1.平面的加工
根据参考文献[7],可以确定,端面的加工方案为:粗铣—精铣(IT7~IT9),粗糙度为Ra?6.3~0.8,一般不淬硬的平面,精铣的粗糙度可以较小。而且采用为互基准的原则进行加工,可以减小定位误差,可以获得较高的位置精度与尺寸精度要求。
2.孔的加工
(1)Φ20的孔的加工
因为其粗糙度要求达到了Ra1.6,所以综合考虑可以很清楚得到它的加工路线—钻、扩、铰;
(2)4个Φ6.2的小孔的加工
因其粗糙度要求也较高,达到了Ra1.6,所以可以得到钻、铰的加工方法。 (3)2-M8螺纹孔的加工
加工方案定为:钻、扩、铰、攻丝。 (4)锥销孔的加工 可以由专门的刀具完成。 3.槽的加工
运用盘铣刀可以直接完成,选择普通的卧式铣床即可以实现。槽的加工工艺路线定为:直接粗铣(设计为两次走刀)。
4.Φ136和Φ113的孔及其端面的加工
由于粗糙度要求较高,选择卧式车床进行两次走刀进行加工,加工工艺路线
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定位:粗车—精车。
2.3.3零件各表面加工顺序的确定
加工顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况,结合定位和夹紧的需要一起考虑,重点是应保证工件的刚度不被破坏,尽量减少变形。应遵循以下原则:(1)基准先行(2)先面后孔,先简单后复杂(3)先粗后精,粗精分开(4)减少安装次数。根据拨叉的工艺特点及以上的原则,其加工工艺路线安排如下:
工序10:毛坯铸造;
工序20:以平面B定位,粗铣A平面; 工序30:A、B互为基准定位,铣平面;
工序40:以已加工面和大孔定位,钻、扩、铰2-Φ20,攻螺纹2-M20; 工序50:以已加工孔和面定位,车端面、孔; 工序60:以已加工孔和面定位,钻、铰8-Φ6.2;
工序70:以已加工孔和面定位,钻、攻螺纹2-M8,锪孔2-Φ8; 工序80:以已加工孔和面定位,铣槽42×35; 工序90:切断; 工序100:铣面; 工序110:质检。 2.3.4 机床及工艺装备的选择 1.机床的选择
(1)工序20、30是粗铣、半精铣和精铣。本零件属于成批生产,根据参考文献[10],选用立式铣床X51。根据零件尺寸,该铣床工作台的移动量能满足要求,主电动机功率为4.5kw,主轴最大转速为1800r/min,能安装各种立铣刀、面铣刀进行铣削,满足铣削要求,因此选用立式铣床X51。
(2)工序40是钻孔、扩孔、铰孔和攻螺纹,选用立式钻床Z525。根据参考文献[10],该立式钻床最大钻孔直径为25mm,而加工Φ20孔和M20的螺纹底孔的孔径都小于25mm,该钻床使用于钻孔、扩孔、锪孔、攻丝等工序,具有精度高、刚性好、扭矩大、噪声低、变速范围广、操纵集中、使用方便等优点,所以选择Z525。
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