工艺课程设计：倒挡拨叉加工工艺

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：江苏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 份班级学号学生指导老师2010 年 6 月 28 日目录一、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、设计小结17九、参考文献17一、序言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

2、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。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 14H 9 、14H13 槽以及下拨

3、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。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

4、差尺寸为士 0.2;孑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的公差尺寸为士 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；孑L 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

5、，能够完 整表达物体的形状和大小，符合要求。（二）零件的技术要求加工表面尺寸及偏差/mm公差及精度等级表面粗糙度Ra/ 卩 m形位公差/mm拨叉头左端面4625拨叉头右端面4625尺寸41.541.5+0.15-0.15IT126.3丄0.25G尺寸2323+0.2 -0.1IT106.3丄0.25G拨叉脚内表面R1525尺寸1919+0.52 0IT1412.514H9孔 14+0.043 0IT96.30.25G操纵槽内侧面14+0.27 0IT1312.5三0.25G操纵槽底面18258.7孑L8.7+0.09 0IT1125锪平1212253零件的生产类型依设计题目，结合生产实际可知该

6、零件的生产纲领零件是大批量生产的铸件。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ZG310-57Q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CT24端面462脚面圆柱面151.6脚面圆柱面191.7两脚面尺寸61.514H13槽面尺寸141.6槽

7、底面141.6叉脚开挡尺寸231.73设计毛坯图拨叉毛坯图尺寸（单位：mr）零件表面总余量毛坯尺寸公差CT24端面460.7482脚面圆柱面150.5131.6脚面圆柱面190.5171.7两脚面尺寸60.581.514H13槽面尺寸140.5121.6槽底面140.5121.6叉脚开挡尺寸230.5201.7下图为该零件的毛坯图(具体尺寸请看毛坯图)：四、加工方法和工艺路线的设计1定位基准的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一， 基面选择的正确与合 理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。根据零件图及其使 用情况分析，知14H9孔是设计基准，也是零件工作最重要的工作 面。(1) 粗

8、基准的选择 对于一般件而言， 按照有关粗基准的选择原则 (即当零件又不 加工表面时， 应以这些不加工表面做粗基准， 若零件有若干个 不加工表面时，应以与加工表面要求相对位置较高的不加工表 面作粗基准)。先选择拨叉头左端面和24外圆表面作为加工 14H9孔时的粗基准。( 2)精基准的选择在 14H9 孔加工以后，各工序则以该孔为定位精基准，靠近叉脚 的 24 的端面为轴向尺寸的定位精基准。从而满足定位基准重合原 则，和互为基准的原则。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

9、。(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 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

10、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) 孑L © 8.7o0.1 :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。(三)零件表面加工方法的选择加工表面公差及精度等级表面粗糙度Ra/ 卩 m加工方案备注拨叉头左端面25粗铣表1-8拨叉头右端面25粗铣表1-8倒角铣表1-8尺寸41.5IT126.3粗铣-精铣表1-8尺寸23IT106.3粗铣-精铣表1-8拨叉脚内表25粗铣表1-8面尺寸19IT1412.5粗铣表1-814H9孔IT96.3钻-

11、铰表1-7操纵槽内侧面IT1312.5粗铣表1-8操纵槽底面25粗铣表1-88.7孑LIT1125钻表1-7锪平1225粗铣表1-83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。工艺路线一1、钻孔2、铣左端面3、铣右端面13.5mm4、倒角（左边）工艺路线二1、铣左端面2、铣右端面3、钻、扩14H9孔至4、倒角（左边）5、倒角（右边）5、倒角（右边）6、铰 14H9 孔6、铰14H9孑L7、铣曲面 R157、铣

12、曲面 R158、粗铣拨叉脚内端面8、粗铣拨叉脚内表面9、铣操纵槽两侧面和底面9、铣操纵槽两侧面和底面10、钻孔 8.710、钻孔 8.711、锪平 1211 、 锪平 1212、精铣拨叉脚内端面12、精铣拨叉脚内端面13、去毛刺13、去毛刺14、清洗14、清洗15、终检15、终检两工艺方案的比较分析： 两工艺方案除前三道工序不同之外，其余各工序均相同。前三道工序是为了获得精基准。方案一是先钻孔钻成 13.5再铣端面和倒 角，这样能很好地保证与端面的垂直度； 方案二是先铣两个端面然后 再钻床上加工出孔 14。因为两个端面一次铣出可以有较好的平行度， 然后用端面定位， 也能得到较好的孔与端面的垂直

