机械制造技术基础课程设计设计说明书.docx
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机械制造技术基础课程设计设计说明书
机械制造技术基础课程设计设计说明书.
课程设计
课程名称：
机械制造基础课程设计
设计题目：
年产量为10000件的拨叉的机械加工工艺规程及典型夹具设计
学院：
******************
专业：
****************
年级：
101班
学生姓名：
***
指导教师：
***
日期：
教务处制
课程设计任务书
*****学院*****************专业2010年级
学生姓名：
***
课程设计题目：
年产量为10000件的拨叉的机械加工工艺规程及典型夹具设计
课程设计主要内容：
1、绘制拨叉零件的零件图和毛坯图。
2、设计拨叉零件的机械加工工艺规程，并填写：
1）整个零件的机械加工工艺过程卡；
2）整个零件关键工序的机械加工工序卡。
3、以小组为单位设计某工序的夹具一套，绘出总装图。
4、编写设计说明书。
设计指导教师（签字）：
教学基层组织负责人（签字）：
年月日
一、摘要
此次，课程设计的主要任务是年产量为10000件的拨叉的机械加工工艺规程及典型夹具的设计。
要求在设计中能初步的学会综合应用以前所学的课程，并利用图书馆资源查找自己所需的相关内容。
通过此次课程设计应能达到以下要求：
1、能熟练地运用机械制造工艺学的基本理论和夹具设计原理，准确的解决一个零件在加工中的定位，夹紧及其工艺规程的制定。
2、通过对某一道工序的加工数据的查询与计算，学会解决加工过程中某工序所需的工艺参数。
3、通过对某一道工序的夹具设计，学会工艺装备设计的一般办法，提高自己结构设计的能力。
4、学会利用图书馆资源，学会使用手册、查询相关资料。
关键词：
拨叉、工艺分析、精度、工艺规格设计、铣床、花键
二、前言
机械制造技术基础课程设计是我们在大学学完了全部基础课，专业基础课及专业课后进行的。
是我们在毕业设计前对所学的各科课程得一次综合式的复习，也是一次理论联系实际的训练。
我设计的是主要任务是年产量为10000件的拨叉的机械加工工艺规程及典型夹具的设计。
在课程设计的两个周时间里，查阅了很多手册，终于把我的设计任务完成，在典型夹具的设计的设计中我们小组充分体现出了合作精神，在一次次的提出问题，查阅大量书籍解决问题，需求老师帮助的过程中，我们顺利的完成了此次课程设计。
第一卷机械加工工艺规程的设计
第一节零件的分析....................................................................3
零件的作用......................................................................................3
零件的工艺分析...............................................................................3
第二节零件毛坯的确定.............................................................3
第三节零件加工余量的确定......................................................4
第四节零件加工工艺过程的设计..............................................5
零件基准的选择........................................................................5
工艺过程的拟定........................................................................5
第二卷机械加工工序设计
第一节加工条件.......................................................................6
第二节查寻计算拉削用量......................................................6
第三卷专用夹具的设计
第一节问题的提出...................................................................7
第二节定位基准的选择...........................................................8
第三节切削力及夹紧力的计算................................................8
计算切削力...........................................................................8
夹紧力的计算........................................................................8
计算螺纹夹紧力.....................................................................9
第四卷误差分析..................................................................9
