755 撥叉零件工藝分析及加工,零件,工藝,分析,加工 【摘 要】：撥叉行業(yè)是我們通用機械重要分支，無論是在工業(yè)還農(nóng)業(yè)中，只要有流體管道的地方,閥門的作用都是巨大的，而隨著時代的發(fā)展，撥叉的類型也發(fā)展的越來越全面，制造撥叉的技術也越來越先進。本文一例撥叉零件數(shù)控車床加工的程序編制與步驟，加工工藝的選擇問題進行探討。進行整套的工藝分析與計算，按工藝程序卡進行編程與加工。 【關鍵詞】：撥叉 數(shù)控加工 工藝 數(shù)控銑床 [ Abstract ]: Dials forks the profession is our general machinery important branch,regardless of is in the industry also agriculture, so long as has thefluid pipeline the place, the valve function all is huge, but alongwith the time development, dials the type which forks also to developmore and more comprehensively, the manufacture dials the technologywhich forks more and more to be also advanced. A this article exampledials forks the programming and the step which the componentsnumerical control lathe processes, the processing craft choicequestion carries on the discussion. Carries on the entire wrap thecraft analysis and the computation, carries on the programming and theprocessing according to the craft procedure card5[ Key word ]: Dials forks，the numerical control processing ，craft numerical，controlmilling machine 目 錄一 摘要 …………………………....1二 零件的分析 …………………………3（一） 零件的作用 …………………....3（二） 零件的工藝分析………………....5三 工藝規(guī)程的設計………………………5（一） 確定毛坯的制造形式……………….5（二） 基面的選擇…………………....5（三） 制定工藝路線………………….5（四） 機械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的確定...7（五） 確立切削用量及基本工時…………..9四 夾具設計……………………...…...15（六） 問題的提出……………………15（七） 夾具設計…………………….15五 參考文獻………………………….18 一、撥叉零件工藝分析及加工（一） 零件的工藝分析CA6140 車床共有兩處加工表面，其間有一定位置要求。分述如下：1. 以 φ25mm 孔為中心的加工表面這一組加工表面包括：φ25H7mm 的孔，以及 φ42mm的圓柱兩端面，其中主要加工表面為 φ25H7mm 通孔。2. 以 φ60mm 孔為中心的加工表面這一組加工表面包括：φ60H12 的孔，以及 φ60H12 的兩個端面。主要是 φ60H12 的孔。3. 銑 16H11 的槽這一組加工表面包括：此槽的端面，16H11mm 的槽的底面，16H11mm 的槽兩側面。4. 以 M22×1.5 螺紋孔為中心的加工表面。