机械加工工艺设计说明书

1、北华航天工业学院机械制造技术基础课程设计说明书题目：拨叉零件的机械加工工艺设计及专用夹具设计 学生姓名: * 学 号： * 班 级： * 系 别： * 专 业： 机械设计制造及其自动化 指导教师： *8 成 绩： 目 录（1） 机械加工工艺设计1.拨叉零件的工艺分析及生产类型的确定.1 1.1拨叉零件的作用.1 1.2 拨叉零件的技术要求.1 1.3 拨叉零件的生产类型.12 确定毛坯，绘制毛坯简图.1 2.1确定毛坯生产类型.1 2.2继续加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定.1 2.3绘制拨叉铸造毛坯见图.23、拟定拨叉工艺路线.2 3.1定位基准的选择.2 3.1.1粗基准的选择.2 3.

2、1.2精基准的选择.2 3.2 、表面加工方法的确定.3 3.3、加工阶段的划分.3 3.4、工序的集中与分散.3 3.5、工序顺序的安排.3 3.6 、工艺路线确定.44、机床设备及工艺装备的选用.4 4.1 、机床设备选用.4 4.2 工艺装备的选用.45、机械加工余量，工序尺寸及公差的确定.46、切削用量、时间定额的计算.6 6.1.工序三：粗-精铣左端面.6 6.1.1粗铣左端面至81mm.6 6.1.2 精铣左端面至80mm，表面粗糙度Ra=3.2um.7 6.2工序四：钻-扩22H12孔.86.2.1钻20孔.86.2.2扩孔22H12.10 6.3工序五：拉内花键孔.11 6.4

3、工序六：粗-精铣底槽内侧面和底面.11 6.4.1粗铣底槽.11 6.4.2精铣底槽.12 6.5工序七：粗-精铣上表面.13 6.5.1以花键孔中心线为基准粗铣上顶面.13 6.5.2以花键孔中心线为基准精铣上顶面.14 6.6工序八：钻2×7孔.14 6.7工序九：攻丝.16 （二）机床专用夹具设计1、铣床专用夹具设计.17 1.1确定夹具的结构方案.17 1.1.1确定定位方案.17 1.1.2为缩短辅助时间，夹紧采用手动螺纹夹紧。.172、夹具装配图的绘制.183 、夹具操作的简要说明.18参考文献.19 （1）机械加工工艺设计1. 拨叉零件的工艺分析及生产类型的确定1.1拨

4、叉零件的作用题目所给零件是CA6140拨叉，它位于车床变速机构中，主要起换挡作用，使主轴的回转运动按照工作者的要求工作，获得所需的转速和扭矩的作用。1.2 拨叉零件的技术要求该拨叉零件的加工表面主要有：25H7内花键孔；Ra为3.2的上端面；Ra为3.2的18H11底槽；2-M8的螺纹孔。（1）表面粗糙度Ra为3.2的左端面；（2）上表面与25H7轴线的平行度公差为0.1mm，表面粗糙度Ra为3.2。 （3）花键大径表面粗糙度要求Ra为1.6（4）通槽内侧表面与25H7轴线的垂直度公差为0.08mm，表面粗糙度Ra为3.2µm。1.3 拨叉零件的生产类型由任务书设计要求，该拨叉零件的

5、生产类型为中批或大批量生产。2 确定毛坯，绘制毛坯简图2.1确定毛坯生产类型 由于该拨叉零件材料为HT200，零件为大排量生产，故采用金属型机器铸造成型，以提高生产率，保证毛坯加工精度。2.2继续加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定根据上述原材料及加工工艺，由机械加工工艺手册表3.1-21、表3.1-24、表3.1-26、表3.1-27可确定各加工表面的机械加工余量。工序尺寸和毛坯尺寸如下。毛坯铸出后进行回火处理，该种铸件的尺寸公差CT为810级，加工余量等级MA为57级。故取CT为9级，MA为6级。用查表法确定各表面加工余量及公差，如表2-1所示。 表2-1拨叉零件各表面总余量及公差加工表面（

