课程设计拨叉机械加工工艺规程及工艺装备设计.docx
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课程设计拨叉机械加工工艺规程及工艺装备设计
课程设计
题目：
拨叉机械加工工艺规程及工艺装备设计
一、设计题目
拨叉机械加工工艺规程及工艺装备设计
二、原始资料
（1）被加工零件的零件图1张
（2）生产类型:
大批生产
三、上交材料
（1）被加工工件的零件图1张
（2）毛坯图1张
（3）机械加工工艺过程综合卡片1张
（4）与所设计夹具对应那道工序的工序卡片1张
（5）夹具装配图1张
（6）夹具体零件图1张
（7）课程设计说明书
四、进度安排
（1）熟悉零件,画零件图2天
（2）选择工艺方案,确定工艺路线,填写工艺过程综合卡片5天
（3）工艺装备设计（画夹具装配图及夹具体图）9天
（4）编写说明书3天
（5）准备及答辩2天
说明书主要包括以下内容（章节）
①目录
②摘要（中外文对照的，各占一页）
③零件工艺性分析
④机械加工工艺规程设计
⑤指定工序的专用机床夹具设计
⑥方案综合评价与结论
⑦体会与展望
⑧参考文献
列出参考文献（包括书、期刊、报告等，10条以上）
课程设计说明书一律用A4纸、纵向打印
五、指导教师评语
成绩：
指导教师
日 期
成绩评定
采用五级分制，即优秀、良好、中等、及格和不及格。
优秀：
设计方案合理并新颖，设计说明书及设计图纸规范、内容丰富。
在设计过程中勤奋好学、有创新思想；
良好：
设计方案合理，设计说明书及设计图纸比较规范、内容比较丰富。
在设计过程中勤奋好学、有创新思想；
中等：
设计方案一般，设计说明书及设计图纸欠规范、内容一般。
在设计过程中比较勤奋、创新思想不明显；
及格：
设计方案不完善，存在一些小错误，说明书及设计图纸欠规范、内容一般。
在设计过程中勤奋精神不够：
不及格：
设计方案有严重错误，设计说明书及设计图纸不规范、内容浅薄。
在设计过程中勤奋好学精神不够。
摘 要
本次课程设计的题目是拨叉25mm孔夹具设计，通过此次设计，使课本上学到的理论知识在这次课程设计中得到实践，机械制造基础课本上学到的知识，诸如，定位误差的计算，机床类型的选择，加工方式的选择，夹具体设计应注意的问题等，在这次课程设计中都得到了应用，增加了自己理论联系实际的能力:
1．运用所学基本理论知识，正确解决了工件在加工时的定位和夹紧问题，选择合理的方案，进行必要的计算，根据题意设计出符合要求的低成本夹具。
2．收集有关资料，掌握正确的夹具设计思想、方法和手段，学会了正确使用有关手册及其它技术资料。
3．分析研究结构工艺性问题，提高结构设计能力。
4．进一步了解了有关机床、刀具和量具等的工装知识。
Abstract
ThecoursedesignisthesubjectofBocha16mmholeforfixturedesign,throughthedesign,sothatschooltextbookstothetheoreticalknowledgeinthispracticebeinthecurriculumdesign,machinerymanufacturingbaseofknowledgetogotoschooltextbooks,suchas,Positioningerrors,machinetypesofchoice,thechoiceofprocessingmethods,thefoldershouldpayattentiontothespecificdesignissues,inthecoursedesignhavebeenappliedtoincreaseitsabilitytointegratetheorywithpractice:
1.Bytheuseofbasictheoreticalknowledge,thecorrectsolutionintheprocessingoftheworkpiecepositioningandclampingproblem,areasonablechoiceofprogrammes,carryoutthenecessarycalculations,basedonthatdesignintendedtomeettherequirementsoflow-costfixture.
2.Tocollectrelevantinformation,havetherightfixturedesignideas,waysandmeanstolearnthecorrectuseofthemanualsandothertechnicalinformation.
