拨叉课程设计说明书

1、机械制造技术基础课程设计 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 机械制造技术基础课程设计 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

2、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 9 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 20孔与操纵机构相连，下 方的50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

3、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20mn为中心的加工表面 这一组加工表面包括：20mm的孔，以及其上下表面，孔壁上有一个装配 时要钻铰的8mn!勺锥孔，一个M6的螺纹孔，和一个凸台。 2. 以50mn为中心的加工表面 这一组加工表面包括：50mnt勺孔，以及其上、下端面； 这两组表面有一定的位置要求； (1) 50mm勺孔的上、下表面与20的孔的垂直度误差为0.07mm (2) 20mm勺孔的上、下表面与20的孔的垂直度误差为0.05mm (3) 50mm20mm的孔

4、的上、下表面以及50mm的孔的内表面的粗糙 度误差为3.2卩m (4) 20mm勺孔的内表面的粗糙度误差为1.6卩m (5) 凸台表面的粗糙度误差为12.5卩m 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HT2O0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

5、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。 （二八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 二工艺规程设计 （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

6、个基准选择原则，现选取 2OoO.O21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 32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

7、线 工序1钻、扩、粗铰、精铰20孔，以32外圆和20孔下端面为基准 工序2 粗铣20、50下端面，以20孔上端面为基准。 工序3 精铣20下端面、50下端面，以20孔上端面为基准。 工序4 粗铣20上端面，以20孔下端面为基准。 工序5精铣20上端面，以20孔下端面为基准。 工序6粗铣、精铣50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50孔，用一面两销定位。 工序9 钻8孔的一半4孔，以20孔下端面和32外圆为基准。 工序10钻5底孔，攻螺纹，以20孔下端面和32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

8、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。 工序1 粗铣20、50下端面，以20孔上端面为基准。 工序2 粗铣20上端面，以20孔下端面为基准。 工序3 精铣20下端面、50下端面，以20孔上端面为基准。 工序4精铣20上端面，以20孔下端面为基准。 工序5 粗铣、精铣50上端面，以20下端面为基准。 工序6钻、扩、粗铰、精铰20孔，以32外圆和20孔下端面为基准 工序7粗镗、半精镗50孔，用一面两销定位。 工序8 钻8孔的一半4孔，以20孔下端面和32外圆为基准。 工序9钻5底孔，攻螺纹，以20孔下端面和32外圆为基准 工序10铣凸台，用一面两销定位。 工序

9、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20上下端面和 50上端面后加工20孔，无法保证端面和20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： 工序1 粗铣20、50下端面，以20孔上端面基准；粗铣20上端面, 以20孔下端面为基准。 工序2 精铣20下端面、50下端面，以20孔上端面为基准；精铣 20上端面，以20孔下端面为基准。 工序3钻、扩、粗铰、精铰20孑L,以32外圆和20孔下端面为基准 工序4 粗铣50上端面，用一面两销定位。 工序5精铣50上端面，用一面两销定位。 工序6粗镗、半精镗

10、50孔，用一面两销定位。 工序7钻8孔的一半4孔，以20孔下端面和32外圆为基准。 工序8钻5底孔，攻螺纹，以20孔下端面和32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 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

11、/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20、50下端面，以20孔上端面基准；粗铣20上端面，以 20孔下

12、端面为基准。 1. 加工条件 工件材料：HT200, c b=0.16GPa HB=190241 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 Pcc,故校验合格。 最终确定 ap=3.5mm ,n=235r/min ,V f=329mm/min V c =73.8m/min , f=1.4mm/r 6）计算工时 基本时间 t j=L/Vf 公式中：L=l 1+I2+I ;根据金属加工手册表 15-14，可得11=15,1 2=2,所以 L= I 1+12+I =15+2+180=197mm t j=197/329=0.60min 辅助时间

13、 tf=0.15 t j=0.15x0.60=0.09min 准备终结时间 Tz=0.05 t j=0.05x0.60=0.03min 自然需要时间 tx=0.05 (tj + t f)=0.05x (0.60+0.09) =0.0345min 单位时间 t d= t j + t f+ t x=0.60+0.09+0.0345=0.7245min 单件时间 t h=t d+tz/N=0.7245+0.0345/2000=0.7245min 工序2 精铣20下端面、50下端面，以20孔上端面为基准；精铣20上 端面，以20孔下端面为基准。 1. 加工条件 工件材料：HT200,硬度190-241

14、HBS,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 Pcc,故校验合格。 最终确定 ap=1.5mm ,n=325r/min ,V f=162.5mm/min V c =102.1m/min , f=0.5mm/r 6) 计算工时 基本工时 tj=L/Vf 公式中：L=l 1+I2+I ;根据金属加工手册表 15-14，可得11=15,1 2=2,所以 L= I 1+12+I =15+2+180=197mm 故 t j=197/162.5=1.21min 辅助时间 tf=0.15 t j=0.15x1.21=0.1815min 准备终结时

