设计拨叉零件的机械加工工艺.docx
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设计拨叉零件的机械加工工艺
辽宁工程技术大学
课程设计
题目：
设计“拨叉”零件的机械加工工艺
规程及钻、铰2*φ10H7孔的工艺装备设计
班 级：
姓 名：
指导教师：
完成日期：
一、设计题目
设计“拨叉”零件的机械加工工艺规程及钻、铰2*Φ10H7孔的工艺装备设计。
二、设计要求
设计的要求包括如下几个部分：
1．绘制零件图。
1张
2.绘制零件毛坯图。
1张
3．编制零件的机械加工工艺卡片。
1套
4．机械加工工艺过程卡片1套
5.绘制夹具零件图1张
6.绘制夹具装配图1张
7．编写课程设计说明书（约6000——8000字）。
1份
说明书主要包括以下内容（章节）
（1）．目录
（2）．摘要（中外文对照的，各占一页）
（3）．零件工艺性分析
（4）．机械加工工艺规程设计
（5）．指定工序的专用机床夹具设计
（6）．体会与展望
（7）．参考文献
列出参考文献（包括书、期刊、报告等，15条以上）
三、上交材料
1.零件图1张
2.毛坯图1张
3.机械加工工艺过程卡片1张
4.零件的机械加工工艺卡片1张
5.夹具装配图1张
6.夹具零件图1张
7.设计说明书1份
四、进度安排
1.第l～2天查资料，熟悉题目阶段。
2.第3～7天，完成零件的工艺性分析,确定毛坯的类型、制造方法和机械加工工艺规程的设计并编制出零件的机械加工工艺卡片。
3．第8～10天，完成夹具总体方案设计（画出草图，与指导教师沟通，在其同意的前提下，进行课程设计的下一步）。
4．第11～13天，完成夹具总装图的绘制。
5．第14～15天，零件图的绘制。
6．第16～18天，整理并完成设计说明书的编写。
7．第19天，完成图纸和说明书的输出打印。
8．第20～21天，答辩
五、指导教师评语
成绩：
指导教师
日 期
摘 要
这次课程设计的是车床拨叉零件的机械加工工艺规程及相关工序的专用夹具。
零件的加工工艺规程和专用夹具的设计是最重要的设计，夹具设计的质量，对生产率，加工成本以及生产安全等都有直接的影响，这次机床夹具设计过程一般分为四个阶段：
设计前的准备。
拟定夹具结构方案，绘制草图。
绘制夹具总图。
绘制夹具零件图。
上述这些内容将在后部分详细介绍，而前部分主要是针对拨叉零件的分析与研究，包括零件的作用及工艺分析，确定毛坯的制造形式及基准的选择，制订工艺路线机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定。
对零件的分析十分必要，专用夹具设计的成功与否与零件的分析的关系密切.
由于本人设计水平所限和时间比较仓促，错误和欠妥之处恳请老师批评指正。
Abstract
ThecourseisdesignedlatheBochapartsofthemachiningprocessplanningandrelatedprocessesforthefixture.Partoftheprocessingproceduresandthedesignofdedicatedfixtureisthemostimportantdesign,fixturedesignquality,productivity,productionandprocessingcostsofsecurityhaveadirectimpactonthismachinefixturedesignprocessgenerallydividedintofourstages:
designBeforepreparation.Fixtureofthedevelopmentprogramme,drawingthedraft.Drawingthemapfixture.Drawingfixturepartsmap.TheseelementswillbedetailedinPartII,andthefirstpartismainlydirectedagainstBochapartsofanalysisandresearch,includingtheroleofsparepartsandtechnicalanalysistodeterminetheroughformofmanufacturingbaseandthechoiceofroutesdevelopedmechanicalJiagongyuliang,Thesizeandprocessesdeterminetheroughsize.Partoftheanalysisisverynecessaryforthesuccessofthefixturedesignandanalysisofthepartsofthecloserelationship,whichistoputthefirstpartofthereason.
