机械制造技术基础课程设计扁叉加工工艺说明书.pdf

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1、.湖南工业大学 课 程 设 计 资 料 袋 机械工程 学院（系、部）2014 2015 学年第 1 学期 课程名称 指导教师 职称 学生姓名 专业班级 学号 题 目 拨叉的设计 成 绩 起止日期 2015 年 1 月 1 日 2015 年 1 月 8 日 目 录 清 单 序号 材 料 名 称 资料数量 备 注 1 课程设计任务书 1 2 课程设计说明书 1 3 课程设计图纸 1 张 4 5 6 .湖南工业大学课程设计任务书 20142015 学年第 一 学期 机械工程 学院（系、部）机械设计与制造及自动化 专业 01 班级 课程名称：机械制造工艺学 设计题目：拨叉加工工艺规程制定 完成期限：自

2、 2015 年 1 月 1 日 至 2015 年 1 月 8 日共 1 周 内 容 及 任 务 1.设计的主要技术参数 2.设计任务 根据零件图对零件进行工艺分析，编制工艺文件 3.设计工作量 根据零件图对零件进行工艺分析 计算零件的生产纲领，确定生产类型 确定毛坯的种类和制造方法 确定毛坯的尺寸和公差 拟定加工路线 确实各工序的加工余量，计算工序尺寸和公差 选择各工序的机床设备及刀具、量具等工艺装备 确定各工序的切削用量 编制工艺文件 进 度 安 排 起止日期 工作内容 2014年 1 月 1 日2014年 1 月 2 日 零件的工艺分析 2014年 1 月 2 日2014年 1 月 6 日

3、 工艺规程设计以及制作工艺卡 2014年 1 月 6 日2014年 1 月 8 日 整理、排版说明书以及准备答辩 参 考 资 料【1】王先逵.机械制造工艺学.北京：机械工业出版社，2006.【2】陈锡渠.金属切削原理与工具.北京：北京大学出版社，2006.【3】葛金印.机械制造技术基础基本常识.北京：高等教育出版社,2004.【4】马永杰.热处理工艺方法 600 种.北京：化学工业出版社，2008.【5】邓文英.金属工艺学.北京：高等教育出版社，2008.指导 教 师（签字）：年 月 日 系（教研室）主任（签字）：年 月 日 .机械制造工艺学 课程设计说明书 拨叉的设计 起止日期：2015年

4、1 月 1 日 至 2015 年 1 月 8 日 学 生 姓 名 班 级 学 号 成 绩 指 导 教 师（签 字）机械工程学院 2015年 1月 8日.目录 1.零件分析 1 2.确定生产类型和毛坯制造形式 2 3.选择定位基准 3 4.选择加工方法 3 5.制定工艺路线 4 6.确定加工余量及毛坯尺寸 6 7.工序设计 10 .一，零件分析 零件的功用分析：题目所给的零件是 CA6140车床的拨叉。它位于车床变速机构中，主要起换档，使主轴回转运动按照工作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的 32021.00孔与操纵机构相连，二下方的 48 半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触

5、。通过上方的力拨动下方的齿轮变速。两件零件铸为一体，加工时分开。零件的工艺分析：零件的材料为 HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此以下是拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：1.小头孔 32 以及与此孔相通的8的通孔、2.以 55.45为中心的加工表面.这一组加工表面包括：550.460的孔，以及其上下两个端面。这两组表面有一定的位置度要求,即550.460的孔上下两个端面与20021.00的孔有垂直度要求。3.由上面分析可知，可以粗加工拨叉底面，然后以此作为粗基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的经济精度及机床

6、所能达到的位置精度，并且此拨叉零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。二，确定生产类型和毛坯制造形式 确定生产类型：已知此拨叉零件的生产纲领为 10000件/年，零件的质量是 1.0Kg/个，查机械制造工艺及设备设计指导手册321页表 15-2，可确定该拨叉生产类型为大批生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。确定其毛坯生产形式：零件材料为 HT200。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为大批生产，故选择铸件毛坯。查 机械制造工艺及设备设计指导手册324页表 15-5

7、选用铸件尺寸公差等级 CT9级。该零件的形状不是很复杂，因此毛坯形状应与零件形状大致相似。.三，选择定位基准 1 粗基准的选择：以零件的小头上端面为主要的定位粗基准，以两个小头孔外圆表面为辅助粗基准。粗基准的选择。对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。根据这个基准选择原则，现选取 32021.00孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一组共两块V 形块支承这两个 32 作主要定位面，限制 5 个自由度，再以一个销钉限制最后 1 个自由度，达到完全定位,然后进行铣削。2 精基准的选择：考虑要保证零件的加工

