副变速拨叉零件的机械加工工艺规程及夹具设计.doc
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中北大学课程设计
中北大学
课程设计任务书
2012～2013学年第二学期
学院：
机械工程与自动化学院
专业：
工业工程
学生姓名：
学号：
1002074X17
课程设计题目：
副变速拨叉零件的工艺规程设计
起迄日期：
06月17日～06月29日
课程设计地点：
中北大学
指导教师：
辛志杰刘永姜
系主任：
李瑞琴
下达任务书日期:
2013年6月16日
课程设计任务书
一.设计目的：
培养学生分析和解决生产技术问题的能力，使学生初步掌握设计工艺规程和机床夹具的基本方法，并巩固、深化已学得的理论知识，进一步培养学生熟悉和运用有关图册、图表等技术资料的能力，训练学生识图、制图、运算及编制技术文件的基本技能。
二.设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：
1.原始资料
1）副变速拔叉的零件图样；
2）材料：
按图纸中标注的材料，批量600件，备品率5%，废品率1%；
3）机械制造工艺设计简明手册。
2.设计内容
1）对零件图样进行工艺分析；
2）计算生产纲领；
3）绘制毛坯图样，确定毛坯尺寸及公差；
4）拟订机械加工工艺路线（每个零件都拟订两条工艺路线，填写一种机械加工工艺路线）；
5）确定零件的工序内容及工艺装备（机床、夹具、量具）计算该工序加工余量、计算工序尺寸及公差，确定切削用量，计算机加工工时；
6）填写机械加工工艺卡片。
三.设计工作任务及工作量的要求（包括课程设计计算说明书（论文）、图纸、实物样品等）：
1.制定零件在中批生产条件下的机械加工工艺规程，绘制毛坯图，编写工艺规程卡片、工序卡片；
2.课程设计任务说明书一份。
四．主要参考文献：
1．崇凯.机械制造技术基础课程设计指南.北京：
化学工业出版社，2008
2.于大国．机械制造技术基础课程设计教程．北京：
国防工业出版社，2011
3．王绍俊．机械制造工艺设计手册．哈尔滨：
哈尔滨工业大学出版社，1981
4．吴宗泽罗圣国．机械设计课程设计手册（第二版）．北京：
高等教育出版社，1999
5．冯之敬．机械制造工程原理．北京：
清华大学出版社，1998
五．设计成果形式及要求：
1．编写设计说明书一份；
2．零件图、毛坯图；
3．机械加工工艺过程卡片；
4．机械加工工序卡片。
6．工作计划及进度：
课程设计时间为两周
6月17-19日：
工艺分析及绘制毛坯图，确定毛坯尺寸；
20-21日：
拟定机械加工工艺路线；
22-23日：
拟定加工路线，填写过程卡；
24-26日：
确定加工工序，填写工艺及工序卡；
27-28日：
编写说明书；
29日：
答辩。
系主任审查意见：
签字：
年月日
目录
1 概述 3
2审查零件图的工艺性 3
3选择毛坯 4
4工艺规程设计 4
4.2零件各部分加工方法的选择 4
4.3制定工艺路线 4
5确定机械加工余量及毛坯尺寸、设计毛坯图 5
5.1确定加工余量 5
5.2 确定毛坯尺寸 5
5.3 确定圆角半径 6
5.4 确定拔模角 6
5.5 确定分模位置 6
5.6 确定毛坯的热处理 6
6工序设计 7
6.1选择加工设备与工艺装备 7
6.2确定工序尺寸 9
7确定切削用量及时间定额 11
7.1铣mm外圆柱两端面以及两叉头左右两侧 11
7.2加工H9内孔 13
7.3加工mm孔 14
7.4铣槽 15
8夹具设计 16
小结 17
参考文献 18
1概述
