2022年拔叉设计说明书.docx

沈阳城市学院 机械制造技术拨叉 CA6140设计说明书11级 机自 4 班黄维乐1110014282021.6.30-7.18学 院：机械电子工程学院班 级：姓 名：学 号： 时 间：课程设计任务书学院机电学院班级11 机自 4 班地点D301起止日期 设计题目：拨叉 CA6140设计设计任务：所要完成的任务如下1 依据所给的零件草图，画出零件工作图；2 完成拨叉工件的专用夹具总装配工作图；3 完成专用夹具部分零件工作图；4 编写设计运算说明书；5 总工作量要求：总图量为： 1#2#3#4#图纸各 1 张；设计运算说明书沈阳城市学院机械制造技术课设成果评定表21项目分值出勤情形10缺勤一次扣 2 分；迟到、早退以及各项违纪行为，一次扣 1 分；注：此项分数假设为 0 分，就该生课设总成果为不及格学习态度10学习态度仔细，遵守纪律零件分析精确完整，毛坯挑选合理，问题答复全部正确 10 分零件分析正确、 毛坯挑选合理度、问题答复正确率在80%以第一次10质疑其次次答10辩上 9-6 分零件的精度分析正确度、毛坯挑选合理度、问题答复正确率在60%以上 5-3 分工艺、刀具设计合理，问题答复全部正确10 分； 1-5 处不合理、问题答复正确率 80%以上9-8 分；6-10 处不合理、 问题答复正确率60%以上 7-5 分第三次夹具设计合理，问题答复全部正确10分；1-5 处不合理、问题答复正确率80%10以上 9-8 分；6-10 处不合理、问题答复正确率 60%以上 7-5 分答辩20答辩说明书质量30内容完整 5 分，结构设计合理 5 分， 运算精确 5 分 ，结论精确 5 分， 撰写标准工整 5 分，排版精确 5 分总 分注：最终成果按 5 级计分老师签字：年月日目录第 1 章课程设计目的 .4第 2 章工艺规程的设计 .52.1确定 毛坯的制 造形式 . .62.2基面 的挑选 . .错误 . 未定 义书 签；2.3制订 工艺路线 . .72.4机 械加 工余 量、 工序尺寸 及毛 坯尺 寸确 实定.9. .10第 3 章夹具 的设计 .133.1夹具 的挑选 . .133.2定位 方案的设 计 . .143.2.1 夹具的 设 计思 想143.2.2 工件在 夹 具中 的定位与 夹紧143.3夹具 体的设计 . .143.3.1 定位基 准 的选 择143.3.2 定位误 差 的分 析143.4导向 元件的设 计 . .153.5夹紧 元件的设 计 . .153.6夹具 操作的简 要说明 . .15结 论 .16致谢 .17参考文献 .18第 1 章课程设计目的通过设计能获得综合运用过去的全部课程进行机械制造工艺及结构设计的基本才能，为走上工作岗位进行一次综合训练和预备；它要求同学们综合运用课程的理论和实践学问，进行零件和机床夹具设计；其目的是：1培育同学综合运用机械制造工程原理及专业课的理论学问，总合生产学习中的实践学问，独立的分析和解决机械加工工艺问题，初步具有设计才能；2培育同学熟识运用有关手册、图表、标准的才能；3进一步培育同学识图、制图、运算和编写技术资料；4培育同学独立摸索和独立工作的才能；机床夹具的作用可归纳为以下四个方面：1 保证加工精度机床夹具可精确确定工件、刀具和机床之间的相对位置，可以保证加工精度；2 提高生产效率机床夹具可快速地将工件定位和夹紧，削减帮助时间；3 削减劳动强度采纳机械、气动、液动等夹紧机构，可以减轻工人的劳动强度；4 扩大机床的工艺范畴利用机床夹具，可使机床的加工范畴扩大，例如在卧式车床刀架处安装镗孔夹具，可对箱体孔进行镗孔加工；第 2 章 工艺规程的设计2.1分析零件图图 12.2确定毛坯的制造形式零件的材料是 HT200，工作环境良好，不会承担较大的冲击载荷， 由于年生产量为2000 件，已经到达了中批量生产，并且材料可铸；因此从提高生产率，保证经济性的角度讲，应当采纳铸造成型中的“金属模机械砂型”铸造的方法制造毛坯；图 22.3 基面的挑选基面的挑选是工艺规程设计中的重要工作之一；基面挑选的正确与合理， 可以使加工质量得到保证，生产率得到提高；否就，加工工艺过程中会显现许多问题，使生产无法正常进行；（1） 