机械制造技术课程设计报告书.docx
《机械制造技术课程设计报告书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械制造技术课程设计报告书.docx（21页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
机械制造技术课程设计报告书
机械制造技术课程设计
说明书
设计题目：
设计转速器盘零件的机械加工工艺规程及
钻Ф20沉孔工序的专用夹具
姓名：
陈存建
学号：
120212306
班级：
机电123
指导教师：
陈芳
河南机电高等专科学校
2015年3月3日
机械制造技术课程设计
任务书
题目：
设计叉杆零件的机械加工工艺规程及钻Ф20沉孔工序的专用夹具
内容：
（1）零件——毛坯合图1张
（2）机械加工工艺规程卡片1套
（3）夹具装配图1张
（4）夹具体零件图1张
（5）课程设计说明书1份
原始资料：
该零件图样一张；生产纲领为8000件/年；每日
一班。
姓名：
陈存建
学号：
120212306
班级：
机电123班
指导教师：
陈芳
2015年3月3日
第1章零件分析
1.1零件作用分析
题目所给的零件是叉杆，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Φ20孔与操纵机构相连，下方的R23半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。
1.2零件工艺分析
该叉杆的材料为QT45-5，球墨铸铁，最低抗拉强度σb为450kgf/mm2，最低屈服强度σ0.2为310kgf/mm2，伸长率δ为5%，硬度160～210HBS。
球墨铸铁在铸铁中力学性能最好，兼有灰铸铁的工业优点，抗拉强度可以和刚相当，塑性和韧性也有了很大的提高。
球墨铸铁的焊接性能和热处理性能都优于灰铸铁。
可以制成承受很大冲击的零件。
该叉杆形状、结构比较简单，通过铸造毛坯可以得到基本形状，减少了加工工序，又节约了材料。
除了孔以外，其余表面加工精度较低，不需要高精度机床加工，通过铣削、钻床等机床的粗加工就可以达到加工要求；而主要工作表面虽然加工精度较高，但也可以在正常的生产条件下，采用经济的方法保质保量的加工出来。
由此可以见，该零件的工艺性较好。
以下是叉杆需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：
1、通孔Φ20+0.0450，粗糙度为3.2μｍ
2、通孔Φ10+0.030，粗糙度为1.6μｍ，通孔Φ10+0.030与通孔Φ20+0.0450两者有0.05mm的垂直度误差要求
3、沉孔Φ20，深2mm，粗糙度为12.5μｍ
4、内螺纹M8ｘ1.25-6H，与叉杆轴线夹角为40°
5、孔Φ20+0.0450的上下端面相距40mm，粗糙度为12.5μｍ
6、半圆孔R23+0.250，粗糙度为6.3μｍ
7、半圆孔R23+0.250的上下端面相距12-0.2-0.35，粗糙度为3.2μｍ，两端面与孔Φ20+0.0450有0.15mm的垂直度误差要求。
第2章确定毛坯、画毛坯—零件合图
机械加工中毛坯的种类很多，如铸件、锻件、型材、挤压件、冲压件及焊接组合件等，同一种毛坯又有可能有不同的制造方法。
最常用的毛坯是铸件和锻件。
零件材料为QT45-5，为球墨铸铁，该类型的球墨铸铁最低抗拉强度σb为450kgf/mm2，最低屈服强度σ0.2为310kgf/mm2，伸长率δ为5%，布氏硬度160
210HBS。
零件结构又比较简单，生产类型为大批生产，故选择砂型铸件毛坯（机器造型和壳型）。
根据各工序可以确定毛坯的基本尺寸：
加工表面
机械加工后基本尺寸（mm）
加工方式
机械加工余量（mm）
毛坯铸件基本尺寸（mm）
叉杆头上下端面
42
（上端面）粗铣
3
49
（下端面）粗铣-半精铣
4
叉杆头内圆孔
Φ20
扩-扩-铰
2
18
叉杆脚上下端面
12
粗铣-精铣
7
19
叉杆脚内圆面
R23
粗铣-半精铣
4
19
