拨叉831003课程设计说明书.docx

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拨叉831003课程设计说明书

1.零件的分析2

零件的作用2

零件的工艺分析2

2.工艺规程的设计3

确定毛坯的制造形式3

基准的选择3

制定工艺路线3

机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定5

确定切削用量及基本工时6

3.夹具的设计12

问题的提出12

夹具设计13

4.总结14

5.参考文献15

设计说明

本次设计是在我们学完了大学的全部基础课程、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，为今后参加祖国的现代化建设打下一个良好的基础。

由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。

1.零件的分析

零件的作用

给零件是CA6140车床拨叉，它位于车床变速机构中，主要起到换挡作用。

通过拨叉的拨动使车床滑移齿轮与不同的出齿轮啮合从而达到要求的主轴转速。

宽度为30mm的面的尺寸精度不高或者他们之间的空隙很大时，滑移齿轮就达不到很高的定位精度，这样滑移齿轮就不能很好的与其他齿轮进行正确有效的啮合，从而影响整个传动系统的工作。

所以拨叉宽度为30mm的面和槽之间要达到很高的配合精度。

零件的工艺分析

831003拨叉共有两组加工表面，他们之间有一定的位置要求。

分析如下：

（1）以Φ25H7mm花键孔为中心的加工表面。

这一组包括：

Φ25H7mm的花键孔及倒角，30×80mm的台阶面，两个M8的通孔和一个Φ5的圆锥孔。

（2）以40×75mm的端面为基准的加工表面。

这一组加工表面包括：

18H11mm的槽，40×75mm的端面。

这两组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是：

30×80mm的台阶面与Φ25H7mm的花键孔中心线的平行度公差为。

18H11mm槽的端面与Φ25H7的花键孔中心线的垂直公差为。

由以上分析可知，对于这两组加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工另一组表面，并且保证它们之间的位置精度要求。