粗基准的挑选对于零件而言， 尽可能挑选不加工外表为粗基准； 而对有假设干个不加工外表的工件，就应以与加工外表要求相对位置精度较高的不加工外表作粗基准；所以挑选右端 R20 的端面，上顶端 40×80 的面和右侧 75×80 的面为粗基准；（2） 精基准的挑选精基准的挑选有利于保证加工精度，并使工件装夹便利；在挑选时，主要应当考虑基准重合、基准统一等问题；当设计基准与工序基准不重合时，应当进行尺寸换算；精基准挑选为花键孔和 72×40 的端面，在加工中采纳专用夹具夹持；2.4 制订工艺路线制订工艺路线的动身点， 应当是使零件的几何外形， 尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证； 在生产纲领已经确定为中批量生产的条件下，可以考虑采纳万能性机床配以专用夹具，并尽量是工序集中来提高生产效率；除此之外，仍应当考虑经济 成效，以使生产成本尽量下降；1. 工艺路线方案一：工序 1： 粗铣铣左端面；工序 2： 粗铣上外表 80×10； 工序 3： 粗铣 18×35 槽；工序 4： 精铣左端面；工序 5：钻 .20 花键底孔； 工序 6：扩 .22 花键孔；工序 7：精铣上外表 80×10； 工序 8：精铣 18×35 槽；工序 9：锪 A、B 两端 2×15°倒角； 工序 10：拉削 .25 花键孔；工序 11：钻螺纹孔 , 攻螺纹至 M8工序 12：钻锥孔； 工序 13：去毛刺； 工序 14：终检；2. 工艺路线方案二：工序 1： 粗铣铣左端面；工序 2： 粗铣上外表 80×10； 工序 3： 粗铣 18×35 槽；工序 4： 钻 .20 花键底孔；工序 5：精铣左端面； 工序 6：扩 .22 花键孔；工序 7：拉削 .25 花键孔； 工序 8：精铣上外表 80×10；工序 9：精铣 18×35 槽；工序 10：锪 A、B 两端 2×15°倒角； 工序 11：钻螺纹孔 , 攻螺纹至 M8工序 12：钻锥孔； 工序 13：去毛刺； 工序 14：终检；上述两方案中，区分在于工艺路线方案一把拉花键放在靠后的工序而工艺路线方 案二把锪倒角放在了靠后的工序；工艺路线一中是在完成前面5 道工序后，所以花键底孔及右端面上一点，及端面8× 10 上两点为定位基准加工花键孔，能较好的保证花键孔的位置尺寸精度；而在工艺路线方案二中，在工序、完成后就开头以花键底孔、A 端面一点及端面 80×10 上两点为定位基准拉花键孔， 这样重复采纳了粗基准定位，不能保证花键孔与18× 35 槽的位置精度，最终达不到零件技术要求，甚至会造成偏差过大而报废；而且在方案一中锪倒角工序在拉削花键孔工序之前完成，防止了 在方案二中锪倒角时使花键由于切削冲击力而产生变形的可能！通过对以上两种工艺路线的优、缺点分析，最终确定工艺路线方案一为拔叉的加工工艺路线； 工艺路线方案工序工序名称机床设备刀具量具号YG 硬质合金端铣1粗铣左端面立式铣床刀游标卡尺粗铣上端 80× 10 的面立式铣床YG硬质 合金端铣刀粗铣 18× 35 的槽立式铣床 16 锥柄键槽铣游标卡尺刀精铣左端面立式铣床YG硬质 合金端游标卡尺铣刀钻孔 20 的底孔立式钻床 20 高速钢锥柄麻花钻游标卡尺2游标卡尺3458精铣 18× 35 的槽立式铣床16 的立铣刀 40mm150°直柄游标卡尺9锪钻两端 2× 15°的倒角立式钻床锥面锪钻10拉 25 花键孔卧式拉床矩形花键拉刀游标卡尺13钻螺纹孔 , 攻螺纹至 2× M8立式钻床7 的钻头， 丝锥千分尺 4 的钻头， 5扩孔 22立式钻床 22 高速钢锥柄麻花钻游标卡尺6精铣上端 80× 10 的端面立式铣床YG铣刀硬质 合金端游标卡尺7游标卡尺塞规、卡尺、百分表等14钻锥孔立式钻床的锥刃钻头13去毛刺钳工台平锉14终检2.