拨叉831007说明书

第一章、引言

机械制造工艺学课程设计几乎是每一所现代工科综合高校必开的一门设计。

首先由于机械制造已经不是传统意义上的机械制造，即所谓的机械加工。它是集机械、电子、光学、信息科学、材料科学、生物科学、激光学、管理学等最新成就为一体的一个新兴技术与新兴工业。制造技术不只是一些经验的积累，实际上它是一个从产品设计——进入市场——返回产品设计的大系统。 所以作为此学科的课程设计其重要性不言而喻，对于机械专业的学生来说，更是尤为重要。

其次当今世界正在发生的深刻变化，对制造业产生了深刻的影响，制造过程和制造工艺也有了新的内涵。传统制造业不断吸收机械、信息、材料等方面的最新成果，并将其综合应用于产品开发与设计、制造、检测、管理及售后服务的制造全过程。21世纪的制造业呈现出高技术化、信息化、绿色化、极端化、服务增值等特点和趋势。

最后此次课程设计是理论与实际的结合，是对我们学生一次综合性的测试，比较全面、系统、多方位考察我们的能力，所以必须尽全力做到最好！

第二章、零件的分析

（一）零件的作用

题目所给的零件是CA6140车床的拨叉，如下图所示。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φ22+0.021 0与操纵机构相连，而方的φ55+0.4 0孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。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。

（2）零件的工艺分析

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、拨叉的上端面：去除材料加工，粗糙度要求Ra3.2um，与Ф22孔轴线垂直度要求为0.05；
2、Ф22孔：公差为Ф22+0.021 0，表面粗糙度要求为Ra1.6um；

3、Ф55孔中心孔：公差为Ф55+0.4 0，内表面粗糙度要求为Ra3.2u m；

4、Ф73台阶孔：公差为Ф73+0.5 0，两台阶面粗糙度要求为Ra3.2um,两台阶面之间的距离为20-0.07 -0.21，两台阶面与Ф22孔中心轴线垂直度要求为0.07；

5、Ф8通孔：锥销孔加工一半，装配时钻铰，内表面粗糙度要求Ra1.6um；

6、M8的螺纹孔；

7、切断槽：切断面粗糙度要求为Ra6.3um;

    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。

第三章、工艺规程设计

（1）确定毛坯的制造形式

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，考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，无交变载荷，属于间歇性工作，零件结构又比较简单，生产类型为中批生产，故选择铸件毛坯，以满足加工表面粗糙度要求及生产纲领要求！

(2)基面的选择

基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面的选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产效率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，造成巨大损失，所以我们必须高度重视。

1、粗基准的选择：以零件的底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。理由是拨叉下表面为不需要加工表面，铸造后不易产生缺陷，没有飞边、浇口和冒口，表面相对光洁。

2、精基准的选择：考虑要保证零件的加工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。

（3）制定工艺路线

制定工艺路线的出发点，应当使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批量生产的条件下，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。工艺路线方案如下：

工序 粗精铣Ф40mm孔的两头的端面；

工序 钻粗纹精铰两端Ф22mm小头孔；

工序 粗精铣Ф73mm下台阶孔；

工序 粗精铣Ф73mm上台阶孔；

工序 粗镗、半精镗Ф55mm中间孔；

工序 钻Ф8mm的推销孔钻到一半，然后与轴配做钻通，再钻M8*1mm的螺纹孔，攻M8*1mm的螺纹；

工序 铣断；

工序 去毛刺；

工序 检查。

此方案是在加工台阶孔时都是用22mm孔的中心轴线来定位，其一这样很容易就可以保证其与两个面的位置要求，其二也体现了基准重合的原则。因此此方案是较为合理的！

（4）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定

（5）确定切削用量及基本工时

工序：粗精铣左端面

1、加工条件
工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,铸造。
加工要求：粗铣φ22孔上端面。
机床：XA5032立式铣床。
刀具：W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度ae<=60,深度ap<=4,齿数z=10,故据《切削用量简明手册》（后简称《简明手册》）取刀具直径do=80mm。选择刀具前角γo＝＋5°后角αo＝8°，副后角αo’=8°，刀齿斜角λs=－10°,主刃Kr=60°,过渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°过渡刃宽bε=1mm。

