拔叉课程设计说明书.docx
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拔叉课程设计说明书
序言………………………………………………………………02
一、零件分析………………………………………………………03
1.1零件的作用………………………………………………03
1.2设计任务…………………………………………………03
1.3零件的工艺分析…………………………………………06
二、工艺规程设计………………………………………………07
2.1确定毛坯制造形式………………………………………07
2.2基面的选择………………………………………………07
2.3制定工艺路线…………………………………………07
2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定…………09
三、确定切削用量及基本工时…………………………………11
四、夹具设计……………………………………………………16
4.1任务的提出………………………………………………16
4.2定位方案及定位装置的设计计算………………………16
4.3夹紧方案及装置的设计计算……………………………16
设计总结…………………………………………………………18
参考文献…………………………………………………………19
序言
机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.这是我们在进行毕业设计之前对所学的各种课程的一次深入而综合的总复习,也是一次理论联系实际的训练.因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。
就我个人而言，我希望能通过这次课程设计,能够综合地系统化地掌握所学过的知识并加以应用,对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，同时从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，以便于以后更好地投入工作，为未来做好打算。
由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请占老师给予指教！
一、零件分析
1.1零件的作用
题目所给的零件是CA6140车床上的拨叉，他位于车床变速箱内。
主要作用是用于车床的变速起换档作用，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。
零件上方的Ф40孔与操纵机构相连，二下方的Ф55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设计任务
本次课程设计主要是机械加工工艺规程设计。
机械加工工艺规程设计运用了基准选择等知识，通过此次设计，使大家学会如何安排工序，制定工艺流程，掌握零件的加工过程分析、工艺文件的编制等。
设计期间，我们需清楚了解机械加工工艺规程完成机械加工工艺过程卡片。
机械加工工艺规程简称为工艺规程，是指导机械加工的主要技术文件，它是把工艺过程的有关内容用文字及表格的形式写成工艺文件，一般应包括下列内容：
零件的加工工艺路线，各工序的具体加工内容，切削用量，工时定额以及所采用的设备和工艺装备等。
机械加工工艺过程卡片是以工序为单位说明一个零件全部加工过程的工艺卡片。
这种卡片包括零件各个工序的名称、工序内容，经过的车间、工段、所用的机床、刀具、量具，工时定额等。
同时，还需要需要设计完成一张毛坯图及一张零件图。
如图1-1所示，为所设计零件CA6140车床拨叉毛坯图。
如图1-2所示，为所设计零件CA6140车床拨叉零件图。
加工工艺工程卡片见附表。
图1-1拨叉毛坯图
图1-2拨叉零件图
1.3零件的工艺分析
零件的材料为HT200，灰铸铁的生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，和适合磨削，为此以下是拨叉需要加工表面以及加工表面之间的位置要求。
需要加工的表面：
1.小孔的上端面、大孔的上下端面；
2.小头孔φ22mm以及与此孔相通的φ8mm的锥孔、M8螺纹孔；
3.大头半圆孔φ55mm；
位置要求：
小头孔上端面与小头空中心线的垂直度误差为0.05mm，打孔的上下断面与小头孔的中心线的垂直度误差为0.07mm。
由上面分析可知，可以粗加工拨叉底面，然后依次作为粗基准，采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。
再根据加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，并且此拨叉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加工工艺均可保证。
二、工艺规程设计
2.1确定毛坯的制造形式
零件材料为HT200，考虑到零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件架构又比较简单，生产类型为大批生产，故选用铸件毛坯。
选用铸件尺寸公差等级CT9级，一直此拨叉零件的生产纲领为10000件/年，零件的质量是1.0Kg/个，科确定该批拨叉生产类型为大批生产，所以初步确定工艺安排为：
加工过程工序划分阶段：
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基面的选择
基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。
基面的选择的正确与合理，可以是加工质量得到保证，生产效率得以提高。
否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成大批报废，使生产无法正常经行。
1.粗基准的选择：
一零件的底面位置要定位粗基准，以两个小头孔外援表面为辅助粗基准。
这样可以达到限制五个自由度，再加上垂直的一个机械加紧，就可以达到完全定位。
2.精基准的选择：
考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，一粗加工后的底面为主要的定位精基准，以两个小头孔内圆柱便面为辅助精基准。
当设计基准河工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门的计算，此处不再重复。
2.3制定工艺路线
制定工艺路线的出发点，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。
在声场工龄一确认为大批生产的条件下，可以考虑采用万能行机床配以专用夹具，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。
2.3.1工艺路线方案一
工序1.粗铣φ40mm孔两头的端面;钻,铰φ22mm孔至图样尺寸.