這一組加工表面包括：M22×1.5 的螺紋孔，長 32mm 的端 面。主要加工表面為 M22×1.5 螺紋孔。這兩組加工表面之間有著一定的位置要求，主要是：（1） φ60 孔端面與 φ25H7 孔垂直度公差為 0.1mm.。（2） 16H11mm 的槽與 φ25H7 的孔垂直度公差為0.08mm。由上面分析可知，加工時應先加工一組表面，再以這組加工后表面為基準加工另外一組。二、 工藝規(guī)程設計(一 )確定毛坯的制造形式零件材料為 HT200?？紤]零件在機床運行過程中所受沖擊不大，零件結構又比較簡單，故選擇鑄件毛坯。（二）基面的選擇基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理可以使加工質量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中回問題百出，更有甚者，還會造成零件的大批報廢，是生產(chǎn)無法正常進行。（1）粗基準的選擇。對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準。而對有若干個不加工表面的工件，則應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗基準。根據(jù)這個基準選擇原則，現(xiàn)選取 φ25 孔的不加工外輪廓表面作為粗基準，利用一組共021.?兩塊 V 形塊支承這兩個 φ42 作主要定位面，限制 5 個自由度，再以一個銷釘限制最后 1 個自由度，達到完全定位,然后進行銑削。（2）精基準的選擇。主要應該考慮基準重合的問題。當設計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不再重復。（三）制定工藝路線制定工藝路線的出發(fā)點,應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證,在生產(chǎn)綱領已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。1. 工藝路線方案一工序一 粗、鉆、擴、鉸、精鉸 φ25、φ60 孔工序二 粗、精銑 φ60、φ25 孔下端面。工序三 粗、精銑 φ25 孔上端面工序四 粗、精銑 φ60 孔上端面工序五 切斷。工序六 銑螺紋孔端面。工序七 鉆 φ22 孔（裝配時鉆鉸錐孔） 。工序八 攻 M22×1.5 螺紋。工序九 粗銑 半精銑 精銑槽所在的端面工序十 粗銑 半精銑 精銑 16H11 的槽。工序十一 檢查。上面的工序加工不太合理，因為由經(jīng)驗告訴我們大多數(shù)都應該先銑平面再加工孔，那樣會更能容易滿足零件的加工要求，效率不高，但同時鉆兩個孔，對設備有一定要求。且看另一個方案。2. 工藝路線方案二工序一 粗、精銑 φ25 孔上端面。工序二 粗、精銑 φ25 孔下端面。工序三 鉆、擴、鉸、精鉸 φ25 孔。工序四 鉆、擴、鉸、精鉸 φ60 孔。工序五 粗、精銑 φ60 孔上端面工序六 粗、精銑 φ60 孔下端面。工序七 切斷。工序八 銑螺紋孔端面。工序九 鉆 φ22 孔（裝配時鉆鉸錐孔） 。工序十 攻 M22×1.5 螺紋。工序十一 粗銑 半精銑 精銑槽所在的端面工序十二 粗、半精銑 精銑 16H11 的槽。工序十三 檢查。上面工序可以適合大多數(shù)生產(chǎn)，但是在全部工序中間的工序七把兩件銑斷，對以后的各工序的加工定位夾緊不方便，從而導致效率較低。再看另一方案。3. 工藝路線方案三工序一 粗、精銑 φ25 孔上端面。工序二 粗、精銑 φ25 孔下端面。工序三 鉆、擴、鉸、精鉸 φ25 孔。工序四 鉆、擴、鉸、精鉸 φ60 孔。工序五 粗、精銑 φ60 孔上端面工序六 粗、精銑 φ60 孔下端面。工序七 銑螺紋孔端面。工序八 鉆 φ22 孔（裝配時鉆鉸錐孔） 。工序九 攻 M22×1.5 螺紋。