机械制造工艺学课程设计教材

1、机械制造工艺学课程设计说明书课题:拨叉零件的机械加工工艺规程设计学生姓名：专业：机械制造及自动化学 号：班 级：指导教师：机械工程学院2011年12月28日机械制造工艺学课程设计任务书拨叉零件的机械课程设计任务书姓名：专业：机械制造与自 动化班级：指导教师：职称：课程设计题目：拨叉零件的机械加工工艺规程设计已知技术参数和设计要求：1、铸造圆角 R3- 5。2、材料是 HT200,重量是1.0Kg生产纲领为大批量生产，设计的要求包括以下几个部分： 零件图1张机械加工工序卡15张课程设计说明书1份所需仪器设备：制图板丁字尺计算机成果验收形式：1、设计说明书一份2、零件图一张（电子稿）3、机械加工工

2、工序卡片参考文献：1、李益明主编，机械制造工艺设计简明手册，机械工业出版社，1993年.2、机械制造工艺学/陈明主编.一一北京：机械工业出版社，2005.8 3、机械制造工艺学课程设计机床专用夹具图册/李旦，王杰等著 一一2版。一一哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2005.2时间 安排课程设计内容时间熟悉课题、查阅资料p天零件分析，画零件图1天制订零件加工工艺规程2天填写工艺文件1.5天编写设计说明书1.5天合计7天指导教师:教研室主任:2011年12 月28日零件图如下英余0材料I HT200目录第一章 拨叉的工艺分析及生产类型的确定 7一、拨叉的用途二、拨叉的技术要求三、审查拨叉的工艺性四、

3、确定拨叉的生产类型第二章 确定毛坯、绘制毛坯简图 8一、选择毛坯二、确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量1. 基本参数2公差等级3. 公差带的位置4. 要求的机械加工余量5. 在图2-1上标注第三章拟定拨叉工艺路线 10一、定位基准的选择1. 精基准的选择2. 粗基准的选择二、表面加工方法的确定三、加工阶段的划分四、工序的集中与分散五、工序顺序的安排1. 机械加工工序2. 热处理工序3. 辅助工序六、确定工艺路线第四章机床设备及工艺装备的选用 12一、机床设备的选用二、工艺装备的选用第五章加工余量、工序尺寸和公差的确定 12第六章切削用量的计算 14一、切削用量的计算1、工序10-粗铣拨叉头两端面

4、2、工序 20-半精铣拨叉头左端面 A3、工序30-粗铣拨叉角两端面4、工序40-半精铣拨叉脚两端面5、工序 70-半精铣拨叉头右端面6、工序80-粗铳凸台7、工序90-钻，攻 m8螺纹孔第七章拨叉的机械工艺过程加工卡片 佃参考文献20小结21第一章 拨叉的工艺分析及生产类型的确定一、拨叉的用途该拨叉应用拖拉机变速箱的换档机构中。拨叉头以 25mm孔套在变速叉轴上，并用螺钉与变速叉轴连接，拨叉脚则夹在双联变速齿轮的槽中。当需要变速时，操纵变速杆，变速操纵机构就通过拨叉头部的操纵槽带动拨叉与变速叉轴一 起在变速叉轴一起在变速箱中滑移，拨叉脚拨动双联变速齿轮在花键轴上滑动以 改换档位，从而改变拖拉

5、机的行驶速度。该拨叉在改换档位时要承受冲击载荷的作用，因此该零件应具有足够的强 度、刚度，以适应拨叉的工作条件。该零件的主要工作表面为拨叉脚部槽的两端 面、叉轴孔 25mm在设计工艺规程时应重点予以保证。二、审查拨叉的工艺性分析零件图可知，拨叉头前后两端面和叉脚左右两端面均要求切削加工，且拨叉头的前端由肋板连接，这样节省了材料，且提高了拨叉在换档时的刚度； 25mm 孔和M8m的螺纹孔的端面为平面，可以防止加工过程中钻头钻偏，以保证孔的 加工精度；另外，该零件除主要工作表面（拨叉脚部槽的两端面、叉轴孔 25mm 和拨叉头下台阶面外，其余表面加工精度均较低，不需要高精度机床加工，通过 铣削、钻床

