设计拨叉零件的机械加工工艺规程机械制造工艺学课程设计.docx
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设计拨叉零件的机械加工工艺规程机械制造工艺学课程设计
湖南工业大学
课程设计
资料袋
机械工程学院（系、部）学年第1学期
课程名称机械制造工艺学指导教师职称
学生姓名专业班级机械工程及自动化
学号
题目设计“拨叉”零件的机械加工工艺规程（年产量为4000件）
成绩起止日期年12月18日～2011年12月24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
10
张
4
5
6
注意：
需要过程工艺卡和CAD图的同学请加我QQ：
742718915
课程设计任务书
2011—2012学年第1学期
机械工程学院（系、部）机械工程及自动化专业班级
课程名称：
机械制造工艺学
设计题目：
设计“”零件的机械加工工艺规程（年产量为4000件）
完成期限：
自年12月18日至年12月24日共1周
内
容
及
任
务
一、设计的主要技术参数
二、设计任务
三、设计工作量
1.产品零件图，一张
2.零件的机械加工工艺规程，一本
3.课程设计说明书，一本
进
度
安
排
起止日期
工作内容
2011.12.18-2011.12.19
熟悉零件，查阅资料，画零件图；
2011.12.19-2011.12.21
选择加工方案，确定工艺路线和工艺尺寸，填写工艺卡片；
2011.12.21-2011.12.23
编写设计说明书；
2011.12.23-2011.12.24
准备及答辩。
主
要
参
考
资
料
[1]邹青.机械制造技术基础课程设计指导教程.第3版.北京：
机械工业出版社，2010
[2]赵家齐.机械制造工艺学课程设计指导书.第2版.北京：
机械工业出版社，2006
指导教师（签字）：
2011年12月8日
系（教研室）主任（签字）：
年月日
机械制造工艺学课程设计
设计说明书
设计“拨叉”零件的机械加工工艺规程
（年产量为4000件）
起止日期：
年12月18日至年12月24日
组员姓名
班级
学号
成绩
指导教师（签字）
机械工程学院
机械制造工艺学
课程设计说明书
题目:
支架零件机械加工工艺规程
及关键工序夹具设计
专业：
班级：
设计者：
学号：
指导教师：
机械制造工艺学
课程设计任务书
题目:
拨叉零件机械加工工艺规程
及关键工序夹具设计
内容：
1.零件图
1张
2.毛坯图
1张
3.机械加工工艺过程综合卡片
1张
4.机械加工工序卡片
7张
5.夹具结构设计装配图
1张
6.夹具结构设计零件图
2张
7.课程设计说明书
1份
专业：
班级：
设计者：
学号：
指导教师：
目录
一、零件的分析.........................................................................3
1.1、零件的作用...................................................................3
1.2、零件的工艺分析............................................................3
二、确定生产类型.....................................................................4
三、确定毛坯.............................................................................5
四、工艺规程设计.....................................................................6
4.1基准的选择...........................................................................6
4.2工序........................................................................................8
五、夹具设计...........................................................................17
5.1精度和批量分析..................................................................17
5.2定位基准的选择..................................................................17
5.3确定加紧机构......................................................................17
5.4确定其他装置和夹具体......................................................18
心得体会....................................................................................20