2、计算切削用量
铣削深度：因为切削量较小，故可以选择ap=1.5mm，一次走刀即可完成所需长度。
计算切削速度：按《简明手册》，V c=算得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s。据XA5032立式铣床参数，选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。

校验机床功率：查《简明手册》Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为Pcm>Pcc。故校验合格。最终确定 ap=1.5mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。

计算基本工时：粗铣时，tj=92.4/660=0.14min，其中lm=l1+l2+l3=75+3+14.4=92.4mm，Vf=nf=300*2.2=660r/min,辅助时间按照基本时间的百分比计算，可以取辅助时间为0.15min；精铣时，tj=92.4/480=0.2min，其中lm=l1+l2+l3=75+3+14.4=92.4mm，Vf=nf=600*0.8=480r/min,辅助时间按照基本时间的百分比计算，可以取辅助时间为0.2min。

工序：钻孔、铰孔

1、钻孔：钻头的选择见《切削用量简明手册》表2-2，钻头的几何形状为：双锥、修磨横刃；其主要参数：d=Ф22mm，β=300，bε=3.5mm，αo＝12°，b=2mm，l=4mm。

进给量：根据《切削用量简明手册》表2-7，当加工要求为H12-H13精度，铸铁的强度σb=200MPa，f=0.78-0.96mm/r，由于在中等刚性零件上钻孔，故应乘以孔深修正系数k=0.75，则f=0.59-0.72mm/r，根据z5215钻床说明书，取f=0.70mm/r。

钻头磨钝标准及寿命：表2-21，当d0=20mm，钻头最大磨损量取0.6mm，寿命T=45min。

切削速度：由表2-13，铸铁硬度为182-199HBS，钻头直径为d0=20mm，刀磨形式为修磨双锥及横刀，因此切削速度V=16m/min，n=1000V/¶D=255r/min,由此得取n=300r/min。

基本工时：tj=L/nf=（80+10）/300*0.72=0.42min，入切量和超切量由表2-29查得为10mm，大批量生产时，辅助时间可以按照基本时间的百分比来计算，所以可取tf=0.45min。

2、铰孔

刀具直径d0=22mm，刀具几何参数同上。由于扩孔和铰孔的直径相差不大，因此选择相同的主轴转速，即切削速度V=20.7m/min，为了节省停车和调换走刀量等辅助时间，n和f都不变，所以tj=0.42min。辅助时间可以按照基本时间的百分比来计算，所以可取tf=0.40min。

工序：粗、精铣中间孔Ф73mm上台阶孔

1、刀具的选择

已知长度方向的加工余量为3mm，故分为粗铣和精铣加工。选用专用特制刀具，直径为Ф73的镶齿套式面铣刀。

2、进给量

粗铣：根据手册得，加工材料为铸铁，硬度为180HBS，则可得进给量f=0.5-1.0mm/r，切削速度Vc=10-15m/min，选择主轴进给量为f=0.62mm/r；

精铣：根据手册，选择精加工主轴进给量f=0.4mm/r。

3、切削速度

粗铣：查得当d0>20mm，加工灰铸铁，铣钻材料为硬质合金时，铣钻的寿命为T=210min，根据公式Vc=Cv*Kv/Tmapxvfyv,查表得Cv=109，m=0.45，Xv=0.15，Yv=0.5，代入可算得Vc=25m/min,

又有Vc=10-15m/min，所以取Vc=15m/min。则可得n=1000Vc/¶D=65.4r/min，由表查得选择主轴转速n=63r/min，此时Vc=0.24m/s。综合得粗加工的主轴转速为n=63r/min，进给量f=0.62mm/r，切削速度为Vc=0.24m/s。