3.Analysisofthestructureofissues,enhancestructuraldesigncapacity.
4.Learnmoreaboutmachinetools,cuttingtoolsandmeasuringtools,suchasthetoolingknowledge.
目录
1拔叉零件的工艺分析1
2机械加工工艺设计2
2.1确定生产类型2
2.2确定毛坯2
2.2.1确定毛坯种类2
2.2.2确定铸件加工余量及形状2
2.3绘制拔叉铸造毛坯简图3
3拟定拔叉工艺路线3
3.1定位基准的选择3
3.1.1精基准的选择4
3.1.2粗基准的选择4
3.2制定工艺路线4
3.3表面加工方法的确定5
3.4加工阶段的划分5
3.5工序的集中与分散6
3.6工序顺序的安排6
3.7确定工艺路线6
4加工余量、工序尺寸和公差的确定7
4.1钻φ25孔的工序尺寸7
4.2钻孔工步7
4.3时间定额的计算8
4.4其它时间计算8
5夹具设计8
5.1夹具选择8
5.1.1问题的提出10
5.1.2夹具设计10
5.2夹具设计及操作的简要说明10
6机床夹具设计体会与展望 11
7参考文献13
序言
本课程实践是重要的实践教学环节之一。
是在完成生产实习，学完机械制造技术基础和其他专业课程之后进行的。
我们通过该课程设计，将所学理论与生产实践相结合，得到解决问题和分析问题能力的初步培养，另外也为以后搞好毕业设计、走上工作岗位进行一次综合训练。
就我个人而言，我希望能通过这次课程设计，了解并认识一般机器零件的生产工艺过程，巩固和加深已学过的技术基础课和专业课的知识，理论联系实际，对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后的工作打下一个良好的基础，并且为后续课程的学习大好基础。
由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导
1拔叉零件的工艺分析
零件的材料为HB200，是铸件，铸件锻造机械性能差，铸造方法可生产形状复杂的工件，适应性广，为此以下是拨叉需要加工的孔和面以及位置要求：
1、拨叉的上下端面
2、Φ25×120内孔
3、Φ12×28的内孔
4、Φ10内孔
5、Φ12内圆相对Φ25平行度为0.16，Φ25垂直度为100：
1.
由上面分析可知，可以先上四爪卡盘粗车两端面，然后上弯板采用专用夹具压紧、找正进行加工，并且保证形位公差精度要求。
并且此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。
2机械加工工艺设计
2.1确定生产类型
已知此拨叉零件的生产纲领为5000件/年，查《机械制造工艺设计简明手册》第2页表1.1-2，可确定该拨叉生产类型为中批生产，所以初步确定工艺安排为：
加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装
2.2确定毛坯
2.2.1确定毛坯种类
零件结构又比较复杂，生产类型为中批生产，故选择铸造毛坯。
查《机械制造工艺设计简明手册》第41页表2.2-5,选用铸件尺寸公差等级为CT-10。
2.2.2确定铸件加工余量及形状
查《机械制造技术基础课程设计指导书》第23页表2-1，第24页表2-3，表2-4和表2-5，选用加工余量如下表所示：
简图
加工面代号
基
本
尺
寸
加工余量等级
加工
余量
说
明
a
120
F
4.2
双侧加工
b
25
F
1.8
钻孔
c
12
F
1.5
钻孔
d
10
F
1.5
钻孔
2.3绘制拔叉铸造毛坯简图
3拟定拔叉工艺路线
3.1定位基准的选择
定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗基准
3.1.1精基准的选择
选择精基准时应重点考虑入户减少工件的定位误差，保证加工精度，并使夹具结构简单，工件装夹方便。
依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以粗加工后上端面为主要的定位精基准。
3.1.2粗基准的选择
选择粗基准主要是选择第一道机械加工工序的定位基准，以便为后续工序提供精基准。
