机械制造技术基础课程设计说明书正文(机床拨叉).docx

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1、一、零件加工工艺规程的设计1、分析零件图该零件为车床拨叉，年产量为10000件，为大批量生产。由图知，未注明粗糙度的表面不加工。小头孔内表面与大头孔两个端面的表面粗糙度要求均为Ra5，可知要进行精加工。未注明公差的尺寸默认为IT14IT18，并且确定各个尺寸的公差度等级，综合表面粗糙度和形位误差要求决定各个加工面要选取何种加工方式如下：小头孔上下端面：粗铣大头孔上下端面：粗糙度较高，粗铣后精铣小头孔：粗糙度要求高，扩、铰大头孔：扩其余不加工。但是该零件大头孔为半圆孔，其加工工艺性不如整圆孔的加工工艺性好，因此确定毛坯形状为两个车床拨叉相对的形状，使大头孔为一个整圆，一次性加工出两个零件。2、确

2、定毛坯的材料和形状由零件图上标题栏中注明，该零件材料为ZG45。分析零件的工艺性，确定毛坯精度为一级精度，查表获得总余量，确定毛坯形状如下图所示：3、拟定加工的工艺路线根据机械制造技术基础课程所学的内容，在制定机械加工工艺规程时要解决的问题有：（1）定位基准的选择原则：选精基准时要遵循基准重合原则、基准统一原则、互为基准原则和自为基准原则，来保证经济合理地达到零件的加工精度要求；选择粗基准时，考虑的重点是如何保证加工面有足够的余量，使不加工表面与加工表面间的尺寸、位置符合图样要求，因此选择原则是保证相互位置，余量均匀分配，尽量使用一次和便于工件装夹。（2）加工方法的选择：根据被加工材料的性质、

3、零件的生产类型、工件的形状及每个加工面的技术要求等条件，参阅相关机械加工手册来确定加工方法和分几次加工。（3）加工工序安排的基本原则：先加工定位基准面在加工其他表面来提高定位精度；先加工主要表面再加工次要表面；先安排粗加工再安排精加工和光整加工；先加工表面再加工孔。方案一：工序一：以小头孔下端面C、D定位，粗铣A、B。工序二：以小头孔上端面A、B定位，粗铣C、D。工序三：以小头孔下端面C、D和大头孔内圆轴线定位，扩两个小头孔。工序四：以小头孔下端面定位，粗铣面E、F。工序五：以两个小头孔及小头孔下端面定位，扩大头孔。工序六：以小头孔下端面C、D和大头孔内圆轴线定位，铰两个小头孔。工序七：以小头

4、孔下端面定位，精铣面E、F。工序八：将工件铣开成两个相同的车床拨叉。方案二：工序一：以小头孔上端面A、B定位，粗铣C、D。工序二：以小头孔下端面C、D定位，粗铣A、B。工序三：以小头孔下端面C、D和大头孔内圆轴线定位，扩、铰两个小头孔。工序四：以小头孔下端面定位，粗铣面E、F。工序五：以两个小头孔及小头孔下端面定位，扩大头孔。工序六：以小头孔下端面定位，精铣面E、F。工序七：将工件铣开成两个相同的车床拨叉。分析方案一和方案二，考虑到对刀尺寸和工序尺寸的计算，从基准统一原则和计算方便出发，应该以A、B为粗基准，C、D为精基准，所以应该先加工粗基准；先加工小头孔，以后可以全部用一面两销来定位，所以

5、两个小头孔应该先进行精加工，防止后面用一面两销定位时定位误差过大，影响加工精度。综上确定加工顺序如下：工序一：以小头孔下端面C、D定位，粗铣A、B（A、B为粗基准）。工序二：以小头孔上端面A、B定位，粗铣C、D（C、D为精基准）。工序三：以小头孔下端面C、D和大头孔内圆轴线定位，扩、铰两个小头孔。工序四：以小头孔下端面定位，粗铣面E、F。工序五：以小头孔下端面定位，精铣面E、F。工序六：以两个小头孔及小头孔下端面定位，扩大头孔。工序七：将工件铣开成两个相同的车床拨叉。4、确定各工序的加工余量和工序尺寸采用查表法确定毛坯精度及各种加工方式的加工总余量并确定各工序余量。（1） 粗铣小头孔两端面A、

6、B、C、D工序名称双边工序余量/mm公差等级公差值工序尺寸/mm粗铣3IT120.21毛坯IT140.52（2） 扩、铰小头孔工序名称双边工序余量/mm公差等级公差值工序尺寸/mm铰孔0.1IT80.027扩孔2.9IT120.18毛坯孔3（3）扩大头孔工序名称双边工序余量/mm公差等级公差值工序尺寸/mm扩大头孔3IT120.25毛坯孔5、绘制各工序的工序简图工序简图中用粗实线表示被加工面，已经标出定位符号，定位基准及所定自由度的数目，给出工序尺寸。各工序的工序尺寸如下图所示：工序一：以小头孔底面定三个自由度，限制了、。工序二：以小头孔另一底面定位，限制三个自由度、。工序三：以小头孔端面、大

