工艺课程设计倒挡拨叉加工工艺.docx
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工艺课程设计倒挡拨叉加工工艺
课程设计说明书
设计题目：
设计倒挡拨叉加工工艺
规程及工艺装备
设计者：
班级：
学号：
指导老师：
江苏大学
机械制造技术基础课程设计任务书
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.夹具装备图1张
5.夹具体零件图1张
6课程设计说明书1份
班级
学号
学生
指导老师
2010年6月28日
一、序言············································2
二、零件的工艺分析及生产类型的确定··················2
三、毛坯的选择与设计································4
四、加工方法和工艺路线的设计························6
五、工序设计········································9
六、确定切削用量及基本时间··························12
七、夹具设计········································16
八、设计小结········································17
九、参考文献········································17
一、序言
这次设计我们能综合运用机械制造基础中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决了零件机械制造工艺问题，在老师和同学的帮助下，我还对夹具，机床，刀具的的结构和工作原理有了更深的了解，不知不觉中我的图纸分析、结构设计能力都得到了提高，为今后的毕业设计及未来从事的工作打下了良好的基础。
在结束了《机械制造基础》及有关课程的学习后，通过本次的设计使我们所学的知识得到了巩固和加深，并培养了我们学会全面综合地运用所学知识，去分析和解决机械制造中的问题的能力。
二、零件的工艺分析及生产类型的确定
1零件的作用
题目所给的零件为倒挡拨叉，是与操纵机构零件结合用与拨动滑动齿轮实现输出轴的倒转。
故对配合面
、14H13槽以及下拨叉有精度要求。
2零件的工艺分析
通过对该零件图的重新绘制，知原图样的试图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全。
从零件图上看，该零件是典型的叉架类零件，结构比较复杂，形位精度要求不算高。
为大批量生产的铸件。
其主要加工的有
14H9表面粗糙度为Ra6.3um，其轴轴要保证直线度M级
0.03；斜脚面尺寸要求公差尺寸为-0.48到0；开挡公差尺寸为0.1到0.2，表面粗糙度为Ra6.3um并保证与
14H9轴线的垂直度为0.25；R19面粗糙度为Ra12.5um，表面要求淬火处理，硬度要求为48~53HRC；下爪总长公差尺寸为-1到0；后脚面公差尺寸为0到0.52，前面到轴线尺寸18的公差尺寸为±0.2；孔
8.7公差尺寸为0到0.09，其轴线到开挡前脚面的尺寸41.5的公差尺寸为±0.15，孔深32公差尺寸为-1到0；拨叉尺寸要求较高，两内表面归于孔
8.7的对称度为0.4，内表面表面粗糙度为Ra12.5，内表面满足配合14H13公差尺寸为0到0.27，其槽底部分允许呈R3max圆角或2最大长为3的倒角；孔
8.7还需锪平直径为
12；孔
24端面、开挡内R15面、孔
8.7内表面以及槽14H13底面表面粗糙度为Ra25一般的加工都可获得。
通过分析该零件，其布局合理，虽结构复杂，但加工要求比较容易保证，我们通过专用夹具可保证其加工要求，整个图面清晰，尺寸完整合理，能够完整表达物体的形状和大小，符合要求。
（二）零件的技术要求
加工表面
尺寸及偏差/mm
公差及精度等级
表面粗糙度Ra/μm
形位公差
/mm
拨叉头左端面
46
25
拨叉头右端面
46
25
尺寸41.5
41.5+0.15-0.15
IT12
6.3
⊥
0.25
G
尺寸23
23+0.2-0.1
IT10
6.3
⊥
0.25
G
