T—12拖拉机副变速摇臂机械加工工艺

目录

引言 2

零件的分析

毛坯设计

工艺规程设计

量具选择

夹具设计

总结

参考文献

3 3 5 15 17 19 20

T—12拖拉机副变速摇臂机械加工工艺

引言

机械制造技术课程设计是我们机械制造专业的基础课，这次课程设计也是我

们在进行毕业设计之前对所学课程的一次深入的综合性的总复习，培养我们理论

联系实际的设计思想，训练综合运用机械制造课程和其他相关课程结合分析及解

决问题的能力，巩固、强化和扩展相关机制方面的知识。

对于我们应届毕业生来说，希望通过这次课程设计对自己未来将从事的工作

进行一次适应性训练，提早感受到学习理论投入到实践中的运用方向，从中锻炼

自己分析问题、解决问题的能力，为能胜任今后在工作岗位打下一个良好的基

础 。

课程设计的内容包括：

1. 毛坯设计----画出毛坯工艺简图;

2. 机械加工工艺设计---制定出零件的机械加工工艺规程；

3. 夹具设计---完成指定工序（Ф10H8孔加工工序）的夹具设计；

4. 整理说明书---对工艺设计夹具设计的详细说明；

一、零件的分析

（一）零件的作用分析：

我们设计的是T-12拖拉机副变速摇臂，主要作用是通过键与操纵杆相连

接来传递力，拨动滑移齿轮的位置，从而实现不同速度之间的变换。下端的孔

则是与轴相连接，是整个工艺能够实现转动。直径为8mm的螺纹孔则是需要

与螺栓相连接以防止键滑出键槽。零件的主要加工面是孔的外端面，孔，轴外

圆，螺纹孔，台阶和键槽的位置。

（二）零件的工艺分析：

T-12拖拉机副变速摇臂共有两组加工表面，他们之间有一定的平等度要

求。主要加工面包括：Ф34mm圆所在平面，Ф10 mm通孔，Ф18 mm轴外圆，M8

螺纹孔，键槽等。

1，Φ34为中心的加工表面

0.0110.5这一组加工表面包括：一个外圆表面Φ18 、长度40 及倒角切槽 0.022 0.3

Ф13.6、2.5，键槽15、5还有上端面上的M8和Ф34的端面。键槽有同轴

度要求。

2，Ф10为中心的加工表面

这一组加工表面包括：Ф10孔、端面和倒角。孔有平行度要求

二、毛坯设计

该零件的材料为QT400-15，轮廓尺寸不大，形状亦不复杂，又属成批生产，

故毛坯可用铸造成型。毛坯形状可以与零件的形状尽量接近。查手册知，加工余

量2.0mm，拔模斜度3°，收缩率1.0，CT为8-10，分型面为Ф34mm圆所在平面。

（一）确定毛坯的制造形式和毛坯尺寸及加工余量

由所给的资料得零件的材料QT400—15，材料为球墨铸铁，δb≥

400Mpa δ≥15% HBS=130-180HBS。 【11】

经过分析比较发现其性能可以与45刚相比，再查机械工艺材料速查手

册时发现可以参考45刚。零件尺寸轮廓较小，76mm³54mm形状也较为简

单，且成批生产（中批），所以毛坯可采用金属模砂型铸造成型，拔模斜度

2°，收缩率k=1%，【11】p43，此铸件精度等级为8—10，毛坯尺寸公差1

—3，加工余量等级G。 【8】

1. Ф18mm圆柱宽的基本尺寸是12mm，其加工余量为2.5mm【8】

故计算出其毛坯名义尺寸是12+2³2.5=17mm，其尺寸偏差为±

0.0215mm 【8】p39

2. Ф34mm圆柱宽的基本尺寸是14mm，其加工余量为2.5mm【8】

p39，故计算出其毛坯名义尺寸是14+2³2.5=19mm，其尺寸偏差为±

0.026mm 【8】p257。

3. 轴周长的基本零件尺寸是37.5mm，其加工余量为2.0mm【8】p39，

故计算出其毛坯名义尺寸是37.5+2.0=39.5mm，其尺寸偏差为±

0.018mm 【8】p257。

4. 轴外圆表面的基本零件尺寸是Ф18mm，其加工余量为2.5mm【8】

p39，故计算出其毛坯名义尺寸是18+2³2.5=23mm，其尺寸偏差为±

0.0215mm 【8】p257.

