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机械毕业设计全套
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GY01-069@倒挡拨叉加工工艺,机械毕业设计全套
- 内容简介：
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- 1 - 课程设计说明书 设计题目 ： 设计倒挡拨叉加工工艺 规程及工艺装备 设 计 者： 班 级： 学 号： 指导老师： nts - 2 - 江南大学 机械制造技术基础课程设计任务书 内容： 1.零件图 1 张 2毛坯图 1 张 3.机械加工工艺过程综合卡片 1 张 4.夹具装备图 1 张 5.夹具体零件图 1 张 6 课程设计说明书 1 份 班 级 机自 学 号 学 生 指导老师 nts - 3 - 目 录 一、 序言 2 二、 零件的工艺分析及生产类型的确定 2 三、 毛坯的选择与设计 4 四 、 加工方法和工艺路线的设计 6 五 、 工序设计 9 六 、 确定切削用量及基本时间 12 七 、 夹具设计 16 八 、 设计小节 17 九 、 参考文献 17 nts - 4 - 一、序言 机械制造技术基础课程设计是在学完了机械制造基础和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的又一个实践教学环节。这次设计我们能综合运用机械制造基础中的基本理论，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，在老师和同学的帮助下，我还对夹具，机床，刀具的的结构和工作原理有了更深的了解，不知不觉中我的图纸分析、结构设计能力都得到了提高，为今后的毕业设计及未来从事的工作打下了良好的基础。 在结束了机械制造基础及有关课程的学习后，通过本次的设计使我们所学的知识得到了巩固和加深，并培养了我们学会全面综合地运用所学知识，去分析和解决机械制造中的问题的能力。 由于能力有限，经验不足，设计中还有许多不足之处，希望老师多加指教。 二 、零件的工艺分析及生产类型的确定 1 零件的作用 题目所给的零件为倒挡拨叉，是与操纵机构零件结合用与拨动滑动齿轮实现输出轴的倒转。故对配合面 914H 、 14H13 槽以及下拨叉有精度要求。 2 零件的工艺分析 通过对该零件图的重新绘制，知原图样的试图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全。 nts - 5 - 从零件图上看，该零件是 典型 的 叉架类 零件，结构比较 复杂 ， 形位精度要求不算高。为大批量生产的铸件。 其主要加工 的有 14H9表面粗糙度为 Ra6.3um，其轴轴要保证直线度 M 级 0.03；斜脚面尺寸要求公差尺寸为 -0.48 到 0；开挡公差尺寸为 0.1 到 0.2，表面粗糙度为 Ra6.3um 并保证与 14H9 轴线的垂直度为 0.25； R19 面粗糙度为 Ra12.5um，表面要求淬火处理，硬度要求为 4853HRC；下爪总长公差尺寸为 -1 到 0；后脚面公差尺寸为 0 到 0.52，前面到轴线尺寸18 的公差尺寸为 0.2；孔 8.7 公差尺寸为 0 到 0.09，其轴线到开挡前脚面的尺寸 41.5 的公差尺寸为 0.15，孔深 32 公差尺寸为 -1 到 0；拨叉尺寸要求较高，两内表面归于孔 8.7 的对称度为 0.4，内表面表面粗糙度为 Ra12.5，内表面满足配合 14H13 公差尺寸为 0 到 0.27，其槽底部分允许呈 R3max 圆角或 2 最大长为 3 的倒角 ；孔 8.7 还需锪平直径为 12；孔 24 端面、开挡内 R15 面、孔 8.7 内表面以及槽14H13 底面表面粗糙度为 Ra25 一般的加工都可获得。 通过分析该零件，其布局合理， 虽结构复杂，但加 工要求比较容易保证， 我们通过专用夹具 可保证其加工要求，整个图面清晰，尺寸完整合理，能够完整表达物体的形状和大小，符合要求。 3 零件的生产类型 依设计题目，结合生产实际可知该零件的生产纲领零件是大批量生产的铸件。 nts - 6 - 三、 毛坯的选择与设计 1 选择毛坯 该零件材料为 ZG310-570，属于批量生产，而且零件的结构复杂，采用铸件成型。 2 确定机械加工余量 铸件的尺寸公差按 GB/T6414-1999 确定，机械加工余量按GB/T11351-89 确定，材料为 ZG310-570。由于是大批量且形状复杂 的零件，所以毛坯选择砂型铸造。 根据 GB/T6414-1999 查表得尺寸公差 CT 为 8-12级。加工余量等级为FH。 所以，可取 CT=9 级。查表（ GB/T6414）查出各表面的公差数值。 零件尺寸 公差 CT 24 端面 46 2 脚面圆柱面 15 1.6 脚面圆柱面 19 1.7 两脚面尺寸 6 1.5 14H13 槽面尺寸 14 1.6 槽底面 14 1.6 叉脚开挡尺寸 23 1.7 nts - 7 - 3 设计毛坯图 拨叉 毛坯图尺寸（单位： mm） 零件表面 总余量 毛坯尺寸 公差 CT 24 端面 46 2 50 2 脚面圆柱面 15 2 13 1.6 脚面圆柱面 19 2 17 1.7 两脚面尺寸 6 2 10 1.5 14H13 槽面尺寸 14 2 10 1.6 槽底面 14 2 12 1.6 叉脚开挡尺寸 23 2 19 1.7 下图为该零件的毛坯图（具体尺寸请看毛坯图）：nts - 8 - 四、 加工方法和工艺路线的设计 1 定位基准的选择 （ 1）粗基准的 选择 工件在加工第一道或最初几道工序时，一般选毛坯上未加工的表面作为定位基准，这个是粗基准，该零件选用 肋板 6的左端面 作为粗基准来加工 14H9 孔 。