拨叉加工工艺的设计说明书

1、 . . . 目 录序 言-2零件分析-2工艺规程设计-2确定毛坯的制造形式-2基面的选择-3制订工艺-3机械加工余量、工序尺寸与毛坯尺寸的确定-4确定切削用量与基本工时-6夹具设计-15参考文献-17序 言机械制造工艺学课程设计是我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以与大部分专业课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们四年的大学生活中占有重要地位。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题，解决问题的能力，为今后参加祖国的“四化”建设打下一个良好的基础

2、。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给与指教。一零件分析 零件的作用题目所给定的零件是拨叉（见附图1）。主要作用是：它位于车床变速机构中，主要起换档，是主轴回转运动按照操作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩。 零件的工艺分析拨叉共有两组加工表面，他们之间有一定的位置要求。现分述如下：铣40×47mm的平面，保证长度尺寸80mm，钻、扩花键底孔，保证尺寸mm，拉花键，保证尺寸mm。倒15°角，铣28×40mm平面，铣宽度为mm的槽，铣宽度为mm的槽。由以上分析可知，对于这两组加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工另一组表面，并且保

3、证他们的表面质量要求。二工艺规程设计 确定毛坯的制造形式零件材料为HT200。考虑到机床在运行中要经常地变速，以与实现正反转，零件在工作工程中经常承受变载荷，又由于零件结构比较复杂，零件毛坯比较适合铸造成型。因此，应选用HT200，以保证足够的强度、硬度，从而保证零件的工作可靠性。由于零件批量生产，已经达到大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，故可采用金属模机器造型砂型铸造。这从提高生产率、保证加工精度上考虑，也是应该的。 基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面的选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产效率得以提高。否则，加工工艺过程中会出现问题百出，更有甚者，还会造成

4、零件大批报废，使生产无常进行。1、粗基准的选择。零件加工时粗基准是必须选用的。在选用时要考虑如何保证各个加工表面有足够的余量，如何保证各个表面间的相互位置精度和自身的尺寸精度。因此，选择粗基准时，应遵循以下几个原则：以不加工表面为粗基准；选择毛坯余量最小的表面最为粗基准；选择零件上重要的表面最为粗基准；选择零件上加工面积大，形状复杂的表面最为粗基准；粗基准在同一尺寸方向上通常只能使用一次，不应重复使用，以免产生不必要的定位误差。按照有关粗基准的选择原则(选择零件的不加工平面为粗基准；若零件右若干个不加工平面时，则应以与加工表面面积较大的为粗基准)，选择40的端面为粗基准，利用一组一长一短两个V

5、型块夹紧零件的圆柱轮廓部分作为定位面，以消除X方向的移动，X方向的转动，Y方向的移动和转动，Z方向的转动，以达到完全定位。2、精基准的选择。精基准的选择应使工件的定位误差较小，能保证工件的加工精度，同时还应使加工过程操作方便，夹具结构简单。选择时应遵循以下原则：基准重合；一次安装的原则；互为基准的原则；自为基准的原则。 主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合的时候，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。 制订工艺路线制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度以与位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以考虑采用外能性

6、机床配以专用工夹具，并尽量是工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。工艺路线方案一工序 铣40×47mm的平面工序 钻、扩花键底孔工序 拉花键工序 车15°角工序 铣28×40mm平面工序 铣宽度为mm的槽工序 铣宽度为mm的槽工艺路线方案二工序 铣40×47mm的平面工序 铣28×40mm平面工序 铣宽度为mm的槽工序 铣宽度为mm的槽工序 扩花键底孔工序 拉花键工序 锪15°角工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先钻、扩花键底孔，保证尺寸 22，然后铣28×40mm

7、平面，以车削的方法来倒15°角。方案二是先铣28×40mm平面，然后再钻、扩花键底孔，并其以锪的方式倒15°角。总体上来看，两个方案各有优缺点：方案一先钻、扩花键底孔、拉花键槽，然后以花键孔的中心为基准铣28×40mm平面，这样就能保证设计基准与工艺基准的重合，尺寸精度和位置精度都易于实现，且定位和装夹也易于实现。但是，方案一中倒角采用车削的方法，由于零件结构的不规则性，不易与定位于装夹，若要保证尺寸与位置精度还要设计专用夹具，这样不利于生产效率的提高和成本的降低；方案二刚好与方案一相反，先铣28×40mm平面，然后铣宽度为mm的槽，再钻、扩花

