拨叉机械制造工艺学课程设计.docx

1、拨叉机械制造工艺学课程设计XX大学机械制造工艺学课程设计设计题目：拨叉 机械加工工艺规程制定及孔直径 42MM专用夹具设计学生姓名指导教师教研室主任起止日期课程设计（论文）任务书1 / 351101210232 1101210233学生姓名万强、章贵龙、专业（班级）机制本（ 2）班1101210234尧小燕二级学院：机械工程学院号学设计 拔叉工艺规程编制及孔直径 42MM夹具设计 题目设计 技术 参数图一所示是 CA6140车床拨叉型号 831002的简图。毛坯材料为铸钢。中批量生产， 采用通用机床进 25H7孔钻床夹具设计。行加工。试完成该零件的机械加工工 艺设计及加工一、 设计者必须发挥独

2、立思考能力，禁止抄袭他人成果 , 不允许雷同。积 极主动与指导教师流，每一进展阶段至少与指导教师交流二次。设二、设计成果： 计 1 要、夹具装配图一张， A1;2 求、设计说明书一份 ;3 、工艺规程卡一套，工序卡若干张。 设计说明书应包括下列内容： 封面 1（） 目录 2） （ 摘要和关键词、 3） （ 设计任务书） （ 4 机械加工工艺规程制定的详细过程 主要包括： ）零件的结构分析 ） 生产类型的确定 毛坯的选择与毛坯简图的绘制 工艺路线的拟定 ）各工序的加工余量及工序尺寸的确定。 切削用量的计算和确定 时间定额的计算和确定 ）专用夹具设计的详细过程（ 6 ）明确夹具的功用，选择夹具的类

3、 定位方案的选择、 分析、比较和确定 3 ）夹紧方案的选择、 分析、比较和确定 ）对定方案 分析、比较和确定 4 ）夹具各部分元件的选择 5 ）夹具的精度分析 6 7 ）夹具的特点 ） 献（要包含资料的编号、作者名、书名、出版地、出版者、出版（ 7 年月）。 三、定稿完 按照学校要求打印、装订，装袋，并和电子稿一起交给老师，并准备答辩。工作量A1; 1 、夹具装配图一张， ;2、设计说明书一份 3 、工艺规程卡一套，工序卡若干张。工 作计 划序号环节时间分配备注1设计准备工作0.52机械加工工艺规程制定1.03填写机械加工工艺卡片0.54专用夹具设计25撰写设计说明书0.56答辩0.5小计天

4、5参 考资 料；1、金属切削加工手册 ；、机床夹具设计手册 2 机械制造工艺学 、；3 机械 艺学课程设计指导书 。4、敖培云 指导教师签字教研室主任签字机械制造工艺学课程35设计计算说明书设计题目 拔叉工艺规程编制及孔直径 42MM夹具设计学院(系)：机械工程学院业 机械尧小燕：专设计制造及其自动化班 级： (2) 班 11 机制本姓 名：章贵龙 万强号学 1101210232 1101210233 1101210234指导老师： 敖培云完成日期： 62013、12新余学院序言 7第一部分 5 / 3511 3.2 毛坯选择11 选择定位基准 3.33.412选择加工方法13 3.6 确定加

5、工余量及毛坯尺寸15 3.7 工序设计17 3.8 确定切削用量和基本时间26 第四部分 夹具的设计4.126接受设计任务、明确加工要求4.2确定定位方案，选择定位元件 264.3确定夹紧方案、设计夹具机构 274.4确定导向方案、选择导向元件 274.5钻模板结构类型的确定 284.6夹具体的设计 284.7夹具精度分析 284.8绘制夹具装配图及必要的夹具体图 29第五部分 总结、致谢及参考文献 3131 总结 5.1. 32 5.2. 致谢33参考文献 5.3. 序言 一机械制造工艺学课程设计是在我们对机械制造基础和机械制造工艺学等进行学习以后进行的。 这是对我们所学各课程的一次深入的综