2.工艺规程的设计

确定毛培的制造形式

零件的材料为HT200，工作环境良好，不会承受比较大的冲击载荷，为大批量生产，且材料可铸。

采用铸造成型中的“金属模机械造型”铸造的方法制造毛坯。

基准的选择

（1）粗基准的选择

对于零件而言，尽量选择不加工的表面为粗基准。

对于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表面作为粗基准。

因此选右端R20mm的端面，顶部40×80mm的面和里面75×80mm的面为粗基准。

（2）精基准的选择

精基准的选择有利于保证加工精度，并使工件装夹方便。

选择时要考虑基准重合基准统一原则。

精基准选择为花键孔和左边72×40mm的端面，加工中用专用夹具。

制订工艺路线

由于生产类型为大批生产，采用万能机床配以专用夹具，尽量使工序集中来提高生产效率。

除此之外，还应降低生产成本。

（1）工艺路线方案一：

工序1：

粗铣75×40mm的左端面，精铣75×40mm的左端面至符合表面粗糙度要求

工序2：

钻、扩花键孔到Φ22mm

工序3：

锪花键孔两端倒角2×15°

工序4：

拉花键

工序5：

粗、精铣30×80mm台阶面

工序6：

粗、精铣宽度为18mm的槽和槽的上表面平面

工序7：

钻2×M8孔，攻螺纹，钻Φ5锥孔

工序8：

去毛刺

工序9：

终检

（2）工艺路线方案二：

工序1：

粗铣75×40mm的左端面，精铣75×40mm的左端面至符合表面粗糙度要求

工序2：

钻、扩花键孔到Φ22mm

工序3：

锪花键孔两端倒角2×15°

工序4：

粗、精铣30×80mm台阶面

工序5：

粗、精铣宽度为18mm的槽和槽的上表面平面

工序6：

钻2×M8孔，攻螺纹，钻Φ5锥孔

工序7：

拉花键

工序8：

去毛刺

工序9：

终检

（3）工艺路线方案三：

工序1：

粗铣75×40mm的左端面，精铣75×40mm的左端面至符合表面粗糙度要求

工序2：

钻、扩花键孔到Φ22mm

工序3：

锪花键孔两端倒角2×15°

工序4：

粗、精铣30×80mm台阶面

工序5：

钻2×M8孔，攻螺纹，钻Φ5锥孔

工序6：

粗、精铣宽度为18mm的槽和槽的上表面平面

工序7：

拉花键

工序8：

去毛刺

工序9：

终检

工艺方案的比较与分析。

先看方案二和方案三，方案三把钻孔安排在加工好台阶面之后接着进行，之后又还要进行铣槽的工序，为了方面加工和合理安排加工顺序，所以还是把铣的部分安排在一起，方便加工。

这里方案二更好用一点。

方案一是在花键孔钻完之后直接拉花键，而方案二是先用花键孔定位，在加工完其余步骤之后，再加工精度较高的花键。

因为先拉花键，更适合之后铣30×80mm的台阶面，使定位准确度高，因此第一方案，把拉花键作为前面工序比较合理。

以上工艺过程详见机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片。

机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定

CA6140拨叉的材料为HT200，硬度为190～210HB，净重量为，生产类型为大批量生产，可用“金属模机械造型”铸造的方法制造毛坯。

（1）75×40mm左端面的加工余量

查《简明机械加工工艺手册》（一下简称《简明手册》）表10-6取铣削的加工余量：

粗铣：

3mm

精铣：

1mm

（2）花键底孔的加工余量

内孔Φ20先铸出，所以取钻孔的双边加工余量为2mm，单边为1mm

（3）拉花键孔，花键孔按外径定位

查《机械加工工艺手册》表取加工余量为2Z=1mm

（4）30×80mm台阶面的加工余量

查《工艺手册》表1-22取铣削的加工余量：

粗铣：

2mm

精铣：

1mm

（5）宽为18mm的槽

查《机械加工工艺手册》表取铣削的加工余量：

粗铣：

3mm（双边余量）

精铣：

1mm（双边余量）

（6）其他尺寸铸造得到

考虑到零件的很多表面没有粗糙度要求，不需要加工。

从铸造出来即可符合使用要求，因此，只采取75×40mm的加工表面余量。

查《机械加工工艺手册》表，确定毛坯的尺寸公差为CT7，表查的CT7=。

则

毛坯名义尺寸：

80+4=84mm

毛坯最大极限尺寸：

80+4+CT7=

毛坯最小极限尺寸：

80+4-CT7=

确定切削用量及基本工时

工序1：

粗铣75×40mm的左端面，精铣75×40mm的左端面至符合表面粗糙度要求

（1）加工条件

工件材料：

HT200，查《简明手册》表10-3，取σb=195N/mm2=。

选取用金属型铸造。

加工要求：

粗铣75×40mm右端面，然后精铣此端面。

铣床：

查《机械加工工艺手册》表，选用X6132A卧式铣床。

主轴转速30～1500r/min，机床功率。

最高表面粗糙度可达.