8、精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以粗加工后的底面为主要的定位精基准，以两个小头孔外圆柱表面为辅助的定位精基准。四，选择加工方法 零件的材料为 HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此以下是拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：1、小头孔32 以及与此孔相通的8 的通孔。2、大头半圆孔60.3、拨叉底面、小头孔端面、大头半圆孔端面，大头半圆孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差为 0.07mm，小头孔上端面与其中心线的垂直度误差为 0.05mm。.由上面分析可知，可以粗加工拨叉下端面，然后以此作为基准采用专用夹具进行加工，

9、并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，并且此拨叉零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。平面的加工：平面的加工有很多种方法，车，铣，刨，磨，拉都可以，对于车削加工一般比较适用于回转体，而我们这里工件为非回转体，所以不适合选用车削加工，刨平面只适用于端面，所以不选用，介于该工件的最大精度为 IT8，精铣能够达到此精度，多以我们选用铣床来加工平面。孔及退刀槽的加工：孔的加工方法有钻扩铰，镗，拉，磨等。对于该工件上的孔，都属于未注公差，可一次性钻出，但方孔需要用铣刀来铣。五，制定工艺路线 5.1工序的集中与分散 选用工序集中原则安排

10、轴承座的加工工序。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的相对位置精度要求。5.2,工序顺序的安排 （1）遵循“先基准后其他”原则（2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加拨叉加工工艺过程（3）遵循“先面后孔”原则右端面 .5.3热处理工序 铸造成型后，对铸件进行退火处理，可消除铸造后产生的铸造应力，提高材料的综合力学性能。该拨叉在工作过程中不承受冲击载荷，也没有各种应力，故采用退火处理即可满足零件的加工要求。5.4辅助工序

11、在半精加工后，安排去毛刺、清洗和终检工序。综上所述，该轴承座工序的安排顺序为：在、热处理基准加工粗加工精加工。5.5工序的安排根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。查机械制造工艺设计简明手册第 20 页表 1.4-7、1.4-8、1.4-11，选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：工序 1 退火 工序 2 粗铣 32、48 下端面，以 T2 为粗基准，采用 X51立式铣床加专用 夹具；工序 3 精铣 32

12、、48 下端面，以 T2 为粗基准，采用 X51立式铣床加专用夹具；工序 4 粗铣 32 上端面，以 T1 为定位基准，采用 X51立式铣床加专用夹具；工序 5 粗铣 48 上端面，以 T4 为定位基准，采用 X51立式铣床加专用夹具；工序 6 精铣 32 上端面，以 T1 为定位基准，采用 X51立式铣床加专用夹具；工序 7 精铣 48 上端面，以 T4 为定位基准，采用 X51立式铣床加专用夹具；工序 8 钻32 孔，以 32 外圆和 T2 为基准，采用 Z525立式钻床加专用夹具；工序 9 扩32 孔，以 32 外圆和 T2 为基准，采用 Z525立式钻床加专用夹具；工序 10 粗铰 3

13、2 孔，以 32 外圆和 T2 为基准，采用 Z525立式钻床加专用夹具；工序 11 精铰 32 孔，以 32 外圆和 T2 为基准，采用 Z525立式钻床加专用夹具；工序 12 粗镗 48 孔，以 D1 为定位基准，采用 T68卧式镗床加专用夹具；工序 13 半精镗 48 孔，以 D1 为定位基准，采用 T616卧式镗床加专用夹具；工序 14 钻、铰 8 锥孔，以 T1 和零件中线为基准，采用 Z525立式钻床加专用夹具；工序 15 钻 M6 底孔，攻螺纹，以 T1 和零件中线为基准，采用 Z525立式钻床并采用专用夹具；工序 16 铣断以 D1 为基准，采用 X61卧式铣床加专用夹具；.工

14、序 17 去毛刺；工序 18 终检。六，确定加工余量及毛坯尺寸 1、圆柱表面工序尺寸：前面根据资料已初步确定工件各面的总加工余量，现在确定各表面的各个加工工序的加工余量如下：加工表面 加 工内容 加 工余量 精 度等级 表面粗 糙度 工序余量 最小 最大 48IT12（D2）铸件 7.0 CT12 粗镗 4.0 IT12 6.3 0.95 6.8 半精镗 3.0 IT10 3.2 2.9 3.25 32IT7（D1）钻 18 IT11 17.89 18 扩 1.8 IT10 6.3 1.716 1.910 粗铰 0.14 IT8 3.2 0.107 0.224 精铰 0.06 IT7 1.6

