拨叉工艺课程设计设计说明书

1、前言机械制造工艺学 课程设计要求我们能够综合应用机械制图、 机械制造工艺学、工程材料、机械设计、 CAD/CAM等专业基础课和主要专业课知识，经过了机械设计课程设计之后， 进行的又一次实践性环节。 本次课程设计特别强调对机械制造工艺学和工程材料这两门课程的运用， 同时也有对刀具和切屑的部分知识的综合，因此这是我们对以前所学各门课程的一次较为深入的综合总复习， 同时还要对相关课外知识进行查阅和学习， 也是一次对我们实际运用知识解决问题能力的练习。这次课程设计同样也会用到以前的金工实习和认知实习的相关知识，也可以说这是对两次实习效果的一次检验。 通过这次课程设计， 将会巩固对机械加工工艺规程设计的

2、理论知识，并初步学会自己完成制定简单零件加工工艺规程。这次的工艺规程课程设计，我的题目是CA6140车床拨叉的工艺规程设计。希望通过对车床拨叉加工工艺规程的设计，可以进一步学习机械制造工艺学并掌握简单零件的加工工艺设计。虽然这是大学以来的第二次课程设计，但毕竟还是第一次接触制造工艺设计，对知识掌握、 熟悉程度以及综合运用还会存在问题，因此在设计中难免会有考虑不周全或错误的地方，希望老师多多批评和指正。1目录§ 1 4 § 2 4§ 34§ 45§ 55§ 16§ 1.16§ 1.26§ 27§

3、2.17§ 2.27§ 2.38§ 39§ 3.19§ 3.210§ 3.314§ 3.415§ 3.517§3.620§3.7212222222设计任务书1、设计题目CA6140车床拨叉2、零件图图1零件图3、基本要求1. 选择刀具和确定切削用量的能力；2. 掌握分析机床的基本知识，具有选择和使用机床的能力；3. 掌握机械加工和装配的基本知识，具有合理选择零件加工方法和产品装配3方法的能力；4. 掌握制订机械加工工艺规程和产品工艺规程的方法和步骤，具有制订中等复杂程度零件的机械加工工业规程的能

4、力；5. 具有运用机械制造工艺的基本理论进行综合分析和解决机械加工过程中一般工艺问题的初步能力。4、设计的任务1. 分析、了解产品性能、用途；2. 了解制造规模、方式，生产条件3. 制订制造方案；4. 编写工艺（主要任务）；5. 设计工装（可以在其他课程设计中进行）。6. 写机械制造技术基础课程设计报告。7. 所有设计资料文挡拷贝电子版一份上交。5、填写工艺文件1. 填写要求是：内容完整，层次清楚，语言精练，字迹清晰。2. 对工艺文件填写作如下规定 :(1) 机械加工工艺过程卡片中的工时定额可不填。(2) 机械加工工序卡片中的工序图。 图中主视图应处于加工位置， 用细实线将零件的主要轮廓画出来

5、；用粗实线给出加工表面；用定位符号表示定位基准；用夹紧符号表示出夹紧表面； 并标出本工序加工表面位置， 注上工序尺寸与公差、表面粗糙度和有关的其他技术要求。(3) 机械加工工序卡片中， 工时定额只填写基本时间， 工人技术等级此项不填。4设计方案1、零件分析1.1 零件的作用这次要做的零件是拨叉。 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。1.2 零件的工艺分析生产批量为中等批量生产，由生产批量可得到相关信息为：毛坯精度中等，加工余量中等；加工机床部分采用通用机床，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；广

6、泛采用专用夹具，可调夹具；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； 部分采用划线找正装夹， 广泛采用通用或专用夹具装夹；有较详细的工艺规程， 用工艺卡管理生产。从整体上看，零件的加工精度要求不高，只需要进行粗铣或者是粗刨即可。但是在 U型槽的工作表面精度要求较高，须同时满足公差带要求15、粗糙度要求 Ra3.2、平行度、对称度以及垂直度等多项要求，需要利用成形的铣刀进行粗加工和精加工。 另外，两个孔的精度要求较高。 并且 20所在孔的轴线为主要的设计基准，因此两孔需要先钻孔，然后扩孔，最后铰孔的加工过程，从而达到要求的精度。CA6140车床拨叉共有两处重要加工表面，

7、 其间有一定的位置要求， 现在分述如下：1、精基准 20H9 的加工以 40 的端面和 45X15 表面为粗基准对孔20H9 和 20.5 的加工，孔 520H9 将作为精基准对其他表面进行加工。2、U型槽 15的加工以孔 20H9 和 40 的右端面为精基准对 U型槽 15的加工。2、确定毛坯类型绘制毛坯简图2.1 选择毛坯零件材料为 HT200。考虑到机床在运行中要经常地变速，以及实现正反转，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， 已经达到中批生产

