设计拨叉零件的机械加工工艺规程(机械制造工艺学课程设计)

1、湖南工业大学课程设计资料袋机械工程学院（系、部）学年第1学期课程名称机械制造工艺学指导教师职称学生姓名专业班级机械工程及自动化学号题目设计“ 拨叉 ”零件的机械加工工艺规程（年产量为4000 件）成绩起止日期年12月18日 2011年 12月24 日目录清单序号材 料 名称资料数量备注1课程设计任务书12课程设计说明书13课程设计图纸10张456注意：需要过程工艺卡和CAD 图的同学请加我QQ：7427189151课程设计任务书2011 2012 学年第 1 学期机械工程学院（系、部）机械工程及自动化专业班级课程名称：机械制造工艺学设计题目： 设计“”零件的机械加工工艺规程（年产量为 4000

2、 件）完成期限：自年12月18日至年 12月24日共1 周一、设计的主要技术参数二、设计任务内三、设计工作量容1. 产品零件图，一张及2. 零件的机械加工工艺规程，一本任3.课程设计说明书，一本务进起止日期工作内容度2011.12.18-2011.12.19熟悉零件，查阅资料，画零件图；安2011.12.19-2011.12.21选择加工方案，确定工艺路线和工艺尺寸，填写工艺卡片；排2011.12.21-2011.12.23编写设计说明书；2011.12.23-2011.12.24准备及答辩。主1 邹青 . 机械制造技术基础课程设计指导教程 . 第 3 版 . 北京：机械工业出要版社， 201

3、0参考2 赵家齐 . 机械制造工艺学课程设计指导书 . 第 2 版. 北京：机械工业出版资社， 2006料指导教师（签字）：2011年12 月8日系（教研室）主任（签字）：年月日2机械制造工艺学课程设计设计说明书设计“拨叉 ”零件的机械加工工艺规程（年产量为 4000 件）起止日期：年12月18日至年12月24日组员姓名班级学号成绩指导教师(签字)- 3 -机械工程学院机械制造工艺学课程设计说明书题目 :支架零件机械加工工艺规程及关键工序夹具设计专业：班级：设计者：学号：指导教师：机械制造工艺学- 4 -课程设计任务书题目 :拨叉零件机械加工工艺规程及关键工序夹具设计内容：1.零件图1 张2.

4、毛坯图1 张3.机械加工工艺过程综合卡片1 张4.机械加工工序卡片7 张5.夹具结构设计装配图1 张6.夹具结构设计零件图2 张7.课程设计说明书1 份专业：班级：设计者：学号：指导教师：目录- 5 -一、零件的分析31.1 、零件的作用31.2、零件的工艺分析3二、确定生产类型4三、确定毛坯5四、工艺规程设计64.1 基准的选择64.2 工序8五、夹具设计175.1 精度和批量分析175.2 定位基准的选择175.3 确定加紧机构175.4 确定其他装置和夹具体18心得体会20参考文献20一、零件的分析（一）、零件的作用它位于车床变速机构中，主要起换档，使主轴回转运动按照工- 6 -作者的要

5、求进行工作。宽度为 18+0.0110mm的槽尺寸精度要求很高，因为在拨叉拔动使滑移齿轮时如果槽的尺寸精度不高或间隙很大时，滑移齿轮得不到很高的位置精度。所以，宽度为 18+0.0110mm的槽和滑移齿轮的配合精度要求很高。（二）、零件的工艺分析拨叉共有两组加工表面。以花键孔的中心线为基准的加工面这一组面包括 ?25+0.230mm 的六齿方花键孔、 ?22+0.280 花键底孔两端的 2X150 到角和距中心线为 27mm 的平面。以工件右端面为基准的8+0.030 mm 的槽和 18+0.120mm 的槽经上述分析可知， 对于两组加工表面，可先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工另一组