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“拨叉”零件的材料为 HT200，净重量为 0.84 千克，生产类型为中批量生产，可以采纳“金属模机械砂型”铸造的方法进行毛坯的制造；依据上述原始资料及加工工艺， 分别确定各个加工外表的机械加工余量、 工序尺寸及毛坯尺寸如下：考虑到零件的许多外表没有粗糙度要求， 不需要加工； 从铸造出来即可符合使用要求，因此，只实行 75×× 75× 40 的加工余量；毛坯的尺寸公差为CT8,可以从机械制造设计工艺简明手册得到 CT8=1.6mm；相应运算如下：75× 40 的端面的精加工余量为1mm，粗加工余量 2.5-1=2.6 确定切削用量及基本工时工序 1：铣 75×40 的端面至符合要求；工步 1：粗铣背吃刀量为 a p1 =2.5-1.0=1.5mm；f z =0.2mm/z；铣削速度：参考机械制造技术基础课程设计指导教程得，选用镶齿铣刀，其中在 d/z=80/10 的条件下选取；铣削速度为到:n=1000×40/×v=40m/min；有公式 n=1000r/ d 可以得由于手册中的 X51 型立式铣床的主轴转速为 n=160r/min,所以，实际的铣削速度为：V=n d/1000=160××基本时间 t: 依据面铣刀平面对称铣削、主偏角k r =90°的基本时间运算公式:t= ll 1l 2 / fmz ；其中， l =75mm， l2 =13mm，取l 2 =2mm， a e =40mm；就有：l =0.5d-1d 2a2e+1 3=0.580-802402 +2=；f mz = f ×n= f z ×z×× 10×160=320mm/mint= ll 1l 2 /f mz 工步 2：精铣背吃刀量的确定：ap1 =1mm .进给量的确定：由切削用量简明手册中表3.3，按外表粗糙度为选取，该工序的每转进给量 f=0.8mm/r；Ra m 的条件铣削速度的运算：依据其他有关资料确定，按镶齿铣刀，d/z=80/10， f z 的条件选取，铣削速度 v 为： v=57.6mm/min；由公式： n=1000r/ d 可以求得铣刀转速n=229.3r/min ；参照机械制造技术基础课程设计指导教程中4-15 的 X51 型立式铣床的主轴转速，选取转速为 n=210r/min；再将此转速代入上面公式，可以求得：v= n d/1000=/min；基本时间的确定：依据机械制造技术基础课程设计指导教程中表5-43 中面铣刀铣平面对称铣削、主偏角k r =90°的基本时间公式 t= ll1l 2 /f mz ，可以求得该工序的基本时间，其中 l =75mm， l2 =13mm，取l 2 =2mm， a e =40mm， l1=7.36mm，得f mz = f ×n=/r× 210r/min=168mm/mint= ll 1l 2 /f mz 工序 2：钻 20mm 的孔，扩孔至 22mm；工步 1：钻 20mm 的孔；背吃刀量 ap =20mm进给量的确定：选取该工步的每齿进给量f=0.3mm/r；切削用量的运算：由于该工件的材料为HT200，所以选取切削速度 v=22m/min；由式 n=1000v/d 可以求得：n=1000×22/×参照机械制造技术基础课程设计指导教程中表4-9 所列的 Z525 型立式钻床的主轴转速，选取 n=392r/min，再将 n 代入 n=1000v/ d 中，得到： v=392××基本时间 t:其中 l =80mm， l= D cot k1 2 =10× 1.66+1=12.66mm， l=14mm,取l=2mm；1r222所以基本时间 t 为：tll1l 28012.6620.24 min14.48sfn0.3392工步 2：扩 20mm 的孔至 22mm；背吃刀量的确定：取 ap =1mm；进给量的确定：由切削用量简明手册中表2.10 的资料，选取该工件的每转的进给量 f=1.1 mm/r ；v钻 ×由公式 n=1000v/ d；可以得到： n=1000×按机床选取 n=140r/min，得切削速度 v= n d9.67m / min基本时间 t:其中 l =80mm,l= D12cot k r1 10002 =1× 1.66+1=3.66mm/min,l 2 =14mm, 取l 2 =2mm；所以基本时间 t 为：tll1l 2803.6620.56 min33.4sfn1.1140工序 