15、间 Tz=0.05 t j =0.05x1.21=0.0605min 自然需要时间 tx=0.05 (tj + t f) =0.05x (1.21+0.1815 ) =0.0696min 单位时间 t d= t j + t f+ t x=1.21+0.1815+0.0696=1.4611min 单件时间 t h=t d+t z/N=1.4611+0.0696/2000=1.4611min 工序3钻、扩、粗铰、精铰20孑L,以32外圆和20孔下端面为基准。 (一) 钻18mm勺孔 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

16、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 200HBS d o=18mm寸，f=0.70-0.86mm/r 由于L/d=30/183,故取修正系数Ktf=1 所以 f=(0.700.86)x1=(0.700.86)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寸钻头强度 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。(Z5

17、25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=20 mm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，d M。 又根据切削用量简明手册表2.23，硬度170-213HBS d=20mm、f=0.9mm/r 时 Pc=2.0KW Z525 Pe=2.8 KW, F

18、CFE 所以有M MmPcPE故选择的切削用量可用。 即 f=0.81mm/r n=195r/mi n vc=10.2m/mi n (5) 计算工时 基本工时 t j=L/n/f 公式中：L=l 1+I2+I ;根据金属加工手册表 15-7，可得I i=7.2,l 2=2.5,所 以 L= I 1+12+I =7.2+2.5+30=39.7mm 故 t j =39.7/195/0.81=0.26min 辅助时间 t f=0.15 t j=0.15x0.26=0.039min 准备终结时间 Tz=0.05 t j =0.05x0.26=0.013min 自然需要时间 tx=0.05(tj + t

19、 f)=0.05x (0.26+0.039)=0.0150min 单位时间 t d= t j + t f+ t x=0.26+0.039+0.0150=0.3140min 单件时间 t h=t d+tz/N=0.3140+0.0150/2000=0.3140min 机械制造技术基础课程设计 （二）扩19.8mm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200HBS d =15-20mm f=0.9-1.1mm/r 由于L/d=30/19.8=1.

20、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168-218HBS d=18mm寸钻头强度 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FmaF8830N） 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 Z52

21、5 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doM。 又根据切削用量简明手册表2.23，硬度170-213HBS d=20mm、f=0.63mm/r 时 Pc=1.5KW Z525 Pe=2.8 KW, FCFE 所以有M170HBS do=19.94mm时，f=（1.02.0）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=20 mm时，铰刀后刀面最大磨钝 量取为（0.40.6）mm寿命 T=60min 4）决定切削速度 由

22、切削用量简明手册表 2.30中的公式 v 曲 k cv 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 K tv=1.0 K m1.0 K Tv=1.0 K lv =0.85 所以 V=V K=7.7x1.0 x1.0 x1.0 x0.85=6.55mm/min 1000V n do 所以n = 1000 6.55 3.14 19.94 =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 Mc 又根据切削用量简明手册表2.23，硬度170-213

23、MPa d o=20mm f=2.0mm/r v c=10m/min 日寸 Pc=1.7KW 根据Z535钻床说明书,P cPE 所以有M Mm PcvR故选择的切削用量可用 即 f=2.0mm/r n=140r/min v c=6.55m/min 17 机械制造技术基础课程设计 (3) 计算工时 基本工时 t j=L/n/f L=l i+l 2+I由金属加工手册查得I 1=2.3 I 2=22 故 L=2.3+22+30=54.3mm t j=54.3/140/2.0=0.20min 辅助时间 t f=0.15 t j=0.15x0.20=0.03min 准备终结时间 Tz=0.05 t j

24、=0.05x0.20=0.01min 自然需要时间 tx=0.05(tj + t f)=0.05x (0.20+0.03) =0.0115min 单位时间 t d= t j + t f+ t x=0.20+0.03+0.0115=0.2415min 单件时间 t h=t d+t z/N=0.2415+0.0115/2000=0.2415min (四) 精铰20mnU勺孔 (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=20mm (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，当铸铁的硬度

25、170HBS d o=20mm f=(1.0-2.0)mm/r ，由于这是粗铰之后的精铰，所以应该选中等的进给量即 f=1.5mm/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=20 mm寸，铰刀后刀面最大磨钝量 取为（0.4-0.6 ） mm寿命 T=60min 3)决定切削速度 由切削手册表2.30中的公式 Vc Cyd： mXyyv a p f ky 可知，Vc=9.64m/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=1.0 K m1.0 Ktv=1.0 K iv=0.85 所以 V=V tKV=9.64x1.0 x1.0 x0.85 x

26、1.0=8.2m/min 1000V n do 1000 8.2 所以 n=131r/min 3.14 20 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=1.6m d o=21mm时Mt=125.6Nm 扭矩的修正系数均为1.0，故M=125.6 Nm 又根据切削用量简明手册表 2.23，当硬度170-213HBS d o=20mm f=1.5mm/r v c=10m/min 日寸 Pc=1.5KW 根据Z525钻床说明书，P cPE 所以有MK4K5K6=1.2x1.0 x1.2x1.0 x1.3x1.0 x1.0=1.872 W=1.