6、表面。二、确定生产类型该拨叉的生产纲领：年产量 4000 件；每日 3 班。属于小型零件，中批量生产。特点- 7 -毛坯的制造方法及加工余量：部分铸件用金属型；部分锻件用模锻。毛坯精度中等、加工余量中等。机床设备及其布置形式：部分采用通用机床，部分采用专用机床，按零件分类，部分布置成流水线，部分布置成机群式。夹具：广泛使用专用夹具，可调夹具。刀具和量具：按零件产量和精度，部分采用通用刀具和量具，部分采用专用刀具和量具；部分采用划线找正，广泛采用通用夹具或专用夹具装夹。操作工人平均技术水平：一般成产率：一般成本：一般工艺文件：有较详细的工艺规程，用工艺卡片管理生产。三、确定毛坯确定毛坯的制造形成

7、零件材料 HT150、考虑到此零件的工作过程中并有变载荷和- 8 -冲击性载荷，因此选用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件的工作可靠。由于生产纲领为中批生产而且零件的尺寸并不很大，故可采取模锻成型。经查金属机械加工工艺人员手册表 5-5 取等级为 2 级精度底面及侧面浇注确定待加工表面的加工余量为 3±0.8mm。毛坯零件图如下图：正视图左视图四、工艺规程设计4.1 基准的选择粗基准的选择： 因为要保证的 22 孔的中心线垂直于右端面，- 9 -所以以 40 的外圆表面的粗基准。精度基准的选择：为保证定位基准和工序基准重合，以零件的C面为精基准。制定工艺路线。方案一工序：粗 -

8、半精车 -磨削两端面，同时倒两端 45°倒角。粗刨 -半精刨 -净刨 A 面钻-粗绞 -精绞深 14 9 的盲孔 mm钻-扩3 的锥销孔，以 A 面及9 孔为基准，钻-粗绞 -精绞 22 圆柱孔，以两端面的中轴线为基准。铣削 60-0.030mm 的槽。铣削 18+0.01100mm的槽。插键槽。方案二工序：粗、精车端面，倒两端 45°倒角。以40mm 圆柱面为粗基准。选用 C3163-1 转塔式六角车床及三爪卡盘夹具。钻、扩底孔插键槽。以 D 面为基准，钻、扩 3 的锥销孔，以A 面及 9 孔为基准，选用钻床加专用夹具。钻、扩 9+0.0220mm 的孔。以底孔的中心线及

9、D 面为基准。选用钻床加专用夹具。铣削 18+0.0120mm 的槽。以花键的中心线及A 面为基准。选用X62W 卧式铣床加专用夹具。方案分析：-10-上述两方案中，都能达到零件的尺寸，粗糙度要求，方案一的工部比较多，而且出现了多次精加工，在同样满足零件要求的情况下，方案一的成本，工时都比方案二贵，所以采用方案二比较合理以上工艺过程详见附表 1“机械加工工艺过程综合卡片”机械加工余量。CA6140 的拨叉材料为 HT150。 b =160MPa HBS 生产类型为由大、中批量生产，采用模锻锻模。根据上述的原始资料加工工艺，分别确定各个加工表面的机械加工余量，工序尺寸以毛坯尺寸如下：D 面的加工

10、余量D 面有 3±0.8mm 的加工余量，足够把铸铁的硬质表面层切除。单键底孔。要求以底孔外径定心，故采用拉削加工内孔尺寸为22 0+0.28，见零件图，参照金属机械加工工艺人员手册表 3-59 确定孔加工余量的分配。钻孔 21mm扩孔 22mm插键槽花键孔要求以外径定心：拉削时加工余量参照金属机械加工工艺人员手册取 2 =1mmA 面的加工余量。此工序分 2 个工步 1、粗铣 B 面2、精铣 A 面。精加工余量为 0.2mm粗铣加工余量为2.8mm(五 )确定切削用量及基本工时。4.2 工序工序 （一）-11-车削 D面。1加工条件。工件材料：灰口铸铁HT200。 b=145MPa

11、。铸造。加工要求：粗、半精车 D 面并保证 40mm 的工序尺寸，Ra=12.5m机床 C3163-1。转塔式六角卧式车床。刀具：刀片材料。r =12. ao=6-8b= -10o=0.5Kr=90n=152、计算切削用量 。（1）已知长度方向的加工余量为 3±0.8mm 。实际端面的最大加工余量为 3.8mm 。故分二次加工（粗车和半精车） 。长度加工公差 IT 级取-0.46mm（入体方向）（2）进给量、根据切削简明手册 （第 3 版）表 1.4 当刀杆尺寸为 16mm× 25mm, mm 时，以及工件直径为 40mm 时?=0.6-0.8mm/ .按 C 车床说明书