7、头孔内圆周线和挡销一共定六个自由度，实现完全定位。扩、铰小头孔。小头孔端面：、；大头孔内圆轴线：、；挡销：工序四：以小头孔端面定位，粗铣E、F面。限制了、工序五：以小头孔端面定位，粗铣E、F面。限制了、工序六：以小头孔及小头孔端面定位，钻大头孔。小头孔端面：、；小头孔：、工序七：以小头孔及端面定位，将工件铣开成两个相同的车床拨叉。小头孔端面：、；小头孔：、6、确定各工序所使用的机床、刀具、量具。（1）铣小头孔上端面：选择X51机床。因为工件材料为铸钢，被加工面为圆环面，刀具采用高速钢端铣刀，刀具直径为25mm。加工方式为铣平面，加工后，用游标卡尺测量零件尺寸即可。尺寸在工序简图所标注的范围之内

8、即合格。（2）铣小头孔下端面：依然选择X51机床。刀具采用高速钢端铣刀，刀具直径为25mm。本工序也是铣圆环平面，加工后，用游标卡尺测量零件尺寸即可。尺寸在工序简图所标注的范围之内即合格。（3）扩、铰两个小头孔：由于本工序为扩、铰两个小头孔，而且小头孔的尺寸最大为14mm，因此扩孔和铰孔均采用Z35型号机床。刀具分别采用高速钢扩孔钻（直径为13mm）和高速钢铰刀（直径为14mm）。由于被加工面为内孔，因此量具选择塞规检测被加工件。（4）粗铣大头孔端面：本工序也是铣圆环平面，选择X51机床即可。刀具也依然选择高速钢端铣刀，直径为16mm。加工后，用游标卡尺测量零件尺寸即可。尺寸在工序简图所标注的

9、范围之内即合格。（5）精铣大头孔端面：本工序与上道工序大致相同，只是切削用量发生改变。因此切削机床依然为X51，刀具依然为高速钢端铣刀，直径为16mm。加工后，依然用游标卡尺测量零件尺寸即可。（6）扩大头孔：由于大头孔直径基本尺寸为40mm，因此机床型号选择Z550。切削刀具选择高速钢扩孔钻，刀具直径为大头孔基本尺寸40mm。加工后，选择塞规来检测大头孔是否合格。（7）将工件铣开：本道序机床选用X61W型号。刀具为高速钢材料三面刃盘型铣刀，铣刀直径为25mm。由于本道工序中尺寸要求精度不高，因此量具采用游标卡尺即可。7、确定各工序的切削用量如下表所示：工序一：粗铣小头孔上端面主轴转速（r/mi

10、n）切削速度（m/min）进给量（mm/r）切深（mm）380300.21.5工序二：粗铣小头孔下端面主轴转速（r/min）切削速度（m/min）进给量（mm/r）切深（mm）380300.21.5工序三：工步一扩两个小头孔主轴转速（r/min）切削速度（m/min）进给量（mm/r）切深（mm）45018.380.251.45工序三：工步二铰两个小头孔主轴转速（r/min）切削速度（m/min）进给量（mm/r）切深（mm）26511.660.80.05工序四：粗铣大头孔端面主轴转速（r/min）切削速度（m/min）进给量（mm/r）切深（mm）380300.21.34工序五：精铣大头孔端

11、面主轴转速（r/min）切削速度（m/min）进给量（mm/r）切深（mm）5900.50.20.16工序六：扩大头孔主轴转速（r/min）切削速度（m/min）进给量（mm/r）切深（mm）18523.250.621.5工序七：将工件铣开主轴转速（r/min）切削速度（m/min）进给量（mm/r）切深（mm）3800.50.2108、确定各工序的时间定额工序一：上端面为两个圆环面，每个圆环最大外径为25mm，因此加工长度最少为50mm，走刀一次。所以加工时间为：工序二：下端面也是两个圆环面，每个圆环最大外径为25mm，因此加工长度最少为50mm，走刀一次。所以加工时间为：工序三：小头孔深为

12、28mm，加上辅助距离，走刀一次，则加工距离取为35mm。（扩孔）（铰孔）工序四：走刀距离至少为，走刀一次，则切削时间为：工序五：走刀距离至少为，走刀一次，则切削时间为：工序六：大头孔厚度为10mm，加上辅助距离，走刀一次，则距离至少为20mm。工序七：切却距离至少为15mm，走刀三次，则切削时间为：二、 夹具结构设计1、工序分析：工序简图加工面：大头孔内圆工序尺寸：大头孔内圆直径mm，大头孔内圆轴线到左端小头孔轴线的尺寸为mm。加工面粗糙度：Ra 20行为精度要求：自由公差定位方案：以小头孔及小头孔端面定位。小头孔端面限制了：、三个自由度；左端小头孔限制了：、两个自由度；右端小头孔限制了：一