拨叉脚内表面
R15
25
尺寸19
19+0.520
IT14
12.5
Φ14H9孔
Φ14+0.0430
IT9
6.3
—
0.25
G
操纵槽内侧面
14+0.270
IT13
12.5
≡
0.25
G
操纵槽底面
18
25
Φ8.7孔
8.7+0.090
IT11
25
锪平Φ12
12
25
3零件的生产类型
依设计题目，结合生产实际可知该零件的生产纲领零件是大批量生产的铸件。
三、毛坯的选择与设计
1选择毛坯
该零件材料为ZG310-570，属于批量生产，而且零件的结构复杂，采用铸件成型。
2确定机械加工余量
铸件的尺寸公差按GB/T6414-1999确定，机械加工余量按GB/T11351-89确定，材料为ZG310-570。
由于是大批量且形状复杂的零件，所以毛坯选择砂型铸造。
根据GB/T6414-1999查表得尺寸公差CT为8-12级。
加工余量等级为F~H。
所以，可取CT=9级。
查表（GB/T6414）查出各表面的公差数值。
零件尺寸
公差CT
端面46
2
脚面圆柱面15
1.6
脚面圆柱面19
1.7
两脚面尺寸6
1.5
14H13槽面尺寸14
1.6
槽底面14
1.6
叉脚开挡尺寸23
1.7
3设计毛坯图
拨叉毛坯图尺寸（单位：
mm）
零件表面
总余量
毛坯尺寸
公差CT
端面46
0.7
48
2
脚面圆柱面15
0.5
13
1.6
脚面圆柱面19
0.5
17
1.7
两脚面尺寸6
0.5
8
1.5
14H13槽面尺寸14
0.5
12
1.6
槽底面14
0.5
12
1.6
叉脚开挡尺寸23
0.5
20
1.7
下图为该零件的毛坯图（具体尺寸请看毛坯图）：
四、加工方法和工艺路线的设计
1定位基准的选择
基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。
根据零件图及其使用情况分析，知Φ14H9孔是设计基准，也是零件工作最重要的工作面。
（1）粗基准的选择
对于一般件而言，按照有关粗基准的选择原则（即当零件又不加工表面时，应以这些不加工表面做粗基准，若零件有若干个不加工表面时，应以与加工表面要求相对位置较高的不加工表面作粗基准）。
先选择拨叉头左端面和Φ24外圆表面作为加工Φ14H9孔时的粗基准。
（2）精基准的选择
在Φ14H9孔加工以后，各工序则以该孔为定位精基准，靠近叉脚的Φ24的端面为轴向尺寸的定位精基准。
从而满足定位基准重合原则，和互为基准的原则。
2零件表面加工方法的选择
本零件的加工面有内孔、倒角、槽、下底面、圆环面等，材料为ZG310-570。
以公差等级和表面粗糙度要求，参考有关资料，其加工方法选择如下。
（1）φ24端面:
表面粗糙度为Ra25um，可选粗铣即可满足要求。
（2）φ14H9孔：
公差等级为9级，表面粗糙度为Ra6.3um，公差尺寸0到0.043，根据GB/T1800.3-1998规定其公差等级按IT9，可以先钻后扩孔来满足要求。
（3）开挡φ15内圆柱面：
表面粗糙度为Ra25um，未标注公差等级，故粗铣即可满足要求。
（4）脚面：
表面粗糙度Ra6.3um，加工方法可采用粗铣即可达到要求。
（4）开挡：
表面粗糙度为Ra12.5um，加工方法可采用粗铣即可达到要求。
（5）槽14H13：
表面粗糙度为Ra12.5um，公差等级13，加工方法可采用粗铣即可达到要求。
（6）槽14H13底面：
表面粗糙度为Ra25um，加工方法可采用粗铣即可达到要求。
（7）孔φ
：
表面粗糙度Ra25um，公差尺寸为0到0.1，根据GB1800-79规定其公差等级按IT11，采用钻孔即可达到要求。
（三）零件表面加工方法的选择
加工表面
公差及精度等级
表面粗糙度Ra/μm
加工方案
备注
拨叉头左端面
25
粗铣
表1-8
拨叉头右端面
25
粗铣
表1-8
倒角
铣
表1-8
尺寸41.5
IT12
6.3
粗铣-精铣
表1-8
尺寸23
IT10
6.3
粗铣-精铣
表1-8
拨叉脚内表面
25
粗铣
表1-8
尺寸19
IT14
12.5
粗铣
表1-8
Φ14H9孔
IT9
6.3
钻-铰
表1-7
操纵槽内侧面
IT13
12.5
粗铣
表1-8
操纵槽底面
25
粗铣
表1-8
Φ8.7孔
IT11
25
钻
表1-7
锪平Φ12
25
粗铣
