拨叉的工艺与工装设计1.docx
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拨叉的工艺与工装设计1
中北大学
课程设计说明书
学生姓名：
学号：
学院：
机械工程与自动化学院
专业：
题目：
拨叉（七）零件的工艺规程设计
指导教师：
职称:
职称:
2012年6月10日
目录
序言……………………………………………………………………………………………3
第1章零件的工艺分析及生产类型的确定……………………………………………………4
1.1零件的作用…………………………………………………………………………4
1.2零件的工艺分析……………………………………………………………………5
1.3零件的生产类型……………………………………………………………………6
第2章选择毛坯，确定毛坯尺寸,设计毛坯图………………………………………………7
2.1选择毛坯………………………………………………………………………………7
2.2确定机械加工余量,毛坯尺寸和公差………………………………………………7
2.3设计毛坯图……………………………………………………………………………8
第3章选择加工方法,指定工艺路线…………………………………………………………10
3.1定位基准的选择………………………………………………………………………10
3.2零件表面加工方法的选择…………………………………………………………10
3.3制定工艺路线…………………………………………………………………………10
第4章工序设计………………………………………………………………………………13
4.1选择加工设备与工艺装备…………………………………………………………13
4.2确定工序尺寸………………………………………………………………………14
第5章确定切削用量及基本时间………………………………………………………………16
结论………………………………………………………………………………………………19
参考文献…………………………………………………………………………………………20
序言
机械制造工程原理课程设计是在学完了机械制造工程原理和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的又一个实践性教学环节。
这次设计使我们能综合运用机械制造工程原理中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决了零件机械制造工艺问题，提高了结构设计加工方面等能力，为今后从事相关工作打下了良好的基础。
由于能力所限，经验不足，设计中还有许多不足之处，希望各位老师多加指教。
第1章零件的工艺分析及生产类型的确定
1.1、零件的作用
拨叉零件主要用在操纵机构中，比如改变车床滑移齿轮的位置，实现变速；或者应用于控制离合器的啮合、断开的机构中，从而控制横向或纵向进给。
本零件以直径和精度等级为φ20H7的孔为回转中心，φ10H7两个同轴孔连接另一个零件，通过摇杆的运动实现零件的同步动作。
此种动作的优点是方便快捷可靠性高，可手动也可连接电动机构实现自动控制。
图1拨叉立体图
图2拨叉零件图
1.2、零件的工艺分析
通过对该零件的重新绘制，知道了原图的视图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全。
该零件须加工的表面较多，其间还有一定位置要求，分析如下：
⑴Φ60底面需刮削，表面粗糙度需达到1.6。
⑵孔Φ20H7的中心线与零件下表面垂直度公差值为0.02。
⑶位于圆弧状结构顶端的2个Φ10H7的孔同轴度公差值为Φ0.2。
⑷零件左侧Φ10H7的孔与零件上表面的直度公差值为0.2，粗糙度要求为1.6。
另外此孔与孔Φ20H7的中心距需在190+0.2公差值允许范围内。
1.3、零件的生产类型