8、键底孔，这样设计基准与工艺基准就不重合，容易产生加工误差，若要尺寸精度和位置精度，还需要基准的转换，这样就给设计与计算带来不便。但是，方案二采取锪的方式倒15°角，这样的加工易于实现。因此，综合以上两个方案得出具体合理的工艺过程如下：工序 铣40×47mm的平面工序 钻、扩花键底孔工序 拉花键工序 锪15°角工序 铣28×40mm平面工序 铣宽度为mm的槽工序 铣宽度为mm的槽 机械加工余量、工序尺寸与毛坯尺寸的确定“拨叉”零件材料为铸铁HT200，生产类型为中批量生产（300010000件）采用砂型铸造法铸造毛坯件。根据上述原始材料以与加工工艺，分别确

9、定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸与毛坯尺寸如下：1. 40×48端面考虑零件加工长度并无要求，40×48表面粗糙度要求为 ，参照简明工艺手册查表得知粗铣至精铣的工艺路线可以满足要求，需两次加工可达到精度。因此确定加工余量Z=3mm可以满足加工要求。其中第一步粗铣要求达到长度80.2mm。2钻扩孔毛坯为实心，不冲出孔。孔精度粗糙度要求。需要由钻孔，扩孔，精镗的工艺路线可以达到要求。孔尺寸为：参照简明工艺手册查表得知孔的加工余量分配如下：钻孔：20mm扩孔：22mm精镗：mm3花键孔花键要求外径定心，拉削时的加工余量参照工艺手册，应取2Z=2mm。但查刀具尺寸可知花键拉刀标

10、准尺寸为22、25mm。此步骤不要求加工余量。4铣削28×40 的平面铣削余量：铣削的公称余量（单边）为： Z=2.0-0.2=1.8mm由于毛坯与以后每道工序（或工步）的加工都有加工公差，因此所规定的加工余量只是名义上的加工余量。实际上，加工余量由最大加工余量和最小加工余量之分。由于本设计规定零件为中批量生产，此加工表面要求达到粗糙度。因此在计算最大、最小加工余量时，应查表予以确定。查工艺手册，确定加工路线为粗铣到精铣的两步加工。查得单边铸造余量为Z=3mm。要求精铣铣削余量为0.2mm，所以第一步粗铣余量为：铣削余量：Z= 3-0.2 = 2.8mm5铣削槽 单边铸造余量为Z=3

11、mm，槽两侧面精度要求达到，精铣可以达到此精度。查表取两边精铣加工余量为0.5mm,槽底面加工余量为1mm,故粗铣选用7mm 宽直齿三面铣刀。粗铣单边加工余量为Z=3-1=2mm。精铣选用高速细齿三面刃铣刀。6铣削槽 因为平面没有精度要求，故铸造时平面无加工余量。槽表面要求达到表面粗糙度，槽两侧面要求粗糙度达到。参照工艺手册，查表取底面精铣加工余量为1mm,两侧面留加工余量0.5mm。粗铣分4次进刀达到精铣加工余量。 确定切削用量与基本工时工序：铣削40×48端面。本工序采用计算法确定切削用量。1. 加工条件工件材料：HT200铸铁=200N/mm加工要求：铣40×48平面

12、达到 ，粗铣，精铣。机床：X63卧式铣床刀具：圆柱铣刀2. 计算切削用量（1）粗铣40×48平面，保证尺寸80.2mm查切削手册，查表3-3，取 =0.20.3mm/Z(取0.02mm/Z)切削速度：参考有关手册，确定=20m/min采用高速钢圆柱铣刀，d =100mm，齿数z=10现采用X63卧式铣床,根据机床使用说明书（见工艺手册表4.2-39）取 = 75r/min故实际切削速度为：当 =75r/min时，工作台的进给量 应为：查机床使用说明书，刚好有 =150m/min,故直接选用该值切削工时：由于粗铣，故铣刀不必铣过整个工件，铣刀行程： =48 + 18 +4 =70( =

13、 2 5)所以机加工工时为：（2）精铣40×48平面，保证尺寸80mm查切削手册，查表3-3，取 =0.20.3mm/Z(取0.02mm/Z)切削速度：参考有关手册，确定=20m/min采用高速钢快速铣刀，d =100mm，齿数z=10采用X63卧式铣床， = 75r/min 实际切削速度： 工作台的进给量 应为 = 6 . 5 切削工时：工序：钻、扩22mm花键孔1 钻孔20mm确定进给量，根据切削手册，当材料为HT200 硬度 <200Mpa时，= 20 mm , 取0.70.8mm/r由于本零件在加工20孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数0.75 为0.450.6 根