参考文献....................................................................................20
一、零件的分析
（一）、零件的作用
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进行工作。
宽度为18+0.0110mm的槽尺
寸精度要求很高，因为在拨叉拔动使滑
移齿轮时如果槽的尺寸精度不高或间隙
很大时，滑移齿轮得不到很高的位置精
度。
所以，宽度为18+0.0110mm的槽和滑
移齿轮的配合精度要求很高。
（二）、零件的工艺分析
拨叉共有两组加工表面。
以花键孔的中心线为基准的加工面
这一组面包括Ø25+0.230mm的六齿方花键孔、Ø22+0.280花键底孔两端的2X150到角和距中心线为27mm的平面。
以工件右端面为基准的8+0.030mm的槽和18+0.120mm的槽
经上述分析可知，对于两组加工表面，可先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工另一组表面。
二、确定生产类型
该拨叉的生产纲领：
年产量4000件；每日3班。
属于小型零件，中批量生产。
特点
毛坯的制造方法及加工余量：
部分铸件用金属型；部分锻件用模锻。
毛坯精度中等、加工余量中等。
机床设备及其布置形式：
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。
夹具：
广泛使用专用夹具，可调夹具。
刀具和量具：
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，广泛采用通用夹具或专用夹具装夹。
操作工人平均技术水平：
一般
成产率：
一般
成本：
一般
工艺文件：
有较详细的工艺规程，用工艺卡片管理生产。
三、确定毛坯
确定毛坯的制造形成
零件材料HT150、考虑到此零件的工作过程中并有变载荷和冲击性载荷，因此选用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件的工作可靠。
由于生产纲领为中批生产而且零件的尺寸并不很大，故可采取模锻成型。
经查《金属机械加工工艺人员手册》表5-5取等级为2级精度底面及侧面浇注确定待加工表面的加工余量为3±0.8mm。
毛坯零件图如下图：
正视图左视图
四、工艺规程设计
4.1基准的选择
粗基准的选择：
因为要保证的Φ22孔的中心线垂直于右端面，所以以Φ40的外圆表面的粗基准。
精度基准的选择：
为保证定位基准和工序基准重合，以零件的C面为精基准。
制定工艺路线。
方案一
工序：
粗-半精车-磨削两端面，同时倒两端45°倒角。
粗刨-半精刨-净刨A面
钻-粗绞-精绞深14Φ9的盲孔mm
钻-扩Ф3的锥销孔，以A面及Ф9孔为基准，
钻-粗绞-精绞Ф22圆柱孔，以两端面的中轴线为基准。
铣削60-0.030mm的槽。
铣削18+0.01100mm的槽。
插键槽。
方案二
工序：
粗、精车端面，倒两端45°倒角。
以Ф40mm圆柱面为粗基准。
选用C3163-1转塔式六角车床及三爪卡盘夹具。
钻、扩底孔
插键槽。
以D面为基准，
钻、扩Ф3的锥销孔，以A面及Ф9孔为基准，选用钻床加专用夹具。
钻、扩Ф9+0.0220mm的孔。
以底孔的中心线及D面为基准。
选用钻床加专用夹具。
铣削18+0.0120mm的槽。
以花键的中心线及A面为基准。
选用X62W卧式铣床加专用夹具。
方案分析：
上述两方案中，都能达到零件的尺寸，粗糙度要求，方案一的工部比较多，而且出现了多次精加工，在同样满足零件要求的情况下，方案一的成本，工时都比方案二贵，所以采用方案二比较合理
以上工艺过程详见附表1“机械加工工艺过程综合卡片”
机械加工余量。
CA6140的拨叉材料为HT150。
σb=160MPaHBS生产类型为由大、中批量生产，采用模锻锻模。
根据上述的原始资料加工工艺，分别确定各个加工表面的机械加工余量，工序尺寸以毛坯尺寸如下：
D面的加工余量
D面有3±0.8mm的加工余量，足够把铸铁的硬质表面层切除。
单键底孔。
要求以底孔外径定心，故采用拉削加工内孔尺寸为Φ220+0.28，见零件图，参照《金属机械加工工艺人员手册》表3-59确定孔加工余量的分配。
钻孔Φ21mm
扩孔Φ22mm
插键槽
花键孔要求以外径定心：
拉削时加工余量参照《金属机械加工工艺人员手册》取2Ζ=1mm
A面的加工余量。
此工序分2个工步1、粗铣B面2、精铣A面。
精加工余量为0.2mm
粗铣加工余量为2.8mm
（五）确定切削用量及基本工时。
4.2工序
工序
（一）
车削D面。
1．加工条件。
工件材料：
灰口铸铁HT200。
σb=145 MPa。
铸造。
加工要求：
粗、半精车D面并保证Φ40mm的工序尺寸，Ra=12.5µm
机床C3163-1。
转塔式六角卧式车床。
刀具：
刀片材料。
r=12.ao=6-8b=-10o=0.5Kr=90n=15
2、计算切削用量。
（1）已知长度方向的加工余量为3±0.8mm。
实际端面的最大加工余量为3.8mm。
故分二次加工（粗车和半精车）。
长度加工公差IT１２级取-0.46mm（入体方向）
（2）进给量、根据《切削简明手册》（第3版）表1.4当刀杆尺寸为16mm×25mm,ａｅ≤３mm时，以及工件直径为Φ40mm时
ƒ=0.6-0.8mm/ｒ.