依设计题目知：
Q=600台/年，n=2件/台；有设计题目可知，备品率α和废品率β分别取为5%各1%。
代入公式得该零件的生产纲领：
N=600×2×（1+5%）×（1+1%）=1273件/年
零件是机床上的拨叉，质量为0.98kg，查表2-1可知其属轻型零件，生产类型为中批量生产。
第2章选择毛坯，确定毛坯尺寸,设计毛坯图
2.1、选择毛坯
该零件材料为QT200。
考虑零件在机床换速度的时候因经常拨动而承受交变载荷及冲击性载荷。
因零件精度要求不高固可采用砂型铸造。
零件年产量为1273件，属批量生产，且零件的轮廓尺寸不大，故可采用砂型机器造型。
2.2、确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差
参见崇凯主编的《机械制造技术基础课程设计指南》第五章第一节，灰铸铁的公差及机械加工余量按GB/T6414-1999确定。
要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量，应先确定如下各项因素。
①求最大轮廓尺寸根据零件图计算轮廓尺寸，长256mm，宽60mm，高62.5mm,故最大轮廓尺寸为256mm。
②选取公差等级CT由表5-1，铸造方法按机器造型、铸件材料按球墨铸铁，得公差等级公差范围8-12级，取为12级。
③求铸件尺寸公差根据加工面的基本尺寸和铸件公差等级CT，由表5-3查得，公差带相对于基本尺寸对称分布。
④求机械加工余量等级由表5-5，铸造方法按机器造型，材料为球墨铸铁，得机械加工余量等级范围E–G级，取为F级。
⑤求RMA（要求的机械加工余量）对所有加工表面取同一个数值，由表5-4查最大轮廓尺寸为256MM、机械加工余量等级为F级，得RMA数值为2.5MM。
⑥求毛坯基本尺寸
零件左端Φ10H7孔、螺纹M6与M12、两突耳上各一个Φ10H7孔尺寸均较小,固铸成实心；
两突耳外侧的距离尺寸属双侧加工，由式（5-2）求出，即
R=F+2RMA+CT/2=104+2X2.5+7/2=112.5mm
孔ø20H7及两突耳外侧的距离尺寸属内腔加工，分别由式（5-3）求出，即
R=F-2RMA-CT/2=20-2X2.5-4.6/2=12.7mm
R=F-2RMA-CT/2=84-2X2.5-6/2=76mm
高度尺寸为25的ø20圆柱体属单侧加工，由式（5-1）求出，即
R=F+RMA+CT/2=25+2.5+4.6/2=29.8mm
高度尺寸为43的ø20圆柱体属单侧加工,由式（5-1）求出，即
R=F+RMA+CT/2=43.5+2.5+5.6/2=48.8mm
铣削深度为12的铣削槽属单侧加工,由式（5-1）求出，即
R=F+RMA+CT/2=11.5+2.5+4.4/2=16.2mm
拨叉铸件毛坯尺寸公差与加工余量见下表。
拨叉铸件毛坯尺寸公差与加工余量表一
项目
宽84
宽104
ø20H7孔
ø20左圆柱
ø20左圆柱
铣削槽
公差等级CT
12
12
12
12
12
12
加工面基本尺寸
84
104
ø20
25
43.5
11.5
铸件尺寸公差
6
7
4.6
4.6
5.6
4.4
机械加工余量等级
F
F
F
F
F
F
RMA
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
毛坯基本尺寸
76
112.5
12.7
29.8
48.8
16.2
2.3、设计毛坯图
根据以上数据，设计出该零件的毛坯图见下图
图3拨叉毛坯图
第3章选择加工方法，制定工艺路线
3.1定位基准的选择
定位基准分粗基准和精基准，用毛坯上未经加工的表面作为定位基准称为粗基准，使用经过加工的表面作定位基准称精基准。
粗基准的选择原则
①以不加工表面作为粗基准。
②选重要表面作为粗基准。
③应尽可能的选光滑平整，无飞边或其它缺陷的表面为粗基准，以便定位，夹紧可靠。
粗基准只可在头道工序中使用一次，应尽可量免重复使用。