14、据机床说明书，立式钻床Z525，进给量围0.10.81mm/r现取=0.48mm/r切削速度：根据切削手册，查得切削速度=19m/min。所以，根据机床说明书，取 =272 r/min。故实际切削速度为： =D/2 × ctg Kr+1=11mm =3mm切削工时： = 93mm2. 扩孔21.8mm利用21.8mm专用钻头对20mm的孔进行扩钻，根据有关手册的规定，扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取。=(1.21.8) = （1.21.8）×0.48根据机床说明书，选取=0.62mm/r=(1/21/3)× =(5.6 8.5)m/min则主轴转速 n=81

15、130r/min, 按机床说明书取 =97r/min实际切削速度为：切削工时：3 精铰21.8mm进给量选取=0.28mm/r 按机床说明书选取 =392 r/min，则切削速度为：切削工时：工序 拉花键25mm单面齿升：根据有关手册，确定拉花键孔时花键拉刀单面齿升为0.06mm,拉削速度=0.06m/s(3.6m/min)切削工时：选用外径26齿数为6的769mm拉刀式中 单面余量 1.5mm(由22mm拉削到25mm)l 拉削表面长度，80mm考虑校准部分的长度系数k 考虑机床返回行程系数，取1.4拉削速度(m/min)拉刀单面齿升z 拉刀同时工作齿数，z=6p 拉刀齿距 p=(1.251

16、.5)=12mm经计算，切削工时为： t = 0.15min工序 倒角 4×15 锪 4×15 的倒角，采用150 的特殊锪钻。为缩短辅助时间，取倒角的主轴转速与扩孔时间一样，n=97r/min切削工时：t=1.65min 采用手动进给方式工序铣削28×40 的平面精铣余量 查工艺手册可知，单边0.20.3mm，取0.3mm铣削余量：Z= 3-0.2 = 2.8mm粗铣精铣(1)粗铣28×40，保证尺寸：27.2mm查工艺手册表2.2-4铸件机械加工余量：取单边铣削加工余量为Z=3mm铸造毛坯 CT=81028×40的平面粗糙度 粗糙度 ： 粗

17、铣520 精铣 0.635查切削手册表3-3，得=0.20.3mm/Z(取0.02mm/Z)切削速度：参考有关手册，确定=20m/min采用高速钢圆柱铣刀，d =100mm，齿数z=10当 =75r/min时，工作台的进给量 应为：加工时间： =16.5mm= 60mm(2)精铣28×40，保证尺寸：27mm 取0.02mm/Z切削速度：参考有关手册，确定=20m/min采用高速错齿三面刃铣刀，d =100mm，齿数z=10加工工时：工序：铣宽为 的槽。 铣削体积 8×9×40(1) 粗铣查切削手册表3-3得 =0.20.3mm/Z(取0.02mm/Z)切削速度根

18、据切削用量简明手册第三部分表3-2*由于HT200的硬度大于150HBS，故 可取8 后角=12 已知切削宽度为8mm，铣削宽度为9mm机床选用X62型卧式铣床。X62铣床的功率为75kw，工艺刚度为中等。选用细齿盘铣刀加工铣料查切削手册表3-3得 =0.20.3mm/Z(取0.02mm/Z)决定切削速度v和工作进给每分钟进给量其中Cv =47 qv=0.2 uv=0.5 pv=0.1 m=0.15 T=100min 最大磨削量为：0.8，铣刀直径为d=50 T=100min (表3.8*)ap=7mmfz=0.25mm/Z ae=9mm Z=14 d=50mmkv=1.0 xv=0.1经计算

19、，v=19m/min n=121r/min根据X62型卧式铣床主轴转速（表4.2-39）选择n=118r/min,即n=1.97r/s实际切削速度v=3.14×50÷1000×1.97=0.31m/s工作台每分钟进给量=0.23×14×60=210mm/min根据X62型铣床工作进给量（表4.2-40）选择=190mm/min则实际的每步进给量 = 0.23mm/Z根据机床功率：根据表3.28的计算方式，铣削时的功率（单位kw）为 Pc=(Fc v)/1000其中CF=30 xF=1.0 yF=0.65 uF=0.83 wF=0 qF=0.83

20、ap=9mmfZ=0.23mm/Z ae=7mm Z=14 d=50mmn=118r/min 经计算，Fc=284.83 Pc=(284.83×0.31) ÷1000kw =0.09 kw 故可采用。基本时间： 根据表6.2-7三面刃错齿铣刀铣槽的基本时间为：ae=9ap=7=l 经计算切削时间 t=0.51min(2)精铣两侧面：同上查切削手册表3-3得 =0.20.3mm/Z(取0.02mm/Z)ap=9mmae=0.5mm Z=14经计算，v=(4.7×2.19)/ (1.895×1.25×0.57×0.71×1.3)