工序十 粗銑 半精銑 精銑槽所在的端面。工序十一 粗、半精銑 精銑 16H11 的槽。工序十二 切斷。工序十三 檢查。此方案仍有先鉆孔再銑平面的不足，所以這個方案仍不是最好的工藝路線綜合考慮以上各方案的各不足因素，得到以下我的工藝路線。4. 工藝路線方案四工序一 以 φ42 外圓為粗基準，粗銑 φ25 孔下端面。工序二 精銑 φ25 孔上下端面。工序三 以 φ25 孔上端面為精基準，鉆、擴、鉸、精鉸φ25 孔,孔的精度達到 IT7。工序四 以 φ25 孔為精基準，粗銑 φ60 孔上下端面。工序五 以 φ25 孔為精基準，精銑 φ60 孔上下端面，保證端面相對孔的垂直度誤差不超過 0.1。工序六 以 φ25 孔為精基準，鉆、鏜、鉸 φ60 孔，保證空的精度達到 IT8。工序七 以 φ25 孔為精基準，銑螺紋孔端面。工序八 以 φ25 孔為精基準，鉆 φ20 孔（裝配時鉆鉸錐孔） 。工序九 以 φ25 孔為精基準，鉆一個 φ20 孔，攻M22×1.5 螺紋。工序十 以 φ25 孔為精基準，銑槽端面。工序十一 以 φ25 孔為精基準，銑 16H11 的槽保證槽的側面相對孔的垂直度誤差是 0.08。工序十二 兩件銑斷工序十三 檢查。雖然工序仍然是十三步，但是效率大大提高了。工序一和工序二比起工藝路線方案二快了一倍（實際銑削只有兩次，而且刀具不用調整） 。多次加工 φ60、φ25 孔是精度要求所致。以上工藝過程詳見圖 3。（四）機械加工余量、工序尺寸及毛胚尺寸的確定”CA6140 車床撥叉” ；零件材料為 HT200，硬度190～210HB，毛坯重量 1.45kg，生產(chǎn)類型為中批量，鑄造毛坯。據(jù)以上原始資料及加工路線，分別確定各家工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1. 外圓表面（φ42）考慮其零件外圓表面為非加工表面，所以外圓表面為鑄造毛坯，沒有粗糙度要求，因此直接鑄造而成。2. 外圓表面沿軸線方向長度方向的加工余量及公差（φ25，φ60 端面） 。查《機械制造工藝設計簡明手冊》 （以下稱《工藝手冊》 ）表 3.1～26，取 φ25，φ60 端面長度余量均為 2.5（均為雙邊加工）銑削加工余量為：粗銑 2mm半精銑 0.7mm3. 內孔（φ60 已鑄成 φ50 的孔）查《工藝手冊》表 2.2～2.5，為了節(jié)省材料，取 φ60孔已鑄成孔長度余量為 3，即鑄成孔半徑為 50mm。工序尺寸加工余量：鉆孔 5mm擴孔 0.5mm鉸孔 0.1mm精鉸 0mm同上，零件 φ25 的孔也已鑄出 φ15 的孔。工序尺寸加工余量：鉆孔至 φ23 余量為 8mm擴孔鉆 1.8 mm粗鉸孔 0.14 mm精鉸孔 0.06 mm4. 槽端面至中心線垂直中心線方向長度加工余量鑄出槽端面至中心線 47mm 的距離，余量為 3mm。工序尺寸加工余量： 粗銑端面 2.1 mm半精銑 0.7 mm精銑 0.2 mm5. 螺紋孔頂面加工余量鑄出螺紋孔頂面至 φ25 孔軸線且垂直軸線方向 40mm 的距離，余量為 4 mm工序尺寸加工余量：粗銑頂面 3.1 mm半精銑 0.7 mm精銑 0.2 mm 6. 其他尺寸直接鑄造得到由于本設計規(guī)定的零件為中批量生產(chǎn)，應該采用調整加工。因此在計算最大、最小加工余量時應按調整法加工方式予以確認。（五）確立切削用量及基本工時工序一 以 φ42 外圓為粗基準，粗銑 φ25 孔上下端面。1. 加工條件工件材料：HT200,σ b =0.16GPa HB=200~241,鑄造。加工要求：粗銑 φ25 孔上下端面。機床： X53 立式銑床。刀具： W18Cr4V 硬質合金鋼端銑刀,牌號 YG6。銑削寬度ae<=60,深度 ap<=4,齒數(shù) z=10,故據(jù)《切削用量簡明手冊》（后簡稱《切削手冊》 ）取刀具直徑 do=80mm。選擇刀具前角 γ o＝0°后角 α o＝15°，副后角 α o’=10°，刀齒斜角 λs=－15°,主刃 Kr=60°,過渡刃 Krε=30°,副刃 Kr’=5°過渡刃寬 bε=1.5mm。