表1-8
3制订工艺路线
工艺路线的拟定为保证达到零件的几何形状、尺寸精度、位置精度及各项技术要求，必须制定合理的工艺路线。
由于生产纲领为成批生产所采用的通用机床配以专用加工夹具，并考虑工序集中以提高生产率和减少机床数量，使生产成本下降。
工艺路线一工艺路线二
1、钻孔1、铣左端面
2、铣左端面2、铣右端面
3、铣右端面3、钻、扩Φ14H9孔至13.5mm
4、倒角（左边）4、倒角（左边）
5、倒角（右边）5、倒角（右边）
6、铰Φ14H9孔6、铰Φ14H9孔
7、铣曲面R157、铣曲面R15
8、粗铣拨叉脚内端面8、粗铣拨叉脚内表面
9、铣操纵槽两侧面和底面9、铣操纵槽两侧面和底面
10、钻孔8.710、钻孔8.7
11、锪平Φ1211、锪平Φ12
12、精铣拨叉脚内端面12、精铣拨叉脚内端面
13、去毛刺13、去毛刺
14、清洗14、清洗
15、终检15、终检
两工艺方案的比较分析：
两工艺方案除前三道工序不同之外，其余各工序均相同。
前三道工序是为了获得精基准。
方案一是先钻孔钻成Φ13.5再铣端面和倒角，这样能很好地保证与端面的垂直度；方案二是先铣两个端面然后再钻床上加工出孔14。
因为两个端面一次铣出可以有较好的平行度，然后用端面定位，也能得到较好的孔与端面的垂直度。
后面的工序以Φ14H9孔及端面定位，所以基准是重合的，由此可见，可选方案一，从而制定详细的工序内容。
毛坯为铸件，应经退火处理以消除铸件的内应力及改善机械加工性能，然后送到机械加工车间加工，具体工序如下：
1、钻Φ14孔至13.5mm（以Φ24圆柱面和左端面为基准定位）
2、铣左端面（以Φ13.5孔和右端面为基准定位）
3、铣右端面（以Φ13.5孔和左端面为基准定位）
4、倒角（左边）（以Φ13.5孔和右端面为基准定位）
5、倒角（右边）（以Φ13.5孔和左端面为基准定位）
6、铰Φ14H9孔（以Φ13.5孔和左端面为基准定位）
7、铣内圆曲面R15（以Φ14H9孔、左端面和R13孔为基准定位）
8、粗铣拨叉脚内端面（以Φ14H9孔、右端面和R15孔为基准定位）
9、铣槽两面和底面（以Φ16圆柱面和Φ24左端面为基准定位）
10、钻Φ8.7mm孔（以Φ16圆柱面和Φ24圆柱面的一线为基准定位）
11、锪平Φ12孔（以Φ16圆柱面和Φ24圆柱面的一线为基准定位）
12、精铣拨叉脚内端面（以Φ14H9孔、右端面和R15孔为基准定位）
13、去毛刺
14、清洗
15、检验
五、工序设计
16、1选择加工设备与工艺装备
17、1）工序
（1）钻Φ13.5，选择Z525型立式钻床（表5-64）。
18、2）工序
（2）、（3）铣Φ24端面，选择X51立式型机床（表5-71）。
19、3）工序（4）、（5）倒角和工序（6）铰Φ14H9孔，选择Z525型立式钻床（表5-64）。
20、4）工序（8）、（12）粗、精铣脚内端面，工序（7）铣曲面R15均选择X62W型机床（表5-74）。
21、5）工序（6）铣槽，选用X62W型机床（表5-74）。
22、6）工序（7）钻Φ8.7孔，工序（8）锪平Φ12孔均选Z525型机床（表5-64）。
23、7）工序（13）去毛刺，选用钳工台。
24、8）工序（14）清洗，选用清洗机。
25、9）工序（15）检验，选用检验台
（2）选择刀具（参考《指南》）
1）工序
（1）钻Φ14H9孔至13mm，选择d=13mm、L1=101、L=182、莫氏圆锥号1（表5-83）
2）工序
（2）、（3）铣两端面，选择镶齿三面刃铣刀，D=100,d=27,齿数=12（表5-105）
3）工序（4）、（5）倒角，选择d=16mm，L=93mm，l=20mm的锥柄锥面锪钻（表5-88）
4）工序（6）铰Φ14H9孔，选择d=14mm、L=189、L1=108，莫氏圆锥号1（表5-84）
5）工序（7）选择D=30mm、d=10mm、l=12mm、Z=10的镶齿三面刃铣刀（表5-105）
6）工序（8）、（12），选用镶齿三面刃铣刀，选择D=38mm，d=12mm，l=12mm，Z=10的镶齿三面铣刀（表5-105）
7）工序（9）选择D=80mm，d=22mm，l=12mm，Z=10的镶齿三面刃铣刀（表5-105）
7）工序（10）钻Φ8.7孔，选取d=8.7mm，l=81,锥柄扩孔钻（表5-86）
