8.4 机械制造工艺规程设计实例 一、 零件的工艺分析 图8.4-1所示为东风-150型拖拉机变速箱内用于Ⅱ—Ⅲ档变速齿轮拨叉零件，材料为ZG310-570铸钢件，生产纲领为5000件/年，生产类型确定为大批生产。 1. 零件的结构分析 该零件是以15H8的孔套在轴上，并用销钉经5H12的孔与轴定位，拨叉脚卡在双联滑移齿轮的槽中，变速操纵机构通过拨叉头部的13mm操纵槽带动拨叉与轴一起在变速箱内移动，拨叉脚拨动双联滑移齿轮在花键轴上的滑移，从而实现拖拉机的变速。 拨叉的主要工作表面为操纵槽及拨叉脚两端面。主要配合面为15H8孔、5H12孔和拨叉脚内侧面50H12。变速齿轮拨叉属于叉架类零件，复杂程度一般。由于拨叉在工作时承受载荷，因此要求有一定的强度、刚度和韧性 2. 零件主要加工表面的技术要求分析 （1） 拨叉安装孔 孔径15H8 mm，表面粗糙度Ra3.2m；孔端面位置尺寸30mm，表面粗糙度Ra12.5m。 （2） 操纵槽 宽度为 mm，深度为12 mm，槽对称面与拨叉安装孔端面的距离为12 mm，槽侧面的表面粗糙度Ra12.5m。 （3） 拨叉紧定孔 孔径5H12 mm，孔深为23 mm，孔轴线对孔15H8的位置公差为0.2 mm。 （4） 拨叉脚端面 厚度为 mm，两端面对孔15H8的垂直度公差为0.1 mm，外端面与操纵槽对称面的距离为31mm，表面粗糙度Ra6.3m。 （5） 拨叉脚内侧面 宽度尺寸为50H12 mm，内侧面的对称面与拨叉头对称面的夹角为20°11′，表面粗糙度Ra12.5m。
0.0270
0.0250
0.120
-0.15-0.257
0.2013 图8.4-1 东风-150型拖拉机Ⅱ—Ⅲ档变速齿轮拨叉零件图
二、 毛坯的选择 根据生产纲领为大批生产，参照表8.2-1，毛坯采用金属模机械砂型机器造型铸造成形。
三、 基准的选择 该拨叉零件图样中大多数尺寸及形位公差是以5H12的孔及其端面为设计基准，因此，必须首先加工出5H12的孔及其端面，为后续工序作为基准。根据粗、精基准的选择原则，确定各加工表面的基准见表8.4-1所示。
四、 拟定加工工艺路线 1. 根据各加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求，选定如下加工方法： ① 15H8孔的端面加工方法为车削； ② 15H8孔的加工方法为钻、扩、铰和孔口倒角； ③ 拨叉脚两端面的加工方法为铣削—磨削； ④ 拨叉脚内侧面的加工方法为铣削； ⑤ 操纵槽的加工方法为铣削； ⑥ 5H12孔的加工方法为钻削。 表8.4-1 加工表面的基准 序号 加 工 部 位 基 准 选 择 1 15H8孔及其端面 拨叉头的外形轮廓及端面（粗基准） 2 拨叉脚两端面（粗加工） 15H8孔及其端面 3 拨叉脚两端面（精加工） 15H8孔及拨叉脚端面 4 拨叉脚内侧面50H12 15H8孔、拨叉脚端面及拨叉脚外侧面 5 操纵槽 15H8孔及其端面、拨叉脚内侧面 6 5H12孔 15H8孔、操纵槽及拨叉脚内侧面 2. 根据加工顺序的安排原则，变速齿轮拨叉的加工工艺路线方案有两种见表8.4-2和表8.4-3所示。 3. 工艺路线方案的分析与比较 方案一： 按工序集中原则组织工序，15H8孔及端面采用回轮式转塔车床和专用夹具加工，在一台机床上完成。其特点是：工艺路线短，工件装夹次数少，易于保证加工面的相互位置精度，机床数量少，工件在工序间的运输量小，辅助时间和准备终结时间少。 方案二： 按工序分散原则组织工序，先在卧式车床上用三爪自定心卡盘装夹加工拨叉头端面，然后在钻床上用钻模加工15H8孔（钻—扩—铰），孔口倒角则在另一台车床上加工。其特点是：工艺路线长，易采用通用夹具，工件装夹次数多。 由于该变速齿轮拨叉形状不规则，加工面分散，要适应大批生产，可以采用自动化水平较高的机床配以专用夹具，尽量使工序集中以满足生产率和保证质量的要求。综合分析和比较，方案一更为合适；而且方案二中工序10和工序20需使用同一个粗基准定位，是一个不合理现象；最后方案一作为变速齿轮拨叉零件的机械加工工艺路线。
五、 确定机械加工余量、工序尺寸及公差 根据上述原始资料和加工工艺，查阅表8.2-1、表8.2-4、表8.2-40和表8.2-48，分别确定各加工表面的加工余量、工序尺寸及公差，如表8.4-4所示。
六、 选择机床设备及工艺装备 根据生产类型和满足被加工零件的技术要求，查阅表8.2-15～表8.2-34及相关资料，各工序所选用的机床设备及工艺装备见表8.4-5所示。