刀具：

查《简明手册》表12-21，取刀具材料YG6.查《机械加工工艺手册》表，选取镶齿套式面铣刀（GB1129-85），刀具直径D=80mm，齿数z=10。

Kr=90°

（2）计算切削用量

①粗铣75×40mm右端面

进给量选择：

根据《机械加工工艺手册》表，工件夹具系统刚度为中等条件，取每齿进给量

=z。

背吃刀量：

=3mm。

铣削速度：

参考《简明手册》表11-28，选取铣削速度为60m/min。

按《机械加工工艺手册》表选取d/z=80/10，即铣刀直径80mm，铣刀齿数为10。

由公式

铣床为8级级数，按机床手册及计算，有n=240r/min这一转速，与理论转速相近，即可选此转速。

实际铣削速度

。

计算铣削工时：

查《机械加工工艺手册》表，可知铣削基本时间

，

其中

为工作台每分钟进给量，

=480mm/min

为工件铣削部分长度，75mm

为切入行程长度，有公式

=

为切出行程长度，82mm

所以粗铣时基本时间为

=（75++82）/480==21s

②精铣75×40mm右端面

铣床，刀具的选取同粗铣一致。

背吃刀量：

=1mm，

铣削速度：

要求表面粗糙度为

=

查《机械加工工艺手册》表，每转进给量取

=r。

根据《简明手册》表11-28，可取铣削速度v=80m/min。

。

查机床手册及计算，取铣床转速为n=320r/min。

实际铣削速度

。

基本时间计算：

如粗铣

与粗铣加工相同。

工序2：

钻、扩花键孔到Φ22mm

选用摇臂钻床z3063，查《简明手册》表14-12，钻速范围20~1600r/min。

钻头材料：

高速钢

由《简明手册》表11-10查得每转进给量

=r，

查表11-12，钻削速度取

=s=21m/min

扩钻孔时的切削速度

由公式

按机床选取n=140r/min。

得实际钻削速度

基本时间t

由《金属切削手册》表7-7有：

其中

mm/s

L为钻削长度，

为钻削直径。

工序3：

锪花键孔两端倒角2×15°

由于此道工序用时较短，一次就可以完成，按经验选取时间为3s。

工序4：

拉花键

刀具：

短形花键拉刀，表8-2《金属切削手册》

据表8-6选取拉刀齿开量S齿=

根据《金属切削手册》拉削速度一般在1-8m/min内。

HB=，取V=3m/min即V=s

拉削工时t=Zb·l·η·k/1000VfzZ

Zb单面余量（25-22）/2=

L拉削表面长度80mm

Η校准部分长度系数，取

K机床返回行程系数，取

Z拉刀同时工作齿数，取Z=7表8-7

P拉刀齿距，取P=13表8-7

t=（×80××）/（1000×3××7）==8s

工序5：

粗、精铣30×80mm台阶面

①粗铣

刀具选择：

YG6的镶齿端面铣刀

机床:

查《机械加工工艺手册》选取

立式铣床X5020A功率为：

主轴转速范围为：

40-1800r/min

表选取：

d/z=80/10

背吃刀量：

2mm

查《简明手册》表1-22选取

进给量取

=r

铣削速度根据《简明手册》表11-28选：

V=60m/min

由公式

=（1000

60）/（

）=238r/min

按机床选取转速为n=240r/min

所以，实际铣削速度V=n

d/1000=m/min

基本时间：

由《机械加工工艺手册》表主偏角Kr=90°

=

n

z=600mm/min

+（1～3）=

mm

t=

/

=（80++82）/600==17s

②精铣

背吃刀量：

1mm

查《机械加工工艺手册》表选每齿进给量：

查《简明手册》表11-28选铣削速度V=75m/min

=（1000×75）/×80）=298r/min

按机床选取转速n=300r/min

则实际额铣削速度为V=V=n

d/1000=m/min

基本时间：

=

n

z=×300×10=450mm/min

t=

/

=（80++82）/450=23s

工序6：

粗、精铣宽度为18mm的槽和槽的上表面平面

加工要求：

用乳化液冷却，加工工件，槽宽18mm，公差代号H11，长40mm，槽的侧面与花键孔中心线的垂直度误差≤，底面粗糙度为μm。

加工余量：

25mm。

由于零件此处的设计精度比较高，用铣削很难达到尺寸精度的要求，所以为了留给下一道公序磨削的加工余量，分两步走，ae=25，ap=10mm。

选择刀具

铣刀参数：

L=10D=100mmd=30mmro=15°ao=12°an=6°Z=24

选择铣削用量

由于槽的宽度为18mm,故二次走完，ae=25mmap=10mm

由《切削用量简明手册》表确定f=0.5mm/r现取f=0.8mm/rfz=24=0.02mm/z

选择铣刀磨钝标准及刀具寿命：

根据《切削用量简明手册》表,得最大磨损量为由表确定刀具寿命：

T=120。

确定切削速度Vc和每齿进给量：

决定切削速度Vc和每齿进给量Vf、由《切削用量简明手册》的公式

Cv=25,qv=,Xv=,yv=,uv=,pv=,m=,Km=,

n=1000×Vc/

do=1000××100=314r/min

根据《金属机械加工工艺人员手册》X62W型铣床说明选nc=300r/min

实际速度Vc=

donc/1000=94.2m/min

选Vfc=ncf=300×=150mm/min根据X62W型铣床说明书选Vf=150mm/min

fzc=150/300×24=0.020mm/z

基本工时基本工时根据《切削用量简明手册》表

Tm=（L+L1+△）×i/Vf=（40+20）×2/150=（min）

L1+△=20mmi=2（走两次）

工序7：

钻2×M8孔，攻螺纹，钻Φ5锥孔

安装1

①钻孔

确定进给量f：

根据《机械加工工艺手册》表.当HT200的σb<200MPa，加工此直径孔的f=～r，由于零件在加工孔后要螺纹，故进给量应乘以，则f=（～）×=～r。

查《简明手册》表2-35，选用Z525立式钻床，根据机床选用f=r

切削速度：

根据《简明手册》表2-15，得V=19m/min，所以

Ns=1000v/

dw=1000×19/

×=903r/min

根据Z525机床，选用Nw=960r/min，故实际切削速度为

V=

××960/1000=min

切削加工时，l=11mm，查《机械加工工艺手册》有，l1=3mm，

lf=（dw×cotkr/2）+3=（取kr=45°）

则tm1=（l+l1+lf）/Nwf=（11+3+）/960×=

以上为一个孔的机动时间，

故本工步的机动时间为tm=2×tm1==

②钻孔

4mm

确定进给量f：

根据《机械加工工艺手册》表.当HT200的σb<200MPa，加工此直径孔的f=～r，查《简明手册》表2-35，选用Z525立式钻床，根据机床选用f=r

切削速度，根据《简明手册》表2-15，得V=19m/min，所以

Ns=1000v/

dw=1000×19/

×4=1512r/min

根据Z525立式钻床，选用Nw=960r/min，故实际切削速度为

V=

×4×960/1000=min

切削加工时，l=11mm，查《机械加工工艺手册》有，l1=3mm，

lf=（dw×cotkr/2）+3=5mm（取kr=45°）

所以tm2=（l+l1+lf）/Nwf=（11+3+5）/960×==

安装2

①M8丝锥攻螺纹2-M8

查《机械加工工艺手册》表.得切削速度

V=s=6m/min，Ns=238r/min

按机床选取Nw=195r/min，则V=×8×195/1000=min

机动加工时，l=11mm，l1=3mm，l2=3mm，

攻M8孔tm1=[（l+l1+l2）×2/Nwf]×2=

②铰

5mm锥孔

查表《机械加工工艺手册》得f=r

按Z525立式钻床选取f=r

查表《机械加工工艺手册》得V=6m/min，则实际速度

V=

×5×195/1000=min

机动加工时lw=11mm,lf=3mm

查《机械加工工艺手册》表可得。

所以tm=（lw+lf）/Nwf=（3+11）/195×==43s

最后，将以上各工序切削用量、工时定额的计算结果，连同其它加工数据，一并填入机械加工工艺过程综合卡片（后附）。

3.夹具的设计

为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具，经过与指导老师协商，决定设计第8道工序——铣宽为18H11mm槽的铣床夹具。

本夹具将用与X62W卧式铣床。

刀具为高速钢直齿三面刃铣刀，来对工件进行加工。

问题的提出

本夹具主要用来铣宽为18H11mm的槽，采用宽为15mm的精密级高速钢直齿三面刃铣刀，二次铣削，所以主要应该考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。