21、=78m/minn=1000×78÷(×50)=496.8r/min根据工艺手册查得n=475r/min, 即n=7.92r/s v=3.14×50÷1000×7.92=1.24m/s fmz=0.25×14×60=210mm/min查表4.2-40选择fmz=0.23mm/Z经计算，Fc=(30×9×0.385×14×0.56) / 25.713=31 .7v=1.24 m/sPc=0.04kw =(0.5+21+4) ×3÷190= 0.4min工序

22、加工下面的槽 加工18×23×40（1）粗铣选择细齿盘铣刀，d=100 L=16 Z=20 ap=16 ae=23X62型铣床：7.5kw 查切削手册表3-3得 =0.20.3mm/Z(取0.02mm/Z)切削速度ap=16ae=22经计算，v=9.9m/min n=(1000×13.1) ÷(×100)=39.4r/min查表选： n=37.5r/min n=0.792r/s v=3.14×100÷1000×0.792=0.249m/s工作台：fzm=0.2×20×60=240mm/min查表

23、得：fzm=235mm/minfz =235/(20×60)=0.196mm/Z（2）精铣：选高速钢错齿三面刃铣刀 d=80 D=27 L=8 Z=16 选用X62卧式铣床定fr=1.6 fr=0.230.5 取fr=0.48mm/r铣刀磨钝标准与耐用度，根据表3.7*，最大磨损量为0.25mmT=60min加工速度：Cv =35 qv=0.2 uv=0.5 pv=0.1 m=0.15 T=100min Xv=0.1 yv=0.4 经计算，v=112/3 m/min =37.3m/min 即0.62m/sn=446r/min 查表4.2-39，得n=475r/min最后，将以上各工序

24、切削用量、工时定额的计算结果，连同其他数据，一并填入机械加工工序卡片，见附表。三夹具设计机械加工过程中，为了保证加工精度，工件必须在机床中占有正确的加工位置，并使之固定或夹紧，这个定位、夹紧的过程就叫做工件的安装。工件的安装在机械加工中占有重要的地位，安装的质量直接影响加工质量、生产率、劳动条件和加工成本。由于本工件的结构特点，需要设计专用夹具。经过与同组其他同学协商，决定设计第道工序铣宽度为mm的槽的夹具。本夹具用于X62的卧式铣床。刀具为一把直齿三面铣刀（D=16，d=50,L=7mm,Z=14）,和一把高速钢错齿三面铣刀（d=80,D=27,L=8,Z=16）对工件的上平面进行加工。（一

25、）问题的提出本夹具主要用来铣宽度为mm的槽，保证两侧的粗糙度等级为1.6，底部的粗糙度等级为6.3。这一槽对40×47的端面有一定的位置与尺寸要求。加工本道工序时，40×47的端面已经加工出来，这样就保证了设计基准与工艺基准的重合，保证了加工精度，避免了加工误差。因此，在本道工序加工时，主要应考虑如何提高劳动生产效率，降低劳动强度。（二）夹具设计 定位基准的选择由零件可知，宽为的槽对40×47的端面有尺寸要求，故其设计基准为40×47的端面。为了使定位误差为零，应该选择自动定心夹具。但这种自动定心夹具在结构上过于复杂，因此，这里只选用以40×4

26、7的端面为主要定位基准。为了提高加工效率，现决定用高速钢错齿三面刃铣刀（d=80,D=27,L=8,Z=16），对工件采用气动夹紧。 切削力与夹紧力的计算刀具：直齿三面铣刀：50，Z= 16（见切削手册表3.28）其中：=30 =7 =1.0 = 0.23 =0.65 =2.8（在加工面上测量的近似值） =0.83 = 50 =0.83 =0 Z=16F= =118N水平分力：= 1.1=130 N垂直分力：= 0.3=35.4 N计算切削力时，必须把去安全系数考虑在。安全系数K=。其中：为基本安全系数2.0为加工性质系数1.2为刀具钝化系数1.2为断续切削系数1.1F=K= 2.0×1.2×1.2×1.1×130=412NN（f+f）= KN=设f= f=0.2 则N=1030N气缸选用=60mm,当p=0.5Mpa 气缸推力为1413N此时已大于所需的1030N的夹紧力，故是可以用的 定位误差分析（1）定位元件尺寸与公差的确定。夹具的主要定位元件为一花键轴，该定位花键轴的尺寸与公差规定为与本零件在工作时与其相配花键轴的尺寸与公差一样。（2）花键孔键槽宽为mm，夹具中定位花键轴宽为mm,因此，当零件安装在键槽最大侧向间隙为：=0.08-（-0.065）=0.1