15、0.039 0.093.2、平面工序尺寸：工序号 工 序 内容 加 工余量 基 本尺寸 经 济精度 工 序尺 寸偏差 工序余量 最小 最大 铸件 5.0 CT12 5.2 01 粗铣32 孔下端面 4.0 28.0 12 00.25 1.5 7.75 02 粗铣32 孔上端面 4.0 28.0 12 00.25 1.5 7.75 03 粗 铣 48 孔上端面 4.0 50.0 12 0180.0 1.8 6.38 07 精 铣 32 孔下端面 1.0 28.0 8 0033.0 0.75 1.283 08 精 铣 1.0 28.0 8 0033.0 0.75 1.283.32 孔上端面 10

16、精 铣 48 孔端面 1.02 46.0 8 016.0016.0 0.951 1.016 毛坯基本尺寸查 机械制造工艺设计简明手册 第 41 页表 2.2-5，选用加工余量为 MA-H级，并查表 2.2-4确定各个加工面的铸件机械加工余量，铸件的分型面的选用及加工余量，如下表所示：简 图 加 工面 代号 基 本 尺 寸 加工余量等级 加工余量 说 明 D1 32 H 12 空降一级双侧加工 D2 62 H 3.52 空降一级双侧加工 T2 53 H 5 单侧加工 T3 65 H 5 单侧加工 T4 85 H 5 单侧加工.简 图 加工面代号 基 本尺寸 加工余量等级 加 工 余量 说明 D1

17、 32mm G 3.02 孔降一级双侧加工 D2 57mm G 3.02 孔降一级双侧加工 T2 117mm 6.5 单侧加工 T3 48mm G 2.5 单侧加工 T4 60mm 6.5 单侧加工 七，工序设计.工序 粗铣 20、50下端面，以 T2 为粗基准 1.加工条件 工件材料：HT200,b=170240MPa，铸造;工件尺寸：aemax=74mm，l=176mm;加工要求：粗铣 20孔下端面，加工余量 4mm;机床：X51 立式铣床；刀具：YG6 硬质合金端铣刀。铣削宽度 ae90,深度 ap6,齿数 z=12,故根据机械制造工艺设计简明手册（后简称简明手册）表 3.1，取刀具直径

18、 d0=125mm。根据切削用量手册（后简称切削手册）表 3.16，选择刀具前角 00后角 08，副后角 0=10，刃倾角 s=10,主偏角 Kr=60,过渡刃 Kr=30,副偏角 Kr=5。2.切削用量 1）确定切削深度 ap 因为余量较小，故选择 ap=4mm，一次走刀即可完成。2）确定每齿进给量 fz 由于本工序为粗加工，尺寸精度和表面质量可不考虑，从而可采用不对称端铣，以提高进给量提高加工效率。根据切削手册表3.5，使用 YG6 硬质合金端铣刀加工，机床功率为 4.5kw（据简明手册表 4.2-35，X51 立式铣床）时：fz=0.090.18mm/z 故选择：fz=0.18mm/z。

19、3）确定刀具寿命及磨钝标准 .根据切削手册表 3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为 1.5mm；由于铣刀直径 d0=125mm，故刀具使用寿命 T=180min（据 简明手册表 3.8）。4）计算切削速度 vc和每分钟进给量 vf 根据 切削手册 表 3.16，当 d0=125mm，Z=12，ap7.5，fz0.18mm/z时，vt=98m/min,nt=250r/min,vft=471mm/min。各修正系数为：kMV=1.0，kSV=0.8。切削速度计算公式为：vpvevzvpTvvckzuayfxaqdcvvm0 其中 mmae72，mmap4，245vC，2.0qv，15.0 xv，35

20、.0yv，8.08.00.1kkkSvMvv，2.0uv，0pv，32.0m，min180T，zmmfz/18.0，12Z，将以上数据代入公式：min/1428.0122.07235.008.015.041802.012524532.0mvc 确定机床主轴转速：m i n/3611000rdvnwcs。根据简明手册表 4.2-36，选择 nc=300r/min,vfc=390mm/min,因此，实际进给量和每分钟进给量为：vc=10000nd=100030012514.3m/min=118m/min f zc=v fc/ncz=390/30012 mm/z=0.1mm/z 5)校验机床功率 根