第五卷设计心得体会、小结.............................................9
第六卷参考文献............................................................10
第一卷机械加工工艺规程的设计
第一节零件的分析
零件的作用
拨叉它位于变速机构中，主要起换档变速作用，使主轴回转运动按照工作者的要求进行工作。
零件的工艺分析
各加工面及其加工精度要求：
加工
面
150的斜面
底槽三面
顶槽左右面
顶槽下面
40*47右端面
花键孔矩形长面
花键孔矩形宽面
花键底孔
精度
各加工面的加工顺序及其加工所需的步鄹：
（1）右端面40*47粗铣→半粗铣→精铣
（2）顶槽先铣出槽再经过精铣
（3）底槽的三个面粗铣→半粗铣→精铣
（4）顶面28*40粗铣→半粗铣→精铣
（5）圆孔扩孔→铰孔
（6）花键直接用矩形齿花键拉刀拉出
第二节毛坯的确定
任务书给的要求是年产量为10000件的拨叉，已经是批量生产。
考虑到机床在运行中要经常地变速，以及实现正反转，零件在工作工程中经常承受变载荷，又由于零件结构比较复杂，零件毛坯比较适合铸造成型。
选用HT250的灰铸铁，以保证足够的强度、硬度，从而保证零件的工作可靠性。
又由于零件尺寸较小，结构复杂，故可采用金属模机器造型铸造。
第三节零件加工余量的确定
“拨叉”零件的制造材料为HT250，生产类型为年产量10000件，采用金属型铸造法铸造。
再根据分析的加工工艺来确定加工余量[1]、工序尺寸、毛肧尺寸。
（1）铣削28×40mm的上端平面
此面的精度要求为，根据前面的工艺分析，要进过粗铣、半精铣、精铣方可达到要求的精度。
查《机械制造技术基础课程设计》表5-49到5-51即可得到，第一步粗铣的加工余量为1mm，第二步半精铣的加工余量为，第三步精铣的加工余量为。
总的加工余量为。
毛坯的总长度为。
（2）40*47的右端面
此处端面的加工要经过粗铣、半精铣、精铣方可达到图纸上精度为的要求。
查《机械制造技术基础课程设计》表5-49到5-51得，加工余量：
第一步粗铣1mm，第二步半精铣1mm，第三步精铣，总的加工余量就为。
其端面是单面加工精度要求，故总的毛坯长度就应该是。
（3）花键孔
mm
花键的工艺是直接用矩形齿花键拉刀直接拉出，而拉刀的精度就可以保证的要求。
此步骤不用计算具体的加工余量。
（4）钻扩孔
mm
孔是在铸造的时候就铸造好的，而精度要求是。
只要经过扩孔后一个粗铰即可达到要求，查可《机械制造技术基础课程设计》表5-39得扩孔的加工余量为，粗铰孔的加工余量为，总的余量。
所以，可以确定圆孔尺寸。
（5）铣削槽
因为，此槽是后面用铣床铣出来的，铣出来后再经过一步精加工来保证加工精度的要求以及槽的尺寸较小，所以在此不用具体的加工余量。
（6）铣削槽
mm
此处只有槽的内三面A、B、C有加工精度要求。
槽内底面与两侧面要求达到表面粗糙度，经过粗铣、半精铣、精铣方可达到要求的精度，查《机械制造技术基础课程设计》表5-49到5-51可以确定第一步粗铣的余量为1mm，第二步半精铣的加工余量为，第三步精铣的加工余量为。
总的加工余量为。
第四节零件加工工艺过程的设计
拨叉的工艺特点是：
外形较复杂，尺寸精度、形状精度及表面粗糙度要求较高。
上述工艺特点决定了拨叉在机械加工时存在一定的困难，因此在确定拨叉的工艺过程时应注意定位基准的选择，以减少定位误差；夹紧力方向和夹紧点的选择要尽量减少夹紧变形；对于主要表面，应粗、精加工分阶段进行，以减少变形对加工精度的影响。
为了满足精度的要求，可采用互为基准的原则进行加工工艺过程的设计。
零件基准的选择
基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基准的选择应当正确与合理，可以是加工测量得到保证。
第一步，选择
的左端面为粗基准来粗铣40*47的右端面，后面紧接着加工花键底孔。
底孔加工好以后，轴线亦可作为一个基准。
对于，28*40上面、宽为18的槽、40*48的右端面，采用互卫基准的原则应粗、精加工分阶段进行加工。
工艺路线的拟定
根据上面对基准面的分析，以及在年产量为10000件的条件下，可以考虑采用X61W万能性机床配以专用夹具，并尽量将工序集中来提高生产率。
除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。
拟定的工艺过程如下：
工序10金属型铸造毛坯；
工序20以直径40的圆孔左端面为基准粗铣40*47的右端面，保证零件长
度为。
零件原尺寸为；
工序30扩花键底孔，保证直径为；
工序40铰花键底孔，保证直径为
；
工序50以圆孔轴线为基准粗铣28*40的顶端面，保证与轴线距离；
工序60分别以桥外右端面、圆孔轴线、桥外左端面为基准粗铣下面槽A、
B、C三面，保证尺寸A面厚度，B与轴线，C面厚度；
工序70以A面为基准半精铣40*47的右端面，保证与A面距离为；
工序80分别以40*47右端面、孔轴线、40*47右端面为基准半精铣下面槽
A、B、C三面，保证A面与右端面，B面与轴线，C与
右端面为44；
工序90以孔轴线为基准半精铣28*40的顶端面，保证与轴线距离；
工序100以孔轴线为基准精铣28*40的顶端面，保证与轴线距离27；
工序110以A面为基准精铣40*48的右端面，保证与A面距离；
工序120分别以40*47右端面、孔轴线、40*47右端面为基准精铣下面槽A、
B、C三面，保证A面与右端面距离26，B面与轴线距离50，C面
与右端面距离44；
工序130用槽铣刀铣出顶槽，保证槽的右面与40*47右端面距离为10；
