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1、机械制造工艺学课程设计说明书题目：设计“ 拨叉 ”零件的机械加工工艺规程（中批生产） 院、系别 物 理 与 机 电 工 程 学 院 班 级 2009级机械设计制造及其自动化（2）班姓 名 洪仕锦 学 号 20090663213 指导老师 邓 志 勇 三 明 学 院 2012 年 6 月 8日目 录机械制造工艺学课程设计任务书. 序 言.11 零件分析.2 1.1零件的生产类型及生产纲领.21.2 零件的作用 .21.3 零件的工艺分析.22 铸造工艺方案设计.32.1确定毛坯的成形方法.32.2确定铸造工艺方案.32.3确定工艺参数.43 机械加工工艺规程设计6 3.1基面的选择.6 3.2确
2、定机械加工余量及工序尺寸.93.3确定切削用量及基本工时.114 夹具选用.255 总结.26 参考文献.27I机械制造工艺学课程设计任务书设计题目： 设计“拨叉”零件的机械加工工艺规程（大批生产）设计要求： 1.未注明铸造圆角R232.去毛刺锐边3.材料HT200设计内容： 1.熟悉零件图 2.绘制零件图（1张） 3.绘制毛坯图（1张） 4.编写工艺过程综合卡片(1张)5.工序卡片（8张） 6.课程设计说明书（1份） 2012年 5月28日 序 言机械制造工艺学课程设计是在我们学完了机械制造技术基础和机械制造工艺学等课程之后进行的。这是我们对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是我们在走
3、进社会工作岗位前的一次理论联系实际的训练。因此，它在我们的大学课程学习中占有重要的地位。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。此次课程设计，需要我们熟练掌握基础课程知识以及充分了解专业学科知识，如手工绘制零件图、毛坯图；运用软件定制零件加工工艺路线等。同时通过设计让我们学会查询各种专业相关资料，有助于扩展我们的知识面。总的来说，就是要让所学理论知识在实际设计过程中得到最充分地利用，并不断提高自己解决问题的能力。本设计的内容是制订拨叉加工工艺规程。通过分析拨叉从毛坯到成品的机械加工工艺过程，总结其结构特点、主要加工表
4、面，并制定相应的机械加工工艺规程。针对拨叉零件的主要技术要求，选择适当的夹具进行装夹。本着力求与生产实际相结合的指导思想，本次课程设计达到了综合运用基本理论知识，解决实际生产问题的目的。由于个人能力所限、实践经验少、资料缺乏，设计尚有许多不足之处，恳请老师给予指教。1 零件分析1.1 零件的生产类型及生产纲领生产纲领是企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。在本次课程设计题目中，已知该零件的生产类型为中批生产。由于拨叉轮廓尺寸小，属于轻型零件。因此，该零件的年生产纲领大于500(件/年)。1.2 零件的作用本次课程设计题目给定的零件是CA6140车床的拨叉。它位于车床变速机构中，主要起换档
5、，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20孔与操纵机构相连，二下方的50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1.3 零件的工艺分析零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此以下是拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：以20mm为中心的加工表面这一组加工表面包括：20mm的孔，以及其上下表面，孔壁上有一个装配时要钻铰的8mm的锥孔，一个M6的螺纹孔，和一个缺口。以50mm为中心的加工表面这一组加工表面包括：50mm的孔，以及其上、下端面，
6、这两组表面有一定的位置要求；由上面分析可知，可以粗加工拨叉下端面，然后以此作为基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。再根据各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的加工工艺均可保证。2 铸造工艺方案设计2.1 确定毛坯的成形方法零件材料为HT200，考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，故选择铸件毛坯。此外应尽可能选择各种已标准化、系列化的通用刀具、通用量检具及辅助工具加工及检验工件。2.2 确定铸造工艺方案2.2.1铸造方法的选择根据铸件的尺寸较小，形状比较简单，而且选用HT200为材料，铸件的
7、表面精度要求不很高，并且为中批量生产，（参考机械工程师手册第三篇第2节）选用砂型铸造。2.2.2造型的选择零件材料为HT200。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为中批生产，故选择木摸手工砂型铸件毛坯。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-12。2.2.3 分型面的选择选择分型面时要尽可能消除由它带来的不利影响，本零件选择最大的截面作为分型面。这样有利于铸件的取出。2.3 确定铸造工艺参数2.3.1加工余量的确定查机械制造工艺设计简明手册第41页表2.2-5，选用加工余量为MA-H级，并查表2.2-4确定各个加工面的铸件机械