工序2.
工序3.粗镗中间孔上端面至26mm,周径至φ71mm;粗镗中间孔下端面至22mm;
工序4.精镗中间孔上端面至21mm,周径至φ73+0.50mm;精镗中间孔下端面至20-0.07-0.21mm.
工序5.粗镗,半精镗φ55mm孔至图样尺寸.
工序6.钻φ8的锥销孔到一半,然后与轴配做钻通,在钻M8mm的螺纹孔,攻螺纹孔.
工序7.精铣两头孔端面至50mm
工序8.铣断.
工序9.去毛刺
工序10.终检.
2.3.2工艺路线方案二
工序1.粗铣φ40mm孔两头的端面,精铣φ40mm孔两头的端面至图样尺寸.
工序2.粗镗φ73mm孔的上下端面
工序3.粗镗,半精镗φ55mm孔至图样尺寸.
工序4.精镗φ73mm孔的上下端面至图样尺寸.
工序5.钻、铰φ22mm孔至图样尺寸.
工序6.钻M8螺纹孔,钻φ8的锥销孔到一半,攻螺纹孔.
工序7.铣断保证图样尺寸.
工序8.去毛刺
工序9.终检.
2.3.3.工艺方案的比较与分析
上述两个工艺方案的特点在于:
方案一在加工三个面时都是用φ22mm孔的中心轴线来定位这样很容易就可以保证其与三个面的位置度要求，这样也体现了基准重合原则。
方案二先加工完φ22mm的孔有垂直度要求的前面在加工孔.而方案一恰恰相反,先加工完φ22mm的孔,再以孔的中心轴线来定位,加工完与之有垂直度要求的三个方面.方案二的装夹次数少,但在加工φ22mm孔的时候,最多只能保证一个面定位面与之的垂直度要求.其他两个面很难保证。
因此，此方案有很大的弊端。
其他的工序尤为平常简单，不必具体讨论，这样比较得一下工艺方案：
工序1.粗铣两头孔上端面至54.5mm
工序2.粗铣两端孔下端面至51mm
工序3.钻两头孔至20mm
工序4.精铰两端孔至22+0.0210mm
工序5.精铣两端孔上端面至50mm.
工序6.粗镗中间孔下端面至26mm，周径至71mm，粗镗中间孔上端面至22mm
工序7.粗镗中间孔直径至53mm
工序8.精镗中间孔下端面至21mm周径至73+0.50mm，精镗中间孔上端面至20-0.07-0.21mm.
