大作业说明(1)

1、Xxx零件加工工艺方案的分析学生，XXX，XXX（具体过程可参考下面的例子，但包括包含零件分析、毛坯的确定、工艺路线的拟定（方案对比），每道加工工序定位夹紧方案、设备的确定、切削用量确定，典型工序刀具的选择（两道）每题4人，2人一组，每组负责小批量或大批量的工艺方案分析，不能重复。4.1零件分析1零件的作用拨叉是变速箱的换档机构中的一个主要零件。它拨动滑移齿轮，改变其在齿轮轴上的位置，可以上下移动或左右移动，从而实现不同的速度切换。24孔套在变速叉轴上，M8螺纹孔用于变速叉轴螺钉联结，拨叉脚则夹在双联变换齿轮的槽中。变速操纵机构通过拨叉头部的操纵槽带动拨叉与轴一起在变速箱中滑移，拨叉脚拨动双联

2、变换齿轮在花键轴上滑动，从而实现变速。2零件材料零件材料为45钢，为优质碳素结构用钢，硬度不高易切削加工。这种钢的机械性能很好，但是这是一种中碳钢，淬火性能并不好，45号钢可以淬硬至HRC4246。常将45钢表面渗碳淬火。3零件的工艺分析图4-1零件图由零件图4-1可知，其材料为45钢。具有较高的强度和较好的切削加工性。属典型的叉杆类零件。为实现换档、变速的功能，其叉轴孔与变速叉轴有配合要求，因此加工精度要求较高。叉脚两端面在工作中需承受冲击载荷，为增强其耐磨性，该表面要求高频淬火处理，硬度为HRC不小于50；为保证拨叉换档时叉脚受力均匀，要求叉脚两端面对叉轴孔24的垂直度要求为0.05mm，

3、平面度为0.08mm。拨叉采用M8紧固螺钉定位。拨叉头两端面和叉脚两端面均要求切削加工，并在轴向方向上均高于相邻表面，这样既减少了加工面积，又提高了换档时叉脚端面的接触刚度；24孔和M8螺纹孔的端面均为平面，钻孔工艺性较好；另外，该零件除主要工作表面(拨叉脚两端面、变速24叉轴孔，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、攻螺纹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。主要工作表面为拨叉脚两端面和24叉轴孔。由于拨叉在工作时承受一定的力，因此要有足够的强度、刚

4、度和韧性。4主要加工表面看零件图上粗糙度符号，有机加工要求的都要加工。（1），表面粗糙度Ra1.6。（2）M8-6H 螺纹加工，需要钻孔、攻螺纹。（4）拨叉头两端加工，保尺寸40，表面粗糙度Ra3.2。（5）拨叉脚两端面，保证尺寸12，表面粗糙度Ra3.2。（6）拨叉角内表面R25加工。5确定零件的生产类型依设计题目知：产品的年产量为4000台/年，每台产品中该零件数量为1件/台；结合生产实际，备品率和废品率分别取2%和0.5%，零件年产量为：N=4000台/年×1件/台×(1+2%)×(1+0.5%)=4100.4件/年生产类型为大量生产。4.2确定毛坯、绘制毛

5、坯简图1选择毛坯拨叉在工作过程中要承受冲击载荷，为增强拨叉的强度和冲击韧度，获得纤维组织，毛坯选用锻件。该拨叉的轮廓尺寸不大，且生产类型属大批生产，为提高生产率和锻件精度，宜采用模锻方法制造毛坯。毛坯的拔模斜度为5°。2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量（1）公差等级由拨叉的功用和技术要求，确定该零件的公差等级为普通级。（2）锻件重量按设计图纸，拨叉的质量m0.33kg。可初步估计机械加工前锻件毛坯的重量为0.44kg（密度取7.8×10-6kg/mm3）。（3）锻件形状复杂系数对拨叉零件图进行分析计算，可大致确定锻件外廓包容体的长度、宽度和高度，即l=95，b=65，h=4