粗基准的选择对保证加工余量的均与分配和加工面与非加工面的位置关系具有重要影响。
作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其他表面缺欠。
该工件选择上端面作为粗基准。
采用底端面作基准加工上端面，可以为后续工序准备好精基准。
3.2制定工艺路线
生产过程是指将原材料转变为成品的全过程。
它包括原材料的准备、运输和保存，生产的准备，毛坯的制造，毛坯经过加工、热处理而成为零件，零件、部件经装配成为产品，机械的质量检查及其运行试验、调试，机械的油漆与包装等。
工艺过程是指在生产过程中，通过改变生产对象的形状、相互位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程。
机械产品的工艺过程又可分为铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、热处理、装配、涂装等工艺过程。
其中与原材料变为成品直接有关的过程，称为直接生产过程，是生产过程的主要部分。
而与原材料变为产品间接有关的过程，如生产准备、运输、保管、机床与工艺装备的维修等，称为辅助生产过。
由于零件加工表面的多样性、生产设备和加工手段的加工范围的局限性、零件精度要求及产量的不同，通常零件的加工过程是由若干个顺次排列的工序组成的。
工序是加工过程的基本组成单元。
每一个工序又可分为一个或若干个安装、工位、工步或走刀。
毛坯依次通过这些工序而变成零件。
工序是一个或一组工人，在相同的工作地对同一个或同时对几个工件连续完成的那一部分工艺过程。
工序是组成工艺过程的基本单元，也是生产计划、成本核算的基本单元。
一个零件的加工过程需要包括哪些工序，由被加工零件的复杂程度、加工精度要求及其产量等因素决定
3.3表面加工方法的确定
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。
查《机械制造课程设计指导书》10页表1-6、1-7、1-8，选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：
拔插零件加工方案
加工项目
尺寸公差等级
粗糙度
加工方案
备注
上下端面
IT9
3.2
粗车-半精车
表1-6
Φ12下端面
IT9
3.2
粗车-半精车
表1-6
Φ25内圆
IT8
0.8
钻孔—半精镗（精扩）—精镗（铰）
表1-7
Φ12圆孔
IT8
0.8
钻孔—粗铰—精铰
表1-7
Φ10圆孔
IT9
1.6
钻—粗铰—精铰
表1-7、
3.4加工阶段的划分
在粗加工阶段。
首先将精基准准备好，使后续工序都可以采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求；首先φ25内圆面上端面为粗基准粗车下端面，然后以此端面为精基准加工上端面。
在采用小弯板加工另一部分，以保证其形位公差之要求。
选用工序集中原则安排拨叉的加工工序。
该零件的生产类型为中批生产，可以采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可以缩短辅助时间，而且由于与一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各种加工表面之间的相对位置精度要求。
3.4工序的集中与分散
选用工序集中原则安排端盖的加工工序。
该端盖的生产类型为大批生产，可以采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表面的相对位置精度要求。
3.5工序顺序的安排
机械加工工序：
（1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工基准。
（2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。
（3）遵循“先主后次”原则，先加工主要表面
（4）遵循“先面后孔”原则，先加工外圆面、端面，再加工孔，确定工艺路。
3.6确定工艺路线
工序号
工序名称
机床装备
刀具
量具
1
粗-半精车上下端面
车床
车刀
游标卡尺
2
粗-半精车Φ12孔的下端面
