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拨叉课程设计说明书解读

机械制造技术基础

课程设计说明书

学生：

学号：

专业：

班级：

指导老师：

2014年4月

目录

机械制造工艺学课程设计任务书…………………………………………………1

一.零件分析……………………………………………………………………2

（一）零件作用…………………………………………………………………2

（二）零件的工艺分析…………………………………………………………2

二．确定毛坯………………………………………………………………………4

（一）确定毛坯种类……………………………………………………………4

（二）确定铸件加工余量状……………………………………………………4

三．工艺规程设计…………………………………………………………………4

（一）基面的选择……………………………………………………………4

（二）制定工艺路线…………………………………………………………5

（三）确定切削用量及时间定额……………………………………………7

四．夹具设计…………………………………………………………………18

（一）粗铣专用夹具的设计……………………………………………………18

（二）铣断专用夹具的设计……………………………………………………19

总结……………………………………………………………………………22

参考文献……………………………………………………………………………23

机械制造工艺学课程设计任务书

题目:

设计拨叉的机械加工工艺以及两道工序专用夹具

内容：

1.毛坯图1张

2.机械加工工艺过程综合卡片1套

3.夹具设计装配图2张

4.夹具体零件图2张

5.课程设计说明书1份

一．零件的分析

（一）零件的作用

机床上的拨叉是用于变速的，主要用在操纵机构中，就是把2个咬合的齿轮拨开来再把其中一个可以在轴上滑动的齿轮拨到另外一个齿轮上以获得另一个速度。

即改变车床滑移齿轮的位置，实现变速。

拨叉位于车床变速机构中，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Φ20孔与操纵机构相连，下方的Φ50半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。

通过上方的力拨动下方的齿轮变速。

两件零件铸为一体，加工时分开。

（二）零件的工艺分析

拨叉的零件图

拨叉的实体图

拨叉共有两处加工表面。

其间有一定的位置要求，分述如下：

1.以Ф20mm为中心的加工表面

这一组加工表面包括：

Ф20mm的孔，以及其上下表面，孔壁上有一个装配时要钻铰的Ф8mm的锥孔，一个M6的螺纹孔，和一个凸台。

2.以Ф50mm为中心的加工表面

这一组加工表面包括：

Ф50mm的孔，以及其上、下端面；

这两组表面有一定的位置要求；

（1）Ф50mm的孔的上、下表面与Ф20的孔的垂直度误差为0.07mm。

（2）Ф20mm的孔的上、下表面与Ф20的孔的垂直度误差为0.05mm。

（3）Ф50mm、Ф20mm的孔的上、下表面以及Ф50mm的孔的内表面的粗糙度误差为3.2μm。

（4）Ф20mm的孔的内表面的粗糙度误差为1.6μm。

（5）凸台表面的粗糙度误差为12.5μm。

3.由上面分析可知，可以粗加工拨叉底面，然后以此作为粗基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。

再根据各加工方法的经济性及机床所能达到的位置精度，而且此拨叉零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。

二．确定毛坯

（一）、确定毛坯种类：

零件材料为HT200。

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，生产类型为大批生产，故选择机器造型金属模。

查《金属机械加工工艺人员手册》（第三版）（以下简称《金属加工手册》）表12-5，选用铸件尺寸公差等级为5-6。

（二）、确定铸件加工余量及形状：

查《金属加工手册》表12-2，确定各个加工面的铸件机械加工余量。

综合表中各项数据，取加工余量统一为5mm。

三．工艺规程设计

（一）基面的选择

基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。

基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。

否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，是生产无法正常进行。

（1）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。

根据这个基准选择原则，现选取φ20

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φ32作主要定位面，限制5个自由度，再以一个销钉限制最后1个自由度，达到完全定位,然后进行铣削。

（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。

（二）制定工艺路线

制定工艺路线得出发点,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,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用夹具,由于是大批量生产，尽量使工序分散来提高生产率。