6、合性的总复习， 6 / 35也是我们在走进社会岗位前的一次理论联系实际的训练。 因此，它在我们的大学 课程学习中占有重要的地位。此次课程设计需要我们熟练掌握基础课程知识以及充分了解专业学科知识， 如应 用软件绘制零件图、 毛坯图零件加工工艺路线的定制等。 同时通过设计让我们学 会查询各种专业相关资料， 有助于扩展我们的知识面。 总的来说， 就是要让所学 理论知识在实际设计过程中得到充分地利用，并不断提高自己解决问题的能力。 本次课程设计的任务之一是制订拨叉机械加工工艺规程。 通过分析拨叉从毛坯到 成品的机械加工工艺过程， 总结其结构特点、 主要加工表面， 并制定相应的机械 加工工艺规程。针对拨

7、叉零件的主要技术要求选择适当的夹具进行装夹以及设计 钻孔用的钻床夹具。本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、 金属切削机床、 公差配合与 测量等多方面的知识。拨叉工艺规程及其钻孔的夹具设计是包括零件加工的工艺设计、 工序设计以及专 用夹具的设计三部分。 在工艺设计中要首先对零件进行分析， 了解零件的工艺再 设计出毛坯的结构， 并选择好零件的加工基准， 设计出零件的工艺路线； 接着对 零件各个工步的工序进行尺寸计算， 关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用 量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、 夹紧元件、 引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；

8、计算出夹具定位 时产生的定位误差， 分析夹具结构的合理性与不足之处， 并在以后设计中注意改 进。机械制造工艺学课程设计使我们学完了大学的全部基础课、 技术基础课以及大部 分专业课之后进行的。 这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的 综合性的总复习， 也是一次理论联系实际的训练。 因此，它在我们四年的大学生 活中占有重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计，了解并认识一般机器零件的 生产工艺过程，巩固和加深已学过的技术基础课和专业课的知识， 理论联系实际， 对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练， 从中锻炼自己分析问题、 解决问 题的能力，为今后的工作打下一个良好的基础，

9、 并且为后续课程的学习大好基础。 7 / 35由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请老师给予指导零件的分析2.1 拨叉的功用分析 题目所给零件是车床主轴箱内摩擦离合器操纵机构的拨叉。 它位于车床变速 8 / 35 机构中，主要起换档， 使主轴回转运动按照工作者的要求工作， 获得所需的速度 和扭矩的作用。零件上方的 25孔与操纵机构相连，侧边的 60 半孔则是用于 与所控制齿轮所在的轴接触。 通过上方的力波动侧边的齿轮变速。 两零件铸为一 体，加工时分开。2.2.拨叉的工艺分析2.3.拨叉零件图1. 从零件图上可以看出，零件为 HT200铸钢件。从结构上看，左部呈圆筒状， 右部为厚 12d11

10、 的半圆叉爪，两半部分上下都不在同一平面上， 工件安装有一定 困难。零件的主要加工表面和主要的技术要求也分两部分： 一个是以 25H7孔为中心的加工表面，这一组加工表面包括： 25H7mm的孔， 以及 42mm的圆柱两端面，其中主要加工表面为 25H7mm通孔。 一个是以半圆叉爪为中心的加工表面，即以 69mm孔为中心的加工表面。这一 组加工表面包括： 60H12的孔，以及 60H12的两端面，主要是 60H129 / 35 的孔。铣 16 的槽加工表面包括：此槽的端面， 16mm的槽的底面 和槽两侧面。以 M22 1.5 螺纹孔为中心的加工表面包括： M221.5 的螺纹孔，长 32 的端面

11、。这两 个加工表面之间有一定的位置要求，主要是： 60 的孔端面与 25H7孔垂直度 公差为 0.1mm。16mm的槽与 25H7的孔垂直度公差为 0.08mm。2. 拨叉的技术要求加工表面（尺寸偏差 mm）公差及精度等 级表面粗糙度 Ra（um）差位公形（mm）长槽侧面163.20. 08A长槽底面8IT126.3拨叉脚两端12IT113.2 0.A1拨叉脚内表面+0.25 60 0IT123.2螺 M22 1.5mm 纹孔到大槽外 侧0 44 -0.36.325mm孔+0.02 250IT71.6圆筒端面42 6.3三机械加工工艺规程制订3.1. 确定生产类型按设计任务书，拨叉年产量为 4