通孔Φ10
Φ10
钻-铰
10
0
内螺纹M8
M8
钻-攻螺纹
8
0
毛坯图见附图
第3章工艺规程设计
3.1定位基准的选择
粗基准的选择：
对于同时具有加工表面与不加工表面的工件，为了保证不加工面与加工表面之间的位置要求，则应以不加工表面作为定位基准。
若工件上有多个不加工表面，应选其中与加工表面位置精度要求高的表面为粗基准。
如果首先要求保证工件某重要表面加工余量均匀时，应选择该表面的毛坯面作为粗基准。
为保证工件某重要表面的余量均匀，应选重要表面为粗基准。
应尽可能选择光滑平整，无飞边，浇口，冒口或其他缺陷的表面为粗基准，以便定位准确，夹紧可靠。
粗基准一般只在头道工序中使用一次，应该尽量避免重复使用。
因此，选择孔的外圆柱面作为粗基准。
精基准的选择：
应满足基准重合，基准统一，自为基准，互为基准等原则。
所选的精基准应能保证定位准确，夹紧可靠，夹具简单，操作方便等。
3.2制定工艺路线
制定工艺路线得出发点,应当是使零件的几何形状、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。
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。
根据《机械制造技术基础课程设计指南》第128页表5-15选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：
工序1：
以叉杆头下端面为粗基准，粗铣叉杆头上端面，
工序2：
以叉杆头上端面为基准，粗铣-半精铣叉杆头下端面，
工序3：
以孔叉杆头下端面为基准，钻-扩-铰叉杆头内圆表面，使孔的精度达到8级，保证其垂直度误差
工序4：
以叉杆头内圆表面为精基准，粗铣-半精铣-精铣叉杆脚的上下端面，保证其垂直度误差
工序5：
以叉杆头内圆表面为精基准，粗铣-半精铣叉杆脚的内圆面
工序6：
以叉杆头内圆表面为基准，钻沉孔Φ20，钻-扩-粗铰-精铰通孔Φ10，使孔的精度达到8级，并保证其垂直度误差，
工序7：
以叉杆头内圆表面为精基准，钻一个M6的孔，攻M8x1.25内螺纹
工序8：
铣倒角，
工序9：
去毛刺；
工序10：
清洗及终检。
3.3选择加工设备及刀、夹、量具
加工过程中的粗铣、半精铣使用铣床，钻、扩、铰、攻丝使用钻床，车倒角使用车床。
由于叉杆的形状不规则，所以不宜使用通用夹具，各工序均使用专用夹具。
叉杆的一部分尺寸没有精度要求，使用游标卡尺测量即可，而孔Φ20+0.0450和半圆R23+0.250的精度达到了百分位和千分位，测量时使用百分表和千分表。
3.4加工工序设计
工序1：
以叉杆头下端面为粗基准，粗铣叉杆头上端面，
机床：
X52K
刀具：
Φ70镶齿套式面铣刀
加工余量：
3mm
背吃刀量：
3mm
进给量:
316mm/min
主轴转速：
375r/min
工序2：
以叉杆头上端面为基准，粗铣-半精铣叉杆头下端面，
机床：
X52K
刀具：
Φ70镶齿套式面铣刀
加工余量：
3mm（粗铣），1mm（半精铣）
背吃刀量：
3mm（粗铣），1mm（半精铣）
进给量:
316mm/min（粗铣），750mm/min（半精铣）
主轴转速：
375r/min（粗铣），600r/min（半精铣）
工序3：
以孔叉杆头下端面为基准，钻-扩-铰叉杆头内圆表面，使孔的精度达到8级，保证其垂直度误差
机床：
Z37
刀具：
Φ18钻头，Φ19.8扩刀，Φ19.94铰刀，Φ20铰刀
加工余量：
18mm（钻），1.8mm（扩），0.14mm（粗铰），0.06mm（精铰）
背吃刀量：
18mm（钻），1.8mm（扩），0.14mm（粗铰），0.06mm（精铰）
进给量:
0.5mm/r（钻），1.25mm/r（扩），1mm/r（粗铰），1mm/r（精铰）
主轴转速：
180r/min（钻），355r/min（扩），450r/min（粗铰），710r/min（精铰）
工序4：
以叉杆头内圆表面为精基准，粗铣-半精铣-精铣叉杆脚的上下端面，保证其垂直度误差
机床：
X52K
刀具：
Φ70镶齿套式面铣刀