6、的粗加工就可以达到加工要求； 而主要工作表面虽然加工精度相对较 高，但也可以在正常的生产条件下，采用较经济的方法保质保量地加工出来。由此可见，该零件的工艺性较好。三、确定拨叉的生产类型依设计题目知：Q=5000台/年，m=1件/台；结合生产实际，备品率 a唏口废 品率b%分别取3唏口 0.5%。代入公式（1-1 ）得：N=5000台/ 年汇 1 件/ 台汇（1+3% 贰（1+0.5%） =5175.75拨叉重量为0.84kg，由附表（1）知，拨叉属轻型零件；由附表（2）知，该拨 叉的生产类型为大批生产。附表（1）不同机械产品的零件质量型别表机械产品类型加工零件的质量/kg重型零件中型零件轻型零

7、件电子工业机械304305015502000100 2000100附表（2）机械加工零件生产类型的划分、零件特征年生产纲领/件生产类型、产品类型重型零件中型零件轻型零件单件生产5以下20以下100以下成批生产小批51020 200100 500中批1003002005005005000大批30010005005000500050000大量生产1000以上5000以上50000以上第二章确定毛坯、绘制毛坯简图一、选择毛坯由于该拨叉在工作过程中要承受冲击载荷， 为增强拨叉的强度和抗冲击强度，毛 坯选用铸件。该拨叉的轮廓尺寸不大，且生产类型属大批生产，为提高生产率和 铸件的精度，宜采用金属型浇铸。毛

8、坯的起模斜度为 3。二、确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量1. 基本参数（1）铸件基本形状 机械加工前的毛坯铸件的形状如三维图所示（图 2-1）（2）尺寸公差 允许尺寸的变动量。公差等于最大极限尺寸与最小极限尺寸之代数差的绝对值；也等于上偏差与下偏差的绝对值。据分析，公差等级为普通级。图2-1（3）要求的机械加工余量（RMA在毛坯铸件上为了随后可用机械加工方法去除铸造对金属表面的影响，并使之达到所要求的表面特征和必要的尺寸精度而 留出的金属余量。对圆柱形的铸件部分或在双侧机械加工的情况下，RMA应加倍。外表面作机械加工时，RMA与铸件其他尺寸之间的关系可由公式（2-1 ）表示； 内腔作机械加工相

9、对应的表达式为（2-2 ）。R=F+2RMA+CT/2（ 2-1）R=F-2RMA-CT/2（ 2-2）R-铸件毛坯的基本尺寸F-最终机械加工的尺寸CT-铸件公差计算得到：拨叉头左右端面的机械加工余量取 2,拨叉角内表面加工余量取1.5，拨叉角两 端面加工余量为2.0，拨叉头孔加工余量2.5.（5）加工前毛坯铸造尺寸如图2-2所示图2-2(6)零件表面粗糙度于等于1.6um。由零件图可知，该拨叉零件各加工表面的粗糙度ra均大第三章、定位基准的选择拟定拨叉工艺路线定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗基准1. 精基准的选择书.025根据该拨叉零件的技术要求和装配要求，选择拨

10、叉头后端面和叉轴孔25o mm作为精基准，零件上的很多表面都可以采用它们作为基准进行加工，即遵循了 “基0.025准统一”原则。叉轴孔 25o mm的轴线是设计基准，选用其作精基准定位加工拨叉脚两端面和拨叉头下台阶面，实现了设计基准和工艺基准的重合，保证了被 加工表面的垂直度和平行度要求。 选用拨叉头后端面作为设计基准；另外，由于 拨叉件刚度较差，受力容易产生碎裂，为了使得机械加工中产生夹紧损坏， 根据 夹紧力应垂直于主要定位基面，并应作用在刚度较大部位的原则，夹紧力作用点 不能作用在叉杆上。选用拨叉头后端面作精基准，夹紧可作用在拨叉头的前端面 上，夹紧稳定可靠。2. 粗基准的选择 作为粗基准