工序9.精镗中间孔直径至55+0.40mm
工序10.钻直径为φ8mm的锥销孔
工序11.钻直径为φ6.8mm的螺纹底孔
工序12.攻丝
工序13.铣断
工序14.去毛刺
工序15.终检
2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
ＣＡ６１４０车床拨叉”零件材料为ＨＴ２００，毛坯重量为１ｋｇ,生产类型为大批生产，采用砂型铸造毛坯。
根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：
1.外圆表面（φ40mm及φ73mm外表面）
考虑到此表面为非加工表面，其精度为在为铸造ＣＴ９即可。
又因为它们是对称的两个零件最后还在需铣断，故对φ40mm的轴线的尺寸偏差为120＋ －1.25的范围内。
2.两小孔φ220.210mm
毛坯为实心，两孔精度要求介于ＩＴ７～ＩＴ８之间，参照《切屑用量加工简明手册》确定工序尺寸及余量：
钻孔：
φ20mm ２Ｚ＝20mm
铰孔；φ22+0.210mm ２Ｚ＝2mm
3.中间孔（φ55mm及φ73mm）
中间孔尺寸相对较大可以铸造，根据机械制造工艺手册和可知：
孔的毛坯为φ49mm，φ73mm的孔是在φ55mm孔的基础上镗削加工得到，其轴向尺寸上下表面为33.5mm，由于对轴向尺寸要求不高，科直接铸造得到，参照《切屑用量加工简明手册》确定φ73mm工序尺寸及余量：
粗镗：
φ71mmZ1=6mmZ2=5mm
精镗：
φ73mmZ=1mm
参照《切屑用量加工简明手册》确定φ55mm工序尺寸及余量：
粗镗：
φ53mm2Z=4mm
精镗：
φ55mmZ=1mm
4.螺纹孔及锥销孔
两孔都为实体
参照《切屑用量加工简明手册》确定钻φ8mm圆柱销孔及φ8mm圆柱销孔及螺纹攻丝。
5.铣断
6.去毛刺
7.终检
三、确定切削用量及基本工时
工序1.粗铣上端面至54.5mm
（1）计算切削用量：
采用高速钢齿三面刃铣刀D=45mm，Z=4，f=0.14-0.24mm/r,v=0.45m/s=27m/min,（文献4表13-5，文献1表8-98、8-99）
则ns=1000v/πD=1000×27/45π=190r/min
（2）选X52K立式铣床,由其参数校验得
取n=190r/min（文献2表2.2.1、4.2-36）
所以实际铣削速度是v=π×45×190/1000=26.8mm/min
fm=f×n×z=0.15×4×190=114mm/min
查机床说明书，选用fm=100mm/min
基本时间tm=l+l1+l2/fm=0.45min
其中l1=3mml2=2mm
（3）校验机床功率查《简明手册》Pcc=1.5kw,而机床所能提供功率为Pcm>Pcc。
故校验合格。
工序2.粗铣两端孔下端面到51mm
f=0.14-0.24mm/r,v=0.45m/s,D=45mm,Z=4（文献4表13-5，文献1表8-98、8-99）
选X52K立式铣床,则ns=1000v/πD=1000×27/45π=190r/min
取n=190r/min（文献2表2.2.1、4.2-36）
所以实际铣削速度是v=π×45×190/1000=26.8mm/min
fm=f×n×z=0.15×4×190=114mm/min
基本时间tm=L/fm=0.252min
工序3.钻两端孔至φ21.8mm
f=0.39-0.47mm/r,v=18m/min,D=21.8mm。
由于本零件在加工孔时属于低刚度零件，故进给量系数应乘以0.75，则f=（0.39-0.47）×0.75=0.29-0.35（mm/r）（文献1表8-72、8-73文献2表3.1-6）
nw=1000v/πD=1000×18/21.8π=263r/min
选Z535立式钻床,取n=275r/min（文献2表4.2-14、4.2-15）
所以实际速度是v=π×21.8×275/1000=18.8mm/min
基本时间t=l+l1+l2/fm=0.84mintm=2t=1.68min
l1=8mml2=0mm
工序4.精铰两端孔至22+0.0210mm
查机床说明书选取，f=0.57mm/rd=22mmae=1mm（文献1表8.2.3.3文献2表3.1-17）
nw=1000v/πD=1000×5/（22π）=51.6r/min
选Z535立式机床,取n=68r/min（文献2表4.2-14、4.2-15）
所以实际钻削速度是v=22π×68/1000=4.7mm/min
t=（l+l1+l2）/（fn）=（50+8）/（0.57×68）=1.5min
工序5.精铣两头孔上端面至50mm
f=0.1mm/r,v=1m/s,D=45mm,Z=4（（文献4表13-5，文献1表8-98、8-99）
选X52K立式铣床,则nw=1000v/πD=1000×60/45π=424.6r/min
取n=475r/min（文献2表4.2-35、4.2-36）
所以实际铣削速度是v=（π×45×475）/1000=67.12mm/min
fm=f×n×z=0.1×4×475=190mm/min
基本时间tm=L/fm=0.24min
工序6.