SinceIdesignconstraintsandthetimeofhasty,errorsandirregularitiesintheurge。
目录
序言1
1、零件的工艺分析及生产类型的确定2
1.1零件的工艺分析2
1.2确定毛坯的制造形式2
2选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图3
2.1毛坯的种类、特点及应用3
2.2选择毛坯4
2.3.确定机械加工余量4
2.4确定毛坯尺寸4
3、选择加工方法，制定工艺路线5
3.1定位基准的选择5
3.2零件表面加工方法的选择5
3.3制定工艺路线6
4工序设计8
4.1选择加工设备与工艺装备8
4.2确定工序尺寸（工序7）8
5、确定切削用量及基本时间（工序7）9
5.1切削用量的计算9
5.2基本时间tm的计算9
6、夹具设计11
6.1定位方案11
6.2.夹紧机构11
6.3.导向装置11
6.4.夹具与机床连接元件11
6.5.夹具体11
7、设计体会12
序言
机械制造技术基础课程设计是在学完了机械制造技术基础和一部分专业课后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技术基础中的基本理论，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，设计了机床专用夹具这一典型的工艺装备，提高了结构设计能力，为今后的毕业设计及未来从事的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。
1、零件的工艺分析及生产类型的确定
1.1零件的工艺分析
零件的工艺分析就是通过对零件图纸的分析研究，判断该零件的结构和技术要求是否合理，是否符合工艺性要求。
（1）：
审查零件图纸通过对该零件图的重新绘制，知原图样的视图正确，完整，尺寸，公差及技术要求齐全。
（2）：
零件的结构工艺性分析该零件比较简单，没有较复杂的结构和较高的加工要求。
主要的加工有各个表面的铣削，螺纹孔和孔及弧平面的加工等。
各个待加工表面的加工精度和表面粗糙度都不难获得，需要加工的螺纹孔为M12，孔为φ5、φ20、φ9.8、φ10的孔的尺寸精度要求。
这些都是有数据可以供参考的，这个零件的工艺性较好。
1.2确定毛坯的制造形式
零件材料为QT200。
考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，故选择铸件毛坯。
2选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图
2.1毛坯的种类、特点及应用
表2.1常用毛坯的种类、特点及应用
毛坯
种类
成形方法
对原材料
工艺性能
要求
适用材料
适宜形状
优点
缺点
应用
铸
件
液态成形
流动性好，收缩率小
铸铁、铸钢、有色金属
形状不限，可相当复杂
不受金属种类、零件尺寸、形状和质量的限制，适应性广；毛坯与零件形状相近，切削加工量少，材料利用率高，成本低。
砂型铸造生产周期短。
铸件组织粗大，力学性能差。
砂型铸造生产率低、铸件精度低、表面质量差
灰铸铁件用于受力不大，或承压为主的零件，或要求减振、耐磨的零件；球墨铸铁件用于受力较大的零件；铸钢件用于承受重载而形状复杂的大中型零件。
锻
件
固态塑性变形成形
塑性好，变形抗力小
中碳钢及合金结构钢
自由锻件简单，模锻件可较复杂
锻件组织致密，晶粒细小，力学性能好，使流线沿零件外形轮廓连续分布可提高锻件使用性能和寿命，
材料利用率低，生产成本高，自由锻件精度低，表面较粗糙，模锻件精度中等，表面质量较好，生产周期长
承受重载荷、动载荷及复杂载荷的重要零件，如主轴、传动轴、齿轮、曲轴等
型
材
用轧制、拉拔、挤压等方法，使固态金属通过塑性变形成形
－
碳钢、合金钢、有色金属
