拨叉机械制造工艺学课程设计.docx
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拨叉机械制造工艺学课程设计
XX大学
机械制造工艺学
课程设计
设计题目：
拨叉机械加工工艺规程制定及
孔直径42MM
专用夹具设计
学生姓名
指导教师
教研室主任
起止日期
课程设计（论文）任务书
1/35
11012102321101210233
学生姓名
万强、章贵龙、
专业（班级）
机制本
（2）班
1101210234
尧小燕
二级学院：
机械工程学院
号学
设计拔叉工艺规程编制及孔直径42MM夹具设计题目
设
计技术参数
图一所示是CA6140车床拨叉型号831002的简图。
毛坯材料为铸钢。
中批量生产，采用通用机床进φ25H7孔钻床夹具设计。
行加工。
试完成该零件的机械加工工艺设计及加工
一、设计者必须发挥独立思考能力，禁止抄袭他人成果,不允许雷同。
积极主动与指导教师流，每一进展阶段至少与指导教师交流二次。
设二、设计成果：
计1要、夹具装配图一张，A1;
2求、设计说明书一份;
3、工艺规程卡一套，工序卡若干张。
设计说明书应包括下列内容：
封面1（）目录2）（摘要和关键词、3）（设计任务书）（4机械加工工艺规程制定的详细过程主要包括：
１）零件的结构分析２）生产类型的确定毛坯的选择与毛坯简图的绘制３工艺路线的拟定５）各工序的加工余量及工序尺寸的确定。
切削用量的计算和确定６时间定额的计算和确定）专用夹具设计的详细过程（6）明确夹具的功用，选择夹具的类定位方案的选择、分析、比较和确定3）夹紧方案的选择、分析、比较和确定）对定方案分析、比较和确定4）夹具各部分元件的选择5）夹具的精度分析67）夹具的特点）献（要包含资料的编号、作者名、书名、出版地、出版者、出版（7年月）。
三、定稿完按照学校要求打印、装订，装袋，并和电子稿一起交给老师，并准备答辩。
工作
量
A1;1、夹具装配图一张，;
2、设计说明书一份3、工艺规程卡一套，工序卡若干张。
工作计划
序号
环节
时间分配
备注
1
设计准备工作
0.5
2
机械加工工艺规程制定
1.0
3
填写机械加工工艺卡片
0.5
4
专用夹具设计
2
5
撰写设计说明书
0.5
6
答辩
0.5
小计
天5
参考资料
；1、《金属切削加工手册》；、《机床夹具设计手册》2《机械制造工艺学》、；3《机械艺学课程设计指导书》。
4、
敖培云指导教师签字
教研室主任签字
机械制造工艺学课程
35
设计计算说明书
设计题目拔叉工艺规程编制及孔直径42MM夹具设计
学院（系）：
机械工程学院
业机械
尧小燕
：
专
设计制造及其自动化
班级：
（2）班11机制本
姓名：
章贵龙万强
号学110121023211012102331101210234
指导老师：
敖培云
完成日期：
6
2013、、12
新余学院
序言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7
第一部分5/35
11⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3.2毛坯选择
11选择定位基准⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3.3
3.4
12
选择加工方法
13⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3.6确定加工余量及毛坯尺寸
15⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3.7工序设计
17⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3.8确定切削用量和基本时间
26⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯第四部分夹具的设计
4.1
26
接受设计任务、明确加工要求
4.2确定定位方案，选择定位元件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯26
4.3确定夹紧方案、设计夹具机构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯27
4.4确定导向方案、选择导向元件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯27
4.5钻模板结构类型的确定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯28
4.6夹具体的设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯28
4.7夹具精度分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯28
4.8绘制夹具装配图及必要的夹具体图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯29
第五部分总结、致谢及参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯31
31⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯总结5.1.32⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5.2.致谢
33
参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5.3.