21、据切削手册表 3.24，近似为 Pcc=3.3kw,根据机床使用说明书，主轴允许功率 Pcm=4.50.75kw=3.375kwPcc。故校验合格。最终确定:ap=4.0mm，nc=300r/min，vf=390mm/s，vc=118m/min，fz=0.1mm/z。6）计算基本工时.tmL/vf，L=l+y+，l=176mm.查切削手册表 3.26，入切量及超切量为：y+=40mm，则：tmL/Vf=(176+40)/390=0.81min。工序 2 粗铣 32 上端面，以 T1 为定位基准；切削用量和时间定额及其计算过程同工序。工序 3 粗铣 48 上端面，以 T4 为定位基准 刀具：YG

22、6 硬质合金端铣刀，6,400zmmd 机床：X51 立式铣床 根据切削手册查的，mmzmmafpz4,/13.0 现采用 X51 立式铣床，根据简明手册4.2-36 查得取min/300rnw，故实际切削速度 min/7.371000300401000mdvnww 当min/300rnw时，工作台每分钟进给量应为 min/3903001013.0mmznffwzm 查说明书，取min/400mmfm 计算切削工时 mmyL82107272 因此min205.039082ftmmL 工序 4 钻 20孔，以 32 外圆和 T2 为基准，保证垂直度误差不超过 0.05mm 1.选择钻头 .根据切

23、削手册表 2.1.2.2，选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=18mm，钻头采用双锥后磨横刀，后角 o12，二重刃长度b=3.5mm,横刀长 b=2mm,宽 l=4mm,棱带长度mml5.11，1002，30 2.选择切削用量 （1）确定进给量 按加工要求确定进给量：查切削手册，rmmf/53.043.0，367.11830dl，由切削手册表 2.7,系数为 0.5,则：rmmf/)265.0215.0(5.0)53.043.0(按钻头强度选择:查切削手册表 2.8,钻头允许进给量为：rmmf/0.2；按机床进给机构强度选择：查切削手册表 2.9，机床进给机构允许轴向力为 8330N 时，进给量

24、为rmmf/93.0。以上三个进给量比较得出，受限制的进给量是工艺要求，其值为：0.2150.265mm/r。根据简明手册表 4.2-16,最终选择进给量rmmf/22.0。由于是通孔加工，为避免即将钻穿时钻头折断，故应在即将钻穿时停止自动进给而改为手动进给。根据切削手册表 2.19 查出,钻孔时轴向力 Ff=2500N，轴向力修正系数为 1.0，故 Ff=2500N。根据 Z525 立式钻床使用说明书，机床进给机构允许的最大轴向力为 8830NFf，故所选进给量可用。（2）确定钻头磨钝标准及寿命 后刀面最大磨损限度（查 简明手册）为 0.6mm，寿命min45T .（3）切削速度 查切削手册

25、表 2.30，切削速度计算公式为：vyxpmvckfaTdcvvvvz0 （m/min）其中，5.9Cv，mmd180，25.0vz，125.0m，9pa，0vx，55.0vy，22.0f，查得修正系数：0.1vTk，=，85.0lvk，0.1tvk，故实际的切削速度：min/5.985.022.0160185.955.0125.025.0mvc （4）检验机床扭矩及功率 查切削手册表 2.20，当 f0.26,do1 9mm 时，Mt=31.78Nm，修正系数均为 1.0，故 MC=31.78 Nm。查机床使用说明书：Mm=144.2 Nm。查切削手册表 2.23,钻头消耗功率：Pc=1.3

26、kw。查机床使用说明书，kwPE26.281.08.2。由于mcMM，ECPP，故切削用量可用，即：rmmf/22.0，min/272rnnc，min/4.15mvc 3、计算工时 min64.022.0272830nfLtm 工序 5扩 20孔，以 32 外圆和 T2 为基准，保证垂直度误差不超过 0.05mm,孔的精度达到 IT10。4、扩孔至 29 查切削手册表 2.10，扩孔进给量为：rmmf/8.07.0，并由机.床使用说明书最终选定进给量为：rmmf/81.0。根据资料，切削速度 钻vv4.0，其中钻v为用钻头钻同样尺寸实心孔时的切削速度，故 min/8.35.94.0mv min

27、/1.618.198.31000rns 根据机床使用说明书选取 min/97rnw。基本工时 min48.081.09783081.097yLt 工序 6 粗镗 48 孔，以 D1 为定位基准 机床：T68 卧式镗床 单边余量,5.2 mmz mmap5.2 由简明手册4.2-20 查得取 rmmf/52.0 由简明手册4.2-21 查得取 min/200rn 计算切削工时 min13.052.02001212ftmmL 工序 7 铣斜肩，以 D1 和 T2 为定位基准 刀具：硬质合金三面刃铣刀 机床：X51 立式铣床 根据简明手册查得：1663Zmmdw，。根据切削手册查得：,/10.0zm