以上选择符合粗基准的选择原则中的余量最小原则、便于装夹原则， 以及当零件有不加工表面应该以这些不加工表面做粗基准的原则， 在以后的工序中，则使用经过加工的表面作为定位基准， 加工 14H9 孔，保证其轴线的直线度，并作为以后工序的 定位基准，这个基准就是精基准。 （ 2）精基准的选择 在选精基准时采用有基准重合，基准统一。这样定位比较简单可靠，为以后加工重要表面做好准备。 2 零件表面加工方法的选择 本零件的加工面有内孔、倒角、槽、下底面、圆环面等，材料为ZG310-570。以公差等级和表面粗糙度要求，参考有关资料，其加工方法选择如下。 （ 1） 24端面 :表面粗糙度为 Ra25um，可选粗铣 即可满足要求 。 （ 2） 14H9 孔：公差等级为 9 级， 表面粗糙度为 Ra6.3um， 公差尺寸 0 到 0.043，根据 GB/T1800.3-1998 规定其公差等级按 IT9，可以先钻后扩孔来满足要求。 （ 3）开挡 15 内圆柱面：表面粗糙度为 Ra25um，未标注公差等nts - 9 - 级，故粗铣即可满足要求。 （ 4）脚面：表 面粗糙度 Ra6.3um， 加工方法可 采用粗铣即可达到要求。 （ 4）开挡：表面粗糙度为 Ra12.5um，加工方法可采用粗铣即可达到要求。 （ 5）槽 14H13：表面粗糙度为 Ra12.5um，公差等级 13，加工方法可采用粗铣即可达到要求。 （ 6）槽 14H13 底面：表面粗糙度为 Ra25um，加工方法可采用粗铣即可达到要求。 （ 7）孔 1.007.8 ：表面粗糙度 Ra25um，公差尺寸为 0 到 0.1， 根据 GB1800-79 规定其公差等级按 IT11， 采用钻 孔即可达到要求。 3 制订工艺路线 工艺路线的拟定为保证达到零件的几何形状，尺寸精度、位置精度及各项技术要求，必须制定合理的工艺路线。由于生产纲领为成批生产所采用的通用机床配以专用加工夹具，并考虑工序集中以提高生产率和减少机床数量，使生产成本下降。现有工艺路线如下： nts - 10 - 工艺路线一 工艺路线二 精铸退火 精铸退火 工序 工序 1.铣端面 1.钻孔 2.钻孔 2.粗铣脚面 3.扩孔 3.铣端面 4.倒角 4.扩孔 5.粗铣脚面 5.倒角 6.铣开挡 6.铣开挡 7.铣槽 7.铣槽 8.钻孔 8.钻孔 9.精铣脚面 nts 11 方案的比较选择 ： 方案 2 先铣脚面虽然满足了先面后孔的原则，但是对于后面工序的基准选定却不够方便，所以不合理， 根据根据经济性级工序内容的简便性可选择方案一，并制定出详细的工序内容。 毛坯为精铸件，拿到毛坯后应该先退火处理下，消除掉铸件在铸造过程中产生的内应力及误差。并在毛坯车间调整好毛坯的机械性能以达到技术要求，然后送到机械加工车间加工，具体工序如下： 1.铸造 2.热处理 3.铣端面 4.钻 13 孔、扩 14H9 孔 5.倒角 6.铣脚面、开挡 7.铣槽 8.钻 8.7 9.去毛刺 10.检验 根据工序安排编出机械加工工序卡，共 6 张。 五、工序设计 1 选择加工设备与工艺装备 （ 1）选择机床 1-1 工序 4 钻 13 孔、扩 14H9 孔、工序 5 倒角及 工序 8 钻 8.7， 工nts 12 步不多，选用立式钻床就能满足要求，本零件外廓尺寸不大，选用Z525 立式钻床。 1-2 工序 3、 6、 7 是粗铣和精铣，各工序的工步数不多，成批生产不要求很高的生产率，故选用卧式铣床就能满足要求，选用 X62 卧式铣床即可。 （ 2） 选择刀具（ 参考指南） 1-1 工序 3 铣端面 1-2 工序 4 钻 13 孔。选择莫氏锥柄麻花钻 13 GB/T1438.1-1996。其直径为 13mm，工作长度 101mm，莫氏锥度为 1 号，总长 182mm。 1-3工序 4扩 14H9孔。选择 14 GB/T 1141-1984。其直径为 14mm，工作长度 108mm，莫氏锥度为 1 号，总长 189mm。 1-4 工序 5 倒角。 1-5 工序 3、 6、 7 都是铣。 铣刀按表 5-105 选镶齿三面刃铣刀，直径为 100，孔径 d=27，齿数 z=12。 1-6 工序 8 钻 8.7 孔。孔径为 8.7mm 无通用刀具，故可制造专用刀具，方便制造及经济效益，可做成直柄麻花钻。 （ 3）选择量具 本零件为中批量生产，一般尽可能采用通用量具，根据表面精度、尺寸和形状等要求，参考有关手册资料，选择量具如下表： 工序 工序名称 量具 3 铣端面 游标卡尺、粗糙块 nts 13 4 钻 13 孔扩、 14H9 孔 游标卡尺、塞规 5 倒角 游标卡尺 6 铣脚面、开挡 游标卡尺、粗糙块 7 铣槽 游标卡尺、粗糙块 8 钻 8.7 游标卡尺、塞规 2 确定工序尺寸 （ 1） 24 端面加工余量 加工表面 工序双边余量 工序尺寸及公差 表面粗糙度 粗铣 粗铣 粗铣 端面 50 4 46 Ra25 （ 2）钻 13、 扩 14H9 孔 加工表面 工序双边余量 工序尺寸及公差 表面粗糙度 钻扩孔 钻孔 扩孔 钻孔 扩孔 钻孔 扩孔 13 1 13 043.0014 Ra6.3 （ 3）面加工余量 nts 14 加工表面 工序余量 工序尺寸及公差 表面粗糙度 粗铣 精铣 粗铣 精铣 粗铣 精铣 R15 圆柱面 2 15 Ra25 R19 圆柱面 2 52.0019 Ra12.5 脚面 1.6 0.4 3.004.23 2.01.023 Ra12.5 Ra6.3 14H13 槽底面 2 10 Ra25 14H13 槽 1.6 0.4 14.4 27.0014Ra25 Ra12.5 （ 3）钻 09.007.8 孔 加工表面 工序双边余量 工序尺寸及公差 表面粗糙度 09.007.8 孔 8.7 09.007.8 Ra25 六、确定切削用量及基本时间 1 工序 3 切削用量：本工序为粗车端面，已知加工材料为 ZG310-570，表面淬火处理后 HRC40-50。 