.序言一
机械制造工艺学课程设计是在我们对《机械制造基础》和《机械制造工艺学等》
进行学习以后进行的。
这是对我们所学各课程的一次深入的综合性的总复习，6/35
也是我们在走进社会岗位前的一次理论联系实际的训练。
因此，它在我们的大学课程学习中占有重要的地位。
此次课程设计需要我们熟练掌握基础课程知识以及充分了解专业学科知识，如应用软件绘制零件图、毛坯图零件加工工艺路线的定制等。
同时通过设计让我们学会查询各种专业相关资料，有助于扩展我们的知识面。
总的来说，就是要让所学理论知识在实际设计过程中得到充分地利用，并不断提高自己解决问题的能力。
本次课程设计的任务之一是制订拨叉机械加工工艺规程。
通过分析拨叉从毛坯到成品的机械加工工艺过程，总结其结构特点、主要加工表面，并制定相应的机械加工工艺规程。
针对拨叉零件的主要技术要求选择适当的夹具进行装夹以及设计钻孔用的钻床夹具。
本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。
拨叉工艺规程及其钻孔的夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。
在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。
机械制造工艺学课程设计使我们学完了大学的全部基础课、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各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，了解并认识一般机器零件的生产工艺过程，巩固和加深已学过的技术基础课和专业课的知识，理论联系实际，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，为今后的工作打下一个良好的基础，并且为后续课程的学习大好基础。
7/35
由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请老师给予指导
．零件的分析
2.1．拨叉的功用分析题目所给零件是车床主轴箱内摩擦离合器操纵机构的拨叉。
它位于车床变速8/35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φ25孔与操纵机构相连，侧边的φ60半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。
通过上方的力波动侧边的齿轮变速。
两零件铸为一体，加工时分开。
2.2.拨叉的工艺分析
2.3.
拨叉零件图
1.从零件图上可以看出，零件为HT200铸钢件。
从结构上看，左部呈圆筒状，右部为厚12d11的半圆叉爪，两半部分上下都不在同一平面上，工件安装有一定困难。
零件的主要加工表面和主要的技术要求也分两部分：
一个是以φ25H7孔为中心的加工表面，这一组加工表面包括：
φ25H7mm的孔，以及φ42mm的圆柱两端面，其中主要加工表面为φ25H7mm通孔。
一个是以半圆叉爪为中心的加工表面，即以φ69mm孔为中心的加工表面。
这一组加工表面包括：
φ60H12的孔，以及φ60H12的两端面，主要是φ60H129/35的孔。
铣16的槽加工表面包括：
此槽的端面，16mm的槽的底面和槽两侧面。
以M22×1.5螺纹孔为中心的加工表面包括：
M22×1.5的螺纹孔，长32的端面。
这两个加工表面之间有一定的位置要求，主要是：
φ60的孔端面与φ25H7孔垂直度公差为0.1mm。
16mm的槽与φ25H7的孔垂直度公差为0.08mm。
2.拨叉的技术要求
加工表面
（尺寸偏差mm）
公差及精度等级
表面粗糙度Ra
（um）
差位公形
（mm）
长槽侧面
16
3.2
⊥
0.08
A
长槽底面
8
IT12
6.3
拨叉脚两端
12
IT11
3.2
⊥0.A
1
拨叉脚内表
面
+0.2560Φ0
IT12
3.2
螺M22×1.5mm纹孔到大槽外侧
044-0.3
6.3
Φ25mm孔
+0.02Φ250
IT7
1.6
圆筒端面
42Φ
6.3
三．机械加工工艺规程制订
3.1.确定生产类型
按设计任务书，拨叉年产量为4000台/年，机械加工其中废品率为1%，备品率为6%，则该零件的年产量纲领为
10/35
/年年=4280件%β）=4000×1×（1+6%+1%）件/N=Qn（1+α%+件，拨叉可以看成独立的一部分，属于轻型机可见，拨叉的年产量为4280加工其毛坯制造、械。
由生产纲领与生产类型的关系可确定该零件为中批生产，如多采用通用设备配以专设备及工艺装备的选择应呈现出中批生产的工艺特点，用的工艺装备等。
