机械制造基础课程设计

本文格式为Word版，下载可任意编辑——机械制造基础课程设计学号06080729成绩

课程设计说明书

系别机电工程系

专业机械设计制造及其自动化方向机电一体化

课程名称《制造技术基础课程设计》学号06080729姓名张森指导教师

题目名称CA6140车床拨叉设计时间2023年3-6月

2023年5月日

目录

一、序言1二、零件的工艺分析及生产类型的确定2三、选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图4四、选择加工方法，制定工艺路线8五、工序设计10六、确定切削用量及基本时间12七、专用机床夹具设计15八、设计心得17九、④以圆柱销孔φ8H7为中心的加工表面。4.确定零件的生产类型

零件的年产纲领可按下式计算N?Qm（1+a%）(1+b%）N——零件的生产纲领（件/年）Q——产品的年产量（台、辆/年）

M——每台（辆）产品中该零件的数量（件/台、辆）a%——备品率，一般取2%~4%b%——废品率，一般取0.3%~0.7%

N=8500台/年1件/台（1+3%）（1+0.5%）=8799件/年

拨叉重量为1.0Kg，查表1-2知，拨叉属轻型零件；由表1-3知，该拨叉的生产类型为大批生产。

表1-2不同机械产品的零件质量型别

表2-3机械加工零件生产类型的划分

表1-3机械加工零件生产类型的划分

三、选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图

1.选择毛坯

该零件材料为HT200。该拨叉在工作过程中要承受冲击载荷，为加强拨叉的强度和冲击韧度，获得纤维组织，毛坯选用铸件。该拨叉的轮廓尺寸不大，且生产类型为大批生产，为提高生产率和铸件精度，宜采用金属模机器造型。毛坯的拔模斜度为5度。2.确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差

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①铸件基本尺寸机械加工前的毛坯铸件的尺寸，包括必要的机械加工余量。

求最大轮廓尺寸根据零件图计算轮廓尺寸，长80mm，宽73mm，高50mm，故最大轮廓尺寸为80mm。

此零件的加工方法为金属型铸造，根据表2-1可以确定毛坯的加工余量等级为F,因此可通过表2-2确定铸件机加工余量（RMA）对所有加工表面取同一个数值，由表2-8（4）查最大轮廓尺寸为80mm、机械加工余量等级为F级，得RMA数值为1mm，查表2-3可得到毛坯的公差等级为CT8。Φ8的销孔和M10的螺纹孔由于孔太小，铸成实心。Φ40的圆柱面不需要机加工。

②确定毛坯尺寸，如图2-1和表2-4所示。

表2-1毛坯铸件典型的机械加工余量等级

表2-2要求的铸件机械加工余量（RMA）/mm表2-3大批量生产的毛坯铸件的公差等级

通过以上各表个以下三个表达式可得出拨叉毛坯尺寸如表2-4。单侧作机加工R=F+RMA+CT/2

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圆柱形或双侧作机加工R=F+2RMA+CT/2

内腔作机加工R=F-2RMA-CT/2

表2-4拨叉毛坯尺寸公差及加工余量/mm

项目B面C面，E面φD面公差等级CT加工面基本尺寸铸件尺寸公差机械加工余量等级RMA毛坯基本尺寸

151.7122.611170.2119.4------FFFFFF---1.41.21.41.41.61.2---502060557322---888888--φφφ40φ8M1061.752.36

图2-1

③铸件质量

根据零件的成品质量1Kg，估算为

=2.6Kg。

④绘制毛坯图，如图2-2所示。

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图2-2

四、选择加工方法，制定工艺路线

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，加工工艺过程中回问题百出，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。根据这个基准选择原

?0.021则，现选取φ220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，

限制5个自由度。φ40的一个端面作主要定位面，达到完全定位,然后进行加工。

②精基准的选择。

的孔和一个端面作为精基准。

?0.021主要应当考虑基准重合的问题，选用φ2202.零件表面加工方法的选择

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本零件的加工加工面有内圆、内孔、端面、销孔，螺纹孔等，材料为HT200。以及公差等级和表面粗糙度要求，参考相关资料，其加工法选择如下。