5. 倒角为45°

（二）选择分型面

可以采用整模造型和分模造型，整模造型可以选择以Ф34mm左端面所在的

平面为分模面，分模造型可以用两元盘的中心线所在平面为分型面。考虑到整模

造型比较复杂，且铸件力学性能较差，所以采用分模造型，用两元盘的中心线所

在平面为分型面。

（三）拔模角

确定拔模角2°在模样或芯盒平行于起模方向应有一些斜度，以使模样容易

从铸型中取出或型芯自芯盒脱出，防止砂型坍塌。拔模斜度一般为0.5°～3°，可

查JB/T 5105-1991。

（四）确定铸件收缩率

凝固过程中的大型铸件：大型铸件大部分的尺寸都要缩小，缩小百分率的铸

铁尺寸，就叫做铸造收缩率或铸造线收缩率。

根据铸造类型，查表得收缩率为0.8%—1.2%，选取收缩率为1%

（五）毛坯工艺简图

（六） 毛坯设计基准的选择

（1） 粗基准的选择。以不加工面为粗基准。

（2） 精基准的选择。主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不

重合时，应该进行尺寸换算。

三、 工艺规程设计

（一） 制订工艺路线

制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状，尺寸精度及位置精度

等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为中批量生产的条件下，

可以考虑万能机床配以专用夹具，并尽量设计的工序集中来提高生产效率。除

此以外，还还应考虑经济效果，尽量使成本下降。

方案的选择

方案一

1. 铣Ф34mm圆柱和Ф18mm圆柱所在的左端面；以Ф18圆柱面外毛坯表面和Ф

34右侧凸台表面为基准，打中心孔。

2. 粗车Ф18mm轴右端面和其外圆表面，Ф34mm圆柱右端面，粗车Ф10mm右端

面，粗车Ф18mm外圆柱面

3. 精车Ф18mm轴外圆表面，精车Ф34mm右侧凸台，倒角，切槽。

4. 钻，铰Ф10H8mm孔并加工倒角。

5. 铣键槽

6. 钻螺纹孔并加工倒角，然后攻丝。

方案二

1. 对铣Ф18mm圆柱和Ф34mm圆柱两端面，打中心孔。

2. 粗车Ф18mm轴外圆表面，粗车Ф34mm圆柱右端面，最后粗车Ф10mm圆柱右

端面倒角，切槽。

3. 铣键槽

4. 钻Ф9.8mm孔，铰Ф10mm孔，锉倒角。

5. 钻Ф6.8mm螺纹孔，锉倒角，并攻丝。

方案三

1. 对铣Ф18mm圆柱和Ф34mm圆柱两端面，打中心孔。

2. 粗车Ф18mm圆柱右端面，Ф10mm孔右端面，粗车Ф34mm圆柱右端面，粗车

Ф18mm轴外圆表面。

3. 精车Ф18mm轴外圆表面，精车Ф34mm右侧凸台，倒角，切槽。

4. 钻，铰Ф10H8mm孔并加工倒角。

5. 铣键槽5*16.

