叉架类零件的加工知识应用

现代现代制造工艺学制造工艺学 叉架类零件的加工叉架类零件的加工 叉架类零件的加工叉架类零件的加工11.1 11.1 概述概述11.2 11.2 拨叉加工工艺过程分析拨叉加工工艺过程分析11.3 11.3 加工拨叉所用的夹具加工拨叉所用的夹具1骄阳书苑现代现代制造工艺学制造工艺学 叉架类零件的加工叉架类零件的加工教学要求：教学要求： 对叉架类零件的功用、结构特点、技术要求、毛坯种类有明确的认识。对叉架类零件的功用、结构特点、技术要求、毛坯种类有明确的认识。 掌握拨叉加工的定位基准选择原则和方法。掌握拨叉加工的定位基准选择原则和方法。 能够根据拨叉的具体结构制订合理的加工工艺路线。能够根据拨叉的具体结构制订合理的加工工艺路线。 了解拨叉加工常用的夹具类型，掌握车床夹具的结构特点、设计方法了解拨叉加工常用的夹具类型，掌握车床夹具的结构特点、设计方法及与机床主轴的连接方式。及与机床主轴的连接方式。本章重点：本章重点： 拨叉加工的定位基准选择。拨叉加工的定位基准选择。 加工工艺路线制订。加工工艺路线制订。 车床夹具设计要点。车床夹具设计要点。本章难点：本章难点： 定位基准选择。定位基准选择。 加工工艺路线制订。加工工艺路线制订。 2骄阳书苑现代现代制造工艺学制造工艺学 第第1111章章 叉架类零件的加工叉架类零件的加工11.1 11.1 概述概述11.1.1 11.1.1 叉架类零件的功用和结构特点叉架类零件的功用和结构特点 叉架类零件是机器中常用的零件，主要在变速机构、操纵机构和支承结构中叉架类零件是机器中常用的零件，主要在变速机构、操纵机构和支承结构中用于用于拨动、连接和支承传动零件拨动、连接和支承传动零件，如拨叉、连杆、杠杆、拉杆、摇臂、支架等零，如拨叉、连杆、杠杆、拉杆、摇臂、支架等零件。其功能是通过它们的件。其功能是通过它们的摆动或移动，实现机构的各种不同的动作摆动或移动，实现机构的各种不同的动作，如离合器的，如离合器的开合、快慢档速度的变换、气门的开关等。开合、快慢档速度的变换、气门的开关等。 叉架类零件的结构形状多样，差别较大，但都是由叉架类零件的结构形状多样，差别较大，但都是由支承部分、工作部分和连支承部分、工作部分和连接部分组成，多数为不对称零件接部分组成，多数为不对称零件，具有凸台、凹坑、铸（锻）造圆角、拔模斜度，具有凸台、凹坑、铸（锻）造圆角、拔模斜度等常见结构。等常见结构。 其加工表面较多且不连续，其加工表面较多且不连续，装配基准为多为孔，其加工精度要求较高；装配基准为多为孔，其加工精度要求较高；工工作表面杆身细长，刚性较差易变形。作表面杆身细长，刚性较差易变形。 3骄阳书苑现代现代制造工艺学制造工艺学 第第1111章章 叉架类零件的加工叉架类零件的加工4骄阳书苑现代现代制造工艺学制造工艺学 第第1111章章 叉架类零件的加工叉架类零件的加工11.1.2 11.1.2 叉架类零件的技术要求叉架类零件的技术要求 其一般主要技术要求项目有：其一般主要技术要求项目有： (1) (1) 基准孔的尺寸精度基准孔的尺寸精度为为IT7IT7IT9IT9级，级，形状精度一般控制在孔径公差之内形状精度一般控制在孔径公差之内，表面粗表面粗糙度糙度值值R Ra a为为3.23.20.8 m0.8 m。 (2) (2) 工作表面对基准孔的工作表面对基准孔的相对位置精度（如垂直度等）相对位置精度（如垂直度等）为为0.050.050.15 mm/100 mm0.15 mm/100 mm，工作表面的工作表面的尺寸精度尺寸精度为为IT5IT5IT10 IT10 级，级，表面粗糙度表面粗糙度值值R Ra a为为6.36.31.6 m 1.6 m 。 