6、mm）零件尺寸（mm）总余量（mm）毛坯尺寸（mm）公差CT（mm）左端面805.0852.2上表面304.5331.8底沟槽354.5401.82.3绘制拨叉铸造毛坯见图3、拟定拨叉工艺路线3.1定位基准的选择3.1.1粗基准的选择 按照粗基准的选择原则，按重要表面原则，选定右端面和侧面作粗基准。3.1.2精基准的选择 精基准应满足基准重合，基准统一，自为基准，互为基准等原则。所选的精基准应能保证定位准确，夹紧可靠，夹具简单，操作方便等。该拨叉零件根据形位公差的要求，选择花键中心线为精基准。3.2 、表面加工方法的确定 该拨叉零件的毛坯为铸件，待加工面有内孔，端面，及锥孔，内倒角等。根据零件

7、图上各表面的尺寸精度及表面粗糙度确定各表面加工方法的选择如下：加工表面尺寸精度等级表面粗糙度加工方案左端面IT126.3粗铣-精铣22H12预制孔IT103.2钻-扩孔25H7内花键孔IT81.6拉底槽内表面及底面IT103.2粗铣-精铣上表面IT103.2粗铣-精铣2×M8螺纹孔钻-攻丝3.3、加工阶段的划分该拨叉空间的表面质量要求较高，总体可分为粗铣加工和半精铣加工，以保证各表面加工精度的要求；然后对主要的加工表面金学峰加工在半精加工阶段完成次要表面、槽、螺纹孔的加工。3.4、工序的集中与分散选用工序集中原则安排拔叉的加工工序。该拔叉的生产类型为中、大批生产，可以采用万能型机床配

8、以专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可以缩短辅助时间，而且由于与一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各种加工表面之间的相对位置精度要求。3.5、工序顺序的安排（1）遵循先基准后其他原则；（2）遵循先粗后精原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序；（3）遵循先主后次原则，先加工内花键孔，后加工各表面及底槽；（4）遵循先面后孔原则，铣完端面后再钻2×M8螺纹孔。3.6 、工艺路线确定工序一：铸造工序二：热处理工序三：粗-精铣左端面；工序四：钻-扩22H12孔工序五：拉内花键孔；工序六：粗-精铣底槽内侧面和底面；工序七：粗-精铣上表面；工序八：钻2&#

9、215;7孔工序九：攻丝；工序十：钻-扩5锥销孔；工序十一：去毛刺；工序十二：清洗；工序十三：检验。4、机床设备及工艺装备的选用4.1 、机床设备选用根据实际加工条件，铣削时选用X51立式铣床和X5032立式升降台铣床，内花键孔加工选用卧式拉床，预制孔及2×M8螺纹孔的加工使用Z525钻床。4.2 工艺装备的选用工艺装备主要包括刀具，夹具和量具。拨叉零件的生产类型为大批生产，所选用的夹具为专用夹具，5、机械加工余量，工序尺寸及公差的确定拨叉生产类型为大批量生产，采用金属型铸造件毛坯，其加工余量和工序尺寸及公差的确定依次为：（1）加工左端面 粗-精铣左端面，采用端面铣刀、游标卡尺；（2

10、）22H12内花键预制孔的加工22H12内花键预制孔的加工使用直柄麻花钻，扩孔钻、卡尺和塞规；（3）底槽的加工采用三面刃铣刀，还将用到卡规、游标卡尺；（4）上表面的加工上表面的加工由粗铣和精铣两次完成，采用端面铣刀和游标卡尺；（5）钻2×M8螺纹孔先用麻花钻钻孔为2×7后用丝锥攻丝完成2×M8螺纹孔加工。根据原始资料和加工工艺，分别确定各个加工表面的机械加工余量，工序尺寸以公差。（1）根据零件图计算轮廓尺寸，长40mm，宽为80mm，高为75mm，故零件最大轮廓尺寸为80mm。选取公差等级CT由机械加工工艺手册中表3.1-24可查得毛坯件的公差等级为810级，取为