12、000台/ 年，机械加工其中废品率为 1%，备品率 为 6%，则该零件的年产量纲领为10 / 35/年年 =4280 件%)=40001(1+6%+1%) 件/ N=Qn(1+ %+件，拨叉可 以看成独立的一部分，属于轻型机可见，拨叉的年产量为 4280 加工其毛坯制造、 械。由生产纲领与生产类型的关系可确定该零件为中批生产， 如多采用通用设备 配以专设备及工艺装备的选择应呈现出中批生产的工艺特点， 用的工艺装备等。 确定毛坯制造形式 3.2. 图纸规定零件材料是 HT200，显然毛坯只能是铸钢件。 本 零件形状不复杂，可成批生产。若选砂型手工造型，生产效率低、铸件质量差。 也不宜采用费用高、

13、 生产周期长的铸造复杂形状毛坯的熔模铸造。 最后确定采用 砂型机器造型，它有较高的生产效率，也能满足毛坯质量要求。该零件的形状不是十分复杂， 因此毛坯的形状与零件的形状应尽量接近。 由于有 一个圆筒，为减少加工余量可在铸造时铸出毛坯孔。3.3.选择定位基准 定位基准的选择使工艺规程制订中的重要工作，它是工艺路线是否正确合理 的前提。正确与合理地选择定位基准，可以确保加工质量、缩短工艺过程、简化 工艺装备结构与种类，提高生产率。精基准的选择 ：按照一般规则， 定位精基准应是精度较高、 粗糙度较小的表面。 即应选择 25H7孔及其一端面为基准。但用 25H7孔作精基准，两零件分切开 后可能不对称，

14、 而且 2 25H7孔的端面横向尺寸小， 定位稳定性也差。 若选叉 爪的及其一端面为精基准，又因 60H12孔精度太低，用一般圆柱心轴作定位元 件，定位误差太大。最后考虑仍选 60H12孔为纵向定位基准，目的是希望工件 分切开后左右两件较为对称。 但所设计的夹具， 必须采用弹簧心轴或轴向可移式 锥心轴作定位元件， 以消除精基准尺寸公差大造成的定位误差。 垂直方向则选叉 爪上端面为精基准，从尺寸关系看，以它作定位精基准便于加工其余各平面。粗基准的选择： 对于零件而言， 尽可能选择不加工表面为粗基准。 而对有若 干个不加工表面的工件， 则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面 作粗基准。根

15、据这个基准选择原则，现选取 25H7孔的不加工外轮廓表面作为 粗基准，利用一组共两块 V形块支承这两个 42作主要定位面，限制 5 个自由 度，11 / 35既能加工出已然后进行铣削。个自由度，达到完全定位 , 再以一个销钉限制最 后 1 选各精基准面， 又能保证加工面对不加工毛面的位置和尺寸。 选择加 工方法 3.4. 表面加工方法 （和轴孔（25 保证其他加工表面的精度 要求；端面，粗镗粗铰，钻半精镗，槽内侧和底面的半精铣，行拨叉 3.5.加工表面尺寸精度等级表面粗糙度Ra/mm加工方案拨叉角内表面IT123.2半精镗粗镗 -拨叉脚底面IT126.3粗铣孔两端面 60IT113.2精半精铣

16、 - 粗铣- 铣25 孔 IT71.6精铰- 扩粗铰 - 钻螺纹孔顶面IT126.3粗铣铣槽端面IT126.3粗铣槽底面 16HIT116.3精铣粗铣 -的左端面 251）遵循“先基准后其他” 的原则，首先加工精基准拨叉头 孔。 25 2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 25左端面和轴孔） 遵循“先主后次”原则，先加工主要表面拨叉头 3 60 孔和拨叉孔左右端面， 后加工次要表面操纵槽内侧面和底面。 使后续工 序都可采用精基准定位加工，在粗加工阶段，首先将精基准准备好，孔左右 25孔左端面， 60 拨叉然后粗铣拨叉头孔的钻、扩和 60孔，粗铣槽外 端面，粗细槽内侧和

17、底面，完成 25孔的 60 螺纹。在半精加工阶段，完成进 孔，用丝锥攻 20.5 M22*1.5孔左右端面的半精铣； 在精加工阶段，进 60 60孔左右端面的精铣，槽内侧和底面的精铣和孔的精铰 25 制订工艺路线 应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等制定艺路线的出发点 ,12 / 35 可以考虑采用万能性在生产纲领已确定的情况下 , 技术要求能得到合理的保证 , 并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经机床配以专用夹具 , 济效果，以便使生产成本尽量下降。 工艺路线安排如下： 粗、钻、扩、铰、 25 铸造（砂型机器造型）、清砂、退火孔左端面 铣 钻 铣螺纹孔端面镗、 铰孔