除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。

1.工艺路线

方案一

工序1钻、扩、粗铰、精铰Φ20孔，以Φ32外圆和Φ20孔下端面为基准。

工序2粗铣Φ20、Φ50下端面，以Φ20孔上端面为基准。

工序3精铣Φ20下端面、Φ50下端面，以Φ20孔上端面为基准。

工序4粗铣Φ20上端面，以Φ20孔下端面为基准。

工序5精铣Φ20上端面，以Φ20孔下端面为基准。

工序6粗铣、精铣Φ50上端面，用一面两销定位。

工序7铣凸台，用一面两销定位。

工序8粗镗、半精镗Φ50孔，用一面两销定位。

工序9钻Φ8孔的一半Φ4孔，以Φ20孔下端面和Φ32外圆为基准。

工序10钻Φ5底孔，攻螺纹，以Φ20孔下端面和Φ32外圆为基准。

工序11铣断，用一面两销定位。

工序12清洗、去毛刺、倒角。

。

工序13终检。

通过此工艺加工，零件位置精度高，但是由于是大批量生产，工序过于集中，成本过高。

方案二

工序1粗铣Φ20、Φ50下端面，以Φ20孔上端面为基准。

工序2粗铣Φ20上端面，以Φ20孔下端面为基准。

工序3精铣Φ20下端面、Φ50下端面，以Φ20孔上端面为基准。

工序4精铣Φ20上端面，以Φ20孔下端面为基准。

工序5粗铣、精铣Φ50上端面，以Φ20下端面为基准。

工序6钻、扩、粗铰、精铰Φ20孔，以Φ32外圆和Φ20孔下端面为基准。

工序7粗镗、半精镗Φ50孔，用一面两销定位。

工序8钻Φ8孔的一半Φ4孔，以Φ20孔下端面和Φ32外圆为基准。

工序9钻Φ5底孔，攻螺纹，以Φ20孔下端面和Φ32外圆为基准。

工序10铣凸台，用一面两销定位。

工序11铣断，用一面两销定位。

工序12清洗、去毛刺、倒角。

。

工序13终检。

此方案虽然注重加工分散，降低了成本，但是由于先加工Φ20上下端面和Φ50上端面后加工Φ20孔，无法保证端面和Φ20孔间的垂直度要求。

综合以上两种方案，总结出我的加工工艺：

方案三

工序1粗铣Φ20、Φ50下端面，以Φ20孔上端面基准；粗铣Φ20上端面，以Φ20孔下端面为基准。

工序2精铣Φ20下端面、Φ50下端面，以Φ20孔上端面为基准；精铣Φ20上端面，以Φ20孔下端面为基准。

工序3钻、扩、粗铰、精铰Φ20孔，以Φ32外圆和Φ20孔下端面为基准。

工序4粗铣Φ50上端面，用一面两销定位。

工序5精铣Φ50上端面，用一面两销定位。

工序6粗镗、半精镗Φ50孔，用一面两销定位。

工序7钻Φ8孔的一半Φ4孔，以Φ20孔下端面和Φ32外圆为基准。

工序8钻Φ5底孔，攻螺纹，以Φ20孔下端面和Φ32外圆为基准。

工序9铣凸台，用一面两销定位。

工序10铣断，用一面两销定位。

工序11清洗、去毛刺、倒角。

工序12检验。

此方案既注重加工分散，降低了成本，又可以保证零件的形位公差。

所以选择方案三。

2、选择加工设备和工艺设备

1）机床的选择：

工序1-2、4-5、9均为铣平面，可采用X5025立式铣床。

工序3、7-8采用Z525立式钻床。

工序6采用T68（I）卧式镗床。

工序10采用X6025卧式铣床

机床参数

X5025：

功率4KW、主轴转数范围35-1600r/min、主轴转数级数12、T形槽数3、T形槽宽度14、T形槽间距离50。

X6025：

功率4KW、主轴转数范围32-1600r/min、主轴转数级数12、T形槽数3、T形槽宽度14、T形槽间距离60。

2）选择夹具：

该拨叉的生产纲领为大批生产，所以采用专用夹具。

3）选择刀具：

在铣床上加工的各工序，采用硬质合金铣刀即可保证加工质

量。

4）选择量具：

两小头孔、中间孔均采用极限量规。

5）其他：

对垂直度误差采用千分表进行检测，对角度尺寸利用专用夹具保证，其他尺寸采用通用量具即可。

（三）确定切削用量及时间定额

工序1粗铣Φ20、Φ50下端面，以Φ20孔上端面基准；粗铣Φ20上端面，以Φ20孔下端面为基准。

1.加工条件

工件材料：

HT200,σb=0.16GPaHB=190~241,铸造。

机床：

X5025立式铣床。

刀具：

硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。

铣削宽度ae<=90,深度ap<=6,齿数z=10,故根据《切削用量简明手册》表3.1取刀具直径do=100mm。