11、9级。根据加工面的基本尺寸和铸件公差等级CT，由机械加工工艺手册中表3.2-21可查得尺寸公差为CT=2.2mm机械加工余量由机械加工工艺手册表2.1-26查得机械加工余量等级范围为57，取为6级由机械加工工艺手册表2.1-27查得最大轮廓尺寸为80mm的零件机械加工余量为6级时，MA数值为5mm。故毛坯最大尺寸：80 + 5 + 2.2 = 87.2mm毛坯最小尺寸：80 +5 - 2.2 = 82.8mm 选定毛坯尺寸为85,0mm粗铣后毛坯尺寸为80 + 1= 81mm，精铣后达到要求尺寸为80mm表面粗糙度Ra=3.2µm。（2）加工预制孔，由于没有将预制孔铸出，其内空尺寸为

12、22H12。由机械加工工艺手册表5-42却定孔的加工余量分配：钻孔：20mm扩孔：22mm（3）18H11槽的偏差即加工余量由于槽未铸出，双边加工余量2Z = 4.5mm，则Z = 4.5/2 = 2.25mm槽深的加工余量为2.0mm，粗铣后两边工序尺寸为18-2=16mm，精铣后达到设计要求18H11。6、切削用量、时间定额的计算各工序切削用量和时间定额的计算依次如下：6.1.工序三：粗-精铣左端面6.1.1粗铣左端面至81mm（1）加工余量的确定 由前面可知粗加工加工余量为4 mm，加工余量较小故采用一次切削故ap4 mm。（2）切削用量的确定 由机械加工工艺手册表2.120选择高速钢立

13、铣刀，铣刀直径为16 mm齿数为3。 由机械加工工艺手册表2.196查得加工材料为灰铸铁，铣削宽度为awdo/4，铣刀的铣削速度为v18.29m/min，每齿进给量为0.0630.102 mm/r则主轴转速为 n=358.3577.2 r/min取n460r/min， 由此可得Vf0.09×3×460124.2 mm/min（3）铣削加工工时的计算 由机械加工工艺手册表2.194可查得 t 式中i为进给次数i 8 0.5do+（0.51.0）9 mm 12 mm取2 mm 则t5.86 min6.1.2 精铣左端面至80mm，表面粗糙度Ra=3.2um（1）加工背吃刀量ap

14、的确定 由前面可知道精铣的加工余量为1 mm，故ap1 mm（2）进给量的确定 由精铣加工工艺手册表2.172查得高速钢立铣刀直径为16 mm，选用与粗铣时同一铣刀和机床。铣削宽度为aw3 mm是的每齿进给量为0.080.05 mm/z，因为表精度要求较高故fz0.06 mm/z（3）切削用量的确定 由机械加工工艺手册表2.175查得铣刀磨钝标准查得后刀面最大磨损限度为0.20.25 mm。由机械加工工艺手册表2.176限度寿命查得限度寿命T=60min。由机械加工工艺手册表2.1-92查得Vc22 m/min，则铣床的主轴转速：437.9 r/min 取n460 r/min。 则Vffz&#

15、215;z×n0.06×3×460 = 82.8 mm/min（4）计算铣削加工工时 由上面可知 t 式中 lw、l1、l2与上述所相同。 30/310 将各参数代入上式可得： t×10 11 min6.2工序四：钻-扩22H12孔6.2.1钻20孔 （1）决定进给量 由切削用量简明手册表2.7选择高速钢麻花钻头其直径do20mm。铸铁的硬度大于200HBS由切削用量简明手册查得进给量f=0.430.53mm/r由于Yd80/204查得修正系数Ktf0.95则f0.410.50mm/r。由切削用量简明手册表2.8可查得钻头强度允许的进给量为f1.75mm