精基准的选择原则
①“基准重合”原则
②“基准统一”原则
③“自为基准“原则
④“互为基准“原则
3.2、零件表面加工方法的选择（表5-29）
本零件的加工面有内孔、端面、螺纹等，材料为QT200，其加工方法如下：
（1）三个φ10H7、一个φ9.8、一个φ20H7的孔表面粗糙度均为1.6，需粗车后绞孔获得其尺寸和表面粗糙度。
（2）φ60圆台底面的表面粗糙度为1.6，图纸要求要以刮削的方式获得。
（3）M12的螺纹表面粗糙度为12.5，只需钻孔后攻丝即可获得尺寸和表面粗糙度。
（4）其它表面的尺寸及表面粗糙度只需粗加工后就可以达到要求。
3.3、制定工艺路线
本零件结构复杂，作用是机床上用于拨动滑移齿轮的位置，实现变速。
底面Φ60的大平面与Φ20H7孔是设计基准（亦是装配基准和测量基准），为避免由于基准不重合而产生的误差，应选择底面大平面为定位基准，即遵循“基准重合”原则。
现根据以上原则拟定以下两条工艺路线：
工艺路线一：
工序
：
用平口钳夹紧宽为42mm的台阶，以Φ60上的台阶平面作为支撑，另外在Φ20的凸台上垫上一个平板，钻孔Φ10的内孔，粗铰，接着精铰到所需的尺寸。
粗铣Φ20的两个底平面，铣成所需要的尺寸，然后扩孔Φ20的内孔，因为此零件批量为中批，所以粗铰Φ20的孔，最后采用精铰。
粗铣Φ60底平面，然后半精铣留余量，最后刮研。
工序
：
以精铣后的Φ60底平面作为支撑面，分别以Φ20H7的内孔和Φ10H7的内孔作为定位，（一面两销定位）以凸台Φ60圆柱上平面为压紧平面。
钻孔Φ9.8H9，然后铰孔到尺寸Φ9.8H9。
工序
:
以上同样的定位和夹紧结构,利用钻套钻孔侧面两个Φ10H7的孔,接着粗铣左侧凸台上平面,半精铣到所需尺寸。
工序
：
以Φ60的底平面和Φ20H7内孔、左侧Φ10H7内孔定位。
钻中间凸台的T型孔，最后用丝锥攻M12的内螺纹达到所需尺寸。
工序
：
用上面同样的定位和夹紧机构定位。
粗铣尺寸长度为104的两端面达到所需尺寸。
用同样的方法粗铣内侧表面达到尺寸。
粗铣底面与Φ20H7孔同心的Φ30孔达到尺寸。
利用钻模套粗铰左右两端Φ10H7的内孔，完后精铰到尺寸。
工序
：
粗铣左端铣刀台阶，半精铣到尺寸。
钻孔螺纹孔，接着用丝锥攻M6的内螺纹。
工序
：
钳工去毛刺。
工序
：
终检。
工艺路线二：
工序
：
用平口钳夹紧宽为42mm的台阶，以Φ60上的台阶平面作为支撑，另外在Φ20的凸台上垫上一个平板，钻孔Φ10的内孔，粗铰，接着精铰到所需的尺寸。
粗铣Φ20的两个底平面，铣成所需要的尺寸，然后扩孔Φ20的内孔，因为此零件批量为中批，所以粗铰Φ20的孔，最后采用精铰。
粗铣Φ60底平面，然后半精铣留余量，最后刮研。
工序
：
以精铣后的Φ60底平面作为支撑面，分别以Φ20H7的内孔和Φ10H7的内孔作为定位，（一面两销定位）以凸台Φ60圆柱上平面为压紧平面。
粗铣尺寸长度为104的两端面达到所需尺寸。
用同样的方法粗铣内侧表面达到尺寸。
粗铣底面与Φ20H7孔同心的Φ30孔达到尺寸。
粗铣底面与Φ20H7孔同心的Φ30孔达到尺寸
工序
:
以上同样的定位和夹紧结构,利用钻套钻孔侧面两个Φ10H7的孔,接着粗铣左侧凸台上平面,半精铣到所需尺寸。
工序
：
用上面同样的定位和夹紧机构定位。
钻孔Φ9.8H9，然后铰孔到尺寸Φ9.8H9。
钻中间凸台的T型孔，最后用丝锥攻M12的内螺纹达到所需尺寸。
工序
：
粗铣左端铣刀台阶，半精铣到尺寸。
钻孔螺纹孔，接着用丝锥攻M6的内螺纹。
工序
：
钳工去毛刺。
工序
：
终检。
通过对以上两条工艺路线的比较分析，工艺路线一更符合加工实际。
下面以工艺路线一为选定工艺路线，进行工序设计。
第4章工序设计
4.1、选择加工设备与工艺装备
（1）选择机床根据不同的工序选择不同的机床
工序
、
、中需钻小Φ10的孔，并且Φ9.8的孔深达到43mm,所以首先需打预钻孔。
而且有必要做一个钻模套。