2.切削用量

1）铣削深度

因为切削量较小，故可以选择ap=3.5mm，一次走刀即可完成所需长度。

2）每齿进给量

根据X5025立式铣床说明书，机床功率为4KW。

查《切削用量简明手册》表3.5，f=0.14-0.24mm/z。

由于是对称铣，选较小量f=0.14mm/z。

3）查后刀面最大磨损及寿命

查《切削用量简明手册》表3.7，后刀面最大磨损为1.0-1.5mm。

查《切削用量简明手册》表3.8，寿命T=180min

4）计算切削速度

查《切削用量简明手册》表3.16，YG6硬质合金端铣刀铣削灰铸铁的切削用量，

Vc=97m/min，n=310r/min，Vf=347mm/min

也可按公式Vc=

计算得出。

KMvxKMnxKMvf=1.0

KSvxKSBxKSvf=0.8

Vco=97x1.0x0.8=77.6m/min

no=310x1.0x0.8=248r/min

Vfo=347x1.0x0.8=277.6mm/min

据X5025铣床参数，选择

n=235r/min（第6级）

Vf=nfzz=235x0.14x10=329mm/min

则实际切削速度为：

Vc=πdon/1000=3.14x100x235/1000=73.8m/min

实际进给量为：

f=Vf/n=329/235=1.4mm/r

5）校验机床功率

查《切削用量简明手册》表3.24，Pcc=3.3KW,而机床所提供的功率Pcm为4KW，所以Pcm>Pcc,故校验合格。

最终确定ap=3.5mm,n=235r/min,Vf=329mm/min

Vc=73.8m/min,f=1.4mm/r

6）计算工时

基本时间

tj=L/Vf

公式中：

L=l1+l2+l；根据《金属加工手册》表15-14，可得l1=15,l2=2,所以L=l1+l2+l=15+2+180=197mm

tj=197/329=0.60min

辅助时间

tf=0.15tj=0.15x0.60=0.09min

准备终结时间

Tz=0.05tj=0.05x0.60=0.03min

自然需要时间

tx=0.05（tj+tf）=0.05x（0.60+0.09）=0.0345min

单位时间

td=tj+tf+tx=0.60+0.09+0.0345=0.7245min

单件时间

th=td+tz/N=0.7245+0.0345/2000=0.7245min

工序2精铣Φ20下端面、Φ50下端面，以Φ20孔上端面为基准；精铣Φ20上端面，以Φ20孔下端面为基准。

1.加工条件

工件材料：

HT200,硬度190-241HBS,铸造。

机床：

X5025立式铣床。

刀具：

硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。

铣削宽度ae<=90,深度ap<=6,齿数z=10,故根据《切削用量简明手册》表3.1取刀具直径do=100mm。

2.切削用量

1）铣削深度因为切削量较小，故可以选择ap=1.5mm，一次走刀即可完成所需长度。

2）每齿进给量

由《切削用量简明手册》表3.5可得f=0.5-1.0mm/r，由于是对称铣，选f=0.5mm/r

3）查后刀面最大磨损及寿命

查《切削用量简明手册》表3.7，后刀面最大磨损为0.3-0.5mm。

查《切削用量简明手册》表3.8，寿命T=180min

4）计算切削速度

查《切削用量简明手册》表3.16，YG6硬质合金端铣刀铣削灰铸铁的切削用量，

Vc=124m/min，n=395r/min，Vf=316mm/min

也可按公式Vc=

计算得出。

KMvxKMnxKMvf=1.0

KSvxKSBxKSvf=0.8

Vco=124x1.0x0.8=99.2m/min

no=395x1.0x0.8=316r/min

Vfo=347x1.0x0.8=252.8mm/min

据X5025铣床参数，选择

n=325r/min（第7级）

Vf=nf=325x0.5=162.5mm/min

则实际切削速度为：

Vc=πdon/1000=3.14x100x325/1000=102.1m/min

5）校验机床功率

查《切削用量简明手册》表3.24，Pcc=1.3KW,而机床所提供的功率Pcm为4KW，所以Pcm>Pcc,故校验合格。