11.1.3 11.1.3 叉架类零件的材料、毛坯和热处理叉架类零件的材料、毛坯和热处理 叉架类零件的材料多为叉架类零件的材料多为铸件或锻件铸件或锻件。 常用的材料为常用的材料为2020钢、钢、3030钢、灰铸铁或可锻铸铁钢、灰铸铁或可锻铸铁；近年来采用球墨铸铁代替钢材，；近年来采用球墨铸铁代替钢材，大大降低了材料消耗和毛坯制造成本。大大降低了材料消耗和毛坯制造成本。 叉架毛坯在叉架毛坯在单件小批生产时单件小批生产时，可以采用，可以采用焊接成形、自由锻或木模铸造焊接成形、自由锻或木模铸造； 大批量生产时，一般采用大批量生产时，一般采用模锻或金属模铸造模锻或金属模铸造。 具有半圆孔的叉架类零件，可将其毛坯具有半圆孔的叉架类零件，可将其毛坯两件连在一起铸造，也可单件铸造两件连在一起铸造，也可单件铸造。 铸件在毛坯铸造、铸件在毛坯铸造、焊接成形焊接成形后需进行后需进行退火处理退火处理。 用中碳钢制造的重要叉架零件，如内燃机的连杆、气门摇臂等，应进行用中碳钢制造的重要叉架零件，如内燃机的连杆、气门摇臂等，应进行调质或调质或正火处理正火处理，以使材料具有良好的综合力学性能和机械加工性能。，以使材料具有良好的综合力学性能和机械加工性能。 5骄阳书苑现代现代制造工艺学制造工艺学 第第1111章章 叉架类零件的加工叉架类零件的加工11.2 11.2 拨叉加工工艺过程分析拨叉加工工艺过程分析内孔为设计基准和内孔为设计基准和装配基准装配基准 ，孔小，孔小且深，较难加工且深，较难加工 两侧为主要工作两侧为主要工作表面表面 ，壁薄，刚，壁薄，刚性差，易变形性差，易变形 两内侧面有加工两内侧面有加工要求要求两侧有尺寸及位两侧有尺寸及位置度要求置度要求 6骄阳书苑现代现代制造工艺学制造工艺学 第第1111章章 叉架类零件的加工叉架类零件的加工 粗基准的选择粗基准的选择 选择基准孔选择基准孔14H914H9的的外圆外圆24作为粗基准作为粗基准，可保证不加工的外圆与内孔壁，可保证不加工的外圆与内孔壁厚均匀。选择厚均匀。选择叉脚叉脚K K面为粗基准限制移动自由度，可使不加工的叉脚面（厚度面为粗基准限制移动自由度，可使不加工的叉脚面（厚度5 5 mmmm）与叉脚加工面两侧对称）与叉脚加工面两侧对称。 外圆外圆2424作为粗基准作为粗基准限制移动自由度的粗基准限制移动自由度的粗基准限制移动的定位钉限制移动的定位钉7 7限制限制4 4个自由度的个自由度的V V型块型块6 6夹紧用夹紧用V V型块型块4 47骄阳书苑现代现代制造工艺学制造工艺学 第第1111章章 叉架类零件的加工叉架类零件的加工精基准的选择精基准的选择 内孔内孔14H9是拨叉零件的设计基准和装配基准，是拨叉零件的设计基准和装配基准，应选择内孔为精基准，限制四应选择内孔为精基准，限制四个自由度，符合基准重合原则个自由度，符合基准重合原则。 拨叉零件结构复杂，壁薄刚性差，加工面多，拨叉零件结构复杂，壁薄刚性差，加工面多，选择左端面限制移动自由度选择左端面限制移动自由度，符，符合基准统一原则，且定位可靠，操作简单方便。合基准统一原则，且定位可靠，操作简单方便。 内孔用来限制内孔用来限制4 4个自由度个自由度左端面用来限制左端面用来限制1 1个移动自由度个移动自由度叉角内侧面用叉角内侧面用来限制来限制1 1个转动个转动自由度自由度8骄阳书苑现代现代制造工艺学制造工艺学 第第1111章章 叉架类零件的加工叉架类零件的加工 1、拨叉内孔尺寸、形状精度要求较高，且为深孔加工：、拨叉内孔尺寸、形状精度要求较高，且为深孔加工： 般采用般采用钻、扩、铰钻、扩、铰或或钻、镗钻、镗方案，方案， 多种拨叉多种拨叉的成组加工，更多采用的成组加工，更多采用钻、拉钻、拉方案。