6、5；该拨叉锻件的形状复杂系数为：=0.44kg/(95×65×45×7.8×10-6kg/mm3)0.44/2.170.203由于0.203介于0.16和0.32之间，故该拨叉的形状复杂系数属S3级。（4）锻件材质系数由于该拨叉材料为45钢，是碳的质量分数小于0.65的碳素钢，故该锻件的材质系数属M1级。（5）锻件分模线形状根据该拨叉件的形位特点，选择零件高度方向通过螺纹孔轴心的平面为分模面，属平直分模线。（6）由零件图可知，该拨叉各加工表面的粗糙度Ra均大于等于1.6。根据上述诸因素，可查机械制造设计基础课程设计表2.13确定该锻件的尺寸公差和机械加工

7、余量，所得结果列于表2.1中。表4-1拨叉机械加工余量及锻造毛坯尺寸公差（单位：mm）加工表面零件尺寸机械加工余量毛坯公差毛坯尺寸拨叉头左右端面1.52（取2）1.6()44()拨叉角内表面R251.52（取1.5）1.4()R23.5()拨叉角两端面121.52（取2）1.4()16()拨叉头孔2.01.4()()3.绘制拨叉锻造毛坯简图由表4-1所得结果，绘制毛坯简如图4-2所示。图4-2 毛坯简图4.3工艺方案和内容的论证1定位基准的选择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）精基准的选择叉轴孔的轴线是拨叉脚两端面设计基准，拨叉头左端面是拨叉轴向方向上尺寸

8、的设计基准。选用叉轴孔的轴线和拨叉头左端面作精基准定位加工拨叉脚两端面，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要求。另外，由于拨叉件刚性较差，受力易产生弯曲变形，选用拨叉头左端面作精基准，夹紧力作用在拨叉头的右端面上，可避免在机械加工中产生夹紧变形，夹紧稳定可靠。（2）粗基准的选择选择变速叉轴孔24的外圆面和拨叉头右端面作粗基准。采用24外圆面定位加工内孔可保证孔的壁厚均匀；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。2拟订工艺路线工艺路线的拟订是制订工艺规程的总体布局，包括：确定加工方法，划分加工阶段，决定工序的集中与分散，加工顺序的安排，以及安排热处理

9、、检验及其他辅助工序(去毛刺、倒角等)。它不但影响加工的质量和效率，而且影响到工人的劳动强度、设备投资、车间面积、生产成本等。因此，拟订工艺路线是制订工艺规程的关键性一步，必须在充分调查研究的基础上，提出工艺方案，并加以分析比较，最终确定一个最经济合理的方案。（1）表面加工方法的确定根据零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，查手册确定平面加工法案的经济精度和表面粗糙度；查手册确定孔加工法案的经济精度和表面粗糙度，确定拨叉零件各表面的加工方法，如表4-2所示。表4-2拨叉零件各表面加工方案（单位：mm）加工表面尺寸及偏差尺寸精度等级表面粗糙度加工方案拨叉角两端面IT10Ra3.2粗铣半精铣磨

10、削拨叉头孔IT7Ra1.6钻扩粗精铰螺纹孔M8-6HIT6Ra3.2钻丝锥攻内螺纹拨叉头左端面IT10Ra6.3粗铣半精铣拨叉头右端面IT10Ra3.2粗铣半精铣拨叉角内表面R25IT12Ra6.3粗铣凸台12IT13Ra12.5粗铣（2）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、拨叉脚内表面、拨叉脚两端面的粗铣、凸台。在半精加工阶段，完成拨叉脚两端面的半精铣加工和螺纹孔的钻孔丝锥攻丝；在精加工阶段，进行拨

11、叉脚两端面的磨削加工。（3）工序的集中与分散选用工序集中原则安排拨叉的加工工序。该拨叉的生产类型为大批生产，可以采用万能型机床配以专用工、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，不但可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表面之间的相对位置精度要求。（4）工序顺序的安排1）机械加工工序遵循“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；遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序；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和拨叉脚两端面，后加工次要表面螺纹孔；遵循“先面后孔”原则，先加工拨叉头端面，再加工叉轴孔