6. 钻螺纹孔并倒角，然后攻丝。

工艺方案的比较与分析

对比方案一方案二发现，方案一中先车Ф34mm孔右侧凸台，再车Ф10mm

右端面，当车Ф34mm孔右侧端面凸台退刀时，有可能会打刀。工序三先车Ф18mm

轴外圆表面，再车Ф34mm右侧凸台，则圆柱面粗糙度不能保证。方案二中铣Ф

34mm圆柱和Ф18mm圆柱两端面，由于两侧不对称，则铣削时受力不平衡，工序

三中键槽有对称度要求，则应先钻Ф10mm孔。因此最终选择方案三。

综上，加工方案选取方案三：

1. 对铣Ф18mm和Ф34mm圆柱两表面，打中心空；

2. 粗车Ф18mm圆柱右端面，Ф10mm孔右端面，粗车Ф34mm圆柱右侧凸台，侧

车Ф18mm轴外圆表面；

3. 精车Ф18mm轴外圆表面，精车Ф34mm右侧凸台，倒角，切槽；

4. 钻，铰Ф10H8mm孔并加工倒角；

5. 铣键槽5*16；

6. 钻螺纹孔并倒角，然后攻丝；

（二）工序工艺设计

1．铣Ф34mm圆柱左端面和Ф18mm圆柱左端面

加工条件：

工件材料：QT400—15，金属模机械砂型铸造成型，δb≥400Mpa ζ0.2≥

250mpa δ≥15%，HBS=130—180HBS。

加工要求：铣Ф34mm圆柱左端面和Ф18mm圆柱所在的左端面，保证工序尺寸

56±0.095mm。

机床：选用X5030A型号，其工作台台面尺寸（宽X高）350mmX1150mm，主轴

端面至工作台台面距离40-410mm，主轴转速范围35-1600r/min，级数

12，表面粗糙Ra2.5μm，电动功率：4KW 【9】214

刀具：刀片材料：选用硬质合金铣刀 【9】P527 选用圆柱铣刀，D=50mm，

d=22mm 细齿8 [10]量具：游标卡尺

切削用量：

粗铣IT11-13，Ra5-20um，一次走刀即可达到零件要求。其加工余量

Z=2.5±0.095mm，背吃刀量ap=2.5mm 【4】P24

根据机床功率4KW<5KW选用进给量fz=0.25-0.4ｍｍ/z，取

fz=0.25mm/z【2】P416。

根据硬质合金钢铣刀选用切削速度Vc=25m/min 【1】P1135

主轴转速：nw=1000Vc/πD=1000X25/3.14X50=159.2r/min，选nw=200r/min。

所以实际切削速度Vc=πDn/1000=3.14X50X200/1000=31.4m/min

切削工时：I=50+34/2+18/2=76mm

Tm=76÷（200x0.25X8）=0.19min

工序图1：

2，钻两端中心孔

中心孔型号 GB/145-85

钻轴转速n=380r/min f=0.05mm/r

T=5/(380*0.05)=0.26min

3． a粗车Φ18mm右端面 量具：游标卡尺，150mm，专用夹具

b 粗车Φ18mm（下面）右端面

c 粗车Φ34mm右端面

d 粗车Φ18mm外圆

a粗车Φ18mm右端面

量具：游标卡尺，150mm，专用夹具

加工条件： 机床 选取c6132型号车床 【1】P456

刀具 选取硬质合金钢 05R2525 L=140 I=20 γ0=15° α0=12°

Kr=90° 【10】P133

刀具 ① 外圆车刀。刀片材料：YG6；刀杆尺寸16³25，γ=15°，

Kr=45°, α0=12°, E = 0.5 mm 。

② 切断刀。刀片材料：高速钢W18Cr4V ；A型，

a = 2.5 mm ,B = 20 mm ，H = 20 mm， L = 150 mm 。

量具：游标卡尺，0 — 150 mm 。

b.粗车外圆Ф18 mm （粗车Φ18mm（下面）右端面）

加工条件： 机床 选取c6132型号车床 【1】P456

刀具 选取硬质合金钢 05R2525 L=140 I=20 γ0=15°

α0=12° Kr=90° 【10】P133

切削用量：

1）查表得T=0.21,【8】p257,所以粗车加工余量Z=2±

0.105[8]P257，Z=1mm【4】P130。最大1.5-2mm分两次走刀；

n=560r/min,f=0.3mm/r第一次走刀p1=1.5mm；第二次走刀

ap2=0.5 mm 。

2）进给量f=0.4-0.5mm/r 取f=0.5mm/r 【1】P1082

3）切削速度 v=114m/min 【1】P1085

4）N=1000v/πd=1000*114/（3.14*23）=1600r/min 取1600r/min

所以切削速度Vc=116m/min

所用工时约为Tm=23/（1600*0.5）=0.0143min所以走两次刀

T=0.028min

c．车下面Φ18mm右端面

加工条件： 选取车床

刀具： 选取硬质合金钢 05R2525 L=140 I=20 γ0=15° α0=12° Kr=90°

【10】P133

切削用量：

1）T=0.21 所以车削加工余量Z=2±0.105分两次走刀Z1=1.5mm

Z2=1mm

2）进给量f=0.4-0.5mm/r 取f=0.5mm/ 【1】P1082

3）切削速度V=114m/min 【1】P1085