3：粗铣沟槽，上平面工步 1：粗铣沟槽；背吃刀量的确定：双边背吃刀量为ap =16mm；“直柄立铣刀”， d/z=16/3;铣刀每齿进给量为 f z =0.04mm/z；铣削速度 vc =18mm/min；主轴转速为 n=358r/min；基本时间 t:按 机械制造技术基础课程设计指导教程中表5-43 得：tll1l 2，式中l=0.5d+12， l =13mm， ih ， l40mmf mz12a p 1fmzf zzn0.04335842.96mm/ min其中 h 为沟槽深度， l 为铣削轮廓的实际长度， a p1 为沟槽深度的背吃刀量；l 10.516210mm，取 l 2 =2mm,i=34/17=2,t40102242.962.42 min145.25s工步 2: 铣上平面由工序 1 可知，精加工余量为 1mm,背吃刀量为 3-1=2f z =0.2mm/z；铣削速度：参考机械制造技术基础课程设计指导教程得，选用镶齿铣刀，其中在 d/z=80/10 的条件下选取；铣削速度为 v=40m/min；有公式 n=1000r/ d 可以得到 : n=1000× 40/×由于手册中的 X51 型立式铣床的主轴转速为 n=160r/min,所以，实际的铣削速度为： V=n d/1000=160××基本时间 t 据面铣刀铣平面不对称铣削的运算时间运算公式：tll1l 2f mz按机械制造技术基础课程设计指导教程表5-45 切入和切出行程速度 ,= f ×n= f z × z×× 10×160=320mm/mint=80+2920.7s；第 3 章夹具的设计夹 具是 一种 能够使工 件按 肯定 的技 术要 求 精确 定位和牢 固夹 紧的 工艺装 备， 它广泛地 运用 于机 械加 工 ， 检测 和 装配等整 个工艺过 程中 ； 在现代化 的机 械和仪器 的制 造业 中， 提 高加工 精 度和生产 率， 降低 制造 成本， 始终 都是 生产厂家 所追 求的 目标 ； 正确地 设 计并合理 的使用夹 具， 是保证加工 质量 和提高生 产率 ， 从 而降 低 生产成 本 的重要技 术环节之 一； 同时 也扩大 各种机床 使用范畴 必不 可少重要 手段；图 23.1 夹具的挑选为了提高 劳动 生产 率，保 证加 工 质量，降 低 劳动 强度 ，需 要设 计专 用夹具 ；设 计工序为 钻 7mm孔 、攻 螺纹 M8mm的 专 用机 床夹具；这 类 夹具 定位准 确、 装卸工件 快速 ， 但 设计 与 制造的 周 期较长、 费用较高 ； 因 此， 主要适 用于产品 相对稳固 而产 量较大的 成批或大 量生 产；3.2 定位方案的设计夹 具的设计 思想设计必需保证零件的加工精度，保证夹具的操作便利，夹紧牢靠，使用安全，有合理的装卸空间，仍要留意机构密封和防尘作用，使设计的夹具完全符合要求；本夹具主要用来对 2× M8mm的通孔进行加工，这个螺纹孔尺寸精度要求一般，需要先钻出 7mm孔 ，之 后用 丝锥 攻 螺纹 M8mm；所以设计时要在满意精度的前提下提高劳动生产效率，降低劳动强度；工 件在夹具 中的定位 与夹紧定位 ： 一个带 键的 长心 轴限 制 4 个自 由度 ， 在工件 左端 面用 两个 支承钉 限制 一个自由 度， 在工 件右 端 面用夹 紧 件限制一 个自由度 ； 这 样就限制了 工件在空 间六个方 向的 活动性， 使工件在 空间 占据了惟 一确定的 位置 ；夹紧 ： 在工件 两端 用垫 片和 螺 母实 现螺旋夹 紧；3.3 夹详细的设计定 位基准的 挑选在加工中 用作 确定 工件 在夹具中 占有 正确 位置 的基准， 称为 定位 基准 ；据 夹 具手册 知定 位基 准应 尽 可能与 工 序基准重 合， 在同 一工 件的各道工 序中，应 尽量采纳 同一 定位 基准 进行加工 ；所以 加 工 2× M8mm的 通 孔 时， 选 取工件左 端面和花 键心 轴的中心 线为主定 位基 准；3定位 误差 的分 析夹具 的主 要定位元 件为 一个 面与 两个孔的 定位 ，因 为 该定 位元 件的 定位基 准和 工序基准 均为 内花 键的 轴 线， 只 需 保证夹具 