?0.021①φ220的孔根据GB1800-79规定其公差等级为IT7，表面粗糙度为

Ra1.6μm，

需进行钻扩拉。

②φ40圆柱的两个端面，50mm，未标注公差尺寸，公差等级IT7，表面粗糙度Ra3.2μm，需进行粗洗半精洗

洗。

③φ55的拨叉脚小内表面，公差等级IT9，表面粗糙度Ra3.2μm，需进行粗镗半精镗。

④φ7拨叉脚大内表面，公差等级IT12，表面粗糙度Ra6.3μm，需进行粗镗。⑤φ8mm销孔，公差等级IT7，表面粗糙度Ra1.6μm，需进行钻粗铰

。

⑥拨叉脚左端面25mm，未标注公差尺寸，公差等级IT7，表面粗糙度Ra3.2μm，需进行粗洗半精洗

⑦拨叉脚右端面洗。⑧拨叉脚端面

，公差等级IT7，表面粗糙度Ra6.3μm需进行粗洗

洗。

洗。

，公差等级IT7，表面粗糙度Ra3.2μm需进行粗洗半精洗

⑨螺纹孔M8，公差等级IT8，表面粗糙度Ra3.2μm，需进行钻铰，丝锥攻内螺纹。

3.制定工艺路线

工序一对铸件进行退火处理。工序二初检，检查毛坯是否存在缺陷。

工序三以φ40外圆为粗基准，粗铣、半精洗和精铣φ22孔上端面，并且保证上端面

与φ22孔的轴线垂直度为0.05mm。

工序四以φ22孔上端面为精基准，钻、扩、铰、精铰φ22孔,孔的精度达到IT7。工序五以φ22孔为精基准，粗铣、精铣φ73孔上下表面，保证端面相对孔的垂直

度误差不超过0.07mm。

工序六以φ22孔为精基准，粗铣、精铣φ55孔上下表面，保证端面相对孔的垂直

度误差不超过0.07mm。

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工序七以φ22孔为精基准，粗铣φ73孔，保证空的精度达到IT12。工序八以φ22孔为精基准，粗铣半精铣φ55孔，保证空的精度达到IT12。工序九以拨叉头端面孔为精基准，钻φ8孔（装配时钻铰锥孔）。工序十以拨叉头两端面为精基准，钻φ6孔，攻M8螺纹。工序十一把产品切开。

工序十二对拨叉脚进行热处理——拨叉脚两端面局部淬火。工序十三对切断的拨叉脚进行磨削。工序十四钳工去毛刺。工序十五清洗

工序十六终检，按零件图样要求全面检查。

五、工序设计

1.选择加工设备与工艺装备

⑴选择机床根据不同的工序选择机床

①工序二、三、五、十二、十三是粗铣和精铣。各工序工步不多，大批量批生产，应选用立式铣床就能满足要求。本零件外廓尺寸不大，精度要求一般，则选用常用的X51立式铣床。②工序四、十四、十五是钻扩铰。选用周边组合钻床。

③工序六、七、八、九、十、十一是粗铣和精铣。各工序工步不多，大批量生产，应选用双面卧式车床。

④工序十二、十三是粗镗和精镗。各工序工步不多，大批量生产，应选用立式镗床。⑵选择家具本零件所有工序均使用专用夹具。⑶选择刀具根据不同的工序选择刀具。

①再铣床上的加工工序，一般采用硬质合金铣刀。采用YT类硬质合金，粗加工用YT15,半精加工用YT15，精加工用YT30。零件要求铣切深度为10mm，铣刀直径应为40～80mm。②在钻床上的加工工工序，钻φ8孔和钻φ6孔，由于在圆柱面上钻孔，则选用复合钻钻孔，钻φ22的选用麻花钻来完成。