精铣：经查表得Vc=Cv*Kv/Tmapxvfyv=31.2m/min，则n=1000*31.2/31.4*73=136r/min。根据表选择n=125r/min，此时有Vc=3.14*73*125/1000=0.48m/s。综合得精加工的主轴转速n=125r/min，进给量f=0.4，切削速度Vc=0.48m/s。

4、基本工时

粗铣：tj1=（L+l）/nf，其中L=4mm，l=2mm，n=63r/min，f=0.62mm/r，则有tj1=0.154min=9.2s，根据《机械制造工艺设计简明手册》P211表查得装夹时间tz1=0.05min。

精铣：tj2=（L+l）/nf，其中L=4mm，l=2mm，n=125r/min，f=0.4mm/r，则有tj=0.12min=7.2s，根据手册查得装夹工作的时间为tz2=0.05min。

单件时间定额：其中基本时间Tj=tj1+tj2=0.154+0.12=0.274min，取辅助时间Tf=装夹工件时间+卸下工件时间+主轴开始转动时间+对刀时间+变换进给时间+清除切屑时间=0.05*2+0.04*2+0.02+0.03+0.02+0.03=0.28min。即单件时间定额为Td=Tj+Tf=0.554min=33.24s。

工序：粗、精铣中间孔Ф73mm下台阶孔

(同工序III)

工序：粗镗、半精镗Ф55mm孔

1、刀具的选择

刀具材料为HT200，硬度190-260HBS，σb=0.16GPa，铸造。故采用T616卧式镗床，YG8硬质合金镗刀。

2、切削用量

单边余量Z=2.5mm，可确定粗镗αr=2mm，根据手册得，可取f=0.62mm/s，n=200r/min；精镗αj=0.5mm，取f=0.3mm/s，n=125r/min。

3、基本工时

粗镗：tj1=L/nf=（20+2*1）/200*0.62=0.18min，辅助时间可以按照基本时间的百分比来计算，所以可取tf1=0.2min。

精镗：tj2=L/nf=（20+2*1）/125*0.3=0.59min，辅助时间可以按照基本时间的百分比来计算，所以可取tf2=0.5min。

工序：钻Ф8mm的推销孔钻到一半，然后与轴配做钻通，再钻M8*1mm的螺纹孔，攻M8*1mm的螺纹

1、刀具的选择

刀具材料为HT200，硬度190-260HBS，σb=0.16GPa，采用Ф8mm麻花钻，Ф7.5mm麻花钻，Ф8mm的丝锥。

2、加工条件

先钻Ф8mm的锥销孔，钻到一半后将与该孔配合的轴安装进去，把两者配合做加工，为的使保证孔与轴的同轴度，同时在尺寸上保证距上端面10mm；再钻M8*1mm的螺纹孔，攻M8*1mm的螺纹。

3、切削用量

钻Ф8mm的锥销孔：根据《切削手册》查得，进给量f=0.18-0.33mm/z，现取f=0.3mm/z，v=5m/min，则有n=1000V/¶D=1000*5/3.14*8=199r/min，即取n=195r/min；所以实际切削速度为v=0.1m/s。

钻Ф8mm的螺纹孔：刀具为Ф7.5mm麻花钻；根据《切削手册》查得f=0.18-0.33mm/z，现取f=0.3mm/z，v=5m/min，则可得n=1000V/¶D=1000*5/3.14*7.5=212r/min，根据手册取n=195r/min，所以实际切削速度为v=0.1m/s。

攻M8*1mm的螺纹：丝锥M6，P=1mm；切削速度为v=0.1m/s，机床主轴转速为n=219r/min，按机床使用说明选定n=195r/min，v=0.1m/s。