确定毛坯制造形式3.2.图纸规定零件材料是HT200，显然毛坯只能是铸钢件。
本零件形状不复杂，可成批生产。
若选砂型手工造型，生产效率低、铸件质量差。
也不宜采用费用高、生产周期长的铸造复杂形状毛坯的熔模铸造。
最后确定采用砂型机器造型，它有较高的生产效率，也能满足毛坯质量要求。
该零件的形状不是十分复杂，因此毛坯的形状与零件的形状应尽量接近。
由于有一个圆筒，为减少加工余量可在铸造时铸出毛坯孔。
3.3.选择定位基准定位基准的选择使工艺规程制订中的重要工作，它是工艺路线是否正确合理的前提。
正确与合理地选择定位基准，可以确保加工质量、缩短工艺过程、简化工艺装备结构与种类，提高生产率。
精基准的选择：
按照一般规则，定位精基准应是精度较高、粗糙度较小的表面。
即应选择Φ25H7孔及其一端面为基准。
但用Φ25H7孔作精基准，两零件分切开后可能不对称，而且2—Φ25H7孔的端面横向尺寸小，定位稳定性也差。
若选叉爪的及其一端面为精基准，又因Φ60H12孔精度太低，用一般圆柱心轴作定位元件，定位误差太大。
最后考虑仍选Φ60H12孔为纵向定位基准，目的是希望工件分切开后左右两件较为对称。
但所设计的夹具，必须采用弹簧心轴或轴向可移式锥心轴作定位元件，以消除精基准尺寸公差大造成的定位误差。
垂直方向则选叉爪上端面为精基准，从尺寸关系看，以它作定位精基准便于加工其余各平面。
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Φ25H7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Φ42作主要定位面，限制5个自由度，11/35
既能加工出已然后进行铣削。
个自由度，达到完全定位,再以一个销钉限制最后1选各精基准面，又能保证加工面对不加工毛面的位置和尺寸。
选择加工方法3.4.表面加工方法（和轴孔（（25保证其他加工表面的精度要求；端面，粗镗粗铰，钻半精镗，槽内侧和底面的半精铣，行拨叉3.5.
加工表面
尺寸精度等级
表面粗糙度
Ra/mm
加工方案
拨叉角内表面
IT12
3.2
半精镗粗镗-
拨叉脚底面
IT12
6.3
粗铣
孔两端面Φ60
IT11
3.2
精半精铣-粗铣-铣
25孔Φ
IT7
1.6
精铰-扩粗铰-钻
螺纹孔顶面
IT12
6.3
粗铣
铣槽端面
IT12
6.3
粗铣
槽底面16H
IT11
6.3
精铣粗铣-
的左端面Φ251）遵循“先基准后其他”的原则，首先加工精基准——拨叉头孔。
Φ252）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。
ΦΦ25左端面和轴孔）遵循“先主后次”原则，先加工主要表面——拨叉头360孔和拨叉Φ孔左右端面，后加工次要表面——操纵槽内侧面和底面。
使后续工序都可采用精基准定位加工，在粗加工阶段，首先将精基准准备好，孔左右25Φ孔左端面，60拨叉Φ然后粗铣拨叉头孔的钻、扩和Φ60Φ孔，粗铣槽外端面，粗细槽内侧和底面，完成25孔的Φ60螺纹。
在半精加工阶段，完成进孔，用丝锥攻20.5ΦM22*1.5孔左右端面的半精铣；在精加工阶段，进Φ60Φ60Φ孔左右端面的精铣，槽内侧和底面的精铣和孔的精铰25制订工艺路
线应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等制定艺路线的出发点,
12/35可以考虑采用万能性在生产纲领已确定的情况下,技术要求能得到合理的保证,并尽量使工序集中来提高生产率。
除此之外，还应当考虑经机床配以专用夹具,济效果，以便使生产成本尽量下降。
工艺路线安排如下：
粗、钻、扩、铰、φ25铸造（砂型机器造型）、清砂、退火孔左端面铣钻铣螺纹孔端面镗、铰φ孔φ2560铣φ60孔上、下端面孔钻、精铰粗铣半精铣精铣粗铣半精铣
精铣槽所在的端面攻M22×1.5φ22孔螺纹
、检查切断16的槽更能保证孔的加60φ孔，多次加工φ25、上面安排可使加工效率大大提高，工精度。
3.6.确定加工余量及毛坯尺寸，毛坯重量1.45kg～210HB，，CA6140车床拨叉”；零件材料为HT200硬度190“生产类型为中批量，铸造毛坯。
铸造钢采用砂型机器制造时，铸件尺寸公差为级。
据以上原始资料及加工路线，分别确定各家工表级此处选用CT10CT～8CT12面
的机械加工余量、及毛坯尺寸如下：
）考虑其零件外圆表面为非加工表面，所以外圆表面为铸造421.外圆表面（φ毛坯，没有粗糙度要求，因此直接铸造而成。
25φ60端面）。
外圆表面沿轴线方向长度方向的加工余量及公差（φ25，φ2.