方案。 钻孔常在车床上进行，工件回转，且首先加工端面，可防止钻头产生偏移。钻孔常在车床上进行，工件回转，且首先加工端面，可防止钻头产生偏移。 2、叉脚两侧面对基准孔有较高的垂直度要求，表面粗糙度值较小；而且叉脚处、叉脚两侧面对基准孔有较高的垂直度要求，表面粗糙度值较小；而且叉脚处刚性较差，易变形，应刚性较差，易变形，应分粗、精铣两次加工完成分粗、精铣两次加工完成，且粗、精铣分开，并在，且粗、精铣分开，并在精铣之前将精铣之前将基准内孔精拉修正以提高加工精度基准内孔精拉修正以提高加工精度。 3 3加工顺序安排加工顺序安排 遵循加工分阶段粗、精加工遵循加工分阶段粗、精加工分开的原则（分开的原则（原因是零件结构复原因是零件结构复杂、壁厚不均杂、壁厚不均）。）。 成批生产以成批生产以工序分散较为有工序分散较为有利利，使工件在各工序之间能充分，使工件在各工序之间能充分变形，以变形，以确保各表面相互位置精确保各表面相互位置精度度。9骄阳书苑现代现代制造工艺学制造工艺学 第第1111章章 叉架类零件的加工叉架类零件的加工 根据以上分析，制定出以下拨叉加工工根据以上分析，制定出以下拨叉加工工艺工艺路线艺工艺路线10骄阳书苑现代现代制造工艺学制造工艺学 第第1111章章 叉架类零件的加工叉架类零件的加工11.3 11.3 加工拨叉所用的夹具加工拨叉所用的夹具11骄阳书苑现代现代制造工艺学制造工艺学 第第1111章章 叉架类零件的加工叉架类零件的加工 拨叉结构形状复杂，刚性差，易变形且加工精度要求较高，需采用专用夹具进行拨叉结构形状复杂，刚性差，易变形且加工精度要求较高，需采用专用夹具进行加工。常见的有加工。常见的有车床夹具、钻床夹具和铣床夹具车床夹具、钻床夹具和铣床夹具等，本节仅介绍车床夹具设计要点。等，本节仅介绍车床夹具设计要点。1 1车床专用夹具的分类车床专用夹具的分类1) 1) 安装在车床主轴上的专用夹具安装在车床主轴上的专用夹具(1) (1) 心抽类车床夹具心抽类车床夹具 该类夹具多用于工件以内孔为定位基准，加工外圆柱面的情该类夹具多用于工件以内孔为定位基准，加工外圆柱面的情况。心轴以莫氏锥柄与机床主轴锥孔配合联接，用拉杆拉紧。有的心轴以中心孔与况。心轴以莫氏锥柄与机床主轴锥孔配合联接，用拉杆拉紧。有的心轴以中心孔与车床前后顶尖配合使用，由鸡心夹头或自动拨盘传递扭矩。车床前后顶尖配合使用，由鸡心夹头或自动拨盘传递扭矩。(2) (2) 卡盘类车床夹具卡盘类车床夹具 该类车床夹具的零件大都是回转体或对称零件，因而卡盘类该类车床夹具的零件大都是回转体或对称零件，因而卡盘类车床夹具的结构基本上是对称的，回转时的不平衡影响较小。车床夹具的结构基本上是对称的，回转时的不平衡影响较小。心轴类车床夹具心轴类车床夹具拉杆拉杆莫氏锥柄莫氏锥柄锥堵（两端）锥堵（两端）卡盘类车床夹具卡盘类车床夹具12骄阳书苑现代现代制造工艺学制造工艺学 第第1111章章 叉架类零件的加工叉架类零件的加工(3) (3) 角铁式车床夹具角铁式车床夹具 该类夹具主要适用于以下两种情况：该类夹具主要适用于以下两种情况：工件的主要定位基准是平面工件的主要定位基准是平面，要求被加，要求被加工表面的轴线对定位基准面保持一定的位置关系（平行或成一定角度）。工件定工表面的轴线对定位基准面保持一定的位置关系（平行或成一定角度）。工件定位基准虽然不是与被加工表面的轴线平行或成一定角度的平面，但由于工件外形的位基准虽然不是与被加工表面的轴线平行或成一定角度的平面，但由于工件外形的限制，限制，不适于采用卡盘式夹具，而必须采用半圆孔或不适于采用卡盘式夹具，而必须采用半圆孔或V V形块定位件的情况。