③为了保证一些重要表面的精度，要在镗床上完成一些镗削，选用一些镗刀。④为了保证φ22孔的精度，还要选用相应的扩孔钻和铰孔钻来完成。

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⑤要对φ6的孔攻内螺纹，选用相应的丝锥。

⑵选择量具本零件属于大批量生产，一般状况下选用量规和一些高生产率的专用检具。根据零件表面的精度要求、尺寸和形状特点，选择如下。①选择各端面测量工具，选用游标卡尺。②选用各内圆表面测量工具，选用专用量规。③选用加工孔量具。φ

mm孔经钻、扩、铰、精铰。

i.钻φ22mm孔选用度数值为0.01mm、测量范围5～30mm的内径千分尺。ii.扩孔φ22mm孔，可选用读数值0.01mm、测量范围18～35mm的内径百分表。iii.铰φ22mm孔，可选用读数值0.01mm、测量范围18～35mm的内径百分表。

iv.精铰φ22mm孔，由于孔的精度要求较高，加工是每个工件都要进行测量，故宜选用极限量规。根据孔径选用锥柄圆柱塞规。④加工φ8mm和φ6mm孔。经过钻得到。

i.钻φ8mm和φ6mm孔选用度数值为0.01mm、测量范围5～30mm的内径千分尺。2.确定工序尺寸

⑵确定φ22mm孔的工序尺寸如表4-1

表4-1/mm

工序四加工面φ22mm孔总加工余量2.6工序加工余量2.6工序四——钻--扩--粗铰--精铰φ22mm孔

由表可查得，精铰余量

=0.06mm；粗铰余量

=0.14mm；扩孔余量

=1.80mm；钻

孔余量=20mm。查表可依次确定各工序尺寸的加工精度等级为，精铰：IT7；粗铰：IT10；

扩：IT12；钻：IT13。根据上述结果，再查标准公差数值表可确定各工步的公差值分别为，精铰：0.021mm；粗铰：0．084mm；扩：0.21mm钻：0.33mm。

综上所述，该工序各工步的工序尺寸及公差分别为，精铰：

mm；扩孔：

mm；钻孔：

mm；粗铰：

mm，它们的相互关系如图4-1。

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图4-1

六、确定切削用量及基本时间

2.工序四的切削用量及基本时间的确定

⑴切削用量本工序为孔加工。已知加工材料为HT200，=200MPa，硬度241～285HBS；所选机床为立式钻床Z525，工件卡在两块V型块之间。

①钻孔工步,取=20mm，选取该工步的没转进给量f=0.225r/mm，切削速度=18m／min，由公式n?1000v/?d可求得该工序钻头转速为n=286.62r／min，查表所列Z525型立式钻床的主轴转速，取转速n=392r／min。再将此转速代入公式n?1000v/?d，可求出该工序的实际钻削速度v＝nπd／1000＝392×π×20／1000＝24.6m／min。

②扩孔工步，取

=1.8mm，选取该工步的没转进给量f=0.6r/mm，切削速度=10m／

min，由公式n?1000v/?d可求得该工序钻头转速为n=140.09r／min，查表所列Z525型立式钻床的主轴转速，取转速n=195r／min。再将此转速代入公式n?1000v/?d，可求出该工序的实际钻削速度v＝nπd／1000＝195×π×21.8／1000＝13.4m／min。

③粗铰工步，取

=0.14mm，选取该工步的没转进给量f=1.0r/mm，切削速度=8m／

min，由公式n?1000v/?d可求得该工序钻头转速为n=116.12r／min，查表所列Z525型立式钻床的主轴转速，取转速n=140r／min。再将此转速代入公式n?1000v/?d，可求出该

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工序的实际钻削速度v＝nπd／1000＝140×π×21.8／1000＝9.6m／min。

④精铰工步，取

=0.06mm，选取该工步的没转进给量f=1.2r/mm，切削速度=9m／

min，由公式n?1000v/?d可求得该工序钻头转速为n=130r／min，查表所列Z525型立式钻床的主轴转速，取转速n=140r／min。再将此转速代入公式n?1000v/?d，可求出该工序的实际钻削速度v＝nπd／1000＝140×π×22／1000＝9.7m／min。⑵基本时间

②工序四——钻、扩、粗铰、精铰φ22mm孔

钻孔工步，钻孔的基本时间可由公式tj?L/fn?(l?