孔的左右端面毛坯60。
φ3mm，毛坯尺寸83mm，CT10=3.2mm左端面的加工余量为CT10=2.2。
，尺寸为16mm孔已铸成孔长度余φ60～2.5，为了节省材料，取2.23.内孔查《工艺手册》表20φ25的孔也已铸出φ54mm，CT10=2.8mm。
同上，零件3量为，即铸成孔直径为。
的孔，CT10=2.4mm
的槽端面至中心线垂直中心线方向长度加工余量铸出槽端面至中心线47mm4.，3mm1，8加工余量为槽端面毛坯尺寸为，距离，余量为3mmCT10=2.8m。
m16CT10=2.2mm。
的孔轴线且垂直轴线方向2540mmφ5.螺纹孔顶面加工余量铸出螺纹孔顶面至4mm距离，余量为。
13/35
其他尺寸直接铸造得到由于本设计规定的零件为中批量生产，应该采用调整6.加工。
因此在计算最大、最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认。
7.毛坯简图
工序设计3.7.
1（）、选择加工设备与工艺装备量具刀具工序工序名称机床设备号φ01基以42立式铣床25φ外圆为粗准，粗铣W18Cr4V硬游标卡尺14/35
孔左端面
X53K
质合金钢铣刀
02
以φ25孔上端面为精基准，粗孔
25钻、扩、铰、精铰φ
立式钻床Z535
麻花钻、扩孔钻、铰刀
卡尺、塞规
03
25孔为精基准，粗铣φ60孔以φ上、下端面
立式铣床
X53K
高速套式面铣刀
游标卡尺
04
φ25孔为精基准，半精铣，精以铣φ60孔上、下端面
卧式铣床
X63
W18Cr4V硬质合金钢端铣刀
游标卡尺
05
25孔为精基准，钻、镗、以φ铰φ60孔
卧式镗床
T68
高速精钢镗刀
塞规卡
尺、
06
孔为精基准，铣螺纹孔端以φ25面
立式铣床
X53K
高速套式面铣刀
游标卡尺
07
φ以φ25孔为精基准，钻20孔
立式钻床
Z535
麻花钻
分内径千尺
08
×孔为精基准，攻M221.5以φ
25螺纹
立式钻床Z535
高速钢螺纹车刀
游标卡尺
09
孔为精基准，粗铣、半φ以25精铣、精铣槽所在的端面
立式铣床
X53K
硬W18Cr4V质合金钢端铣刀
游标卡尺
10
以φ25孔为精基，精铣16的槽
万能铣床
X61W
错齿三面刃
铣刀铣槽
深度卡规、
游标卡尺
查《机械加工余量手册》得
（2）确定工序尺寸孔内孔φ25
工步
加工余量
工序尺寸公差
钻孔
1.5mm
IT12,0.21mm24.8-0.9*2=23mm
扩孔
0.9mm
IT12,0.13mm24.94-0.07*2=24.8mm
15/35
粗铰
0.07mm
25-0.03*2=24.94mm
IT9,0.052mm
精铰
0.03mm
25mm
IT7,0.021mm
孔的左右端面φ60
工步
加工余量
工序尺寸
公差
粗铣
2mm
16-2=14mm
IT13,0.27mm
半精铣
1.4mm
14-1.4=12.6mm
IT11,0.11mm
精铣
0.6mm
12.6-0.6=12mm
IT8,0.027mm
孔60内孔φ
工步
加工余量
工序尺寸公差
钻孔
2mm
IT12,0.39mm59.6-0.8*2=58mm
镗孔
0.8mm
IT9,0.074mm60-0.2*2=59.6mm
铰孔
0.2mm
60mm
铣螺纹孔顶面
工步
加工余量
公差工序尺寸
粗铣
3.1mm
IT13,0.39mm40-3.1=36.9mm
半精铣
0.7mm
IT8,0.039mm36.9-0.7=36.2mm
精铣
0.2
36.2-0.2=36mm
16槽端面
工步
加工余量
公差工序尺寸
粗铣
2.1mm
IT13,0.027mm18-2.1=15.9mm
半精铣
0.7mm
15.9-0.7=15.2mm
精铣
0.2mm
15.2-0.2=15mm
确定切削用量和基本时间3.8.