所用到的钻头型号为9.8，用到的机床为数控卧式铣床。
②工序
中由于采用的是两孔一面定位，而且用同样的夹具可以在不同的机床上加工不同的工序，所用到的钻头为Φ5、M6的丝锥。
机床选用机床为立式加工中心。
③工序
中由于余量比较大，考虑到零件的批量为中批，最好是分多道工序加工，而且余量比较大。
所以用到的机床为立式铣床X5012
③因为本零件的加工只大部分尺寸的加工只要在一道夹具上加工完成。
所以用到的机床可以采用立式加工中心。
（2）选择夹具本零件钻孔及粗铣12M台阶用通用夹具，其它的工序需要使用专用夹具。
（3）选择刀具根据不同的工序选择刀具。
①加工工序Ⅰ时，底面比较大，选用φ50的端铣刀可以提高生产效率。
②加工工序Ⅴ、工序Ⅱ和工序Ⅶ时，选用H7的通用型绞刀。
加工工序Ⅲ时，选用φ25四韧白钢刀，既能加工沉孔、端面，又节省了换刀时间。
加工工序Ⅳ和工序Ⅵ时，选用φ9.8、φ9.6和φ5.3的普通麻花钻。
加工工序Ⅶ时，由于要保证两孔同轴，就必须一次加工获得，所以选用125*φ9.8的加长型钻头。
加工工序Ⅴ和工序Ⅵ时，选用M6、M12的机用丝锥。
（4）量具的选择本零件属成批生产，一般情况下尽量采用通用量具。
根据零件的精度要求、尺寸和形状特点，参考本书有关资料，选择如下。
选择各轴向加工的量具。
由于本零件需要测量的最大尺寸为190mm，所以所有的粗量量具都可以选择0~200mm的游标卡尺测量，62.5、19、选用0~100mm的高度游标卡尺即可，12的尺寸由于精度比较高，应选用0~25mm的外径千分尺，42的尺寸不能直接测量，要用芯棒插在φ20的孔里，再用游标卡尺间接测量。
选择加工孔的量具，三个φ10H7、一个φ9.8H9和一个φ20H7的孔可以用卡尺进行粗量，绞孔后可以用内径百分表测量。
4.2、确定工序尺寸
（1）确定圆柱面的工序尺寸圆柱表面多次加工的工序尺寸只与加工余量有关。
前面已确定各圆柱面的总加工余量（毛坯余量），应将毛坯余量分为各工序加工余量，然后由后往前计算工序尺寸。
中间工序尺寸的公差按加工方法的经济精度确定。
本零件各孔的工序加工余量，工序尺寸及公差，表面粗糙度见表2
加工表面
工序双边余量
工序尺寸及公差
表面粗糙度
粗
半精
精
粗
半精
精
粗
半精
精
φ10H7
5
3.2
—
φ9.8
—
10
6.3
3.2
1.6
φ9.8H9
4.8
3.2
—
φ9.6
—
9.8
6.3
3.2
1.6
φ20H7
10
1.5
—
φ19.7
—
20
6.3
3.2
1.6
M6
2.6
—
φ5.2
—
6.3
（2）确定轴向工序尺寸本零件的各工序的轴向尺寸如图所示。
本零件的各工序的轴向尺寸图三
确定各加工表面的工序加工余量。
本零件各端面的工序加工余量见表3。
工序
加工表面
总加工余量
工序加工余量
Ⅰ
1
2.5
2.3
2
2
1.5
3
2
1.5
Ⅲ
4
2
2.5
5
1.5
2
6
1.5
2
Ⅷ
1
2.5
0.2
第5章确定切削用量及基本时间
工序I粗铣，精铣端面
决定切削速度Vc、可根据《切削用量简明手册》表3.9确定
Vc=60（m/min）
n=1000Vc/
d=（1000x60）/（3.14x50）=382.16r/min
根据型数控加工中心说明书选n=380r/min
Vc=3.14nd/1000=（380x3.14x50）/1000=59.66m/minVf=nfZ=380x0.14=53.2mm/min
选Vf=37.5mm/min实际fz=Vf/（nxz）=0.0159mm/z
2）精铣
3）基本工时基本工时根据《切削用量简明手册》表3.5L1+△=12mm
Tm=（L+L1+△）/Vf=（40+12）/190=0.273（min）
工序Ⅱ钻孔、铰孔。
4）计算基本工时
Tm=L/nf
式中L=l+Y+△,l=20mm,入切量和超切量由表2.29查出y+△=6mm,所以
Tm=26/272x0.28=1.18min.