加工余量：
3mm（粗铣），1mm（半精铣）,0.5mm（精铣）
背吃刀量：
3mm（粗铣），1mm（半精铣）,0.5mm（精铣）
进给量:
150mm/min（粗铣），600mm/min（半精铣）,475mm/min（精铣）
主轴转速：
375r/min（粗铣），600r/min（半精铣）,950r/min（精铣）
工序5：
以叉杆头内圆表面为精基准，粗铣-半精铣叉杆脚的内圆面
机床：
X52K
刀具：
Φ10立铣刀
加工余量：
3mm（粗铣），1mm（半精铣）
背吃刀量：
3mm（粗铣），1mm（半精铣）
进给量:
150mm/min（粗铣），750mm/min（半精铣）
主轴转速：
375r/min（粗铣），600r/min（半精铣）
工序6：
以叉杆头内圆表面为基准，钻沉孔Φ20，钻-粗铰-精铰通孔Φ10，使孔的精度达到8级，并保证其垂直度误差
机床：
Z37
刀具：
Φ20麻花钻，Φ9.8麻花钻，Φ9.96铰刀，Φ10铰刀，
加工余量：
10mm，9.8mm（钻），0.16mm（粗铰），0.04mm（精铰），
背吃刀量：
10mm，9.8mm（钻），0.16mm（粗铰），0.04mm（精铰），
进给量:
0.236mm/r，0.236mm/r（钻），1mm/r（粗铰），0.75mm/r（精铰），
主轴转速：
180r/min，180r/min（钻），450r/min（粗铰），710r/min（精铰），
工序7：
以叉杆头内圆表面为精基准，钻一个M6的孔，攻M8x1.25内螺纹
机床：
Z37
刀具：
Φ6麻花钻，
加工余量：
6mm（钻孔），2mm（内螺纹）
背吃刀量：
6mm（钻孔），2mm（内螺纹）
进给量:
0.315mm/r（钻孔）,1.25mm/r（内螺纹）
主轴转速：
180r/min（钻），280r/min（内螺纹）（根据p195，8m/min）
3.5时间定额计算
工序1：
以叉杆头下端面为粗基准，粗铣叉杆头上端面，
机床：
X52K
刀具：
Φ70镶齿套式面铣刀
加工余量：
3mm
背吃刀量：
3mm
进给量:
316mm/min
主轴转速：
375r/min
Tj1=（l+l1+l2）/fMz=20S
工序2：
以叉杆头上端面为基准，粗铣-半精铣叉杆头下端面，
机床：
X52K
刀具：
Φ70镶齿套式面铣刀
加工余量：
3mm（粗铣），1mm（半精铣）
背吃刀量：
3mm（粗铣），1mm（半精铣）
进给量:
316mm/min（粗铣），750mm/min（半精铣）
主轴转速：
375r/min（粗铣），600r/min（半精铣）
fMz1=fZ*Z*n=300mm/min，fMz2=fZ*Z*n=750mm/min
Tj1=（l+l1+l2）/fMz=20S，Tj2=（l+l1+l2）/fMz=8.5S
工序3：
以孔叉杆头下端面为基准，钻-扩-铰叉杆头内圆表面，使孔的精度达到8级，保证其垂直度误差
机床：
Z37
刀具：
Φ18钻头，Φ19.8扩刀，Φ19.94铰刀，Φ20铰刀
加工余量：
18mm（钻），1.8mm（扩），0.14mm（粗铰），0.06mm（精铰）
背吃刀量：
18mm（钻），1.8mm（扩），0.14mm（粗铰），0.06mm（精铰）
进给量:
0.5mm/r（钻），1.25mm/r（扩），1mm/r（粗铰），1mm/r（精铰）
主轴转速：
180r/min（钻），355r/min（扩），450r/min（粗铰），710r/min（精铰）
Tj1=（l+l1+l2）/（f*n）=32S
Tj2=（l+l1+l2）/（f*n）=6.6S
Tj3=（l+l1+l2）/（f*n）=6.4S
Tj4=（l+l1+l2）/（f*n）=4.5S
工序4：
以叉杆头内圆表面为精基准，粗铣-半精铣-精铣叉杆脚的上下端面，保证其垂直度误差
机床：
X52K
刀具：
Φ20立铣刀
加工余量：
3mm（粗铣），1mm（半精铣）,0.5mm（精铣）
背吃刀量：
3mm（粗铣），1mm（半精铣）,0.5mm（精铣）
进给量:
150mm/min（粗铣），600mm/min（半精铣）,475mm/min（精铣）
主轴转速：
375r/min（粗铣），600r/min（半精铣）,950r/min（精铣）
Tj1=（l+l1+l2）/fMz=15.2S
Tj2=（l+l1+l2）/fMz=4S
Tj3=（l+l1+l2）/fMz=4.75S
工序5：
以叉杆头内圆表面为精基准，粗铣-半精铣叉杆脚的内圆面
机床：
X52K
刀具：
Φ20立铣刀
加工余量：
3mm（粗铣），1mm（半精铣）
背吃刀量：
3mm（粗铣），1mm（半精铣）
进给量:
150mm/min（粗铣），750mm/min（半精铣）
主轴转速：
375r/min（粗铣），600r/min（半精铣）
Tj1=（l+l1+l2）/fMz=23S
Tj2=（l+l1+l2）/fMz=5S
工序6：
以叉杆头内圆表面为基准，钻-粗铰-精铰通孔Φ10，使孔的精度达到8级，并保证其垂直度误差
机床：
Z37
刀具：
Φ20麻花钻，Φ9.8麻花钻，Φ9.96铰刀，Φ10铰刀，
加工余量：
20mm，9.8mm（钻），0.16mm（粗铰），0.04mm（精铰），
背吃刀量：
20mm，9.8mm（钻），0.16mm（粗铰），0.04mm（精铰），
进给量:
0.12mm/r，0.236mm/r（钻），1mm/r（粗铰），0.75mm/r（精铰），
主轴转速：
180r/min，180r/min（钻），450r/min（粗铰），710r/min（精铰），
Tj4=（l+l1+l2）/fMz=4/（180*0.12/60）=11S
Tj1=（l+l1+l2）/fMz=38/（180*0.236/60）=54S
Tj2=（l+l1+l2）/fMz=38/（450*1/60）=5.1S
Tj3=（l+l1+l2）/fMz=38/（710*0.75/60）=4.3S
工序8：
以叉杆头内圆表面为精基准，钻一个M6的孔，攻M8x1.25内螺纹
机床：
Z37
刀具：
Φ6麻花钻，
加工余量：
6mm（钻孔），2mm（内螺纹）
背吃刀量：
6mm（钻孔），2mm（内螺纹）
进给量:
0.315mm/r（钻孔）,1.25mm/r（内螺纹）
主轴转速：
180r/min（钻），280r/min（内螺纹）
Tj1=（l+l1+l2）/fMz=24/（180*0.315/60）=27S
Tj2=（l+l1+l2）/fMz=24/（280*1.25/60）=4.2S
3.6填写机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡
机械加工工艺过程卡片
机械加工工艺过程卡片
产品型号
零（部）件图号
产品名称
叉杆
零（部）件名称
叉杆
共
（1）页
第
（1）页
材料牌号
QT45-5
毛坯种类
铸件
毛坯外型尺寸
每毛坯可制件数
1
每台件数
备注
工序号
工序名称
工序内容
车间
工段
设备
工艺装备
工步工时
铸造
时效、涂漆
10
粗铣叉杆头上端面
X52K
专用夹具
20
粗铣-半精铣叉杆头下端面
X52K
专用夹具
30
钻-扩-铰叉杆头内圆表面
Z37
专用夹具
40
粗铣-半精铣-精铣叉杆脚的上下端面
X52K
专用夹具
50
粗铣-半精铣叉杆脚的内圆面
X52K
专用夹具
60
钻沉孔Φ20、钻-粗铰-精铰通孔Φ10
Z37
专用夹具
70
攻M8x1.25内螺纹
Z37
专用夹具
80
铣倒角
X52K
专用夹具
90
去毛刺
100
清洗及终检
描图
110
入库
120
描校
底图号
设计日期
审核日期
标准化日期
会签日期
装订号
陈芳
标记
处数
更改文件号
签字
日期
指导
2015年3月3日
机械制造与自动化专业
机械加工工序卡片
工序名称
铣
工序号
10
零件名称
叉杆
零件号
零件重量
同时加工零件数
1
材料
毛坯
牌号
硬度
型号
重量
QT45-5
球墨铸铁
设备
夹具名称
辅助工具
名称
型号
立式铣床
X52K
专用夹具
安装
工步
安装及工步说明
刀具
量具
走刀
长度
走刀
次数
切削深度
进给量
主轴转速
切削速度