13、度。 后面的工序以 14H9 孔及端面定位，所以基准是重合的，由此可见，可选方案一， 从而制定详细的工序内容。毛坯为铸件，应经退火处理以消除铸件的内应力及改善机械加工性能，然后送到机械加工车间加工，具体工序如下：1、钻14孔至13.5mm （以24圆柱面和左端面为基准定位）2、铣左端面（以13.5孔和右端面为基准定位）3、铣右端面（以13.5孔和左端面为基准定位）4、倒角（左边）（以13.5孔和右端面为基准定位）5、倒角（右边）（以13.5孔和左端面为基准定位）6、铰14H9孔（以13.5孔和左端面为基准定位）7、铣内圆曲面R15（以14H9孑L、左端面和R13孔为基准定位）&粗铣拨叉

14、脚内端面（以14H9孔、右端面和R15孔为基准定位）9、铣槽两面和底面（以16圆柱面和24左端面为基准定位）10、钻8.7mm孔（以16圆柱面和24圆柱面的一线为基准定 位）11、锪平12孔（以16圆柱面和24圆柱面的一线为基准定位）12、 精铣拨叉脚内端面（以14H9孔、右端面和R15孔为基准定 位）13、去毛刺14、清洗15、检验五、工序设计16、1 选择加工设备与工艺装备17、 1） 工序（1）钻13.5，选择Z525型立式钻床（表5-64）。18、 2） 工序（2）、（3）铣24端面，选择X51立式型机床（表 5-71 ）。19、 3） 工序（4）、（5）倒角和工序（6）铰14H9孔，

15、选择Z525 型立式钻床（表 5-64）。20、4）工序（8）、（12）粗、精铣脚内端面， 工序（7）铣曲面 R15 均选择 X62W 型机床（表 5-74）。21、5）工序（ 6）铣槽，选用 X62W 型机床（表 5-74）。22、6） 工序（7）钻8.7孑L, 工序（8）锪平12孔均选 Z525 型机床 （表 5-64）。23、7）工序（ 13）去毛刺，选用钳工台。24、8）工序 （14）清洗，选用清洗机。25、9）工序（ 15）检验，选用检验台（ 2）选择刀具（参考指南 ）1）工序（1）钻 14H9 孔至 13mm,选择 d=13mm、L1=101、L=182、莫氏圆锥号1 （表5-83

16、）2） 工序（ 2）、 （3）铣两端面,选择镶齿三面刃铣刀,D=100, d=27,齿数=12（表 5-105）3）工序（ 4）、（5）倒角,选择 d=16mm, L=93mm, l=20mm 的锥柄锥面锪钻（表5-88）4）工序（6）铰 14H9 孔，选择 d=14mm、L=189、L1=108，莫氏圆锥号1 （表5-84）5） 工序（7）选择 D=30mm、d=10mm、l=12mm、Z=10 的镶齿三面刃铣刀（表5-105）6） 工序（8）、（ 12），选用镶齿三面刃铣刀，选择D=38mm，d=12mm,l=12mm，Z=10的镶齿三面铣刀（表 5-105）7）工序（9）选择 D=80m

17、m，d=22mm，l=12mm，Z=10 的镶齿三面刃铣刀（表5-105）7）工序（10）钻8.7孑L,选取d=8.7mm, 1=81,锥柄扩孔钻（表5-86）8）工序（11）锪平12孔，根据文献【1】表3-12选取d=12mm,d1=6.6mm, d2=8mm, L=80mm, l=18mm的带导柱直柄平底锪钻。（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

18、尺、塞规2确定工序尺寸1）工序（1）、（6）该孔由高速钢钻头钻出底孔后，再由圆孔铰刀铰出，由参考文献【3】表2.3-15查得，铰孔的余量0.5mm,所以钻孔的余量，Z钻=14/2-0.5=6.5mm。则钻孔工序尺寸13.5公差为+0.120,铰孔工序尺寸及公差为14+0.043。2）工序（2）、（3）24mm两端面，由铣削加工来完成，工序余量为 2mm。3） 工序（4） （5）倒角，有由铣削加工完成，工序余量为1.5mm。4） 工序（7）内圆曲面R15，又铣削加工完成，工序余量为 2mm。4）工序（8）、（ 12）脚内表面的Ra为6.3卩m,需经粗铣、精铣两次 加工，由参考文献【3】表2.3-