2. 切削用量1）銑削深度 因為切削量較小，故可以選擇 ap=1.3mm，一次走刀即可完成所需長度。2）每齒進給量 機床功率為 10kw。查《切削手冊》f=0.08~0.15mm/z。由于是對稱銑，選較小量 f=0.15 mm/z。3）查后刀面最大磨損及壽命 查《機械切削用量手冊》表 8，壽命 T=180min4）計算切削速度 按《2》表 14，V=1.84n=7.32=6.44fV5）計算基本工時tm＝L/ V f=(90+36)/6.44=6.99min。工序二 精銑 φ25 孔上下端面。1. 加工條件工件材料：HT200,σ b =0.16GPa HB=200~241,鑄造。加工要求：精銑 φ25 上下端面。機床： X6140 臥式銑床。刀具： W18Cr4V 硬質合金鋼端銑刀,牌號 YG6。銑削寬度ae<=60,深度 ap<=4,齒數(shù) z=10,故據(jù)《切削用量簡明手冊》（后簡稱《切削手冊》 ）取刀具直徑 do=80mm。選擇刀具前角 γ o＝＋5°后角 α o＝8°，副后角 α o’=8°，刀齒斜角 λs=－10°,主刃 Kr=60°,過渡刃 Krε=30°,副刃 Kr’=5°過渡刃寬 bε=1mm。2. 切削用量1） 銑削深度 因為切削量較小，故可以選擇 ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需長度。2） 每齒進給量 機床功率為 7.5kw。查《切削手冊》表 5 f=0.14~0.24mm/z。由于是對稱銑，選較小量 f=0.14 mm/z。3） 查后刀面最大磨損及壽命 查《切削手冊》表 8，壽命 T=180min4） 計算切削速度 按《切削手冊》表 14，查得 Vf＝6.44mm/s， 5） 計算基本工時tm＝L+18 2/ Vf=(2+18 2)/6.44=5.9min。?工序三 以 φ25 孔上端面為精基準，鉆、擴、鉸、精鉸φ25 孔，孔的精度達到 IT7。1. 選擇鉆床及鉆頭 選擇 Z5125A 鉆床，選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時do=23mm，鉆頭采用雙頭刃磨法，2.選擇切削用量（1）決定進給量由 do=23mm,查《2》表 5 按鉆頭 rmf/7.0~4.?按機床強度查[1]表 10.1-2 選擇 rmf/8.1~06.?最終決定選擇機床已有的進給量 r/4（2）耐用度　查[2]表 9T=4500s=75min（3）切削速度查《1》表 10.1-2n=50-2000r/min 取 n=1000r/min. ３.計算工時 min19.048.021????nfLtm由于所有工步所用工時很短，所以使得切削用量一致，以減少輔助時間。擴鉸和精鉸的切削用量如下：擴鉆：選高速鋼擴孔鉆 min/10rn?rmf/8.0~7?md8.240?min12.075.082????nfLtm鉸孔：選高速鋼鉸刀 i/rrmf/6.2~31?d94.20min7.103.283????nfLtm精鉸：選高速鋼鉸刀 i/0rrmf/6.2~31?725Hdmin0.13.284????nfLtmi45.21mttT工序四 以 φ25 孔為精基準，鉆、粗鏜、 精鏜 φ60 孔，保證孔的精度達到 IT7。1. 選擇鉆頭選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時 do=55mm，鉆頭采用雙頭刃磨法。選擇 Z5163A 鉆床 n=22.4~1000r/min, f=0.063~1.2mm/r. 2.選擇切削用量（1）決定進給量查《2》表 5 鉆頭進給量 rmf/2.1~0?按鉆頭強度選擇 按機床強度選擇rf/.1rmf/9.0? 最終決定選擇 Z5163A 機床已有的進給量 rmf/8.0?