基本工时
1
1
以叉杆头下端面为粗基准，粗铣叉杆头上端面
Φ70镶齿套式面铣刀
游标
卡尺
1
3mm
316
mm/min
375r/min
82.5
m/min
20S
设计者
陈存建
指导教师
陈芳
共7页
第1页
机械制造与自动化专业
机械加工工序卡片
工序名称
铣
工序号
20
零件名称
叉杆
零件号
零件重量
同时加工零件数
1
材料
毛坯
牌号
硬度
型号
重量
QT45-5
球墨铸铁
设备
夹具名称
辅助工具
名称
型号
立式铣床
X52K
专用夹具
安装
工步
安装及工步说明
刀具
量具
走刀
长度
走刀
次数
切削深度
进给量
主轴转速
切削速度
基本工时
1
1
粗铣叉杆头下端面
Φ70镶齿套式面铣刀
游标
卡尺
1
3mm
316
mm/min
375r/min
82.5
m/min
20S
1
2
半精铣叉杆头下端面
1
1mm
750
mm/min
600r/min
131.9
m/min
8.5S
设计者
陈存建
指导教师
陈芳
共7页
第2页
机械制造与自动化专业
机械加工工序卡片
工序名称
钻
工序号
30
零件名称
叉杆
零件号
零件重量
同时加工零件数
1
材料
毛坯
牌号
硬度
型号
重量
QT45-5
球墨铸铁
设备
夹具名称
辅助工具
名称
型号
钻床
Z37
专用夹具
安装
工步
安装及工步说明
刀具
量具
走刀
长度
走刀
次数
切削深度
进给量
主轴转速
切削速度
基本工时
1
1
钻叉杆头内圆表面
Φ18
麻花钻
游标
卡尺
1
18mm
0.5mm/r
180r/min
10m/min
32S
1
2
扩叉杆头内圆表面
Φ19.8
扩刀
百分表
1
1.8mm
1.25mm/r
355r/min
22m/min
6.6S
1
3
铰叉杆头内圆表面
Φ19.94铰刀
1
0.14mm
1mm/r
450r/min
28m/min
6.4S
1
4
铰叉杆头内圆表面
Φ20铰刀
千分表
1
0.06mm
1mm/r
710r/min
44m/min
4.5S
设计者
陈存建
指导教师
陈芳
共7页
第3页
机械制造与自动化专业
机械加工工序卡片
工序名称
铣
工序号
40
零件名称
叉杆
零件号
零件重量
同时加工零件数
1
材料
毛坯
牌号
硬度
型号
重量
QT45-5
球墨铸铁
设备
夹具名称
辅助工具
名称
型号
立式铣床
X52K
专用夹具
安装
工步
安装及工步说明
刀具
量具
走刀
长度
走刀
次数
切削深度
进给量
主轴转速
切削速度
基本工时
1
1
粗铣叉杆脚的上下端面
立铣刀
游标
卡尺
1
3mm
150
mm/min
375r/min
23.6
m/min
15.2S
1
2
半精铣叉杆脚的上下端面
立铣刀
百分表
1
1mm
600
mm/min
600r/min
37.7
m/min
4S
1
3
精铣叉杆脚的上下端面
立铣刀
1
0.5mm
475
mm/min
950r/min
59.7
m/min
4.75S
设计者
陈存建
指导教师
陈芳
共7页
第4页
机械制造与自动化专业
机械加工工序卡片
工序名称
铣
工序号
50
零件名称
叉杆
零件号
零件重量
同时加工零件数
1
材料
毛坯
牌号
硬度
型号
重量
QT45-5
球墨铸铁
设备
夹具名称
辅助工具
名称
型号
立式铣床
X52K
专用夹具
安装
工步
安装及工步说明
刀具
量具
走刀
长度
走刀
次数
切削深度
进给量
主轴转速
切削速度
基本工时
1
1
粗铣叉杆脚的内圆面
立铣刀
游标
卡尺
1
3mm
150
mm/min
375r/min
23.6
m/min
23S
1
2
半精铣叉杆脚的内圆面
立铣刀
百分表
1
1mm
750
mm/min
600r/min
37.7
m/min
5S
设计者
陈存建
指导教师
陈芳
共7页
第5页
机械制造与自动化专业
机械加工工序卡片
工序名称
钻
工序号
60
零件名称
叉杆
零件号
零件重量
同时加工零件数
1
材料
毛坯
牌号
硬度
型号
重量
QT45-5
球墨铸铁
设备
夹具名称
升级会员 