最终确定ap=1.5mm,n=325r/min,Vf=162.5mm/min

Vc=102.1m/min,f=0.5mm/r

6）计算工时

基本工时

tj=L/Vf

公式中：

L=l1+l2+l；根据《金属加工手册》表15-14，可得l1=15,l2=2,所以L=l1+l2+l=15+2+180=197mm

故tj=197/162.5=1.21min

辅助时间

tf=0.15tj=0.15x1.21=0.1815min

准备终结时间

Tz=0.05tj=0.05x1.21=0.0605min

自然需要时间

tx=0.05（tj+tf）=0.05x（1.21+0.1815）=0.0696min

单位时间

td=tj+tf+tx=1.21+0.1815+0.0696=1.4611min

单件时间

th=td+tz/N=1.4611+0.0696/2000=1.4611min

工序3钻、扩、粗铰、精铰Φ20孔，以Φ32外圆和Φ20孔下端面为基准。

（一）钻Ф18mm的孔

1.选择钻头

选择高速钢直柄短麻花钻钻头，粗钻时do=18mm，钻头采用双头刃磨法。

2.选择切削用量

（1）决定进给量

1）、按加工要求决定进给量根据《切削用量简明手册》表2.7，当铸铁的硬度小于200HBSdo=18mm时，f=0.70-0.86mm/r

由于L/d=30/18<3,故取修正系数Ktf=1

所以f=（0.70~0.86）x1=（0.70~0.86）mm/r

2）按钻头强度决定进给量

根据《切削用量简明手册》表2.8，当硬度小于200HBS、do=18mm时钻头强度允许的进给量f=1.75mm/r

3）按机床进给机构强度决定进给量

根据《切削用量简明手册》表2.9，当硬度小于210HBS、do

20.5mm,机床进给机构允许的轴向力为8330N时，允许进给量为0.93mm/r。

（Z525进给机构允许最大抗力Fmax=8830N。

）

从以上三个进给量比较可以看出，受限制的进给量是工艺要求，其值为f=0.70-0.86mm/r，根据Z525钻床说明书，选f=0.81mm/r。

（2）决定钻头的磨钝标准及寿命

由《切削用量简明手册》表2.12，当do<=20mm时，钻头后刀面最大磨钝量取为（0.5-0.8）mm,寿命T=60min

（3）决定切削速度

由《切削用量简明手册》表2.15可知f=0.81mm/r，do<=20mm时，Vc=12m/min

Ktv=1.0Kmv=1.0KTv=1.0Klv=0.85

所以V=VtxKv=12x1.0x1.0x1.0x0.85=10.2m/min

所以

=1000x10.2/3.14/18=181r/min

根据Z525钻床说明书,可考虑选择nc=195r/min

（4）检验机床扭转及功率

根据《切削用量简明手册》表2.21，当f=0.81mm/r，do=19mm时

Mc=61.8N.m,根据Z525钻床说明书,当nc=195r/min时，Mm=195.2，Mm>Mc。

又根据《切削用量简明手册》表2.23，硬度170-213HBS、do=20mm、f=0.9mm/r时Pc=2.0KW，Z525PE=2.8KW，Pc

所以有Mc

即f=0.81mm/rn=195r/minvc=10.2m/min

（5）计算工时

基本工时

tj=L/n/f

公式中：

L=l1+l2+l；根据《金属加工手册》表15-7，可得l1=7.2,l2=2.5,所以L=l1+l2+l=7.2+2.5+30=39.7mm

故tj=39.7/195/0.81=0.26min

辅助时间

tf=0.15tj=0.15x0.26=0.039min

准备终结时间

Tz=0.05tj=0.05x0.26=0.013min

自然需要时间

tx=0.05（tj+tf）=0.05x（0.26+0.039）=0.0150min

单位时间

td=tj+tf+tx=0.26+0.039+0.0150=0.3140min

单件时间

th=td+tz/N=0.3140+0.0150/2000=0.3140min

（二）扩Ф19.8mm的孔

1.选择钻头

选择高速钢直柄扩孔钻，d=19.8mm，L=30mm，通孔。

2.选择切削用量