4）N=1000v/（πd）=1000*114/（3.14*59*2）=320r/min 取360r/min

所以实际切削速度Vc=119m/min，Tm=18/（360*0.5）=0.1125min，

所以走两次刀所以T=2Tm=0.225min。

d．粗车Φ34mm右端面

加工条件： 选取车床

刀具： 选取硬质合金钢 05R2525 L=140 I=20 γ0=15° α0=12° Kr=90°

【10】P133

切削用量：

1）T=0.21，【8】p257，所以车削加工余量Z±2=0.105 经分析一次

走刀即可Z=2mm 【4】PI30背吃刀量ap=2mm

2）进给量f=0.4-0.5mm/r

3）切削速度v=114m/min

4）N=1000/（πd）=1000*114/（3.14*34）=1140r/min

取1140r/min 所以实际切削速度Vc=121m/min。

所需时间是T=5.5/（1140*0.5）=0.0096min

4．10mm孔右端面

加工余量：Z=2mm，分两次走刀，每次走刀=1.0mm，n=560r/min, f=0.3mm/r 。

算工时 L = 12 ,

所需时间是T=0.14 min ，手动进给。

5．车Ф18 mm外圆

加工条件： 选取车床

刀具： 选取硬质合金钢 05R2525 L=140 I=20 γ0=15°α0=12° Kr=90°

【10】P133

切削用量：

1）办精工外圆加工余量z=1.0mm-1.3mm粗车加工余量Z=1.5mm-2.0mm

取Z=1.5mm 【4】P130 ，Es=-0,020 Ts=0.21ei=es-Ts=-0.32°

[8]P257-258，背吃刀量ap=1.5mm

2)进给量f=0.4-0.5mm/r 取f=0.4mm/r 【1】P1082

3）切削速度V=114/min 【1】P1085

4）N=1000V/（πd）=1000*114/（3.14*23）=1600r/min

所以实际切削速度Vc=116m/min

所需时间是T=39.5/（1600*0.5）=0.05min

确定尺寸l=39.5mm工序图

6．精加工φ34mm右端面 ，8外圆

精车φ34mm右端面

加工条件：选取车床

刀具： 选取硬质合金钢 05R2525 L=140 I=20 γ0=15°α0=12°Kr=90°

【10】P133

切削用量：

1）加工余量Z=0.5mm 选IT10 【4】P22，T=0.10 切削余量

Z=0.5±0.05 【8】P257，背吃刀量ap=0.5mm

2）进给量f=0.15-0、25mm/r 取f=0.2mm/r 【1】P1082

3）切削速度V=165m/min 【1】P1082

4）N=1000v/（πd）=1000*165/（3.14*34）=1600r/min所以实际

切削速度Vc=171m/min

Tm=5.5/（1600*0.2）=0.0172min

7．车φ18mm外圆

加工条件：选取车床

刀具 ：选取硬质合金钢 05R2525 L=140 I=20 γ0=15°α0=12°Kr=90°

【10】P133

切削用量：1）经分析半精工车一次走刀粗糙度即可达到3.2要求z=1mm

Es=-0.020 Ts=0.0333 切削加工余量Z=1，背吃刀量ap=1mm

2）进给量f=0.15-0.25mm/r 取f=0.25mm/r 【1】P1082

3）切削速度V=115m/min

4）N=1000v/（πd）=1000*115/（3.14*20）=1900r/min所以实

际切削速度Vc=119m/min

Tm=40/1900*0.25=0.084

倒角 1*45°

切槽加工条件：选取车床

刀具 ：选取硬质合金钢 05R2525 L=140 I=20 γ0=15°α0=12°Kr=90°

【10】P133

切削用量：1.背吃刀量ap=2.5mm

2.进给量f=0.11-0.14mm/r 【9】p880

3.切削速度v=100m/min 【1】p1085

4. N=1000v/（πd）=1000*101/（3.14*18）=1800r/min

所以实际切削速度Vc=102m/min

Tm=2.2÷（1800³0.14）=0.0087

工序图

8.8mm孔 锪倒角 铰Φ10mm孔

钻床:（复合型）轻型圆柱立式钻床ZQ5035最大钻孔直径35mm，主轴转速12

级，范围55—2390r/min，主轴行程160mm，专用夹具。

刀具：1）直柄阶梯麻花钻 d1=9.8mm d2=11mm d3=16.5 顶角118°±3°

【10】P176-178

2）选用直柄机用铰刀（GB/T 1132-1984） 10A H8 d1=10mm L=133mm

ｌ=38mm ｌ1=2.5mm ｌ2=46mm a=ap=10° f=0.10-0.15mm/r

齿数为 f=6

主轴转速 nw=1000Vc=18m/min

切削工时L=12mm,Tm=12÷（0.15³600）=0.17min

工序图

:

9.铣键槽5³16mm

铣床：选用X5030A型号，其工作台台面尺寸350mm³1150mm，主轴端面至工

作台台面距离40-410mm，主轴转速范围35-1600r/min，级数12。

刀具：刀片材料，根据GB1112-81，选用高速钢直柄键槽铣刀 【9】p676

前角γ=5°，α=20°，kr´=1°—2°，螺旋角β=15°—25°，d=5mm，

d1=5，l=8mm，L=40mm，齿数为2 【9】P664

切削用量：加工余量z=3mm，分为粗铣和半精铣，第一次走刀背吃刀量ap=2mm，

第二次ap=1mm

1）粗铣键槽

第一次走刀背吃刀量ap=2mm

1.选进给量fz=0.2mm/z 【2】P416

2.切削速度Vc=15-20m/min，取Vc=15m/min 【1】P1135

3.主轴转速nw=1000Vc/πD=1000³15/3.14³5=1000r/min，所以实际切削

速度Vc=15.7m/min

切削工时：Tm1=15.5÷（0.2³2³1000）=0.04min

2）半精铣键槽（刀具等加工条件同上）

1.第二次走背吃刀量ap=1mm

2.选进给量fz=0.2mm/z 【2】P416

3.切削速度Vc=15-20m/min，取Vc=15m/min 【1】P1135，主轴转速nw=1000Vc/πD=1000³20/3.14³5=1300r/min，所以实际切削速度Vc=20m/min

切削工时：Tm2=15÷（0.1³2³1000）=0.06min

综上，总工时为Tm=Tm1+Tm2=0.04+0.06=0.10min

工序图

10.Φ6.8mm孔，锪1³45°倒角，攻M8螺纹孔

钻床:复合型）轻型圆柱立式钻床ZQ5035最大钻孔直径35mm，主轴转速12级

范围55—2390r/min，主轴行程160mm，专用夹具。

刀具：1）选用直柄阶梯麻花钻6.8*21.0mm，d1=6.8mm，d2=9mm，ｌ=125mm，

ｌl=81mm ｌ2=21mm（GB/T6139-1997）

2）选用细柄机用丝锥，粗牙M8X1.25（GB/T3464.1-1994），丝锥前角

Y0=5°，f=1.25mm/r，Z=20，L=40mm 【1】P980

3）切削用量

切削速度：Vc=18m/min f=0.2mm/r [1]P1264

主轴转速：nw=1000Vc/πD=1000*18/3.14*6.8=843r/min，选取nw=900r/min。

所以实际切削速度Vc=19m/min。

切削工时：ｌ=20mm，Tm=20/（0.2*900）=0.11min。

工序图：

四 量具选择

a.孔直径为10mm，es=﹢0.033 ei=0 选用外径千分尺，最小分度值为0.001； b.直径为18mm es=-0.020 ei=-0.053 选用内侧千分尺，最小分度值为0.001; c.轴长40mm，es=±0.5 ei=±0.3 分差T=0.2 安全于都A=0.018 不确定度Ul=0.016选择测量范围为0-100分度值为0.01的深度百分尺;

d.两轴线距离为50mm，es=+0.2 ei=-0.2 公差T=0.4 安全愈度A=0.032

T=0.4*d²*fKf=0.4³9.82³0.20.7³0.93=11.6N.m

套筒顶部与工件当量摩擦半径r′＝2（R3－r3）／3（R2－r2）＝2（123－93）／3（122－92）＝10.57 mm

通过精力平衡计算最小夹紧力

Fn

所以T1=Fn²r′

即Fn=T1/ r′=28.4/10.57*10 ³=2686.8N

夹紧机构采用螺旋夹紧

FW＝FQL／[d0／2tan（α+Φ1）+r′tanΦ1]

FQ＝80N L＝200mm

螺纹中径d0＝15mm

螺纹升角α＝2.48°

螺母处摩擦角Φ1＝8.83°

螺纹杆端部与工件处摩擦角Φ2＝2.48°

W=16000/1.96=8163N

因为Fn=2686.8<8163N

符合要求。

（三）夹具精度演算

1．验算中心距50±0.2mm

影响因素：

Ul=0.029 选择测量范围0-125分度值为0.02的游标卡尺。

五．夹具设计

（一）正确设计和使用定位元件，夹紧设置。

本夹具主要是用来钻直径为10mm的孔，这个孔轴线与轴中心线有一定的平行度公差，所以提高一定的精度要求。由于出了孔外只有键槽，螺纹孔没有加工