19、21查得精加工余量为0.5mm,所以粗 加工余量为1.5mm （右端面）和1.5mm （左端面）。5） 工序（9）加工14H13槽面，上面以确定加工余量 2mm,故可一 次铣出。6） 工序（10）加工8.7+0.09 0孑L,采用直径为8.7的高速钢钻 头加工即可。7）工序（11）锪12孔，由文献【1】表5-41得孔深11 = 12取2mm。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。ap=2mm,查表得进给量f =0.2mm/z,又X62铣床主轴转速30-15

20、00r/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 V -dn 3.14 100 15047.12m/min。1000 1000校核机床功率： 参考公式 Pm 300 10 5 d0.13 ae0.88 af0.75 apZnkpm其中 ap 2mm d=100mm ae 24mm af 0.2mm/z z=12n=150/60r/s kpm=1，解得 pm 1,61 kw<7.5kw，故可用。2工序4切削用量：本工序为钻© 13mm、扩© 14H9（00,043 ）。2,1确定钻© 13mm孔的切削用量。所

21、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ap=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=1000v =514,19r/min,故取 n=545r/min , d此时 v=Q =22,26m/min。10002,2确定扩© 14H9（00,043）孔的切削用量。所选刀具为14 GB/T1141-1984,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ap = 1/2=0.5mm,查表得进给量f =0.45mm/r，切削

22、速 度 v =60m/min。则主轴转速 n=1000v =1364.19r/min,故取 n=960r/min， d此时 v二少=42.2m/min。10002.3基本时间确定钻© 13mm孔的基本时间切=LfnI h Jfn46 2 7.70.28 5456021.9s确定扩© 14H 9 ( 00.043)孔的基本时间切=Lfnl h 2fn46 2 7.70.45 960607.74s3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。ap=2mm,查表得进给量f =0.2mm/z,又X6

23、2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v 3.14 100 150 47.1m/min。1000 1000校核机床功率：参考公式 pm 300 10 5 d0.13 ae0.88 af075 apznkpm其中 ap 2mm d=100mmae 31mm af 0.2mm/z z=12n=150/60r/s kpm=1，解得 pm 2.01kw<7.5kw，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。ap=2mm,查表得进给量f =0.2mm/z

24、,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,则切削速度为校核机床功率：参考公式 pm 300 10 5 d0.13 aeafapznkpmVdn10003.14 100 200100062.83m/min。其中 ap 2mm d=100mm ae 7mmaf 0.2mm/ z z=12n=200/60r/s kpm=1，解得 pm 0.72 kw<7.5kw，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。ap=4mm,查表得进给量f =0.2mm/z,又X62铣床主轴转速3

25、0-1500r/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，则切削速度为校核机床功率：参考公式Pm 30050.130.880.7510 daeafapz nkpm其中 ap 0.35mmd=100mmae 4mmaf 0.2mm/ z z=121000V 上 3.14 100 25078.5m/min1000n=250/60r/s kpm=1，解得 pm 0.1 kw<7.5kw，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。ap=2mm,查表得进给量f =0

26、.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v dn 3.14 100 150 47.1m/min 。 1000 1000校核机床功率：参考公式 Pm 300 10 5 d0.13 ae0.88 af0.75 apznkpm其中 ap 2mm d=100mmae 10mm af 0.2mm/z z=12n=150/60r/s kpm=1，解得 Pm 0.74 kw<7.5kw，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。ap=4mm,查表得进给量f =0.

27、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，则切削速度为校核机床功率：参考公式 pm 300 10 daeafapznkpmV上 3.14 100 22069.1m/min。1000 1000其中 ap 4mm d=100mm ae 18mmaf 0.2mm/ z z=12n=220/60r/s kpm=1，解得 pm 3.66 kw<7.5kw，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ap=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=1000v =987.8r/min,故取 n=960r/min，此时 dv=26.24m/mi n。1000七、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)