11、的表面平整，没有飞边、毛刺或其他表面缺陷。选择拨叉孔轴的外圆 面和拨叉脚右端面作为粗基准。采用拨叉孔轴外圆面作粗基准加工内孔， 可以使 内孔加工比较均匀，精度高。采用拨叉头右端面作粗基准加工左端面， 可以为后 续工序准备好精基准。二、表面加工方法的确定根据拨叉零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工件各表面的加 工方法，如表3-1所示。表3-1拨叉零件各表面加工方法加工表面尺寸精度等 级表面粗糙度Ra/卩m加工方案备注拨叉角两端面IT103.2粗铣-半精铣- 磨削拨叉头孔IT81.6钻-扩-粗-精铰螺纹孔IT103.2钻-丝锥攻内螺 纹拨叉头左端面IT103.2粗铣-半精铣拨叉头右端

12、面IT103.2粗铣-半精铣拨叉角内表面IT126.3粗铣凸台IT126.3粗铣三、加工阶段的划分该拨叉加工质量要求较高，可将加工阶段划分成粗加工、半精加工和精加工 几个阶段。在粗加工阶段，首先将精基准（拨叉头左端面和叉轴孔）准备好，使后续工序都 可采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求；然后粗铣拨叉头右端面、 粗铣拨叉脚内表面和凸台。在半精加工阶段，完成拨叉头两端面的半精铣加工和 钻孔丝锥攻丝；在精加工阶段，进行拨叉角两端面的磨削加工。四、工序的集中与分散选用工序分散原则安排拨叉的加工工序。该拨叉的生产类型为大批生产，可以采 用普通型机床配以专用工、夹具，以降低其生产成本。五、工序顺

13、序的安排1.机械加工工序（1） 遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准-拨叉头左端面和叉轴孔电025250mm（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，先加工主要表面-拨叉头左端面和叉轴孔 -0.025*25omm后加工次要表面-螺纹孔。（4） 遵循“先面后孔”原则，先加工拨叉头端面，在加工叉轴孔 25mm孔；先 加工，再加工螺钉孔M8mm2. 热处理工序模锻成型后切边，进行调质，调质硬度为240-285HBS并进行喷丸处理，提高表面硬度和耐磨性。铸件为了消除残余应力，需在半精加工前、后各安排一 次时效处理。3. 辅助工序粗加工拨叉角两端面

14、和热处理后，应安排矫直工序；在半精加工后，安排去 毛刺和中间检验工序；精加工后，安排去毛刺、终检工序。综上所述，该拨叉工序的安排顺序为：基准加工-主要表面粗加工及一些余量大的表面粗加工-主要表面半精加工和次要表面加工-热处理-主要表面精加工第四章 机床设备及工艺装备的选用、机床设备的选用在大批生产条件下，可以选用高效的专用设备，也可选用通用设备。所选用的通 用设备应提出机床型号，如“立式铣床 X51”。二、工艺装备的选用工艺装备主要包括刀具、夹具和量具。在工艺卡片中应简要写出它们的名称， 如 “钻头”、“百分表”等。拨叉的生产类型为大批生产，所选用的夹具均为专用夹具。第五章 加工余量、工序尺寸

15、和公差的确定一、工序10粗铣拨叉头两端面，工序20半精铣拨叉头的左端面，和工序 80精 铣拨叉头角右端面第10.20.80道工序的加工过程为：1） 以右端面定位，粗铣左端面，保证工序尺寸L1 ;以左端面定位，粗铣右端 面，保证工序尺寸L2；2） 以右端面定位，半精铣左端面，保证工序尺寸L3;3） 以左端面定位，半精铣后右端面，保证工序尺寸L4,达到零件图设计尺寸L的要求，L=400.1mrm由图5-1所示加工方案，可找出全部工艺尺寸链，如图5-2所示。求解各工序尺 寸及公差的顺序如下：图5-1尺寸加工示意图L33CJ图5-2尺寸链示意图二、1)求解工序尺寸L3;从图5-2b所示知，查机械加工余