12、取?=0.6 mm/n。由于存在间歇加工所以进给量乘以 k=0.750.85 所以：实际进给量 f=0.6×0.8=0.48 mm/按 C 车床说明书 ? 0.53（3）计算切削速度。按切削简明手册表 1.27 ，切削速度的计算公式为（寿命选 T=60min）刀具材料 YG6V=Cv/(Tm ·ap xv·f yv) · kv其中：Cv=158 xv=0.15 yv=0.4 M=0.2 修正系数 Ko 见切削手册表 1.28kmv=1.15kkv=0.8kkrv=0.8ksv=1.04kBV=0.81Vc =158/( 600.2·20.15&

13、#183;0.53 0.4) ·1.15·0.8·0.8·0.81·0.97=46.9(m/min)（4）确定机床主轴转速ns=1000vc/（r/min）dw=229.8按 C 车床说明书 200 rmin所以实际切削速度 V=40.8m/min-12-（5）切削工时，按工艺手册表6.2-1由于铸造毛坯表面粗糙不平以及存在硬皮，为了切除硬皮表层以及为下一道工步做好准备Tm=(L+L1+L2+L3)/nw x f=0.33 （min） L=(65-0)/2=32.5L1=3、L2=0、L3=02、精车已知粗加工余量为0.5mm。进给量 f. 根

14、据切削用量简明手册表1.6 ， f=0.15 0.25mm/r按 C车床说明书 0.16 mm/r计算切削速度 按切削用量简明手册 表 1.27，切削速度的计算公式为（寿命选 T=60min）V=Cv/(Tm ·ap xv·f yv) · kv=158/( 600.2·20.15·0.16 0.4) ·1.15· 0.8· 0.8· 0.81·0.97 =83.85(m/min)确定机床主轴转速 . nw=1000vc/dw =410.8（r/min ）按 C3163车床说明书取 nw=400（

15、r/min ）实际切削速度 V=57.1m/min切削工时，查工艺手册表6.2-1Tm=(L+L1+L2+L3)/nwxf=22.5/400x0.16=0.35 （min ）由于 下一 道工 序是钻孔，所以留下?20mm的 台阶，所以L=(65-20)/2=22.5 mmL1=3.L2=0. L3=03、钻孔、扩孔、倒角。（ 1）、钻孔钻头选择：见切削用量简明手册表 2.2钻头几何形状为（表2.1 及表 2.2）：双锥修磨具刃，钻头参数： 21 =30 ° ， 2 =118 ° ， 2 =70 ° ， b =3.5mm ,ao=12° ,=55°

16、; ,b=2mm，=4mm。根据切削用量简明手册表2-9 确定 f=0.48-13-、按机床进给强度决定进给量：根据表 2.9 ,当 b 210MPa 020.5mm 可确定 f=0.75。按 C3163-1车床说明书取 f=0.62mm/n.、 决定钻头磨钝标准及寿命表 2.21，当 do=20mm、钻头最大磨损量取 0.6 寿命 T=45min.、切削速度由切削用量简明手册，表 2.15 得 =21m/minn=1000V/D=334.4由机床技术资料得和334.4 接近的有280n/m 和 400n/min取 280n/min取 n=280m/min. 实际 =17 m/min、 基本工

17、时， Tm=L/nf=(80+10)/280x0.62=0.32 (min)入切量及超切量由表2.29. 查出 +=10mm所以 Tm=L/nf=(80+10)/280x0.62=0.32 (min)（2）、扩孔刀具直径 do=22mm；刀具几何参数同上。由于两孔直径相差不大， 为了节省停车和调换走刀量等辅助时间， n 和 f 都不变，所以 Tm 同上 Tm=0.32倒角刀具 15°锪钻由于两孔直径相差不大， 以表面粗度要求不高手动进给。（3）、倒角刀具：专用刀具。此工步使用到专用刀具与手动进给。检验机床功率按切削用量简明手册表1.2可以查出 当 160245HBS 2.8 0.6