（1）决定进给量

1）按加工要求决定进给量

根据《切削用量简明手册》表2.10，当铸铁的硬度小于200HBSdo=15-20mmf=0.9-1.1mm/r

由于L/d=30/19.8=1.52,扩孔后还需铰孔，取修正系数k=0.7

所以f=（0.9-1.1）x0.7=（0.63-0.77）mm/r

2）按钻头强度决定进给量

根据《切削用量简明手册》表2.8，当硬度168-218HBSdo=18mm时钻头强度允许的进给量f=1.75mm/r

3）按机床进给机构强度决定进给量

根据《切削用量简明手册》表2.9，当硬度小于210HBS、do

20.5mm,机床进给机构允许的轴向力为8330N时，允许进给量为0.93mm/r。

（Z525进给机构允许最大抗力Fmax=8830N。

）

从以上三个进给量比较可以看出，受限制的进给量是工艺要求，其值为f=0.63-0.77mm/r，根据Z525钻床说明书，选f=0.62mm/r。

（2）决定钻头的磨钝标准及寿命

由《切削用量简明手册》表2.12，当do<=20mm时，钻头后刀面最大磨钝量取为（0.6-0.9）mm,寿命T=30min

（3）决定切削速度

由《切削用量简明手册》表2.15硬度200-217HBSf=0.70mm/r时，，Vc=14m/min

由《切削用量简明手册》表2.31

Ktv=1.0Kmv=1.0KTv=1.0Klv=0.85

所以V=VtKv=14x1.0x1.0x1.0x0.85=11.9m/min

所以

=1000x11.9/3.14/19.8=192r/min

根据Z525钻床说明书,可考虑选择nc=195r/min

（4）检验机床扭转及功率

根据《切削用量简明手册》表2.21，当f=0.81mm/r，do=19mm时

Mc=61.8N.m,根据Z525钻床说明书,当nc=195r/min时，Mm=195.2，Mm>Mc。

又根据《切削用量简明手册》表2.23，硬度170-213HBS、do=20mm、f=0.63mm/r时Pc=1.5KW，Z525PE=2.8KW，Pc

所以有Mc

即f=0.62mm/rn=195r/minvc=11.9m/min

（5）计算工时

基本工时

tj=L/n/f

公式中：

L=l1+l2+l；根据《金属加工手册》表15-7，可得l1=8,l2=2.5,所以L=l1+l2+l=8+2.5+30=40.5mm

故tj=40.5/195/0.62=0.335min

辅助时间

tf=0.15tj=0.15x0.335=0.0503min

准备终结时间

Tz=0.05tj=0.05x0.335=0.01675min

自然需要时间

tx=0.05（tj+tf）=0.05x（0.335+0.0503）=0.0419min

单位时间

td=tj+tf+tx=0.335+0.0503+0.0419=0.4272min

单件时间

th=td+tz/N=0.4272+0.0419/2000=0.4272min

（三）粗铰Ф19.94mm的孔

（1）加工条件

工艺要求：

孔径d=19.94mm,孔深l=30mm,通孔

机床：

Z525型立式钻床

刀具：

高速钢铰刀直径do=19.94mm

（2）切削用量

1）决定进给量f

根据《切削用量简明手册》表2.11，当铸铁的强度硬度>170HBSdo=19.94mm时，f=（1.0~2.0）mm/r，又由于粗铰之后还要精铰，所以应该选最大的进给量即f=2.0mm/r

2）决定钻头的磨钝标准及寿命

由《切削用量简明手册》表2.12，当do<=20mm时，铰刀后刀面最大磨钝量取为（0.4~0.6）mm,寿命T=60min

4）决定切削速度

由《切削用量简明手册》表2.30中的公式

可知，vc=7.7m/min

切削速度的修正系数由《切削用量简明手册》表2.31可知

Ktv=1.0Kmv=1.0KTv=1.0Klv=0.85

所以V=VtKv=7.7x1.0x1.0x1.0x0.85=6.55mm/min

所以

=

=105r/min

根据Z525钻床说明书,可考虑选择nc=140r/min

4）检验机床扭转及功率

根据《切削用量简明手册》表2.21，当f<=2.0mm/r，do<=21mm时

Mc=137.7N.m,根据Z525钻床说明书,当nc=140r/