8、的水平， 而且零件的轮廓尺寸不大，故可采用砂型手工造型铸造。 这从节约生产成本、 提高利润的角度来说是应该的。2.2 确定毛坯的尺寸1、铸件的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一般精度。2、毛坯质量由机械加工后拨叉件质量为0.86 公斤，可初步估计机械加工前铸件毛坯的质量为 1公斤。3、铸件形状尺寸（1）铸造余量“CA6140车床拨叉” 零件材料为 HT200，硬度 190210HB，毛坯重量 0.86kg 。从整体上看，零件的加工要求不高，表面粗糙度 Ra大于等于 12.5um, 大部分表面粗超度要求为 Ra25。从生产批量上看，该零件属于中批量生产。因此，综合考虑材料，

9、加工要求和经济要求可知零件毛培采用砂型机械造型铸件。 根据铸件的类型查可知：毛坯的加工余量等级如表 1表 1单位： mm工艺方法加工余量等级灰铸铁砂型手工造型11-13/H6根据上表，本次设计选取加工余量等级为。查表可知铸造余量如表2：表2单位： mm公差等级 CT111213加工余量等级H基本尺寸加工余量 / 1004.56.07.5（2）工序余量查机械加工工艺设计手册 中的表 8-27 平面的第一次粗加工余量可知： 工件材料为灰铸铁且平面的最大尺寸介于 50到120 mm之间时，平面的第一次粗加工余量为 1.5 到 2.0 mm. 工件材料为灰铸铁且平面的最大尺寸小于等于 50 mm时，平

10、面的第一次粗加工余量为 1.0 到1.5 mm。40端面、 35X30端面、 45X30端面由于 40端面、 35X30端面得加工精度要求均比较低，表面粗超度为Ra25，因此上述所有加工面只需要进行一次加工即可，由表8-27 所查数据可知： 40端面端面的加工余量为1.5-2.0 mm ， 35X30端面和 45X30端面的加工余量为1.0-1.5 mm 。孔 20H9和 20.5 以及 M6和 M8经查表铸造孔的直径最小为 30，故孔 20H9和20.5 以及 M6和M8所有的孔若采用铸造之后再进行机加工， 由于加上余量之后孔太小， 使得铸造的难度增加，反而不如机加工方便简单以及经济， 因此

11、所有孔均不直接进行铸造， 而是采用钻孔等进行机加工。（3）铸件形状尺寸综合毛坯加工余量的要求和机械加工余量的要求，为了同时满足毛坯铸造要求和加工要求可知： 40端面、 35X30端面、 45X30端面的余量应为毛坯加工余量，且应取单边余量 3 mm.因此毛坯的余量应为单边余量3 mm。故毛坯形状尺寸为 l=118 ， b=77.5 ， h=51。2.3 绘制拨叉铸造毛坯简图73、工艺规程设计3.1 定位基准的选择定位基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基准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，还会造成零件大批报废，使生

12、产无法正常进行。定位基准有粗基准和经济准之分，通常先确定经济准，然后再确定粗基准。a、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为粗基准；选择零件上加工面积大，形状复杂的表面为粗基准； 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；若零件有若干个不加工平面时， 则应以与加工表面

13、面积较大的为粗基准 ) ，选择 40 的右端面为粗基准。b、精基准的选择8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。3.2 制订工艺路线工艺路线的拟定是制定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、 加工书序的安排以及安排热处理、 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和效率，而且影响工人的劳动强度、设备投资、车间

14、面积、生产成本等。因此，拟定工艺路线是制定工艺规程的关键性一步，必须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。制订工艺路线的出发点， 应当是使零件的几何形状、 尺寸精度以及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中批生产的条件下， 可以考虑采用外能性机床配以专用夹具，并尽量使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。1、表面加工方法的确定根据零件的具体要求和各种加工方法所能够达到的经济度和粗糙度能力，查阅机械制造工艺学和机械制造工艺手册得到各加工面的加工方法如（表3）：表 3拨叉零件各表面加工方案单位：

15、mm加工表面尺寸及偏差尺寸精度等级粗糙度加工方案40左端面40无Ra25粗铣35X30左端面35X30无Ra25粗铣40右端面40无Ra25粗铣35X30右端面35X30无Ra25粗铣孔200.0529级Ra3.2钻扩铰2009孔20.5 20.50.10级Ra3.2钻扩铰011孔20和1X450无Ra25锪钻20.5 倒角45X30端面45X30无Ra25粗铣35X30上端面35X30无Ra25粗铣5X300平面5X300无Ra25粗刨U型槽 1511级Ra3.2粗铣半精铣15- 精铣U型槽 15周0无Ra25磨削围倒角1X45M6M6无Ra6.3钻攻丝M8M8无Ra6.3钻攻丝M6倒角0.