简单，一般为圆形或平面
根据零件选合适的型材毛坯可减少加工工时，材料利用率高；组织致密，力学性能好
零件的表面质量取决于切削方法；对性能要求高的零件，若纤维流线不合乎要求时，需改用锻件
中、小型简单零件
冲
压
件
经冷塑性变形成形
塑性好，变形抗力小
低碳钢和有色金属薄板
可较复杂
组织细密，利用冷变形强化，可提高强度和硬度，结构刚性好；冲压件结构轻巧，精度高、表面质量好，材料利用率较高，成本低
冷冲模的制造成本高，生产周期长；取料时注意流线的合理分布
低碳钢、有色金属薄板成形的零件，适于大批、大量生产
焊
接
件
利用金属的熔化或原子扩散作用，形成永久性的连接
强度高，塑性好，液态下化学稳定性好
低碳钢和低合金结构钢
形状不受限制
材料利用率高，生产准备周期短；接头力学性能可达到或接近母材
精度较低，接头处表面粗糙；生产率中、低
主要用于低碳钢、低合金高强度结构钢、不锈钢及铝合金的各种金属结构件、或组合件及修补旧零件
粉
末
冶
金
件
通过制粉、压制、烧结等工序生产材料和零件
大小和形状受限制
少无切屑加工，能生产有特殊性能的材料和制品
粉末成本高，模具费用高。
制品的强度和韧性较差
大批生产含油轴承、高熔点材料、硬质合金和铁基合金零件等
2.2选择毛坯
该零件材料为HQ200，为使零件有较好的力学性能，保证零件工作可靠，故采用铸造成形。
这从提高生产效率保证加工精度上考虑也是应该的。
2.3.确定机械加工余量
总加工余量：
在由毛坯变成成品的过程中，在工件加工表面上切除的金属层的总厚度。
工序加工余量：
完成某一工序时，从某一表面上所切除的金属层厚度。
总加工余量等于各工序加工余量之和。
根据铸件质量、零件表面粗糙度、形状复杂系数查表得，单边余量在厚度方向为1.5-2.0mm，水平方向亦为1.5-2.0mm。
铸件孔的单面余量查表得2.0mm.
2.4确定毛坯尺寸
毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所查得的余量值即可。
3、选择加工方法，制定工艺路线
3.1定位基准的选择
粗基准的选择：
若工件必须首先保证某重要表面的加工余量均匀，则应选择该表面为粗基准。
在没有要求保证重要表面加工余量均匀的情况下，若零件的所有表面都要加工，则应以加工余量最小的表面作为粗基准。
在没有要求保证重要表面加工余量均匀的情况下，若零件有的表面不需要加工，则应以不加工表面中与加工表面的位置精度要求较高的表面为粗基准。
选作粗基准的表面，应尽可能平整和光洁，不能有飞边、浇口、冒口及其它缺陷，以便定位准确、装夹可靠一般只使用毛坯表面作一次粗基准，以后不再重复使用。
选择精基准时，应从整个工艺过程来考虑，如何保证工件的尺寸精度和位置精度，并使工件装夹方便可靠。
根据此壳体的技术要求选择工件上端面和右端面作为精基准。
零件上许多表面都可以采用它们作基准进行加工，符合基准统一原则，符合基准重合原则应尽量选择被加工表面的设计基准作为精基准，这样可以避免基准不重合而引起的定位误差。
保证工件定位准确，夹紧稳定可靠，夹具结构简单，工人操作简便。
所以选择Φ60圆盘的下表面为粗基准，Φ20H7的孔为精基准。
3.2零件表面加工方法的选择
（1）粗铣Φ60圆盘的下表面。
公差等级为IT7，表面粗糙度为Ra1.6，需进行粗铣。
（2）粗铣Φ76弧内Φ30上表面为未注公差尺寸，根据GB1800-79规定起公差等级按IT14，需进行粗铣。
（3）钻、扩、粗铰、精铰Φ20H7的孔公差等级为IT7，表面粗糙度为Ra1.6需钻和铰。
（4）钻、扩、粗铰、精铰Φ30的孔公差等级为IT9，表面粗糙度为Ra2.5需钻和铰。
（5）粗铣Φ76内弧两侧为未注公差尺寸，根据GB1800-79规定起公差等级按IT14，需进行粗铣。
（6）粗铣拨叉两叉脚内外为未注公差尺寸，根据GB1800-79规定起公差等级按IT14，需进行粗铣。