形块定位件的情况。 角铁类车床夹具角铁类车床夹具(4) (4) 花盘式车床夹具花盘式车床夹具 该类车床夹具的基本该类车床夹具的基本特征是夹具体为一个大圆盘形零件。在花盘特征是夹具体为一个大圆盘形零件。在花盘式夹具上加工的式夹具上加工的工件一般形状都比较复杂工件一般形状都比较复杂。 花盘式车床夹具花盘式车床夹具13骄阳书苑现代现代制造工艺学制造工艺学 第第1111章章 叉架类零件的加工叉架类零件的加工12.3.2 12.3.2 车床夹具设计要点车床夹具设计要点1 1定位装置的设计特点定位装置的设计特点 在车床上加工旋转表面时，要求在车床上加工旋转表面时，要求工件加工面的回转轴线与车床主轴的回转轴线一工件加工面的回转轴线与车床主轴的回转轴线一致致，夹具定位装置的结构与布置，必须予以保证。，夹具定位装置的结构与布置，必须予以保证。 2 2夹紧装置的设计特点夹紧装置的设计特点 由于车削时工件和夹具一起随主轴作旋转运动，由于车削时工件和夹具一起随主轴作旋转运动，工件受切削扭矩、离心力的作用。工件受切削扭矩、离心力的作用。离心力会降低夹离心力会降低夹紧机构产生的夹紧力的作用紧机构产生的夹紧力的作用。此外，工件的位置相。此外，工件的位置相对于切削力和重力的方向来说是变化的，因此，要对于切削力和重力的方向来说是变化的，因此，要求夹紧机构所产生的求夹紧机构所产生的夹紧力必须足够，且自锁性能夹紧力必须足够，且自锁性能要好，以防止工件在加工中松动要好，以防止工件在加工中松动。 不合理的夹紧力施加方式不合理的夹紧力施加方式3 3车床夹具与机床主轴的联接车床夹具与机床主轴的联接 夹具的回转轴线与车床的回转轴线夹具的回转轴线与车床的回转轴线必须有较高必须有较高的同轴度的同轴度。 4 4对车床夹具总体结构的要求对车床夹具总体结构的要求(1)(1) 结构紧凑、悬伸短结构紧凑、悬伸短 (2) (2) 平衡和配重平衡和配重 (3) (3) 安全安全 14骄阳书苑现代现代制造工艺学制造工艺学 第第1111章章 叉架类零件的加工叉架类零件的加工小结：小结： 叉架类零件是机器中常用的零件，主要在变速机构、操纵机构和支承结构中用于叉架类零件是机器中常用的零件，主要在变速机构、操纵机构和支承结构中用于拨动、连接和支承传动零件。拨动、连接和支承传动零件。 由于工作位置的特殊性导致其加工表面较多且不连续。叉架类零件的装配基准一由于工作位置的特殊性导致其加工表面较多且不连续。叉架类零件的装配基准一般为孔或平面，其加工精度要求较高，工作表面杆身细长，刚性较差易变形。般为孔或平面，其加工精度要求较高，工作表面杆身细长，刚性较差易变形。 在加工叉架类零件时，应以装配基准或设计基准作为精基准，以保证其他表面相在加工叉架类零件时，应以装配基准或设计基准作为精基准，以保证其他表面相对装配基准的正确位置。粗基准的选择一是要保证以后加工时精基准的壁厚均匀；二对装配基准的正确位置。粗基准的选择一是要保证以后加工时精基准的壁厚均匀；二是要保证重要表面相对精基准的准确位置。是要保证重要表面相对精基准的准确位置。 因此可选择装配基准孔的外圆表面或装配基准面作为主要粗基准；选择重要的工因此可选择装配基准孔的外圆表面或装配基准面作为主要粗基准；选择重要的工作表面或非加工表面作为次要粗基准。作表面或非加工表面作为次要粗基准。 叉架类零件加工要遵循加工分阶段、粗精加工分开的原则。成批生产以工序分散叉架类零件加工要遵循加工分阶段、粗精加工分开的原则。成批生产以工序分散较为有利，使工件在各工序之间能充分变形，以确保各表面相互位置精度。较为有利，使工件在各工序之间能充分变形，以确保各表面相互位置精度。 15骄阳书苑