按C３１６３－１ 车床说明书 取ƒ=0.6mm/n。
由于存在间歇加工所以进给量乘以k=0.75—0.85所以：
实际进给量f=0.6×0.8=0.48mm/ｒ
按C３１６３－１ 车床说明书 ƒ＝0.53ｍｍ／ｒ
（3）计算切削速度。
按《切削简明手册》表1.27，切削速度的计算公式为（寿命选T=60min）
刀具材料YG6
V=Cv/（Tm·apxv·fyv）·kv
其中：
Cv=158xv=0.15yv=0.4M=0.2修正系数Ko见《切削手册》表1.28
kmv=1.15kkv=0.8kkrv=0.8ksv=1.04kBV=0.81
∴Vc=158/（600.2·20.15·0.530.4）·1.15·0.8·0.8·0.81·0.97
=46.9（m/min）
（4）确定机床主轴转速ns=1000vc/
dw=229.8（r/min）
按C３１６３－１ 车床说明书 ｎ＝200r／min
所以实际切削速度V=40.8m/min
（5）切削工时，按《工艺手册》表6.2-1
由于铸造毛坯表面粗糙不平以及存在硬皮，为了切除硬皮表层以及为下一道工步做好准备
Tm=（L+L1+L2+L3）/nwxf=0.33（min）L=（65-0）/2=32.5L1=3、L2=0、L3=0
2、精车
已知粗加工余量为0.5mm。
进给量f.根据《切削用量简明手册》表1.6，f=0.15－0.25mm/r 按C３１６３－１ 车床说明书 ｆ＝0.16mm/r
计算切削速度按《切削用量简明手册》表1.27，切削速度的计算公式为（寿命选T=60min）
V=Cv/（Tm·apxv·fyv）·kv
=158/（600.2·20.15·0.160.4）·1.15·0.8·0.8·0.81·0.97
=83.85（m/min）
确定机床主轴转速.nw=1000vc/
dw=410.8（r/min）按C3163－１ 车床说明书 取nw=400（r/min）
实际切削速度V=57.1m/min
切削工时，查《工艺手册》表6.2-1
Tm=（L+L1+L2+L3）/nwxf=22.5/400x0.16=0.35（min）
由于下一道工序是钻孔，所以留下Ø20mm的台阶，所以L=（65-20）/2=22.5mmL1=3.L2=0.L3=0
3、钻孔、扩孔、倒角。
（1）、钻孔
钻头选择：
见《切削用量简明手册》表2.2
钻头几何形状为（表2.1及表2.2）：
双锥修磨具刃，钻头参数：
ｄ＝Ф21ｍｍβ=30°，2Φ=118°，2Φ=70°，bε=3.5mm,ao=12°,
Ψ=55°,b=2mm，=4mm。
根据《切削用量简明手册》表2-9确定f=0.48
ａ、按机床进给强度决定进给量：
根据表2.9,当σb＝210MPa
ｄ0＝20.5mm可确定f=0.75。
按C3163-1 车床说明书 取f=0.62mm/n.
ｂ、决定钻头磨钝标准及寿命表2.21，当do=20mm、钻头最大磨损量取0.6寿命T=45min.