机械制造工艺学课程设计，是在学完机械制造工艺学及夹具设计原理课程，经过生产实习所获得的感性知识后进行的一项教学环节；在老师的指导下，要求在设计中能初步学会综合运用以前学过的全部课程，并且独立完成一项工程基本训练。
同时，也为以后搞好毕业设计打下了良好基础。
通过课程设计达到以下目的：
（1）、能熟练地运用机械制造技术基础的基本理论和夹具设计原理的知识，正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及合理制定工艺规程等问题方法，培养自我学习能力和解决问题能力。
（2）、通过对零件某道工序的夹具设计，学会工艺装备设计的一般方法。
通过学生亲手设计夹具的训练，提高结构能力设计。
（3）、课程设计过程也是理论联系实际的过程，并学会使用手册，查询相关资料等，增强解决实际工程问题的独立能力。
2审查零件图的工艺性
拨叉副变速拨叉图样的视图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全。
零件各表面的加工并不困难。
只是φ14H9的要求精度较高，且对应轴线的直线度要求也较高，需进行半精加工。
槽14H13两壁关于孔φ8.7轴线的对称度有要求，需在数控机床上完成加工。
图1副变速零件图
3选择毛坯
零件材料为KTH350-10,考虑到零件在加工过程中所受冲击力不大，并且为大批量生产，所以，选择金属模机械砂型铸造毛坯。
查《机械设计工艺制造设计简明手册》表1.3-1。
选用铸件尺寸公差等级为CT10。
保证的尺寸公差在1-3mm。
4工艺规程设计
4.1选择定位基准：
1：
粗基准选择：
以铸件左边的端面为主要粗基准，以铸件的φ24mm外圆为辅助粗基准。
2：
精基准选择：
本零件是带孔的零件。
其中φ14H9和右端面为设计基准，根据精基准的选择原则“基准重合原则”，以及考虑到工件的装夹与加工方便。
在孔φ14H9未加工出来前可选用右端面为主要精基准，以铸件的φ24mm外圆为辅助精基准。
在孔φ14H9mm未加工出来后，以φ14H9mm的内孔面为定位精基准，右端面为辅助精基准。
4.2零件各部分加工方法的选择
本零件的加工面有：
内孔、平面以及槽，其材料为KTH350-10，参考《机械制造工艺学》其各部分加工方法如下：
（1）圆柱左/右端面:
由于表面粗糙度Ra为25μm,只需进行粗铣。
（2）两叉头左/右侧面：
由于表面粗糙度Ra为6.3μm,需进行粗铣、半精铣。
（3）φ14H9内孔：
由于公差等级为9级，且表面粗糙度为Ra3.2μm,需进行钻、扩、铰。
（4）两叉头内侧：
由于表面粗糙度Ra为12.5μm，只需进行粗铣。
（5）槽14H13：
由于公差等级为13级，且表面粗糙度为Ra12.5μm,只需进行粗铣。
（6）孔：
由于表面粗糙度Ra为25μm,只需进行钻孔即可。
4.3制定工艺路线
按照先粗后精的原则同时考虑到零件的几何形状，尺寸精度以及位置精度等技术要求，以及加工时的经济性，尽量使工序能够集中起来。
选择零件的加工方法及工艺路线如下：
工序1：
以mm外圆柱面及其左端面定位，粗铣mm右端面。
工序2:
以mm外圆柱面及其右端面定位，粗铣mm左端面。
工序3：
以mm圆柱右端面以及mm外圆柱面为定位，钻，扩，铰H9mm孔。
工序4：
以H9mm内孔面及mm外圆柱右端面定位，粗铣两叉头内侧。
工序5：
以H9mm内孔面及mm外圆柱左端面定位，粗铣14H13mm槽。
工序6：
以H9mm内孔面及mm外圆柱右端面定位，钻φ8.7mm的孔。
工序7：