16、7X1200无Ra25锪钻M8倒角1X1200无Ra25锪钻2、加工阶段划分该拨叉交给你可将加工阶段划分为粗加工、 半精加工、精加工几个阶段。 在粗加工阶段， 首先将经济准准备好， 使后续工序都可以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 30×35上端面， 45×15端面，粗刨端面，粗铣 U型槽 15底面及倒角。在半精加工阶段， 完成 U型槽 15侧面铣削，M6及M8的钻、铰加工；在精加工阶段，进行拨叉 U型槽 15侧面的铣削加工。3、工序的集中于分散选用工序集中原则安排拨叉的加工顺序。 该拨叉的生产类型为中批生产， 可能采用万能型机床配以专用工、 夹具

17、，以提高生产路； 而且运用工序集中原则使工件的装夹次数减少， 不但可以缩短辅助时间， 而且有利于保证各加工表面之间的相对位置精度。4、工序顺序安排（1）机械加工工序遵循“先基准后其他” 原则首先加工拨叉头35X30、40 左右端面；遵循“先10粗后精”原则，先安排加工粗加工工序，后安排精加工工序；遵循“先主后次”原则，先加工主要表面 20、20.5 的孔，再加工次要表面 35X30 上端面， 45X30 端面；遵循“先面后孔”原则，先加工 U 型槽，再加工 M6、M8的螺纹孔。（2）热处理工序拨叉工作表面“ G54”需要经高频淬火，回火至HRC43-48。（3）辅助工序热处理后安排去毛刺、清洗

18、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精加工和次要表面加工主要表面精加工热处理。5、确定工艺路线叉零件工艺路线方案安排如下：方案一：工序号工序内容1铸造2粗铣 40左端面粗铣 35X30左端面3粗铣 40右端面粗铣 35X30右端面钻孔 20至18钻孔 20.5 至18扩孔 20至19.84扩孔 20.5 至 20.3铰孔 20至 20H90.10铰孔 20.5 至 20.50孔 20和20.5 左端倒角 1X4505孔 20和20.5 右端倒角 1X450单位： mm定位基准40右端面及 45X15端面40左端面及 45X15端

19、面40右端面、 45X15端面及30× 30端面0.10由 20H9及 20.50116粗铣 45X30端面7粗铣 35X30上端面8粗铣 U型槽 15至14粗铣 U型槽底部距上端 22及R3圆角9钻M6孔至 5，M6攻丝10钻M8孔至 6.8 ， M8攻丝10半精铣和精铣 U型槽 15至 1511粗刨 5X300平面12M6倒角 0.7X600M8倒角 1X60013拨叉工作表面高频淬火回火14去毛刺15检验方案二：工序号工序内容1铸造2粗铣 40右端面粗铣 35X30右端面3粗铣 40左端面粗铣 35X30左端面钻孔 20至18钻孔 20.5 至184扩孔 20至19.8扩孔 2

20、0.5 至 20.3铰孔 20至 20H8自定位20和20.5 两孔及 40 右端面40左端面及 20和 20.5 两孔40左端面及 20和 20.5 两孔40右端面及 20和 20.5 两孔M8、 M6自定位定位基准40左端面及 45X15端面40右端面及 45X15端面40右端面及 45X15端面,30 ×30端面1256789101112131415铰孔 20.5 至 20.5孔 20和20.5 右端倒角 1X450孔 20和20.5 左端倒角 1X450粗铣 35X30上端面粗铣 U型使槽宽为 14，U型槽底部距上端22及 R3圆角粗刨 5X300平面粗铣 45X30端面钻M

21、6孔至 5M6倒角 0.7X600， M6攻丝钻M8孔至 6.8 ， M8倒角 1X600，M8攻丝半精铣和精铣 U型槽 15至 15拨叉工作表面高频淬火回火清洗终验20和 20.5 自定位40右端面， 20孔及 20.5 孔20和20.5 两孔及 40右端面20和 20.5 两孔及 40 右端面20和 20.5 两孔及 40 右端面40左端面及 20和 20.5 两孔40右端面及 20和 20.5 两孔40右端面及 20和 20.5 两孔选择最佳方案：比较两种方案，考虑到粗铣是切削热较大，不利于进行半精加工以及精加工， 所以两道工序要分开。 遵循先重要表面先加工的原则， 在铣槽时粗铣精铣为前