车床
车刀
游标卡尺
3
钻孔—半精镗（精扩）—精镗（铰）Φ25的孔
车床
车刀
塞规.卡尺
4
钻孔—粗铰—精铰Φ12孔
车床
车刀
塞规.卡尺
5
钻孔—粗铰—精铰Φ10的孔
车床
钻头铰刀
塞规.卡尺
6
中检
游标卡尺
7
热处理
淬火机等
8
终检
塞规、百分表、卡尺等
加工设备和工艺设备：
1机床的选择：
采用CA6140普通车床、钻床。
2选择夹具：
该零件的生产纲领为大批生产，所以采用专用夹具。
3选择量具：
采用塞规.双用游标卡尺。
4加工余量、工序尺寸和公差的确定
4.1钻φ25孔的工序尺寸
由表2-28课查得，精铰余量Z=0.2mm，加工等级为IT8，公差为0.015钻孔余量为Z钻=4.8mm，加工等级为IT12，公差为0.15。
钻铰φ25孔加工工序的加工余量
项目
内容
精度等级
工序尺寸
粗糙度
工序余量
公差
Φ25孔
钻
IT12
Φ7.8
12.5
4.8
0.15
铰
IT8
Φ8
3.2
0.2
0.015
4.2钻孔工步
⑴背刀吃量аp的选择
粗加工时根据加工余量和工艺系统刚度确定аp=9.8mm。
⑵进给量的确定
由表5-22，选取该工步得进量f=0.1mm/r。
⑶切削速度的计算
由表5-31，按工件材料为铸铁的条件选取，切削速度v=20m/min选取。
由公式n=1000v/
d可求得该工序钻头钻速n=1326r/min,参照表4-9
所列摇臂钻床3025得主轴转速，取转速n=1360r/min。
再将此转速代入公式v=n
d/1000=20.5m/min。
4.3时间定额的计算：
工序5：
钻Φ25孔
根据表5-51，钻孔的基本时间可由公式
求得。
;f=0.1mm/r;n=1360r/min。
则该工步的基本时间t=（22+2.4+2）/0.1mm/rx1360r/min=10.8s根据表5-41，铰孔基本时间可由公式t=L*i/fn=（LP+l1）*i/fn,LP=（D-d）/2*tankr,kr=15°，l1=1mm，f=1mm/r，n=195r/min则该工步的基本时间t=20s。
辅助时间的计算tf
辅助时间tf基本时间t之间的关系为tf=（0.15-0.2）t
钻孔辅助时间tf=0.2×10.8=2.2s
铰孔辅助时间tf=0.2×20=4s
4.4其它时间计算
除了作业时间以外，每道工序的单件时间还包括布置工作时间、休息与生理需要时间和准备与终结时间。
由于该设计的生产类型为大批量生产，分摊到每个工件上的准备与终结时间甚微，可忽略不计。
布置工作地时间tb是作业时间的2%-7%，休息与生理时间tx是作业时间的2%-4%，本设计均取3%，则工序的其他时间（tb+tx）可按关系式（3%+3%）×（tf+t）计算。
工序5的其他时间：
tb+tx=6%×（10.8s+20s）=1.8s
单件计算时间td=2s+10.8s+20s+=32.8s
5夹具设计
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。
5.1夹具选择
夹具是一种能够使工件按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装备，它广泛地运用于机械加工，检测和装配等整个工艺过程中。
在现代化的机械和仪器的制造业中，提高加工精度和生产率，降低制造成本，一直都是生产厂家所追求的目标。
正确地设计并合理的使用夹具，是保证加工质量和提高生产率，从而降低生产成本的重要技术环节之一。
同时也扩大各种机床使用范围必不可少重要手段。
5.1.1问题的提出
本夹具主要用来加工φ25H7孔，没有精度要求和公差要求。
此外，在本工序加工时还应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。
怎样限制零件的自由度；V形块限制4个自由度，压板限制1个自由度，螺钉限制1个自由度。
怎样夹紧；设计夹具由螺旋夹紧配合V形块夹紧工件，安装地板起支撑工件的作用。
本夹具主要用来钻φ25孔，该孔为通孔，没有技术要求，在本工序加工时还应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，而其位置尺寸为自由公差，精度不是主要问题。