工序140铣顶槽左右两面，保证槽深为8mm,宽慰8mm,与偶面与右端面距
离为10mm；
工序150拉花键，保证键宽为
，深；
工序160车15度倒角；
工序170去毛刺；
工序180检查。
第二卷机械加工工序设计
在本次的课程设计中，加工工序的设计只要求在工艺过程中选择一道工序对其进行设计。
现选择工序150，拉花键，下面对其加工余量及相应的参数进行有关的设计。
第一节加工条件[2]
工件材料：
HT250铸铁σ=200N/mm2
加工要求：
拉宽6深的花键孔
机床：
L5120
刀具：
查《机械加工工艺设计实用手册》（张耀震主编）表12-19，采用齿数为6，花键尺寸外径25，内径22，键宽6的矩形齿花键拉刀，拉削长度为80，拉刀总长为760mm。
第二节查寻计算拉削用量
（1）背吃刀量得确定[2]
由于此处采用矩形齿花键拉刀拉削，精度可达到要求以及加工尺寸较小，故可一次走刀拉削到位，所以背吃刀量为。
（2）单面齿升量[2]
查《机械加工工艺设计实用手册》（张耀震主编）表11-15，可得单面齿升量
，在此处选择
。
（3）拉削速度[2]
查《机械加工工艺设计实用手册》（张耀震主编）表15-62，可得拉刀拉削速度v=mins）。
（4）查刀面最大磨损及寿命[3]
查《切削用量简明手册》表，刀面最大磨损为~。
查《切削用量简明手册》表，寿命T=180min。
（5）拉削力[2]
查《机械加工工艺设计实用手册》（张耀震主编）表15-59，拉刀切削刃每1mm长度单位拉削力
拉削力的计算公式：
查《机械加工工艺设计实用手册》（张耀震主编），此工作条件下拉床额定拉力为200KN,<200，故拉削力的计算符合要求。
查《机械加工工艺设计实用手册》（张耀震主编）表15-60，拉床功率为。
（6）拉削工时
拉刀工作行程为
L=80mm,拉刀拉削速度V=s。
所以机加工工时为：
T=。
第三卷夹具的设计
机床夹具（简称夹具）是在机械加工中使用的一种工艺装备，它的主要功能是实现对被加工工件的定位和夹紧。
通过定位，使各被加工工件在夹具中占有一个正确的加工位置；通过夹紧，克服加工中存在的各种作用力，使这一正确的位置得到保证，从而使加工过程得以顺利进行。
专用夹具是针对某一种工件机械加工工艺过程中的某一工序而专门设计的。
由于不需要考虑通用性，因此夹具的结构紧凑，操作迅速方便。
第一节问题的提出
本夹具主要用来铣宽度为
mm的槽，保证两侧的粗糙度等级为，底部的粗糙度等级为。
这一槽对40×47mm的端面有一定的位置与尺寸要求。
加工本道工序时，40×47mm的端面已经加工出来，这样就保证了设计基准与工艺基准的重合，保证了加工精度，避免了加工误差。
因此，在本道工序加工时，主要应考虑如何提高劳动生产效率，降低劳动强度。
第二节定位基准的选择
由零件可知，宽为
的槽对40×47mm的端面有尺寸要求，故其设计基准为40×47mm的端面。
为了减小误差，使用轴心定位，配合40×47mm的端面为主要定位基准，查询《切削用量手册》（艾兴编），采用高速钢立铣刀[3]。
第三节切削力及夹紧力的计算
计算切削力[4]
查《机械加工工艺设计手册》（王威廉编），表15-48可得切削力公式为：
取：
mmZ=6
mm/z
mm
mm
代入数据，可算得：
夹紧力的计算
查《机床夹具设计手册》（杨黎明编），表可得各安全系数[5]的取值：
-基本安全系数：
-加工性质系数：
-刀具钝化系数：
-切削特点系数：
可得：
总安全系数
手册注明安全系数K小于时取K=；
理论夹紧力为：
实际夹紧力为：
计算的细牙螺纹，所产生的夹紧力[6]为
由
F0=2M/D2tan（a+6,55）+（D3-d3）/（D2-d2）
其中：
M=19000N·MD2=a=2029,D=23mmd=16mm
解得：
F0=1O405（N）
很明显，螺纹产生的夹紧力可以满足所需夹紧力。
而此次设计我们所选用的螺纹为M20的，条件满足。
第四卷误差分析
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的误差。
径向尺寸以轴线为定位基准，也与设计基准相重合，无定位误差。
即不必考虑定位误差，只需保证夹具的心轴的制造精度和安装精度。
第五卷设计心得体会、小结
通过机床工艺及夹具设计，汇总所学专业知识为一体（《机械制造技术基础》《机械设计基础》《机械制图》等），让我们队所学的专业知识得以巩固、复习及使用，在理论与实践的有机结合；是我们对各科的作用有力更加深刻的理解，并为将来的实际工作奠定基础！
在此次的设计中我们小组主要是设计KCSJ-10的拨叉的铣床夹具。
在此次过程中，我们小组齐心协力的完成了此项设计。
在此期间我们查阅了大量的书籍，学会并更加的得心应手的利用图书馆资源来获取相关的知识。
还有老师的帮助对我们的设计亦有很大的帮助，在此对老师们表示感谢！
第六卷参考文献：
[1]柯建宏.机械制造技术基础课程设计[M].武汉:
华中科技大学出版社,2006.
[2]张耀震.机械加工工艺设计实用手册[M].北京:
航空工业出版社,1993.
[3]艾兴.切削用量简明手册[M].北京:
机械工业出版社,1993.
[4]王威廉.机械加工工艺设计手册[M].北京：
航天工业出版社，1987.
[5]杨黎明.机床夹具设计手册[M].北京:
国防工业出版社,.
[6]东北重型机械学院、洛阳工程学院、第一汽车制造厂职工大学.机床夹具设计手
册第二版[M].上海:
上海科学技术出版社,1990.
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