8）工序（11）锪平Φ12孔，根据文献【1】表3-12选取d=12mm，d1=6.6mm，d2=8mm，L=80mm，l=18mm的带导柱直柄平底锪钻。
（3）选择量具
本零件为中批量生产，一般尽可能采用通用量具，根据表面精度、尺寸和形状等要求，参考有关手册资料，选择量具如下表：
工序
工序名称
量具
3
铣端面
游标卡尺、粗糙块
4
钻
13孔扩、
14H9孔
游标卡尺、塞规
5
倒角
游标卡尺
6
铣脚面、开挡
游标卡尺、粗糙块
7
铣槽
游标卡尺、粗糙块
8
钻
8.7
游标卡尺、塞规
2确定工序尺寸
1）工序
（1）、（6）该孔由高速钢钻头钻出底孔后，再由圆孔铰刀铰出，由参考文献【3】表2.3-15查得，铰孔的余量0.5mm，所以钻孔的余量，Z钻=14/2-0.5=6.5mm。
则钻孔工序尺寸Φ13.5公差为+0.120，铰孔工序尺寸及公差为Φ14+0.043。
2）工序
（2）、（3）Φ24mm两端面，由铣削加工来完成，工序余量为2mm。
3）工序（4）（5）倒角，有由铣削加工完成，工序余量为1.5mm。
4）工序（7）内圆曲面R15，又铣削加工完成，工序余量为2mm。
4）工序（8）、（12）脚内表面的Ra为6.3μm，需经粗铣、精铣两次加工，由参考文献【3】表2.3-21查得精加工余量为0.5mm，所以粗加工余量为1.5mm（右端面）和1.5mm（左端面）。
5）工序（9）加工14H13槽面，上面以确定加工余量2mm，故可一次铣出。
6）工序（10）加工Φ8.7+0.090孔，采用直径为Φ8.7的高速钢钻头加工即可。
7）工序（11）锪Φ12孔，由文献【1】表5-41得孔深l1=1~2取2mm。
六、确定切削用量及基本时间
1工序3
切削用量：
本工序为粗车端面，已知加工材料为ZG310-570，表面淬火处理后HRC40-50。
确定粗铣端面的切削用量。
所选刀具为镶齿三面刃铣刀。
=2mm,查表得进给量f=0.2mm/z，又X62铣床主轴转速30-1500r/min，精度要求不高，选择n=150r/min。
由前面可知刀具直径为100mm，则切削速度为
。
校核机床功率：
参考公式
其中
d=100mm
z=12n=150/60r/skpm=1，解得
kw<7.5kw，故可用。
2工序4
切削用量：
本工序为钻φ13mm、扩φ14H9
。
2.1确定钻φ13mm孔的切削用量。
所选刀具为莫氏锥柄麻花钻，其直径为13mm，工作长度101mm，莫氏锥度为1号，总长182mm。
确定切削用量
=13/2=6.5mm，查表得进给量f=0.28mm/r，切削速度v=21m/min。
则主轴转速n=
=514.19r/min,故取n=545r/min，此时v=
=22.26m/min。
2.2确定扩φ14H9
孔的切削用量。
所选刀具为14GB/T1141-1984，其直径为14mm，工作长度108mm，莫氏锥度为1号，总长189mm。
确定切削用量
=1/2=0.5mm，查表得进给量f=0.45mm/r，切削速度v=60m/min。
则主轴转速n=
=1364.19r/min,故取n=960r/min，此时v=
=42.2m/min。
2.3基本时间
确定钻φ13mm孔的基本时间
=
确定扩φ14H9
孔的基本时间
=
3工序6
切削用量：
本工序是铣脚面、开挡，先粗铣，后半精铣。
3.1确定铣开挡底面圆柱面R15的切削用量所选刀具为镶齿三面刃铣刀。
=2mm,查表得进给量f=0.2mm/z，又X62铣床主轴转速30-1500r/min，精度要求不高（Ra=25um），选择n=150r/min。
由前面可知刀具直径为100mm，则切削速度为
。
校核机床功率：
参考公式
其中
d=100mm
z=12n=150/60r/skpm=1，解得
kw<7.5kw，故可用。
3.2确定铣开挡底面圆柱面R19的切削用量所选刀具为镶齿三面刃铣刀。
=2mm,查表得进给量f=0.2mm/z，又X62铣床主轴转速30-1500r/min，精度要求不高（Ra=12.5um），选择n=200r/min。
由前面可知刀具直径为100mm，则切削速度为
。
校核机床功率：
参考公式
其中
d=100mm
z=12n=200/60r/skpm=1，解得
kw<7.5kw，故可用。
3.3确定开挡脚面的切削用量所选刀具为镶齿三面刃铣刀。