（2）計算工時選擇 n=600r/min 所以 　in7.6/)231(???mt３.選擇鏜刀選擇高速鋼鏜刀， 粗鏜時 do=59.9mm選擇臥式鏜床 T68,粗鏜時 v=20-35 m/min,f=0.3-1.0 mm/r精鏜時 v=15-30 m/min,f=0.15-0.5 mm/r工序五 粗銑 半精銑 精銑槽 16H11 的端面1. 選擇機床刀具選擇立式銑床 X53K 硬質合金鋼 Yab 端銑刀 60?pa2. 切削用量查 2 表 5 f=0.14~0.24mm/rT=180min 取 f=0.15mm/r v=1.84m/min n=7.32r/min min/4.6Vf?3. 計算工時s19.4.6231???nfLtm半精銑0s.4.2ftm238tT1??工序六 精銑槽 16H11 本道工序精銑槽之前已進行了粗銑和半精銑工步，此工序精銑槽須滿足各技術要求包括：槽寬 16H11，槽深 8H12，槽兩側面粗糙度為 3.2，槽底面粗糙度為 6.3。1. 選擇機床及刀具機床 x61W 型萬能銑床刀具 錯齒三面刃銑刀銑槽 do=16mm 查[1] 表 8國家標準 GB1118 D=160mm d=40mm L=16mm 齒數(shù) z=242. 計算切削用量（1） 由[1]表 9.4—1 和[3]查得 走刀量 f=0.67 mm/r（2） 銑刀磨鈍標準和耐用度由[1]表 9.4—6 查得 磨鈍標準為 0.2~0.3表 9.4—7 查得 耐用度為 T=150min （3） 切削速度由[1] 式 3.2vPuwYfXpmqVkzaTdCVv0v?查表 9.4—8 得其中：修正系數(shù) .1?v40?VC2q.0vXm=0.5.vY5u1?pmzfaf 82467. 6wa8代入上式，可得 v=49.5m/min=0.82m/s （4） 確定機床主軸速度min/5.390/.610rsrdwvns ???由[3] 按機床選取主軸轉速為 6.33 r/s所以 實際切削速度為 min/2.196/27.310sdnvw???3. 計算切削工時sznaylvLTffm.??工序七 銑螺紋孔頂面1. 選擇機床及刀具機床：X53K 立式銑床。刀具：硬質合金鋼端銑刀,牌號 YG6。2. 切削用量1） 銑削深度 因為切削量較小，故可以選擇 ap=1.5mm，一次走刀即可完成所需長度。2） 刀具耐用度查《2》表 壽命 T=180min。 3） 計算切削速度查[2]得 Vc＝0.38mm/s，n=1.53r/min,V f=1.42mm/ss16.20.85???nfLtm工序八 兩件銑斷三、 夾具設計設計工序——精銑槽 16H11 的夾具。（一）問題的提出本夾具要用于精銑槽 16H11，對槽 16H11 的要求有：槽寬 16H11 精度等級為 IT12 級，槽深 8H12 精度等級為 IT12 級，槽兩側面粗糙度為 3.2，槽底面粗糙度為 6.3。本道工序只精銑一下槽即達到各要求，因此，在本道工序加工時，我們應首先考慮保證槽的各加工精度，如何提高生產(chǎn)效率，降低勞動強度。 （二）夾具設計1．定位基準的選擇擬定加工路線的第一步是選擇定位基準。定位基準的選擇必須合理，否則將直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出的零件質量?；鶞蔬x擇不當往往會增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設計更加困難甚至達不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求。因此我們應該根據(jù)零件圖的技術要求，從保證零件的加工精度要求出發(fā)，合理選擇定位基準。此零件圖沒有較高的技術要求，也沒有較高的平行度和對稱度要求，所以我們應考慮如何提高勞動效率，降低勞動強度，提高加工精度。Φ25 的孔和其兩端面都已加工好，為了使定位誤差減小，選擇已加工好的 φ25 孔和其端面作為定位精基準，來設計本道工序的夾具，以兩銷和兩已加工好的 φ25 孔的端面作為定位夾具。