确定粗铣端面的切削用量。所选刀具为镶齿三面刃铣刀。 pa=2mm,查表得进给量 f =0.2mm/z，又 X62 铣床主轴转速 30-1500 r/min，精度要求不高，选择 n=150r/min。由前面可知刀具直径为nts 15 100mm，则切削速度为 m in/12.471000 15010014.31000 mdnV 。 校核机床功率： 参考公式 z n k p maaadppfem 75.088.013.0510300其中 mmap 2d=100mm mmae 24zmmaf /2.0z=12 n=150/60r/s kpm=1，解得 61.1mpkw7.5kw ，故可用。 2 工序 4 切削用量：本工序为钻 13mm、扩 14H9 )( 043.00。 2.1 确定钻 13mm 孔的切削用量。所选刀具为 莫 氏锥柄麻花钻，其直径为 13mm，工作长度 101mm，莫氏锥度为 1 号，总长 182mm。 确定切削用量pa=13/2=6.5mm，查表得 进给量 f =0.28mm/r，切削速度 v =21m/min。则主轴转速 n=dv1000=514.19r/min,故取 n=545r/min，此时 v=1000nd=22.26m/min。 2.2 确定扩 14H9 )( 043.00孔的切削用量。所选刀具为 14 GB/T 1141-1984，其直径为 14mm，工作长度 108mm，莫氏锥度为 1 号，总长 189mm。 确定切削用量pa=1/2=0.5mm，查表得 进给量 f =0.45mm/r，切削速度 v =60m/min。则主轴转速 n=dv1000=1364.19r/min,故取 n=960r/min，此时 v=1000nd=42.2m/min。 2.3基本时间 确定 钻 13mm 孔 的基本时间 1jt= sfn lllfnL 9.216054528.0 7.724621 确定 扩 14H9 )( 043.00孔 的基本时间 nts 16 1jt= sfn lllfnL 74.76096045.0 7.724621 3 工序 6 切削用量：本工序是铣脚面、开挡，先粗铣，后半精铣。 3.1确定铣开挡底面圆柱面 R15的切削用量 所选刀具为镶齿三面刃铣刀。 pa=2mm,查表得进给量 f =0.2mm/z，又 X62 铣床主轴转速 30-1500 r/min，精度要求不高（ Ra=25um），选择 n=150r/min。由前面可知刀具直径为 100mm，则切削速度为 m in/1.471000 15010014.31000 mdnV 。 校核机床功率： 参考公式 z n k p maaadppfem 75.088.013.0510300其中 mmap 2d=100mm mmae 31zmmaf /2.0z=12 n=150/60r/s kpm=1，解得 01.2mpkw7.5kw ，故可用。 3.2 确定铣开挡底面圆柱面 R19 的切削用量 所选刀具为镶齿三面刃铣刀。 pa=2mm,查表得进给量 f =0.2mm/z，又 X62 铣床主轴转速 30-1500 r/min， 精度要求不高（ Ra=12.5um），选择 n=200r/min。由前面可知刀具直径为 100mm，则切削速度为 m in/83.621000 20010014.31000 mdnV 。 校核机床功率： 参考公式 z n k p maaadppfem 75.088.013.0510300其中 mmap 2d=100mm mmae 7zmmaf /2.0z=12 n=200/60r/s kpm=1，解得 72.0mpkw7.5kw ，故可用。 3.3 确定开挡脚面的切削用量 所选刀具为镶齿三面刃铣刀。 pa=4mm,查表得进给量 f =0.2mm/z，又 X62 铣床主轴转速 30-1500 nts 17 r/min，精度要求较高（ Ra=6.3um 及有垂直度要求），选择 n=250r/min。由 前 面 可 知 刀 具 直 径 为 100mm ， 则 切 削 速 度 为m in/5.781000 25010014.31000 mdnV 。 校核机床功率： 参考公式 z n k p maaadppfem 75.088.013.0510300其中 mmap 35.0d=100mm mmae 4zmmaf /2.0z=12 n=250/60r/s kpm=1，解得 1.0mpkw7.5kw ，故可用。 4 工序 7 本工序为 铣槽，先粗铣槽底，再铣槽。 4.1 确定槽底面的切削用量 所选刀具为镶齿三面刃铣刀。 pa=2mm,查表得进给量 f =0.2mm/z，又 X62 铣床主轴转速 30-1500 r/min，精度 要求不高（ Ra=25um），选择 n=150r/min。由前面可知刀具直径为 100mm，则切削速度为 m in/1.471000 15010014.31000 mdnV 。 校核机床功率： 参考公式 z n k p maaadppfem 75.088.013.0510300其中 mmap 2d=100mm mmae 10zmmaf /2.0z=12 n=150/60r/s kpm=1，解得 74.0mpkw7.5kw ，故可用。 4.2 确定槽的切削用量 所选刀具为镶齿三面刃铣刀。 pa=4mm,查表得进给量 f =0.2mm/z，又 X62 铣床主轴转速 30-1500 r/min，精度要求较高（ Ra=12.5um 且对称度为 0.4） ，选择 n=220r/min。由 前 面 可 知 刀 具 直 径 为 100mm ， 则 切 削 速 度 为m in/1.691000 22010014.31000 mdnV 。 