12、；先铣凸台，加工螺纹孔M8。由此初拟拨叉机械加工工序安排如表4-3所示。表4-3拨叉机械加工工序安排（初拟）（单位：mm）工序号工序内容简要说明1粗铣拨叉头两端面先基准后其它2半精铣拨叉头左端面（主要表面）先基准后其他、先面后孔、先主后次3扩、铰24孔（主要表面）先面后孔、先主后次4粗铣拨叉脚两端面（主要表面）先粗后精5铣凸台（次要表面）先面后孔、先主后次6钻、攻螺纹M8孔（次要表面）先面后孔（精加工开始）7半精铣拔叉头右端面先粗后精8半精铣拨叉脚两端面先粗后精9磨削拨叉脚两端面先粗后精2）热处理工序模锻成型后切边，进行调质，调质硬度为HB240280，并进行酸洗、喷丸处理。喷丸可以提高表面硬

13、度，增加耐磨性，消除毛坯表面因脱碳而对机械加工带来的不利影响。叉脚两端面在精加工之前进行局部高频淬火，提高其耐磨性和在工作中承受冲击载荷的能力。工序8、9之间增加热处理工序，即：拨叉脚两端面局部淬火。3）辅助工序粗加工拨叉脚两端面和热处理后，应安排校直工序；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、清洗和终检工序。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。4）确定工艺路线在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，拟定拨叉的工艺路线如表4-4所示。表4-4拨叉机械加工工艺路线（修改后）（单

14、位：mm）工序号工序内容定位基准1粗铣拨叉头两端面端面、24孔外圆2半精铣拨叉头左端面右端面、24孔外圆3钻、扩、粗绞、精绞24孔右端面、24孔外圆、叉爪口内侧面4粗铣拨叉脚两端面5校正拨叉脚左端面、24孔6铣叉爪口内表面左端面、24孔、叉爪口外侧面7半精铣拨叉脚两端面左端面、24孔8半精铣拨叉头右端面左端面、24孔外圆9粗铣凸台左端面、24孔、叉爪口内侧面10钻、攻丝M8螺纹孔左端面、24孔、叉爪口内侧面11去毛刺12中检13热处理拨叉脚两端面局部淬火14校正拨叉脚15磨削拨叉脚两端面左端面、24孔16清洗17终检3加工设备及工艺装备的选用机床和工艺装备的选择应在满足零件加工工艺的需要和可靠

15、地保证零件加工质量的前提下，与生产批量和生产节拍相适应，并应优先考虑采用标准化的工艺装备和充分利用现有条件，以降低生产准备费用。拨叉的生产类型为大批生产，可以选用高效的专用设备和组合机床，也可选用通用设备，所选用的夹具均为专用夹具。各工序加工设备及工艺装备的选用如表4-5所示。表4-5加工设备及工艺装备工序号工序内容加工设备工艺装备1粗铣拨叉头两端面立式铣床X51高速钢套式面铣刀、游标卡尺2半精铣拨叉头左端面立式铣床X51高速钢套式面铣刀、游标卡尺3钻、扩、粗绞、精绞24孔立式钻床525麻花钻、扩孔钻、铰刀、卡尺、塞规4粗铣拨叉脚两端面卧式双面铣床三面刃铣刀、游标卡尺5校正拨叉脚钳工台手锤、6

16、铣叉爪口内侧面立式铣床X51铣刀、游标卡尺7半精铣拨叉脚两端面卧式双面铣床三面刃铣刀、游标卡尺8半精铣拨叉头右端面卧式双面铣床三面刃铣刀、游标卡尺9粗铣凸台卧式双面铣床三面刃铣刀、游标卡尺10钻、攻丝M8螺纹孔立式钻床525复合钻头、丝锥、卡尺、塞规11去毛刺钳工台平锉、12中检塞规、百分表、卡尺等13热处理拨叉脚两端面局部淬火淬火机等14校正拨叉脚钳工台手锤15磨削拨叉脚两端面平面磨床M7120A砂轮、游标卡尺16清洗清洗机17终检塞规、百分表、卡尺等4.4工序设计与计算1确定加工余量、工序尺寸和公差。工序1粗铣拨叉头两端面、工序2半精铣拨叉头左端面和工序8半精铣拨叉头右端面工序1、工序2和