（7）钻、铰Φ10H7的两个孔。
公差等级为IT8，表面粗糙度为Ra1.6，需钻和铰。
（8）粗铣Φ20圆柱体的下两端面公差等级为IT7，表面粗糙度为Ra3.2，需进行粗铣。
（9）钻、铰Φ9.8H9的孔公差等级为IT8，表面粗糙度为Ra3.2，需钻和铰。
（10）车一的内螺纹
（11）粗铣左端凹槽表面粗糙度为12.5，需要粗铣
（12）粗铣Φ20圆柱体的上端面。
表面粗糙度为3.2需要粗铣
（13）钻、铰Φ10H7的孔公差等级为IT7，表面粗糙度为Ra1.6，需钻和铰。
3.3制定工艺路线
（1）粗铣Φ60圆盘的下端面。
（2）粗铣Φ76弧内Φ30上表面
（3）钻、扩、粗铰、精铰Φ20H7的孔
（4）钻、扩、粗铰、精铰Φ30的孔（
（5）粗铣Φ76内弧两侧
（6）粗铣拨叉两叉头内外侧
（7）钻、铰Φ10H7的两个孔。
（8）粗铣Φ20圆柱体的下两端面
（9）钻、铰Φ9.8H9的孔
（10）车一的内螺纹
（11）粗铣左端凹槽
（12）粗铣Φ20圆柱体的上端面。
（13）钻、铰Φ10H7的孔
（14）清洗。
（15）终检
4工序设计
4.1选择加工设备与工艺装备
1
粗铣Φ60圆盘的下端面。
X62卧式铣床
铣刀、游标卡尺、专用夹具
2
粗铣Φ76弧内Φ30上表面
X62卧式铣床
铣刀、游标卡尺、专用夹具
3
钻、扩、粗铰、精铰Φ20H7的孔
X62卧式铣床
麻花钻、铰刀、内径千分尺、专用夹具
4
钻、扩、粗铰、精铰Φ30的孔
Z525组合钻床
麻花钻、铰刀、内径千分尺、专用夹具
5
粗铣Φ76内弧两侧
X62卧式铣床
铣刀、游标卡尺、专用夹具
6
粗铣拨叉两叉头内外侧。
X62卧式铣床
铣刀、游标卡尺、专用夹具
7
钻、铰Φ10H7的两个孔。
Z525组合钻床
麻花钻、铰刀、内径千分尺、专用夹具
8
粗铣Φ20圆柱体的下两端面。
Z525组合钻床
铣刀、游标卡尺、专用夹具
9
钻、铰Φ9.8H9的孔
清洗机
10
车一的内螺纹
CA6140
车刀、游标卡尺、专用夹具
11
粗铣左端凹槽
X62卧式铣床
刀、游标卡尺、专用夹具
12
粗铣Φ20圆柱体的上端面。
X62卧式铣床
刀、游标卡尺、专用夹具
13
钻、铰Φ10H7的孔
Z525组合钻床
麻花钻、铰刀、内径千分尺、专用夹具
14
清洗
清洗机
15
终检
塞规、百分表、卡尺等
4.2确定工序尺寸（工序7）
由表可查得钻孔余量Z钻=9.8mm，Φ10mm的孔粗铰余量Z=0.16精铰=0.04mm；查表可依次确定各工步尺寸的加工精度等级为，精铰：
IT9；钻：
IT12；根据上述结果，再查标准公差数值表可确定各工步的公差值分别为，精铰：
0.036mm；钻：
0.150mm。
综上所述，该工序各工步的工序尺寸及公差分别为，精铰：
Φ10.16+0.0360mm；钻孔：
Φ10+0.01500mm.
5、确定切削用量及基本时间（工序7）
5.1切削用量的计算
（1）钻孔工步
①被吃刀量的确定取ap=9.8mm。
②进给量的确定由表，选取该工步的每转进给量f=0.12mm/r。
③切削速度的计算由表，按工件材料为QT200的条件选取，切削速度v可取为22m/min。
由公式n=1000v/Πd可求得该工序钻头转速n=700.6r/min,参照表所列Z525型立式钻床的主轴转速，取转速n=960r/min.再将此转速代入公式，可求出该工序的实际钻削速度v=nΠd/1000=30.1m/min.
（2）精铰工步
①被吃刀量的确定取ap=0.02mm。
②进给量的确定由表，选取该工步的每转进给量f=0.30mm/r。
③切削速度的计算由表，切削速度v可取为5m/min。
由公式n=1000v/Πd可求得该工序铰刀转速n=159.3r/min,参照表所列Z525型立式钻床的主轴转速，取转速n=195r/min.再将此转速代入公式，可求出该工序的实际切削速度v=nΠd/1000=6.1m/min.