18、41 min 3.4kw按 C 车床说明书 主电机功率 11可见比小得多所以机床功率足够所用切削用量符合要求钻削功率检验按切削用量简明手册表 2.21当 21 0.64 查得转矩 61.8N.M切削用量简明手册表由表2.32得功率公式-14-CMcVc/30do=61.8x17/30x21=1.67km按 C 车床说明书 主电机功率 11可见 C 比小得多，所以机床功率足够，所用切削用量符合要工序（二）插键槽键槽的宽度为 60-0.020mm，深度 48mm切削深度 ap=3mm刀具耐用度 t=200min进给量 f=1mm插槽速度 V=8.81m/min切削力 Nz=1548=1393.2N

19、/m机动时间 T0=f 为进给量； n 为双行程次数； h 为被加工槽的深度机动进给时， H=h+1工序（三）粗铣，精铣 A 面。加工要求：粗铣A 面，精铣 A 面， Ra=3.2。用标准镶齿圆柱铣刀粗铣加工余量 3mm机床 ： 62W加工工件尺寸：宽度： 40mm 长度： 28mm1. 粗铣选择刀具根据切削用量简明手册表 3.1 铣削宽度 ae5mm 时。直径为do=50mm 故齿数，由于采用标准镶齿圆柱铣刀铣刀几何参数（表 3.2） rn=10°ao=16°-15-切削用量3mm选择刀具磨钝标准及刀具寿命。 根据切削用量简明手册 表 3.7、铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为

20、0.6 镶齿铣刀do=50mm，刀具寿命T=120min（表 3.8）决定切削速度 Vc、可根据切削用量简明手册表3.9 确定Z=8, aP=40-70mm, ac=2.8±0.8Vc=(Cvdoqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)Cv=20,qv=0.7,Xv=0.3,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.3,m=0.25,Km=1.12,Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)=23.7(m/min)n=1000V/d=(1000x23.7)/(3.14x50)=151r/min根据 X62W 型铣床说明书选 n=1

21、60r/minVc=3.14nd/1000=(160x3.14x50)/1000=25.1m/minVf=nf=160x0.6=96mm/min选 Vf=80mm/min 实际 fz=Vf/(nxz)=0.0625mm/z5) 机床功率：根据切削用量简明手册 表 3.20 当 Vc=71m/minae=2.8mmap=41mmfz=0.08Kmpc=1.4kw切削功率的修正系数：故 Pct 0.8,根据 X62W 型铣床说明书，机床主轴允许的功率为Pcm=7.5× 0.75=5.63kw故 PccPcm因此所决定的切削用量 可 以 采 用 。ae=2.8mmVf=80m/minn=1

22、60r/minVc=25.1m/minfz=0.0625mmm/z6) 基本工时根据切削用量简明手册表3.5Tm=(L+L1+ )/Vf=(28+14)/80=0.525 （min）L1+ =14mm工序（四）钻扩、锥销孔加工要求：用乳化冷却液加工工件尺寸，直径 2.5mm，深为 18 的通孔。-16-由切削用量简明手册进给量取 f=0.3 r/min 工具耐用度 t=45minV=14.67 m/min切削力 N=425=404.15N扭矩M=210=368.29 N/m钻完孔保留 0.5mm 的加工余量，再通过扩孔来提高表面精度以保证 Ra=3.2 的粗糙度要求切削深度 ap=45mm进给

23、量取 f=0.3 r/min工具耐用度 t=100min扩孔速度 v=58.95切削力 N=233=537.96扭矩 M=846d=646.00工序（五）钻孔扩孔加工要求：用乳化冷却液加工工件尺寸，直径7mm，深为 10 的盲孔。由切削用量简明手册进给量取 f=0.3 r/min 工具耐用度 t=50minV=27.46 m/min实际取 25 m/min切削力 N=425=1779.70N扭矩M=210=5796.05 N/m-17-钻完孔保留 1mm 的加工余量，再通过扩孔来提高表面精度以保证 Ra=3.2 的粗糙度要求切削深度ap=45mm进给量取 f=0.3 r/min工具耐用度 t=