校核机床功率： 参考公式 z n k p maaadppfem 75.088.013.0510300其中 mmap 4d=100mm mmae 18zmmaf /2.0z=12 nts 18 n=220/60r/s kpm=1，解得 66.3mpkw7.5kw ，故可用。 5 、工序 8 本工序为 钻 8.7，并锪平 12。 确定钻 8.7 孔的切削用量。所选刀具为直 柄麻花钻，其直径为8.7mm，工作长度 80mm，总长 122mm。 确定切削用量pa=8.7/2=4.35mm，查表得 进给量 f =0.49mm/r，切削速度v =27m/min。则主轴转速 n=dv1000=987.8r/min,故取 n=960r/min，此时v=1000nd=26.24m/min。 七、夹具设计 本夹具是铣 14H13槽 的专用夹具。 （ 1） 定位方案 工件以肋板右端面、 14H9 孔 及拨叉为定位基准。肋板右端面为未加工端面，做粗基准，选择 3 个网纹顶面支承钉钉（ C 型）， 3 个支承钉不在同一直线上，可限制 3 个自由度（ 2 个转动，一个移动），选择 C 型支承钉还可以增加摩擦力平衡部分铣削力。 14H9 孔用短销（短销为短销与螺杆结合，螺杆不与内孔接触，故不限制自由度，螺杆做加紧用）限制 2 个移动自由度。拨叉处用菱形销限制 1 个自由度， 3 部分共限制 6 个自由度，故全 定位。 （ 2） 定位元件 3个网纹顶面支承钉：标准件 支承钉 C8 4mm JB/T8029.2-1999；短销螺杆：非标准件，为短销跟螺杆的整合体；菱形销：标准件 B30 36 JB/T8014.2-1999。 （ 3） 夹紧机构 为了方便装载，采用基准中心夹紧即可以保证nts 19 加工要求。 （ 4） 对刀装置 采用直角对刀块及平塞尺对刀。 （ 5） 加紧力计算 参考公式22332 32)t a n (2dDdDfdFLFJ 式中， 为螺纹升角， 为螺纹摩擦角， f 为摩擦系数， 2d 螺杆中径。 （ 6） 定位精度分析 定位孔与定位销配合尺寸取6H714n，其中工件定位孔尺寸为)141 4 H 7 ( 0 .0 1 80 mm ，定位销尺寸 )146(14 0 3 4.00 .0 2 3 mmn 。工序要保证的精度有槽深度 10 以及槽两侧对称度为 0.4。对于槽底对孔轴线的距离为10mm，工序尺寸为 10mm 定位基准与工序基准重合，所以基准不重合误差为 0，故槽深上偏差为 14.018-14.023=-0.005mm，下偏差为14-14.034=-0.034mm，故其定位误差为 0.029；对于槽两侧的对称度，定位基准与工序基准不重合，误差为。 八、设计小结 机械制造技术基础课程设计是我们在学完了大学的全部基础课，专业基础课以及专业课后进行的。这是 进行了生产实习 之后的一项重要的实践性教学环节， 也是在进行毕业设计之前对所学的各科课程一次深入的综合性总复习，和一次理论联系实际的训练。因此，它在我们的大学四年生活中占有重要的地位。 就我个人而言，我希望通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进一步适应性的训练，希望自己在设计中能锻炼自己的分析问题、解决问题、查资料的能力 ，为以后的工作打下良好的基础 . nts 20 由于能力有限、时间有限，设计尚有很多不足之处，希望各位老师给予指导 九、参考资料 1机械制造技术基础课程设计指 南 秦凯主编 化学工业出版社 2机床夹具设计手册 王光斗 王春福主编 上海科学技术出版社 3机械制造技术基础 吉卫喜 高等教育出版社 4机床夹具设计手册 上海科学技术出版社 nts江南大学机械工程学院课程设计 机自 0707 李银正 0401070717 机械加工工序卡片 文件编号 (厂名全称 ) 机械加工工艺过程卡片 产品型号 零 (部 )件图号 共 6 页 产品名称 倒挡拨叉 零 (部 )件名称 倒挡拨叉 第 1 页 车间 工序号 工序名称 材料牌号 机加工 3 铣端面 ZG310-570 毛坯种类 毛坯外形尺寸 每坯件数 每台件数 铸件 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 卧式 铣 床 X62 1 夹具编号 夹具名称 冷却 液 1 专用夹具 工序时间 准终 单件 工步 号 工步内容 工艺装备 主轴 转速 / (r/min) 切削 速度 / (m/min) 进给 量 / (mm/r) 背吃 刀量 / (mm) 走刀次数 工时定额 基本 辅助 1 铣右端面 镶齿三面刃铣刀，游标卡尺、粗糙块 150 47.12 0.2 2 1 2 铣左端面 150 47.12 0.2 2 1 描图 描校 底图号 装订号 * 编制 (日期 ) 审核 (日期 ) 会签 (日期 ) * * a 标记 处数 更改文 件号 签字 日期 标记 处数 更改文 件号 签字 日期 nts江南大学机械学院课程设计 机自 0707 李银正 0401070717 机械加工工序卡片 文件编号 (厂名全称 ) 机械加工工艺过程卡片 产品型号 零 (部 )件图号 共 6 页 产品名称 倒挡拨叉 零 (部 )件名称 倒挡拨叉 第 2 页 车间 工序号 工序名称 材料牌号 机加工 4 钻孔扩孔 ZG310-570 毛坯种类 毛坯外形尺寸 每坯件数 每台件数 铸件 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 立式钻床 Z525 1 夹具编号 夹具名称 冷却液 2 专用夹具 工序时间 准终 单件 工步 号 工步内容 工艺装备 主轴 转速 / (r/min) 切削 速度 / (m/min) 进给 量 / (mm/r) 背吃 刀量 / (mm) 走刀次数 工时定额 基本 辅助 1 钻 13mm孔 游标卡尺、塞规莫氏锥柄麻花钻 545 