16、量手册得:Z4=1.0mm 贝U L4=L=40，由于工序尺寸 Z4= L3 - L4，Ls = L4+Z4=(40+1)mm 由于 L3是 半精铣加工保证的经济精度等级可达到最终加工要求-IT10 ,因此确定该工序尺寸公差为IT10，其公差值为0.1mm 故L3= (410.05 ) mm2)求解工序尺寸L2;查机械加工余量手册得：Z3=1.0mm则L2=L3+z3=42mm 由于L2是半精铣加工保证的经济精度等级可达到最终加工要求-IT10 ，因此 确定该工序尺寸公差为IT10，其公差值为0.1mm故L3= (42 0.05 ) mm3)求解工序尺寸L1;查机械加工余量手册得：Z2=2-z

17、4=1.0mm,则L1=L2+Z2=43mm因此确定该工序尺寸公差为IT12，其公差值为0.39mm 故L3 =(43 二 0.185) mm三、为验证确定的工序尺寸及公差是否合理，还需要对加工余量进行校核。1)余量Z4的校核 图a中尺寸链Z4是圭寸闭环，计算可得：Z4=1；.08mm环的名称基本尺寸上偏差下偏差增环L3：41+0.05-0.05减环L4-40+0.10Z41+0.15-0.050.12)余量Z3的校核图b中尺寸链Z3是封闭环，计算可得：Z3=1J.1mrm环的名称基本尺寸上偏差下偏差增环L3：42+0.05-0.05减环L4-41+0.05-0.05Z41+0.1-0.1：:

18、;0.2353)余量Z2的校核 图c中尺寸链Z2是封闭环，计算可得：Z2=1235 mm环的名称基本尺寸上偏差下偏差增环L3+0.185-0.185减环L4-42+0.05-0.05Z41+0.235-0.235余量校核结果表明，所确定的工序尺寸基本正确第六章切削用量的计算1、工序10-粗铳拨叉头两端面该工序分两个工步，工步1是以右端面定位，粗铣左端面；工步2是以左端面定 位，粗铣右端面。由于这两个工步是在一台机床上经一次走刀加工完成的， 因此 它们所选用的切削速度u和进给量f是一样的，只有背吃刀量不同。(1) 背吃刀量的确定工步1的背吃刀量ap1取为Z1 (参见图5-1)，Z1等于左端面的毛

19、坯总余量减去工序2的余量Z3，即Z1=1mm;而工步2的背吃刀量ap2取为 Z2，故 ap2= Z2=1mm。(2) 进给量的确定由表1.4切削用量简明手册，铣刀粗铣平面进给量，按 中等条件选取，所以选择f=0.08mm/r(3) 铣削速度的计算查表切削用量简明手册直柄立式铣刀铣削速度，确定铣削速度为v=44.9m/min。由此计算转速为n=178.65 (r/min )。取转速为160r/min这时实际铣削速度：=1加弋畀=402m/min2、工序20-半精铳拨叉头左端面(1)背吃刀量的确定 取ap =Z3 =1mm(2)进给量的确定 精加工进给量主要受加工表面粗糙度的限制。查表1.6切削用

20、量简明手册，当表面粗糙度为Ra3.2卩m, ap =1mm时，每转进给量 f=0.4mm/r。若齿数取z=10,则每齿进给量fz=0.04 mm/r.(3)铣削速度的计算本工序采用的是直柄立式铣刀，确定铣削速度为v=48.4m/min1000 c n =：D1000 48.4二 80r/min =192.58r/min取转速为180r/min。可知实际铣削速度为45.24m/min.3、工序30-粗铳拨叉脚两端面(1) 背吃刀量的确定因为毛坯尺寸为16,粗铣后尺寸为12.8;故可知加工 余量为3.2mm,因此确定背吃刀量 a1=2.5,mm, a2=1mm。故(2) 进给量的确定由表1.4切削