5.1.2夹具设计
1）定位基准选择
由零件图可知，φ25孔没有位置技术要求，为使定位误差为零，应该选择上端面为定位基准保证该精度，所以采用圆柱销-销边销-平面进行定位。
为了提高加工效率，现决定采用手动夹紧工件快换装置，
2）切削力及夹紧力计算
刀具：
硬质合金麻花钻，d=22.8mm。
由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,即垂直于工作台,查《切削手册》表2.3，切削力计算公式为：
其中：
，
，
，，d=22.8mm。
，
，
与加工材料有关,取0.94；
与刀具刃磨形状有关,取1.33；
与刀具磨钝标准有关,取1.0，则：
F=6988.2N
5.2夹具设计及操作的简要说明
如前所述，在设计夹具时，应该考虑提高劳动生产率。
为此，设计采用了快换装置。
拆卸时，松开夹紧螺钉，把零件放上，使其两个空与定位销配合上，然后用手扭夹紧螺钉，是零件固定住，加工完事后，松螺钉，把零件拿下来。
6机床夹具设计体会与展望
通过此次课程设计，能运用所学基本理论知识，正确解决工件在加工时的定位和夹紧问题，选择合理的方案，进行必要的计算，根据题意设计出符合优质、高效、低成本的夹具。
学习正确的调查研究方法，收集国内外有关资料，掌握正确的夹具设计思想、方法和手段，学会正确使用有关手册及其它技术资料。
分析研究结构工艺性问题，提高结构设计能力。
进一步了解有关机床、刀具和量具等工装知识。
夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。
一、高精，随着机床加工精度的提高，为了降低定位误差，提高加工精度，对夹具的制造精度要求更高。
世界知名的夹具制造公司都是精密机械制造企业。
为了适应不同行业的需求和经济性，夹具有不同的型号，以及不同档次的精度标准供选择。
二、高效，为了提高机床的生产效率，双面、四面和多件装夹的夹具产品越来越多。
为了减少工件的安装时间，各种自动定心夹紧、精密平口钳、杠杆夹紧、凸轮夹紧、气动和液压夹紧等，快速夹紧功能部件不断地推陈出新。
三、模块、组合，夹具元件模块化是实现组合化的基础。
利用模块化设计的系列化、标准化夹具元件，快速组装成各种夹具，已成为夹具技术开发的基点。
省工、省时，节材、节能，体现在各种先进夹具系统的创新之中。
模块化设计为夹具的计算机辅助设计与组装打下基础，应用CAD技术，可建立元件库、典型夹具库、标准和用户使用档案库，进行夹具优化设计，为用户三维实体组装夹具。
模拟仿真刀具的切削过程，既能为用户提供正确、合理的夹具与元件配套方案，又能积累使用经验，了解市场需求，不断地改进和完善夹具系统。
组合夹具分会与华中科技大学合作，正在着手创建夹具专业技术网站，为夹具行业提供信息交流、夹具产品咨询与开发的公共平台，争取实现夹具设计与服务的通用化、远程信息化和经营电子商务化。
四、通用、经济，夹具的通用性直接影响其经济性。
采用模块、组合式的夹具系统，一次性投资比较大，只有夹具系统的可重组性、可重构性及可扩展性功能强，应用范围广，通用性好，夹具利用率高，收回投资快，才能体现出经济性好。
德国戴美公司的孔系列组合焊接夹具，仅用品种、规格很少的配套元件，即能组装成多种多样的焊接夹具。
元件的功能强，使得夹具的通用性好，元件少而精，配套的费用低，经济实用才有推广应用的价值。
专家们建议组合夹具行业加强产、学、研协作的力度，加快用高新技术改造和提升夹具技术水平的步伐，创建夹具专业技术网站，充分利用现代信息和网络技术，与时俱进地创新和发展夹具技术。
主动与国外夹具厂商联系，争取合资与合作，引进技术，这是改造和发展我国组合夹具行业较为行之有效的途径。
7参考文献
1、赵家奇,机械制造工艺学课程设计指导书（2版）,机械工业出版社,2006年.
2、曾志新,吕明主编,机械制造技术基础,武汉理工大学出版社,2001年.
3、李益明主编,机械制造工艺设计简明手册,机械工业出版社,1993年.
4、肖诗纲主编,切削用量手册,机械工业出版社,1993年.
5、上海柴油机厂工艺设备研究所编,金属切削机床夹具设计手册机械工业出版社，1987年.
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