22.26 0.28 13 1 21.9s 2 扩 14H9孔 960 42.2 0.45 1 2 15.8s 描图 描校 底图号 装订号 * 编制 (日期 ) 审核 (日期 ) 会签 (日期 ) * * a 标记 处数 更改文 件号 签字 日期 标记 处数 更改文 件号 签字 日期 nts江南大学机械学院课程设计 机自 0707 李银正 0401070717 机械加工工序卡片 文件编号 (厂名全称 ) 机械加工工艺过程卡片 产品型号 零 (部 )件图号 共 3 页 产品名称 倒挡拨叉 零 (部 )件名称 倒挡拨叉 第 6 页 车间 工序号 工序名称 材料牌号 倒角 5 倒角 ZG310-570 毛坯种类 毛坯外形尺寸 每坯件数 每台件数 铸件 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 1 夹具编号 夹具名称 冷却液 专用夹具 工序时间 准终 单件 工步 号 工步内容 工艺装备 主轴 转速 / (r/min) 切削 速度 / (m/min) 进给 量 / (mm/r) 背吃 刀量 / (mm) 走刀次数 工时定额 基本 辅助 1 2 3 描图 描校 底图号 装订号 * 编制 (日期 ) 审核 (日期 ) 会签 (日期 ) * * a 标记 处数 更改文 件号 签字 日期 标记 处数 更改文 件号 签字 日期 nts江南大学机械学院课程设计 机自 0707 李银正 0401070717 机械加工工序卡片 文件编号 (厂名全称 ) 机械加工工艺过程卡片 产品型号 零 (部 )件图号 共 6 页 产品名称 倒挡拨叉 零 (部 )件名称 倒挡拨叉 第 4 页 车间 工序号 工序名称 材料牌号 铣 6 铣脚面开挡 ZG310-570 毛坯种类 毛坯外形尺寸 每坯件数 每台件数 铸件 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 X62 1 夹具编号 夹具名称 冷却液 专用夹具 工序时间 准终 单件 工步 号 工步内容 工艺装备 主轴 转速 / (r/min) 切削 速度 / (m/min) 进给 量 / (mm/z) 背吃 刀量 / (mm) 走刀次数 工时定额 基本 辅助 1 铣 R15面 镶齿三面刃铣刀，游标卡尺、粗糙块 150 47.1 0.2 2 1 2 铣 R19面 200 62.83 0.2 2 1 3 铣圆环面 250 78.5 0.2 4 1 描图 描校 底图号 装订号 * 编制 (日期 ) 审核 (日期 ) 会签 (日期 ) * * a 标记 处数 更改文 件号 签字 日期 标记 处数 更改文 件号 签字 日期 nts江南大学机械学院课程设计 机自 0707 李银正 0401070717 机械加工工序卡片 文件编号 (厂名全称 ) 机械加工工艺过程卡片 产品型号 零 (部 )件图号 共 6 页 产品名称 倒挡拨叉 零 (部 )件名称 倒挡拨叉 第 5 页 车间 工序号 工序名称 材料牌号 机加工车间 7 铣 ZG310-570 毛坯种类 毛坯外形尺寸 每坯件数 每台件数 铸件 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 铣床 X62 1 夹具编号 夹具名称 冷却液 专用夹具 工序时间 准终 单件 工步 号 工步内容 工艺装备 主轴 转速 / (r/min) 切削 速度 / (m/min) 进给 量 / (mm/z) 背吃 刀量 / (mm) 走刀次数 工时定额 基本 辅助 1 铣槽底面 镶齿三面刃铣刀 、游标卡尺、粗糙块 150 47.1 0.2 2 1 2 铣槽 镶齿三面刃铣刀 、游标卡尺、粗糙块 220 69.1 0.2 4 1 描图 描校 底图号 装订号 * a 编制 (日期 ) 审核 (日期 ) 会签 (日期 ) * * 标记 处数 更改文 件号 签字 日期 标记 处数 更改文 件号 签字 日期 nts江南大学机械学院课程设计 机自 0707 李银正 0401070717 机械加工工序卡片 文件编号 (厂名全称 ) 机械加工工艺过程卡片 产品型号 零 (部 )件图号 共 6 页 产品名称 倒挡拨叉 零 (部 )件名称 倒挡拨叉 第 6 页 车间 工序号 工序名称 材料牌号 机加工车间 8 钻孔 ZG310-570 毛坯种类 毛坯外形尺寸 每坯件数 每台件数 铸件 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 Z525 1 夹具编号 夹具名称 冷却液 专用夹具 工序时间 准终 单件 工步 号 工步内容 工艺装备 主轴 转速 / (r/min) 切削 速度 / (m/min) 进给 量 / (mm/r) 背吃 刀量 / (mm) 走刀次数 工时定额 基本 辅助 1 钻 8.7 直柄麻花钻 、 ,游标卡尺、塞规 960 26.24 0.49 8.7 1 2 去毛刺 描图 描校 底图号 装订号 * 编制 (日期 ) 审核 (日期 ) 会签 (日期 ) * * a 标记 处数 更改文 件号 签字 日期 标记 处数 更改文 件号 签字 日期 nts机械加工工艺过程卡片 文件编号 (厂名全称 ) 机械加工工艺过程卡片 产品型号 零 (部 )件图号 共 1 页 产品名称 倒挡拨叉 零 (部 )件名称 第 1 页 材料牌号 ZG310-570 毛 坯种类 铸 钢 毛坯外形尺寸 66*67*91 每坯件数 1 每台件数 1 备注 工序 号 工序 名称 工序内容 车 间 工 段 设 备 工艺装备 工序时间 准终 单件 1 铸造 2 热处理 退火 3 铣端面 铣端面 24 机加工 X62 专用夹具 4 钻孔 扩孔 钻 13内孔 、扩 14H13孔 机加工 Z525 专用夹具 5 倒角 两端 1 45 机加工 