ｃ、切削速度 由《切削用量简明手册》，表2.15得Ｖ=21m/min
n=1000V/
D=334.4由机床技术资料得和334.4接近的有280n/m和400n/min取280n/min
取n=280m/min.实际Ｖ=17m/min
ｄ、基本工时，Tm=L/nf=（80+10）/280x0.62=0.32（min）
入切量及超切量由表2.29.查出Ψ+△=10mm
所以Tm=L/nf=（80+10）/280x0.62=0.32（min）
（2）、扩孔
刀具直径do=22mm；刀具几何参数同上。
由于两孔直径相差不大，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Tm同上Tm=0.32
倒角刀具15°锪钻由于两孔直径相差不大，以表面粗度要求不高手动进给。
（3）、倒角
刀具：
专用刀具。
此工步使用到专用刀具与手动进给。
检验机床功率按《切削用量简明手册》表1.2４
可以查出 当σｂ＝160～245HBS
ａｐ≤2.8ｍｍ ｆ≤0.6ｍｍ／ｒ
Ｖｃ≤41ｍ／min Ｐｃ＝3.4kw
按C３１６３－１ 车床说明书 主电机功率Ｐ＝11ｋｗ
可见Ｐｃ比Ｐ小得多所以机床功率足够所用切削用量符合要求
钻削功率检验按《切削用量简明手册》表2.21
当ｄｏ＝21ｍｍ ｆ＝0.64ｍｍ
查得转矩Ｍ＝61.8 N.M
《切削用量简明手册》表由表2.32 得功率公式
ＰC＝McVc/30do=61.8x17/30x21=1.67km
按C３１６３－１ 车床说明书 主电机功率Ｐ＝11ｋｗ
可见ＰC比Ｐ小得多，所以机床功率足够，所用切削用量符合要
工序
（二）
插键槽
键槽的宽度为60-0.020mm，深度48mm
切削深度ap=3mm
刀具耐用度t=200min
进给量f=1mm
插槽速度V=
=8.81m/min
切削力Nz=1548
=1393.2N/m
机动时间T0=
f为进给量；n为双行程次数；h为被加工槽的深度
机动进给时，H=h+1
工序（三）
粗铣，精铣A面。
加工要求：
粗铣A面，精铣A面，Ra=3.2ｕｍ。
用标准镶齿圆柱铣刀粗铣加工余量3mm
机床：
Ｘ62W
加工工件尺寸：
宽度：
40mm长度：
28mm
1.粗铣
选择刀具
根据《切削用量简明手册》表3.1铣削宽度ae≤5mm时。
直径为do=50mm 故齿数Ｚ＝８，由于采用标准镶齿圆柱铣刀
铣刀几何参数（表3.2）rn=10°ao=16°
切削用量3mm
选择刀具磨钝标准及刀具寿命。
根据《切削用量简明手册》表3.7、铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为0.6镶齿铣刀do=50mm，刀具寿命T=120min（表3.8）
决定切削速度Vc、可根据《切削用量简明手册》表3.9确定
Z=8,aP=40-70mm,ac=2.8±0.8ｍｍ,fz=f/z=0.0750.1mm/z
Vc=（Cvdoqv）/（TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv）
Cv=20,qv=0.7,Xv=0.3,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.3,m=0.25,Km=1.12,
Ksv=0.8,KTv=0.82,Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79
Vc=（Cvxdoxqv）/（TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv）=23.7（m/min）n=1000V/
d=（1000x23.7）/（3.14x50）=151r/min根据X62W型铣床说明书选n=160r/min
Vc=3.14nd/1000=（160x3.14x50）/1000=25.1m/minVf=nf=160x0.6=96mm/min
选Vf=80mm/min实际fz=Vf/（nxz）=0.0625mm/z
5）机床功率：
根据《切削用量简明手册》表3.20当Vc=71m/minae=2.8mmap=41mmfz=0.08Kmpc=1.4kw
切削功率的修正系数：
故Pct＜0.8,
根据X62W型铣床说明书，机床主轴允许的功率为
Pcm=7.5×0.75=5.63kw故Pcc＜Pcm因此所决定的切削用量可以采用。
ae=2.8mmVf=80m/minn=160r/minVc=25.1m/minfz=0.0625mmm/z