21、用量简明手册，铣刀粗铣平面进给量，按 中等条件选取，所以选择f=0.08mm/r(3) 铣削速度的计算查表切削用量简明手册直柄立式铣刀铣削速度，确 定铣削速度为v=44.9m/min。由此计算转速为n=178.65 (r/min )。取转速为160r/min。4、工序40-半精铳拨叉脚两端面(1) 背吃刀量的确定 取ap二Z3 =1mm(2) 进给量的确定 精加工进给量主要受加工表面粗糙度的限制。查表1.6切削用量简明手册，当表面粗糙度为Ra 3.2卩m, ap = 1mm时，每转进给量f=0.4mm/r。若齿数取z=10,则每齿进给量fz=0.04 mm/r.(3) 铣削速度的计算本工序采用

22、的是直柄立式铣刀，确定铣削速度为v=48.4m/min1000 c n =二 D1000 48.4a. ： 80r /min =192.58r/min取转速为180r/min。可知实际铣削速度为45.24m/min.5、工序70-半精铳拨叉头右端面(1)背吃刀量的确定 取ap =Z3 =1mm(2)进给量的确定 精加工进给量主要受加工表面粗糙度的限制。查表1.6切削用量简明手册，当表面粗糙度为Ra3.2卩m, ap =1mm时，每转进给量 f=0.4mm/r。若齿数取z=10,则每齿进给量fz=0.04 mm/r.(3)铣削速度的计算本工序采用的是三面刃铣刀，确定铣削速度为v=44.8m/mi

23、n1000 c n 二D1000 44.8兀汉80r /min 二 178.34r / min取转速为180r/min。可知实际铣削速度为 45.24m/min.6、工序80-粗铳凸台(1) 背吃刀量的确定取ap = 0.5mm。(2) 进给量的确定 精加工进给量主要受加工表面粗糙度的限制。查表1.6切 削用量简明手册，当表面粗糙度为 Ra6.3卩m, ap = 0.5mm时，每转进给量 f=0.4mm/r。若齿数取z=10,则每齿进给量fz=0.04 mm/r.(3) 铣削速度的计算本工序采用的是三面刃铣刀，确定铣削速度为v=44.8m/min。n = 1000 = 1000 44.8 r/

24、min = 178.34r/min取转速为180r/min。可知实际铣削速度为 45.24m/min.7、工序90-钻，攻丝 M8螺纹孔(1)钻 7mn孔工步由于工件材料为 45,孔 7mm高速钢钻头，查表切削用量得，切削速度vc =20m/mi n,进给量f=0.2mm/r，取 ap =7mm则 n =910r/min 。取转速为960r/min ,故实际切削速度Dn1000二 7 960 = 21.1m/min1000(2)攻螺纹由于攻螺纹螺距为1mm则进给量为f=1mm/min,取v=5m/min,所以该工位主轴转速1000 c 1000 5r /min =199r/min 二 8取转速

25、为195r/min，计算可得v=4.89m/min。第七章拨叉的机械加工工艺过程卡片材料牌 号HT200毛坯 种类铸件毛坯 外形 尺寸每毛坯可 制件数1每台1备 注工序 号工序名 称工序内容车 间工段设备工艺装备工时准 终单件10粗铣拨 叉头两 端面粗铣两端面至42.00541.995mm,Ra6.3卩 m立式铣 床X51直柄立铣刀、游 标卡尺16s20半精铣 拨叉头 左端面半精铣拨叉头 左端面至40.9541.05mm 、Ra3.2 卩 m立式铣 床X51端铣刀、游标卡 尺10s30粗铣拨 叉脚两 端面粗铣拨叉脚两面至12.312.8mm,Ra6.3 卩m立式铣床X51端铣刀10s40半精铣 拨叉角 两端面精铣拨叉角至12.112mmRa3.2mm立式铣 床端铣刀、游标卡 尺16s50矫正拨 叉角钳工台手锤10s60铣拨叉 脚孔内 表面铣拨叉孔内表面至24.624.5mm,Ra3.2卩m卧式铣床X51槽铣刀、游标卡 尺20s70半精铣 拨叉头 右端面半精铣拨叉头 右端面至39.9-40