為了提高加工效率，縮短輔助時間，決定用簡單的螺母作為夾緊機構。2．切削力和夾緊力計算（1）刀具： 高速鋼錯齒三面刃銑刀 φ160mm z=24機床： x61W 型萬能銑床由[3] 所列公式 得FVzwqueyXpFndafC0?查表 9.4—8 得其中： 修正系數(shù) 0.1?vk3?F83.FqFXz=24 65.0y0uPa0?Fw代入上式，可得 F=889.4N 因在計算切削力時，須把安全系數(shù)考慮在內。安全系數(shù) K= 4321K其中： 為基本安全系數(shù) 1.5為加工性質系數(shù) 1.12為刀具鈍化系數(shù) 1.13K為斷續(xù)切削系數(shù) 1.14所以 NF7.15??（2）夾緊力的計算選用夾緊螺釘夾緊機 由 ??FKf???21其中 f 為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取25.01?fF= +G G 為工件自重zPNfFN4.35121????夾緊螺釘： 公稱直徑 d=20mm，材料 45 鋼 性能級數(shù)為 6.8級MPaB106???MPaBs4801???螺釘疲勞極限： B9263.2.1?極限應力幅： Pakma7.51li ?????許用應力幅： ??MPaSa3.17lim??螺釘?shù)膹姸刃：耍郝葆數(shù)脑S用切應力為 ??s???[s]=3.5~4 取[s]=4得 ??Pa120??滿足要求???8.24cHdF????MPaNc153.2經(jīng)校核： 滿足強度要求，夾具安全可靠，使用快速螺旋定位機構快速人工夾緊，調節(jié)夾緊力調節(jié)裝置，即可指定可靠的夾緊力3. 定位誤差分析（1） 定位元件尺寸及公差確定。夾具的主要定位元件為一平面和兩定位銷，孔與銷間隙配合。（2） 工件的工序基準為孔心，當工件孔徑為最大，定位銷的孔徑為最小時，孔心在任意方向上的最大變動量等于孔與銷配合的最大間隙量。本夾具是用來在臥式鏜床上加工，所以工件上孔與夾具上的定位銷保持固定接觸。此時可求出孔心在接觸點與銷中心連線方向上的最大變動量為孔徑公差多一半。工件的定位基準為孔心。工序尺寸方向與固定接觸點和銷中心連線方向相同，則其定位誤差為： Td=Dmax-Dmin 本工序采用一定位銷，一擋銷定位，工件始終靠近定位銷的一面，而擋銷的偏角會使工件自重帶來一定的平行于夾具體底版的水平力，因此，工件不在在定位銷正上方，進而使加工位置有一定轉角誤差。但是，由于加工是自由公差，故應當能滿足定位要求。4. 夾具設計及操作的簡要說明如前所述，在設計夾具時，應該注意提高勞動生產(chǎn)率避免干涉。應使夾具結構簡單，便于操作，降低成本。提高夾具性價比。本道工序為鏜床夾具選擇了壓緊螺釘夾緊方式。本工序為精鏜切削余量小，切削力小，所以一般的手動夾緊就能達到本工序的要求。本夾具的最大優(yōu)點就是結構簡單緊湊。夾具的夾緊力不大，故使用手動夾緊。為了提高生產(chǎn)力，使用快速螺旋夾緊機構。參考文獻[1] 趙家齊主編 機械制造工藝學課程設計指導書。北京：機械工業(yè)出版社[2] 東北重型機械學院，洛陽農(nóng)業(yè)機械學院編。機床夾具設計手冊 上海：上?？茖W技術出版社，1979[3] 艾興，肖詩綱主編。切削用量手冊 北京：機械工業(yè)出版社[4[ 金屬切削手冊 上海：上?？茖W文化技術出版社 [5]主編：成大先， 《機械設計手冊》北京：機械工業(yè)出版社[6]主編：甘永立， 《幾何量公差與檢測》上海：上?？茖W技術出版社，1993[7]主編：蘇建修， 《機械制造基礎》 北京：機械工業(yè)出版社，2001 [8]主編：《機床夾具手冊》 上海：上海科學技術出版社，1990[9]主編：許德珠， 《工程材料 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