6）基本工时根据《切削用量简明手册》表3.5
Tm=（L+L1+△）/Vf=（28+14）/80=0.525（min）L1+△=14mm
工序（四）
钻扩、锥销孔
加工要求：
用乳化冷却液加工工件尺寸，直径2.5mm，深为18的通孔。
由《切削用量简明手册》进给量取f=0.3r/min工具耐用度t=45min
V=
=14.67m/min
切削力N=425
=404.15N
扭矩M=210
=368.29N/m
钻完孔保留0.5mm的加工余量，再通过扩孔来提高表面精度以保证Ra=3.2的粗糙度要求
切削深度ap=45mm
进给量取f=0.3r/min
工具耐用度t=100min
扩孔速度v=
=58.95
切削力N=233
=537.96
扭矩M=846d
=646.00
工序（五）
钻孔扩孔
加工要求：
用乳化冷却液加工工件尺寸，直径7mm，深为10的盲孔。
由《切削用量简明手册》进给量取f=0.3r/min工具耐用度t=50min
V=
=27.46m/min
实际取25m/min
切削力N=425
=1779.70N
扭矩M=210
=5796.05N/m
钻完孔保留1mm的加工余量，再通过扩孔来提高表面精度以保证Ra=3.2的粗糙度要求
切削深度ap=45mm
进给量取f=0.3r/min
工具耐用度t=100min
扩孔速度v=
=123.79m/min
切削力N=233
=2010.46N
扭矩M=846d
=1677.85N/m
工序（六）
铣宽为180+0.11mm槽
加工要求：
用乳化液冷却，加工工件尺寸，宽180+0.11m，长L=40mm，加工余量23mm
由于此工步的设计尺寸精度要求很高，用铣削加工很难达到尺寸精度的要求，所以为了留给下一道公序磨削的加工余量，所以分两步走，ae=23，ap=10mm，
选择刀具
铣刀参数：
L=10D=100mmd=30mmro=15°
ao=12°an=6°Z=24
选择铣削用量
由于槽的宽度为18mm,故二次走完，ae=23mmap=10mm
由《切削用量简明手册》表3.3确定f=0.5mm/r现取f=0.8mm/rfz=0.5/24=0.02mm/z
3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命：
根据《切削用量简明手册》表3.7,得最大磨损量为0.5由表3.8确定刀具寿命：
T=100min其中
4）确定切削速度Vc和每齿进给量：
决定切削速度Vc和每齿进给量Vf、由《切削用量简明手册》3.27的公式
Vc=（Cvxdoxqv）/（TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv）·Kv
Cv=25,qv=0.2,Xv=0.1,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.1,m=0.25,Km=1.12,
Ksv=0.8,KTv=0.82,
Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79
Vc=（Cvxdoxqv）/（TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv）·Kv=98.6m/min
n=1000×Vc/
do=1000×98.6/3.14×100=314r/min
根据X62W型铣床说明书选nc=300r/min
实际速度Vc=
donc/1000=94.2m/min
选Vfc=ncf=300X0.5=150mm/min根据X62W型铣床说明书选选Vf=150mm/min
fzc=150/300×24=0.020mm/z
5）基本工时基本工时根据《切削用量简明手册》表3.5
Tm=（L+L1+△）•i/Vf=（40+20）X2/150=0.8（min）L1+△=20mmi=2（走两次）
工序（七）
磨18mm槽
保证尺寸18mm
选择砂轮。
见《切削手册》第三章中磨料选择各表，结果为
GZ46KV6P350×40×127其含义为：
磨轮磨料为棕刚玉，为了防止粒度过小而磨轮堵塞，所以选用为粒度为46#，硬度为软2级。
平型砂轮，其尺寸为16×6×40（D×d×H）。
切削用量的选择。
砂轮转速n砂=3000r/min（见机床说明书），
v砂=2.5m/s
进给量f=50mm/min双单行程fr=0.015mm
切削工时。
当加工1个表面时
Tm
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