七、 确定切削用量 1. 工序10 车拨叉头端面，钻、扩、铰15H8孔，孔口倒角。 （1） 车拨叉头端面 ① 确定背吃刀量ap 端面总加工余量2.5mm，一次走刀完成，ap=2.5mm。 ② 确定进给量f 查阅表8.2-54，f=0.3～0.4mm/r，根据表8.2-22机床的横向进给量取f=0.39mm/r。 ③ 确定切削速度vc 查阅表8.2-59，cv=242，m=0.2，x v=0.15，y v=0.35；查阅表8.2-57，刀具寿命T=60min；修正系数kv=1.0。
vCcvpmxy
vvv
fa
vkT0.200.150.35602.0.392421.0
=123.3 m/min 表8.4-3 加工工艺路线一 工序号 内 容 设 备 工序号 内 容 设 备
10 车拨叉头端面、钻、扩、铰15H8孔，孔口倒角 回轮式转塔车床 70 去毛刺 80 拨叉脚局部淬火 20 孔口倒角，校正拨叉脚 钻床 90 校正拨叉脚 校正工具 30 粗铣拨叉脚两端面 铣床 100 磨铣拨叉脚两端面 磨床 40 铣拨叉脚内侧面 铣床 110 清洗 50 铣操纵槽 铣床 120 检验 60 钻5H12孔 钻床 表8.4-4 加工工艺路线二 工序号 内 容 设 备 工序号 内 容 设 备 10 车拨叉头端面 卧式车床 80 钻5H12孔 钻床 20 钻、扩、铰15H8孔 钻床 90 去毛刺 30 孔口倒角 卧式车床 100 拨叉脚局部淬火 40 校正拨叉脚 校正工具 110 校正拨叉脚 校正工具 50 粗铣拨叉脚两端面 铣床 120 磨铣拨叉脚两端面 磨床 60 铣拨叉脚内侧面 铣床 130 清洗 70 铣操纵槽 铣床 140 检验 表8.4-5 机械加工余量及工序尺寸 工序号 工 序 内 容 单 边 余 量（mm） 工 序 尺 寸（mm） 表面粗糙度Ra（m）
10 （1）车拨叉头端面 2.5 30 12.5 （2）钻15H8孔 7 14 12.5 （3）扩15H8孔 0.4 14.8 6.3 （4）铰15H8孔 0.1 15H8 3.2 （5）孔口倒角 1 C1 12.5 30 粗铣拨叉脚两端面 3.2 12.5 40 铣拨叉脚内侧面 3.5 50H12 12.5 50 铣操纵槽 6.5 12.5 60 钻5H12孔 2.5 5H12 12.5 100 磨铣拨叉脚两端面 0.3 6.3 ④ 确定主轴转速n 1000cvnd=1000123.38=818 r/min
参照表8.2-22，与818 r/min相近较小的机床转速n=760r/min。 表8.4-6 机床设备及工艺装备的选择 工序号 工 序 内 容 机 床 设 备 和 工 艺 装 备 （1）车拨叉头端面 C336-1回轮式转塔车床，端面车刀，游标卡尺 14mm标准麻花钻 （2）钻15H8孔
0.0270
0-0.17.6
0.250
0.20130.120
-0.15-0.257 10 （3）扩15H8孔 14．8mm P10扩孔钻 15H8 机用铰刀，15H8孔用塞规 倒角车刀 （4）铰15H8孔
（5）孔口倒角 20 孔口倒角，校正拨叉脚 Z5125钻床，钳工台，校正工具 30 粗铣拨叉脚两端面 XA6132卧式铣床，专用夹具，三面刃铣刀，游标卡尺 40 铣拨叉脚内侧面 XA6132卧式铣床，专用夹具，三面刃铣刀，游标卡尺 50 铣操纵槽 XA6132卧式铣床，专用夹具，三面刃铣刀，游标卡尺 60 钻5H12孔 Z515台式钻床，专用夹具，5mm标准麻花钻，游标卡尺 100 磨铣拨叉脚两端面 M7120A平面磨床，专用夹具，白刚玉砂轮，游标卡尺 ⑤ 计算实际切削速度vc
1000cdnv48760 =114.5 m/min 1000
（2） 钻15H8孔至14 ① 背吃刀量ap=7mm。 ② 确定进给量f 查阅表8.2-63，取f=0.02d0=0.02×14=0.28 mm/r，根据表8.2-22机床的纵向进给量取f=0.23mm/r。 ③ 确定切削速度vc 查阅表8.2-63，取vc =20 m/min。 ④ 确定主轴转速n
1000cvnd=1000201=455 r/min
参照表8.2-22，与455 r/min相近较小的机床转速n=400r/min。 ⑤ 计算实际切削速度vc
1000cdnv1440017.6 m/min1000
（3） 扩15H8孔至14.8 mm ① 背吃刀量ap=0.4 mm。 ② 确定进给量f和切削速度vc 查阅表8.2-65取f=0.60 mm/r、vc =50 m/min。 ③ 确定实际进给量f 查阅表8.2-22机床的纵向进给量取f=0.56mm/r。 ④ 确定主轴转速n 1000cvnd1000501076 r/min1.8
方法同上，取机床转速n=1000r/min。 ⑤ 计算实际切削速度vc
1000cdnv14.8100046.5 m/min1000
（4） 铰15H8孔 ① 背吃刀量ap=0.1 mm。 ② 确定进给量f和切削速度vc 查阅表8.2-65取f=0.30 mm/r、vc =10 m/min。