Z525 专用夹具 6 铣脚 面开 挡 粗铣 R15、铣 R19、铣开挡 机加工 X62 专用夹具 7 铣槽 铣槽 14H13 底面及拨叉 机加工 X62 专用夹具 8 钻孔 钻 8.7 机加工 Z525 专用夹具 9 去毛刺 10 检验 描校 底图号 装订号 * a 标记 处数 更改文 件号 签字 日期 标记 处数 更改文 件号 签字 编制 (日期 ) 审核 会签 (日期 ) * * 日期 nts江南大学机械工程学院课程设计 机自 0707 李银正 0401070717 - 1 - 目 录 一 、 序言 2 二、 零件的工艺分析及生产类型的确定 2 三、 毛坯的选择与设计 4 四 、 加工方法和工艺路线的设计 6 五 、 工序设计 9 六 、 确定 切削用量及基本时间 12 七 、 夹具设计 16 八 、 设计小节 17 九 、 参考文献 17 nts江南大学机械工程学院课程设计 机自 0707 李银正 0401070717 - 2 - 一、序言 机械制造技术基础课程设计是在学完了机械制造基础和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的又一个实践教学环节。这次设计 我们能综合运用机械制造基础中的基本理论，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，在老师和同学的帮助下，我还对夹具，机床，刀具的的结构和工作原理有了更深的了解，不知不觉中我的图纸分析、结构设计能力都得到了提高，为今后的毕业设计及未来从事的工作打下了良好的基础。 在结束了机械制造基础及有关课程的学习后，通过本次的设计使我们所学的知识得到了巩固和加深，并培养了我们学会全面综合地运用所学知识，去分析和解决机械制造中的问题的能力。 由于能力有限，经验不足，设计中还有许多不足 之处，希望老师多加指教。 二 、零件的工艺分析及生产类型的确定 1 零件的作用 题目所给的零件为 倒挡拨叉，是与操纵机构 零件结合用与拨动滑动齿轮实现输出轴的倒转 。 故对配合面 914H 、 14H13 槽以及下拨叉有精度要求。 2 零件的工艺分析 通过对该零件图的重新绘制，知原图样的试图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全。 nts江南大学机械工程学院课程设计 机自 0707 李银正 0401070717 - 3 - 从零件图上看，该零件是 典型 的 叉架类 零件，结构比较 复杂 ， 形位精度要求不算高。为大批量生产的铸件。 其主要加工 的有 14H9表面粗糙度为 Ra6.3um，其轴轴要保证直线度 M 级 0.03；斜脚面尺寸要求公差尺寸为 -0.48 到 0；开挡公差尺寸为 0.1 到 0.2，表面粗糙度为 Ra6.3um 并保证与 14H9 轴线的垂直度为 0.25； R19 面粗糙度为 Ra12.5um，表面要求淬火处理，硬度要 求为 4853HRC；下爪总长公差尺寸为 -1 到 0；后脚面公差尺寸为 0 到 0.52，前面到轴线尺寸18 的公差尺寸为 0.2；孔 8.7 公差尺寸为 0 到 0.09，其轴线到开挡前脚面的尺寸 41.5 的公差尺寸为 0.15，孔深 32 公差尺寸为 -1 到 0；拨叉尺寸要求较高，两内表面归于孔 8.7 的对称度为 0.4，内表面表面粗糙度为 Ra12.5，内表面满足配合 14H13 公差尺寸为 0 到 0.27，其槽底部分允许呈 R3max 圆角或 2 最大长为 3 的倒角；孔 8.7 还需锪平直径为 12；孔 24 端面、开挡内 R15 面、孔 8.7 内表面以及槽14H13 底面表面粗 糙度为 Ra25 一般的加工都可获得。 通过分析该零件，其布局合理， 虽结构复杂，但加工要求比较容易保证， 我们通过专用夹具 可保证其加工要求，整个图面清晰，尺寸完整合理，能够完整表达物体的形状和大小，符合要求。 3 零件的生产类型 依设计 题目， 结合生产实际 可知 该零件的生产纲领零件是 大批量生产的铸件 。 nts江南大学机械工程学院课程设计 机自 0707 李银正 0401070717 - 4 - 三、 毛坯的选择与设计 1 选择毛坯 该零件材料为 ZG310-570， 属于批量生产，而且零件的 结构复杂 ，采用铸件成型。 2 确定机械加工余量 铸件的尺寸公差按 GB/T6414-1999 确定，机械加工余量按GB/T11351-89 确定，材料为 ZG310-570。由于是大批量且形状复杂的零件，所以毛坯选择砂型铸造。 根据 GB/T6414-1999 查表得尺寸公差 CT 为 8-12级。加工余量等级为FH。 所以，可取 CT=9 级。查表（ GB/T6414）查出各表面的公差数值。 零件尺寸 公差 CT 24 端面 46 2 脚面圆柱面 15 1.6 脚面圆柱面 19 1.7 两脚面尺寸 6 1.5 14H13 槽面尺寸 14 1.6 槽底面 14 1.6 叉脚开挡尺寸 23 1.7 nts江南大学机械工程学院课程设计 机自 0707 李银正 0401070717 - 5 - 3 设计毛坯图 拨叉毛坯图尺寸（单位： mm） 零件表面 总余量 毛坯尺寸 公差 CT 24 端面 46 2 50 2 脚面圆柱面 15 2 13 1.6 脚面圆柱面 19 2 17 1.7 两脚面尺寸 6 2 10 1.5 14H13 槽面尺寸 14 2 10 1.6 槽底面 14 2 12 1.6 叉脚开挡尺寸 23 2 19 1.7 下 图为该零件的毛坯图 （具体尺寸请看毛 坯 图 ）：nts江南大学机械工程学院课程设计 机自 0707 李银正 0401070717 - 6 - 四、 加工方法和工艺路线的设计 1 定位基准的选择 （ 1）粗基准的选择 工件在加工第一道或最初几道工序时，一般选毛坯上未加工的表面作为定位基准，这个是粗基准，该零件选用 肋板 6的左端面 作为粗基准来加工 14H9 孔 。