孔左端面粗铣φ251.工序01
=0.16GPaHB=200~241,σ铸造。
工件材料：
HT200,b<=4,a<=60,深度a牌号
刀具为W18Cr4V硬质合金钢端铣刀，YG6。
铣削宽度pe°后角＝γ=80mmdz=10,齿数故据《切削手册》取刀具直径。
选择刀具前角00w
16/35K过渡1主Kr=6°副后=1°刀齿斜s1，由=3m铣削背吃刀量=1.5m=3副K=°过渡刃，0.35mm/z=0.210k，进给量查《指导教程》5-2机床功率d/z=80/1的条件查表选。
计算切削速度根f=0.3mm/4100100mi15，n=15V=40m/m，i所r/mi8所以实际的切削速mi3100=fzn=0.3*10*150=450m/min应该为工作台每分钟进给基本时间m
L=25mm,的基本时间公（不对称铣削根据表中面铣刀铣平L1=26.80mC0=3mL1=3~5L2=4mm,C0=（0.03-0.05）d=2.4~4=7.44s所以f*n=450mm/min,
2工20粗、钻、扩、铰、精d=23m选择高速钢麻花钻钻头粗钻时钻头直选z53型立式钻床钻头采用双头刃磨法由于孔深f=0.47~0.57mm/5-5可以查决定进给f根据指导书f=（0.47~0.57）*0.95=0.44~0.54mm/r=0.9孔径之n=80/23=3.48所lf=0.5mm/rz53型立式钻床说明书，T=60min=1.5mm刀具耐用背吃刀量Cv=6.1,Zv=0.4,Xv=0,Yv=0.5,m=0.25-5可切削速度查指导书2mi161100100mi182基本时m/2cotKr+－ｄ１,L=80mm,L2=0mm,L1基本时间公=44.34s所以°，（1~2Kr=3L1=41.84mf*n=165mm/minm17/35标准高速钢扩孔选24.8m型机床说z53*0.7mm/r=0.49~0.56mm/。
根根据表，f0.7~0.5-5f=0.57mm/=0.，耐用T=60miCv=10.2,Zv=0.4,Xv=0.2,Yv=0.5,m=0.。
已
21mi2562100100mi282基本时间/2cotKr+－ｄ１基本时间公,L=80mm,
L2=3mm,L1=4.72sf*n=1100mm/min所以Kr=3°，L1=3.56m（1~225m标准高速钢铰刀）选型机床说明书f=1.6mm/f=1.3~2.6m，z53确定进给，根据表查出已知Cv=12.1,Zv=0.3,Xv=0.2,Yv=0.65,m=0.切削速度查指导书5-5可T=60mi=0.0，耐用=0.0，精
912粗mi606100100mi99221精mi660100100mi112基本时间
2粗
基本时间公查表，L=80mm,L2=22mm,L1=0.15m=10.15sf*n=61.2mm/min,所以基本时间2精m
18/35
L1=0.05mL=80mm,L2=13mm,=10.63s
所以f*n=54.4mm/min,
孔上、下端6工03粗3=0.16GPaHB=200~241铸造工件材料HT2
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