5.2基本时间tm的计算
（1）钻孔工步根据表，钻孔的基本时间可由公式tj=L/fn=（l+l1+l2）/fn求得。
式中l=10mm;l2=1mm;l1=（D/2）×cotkr+（1～2）=（9.8mm/2）×cot54°+1mm=4.56mm;f=0.12mm/r;n=960r/min.将上述结果代入公式，则该工序的基本时间tj=（10mm+1mm+4.56mm）/（0.12mm/r×960r/min）=0.13min=8.1s。
（2）精铰工步根据表，可由公式tj=L/fn=（l+l1+l2）/fn求得该工序的基本时间。
l1、l2由表按kr=15°、ap=（D-d）/2=（10mm-9.8mm）/2=0.1mm的条件查得l1=0.37mm；l2=15mm；而l=10mm；f=0.3mm/r;n=195r/min.将上述结果代入公式，则该工序基本时间tj=（10mm+0.37mm+15mm）/（0.3mm/r×195r/min）=0.43min=26s。
6、夹具设计
6.1定位方案
工件以一端面和Φ20H7孔为定位基准，采用平面和定位销组合定位方案，其中平面限制3个自由度、短圆柱销限制2个自由度，共限制了五个自由度。
然后在定位平面上加一个削边销来限制饶Z轴旋转的自由度，所有六个自由度都被限制了。
6.2.夹紧机构
为提高生产率要求，通过气压缸可以满足。
采用固定式V形块夹紧机构，通过进气孔进气实现对工件的夹紧。
且活塞杆端与V形块采用销铰接，起主要作用是防止工件在切削力的作用下产生震动，由于夹紧力与钻孔时产生的力方向相同，所以可免去夹紧力的计算。
6.3.导向装置
采用可换钻套作为导向装置，选用JB/T8045.2-1999。
钻套高度H=7mm，排削间隙h=4mm.
6.4.夹具与机床连接元件
在夹具体上设计座耳，用T形螺栓固定。
6.5.夹具体
由于被加工零件的孔有垂直度要求，所以定位平面与定位圆柱销在安装时垂直度在Φ20范围内允差0.1mm.
7、设计体会
在这次设计中，我深切体会到了基础的重要性.我综合应用了所学专业知识,培养了自主动手能力.将理论与实际结合起来.在设计过程中,我遇到了很多的困难什么都不会，压力很大,出现过很多的错误,经过我自己查阅资料、和同学一起讨论、与老师一起研究，终于把大概的思路弄清了。
首先我们要熟悉零件和了解其作用，根据零件的性质和零件图上各端面的粗糙度确定毛坯的尺寸和机械加工余量。
最后拟定壳体的工艺路线图，制定该工件的夹紧方案，画出夹具装配图。
经过这次课程设计,我有了更充分的自信.我相信一切困难都会有解决的办法.同时通过这次设计为今后的毕业设计及未来从事的工作打下了良好的基础。
我会在将来的学习中掌握基础知识，为以后的工作打下良好基础。
其实过程是很重要的，它能锻炼我们独立思考的能力。
通过这次课程设计，使我的理论知识得到了实践，进而从实践中学得更多更实际的理论知识，并加深了印象，对于以后的工作有极大的帮助。
通过这次课程设计也让我知道自己缺乏哪些知识，对什么方面还不够了解。
最重要的一点是，我学会了利用图书馆这个有利的资源。
在刚开始设计时，我很迷茫，于是在图书馆里查阅许多和夹具设计有关的资料，慢慢的积累了很多知识，于是做起来就很顺手。
在加上老师的指点，我能站在正确的出发点，自然设计起来就没有走太多的弯路。
回头看看这两周的生活，我觉得很充实，正因为我合理的安排时间才能够及时的完成我的课题。
知识在于积累，知识在于运用。
此次课程设计让我学会了，如何综合运用知识。
为我们以后参加工岗位，打下了坚实的基础。
我觉得此次的课程设计比较有意义，它能够结合实际来锻炼同学们的能力。
为我为以后的工作打下良好的基础。
参考文献
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机械工业出版社.1997.8。
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机械工业出版社.2000。
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机械工业出版社.2000.10。
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