22、后顺序。选择方案二较好。3.3 加工设备及工艺装备的选择13工序号加工设备及工艺装备工序内容加工设备工艺装备1234567891011粗铣 40 左端面 , 粗铣35X30 左端面粗铣 40 右端面 , 粗铣35X30 右端面钻、扩、铰 20 孔钻、扩、铰 20.5 孔倒角 20、 20.5 孔铣 35X30上端面 ,Ra25粗铣 U形槽至 14 0.024 Ra25 0. 03半精铣、精铣 U形槽U 形槽端面倒角粗刨 5X300 平面立式铣床 X51立式铣床 X51摇臂钻床Z3025摇臂钻床Z3025立式钻床 z525 卧式铣床 x62卧式铣床 X62卧式铣床 X62 磨床牛头刨床高速钢套式

23、面铣刀、 游标卡尺高速钢套式面铣刀、 游标卡尺高速钢锥柄麻花钻、 游标卡尺锥柄扩孔钻、 铰刀、内径千分尺高速钢锥柄麻花钻、 游标卡尺锥柄扩孔钻、 铰刀、内径千分尺锥面锪钻三面刃铣刀、游标卡尺三面刃铣刀、深度游标卡尺锯片铣刀、游标卡尺砂轮、游标卡尺硬质合金刀具高速钢套式面铣刀、 游标粗铣 45X30端面立式铣床 X51卡尺12钻 M6孔至 5，倒角立式钻穿 Z525高速钢直柄麻花钻、 游标0.7X600， 攻丝卡尺锥面锪钻、丝锥13钻 M8孔至 6.8 ，倒角立式钻穿 Z525高速钢直柄麻花钻、 游标1X600， 攻丝卡尺锥面锪钻、丝锥3.4 机加工余量1、40左右端面40端面无精度要求， 且表

24、面粗超度为 Ra25，因此 40端面只需要一次粗铣即可达到要求，铣削加工余量为 3 mm。2、35X30端面1435X30端面无精度要求， 且表面粗超度为 Ra25，因此 35X30端面只需要一次粗铣即可达到要求，铣削加工余量为3 mm。3、孔 20H9采用材料为高速钢的直柄麻花钻18 GB1438-85进行钻孔，使得孔的直径达到 18mm。工序尺寸加工余量：扩孔： 1.8 mm（双边余量）铰孔： 0.2 mm（双边余量）因此，扩孔时选用高速钢 扩孔钻 19.8 GB1141-84，铰孔时铰刀选用材料为工具钢的机用铰刀 20A H8 GB1133-84 。0.104、孔 20.50采用材料为高

25、速钢的直柄麻花钻18 GB1438-85进行钻孔，使得孔的直径达到 18 mm。工序尺寸加工余量：扩孔： 2.3 mm（双边余量）铰孔： 0.2 mm（双边余量）因此，扩孔时选用高速钢 扩孔钻 20.3 GB1141-84，铰孔时铰刀选用材料为工具钢的机用铰刀 20.5A H8 GB1133-84 。5、U型槽 15U型槽 15的公差为 0.15-0.03=0.12 mm ，查互换性与测试技术基础可知，U型槽 15的公差等级为 IT12 ，而且 U型槽 15的表面粗超度为 Ra3.2，因此 U型槽 15须进行粗铣、半精铣、精铣三个工序。U型槽 15的公差首先使用三面刃铣刀粗铣至 14 mm。然

26、后用锯片铣刀铣至 15 工序尺寸加工余量：半精铣： 0.6 mm（双边余量）精铣： 0.4 （双边余量）6、螺孔 M615由于螺孔较小， 在毛坯中未曾铸造， 因此首先应采用材料为高速钢的锥柄麻花钻 5 GB1438-85钻孔至 5。由于表面粗糙度为 Ra6.3，然后只需进行攻丝即可。7、螺孔 M8由于螺孔较小， 在毛坯中未曾铸造， 因此首先应采用材料为高速钢的锥柄麻花钻 6.8 GB1438-85 钻孔至 6.8 。由于表面粗超度为 Ra6.3，然后只需进行攻丝即可。3.5 切削用量及时间定额的计算切确用量计算在确定每道工序的切削用量以及每个工步的基本加工时间时， 首先应该根据进给量查表所要求