18、25 60 铣60 孔上、下端面孔钻、精铰 粗铣半精铣精铣粗铣半精铣精铣槽所在的端面攻 M221.5 22 孔螺纹、检查切断 16 的槽 更能保证孔的加 60孔，多次加工 25、 上面安排可使加工效率大大提高， 工精度。 3.6. 确定加工余量及毛坯尺寸 ，毛坯重量 1.45kg 210HB， CA6140车床拨叉”；零件材料为 HT200硬度 190 “ 生产类型为中批量，铸造毛坯。铸造钢采用砂型机器制造时， 铸件尺寸公差为级。 据以上原始资料及加工路线，分别确定各家工表级此处选用 CT10CT8 CT12 面的机械加工余量、及毛坯尺寸如下： ）考虑其零件外圆表面为非加工表面，所以 外圆表面

19、为铸造 421. 外圆表面（ 毛坯，没有粗糙度要求，因此直接铸造而 成。2560 端面）。外圆表面沿轴线方向长度方向的加工余量及公差（ 25， 2.孔的左右端面毛坯 60。 3mm，毛坯尺寸 83mm，CT10=3.2mm左端面的加工余量 为 CT10=2.2。，尺寸为 16mm孔已铸成孔长度余 602.5 ，为了节省材料，取 2.23. 内孔 查工艺手册表 2025 的孔也已铸出 54mm， CT10=2.8mm。 同 上，零件 3 量为，即铸成孔直径为 。的孔， CT10=2.4mm的槽端面至中心线垂直中心线方向长度加工余量铸出槽端面至中心线 47mm4. ， 3mm1，8 加工余量为槽端

20、面毛坯尺寸为，距离，余量为 3mmCT10=2.8m。m16 CT10=2.2mm。的孔轴线且垂直轴线方向 2540mm5. 螺纹孔顶面加工余量铸出螺 纹孔顶面至 4mm距离，余量为。 13 / 35其他尺寸直接铸造得到由于本设计规定的零件为中批量生产，应该采用调整 6. 加工。因此在计算最大、最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认。 7. 毛坯简图工序设计 3.7.1 （）、选择加工设备与工艺装备 量具 刀具工序工序名称 机床设备 号 01 基以 42 立式铣床 25外圆为粗准，粗铣 W18Cr4V硬游标卡尺 14 / 35孔左端面X53K质合金钢铣 刀02以25 孔上端面为精基准， 粗孔

21、25 钻、扩、铰、精铰立式钻 床 Z535麻花钻、扩 孔钻、铰刀卡尺、塞 规0325 孔为精基准，粗铣 60 孔以 上、下端面立式铣床X53K高速套式面 铣刀游标卡尺04 25孔为精基准， 半精铣，精以 铣60 孔上、下端面卧式铣床X63W18Cr4V硬 质合金钢端 铣刀游标卡尺0525孔为精基准，钻、镗、 以 铰 60孔卧式镗床T68高速精钢镗 刀塞规卡尺、06孔为精基准， 铣螺纹孔端以 25 面立式铣床X53K高速套式面 铣刀游标卡尺07以 25 孔为精基准，钻 20 孔立式钻床Z535麻花钻分内径千 尺08孔为精基准，攻 M221.5 以25 螺纹立式钻 床 Z535高速钢螺纹 车刀游标

22、卡尺09孔为精基准，粗铣、半 以 25 精铣、精铣槽所在的端面立式铣床X53K硬 W18Cr4V 质合金钢端 铣刀游标卡尺10以 25孔为精基，精铣 16 的槽万能铣床X61W错齿三面刃铣刀铣槽深度卡规、游标卡尺查机械加工余量手册得 (2) 确定工序尺寸 孔内孔 25工步加工余量工序尺寸公差钻孔1.5mmIT12,0.21mm 24.8-0.9*2=23mm扩孔0.9mmIT12,0.13mm 24.94-0.07*2=24.8mm15 / 35粗铰0.07mm25-0.03*2=24.94mmIT9,0.052mm精铰0.03mm25mmIT7,0.021mm孔的左右端面 60工步加工余量工