的花键心 轴的 制造精度和 安装精度 ，所 以不 存在 不重 合误差和 基准 位移误差 ，基 准重 合 b=0 ，j=0 ；3.4 导向元件的设计加工 2× M8mm的 通孔选 用立 式钻 床， 钻床夹具 的刀 具导 向元 件为钻套 ；钻 套的 作用是确 定刀 具相 对夹 具 定位元 件 的位置， 并在加工 中对 钻头等孔加 工刀 具进行引 导， 防止 刀具 在 加工中 发 生偏移； 由于加工 工序 为先钻 7mm孔 ， 之后用 丝锥攻螺 纹 M8mm；所 以选 用快 换钻套和 钻套 用衬 套； 相关计 算如下：1 钻 套高 度 H× 8mm=12mm； 2 排屑间隙 h× 8mm=4mm；3.5 夹紧元件的设计在加工过 程中 ，工 件会 受到 切削力、惯 性力 、离 心力 等外 力的 作用，为了 保证 在这些外 力作 用下 ， 工 件 仍能在 夹 具中保持 定位的正 确位 置， 而不致 发生 位移或产 生振 动， 一般 在 夹具结 构 中都必需 设置肯定 的夹 紧装 置， 把 工件压紧 夹牢在定 位元 件上；该 工件 选用 螺旋夹紧 机构 ， 查 机械 加工 工 艺手 册， 夹紧 力计 算如 下：Fd 2 tana2 FL23，D 3d 3f D 2d 2a螺纹升角- 螺纹摩擦角f螺母端面与工件之间摩擦系数d 2螺杆中径就所需 夹紧力 F =298N3.6 夹具操作的简要说明此次设 计的夹具 夹紧 原理为： 通过花键 孔轴 线和拨叉 左端面为 定位 基准 ， 以钻模 板上的快 换钻 套和钻套 衬套引导 刀具 进行加工 ； 夹紧时 采纳 手动 螺旋夹紧 机构作为 夹紧 工件； 同 时为了保 证定 位基准的 精度， 采 用十 字垫 圈； 如前 所述， 在 设计 夹具时， 应当考虑 提高 劳动生产 率； 为此 ， 设 计采 用了快换 装置； 攻 螺纹 时， 取出 快换钻套 和钻 套衬套， 即可替换 钻套 ， 进 行攻螺纹 加工； 在 设计 夹具时， 应当留意 提高 劳动生产 率防止干 预； 应使 夹具结构 简洁， 便 于操 作， 降低 成本； 提 高夹 具性价比 ； 本夹具 操作 简洁 ， 省时省 力；结 论在经过两周的设计之后，使我们明白到了有关机械制造技术基础的一些学问，切身地体会到了从毛坯到成品的一个工艺设计过程，从而对于本课程有一个较为清楚的轮廓印象；由于我们在这次的课程设计过程中所学有限，对这门课程只是有了一个初步的熟识，所以请老师多多指正与批判；假如要想更好地把握好这门技术，仍需要我们进一步的学习与实践，在实际工作中不断地积存体会，这样我们才能更好的学好这门技术，更好地明白机械制造基础工业，从而为以后的工作打下坚实的基础；致谢为期两周的课程设计转瞬就过去了；在课程设计中，发觉自己在理论与实践中有许多的不足，自己学问中存在着许多漏洞，看到了自己的实践体会仍是比较缺乏，理论到实践的才能仍急需提高；我特别感谢我的指导老师张福老师； 两周来，我时刻体会着老师庄重的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，不管天气有多么的酷热，都会在我们身边细心指导；每次去老师那里，老师都会在百忙之中给我们足够的时间去问问题，有时仍会和我坐下来一起争论设计的方案；整个过程，老师都倾注了大量的心血；正是在老师科学、严谨的指导下，我的课程设计才能顺当进行，这篇论文也才得以顺当完成；这次课程设计虽然我完成的不是很成熟，但是通过老师的帮忙和自己的努力完成课程设计仍是让我有一种骄傲感，这是我自己真的去摸索，设计，查询资料得来的成果；在这次课程设计终止的时候，我感到有一种轻松感，不是由于课程设计不用再做了，而是由于我从这次课程设计中获得了学问，有所学、有所用；更加知道我们将来能做什么，会做什么，该做什么；让我们对行业有了明白，让我们对自己的将来有了规划；感谢老师的细心指导！参考文献1 吴宗泽. 罗圣国, 机械设计课程设计手册 M. 北京：高等训练出版社2 李庆余. 机械制造装备设计 M. 北京：机械工业出版社3 张海华. 机械制造装备设计指导书 M. 沈阳：机械工程系4 薛源顺. 机床夹具图册 M. 北京：机械工业出版社