27、的条件确定加工工序所用机床的种类， 通过查表得到机床的额定功率，再依据加工面的尺寸查表确定加工进给量。 根据背吃刀量和进给量确定加工工序的切削速度范围并选取一合适值对机床的转速计算。 最后根据计算出的机床转速查表得到实际加工过程中的机床转速， 从而算出实际的切削速度。 将调整后的机床转速， 切削速度，以及查表的到的进给量， 背吃刀量正确填入工序卡中。铣削基本时间的计算粗铣选用材料为高速钢的粗齿（ Z=10）圆柱形铣刀：铣刀 50X80 GB1115-85，查实用机械加工工艺手册 知铣刀每齿进给量 af =0.12-0.20 （mm/z）。取 af =0.15 。根据工件材料 HT200的硬度为

28、 190HB，介于 150到225之间，且刀具材料为高速钢，因此铣刀的铣削速度范围为 0.25 到0.35 （m/s），取 v=0.3X60=18（m/min）。错误！未找到引用源。i其中： i=n=l 1=+（13）l 2=25l 加工长度（ mm）；l 1刀具的切入长度（ mm）；l 2刀具的切出长度（ mm）；Z加工余量（ mm）；16ap背吃刀量（ mm）；f 进给量 (mm/r) ；n机床主轴转速 (r/min);v切削速度（ mm/s）；D加工直径（ mm）。粗铣 40左端面取 ap =Z=3mm，则 i=1 f=zaf =100.15=1.5 （ mm）n=114.6（ r/mi

29、n ）l 1=+（13） =+(13)=(17.81519.815)（mm）取l 1=18（ mm） l2=4（mm）Tj =0.36(min)粗铣 30X35左端面pf=zaf=100.15=1.5 （ mm）取 a =Z=3mm，则 i=1n=163.7（ r/min ）l 1=+（13） =+(13)=（14.6116.61 ）（ mm）取 l 1=15（mm） l2 =4（mm）Tj =i=0.22(min)粗铣 40右端面和粗铣 30X35右端面粗铣 40右端面和粗铣 30X35右端面与粗铣 40左端面和粗铣 30X35左端面所需基本时间相同。其他需要进行粗铣、半精铣或者精铣的表面的

30、基本时间的计算与上述粗铣相同，在此就不再赘述。钻削基本时间的计算毛坯无孔时，钻孔基本时间的计算错误！未找到引用源。in=l 1=cotKr+(12) l2=14l 加工长度（ mm）；l 1刀具的切入长度（ mm）；l 2刀具的切出长度（ mm）；17f 进给量 (mm/r) ；n机床主轴转速 (r/min);v切削速度（ mm/s）；D加工直径（ mm）。钻 20H9孔和 20.5 孔根据加工要求，查实用机械加工工艺手册, 钻床选用摇臂钻床，型号为Z3025B10，主轴的转速介于 50-2350r/min 。钻头选用材料为高速钢的直柄麻花钻18 GB1438-85。根据工件材料 HT200的

31、硬度为 190HB，介于 160-220HB之间，以及钻头直径为 18mm，介于13-19mm之间，因此钻削速度为 24-34（mm/min）且进给量f=0.26 （ mm/r）。取钻削速度为 v=30（ mm/min）。n=530.5（ r/min ）l 1=cotKr+(12)=18/2+ （ 12）=（10-11 ）（ mm）取 l 1 =10（mm） l 2=2（mm）钻 20H9孔Tj =0.41（min）钻20.5 孔Tj =0.26（min）扩孔和铰孔参考钻孔进行基本时间的计算，这里就不再进行该过程的赘述了。（ 11）倒角，攻丝倒角进给量为f=0.25mm/r采用高转速n=125

32、0r/min基本时间 错误！未找到引用源。 i代人相关数据得：tj=0.29s攻丝采用高速钢 W18Cr4V进给量18f=0.5mm切屑速度错误！未找到引用源。=0.3m/s转速：n 错误！未找到引用源。r/min代人相关数据可得：错误！未找到引用源。321.47r/min根据机床型号，选择转速错误！未找到引用源。320r/min基本时间 错误！未找到引用源。 i代人相关数据得：tj=9.37s3.6 计算时间定额和提高生产率的工艺途径简介单件时间的计算公式为：由于生产批量为中批量，所以时间定额为：本次设计没有具体计算辅助时间 错误！未找到引用源。 、布置工作地点时间错误！未找到引用源。 和休息和生理需要时间 错误！未找到引用源。，在中批量生产中，辅助时间 错误！未找到引用源。 可按基本时间的百分比进行估算，并在实际中修改，使之趋于合理。基本时间 错误！未找到引用源。 和辅助时间 错误！未找到引用源。 总和称为操作时间，布置工作地点时间 错误！未找到引用源。 一般按操作时间的 2%错误！未找到引用源。 7%来计算，休息和生理需要时间 错误！