以上选择符合粗基准的选择原则中的余量最小原则、便于装夹原则， 以及当零件有不加工表面应该以这些不加工表面做粗基准的原则， 在以后的工序中，则使用经过加工的表面作为定位基准， 加工 14H9 孔 ，保证其轴线的直线度，并作为以后工序的 定位基准，这个基准就是精基准。 （ 2）精基准的选择 在选精基准时采 用有基准重合，基准统一。这样定位比较简单可靠，为以后加工重要表面做好准备。 2 零件表面加工方法的选择 本零件的加工面有内孔 、倒角、槽、 下底面 、圆环面等 ，材料为ZG310-570。以公差等级和表面粗糙度要求，参考有关资料，其加工方法选择如下。 （ 1） 24端面 :表面粗糙度为 Ra25um，可选粗铣 即可满足要求 。 （ 2） 14H9 孔：公差等级为 9 级， 表面粗糙度为 Ra6.3um， 公差尺寸 0 到 0.043，根据 GB/T1800.3-1998 规定其公差等级按 IT9， 可以先钻后扩孔来满足要求 。 （ 3） 开挡 15 内圆柱面： 表面粗糙度为 Ra25um，未标注公差等nts江南大学机械工程学院课程设计 机自 0707 李银正 0401070717 - 7 - 级，故粗铣即可满足要求。 （ 4） 脚面：表面粗糙度 Ra6.3um， 加工方法可 采用粗 铣即可 达到要求。 （ 4） 开挡： 表面粗糙度为 Ra12.5um，加工方法可 采用 粗铣即可达到要求。 （ 5） 槽 14H13： 表面粗糙度为 Ra12.5um， 公差等级 13， 加工方法可 采用 粗铣即可 达到要求。 （ 6）槽 14H13 底面：表面粗糙度为 Ra25um， 加工方法可 采用 粗铣即可 达到要求。 （ 7） 孔 1.007.8 ：表面粗糙度 Ra25um， 公差 尺寸为 0 到 0.1， 根据 GB1800-79 规定其公差等级按 IT11， 采用 钻孔 即可达到要求。 3 制订工艺路线 工艺路线的拟定为保证达到零件的几何形状，尺寸精度、位置精度及各项技术要求，必须制定合理的工艺路线。由于生产纲领为成批生产所采用的通用机床配以专用加工夹具，并考虑工序集中以提高生产率和减少机床数量，使生产成本下降。现有工艺路线如下： nts江南大学机械工程学院课程设计 机自 0707 李银正 0401070717 - 8 - 工艺路线一 工艺路线二 精铸退火 精铸退火 工序 工序 1.铣端面 1.钻孔 2.钻孔 2.粗铣脚面 3.扩孔 3.铣端面 4.倒角 4.扩孔 5.粗铣脚面 5.倒角 6.铣开挡 6.铣开挡 7.铣槽 7.铣槽 8.钻孔 8.钻孔 9.精铣脚面 方案的比较选择： 方案 2 先铣脚面虽然满足了先面后孔的原则，但是对于后面工序的基准选定却不够方便，所以 不合理， 根据根据经济性级工序内容的简便性可选择方案一，并制定出详细的工序内容。 毛坯为精铸件，拿到毛坯后应该先退火处理下，消除掉铸件在铸造过程中产生的内应力及误差。并在毛坯车间调整好毛坯的机械性能以达到技术要求，然后送到机械加工车间加工，具体工序如下： 1.铸造 2.热处理 3.铣端面 nts江南大学机械工程学院课程设计 机自 0707 李银正 0401070717 - 9 - 4.钻 13 孔、扩 14H9 孔 5.倒角 6.铣脚面、开挡 7.铣槽 8.钻 8.7 9.去毛刺 10.检验 根据工序安排编出机械加工工序卡，共 6 张。 五、工序设计 1 选择加工设备与工艺装备 （ 1）选择机床 1-1 工序 4 钻 13 孔、扩 14H9 孔、工序 5 倒角及 工序 8 钻 8.7， 工步 不多 ，选用 立式钻 床就能满足要求，本零件外廓尺寸不大，选用Z525 立式钻床 。 1-2 工序 3、 6、 7 是 粗铣 和精 铣 ，各工序的工步数不多， 成批生产不要求很高的生产率，故选用卧式 铣 床就能满足要求，选用 X62 卧式铣 床即可。 （ 2） 选择刀具 （ 参考指南） 1-1 工序 3 铣端面 1-2 工序 4 钻 13 孔。选择莫氏锥柄麻花钻 13 GB/T1438.1-1996。其直径为 13mm，工作长度 101mm，莫氏锥度为 1 号，总长 182mm。 1-3 工序 4 扩 14H9 孔。选择 14 GB/T 1141-1984。其直径为nts江南大学机械工程学院课程设计 机自 0707 李银正 0401070717 - 10 - 14mm，工作长度 108mm，莫氏锥度为 1 号，总长 189mm。 1-4 工序 5 倒角。 1-5 工序 3、 6、 7 都是铣。 铣刀按表 5-105 选镶齿三面刃铣刀，直径为 100，孔径 d=27，齿数 z=12。 1-6 工序 8 钻 8.7 孔。孔径为 8.7mm 无通用刀具，故可制造专用刀具，方便制造及经济效益，可做成直柄麻花钻。 （ 3）选择量具 本零件为中批量生产，一般尽可能采用通用量具，根据表面精度、尺寸和形状等要求，参考有关手册资料，选择量具如下表： 工序 工序名称 量具 3 铣端面 游标卡尺、粗糙块 4 钻 13 孔扩、 14H9 孔 游标卡尺、塞规 5 倒角 游标卡尺 6 铣脚面、开挡 游标卡尺、粗糙块 7 铣槽 游标卡尺、粗糙块 8 钻 8.7 游标卡尺 、 塞规 nts江南大学机械工程学院课程设计 机自 0707 李银正 0401070717 - 11 - 2 确定工序尺寸 （ 1） 24 端面 加工余量 加工表面 工序 双边 余量 工序尺寸及公差 表面粗糙度 粗 铣 粗 铣 粗铣 端面 50 4 46 Ra25 （ 2） 钻 13、 扩 14H9 孔 加工表面 工序双边余量 工序尺寸及公差 表面粗糙度 钻扩孔 钻孔 扩孔 钻孔 扩孔 钻孔 扩孔 13 1 13 043.0014 Ra6.3 （ 3） 面 加工余量 