（1）粗铣中间孔上端面至23mm周径至φ71mm
f=0.2mm/r,v=1m/s,D=50mm,Z=10（文献4表13-5，文献1表8-98、8-99）
则nw=1000v/πD=1000×60/80π=382.116r/min
（2）选X52K立式铣床,由其参数校验得
取n=375r/min（文献2表2.2.1、4.2-36）
所以实际铣削速度是v=π×80×235/1000=58.9mm/min
fm=f×n×z=0.2×10×235=750mm/min
基本时间t总=L/f=0.76min
（2）粗铣中间孔下端面至22mm周径至φ71mm
f=0.2mm/r,v=1m/s,D=45mm,Z=4（文献4表13-5，文献1表8-98、8-99）
则nw=1000v/πD=1000×60/80π=382.116r/min
（2）选X52K立式铣床,由其参数校验得
取n=375r/min（文献2表2.2.1、4.2-36）
所以实际铣削速度是v=π×80×235/1000=58.9mm/min
fm=f×n×z=0.2×10×235=750mm/min
基本时间t总=L/f=0.76min
工序7.
（1）精铣中间孔下端面至25mm周径至φ73+0.50mm
f=0.2mm/r,v=1m/s,D=50mm,Z=10（文献4表13-5，文献1表8-98、8-99）
则nw=1000v/πD=1000×60/80π=382.116r/min
选X52K立式铣床,由其参数校验得
取n=375r/min（文献2表2.2.1、4.2-36）
所以实际铣削速度是v=π×80×235/1000=58.9mm/min
fm=f×n×z=0.2×10×235=750mm/min
基本时间t总=L/f=0.78min
（2）精铣中间孔下端面至20-0.07-0.21mm周径至φ73+0.50mm
f=0.2mm/r,v=1m/s,D=50mm,Z=10（文献4表13-5，文献1表8-98、8-99）
则nw=1000v/πD=1000×60/80π=382.116r/min
（2）选X52K立式铣床,由其参数校验得
取n=375r/min（文献2表2.2.1、4.2-36）
所以实际铣削速度是v=π×80×235/1000=58.9mm/min
fm=f×n×z=0.2×10×235=750mm/min
基本时间t总=L/f=0.78min
工序8.粗镗中间孔中间段周径至φ53mm
f=0.5mm/r,v=100m/min（文献1表8-87）
nw=1000v/πD=1000×100/53π=600r/min
选T740卧式镗床,由于T740主轴转速为无级变速，所以取n=600r/min（文献2表4.2-19、4.2-20）
所以实际速度是v=π×53×600/1000=99.9mm/min
基本时间t=l/（f×n）=28/（0.5×400）=0.14min
工序9.精镗中间孔直径至55+0.40mm
ap=1mm,f=0.2mm/r,v=100m/min,（文献1表8-88）
则nw=1000v/πD=1000×60/（55π）=347.42r/min
选T740卧式镗床,取n=347r/min（文献2表4.2-19、4.2-20）
所以实际镗削速度是v=π×55×347/1000=60mm/min
t=（l+l1+l2）/（f×n）=0.40min
工序10.钻M8锥销孔
选Z535立式钻床,取n=195r/min（文献2表4.2-14、4.2-15）
所以实际钻削速度是v=π×7.5×195/1000=4.6mm/min
T=l/（f×n）=13.5/（0.3××195）=0.14min
工序12.攻丝
ap=0.6f=1.25mm/rv=6m/min（文献3表1-172）
则nw=1000v/πD=（1000×6）/（8π）=238.9r/min
选Z535摇臂钻床,取n=195r/min（文献2表4.2-14、4.2-15）
所以实际钻削速度是v=（π×8×195）/1000=4.9mm/min