17、工序8的加工过程如图4-3所示。工序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L；工序2：以右端面定位，半精铣左端面，保证工序尺寸L3。工序8：以左端面定位，半精铣右端面，保证工序尺寸L4，达到零件图设计尺寸L的要求，。由图4-3所示加工过程示意图，建立分别以Z2、Z3和Z4为封闭环工艺尺寸链如图4-4所示。图4-3加工过程示意图 图4-4 工艺尺寸链图（1）求解工序尺寸L3：查手册得平面精加工余量，得半精铣余量Z4=1，由图4-3知，从图4-4c知，Z4=L3-L4，则L3=L4+Z4=40+1= 41 。由于工序尺寸L3是在半精铣加工中保证的，查

18、手册得平面加工法案和表面粗糙度知，半精铣工序的经济加工精度等即可达到左端面的最终加工要求IT10，因此确定该工序尺寸公差为ITl0，其公差值为0.1，故L3=41±0.05.（2）求解工序尺寸L2：查手册得平面精加工余量，得半精铣余量Z3=1，由图4-4（b）知， L2=L3+Z3=41+1=42。由于工序尺寸L2是在半精铣加工中保证的，查手册得平面加工法案和表面粗糙度知，半精铣工序的经济加工精度等即可达到左端面的最终加工要求IT10，因此确定该工序尺寸公差为ITl0，其公差值为0.1，故L2=42±0.05。（3）求解工序尺寸L1：右端加工余量，即Z2=2- Z4=2-1

19、=1，由图4-4（a）知，Z2=L1-L2， 则L1=L2+Z2=42+1=43。查手册得平面加工方案的经济度和表面粗糙度，确定该粗铣工序的经济加工等级为IT13，其公差为0.39，故L1=43±0.185。为验证确定的工序尺寸及公差是否合理，还需对加工余量进行校核。1）余量Z4的校核 在图4-4c所示尺寸链中Z4是封闭环，由竖式法(如表4-6)计算可得：。表4-6 余量Z3的校核计算表（单位：mm）环的名称基本尺寸上偏差下偏差L3(增环)41+0.05-0.05L4(减环)-40+0.10Z41+0.15-0.052）余量Z3的校核 在图4-4b)所示尺寸链中Z3是封闭环，由竖式法

20、(如表4-7)计算可得：。表4-7 余量Z3的校核计算表（单位：mm）环的名称基本尺寸上偏差下偏差L2(增环)42+0.05-0.05L3(减环)-41+0.05-0.05Z31+0.1-0.13）余量Z2的校核 在图4-4c)所示尺寸链中Z2是封闭环，由竖式法计算可得：表4-8 余量Z2的校核计算表（单位：mm）环的名称基本尺寸上偏差下偏差L1(增环)43+0.185-0.185L2(减环)-42+0.05-0.05Z21+0.235-0.235余量校核结果表明，所确定的工序尺寸公差是合理的。将工序尺寸按“入体原则”表示：。（4）工序100钻、攻螺纹M8螺纹孔由于M8螺距为1，则先钻孔余量为

21、Z钻=7mm。由表得螺纹底孔（钻孔用麻花钻）直径为7。5切削用量的计算（1）工序1 粗铣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和进给量是一样的。1）背吃刀量 工步1的背吃刀量取为Zl，Z1等于左端面的毛坯总余量减去工序2的余量Z3，即Z1=2 - 1 = 1；而工步2的背吃刀量取为Z2，故= Z2=1。2）进给量 由立式铣床X51功率为4.5kW，查手册得高速钢套式面铣刀粗铣平面进给量，按机床、工件、夹具系统刚度为中等条件选取，该工序的每齿进给量取为0.08mm