=4mm,查表得进给量f=0.2mm/z，又X62铣床主轴转速30-1500r/min，精度要求较高（Ra=6.3um及有垂直度要求），选择n=250r/min。
由前面可知刀具直径为100mm，则切削速度为
。
校核机床功率：
参考公式
其中
d=100mm
z=12n=250/60r/skpm=1，解得
kw<7.5kw，故可用。
4工序7
本工序为铣槽，先粗铣槽底，再铣槽。
4.1确定槽底面的切削用量所选刀具为镶齿三面刃铣刀。
=2mm,查表得进给量f=0.2mm/z，又X62铣床主轴转速30-1500r/min，精度要求不高（Ra=25um），选择n=150r/min。
由前面可知刀具直径为100mm，则切削速度为
。
校核机床功率：
参考公式
其中
d=100mm
z=12n=150/60r/skpm=1，解得
kw<7.5kw，故可用。
4.2确定槽的切削用量所选刀具为镶齿三面刃铣刀。
=4mm,查表得进给量f=0.2mm/z，又X62铣床主轴转速30-1500r/min，精度要求较高（Ra=12.5um且对称度为0.4），选择n=220r/min。
由前面可知刀具直径为100mm，则切削速度为
。
校核机床功率：
参考公式
其中
d=100mm
z=12n=220/60r/skpm=1，解得
kw<7.5kw，故可用。
5、工序8
本工序为钻
8.7，并锪平
12。
确定钻
8.7孔的切削用量。
所选刀具为直柄麻花钻，其直径为8.7mm，工作长度80mm，，总长122mm。
确定切削用量
=8.7/2=4.35mm，查表得进给量f=0.49mm/r，切削速度v=27m/min。
则主轴转速n=
=987.8r/min,故取n=960r/min，此时v=
=26.24m/min。
七、夹具设计
本夹具是铣14H13槽的专用夹具。
（1）定位方案工件以肋板右端面、φ14H9孔及拨叉为定位基准。
肋板右端面为未加工端面，做粗基准，选择3个网纹顶面支承钉钉（C型），3个支承钉不在同一直线上，可限制3个自由度（2个转动，一个移动），选择C型支承钉还可以增加摩擦力平衡部分铣削力。
φ14H9孔用短销（短销为短销与螺杆结合，螺杆不与内孔接触，故不限制自由度，螺杆做加紧用）限制2个移动自由度。
拨叉处用菱形销限制1个自由度，3部分共限制6个自由度，故全定位。
（2）定位元件3个网纹顶面支承钉：
标准件支承钉C8×4mmJB/T8029.2-1999；短销螺杆：
非标准件，为短销跟螺杆的整合体；菱形销：
标准件B30×36JB/T8014.2-1999。
（3）夹紧机构为了方便装载，采用基准中心夹紧即可以保证加工要求。
（4）对刀装置采用直角对刀块及平塞尺对刀。
（5）加紧力计算参考公式
式中，
为螺纹升角，
为螺纹摩擦角，f为摩擦系数，
螺杆中径。
（6）定位精度分析
定位孔与定位销配合尺寸取
，其中工件定位孔尺寸为
，定位销尺寸
。
工序要保证的精度有槽深度10以及槽两侧对称度为0.4。
对于槽底对孔轴线的距离为10mm，工序尺寸为10mm定位基准与工序基准重合，所以基准不重合误差为0，故槽深上偏差为14.018-14.023=-0.005mm，下偏差为14-14.034=-0.034mm，故其定位误差为0.029；对于槽两侧的对称度，定位基准与工序基准不重合，误差为。
。
。
八、设计小结
机械制造技术基础课程设计是我们在学完了机械制造工艺后进行的。
这是进行了生产实习之后的一项重要的实践性教学环节，也是在进行毕业设计之前对所学的各科课程一次深入的综合性总复习，和一次理论联系实际的训练。
就我个人而言，我希望通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进一步适应性的训练，希望自己在设计中能锻炼自己的分析问题、解决问题、查资料的能力，为以后的工作打下良好的基础.
由于能力有限、时间有限，设计尚有很多不足之处，希望各位老师给予指导
九、参考资料
[1]《机械制造技术基础课程设计指南》秦凯主编化学工业出版社
[2]《机床夹具设计手册》王光斗王春福主编上海科学技术出版社
[3]《机械制造技术基础》吉卫喜高等教育出版社
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