以H9mm内孔面及mm外圆柱右端面定位，粗铣两叉头至8mm。
工序8：
以H9mm内孔面及mm外圆柱右端面定位，半精铣两叉头至mm。
工序9：
钳工去毛刺，并到0.5×45°角。
工序10：
终检。
5确定机械加工余量及毛坯尺寸、设计毛坯图
5.1确定加工余量
由于该拨叉才有啥新机器造型，材料为可锻铸铁，且为大批量生产，查《机械制造工艺设计简明手册》可选铸件的尺寸公差等级为10级，又铸件基本尺寸在63-100范围内，故取铸件尺寸公差数值为3.2，铸件机械加工余量单侧为4mm,双侧为3mm。
5.2确定毛坯尺寸
本零件的外表面均属于双侧切削，主要以粗加工为主，故取粗加工余量为3mm,但拨叉两侧面需进行半精加工，取半精加工余量为1mm。
可得毛坯尺寸表如下。
其余尺寸可以直接铸造出来。
其毛坯图如下。
表1副变速拨叉毛坯尺寸
零件尺寸
双侧余量
机加工余量
铸件尺寸
70
3
0
76
3
1
14
3
0
34
3
0
8
5.3确定圆角半径
由于采用砂型铸造，所以圆角计算公式，取，所以本铸件内外圆角取R=5mm。
对于特殊位置φ24mm圆柱与拨叉连接处的圆角要求为R=2mm，故可直接取其为2mm。
5.4确定拔模角
根据《机械制造工艺设计简明手册》可查得，砂型铸造外表面拔模斜度为0°30′，内表面拔模斜度为1°。
5.5确定分模位置
本零件较复杂，分型面为不同平面组合而成。
5.6确定毛坯的热处理
铸造完毛坯后应安排正火处理，以消除残留的铸造应力，以减少加工中的变形，同时改善加工性。
图2副变速拨叉毛坯图
6工序设计
6.1选择加工设备与工艺装备
6.1.1选择机床
（1）工序1、2是粗铣。
各工序的步数不多，成批生产不要求很高的生产率，故选择立式铣床就能满足要求，本零件外轮廓尺寸不大，精度要求不高，选用最常用的X51。
（2）工序3为孔加工，且一次定位需完成三个工步，可选用Z525的四联钻床，并采用随行夹具。
（3）工序4为粗铣，且工步数较少，精度要求不高，选用最常用的X51。
（4）工序5、6为半精铣，工步数较少，精度要求不高，选用最常用的X51。
（5）工序7粗铣，精度要求不高，选用最常用的X51。
（6）工序8为钻孔，精度要求不高，选用最常用的Z525。
6.1.2选择夹具
在各工序中由于是大批量生产，所以都采用专用夹具。
6.1.3选择量具
本零件属于大批生产，一般采用通用量具，对于精度要求高，不易测量的可采用专用夹具。
6.1.3.1选择各轴向测量量具
工序2中要保证φ24圆柱两端面的距离为70mm，且未标注公差，取IT14级，T=0.74mm,按计量器具的不确定度选择该表面加工时所用的量具，由于它所对应的不确定允许值为0.054mm，所以可选分度值为0.05mm的游标卡尺。
即取测量范围为0-150mm，分度值为0.05mm的游标卡尺。
在此工序中，还要保证拨叉两叉头的厚度为8mm，未标注公差，取IT14级，T=0.36mm，不确定允许值为0.029mm，所用的量具为分度值为0.02mm的游标卡尺。
即取测量范围为0-150mm，分度值为0.02mm的游标卡尺。
两个外部轴向测量在同一工序中，故可采用其中一个精度较高的游标卡尺即可，故选用范围为0-150mm，分度值为0.02mm的游标卡尺。
工序6中，加工拨叉的右侧，且保证与φ24mm圆柱右端面的距离为5mm，由于未标注公差，取IT14级，T=0.30mm,其不确定允许值为0.016mm,故选用的量具为分度值为0.01mm的游标卡尺，测量范
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