22、/z3）铣削速度 由本工序采用高速钢镶齿铣刀、 、齿数z=10。查手册得高速钢套式面铣刀铣削速度，确定铣削速度v=44.9 m/min。则 （r/min）由本工序采用X51-型立式铣床，查手册，取转速=160r/min，故实际铣削速度（m/min）当=160r/min时，工作台的每分钟进给量应为（mm/min）可查手册得机床进给量为125（mm/min）（2）工序2 半精铣拨叉头左端面1）背吃刀量 。2）进给量 由本工序表面粗糙度Ra，6.3m，查手册得高速钢套式面铣刀精铣平面进给量，每转进给量取为0.4mm/r，故每齿进给量为0.04mm/z3）铣削速度 由本工序采用高速钢镶齿铣刀、 、齿数

23、、，查手册得高速钢套式面铣刀铣削速度，确定铣削速度 m/min。则 （r/min）由本工序采用X51-型立式铣床，查手册，取转速=180r/min，故实际铣削速度（m/min）当=210r/min时，工作台的每分钟进给量应为（mm/min）可查手册得机床进给量为80（mm/min）（3）工序8 半精铣拨叉头右端面1）背吃刀量 。2）进给量 由本工序表面粗糙度Ra，3.2m，查手册，高速钢套式面铣刀精铣平面进给量，每转进给量取为0.4mm/r，故每齿进给量为0.04mm/z3）铣削速度 由本工序采用高速钢镶齿铣刀、 、齿数、，查手册，高速钢套式面铣刀铣削速度，确定铣削速度 m/min。则 （r/

24、min）由本工序采用X51-型立式铣床，查手册，取转速=180r/min，故实际铣削速度（m/min）当=210r/min时，工作台的每分钟进给量应为（mm/min）可查手册得机床进给量为80（mm/min）（4）工序10钻、攻螺纹M81）钻孔工步由工件材料为45钢、孔、高速钢钻头，查手册，高速钢麻花钻钻销碳钢的切削用量得，切削速度Vc=20m/min，进给量=0.20 mm/r。取=7。则 （r/min）由本工序采用Z525型立式钻床，取转速=960r/min，故实际切削速度（m/min）2）攻螺纹由于螺纹螺距为1mm则进给量为f=1mm/r，查手册，组合机床上加工螺纹的切削速度v=38m/

25、min，取v=5 m/min所以该工位主轴转速由本工序采用Z525型立式钻床，取转速n=195r/min，故实际切削速则 （m/min）4.6课程设计总结机械制造工艺学课程设计终于圆满结束了。回忆这段日子，用一句话可以表达它痛并快乐着。遇到困难的做不出来的时候真的是很痛苦，而当做了很久终于做出来的时候又有一种成就感。其中的艰辛和满足只有亲自经历了才能体验到，从刚拿到题目的迷茫，到设计过程中一点点的明了，再到迷茫，再到最终的结果，确实让自己学到了许多东西，不光是对专业知识的复习和巩固，更重要的是在这个设计过程中让自己学会了面对困难时不要退缩的精神，很多问题只要再坚持一点点就可以解决的。设计中体现

26、了我们学机械缜密的思维，考虑问题的周到性。当然在本次设计中也找到了自己的不足，很多以前学过的专业知识都感到很陌生了，不得不再去补习，效率也不怎么高。课程设计是培养学生综合运用所学知识，发现，提出，分析和解决实际问题，锻炼实践能力的重要环节，是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。此次设计是在学完机械制造工艺学和机械设计等课程后的一次对专业知识的综合性的实际运用；更是在学完大学几年来所学的所有专业课及金工实习的一次理论与实践相结合的综合训练。此次设计涉及到的知识面很广，涉及到了材料力学、机械工程材料、机械制造工艺学、机械精度设计与测量、机械设计、机械制图等课程的相关知识，同时还涉及到了生产实习中的一些经验，应用到的知识广、全面。这次设计虽然只有两周时间，但在这段时间中