夹具设计

（1）定位基准的选择

由零件图可知，18H11槽设计基准为花键孔中心线和工件的右端面为定位基准。

因此选用工件以加工了的右端面和花键心轴的中心线为主定位基准。

（2）切削力及夹紧力的计算

刀具：

高速钢直齿三面刃铣刀

铣刀参数：

L=10D=100mmd=30mmro=15°ao=12°an=6°Z=24

（由《金属切削原理与刀具》表查得）

CFc=282ap=10mmfZ=s

ae=25mmdo=100Z=24kFc=（HB/198）

解得Fc=200N

在计算切削力时，必须考虑安全系数。

安全系数K=k1k2k3k4

查资料，有：

k1为基本安全系数

k1为加工性质系数

k1为刀具钝化系数

k1为断续切削系数

切削力为F=K×Fc=××××200=400N

实际夹紧力为Fj=FK/U1U2=400/=800N，其中U1和U2为夹具定位面及加紧面上的磨擦系数，U1U2=

螺母选用细牙三角螺纹，由《机械设计》螺纹联接的预紧力公式，产生的加紧力为：

其中：

T=19000d2=ψ=2029,

fc=

（f为摩擦系数，无润滑时f≈～

解得F0=10405N

此时螺母的夹紧力F0已大于所需的800（N）的加紧力，故本夹具可安全工作。

（3）定位误差的分析

由于槽的轴向尺寸的设计基准与定位基准重合，故轴向尺寸无基准不重合度误差。

径向尺寸无极限偏差、形状和位置公差，故径向尺寸无基准不重合度误差。

即不必考虑定位误差，只需保证夹具的花键心轴的制造精度和安装精度。

（4）夹具设计及操作的简要说明

如前所述,在设计夹具时,应该注意提高劳动率.为此,在螺母夹紧时采用开口垫块,以便装卸,夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有正确的安装位置,以利于铣削加工。

结果，本夹具总体的感觉还比较紧凑。

夹具上装有对刀块装置，可使夹具在一批零件的加工之前很好的对刀（与塞尺配合使用）；同时，夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有一正确的安装位置，以有利于铣削加工。

铣床夹具的装配图及夹具体零件图和部分零件图附图纸

4.设计的感想与体会

为期三周的夹具课程设计已经接近尾声，回顾整个过程，经过老师和同学的帮助，还有自己不懈的努力，终于定时定量的完成了这次课程设计。

课程设计作为《机械制造技术基础》课程的重要环节，使理论与实践更加接近，加深了理论知识的理解，强化了生产实习中的感性认识。

本次课程设计主要经历了两个阶段：

第一阶段是机械加工工艺规程设计，第二阶段是专用夹具设计。

第一阶段运用了基准选择、切削用量选择计算、机床选用、时间定额计算等方面的知识；夹具设计的阶段运用了工件定位、夹紧机构及零件结构设计等方面的知识。

通过此次设计，使我基本掌握了零件的加工过程分析、工艺文件的编制、专用夹具设计的方法和步骤等。

学会了查相关手册、选择使用工艺装备等等。

本设计还存在很多不足之处。

一是由于本人对CAD画图软件的掌握还不够熟练,在画图遇到复杂图和难的地方时显得力不从心，使图不能达到预期设计出来的水平。

二是本人对换档叉结构和工作原理掌握的不够熟练，在设计过程中不能全面地考虑问题，造成走许多弯路，设计速度缓慢，这些都需要进一步研究和进一步实践来解决。

总的来说，这次设计，使我们在基本理论的综合运用及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练。

提高了我们的思考、解决问题创新设计的能力，为以后的设计工作打下了较好的基础。

由于能力所限，设计中还有许多不足之处，恳请各位老师、同学们批评指正！

5.参考文献

书名

出处

作者

机械制造工艺学

机械工业出版社

王先逵

机械制造工艺学课程设计指导书

机械工业出版社

赵家齐

简明机械加工工艺手册

上海科学技术出版社

徐胜群

机械加工工艺手册第一卷

机械工业出版社

机床夹具设计手册第二版

上海科学技术出版社

洛阳工学院等三所院校编

金属切削手册第二版

上海科学技术出版社

上海市金属切削技术协会编

机械制图

高等教育出版社

王兰美

互换性与技术测量

中国计量出版社

莫雨松

工程材料

北京大学出版社

丁旭