23、序尺寸公差粗铣2mm16-2=14mmIT13,0.27mm半精铣1.4mm14-1.4=12.6mmIT11,0.11mm精铣0.6mm12.6-0.6=12mmIT8,0.027mm孔 60 内孔工步加工余量工序尺寸 公差钻孔2mmIT12,0.39mm 59.6-0.8*2=58mm镗孔0.8mmIT9,0.074mm 60-0.2*2=59.6mm铰孔0.2mm60mm铣螺纹孔顶面工步加工余量公差 工序尺寸粗铣3.1mmIT13,0.39mm 40-3.1=36.9mm半精铣0.7mmIT8,0.039mm 36.9-0.7=36.2mm精铣0.236.2-0.2=36mm16 槽端面

24、工步加工余量公差 工序尺寸粗铣2.1mmIT13,0.027mm 18-2.1=15.9mm半精铣0.7mm15.9-0.7=15.2mm精铣0.2mm15.2-0.2=15mm确定切削用量和基本时间 3.8.孔左端面粗铣 251. 工序 01=0.16GPa HB=200241, 铸造。 工件材料： HT200,b=4,a=60, 深度 a 牌号刀具为 W18Cr4V硬质合金钢端铣刀， YG6。铣削宽度 pe后角 =80mmd z=10, 齿数故据切削手册取刀具直径。选择刀具前角 00w16 / 35K过渡 1主Kr=6 副后=1刀齿斜 s1，由=3m铣削背吃刀量 =1.5m =3 副 K=

25、过渡刃，0.35mm/z=0.210k，进给量查指导教程 5-2 机床功率 d/z=80/1 的条件查表选。 计算切削速度根 f=0.3mm/4100100mi15 ，n=15V=40m/m，i 所 r/mi 8 所以实际的切削速 mi3100 =fzn=0.3*10*150=450m/min 应该为工作台每分钟进给基本时间 m,L=25mm,的基本时间公(不对称铣削根据表中面铣刀铣平 L1=26.80mC0=3mL1=35L2=4mm,C0=(0.03-0.05)d=2.44=7.44s 所以 f*n=450mm/min,2 工 20 粗、钻、扩、铰、精 d=23m选择高速钢麻花钻钻头粗钻时

26、钻头直选 z53 型立式钻床 钻头采用双头刃磨法由于孔深 f=0.470.57mm/5-5 可以查 决定 进给 f 根据指导书 f=(0.470.57)*0.95=0.440.54mm/r=0.9 孔径之 n=80/23=3.48 所 lf=0.5mm/r z53 型立式钻床说明书， T=60min =1.5mm刀具耐用 背吃刀量 Cv=6.1,Zv=0.4,Xv=0,Yv=0.5,m=0.2 5-5 可 切削速度查指导书 2 mi161100100mi18 2 基本时 m /2 cotKr + ,L=80mm, L2=0mm, L1 基本时间公 =44.34s 所以， (12Kr=3L1=4

27、1.84mf*n=165mm/minm17 / 35 标准高速钢扩孔选 24.8m 型机床说 z53*0.7mm/r=0.490.56mm/ 。根 根据表， f0.70.5-5f=0.57mm/=0. ，耐用 T=60miCv=10.2,Zv=0.4,Xv=0.2,Yv=0.5,m=0. 。 已21mi2562100100mi282 基本时间 /2 cotKr + 基本时间公 ,L=80mm,L2=3mm, L1=4.72sf*n=1100mm/min所以 Kr=3， L1=3.56m(1225m标准高速钢 铰刀)选型机床说明书 f=1.6mm/f=1.32.6m ，z53 确定进给，根据表查出已知 Cv=12.1,Zv=0.3,Xv=0.2,Yv=0.65,m=0. 切削速度查指导书 5-5 可 T=60mi=0.0， 耐用=0.0 ，精912粗 mi606100100 mi99221精 mi660100100 mi112 基本时间2粗基本时间公查表， L=80mm,L 2=22mm,L 1=0.15m =10.15sf*n=61.2mm/min, 所以基 本时间 2 精 m18 / 35L1=0.05mL=80mm,L2=13mm,=10.63s所以 f*n=54.4mm/min,孔上、下端 6 工 03 粗 3 =0.16GPa HB=200241铸造 工件材料 HT2