4、基本工时

L=6+4=10mm，为了节省停车和调换走刀量等辅助时间，n和f都不变，取n=195r/min，f=0.22mm/s：

钻Ф8mm的锥销孔：tj1=L/nf=32s

钻Ф8mm的螺纹孔：tj2=L/nf=32s

攻M8*1mm的螺纹：tj3=L/nf=32s

工序：铣断保证图样尺寸

1、刀具的选择

要求铣断后保证两边对称相等，选取质合金圆盘铣刀，厚度为4mm。

2、切削用量

根据手册选择进给量为f=0.3mm/r，切削速度为v=1m/s，则有n=1000V/¶D=1000*1/3.14*73=100r/min，根据《简明手册》，取n=100r/min，查《切削手册》表4.2-40，有f=400mm/min。

3、切削基本工时

Tj=（72+30）/400=0.255min=15.3s

工序：去毛刺，检查

（6）附表“机械加工工艺过程综合卡片”（工序）。

说明：本人选择的是工序，所以附工序的工艺卡片

第四章、夹具的设计

 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。

（1）问题的提出

本夹具设计是为了铣断工件。该工序限制了6个自由度，另外加上竖直方向的夹具装置。还有在夹具保证工件能够快速装夹和卸下的前提下，因此采用浮动杠杆同时夹紧左右端面，以提高生产率。又由于铣断需确定刀具位置，即要对刀块。

（2）夹具的设计

1、定位基准的选择
底面对孔的中心线有一定的垂直度公差要求,因此应以地面为主要定位基准..由于铸件的公差要求较大,利用小头孔的外圆表面作为辅助定位基准时,只有采用自动对中夹具才能同时保证对称的两个零件的大小孔的中心距的公差要求.为了提高加工效率,现决定采用两把麻花钻同时加工出两个8mm的通孔。

2、切削力及夹紧力计算

由于实际加工的经验可知,钻削时的主要切削力为钻头的切削方向,即垂直于第一定位基准面,在两侧只需要采用两个V型块适当夹紧后本夹具即可安全工作.因此,无须再对切削力进行计算。

3、定位误差分析

零件图规定大孔与小孔的中心距为65mm.采用自动对中夹具后,定位误差取决于对中块螺杆以及滑块的制造误差.同时,对对中块利用调整螺钉进行调整并加装钻套后,钻孔后的误差只有0.08mm.在后续的铣断工序中,利用中间大孔定位,孔壁与定位销的配合间隙为0.05mm.因此加工完成后大孔与小孔的中心距的最大误差为
          0.08+0.05=0.13mm<0.2mm
所以能满足精度要求。

4、说明

该夹具用于加工位置在同一中心线上的非回转零件上半径R=5~20㎜的孔，被加工孔中心距可达123㎜。使用时，只需按被加工零件的要求，配置专门的钻模板，通过手柄，使丝杆带动V型块做自定心式移动，以便夹紧或松开零件。

5、附夹具装配图

第5章、后记

机械制造工艺学课程设计是在我们大三下学期进行的，此时我们已经学完全部的基础课程和大部分专业课程，这次设计是对我们之前所学内容的一次综合测试，是一次理论与实际的综合训练。

首先它有利于加深我们对所学知识的理解，进一步巩固所学的专业知识，提高我们的专业素质和技能，为以后毕业找工作打下良好的专业基础；此外，由于此次课程设计是分组进行，所以它又有助于提高我们的团队合作意识，提高我们的协调能力，增强集体荣誉感！

其次衷心感谢老师给了我们这次设计机会，提高了我们个人综合能力，加强了团队合作意识，同时也让我们发现自身的不足，努力提高自己！

最后由于个人能力有限，不足之处敬请谅解！

第6章、参考文献

【1】赵长发主编，机械制造工艺学。哈尔滨工程大学出版社，2008；

【2】赵家奇编著，机械制造工艺学课程设计指导书第二版。北京：机械工业出版社，2000；

【3】李云主编著，机械制造及设备指导手册。 北京：机械工业出版社，1997；
【4】孟少农主编，机械加工工艺手册第二版。北京：机械工业出版社，1991；
【5】徐圣群主编，简明加工工艺手册。上海科学技术出版社，1991；

【6】戈晓岚主编，机械工程材料。北京大学出版社，2006。

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/ae25d01aa300a6c30c229f51.html