24、100min扩孔速度 v=123.79 m/min切削力 N=233=2010.46N扭矩M=846d=1677.85 N/m工序（六）铣宽为 180+0.11mm 槽加工要求：用乳化液冷却，加工工件尺寸，宽180+0.11m，长L=40mm，加工余量 23mm由于此工步的设计尺寸精度要求很高，用铣削加工很难达到尺寸精度的要求，所以为了留给下一道公序磨削的加工余量，所以分两步走， ae=23，ap=10mm，选择刀具铣刀参数： L=10 D=100mm d=30mm ro=15° ao=12° an=6° Z=24选择铣削用量由于槽的宽度为18mm, 故二次走完，

25、 ae=23mm ap=10mm由切削用量简明手册 表 3.3确定 f=0.5mm/r现取 f=0.8mm/rfz=0.5/24=0.02mm/z3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命：根据切削用量简明手册表3.7,得最大磨损量为0.5 由表 3.8 确定刀具寿命： T=100min 其中4）确定切削速度Vc 和每齿进给量：决定切削速度Vc 和每齿进-18-给量 Vf 、由切削用量简明手册3.27 的公式Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv) ·KvCv=25,qv=0.2,Xv=0.1,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.1,m=0.25,Km=

26、1.12,Ksv=0.8,KTv=0.82,Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv) ·Kv =98.6m/minn=1000×Vc/do=1000×98.6/3.14× 100=314r/min根据 X62W 型铣床说明书选nc=300r/min实际速度 Vc=donc/1000=94.2m/min选 Vfc=ncf=300X0.5=150mm/min根据 X62W 型铣床说明书选选 Vf=150mm/minfzc=150/300×24=0.020mm/z5）基本工时基本工时根据切削用量简明手册表3.5

27、Tm=(L+L1+ )?i/Vf=(40+20)X2/150=0.8 （min） L1+ =20mm i=2(走两次 )工序（七）磨 18mm 槽保证尺寸 18mm选择砂轮。见切削手册第三章中磨料选择各表，结果为GZ46KV6P350× 40×127 其含义为：磨轮磨料为棕刚玉，为了防止粒度过小而磨轮堵塞，所以选用为粒度为46#，硬度为软 2 级。平型砂轮，其尺寸为16× 6× 40（D× d× H）。切削用量的选择。砂轮转速 n 砂=3000r/min(见机床说明书 )， v 砂=2.5m/s进给量 f=50mm/min 双单行程

28、fr=0.015mm 切削工时。当加工 1 个表面时Tm=(L+y+ )?i K/50=3.1min最后，将以上各个工序切削用、工时定额的计算结果，连同其它-19-加工数据，一起填入机械加工工艺卡片中，见附后表。五、夹具设计-20-5.1 精度和批量分析本工序有一定位置精度要求， 属于批量生产， 使用夹具加工时适当的。考虑到批量不是很大，因此夹具结构因尽量简单，以降低成本。5.2 定位基准的选择由零件图可知，下端 ?22 孔中心线是主要基准和设计基准，对加工锥孔需要专用夹具，锥孔的深度基准为 ?22 中心线，锥孔中心线的角度基准为支架母线垂直面。出于定位简单和快速的考虑，选择下端 ?22 孔中

29、心线为基准定位图 5-1，再使用 V 型块加紧矩形块使工件完全定位图 5-2。 5.3 确定加紧机构夹紧力方向原则：（1）夹紧力的作用方向不应破坏既定位置；（2）夹紧力的作用方向应使所需夹紧力尽可能小；（3）夹紧力的作用方向应使工件的夹紧变形最小。夹紧作用点原则：（1）夹紧里的作用点应正对夹具定位支撑元件或位于支撑元件所形成的稳定受 力区域内，以免工件产生位移和偏转；（2）夹紧力的作用点应正对工件刚性较好的部位上，以使夹紧变形尽可能少， 有时可采用增大工件受力面积或合理分布夹紧点位置等措施来实现；（3）夹紧力的作用点应尽可能靠近工件的加工表面，以保证夹紧力的稳定性和 可靠性，减少工件的夹紧力， 防止加工过程中可能产生振动。根据以上要求，考虑加工零件的特点及定位方式，确定夹紧方式。本设计方案选用的是螺旋夹紧机构，夹紧方向水平向下，通过螺母的转