2、铰孔
基本工时Tm=L/nf=
1.5×15×1.2×1.4/1000×3.6×0.06×7=0.025（min）
工序Ⅲ粗铣，精铣圆面。
6）基本工时根据《切削用量简明手册》表3.5
Tm=（L+L1+△）/Vf=（20+24）/50=0.88（min）L1+△=24mm
2.精铣
6）基本工时基本工时根据《切削用量简明手册》表3.5
Tm=（L+L1+△）/Vf=（40+25）/100=0.65（min）L1+△=25m
工序Ⅴ铣圆弧侧面
5）基本工时基本工时根据《切削用量简明手册》表3.5
Tm=（L+L1+△）106/Vf=（40+46）/95=1.11（min）L1+△=46mm
工序Ⅵ钻孔、铰孔。
⒊计算基本工时
Tm=L/nf
式中L=l+Y+△,l=40mm,入切量和超切量由表2.29查出y+△=6mm,所以
Tm=45/600*0.3=0.22min.2、铰孔
基本工时Tm=L/nf=
45/100*0.2=2.25（min）
工序Ⅵ。
扩孔，攻丝。
⒊计算基本工时
Tm=L/nf
式中L=l+Y+△,l=30mm,入切量和超切量由表2.29查出
所以
Tm=30/250*0.3=0.4min.
2、攻丝
基本工时Tm=L/nf=
30/100*1.5=0.2（min）
工序Ⅶ。
钻孔，铰孔。
⒊计算基本工时
Tm=L/nf
式中L=l+Y+△,l=30mm,入切量和超切量由表2.29查出Y+△=4
所以
Tm=34/500*0.3=0.22min.
2、铰孔
基本工时Tm=L/nf=
30/100*0.3=1（min）
工序Ⅵ。
钻孔，攻丝。
⒊计算基本工时
Tm=L/nf
式中L=l+Y+△,l=13mm,入切量和超切量由表2.29查出Y+△=3
所以
Tm=16/400*0.2=0.16min.
2、攻丝
基本工时Tm=L/nf=
30/200*0.8=0.75（min）
工序Ⅶ。
钻孔，铰孔。
⒊计算基本工时
Tm=L/nf
式中L=l+Y+△,l=104mm,入切量和超切量由表2.29查出Y+△=4
所以
Tm=108/600*0.3=0.3min.
2、铰孔
基本工时Tm=L/nf=110/100*0.3=3.67（min）
结论
作为一名工业工程大三的学生，我觉得能做类似的机械制造课程设计是十分有意义的，而且是十分必要的。
在已度过的三年时间里我们大多数接触的是专业基础课，我们在课堂上掌握的仅仅是专业基础课的理论方面，如何去锻炼我们在实践方面的能力，如何把我们所学到的专业知识用到实践生产中，我想此次的课程设计就为我们提供了良好的平台。
在做本次的课程设计过程中，我感触最深的当数查阅了大量的设计手册了，为了让自己的设计更加完善，更加符合工程标准，一次次翻阅机械设计手册是十分必要的，同时也是必不可少的。
我做的是变速器换档拨叉的课程设计，主要是端面、孔的加工，需要考虑的是加工方法，定位基准，刀具和加工余量的确定等。
我觉得我们的指导老师对我们课程设计的完成有着很大的帮助，特别是辛志杰和温海骏老师给我们的课程设计提出了很多宝贵的建议，对我们整个设计的过程起着很大的引导作用。
当然，这其中肯定有许多不足之处，望老师能够给予我宝贵的意见！
参考文献
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冶金工业出版社，2007
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机械工业出版社，2004
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湖南大学出版社，2007
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