加工表面 工序余量 工序尺寸及公差 表面粗糙度 粗 铣 精 铣 粗铣 精 铣 粗 铣 精 铣 R15 圆柱面 2 15 Ra25 R19 圆柱面 2 52.0019 Ra12.5 脚面 1.6 0.4 3.004.23 2.01.023 Ra12.5 Ra6.3 14H13 槽底面 2 10 Ra25 14H13 槽 1.6 0.4 14.4 27.0014Ra25 Ra12.5 nts江南大学机械工程学院课程设计 机自 0707 李银正 0401070717 - 12 - （ 3）钻 09.007.8 孔 加工表面 工序 双边 余量 工序尺寸及公差 表面粗糙度 09.007.8 孔 8.7 09.007.8 Ra25 六、确定切削用量及基本时间 1 工序 3 切削用量：本工序为粗车 端 面，已知加工材料为 ZG310-570， 表面淬火处理后 HRC40-50。 确定粗 铣 端面的切削用量。所选刀具为镶齿三面刃铣 刀。 pa=2mm,查表得 进给量 f =0.2mm/z，又 X62 铣床主轴转速 30-1500 r/min，精度要求不高，选择 n=150r/min。由前面可知刀具直径为100mm，则切削速度为 m in/12.471000 15010014.31000 mdnV 。 校核机床功率： 参考公式 z n k p maaadppfem 75.088.013.0510300其中 mmap 2d=100mm mmae 24zmmaf /2.0z=12 n=150/60r/s kpm=1，解得 61.1mpkw7.5kw ，故可用。 2 工序 4 切削用量：本工序为 钻 13mm、扩 14H9 )( 043.00。 2.1 确定 钻 13mm 孔的切削用量 。 所选刀具为 莫氏锥柄麻花钻，其直径为 13mm，工作长度 101mm，莫氏锥度为 1 号，总长 182mm。 确定切削用量pa=13/2=6.5mm，查表得 进给量 f =0.28mm/r， 切削速度 v =21m/min。则主轴转速 n=dv1000=514.19r/min,故取 n=545r/min，nts江南大学机械工程学院课程设计 机自 0707 李银正 0401070717 - 13 - 此时 v=1000nd=22.26m/min。 2.2 确定扩 14H9 )( 043.00孔的切削用量。所选刀具为 14 GB/T 1141-1984，其直径为 14mm，工作长度 108mm，莫氏锥度为 1 号，总长 189mm。 确定切削用量pa=1/2=0.5mm，查表得 进给量 f =0.45mm/r， 切削 速度 v =60m/min。则主轴转速 n=dv1000=1364.19r/min,故取 n=960r/min，此时 v=1000nd=42.2m/min。 2.3基本时间 确定 钻 13mm 孔 的基本时间 1jt= sfn lllfnL 9.216054528.0 7.724621 确定 扩 14H9 )( 043.00孔 的基本时间 1jt= sfn lllfnL 74.76096045.0 7.724621 3 工序 6 切削用量：本工序是铣脚面、开挡，先粗铣，后半精铣。 3.1确定铣开挡底面圆柱面 R15的 切削用量 所选刀具为镶齿三面刃铣刀。 pa=2mm,查表得 进给量 f =0.2mm/z，又 X62 铣床主轴转速 30-1500 r/min，精度要求不高（ Ra=25um），选择 n=150r/min。由前面可知刀具直径为 100mm，则切削速度为 m in/1.471000 15010014.31000 mdnV 。 校核机床功率： 参考公式 z n k p maaadppfem 75.088.013.0510300nts江南大学机械工程学院课程设计 机自 0707 李银正 0401070717 - 14 - 其中 mmap 2d=100mm mmae 31zmmaf /2.0z=12 n=150/60r/s kpm=1，解得 01.2mpkw7.5kw ，故可用。 3.2 确定铣开挡底面圆柱面 R19 的 切削用量 所选刀具为镶齿三面刃铣刀。 pa=2mm,查表得 进给量 f =0.2mm/z，又 X62 铣床主轴转速 30-1500 r/min，精度要求不高（ Ra=12.5um），选择 n=200r/min。由前面可知刀具直径为 100mm，则切削速度为 m in/83.621000 20010014.31000 mdnV 。 校核机床功率： 参考公式 z n k p maaadppfem 75.088.013.0510300其中 mmap 2d=100mm mmae 7zmmaf /2.0z=12 n=200/60r/s kpm=1，解得 72.0mpkw7.5kw ，故可用。 3.3 确定开挡脚面的 切削用量 所选刀具为镶齿三面刃铣刀。 pa=4mm,查表得 进给量 f =0.2mm/z，又 X62 铣床主轴转速 30-1500 r/min，精度要求较高（ Ra=6.3um 及有垂直度要求），选择 n=250r/min。由 前 面 可 知 刀 具 直 径 为 100mm ， 则 切 削 速 度 为m in/5.781000 25010014.31000 mdnV 。 校核机床功率： 参考公式 z n k p maaadppfem 75.088.013.0510300其中 mmap 35.0d=100mm mmae 4zmmaf /2.0z=12 n=250/60r/s kpm=1，解得 1.0mpkw7.5kw ，故可用。 4 工序 7 本工序为 铣槽，先粗铣槽底，再铣槽。 4.1 确定槽底面的 切削用量 所选刀具为镶齿三面刃铣刀。 nts江南
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