16、/r。从切削用量简明手册表2.9可知机床进给机构强度所允许的钻削进给量。选用Z525钻床由表2.35查得进给机构允许的最大抗力Fmax8830N，do20.5，查f0.93mm/s，故取f0.48由切削用量简明手册表2.19查得高速钢钻头钻孔的轴向力F5510N小于Fmax，故可用。（2）确定钻头的磨钝标准及寿命。由切削用量简明手册表2.12查的钻头后刀面最大磨损量取0.6mm，寿命为T=60mim。 （3）确定切削速度 286.6r/min 由切削用量简明手册表2.35取n272r/min则实际切削速度Vc17.1 m/min。（4）检验机床扭矩及功率 由切削用量简明手册表2.20可查得f0

17、.5 mm/r时，Mc76.81Nm。当nc272r/min时由切削用量简明手册表2.35可查得Mm144.2 N·m。 由切削用量简明手册表2.23查得Pc1.1 kw。Pe2.6×0.817.76 kw。 因为McMm，PcPe，故所选切削用量可用。 f0.48mm/r ，nnc272r/min。Vc17m/min。计算基本工时： tm 由切削用量简明手册表2.29查得入切量与超切量分别为10mm和10mm。故： tm0.69 mim。6.2.2扩孔22H12（1）确定背吃刀量由切削用量简明手册查得背吃刀量为2mm。（2）确定进给量由切削用量简明手册查的f0.60.7m

18、m/r。根据机床说明书取f=0.62mm/r。（3）计算切削速度5.78.5 m/min由此可知主轴的的转速为： n82.5r/min根据机床说明书取n140r/min，则实际切削速度 v9.67 m/min（4）计算切削工时 由切削用量简明手册表2.5可查得Kv3060，取Kv45。由机械加工工艺手册表3.5.1查得tm，式中各参数：L=80mm，L11.7072.107，取L12mm。故 tm0.8min6.3工序五：拉内花键孔 由机械加工工艺手册表4.1-42拉刀的齿开量查得矩形花键拉刀，工件材料铸铁的齿开量为0.040.1mm，取齿开量为0.06mm。拉削速度由机械加工工艺手册表4.1

19、65查得表面粗糙度要切Ra1.252.5，拉削级别由机械加工工艺手册表4.166查得，拉削速度为级的花键拉削速度为 Vc4.53.5 m/min 取Vc3 m/min拉削加工工时 t 式中Zb为单面余量Zb 1.5 mm L为拉削表明长度 L80 mm 为拉削系数，取1.2 K 考虑机床返回行程系数取 k1.4 v为拉削速度 fz为拉刀单面齿开量 z为拉刀同时工作齿数zL/P P为拉刀齿距 P（1.251.5）1.3512 mm所以拉刀同时工作齿数为 zL/P=80/127所以 t0.16 min6.4工序六：粗-精铣底槽内侧面和底面；6.4.1粗铣底槽（1）机床刀具的选择 选择高速钢立铣刀，

20、铣刀直径为16 mm齿数为3铣床选用X51 因为槽深为35 mm 故铣18H11槽时底边留有5 mm的加工余量，精铣以达到图纸所规定的表面粗糙度的要求故ap30 mm。（2）切削用量的确定 由机械加工工艺手册表2.1-96查得切削速度为 V1829 m/min 每齿进给量为fz0.0630.102 mm/z取fz0.09 mm/z。则铣床主轴转速为 n=358.3577.2 r/min 根据机床说明书可取n460 r/min。则实际转速为 Vffznz0.09×3×460 124.2 mm/min（3）切削加工工时 由机械加工工艺手册表2.1-99查得 0.82 min6.