28、mfz因此：min/136632710001000rdvnws 现采用 X51立式铣床，取：min/100rnw，故实际切削速度为：.min/8.191000100631000mndvww 当min/300rnw时，工作台每分钟进给量应为：min/1601001610.0mmnZffwzm 根据切削手册表 4.2-37 查得,取：min/165mmfm。计算切削基本工时：mmylL5.37255.12 因此：min227.0.01655.37fLtmm 工序 8 精铣 20 下端面，以 T2 为基准 刀具：YG6 硬质合金端铣刀；机床：X51 立式铣床；查切削手册表 3.5，进给量min/0.

29、15.0mmfz，取为 0.5mm/r 参考有关手册，确定min/124mv，采用 YG6 硬质合金端铣刀，12,125zmmdw，则：min/31612512410001000rdvnws 现采用 X51 立式铣床，根据简明手册表 4.2-36，取min/300rnw 故实际切削速度：min/75.11710003001251000mndvww 当min/300rnw时，工 作 台 每 分 钟 进 给 量：min/1800300125.0mmnzffwzm，取为 980mm/min 本工序切削时间为：62.0980125176222flttmmmin 工序 9 精铣 20 上端面，以 T1

30、为基准.切削用量同工序 精铣时mmdy1250 基本工时：31.0980125176fltmmmin 工序 10 粗铰 32 孔，以 T2 和 48 外圆为基准（1）粗铰至mm94.19 刀具：专用铰刀 机床：Z525 立式钻床 根据有关手册的规定，铰刀的进给量为fz0.81.2mm/z,进给量取fz0.81mm/r，机床主轴转速取为nw=140r/min，则其切削速度为：min/77.8mdnv。机动时切削工时，830 l=38mm，min34.081.01403838fntwm 工序 11 精铰 32 孔，以 T2 和 50 外圆为基准(2)精铰至mm20 刀具：mmdw20 机床：Z52

31、5 立式钻床 根据有关手册的规定，铰刀的进给量取f0.48mm/r，机床主轴转速取为：nw=140r/min，则其切削速度为：min/8.8 mdnv 机动时切削工时，830 l=38mm min57.048.01403838fntwm 工序 12 精铣 48 端面，以 D1 为基准。机床：X51 立式铣床.刀具：硬质合金立铣刀（镶螺旋形刀片），由切削手册表 3.6查 得：min/08.0,6,40mmfzdz,smv/45.0即 27m/min，因 此，min/214402710001000rdvnws。现采用 X51 立式铣床，取 min/210rnw，工作台每分钟进给量fm应为：min/

32、8.100210608.0mmnzffwzm 查机床使用说明书，取 min/100mmfm。铣削基本工时：min84.01001274tm min68.1284.02tm 工序 13 半精镗 48 孔，以 D1 做定位基准。单边余量mmz0.1,可一次切除，则 mmap0.1。由切削手册表 1.6 查得，进给量,/40.025.0rmmfz取为0.27mm/r。由切削手册表 1.1 查得，min/100mv，则：min/6375010010001000rdvnww 查简明手册表 4.2-20，nw取为 630r/min。加工基本工时：min038.05.063012fnltw 工序 14 钻、

33、铰 8 锥孔，以 T1 和零件中线为基准。刀具：专用刀具 机床：Z525 立式钻床 确定进给量f：根据 切削手册 表 2.7 查得，rmmf/26.022.0，查 Z525 机床使用说明书，现取rmmf/22.0。查切削手册表 2.15，min/17mv，计算机床主轴转速：min/6948.71710001000rdvnws 按机床选取min/680nw，所以实际切削速度为：.min/66.1610006808.71000mndvww 计算切削基本工时：min066.022.068046fyltmm 工序 15 铣断，以 D1 为基准。选择锯片铣刀，d=160mm，l=4mm，中齿，Z=40 采用 X61 卧式铣床，查 简明手册，选择进给量为：zmmf/10.0,切削速度为：min/27mv，则：min/541602710001000rdvnws 根据简明手册表 4.2-39，取min/100rnw，故实际切削速度为：min/2.501000100801000mndvww 此时工作台每分钟进给量fm应为：min/400100401.0mmnZffwzm 查简明手册表 4.2-40，刚好有min/400mmfm。计算切削基本工时：min265.04003274fyltmm .