13、个自由度。2、定位元件设计一面两销的设计：（1）已知小头孔的尺寸为mm，为IT8级精度。两孔中心距为mm。则两孔的基本尺寸，偏差为。因此有：，所以两销之间的中心距为。（2）圆柱销的设计：，销与轴选择基孔制配合，基本尺寸为14mm，IT8=0.027mm，则圆柱销的最终尺寸为：（3）削边销的设计：查表得，按照基孔制配合，确定削边销最终尺寸为：定位销与定位面之间的为过盈配合。定位销需要渗碳淬火热处理提高强度。定位板选取标准件，选用20钢，进行淬火处理。两销设计情况如图所示：3、定位误差计算根据工序简图知形位误差为自由公差，设计基准为右端小头孔轴线，所以基准不重合误差为0mm。但是右边定位元件为圆柱

14、销，存在基准位移误差，为任意边接触情况。工序尺寸为mm，所以定位误差满足要求。4、对刀尺寸计算该工序的对刀元件为钻套，钻套为标准件，且钻套安装在钻模板上。钻套的选择应该与扩孔钻头的直径相配合。由于该零件为大批量生产，因此应该选择快换钻套，同样应该选择相应的衬套。对刀尺寸的计算：定位误差为0.06mm，而工序尺寸为mm，所以对刀尺寸、定位误差和工序尺寸组成尺寸链，解尺寸链可得对刀尺寸。在尺寸链中，工序尺寸为终结环，定位误差和对刀尺寸为组成环，同时定位误差与对刀尺寸均为增环。根据终结环的上偏差等于所有增环的上偏差之和减去所有减环的下偏差之和；终结环的下偏差等于所有增环的下偏差之和减去所有减环的下偏

15、差之和。，对刀尺寸的基本偏差为60mm，所以对刀尺寸为mm。尺寸链图5、对刀元件的设计查夹具设计手册可得标准钻套入下图所示：钻套及衬套图6、夹紧机构设计通过查阅手册得扩孔时的扭矩和轴向力分别为M和F由于工件完全定位，且轴向力指向第一定位基准面，轴向力由定位板和夹具体来承受，扭矩可由夹具本身定位元件来承受，因此为减轻定位与案件所承受的扭矩，可用螺旋夹紧来分担大部分扭矩。由于要符合大批量生产的要求，所以选用开口垫圈，选取螺栓直径为M8，螺母外圆最大不超过12mm。目的是取下工件时可直接抽掉开口垫圈而不必拧掉螺栓，减少辅助装夹时间。7、夹具体设计夹具体的壁厚一般为2030mm。夹具体上应该有定向键与

16、导向键。为保证夹具的强度，应该考虑适度的加辅助肋板。夹具体一般为灰铸铁，工件一般不可直接坐在夹具体上。夹具体直接与机床相连接，定位键一定要和该工序所选用的机床工作台相匹配，即定位键的尺寸应由机床联系尺寸确定，夹具上夹紧螺栓的中心距应和机床工作台的T型槽槽距相等。夹具体主视图夹具体俯视图夹具体左视图8、夹具操作步骤说明将夹具安放在机床上之后，通过T型槽连接及紧固在机床上。在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率。首先将工件放入夹具内，调节辅助支撑，插入开口垫圈，拧紧螺母将工件夹紧，开始工作。工件加工完成后，松开螺母但是不完全拧掉，抽掉开口垫圈，将工件取下即可。接着放入下一个待加工件，插入开口垫圈，拧

17、紧螺母，开始工作，依次循环。夹具主视图夹具左视图夹具俯视图三、 设计总结这次课程设计培养我们运用机械制造工艺学及有关课程（机械设计、互换性与测量技术、金属切削机床、金属切削原理与刀具等）的知识，结合生产实践中学到的知识，独立地分析和解决工艺问题，初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力。本次课程设计，从开始到结束，熟悉了如何完成零件的加工工序设计和夹具的分析设计。虽然已经学习过机械制造基础这门课，但是没有系统的运用过里面的知识去解决问题。而本次课程设计，则让我个人将所学的付诸实践，提高了运用知识的能力，提高了熟悉并运用有关手册、标准、图表等技术资料的能力。进一步培养我们识图、制图、运算和编写技术文件等基本技能。这为我们以后的工作打下了很好的基础。在未来，可能我们学习的东西会具有很强的时效性。若是不能快速掌握，就会被轻易超越。所以，通过本次实践，我相信我能更好地面对未来的挑战。四、参考文献【1】机械制造工艺设计手册. 王绍俊.北京机械工业出版社, 1985年11月【2】机械制造技术基础. 卢秉恒.机械工业出版社, 2007年12月【3】几何量公差与检测. 甘永立. 上海科学技术出版社, 2010年1月【4】机械制造工艺设计简明手册.李益民主编.机械工业出版社，1994年【5】机械制造装备设计.关慧贞，冯辛安主编.机械工业出版社，2010年