21、4.2精铣底槽（1）选取与粗铣18H11槽同一规格的铣刀，背吃刀量ap5 mm。（2）确定进给量 由机械加工工艺手册表2.1-72查得每齿进给量为fz0.050.08 mm/z取fz0.06 mm/z。 由机械加工工艺手册表2.1-75查得后刀面最大磨损限度为0.220.25 mm。由表2.1-76查得铣刀寿命为T60 min（3）切削用量的确定 由机械加工工艺手册表2.1-92查得V22 m/min，则主轴转速 n=437.9 r/min 根据机床的说明书确定主轴转速为n460 r/min。 则 Vffznz82.8 mm/min = = 1.23min6.5工序七：粗-精铣上表面；6.5.

22、1以花键孔中心线为基准粗铣上顶面（1）背吃刀量的确定 因为切削余量较小故一次切削就可切除所有余量故ap=z=2mm。（2）进给量的确定 选用硬质合金端铣刀刀具材料为YG6铣刀直径为8mm齿数为10，选用X5032，立式升降台铣床。由实用机械加工工艺手册表1192可查得每齿进给量fz0.140.24mm取fz0.2mm/z（3）铣削速度的确定由实用机械加工工艺手册表11-94可查得灰铸铁的硬度为150225HBS，查得Vc=6010m/min。则主轴转速为。 n1000Vc/D238.8437.9r/min VffzZn477.6875.6r/mm故取n300r/min ，Vf480mm/min

23、。（4）切削工时： 由切削用量简明手册表3.26可查得入切量及超切量Y+=12mm。故 t 0.18mim6.5.2以花键孔中心线为基准精铣上顶面（1）背吃刀量的确定由实用机械加工工艺手册表6-30查得半精铣的铣削用量为1mm ，即ap1mm。（2）进给量的确定选用与粗铣刀同样的刀具与机床，由实用机械加工工艺手册表11-92要求表面粗糙度为Ra=3.2um查得每转进给量为0.51.0故取0.5mm/r（3）铣削速度的确定由实用机械加工工艺手册查得铣削速度为60110m/min则机床主轴转速n1000Vc/D=238.8437.9r/mim取n300r/min，则Vf150mm/min（4）计算

24、切削工时由切削用量简明手册表3.26查得入切量和超切量Y+12mm。则 t 0.61mim6.6工序八：钻2×7孔（1）选择切削用量 选择高速钢直柄麻花钻直径为7，钻头形状为双锥修磨横刃。由切削用量简明手册表2.7查得进给量f0.360.44mm/r，由切削用量简明手册表2.83和钻头允许的进给量确定进给量f0.86mm/r。由切削用量简明手册表2.9机床进给机构所允许的钻削进给量查得f1.6mm/r。故由Z525型立式钻创说明书取f0.36mm/r。（2）确定钻头磨钝标准及寿命由切削用量简明手册表2.12查得磨钝标准为0.50.8寿命为T35min。（3）确定切削速度 由切削用量简

25、明手册表2.15查得切削速度为V18m/min。则主轴转速为 n818.9 r/min。由Z525钻床说明书由就近原则取n680 r/min。故实际切削速度为v14.9 m/min（4）校核机床扭矩及功率 由切削用量简明手册表2.20查得 =420, =1 0.8，=0.206, 2.0, =0.8 420×72×0.360.8×1 1298.3 N Mc0.206×72×0.360.8×14.5 Nm Pc0.32 KW 根据Z525机床说明书可知Mm=42.2 Nm, Pe=2.8×0.81=2.26 KW, Fmax=8830 N 由于上面所算出的的数据都小于机床的各个相应的参数，故机床符合要求。（5）计算钻削加工工时 由切削用量简明手册表2.29查得入切量和超切量y的值为6 mm。故 t 0.07 min故加工两个孔的时间为2t=0.14min6.7工序九：攻丝；（1）进给量：查机械加工工艺手册表1.8-1得所加工螺纹孔螺距,因此进给量（2）切削速度： 参照机械加工工艺手册表2.4-105，取机床主轴转速： 取（3）丝锥回转转速： 取 实际切削速度： （4）被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：，加工数为2机动时间 （二）机床专用夹具设计1、铣床专用夹具设计已知工件材料为HT200，毛坯为