T=l/（f×n）=14/（1.25×195）=0.057min
工序13.铣断
f=400mm/zz=4个v=0.1m/s（文献4表13-5、13-9）
nw=1000v/πD=1000×0.1*60/（45π）=42.46r/min
选X52K立式铣床,取n=30r/min（文献2表4.2-35、4.2-36）
所以实际钻削速度是v=45π×30/1000=4.23mm/min
t=（l+l1+l2）/（fn）=（73+2）/400=0.18min
工序14.去毛刺
工序15.终检
四、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。
并设计工序1.粗铣上端面。
4.1任务的提出
本夹具主要用来铣削上端面，使之成为下一道工序的基准，由于是大批量生产，因此要保证加工的精度，所以，本道工序加工时，主要应该考虑如何提高精度，在此基础上在一定程度上提高劳动生产率，降低劳动强度。
4.2定位方案及定位装置的设计计算
1.定位方案及定位装置的设计计算
1）定位基准的选择
根据零件的结构特性，结合工件加工精度要求和便于装夹的原则等因素，工件采用1个平面2个V型块定位。
1个平面限制3个自由度，固定的V型块限制2个自由度活动的V型块限制一个自由度。
2）定位元件及装置的设计：
定位元件采用一面两销定位机构
4.3夹紧方案及装置的设计计算
1夹紧方案的确定
由于是大批量生产，为提高生产效率及产量，本夹具采用气动夹紧，方便拆卸工件。
夹紧力大小的分析计算：
铣削力计算：
由文献4表3.73查得切削力公式
其中
在计算切削力时必须把安全系数考虑在内，
安全系数
其中，
为基本安全系数1.2；
为加工性质系数为1.3；
为刀具钝化系数为1.2；
为断续切削系数为1.3。
=1
所以，
K=2.4
计算得Q=1160N得所需的夹紧力最小为1160N.
小结
本次课程设计是对我们这些年来在学校所学知识的复习和巩固。
通过课程设计可以检验出我们在校期间的学习水平。
从而使我们对所学专业知识理解的更透彻，运用的更熟练。
从我第一天开始，我们的老师就详细给我们讲了设计的步骤，还安排了辅导时间。
为我们圆满的完成任务制定了详细的计划。
我们以前所接触的只是课本上的知识，对实际的机械加工工艺了解的不很透彻。
但是通过这次设计，我们才全方位的懂得了什么是机械设计，从而更加提高了我们的专业素养，和实践水平。
刚开始设计的时候，总觉的难度很大，不知道从什么地方下手，对一些设计的步骤根本不知道怎么安排，怎么设计。
老师给我们详细讲解了机械设计应注意的问题，让我们先从分析零件图开始，然后在得出零件技术要求，在根据零件的技术要求画出毛坯和零件合图。
然后运用所学的工艺机加工知识，编排出工件的工艺过程。
再进行工装设计。
在设计期间，我们亲身体验了机械加工工艺的设计，对我们有了很大提高。
遇到不懂的问题时，指导老师们都能细心的帮助我。
同学之间虽然每个人的设计课题不一样，但我们之间还是会经常讨论，互相帮助，不紧学会了知识，而且还锻炼了我们的团队精神。
在这次设计中，要感谢我们的指导老师，他们在设计期间为我们的解决了很多难题。
相信我们通过这次设计，一定会在以后的工作岗位中干的更出色。
由于能力所限，设计中还有许多不足之处，恳请占老师、同学们批评指正！
参考文献
1．《机械制造技术基础》机械工业出版社，主编：
卢秉恒,1999.10
2．《机械制造技术基础课程设计》高等教育出版社，主编：
尹成湖，2009.3
3．《金属切削原理与刀具》机械工业出版社，主编：
陆剑中
4．《机械制造工艺学》机械工业出版社，主编：
王先逵
5．《金属切削原理》（第2版）机械工业出版社，主编：
陈日曜，1993
6．《机床夹具设计》西安交通大学出版社，主编：
龚定安1992
7．《金属切削机床概论》机械工业出版社，主编：
贾亚洲，1994
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