8、加工余量，铸件的分型面的选用及加工余量，如下表所示： 表2-1简 图加工面代号基本尺寸加工余量等级加工余量说 明D120H102孔降一级双侧加工D250H3.52孔降一级双侧加工T230H5单侧加工T312H5单侧加工T412H5单侧加工2.3.2拔模斜度的确定零件总体长度小于200mm（包括加工余量值在内），采用分模造型后铸件的厚度很小，靠松动模样完全可以起模，故可以不考虑拔模斜度。2.3.3不铸孔的确定为简化铸件外形，减少型芯数量，直径小于25mm的孔均不铸出，而采用机械加工形成。2.3.4 铸造圆角的确定 为防止产生铸造应力集中，铸件各表面相交处和尖角处，以R =2mm4mm圆滑过渡。3
9、 机械加工工艺规程设计3.1 基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择得正确合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工过程中会问题百出，甚至造成零件大批量报废，使生产无法正常进行。3.1.1 粗基准的选择 以零件的小头上端面为主要的定位粗基准，以两个小头孔外圆表面为辅助粗基准。3.1.2 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，以粗加工后的底面为主要的定位精基准，以两个小头孔外圆柱表面为辅助的定位精基准。3.1.3 制订工艺路线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，
10、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。查机械制造工艺设计简明手册第20页表1.4-7、1.4-8、1.4-11，选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：工艺路线方案一：工序I：粗、精铣F、G20孔T2、B面；工序II：钻、扩、铰、精铰F、G20、H50孔；工序III：粗、精铣G50孔T3面；工序IV：粗、精铣G50、F、H20孔C、T4、T1面；工序V：切断；工序VI：钻、铰I 8锥孔；工序VII：钻J M6底孔，攻螺纹； 工序VIII：铣缺口； 工序IX：去毛刺；工序X：终检。简图：
11、图3-1工艺路线方案二： 工序 ：粗铣H、G20、H50的T1 T4 C面，以T2为粗基准；工序II ：精铣F、G20 T1 C面，以T2为基准；工序III：粗铣F、G20 T2 B面，以T1为定位基准；工序IV：精铣F、G20 T2 B面，以T1为基准；工序V：粗铣H50 T3面，以T4为定位基准；工序VI：精铣H50端面，以D1为基准；工序VII：钻、扩F、G20孔，以32外圆和T2为基准；工序VIII：粗铰、精铰F、G20孔，以T2和32外圆为基准；工序IX：粗镗H50孔，以D1为定位基准；工序X：精镗H50孔，以D1做定位基准；工序XI：铣断，以D1为基准；工序XII：钻、铰I 8锥孔
12、，以T1和零件中线为基准；工序XIII：钻J M6底孔，攻螺纹，以T1和零件中线为基准；工序XIV：铣缺口，以D1和T2为定位；工序XV：去毛刺；工序XVI：终检。3.1.4 工艺方案的分析：上述两个工艺方案的特点在于：方案一加工效率较高，但同时钻三个孔，对设备有一定要求。方案二虽然工序是十六步，但是效率大大提高了。经比较，从生产条件出发及生产效率方面考虑，选择工艺路线方案二。3.2 确定机械加工余量及工序尺寸根据以上原始资料及机械加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸如下： 表3-1加工表面加工内容加工余量精度等级工序尺寸表面粗糙度工序余量最小最大50IT12（D2）铸件7.0
13、CT12粗镗4.0IT126.30.956.8半精镗3.0IT103.22.93.2520IT7（D1）钻18IT1117.8918扩1.8IT106.31.7161.910粗铰0.14IT83.20.1070.224精铰0.06IT71.60.0390.0932、平面工序尺寸： 表3-2工序号工序内容加工余量基本尺寸经济精度工序尺寸偏差工序余量最小最大铸件5.0CT1201粗铣20孔C T1面4.036.0121.57.7502粗铣20孔T2 B面4.032.0121.57.7503粗铣50孔T3面4.014.0121.86.3807精铣20孔C T1面1.031.080.751.28308
14、精铣20孔T2 B面1.030.080.751.28310精铣50孔端面1.0×212.080.9511.0163.3 确定切削用量及基本工时3.3.1 粗铣20、50 C、T1、T4面，以T2为基准:（1） 选择刀具和机床机床选择X51立式铣床；刀具：YG6硬质合金端铣刀。铣削宽度ae90,深度ap6,齿数z=12,故根据机械制造工艺设计简明手册（后简称简明手册）表3.1，取刀具直径d0=125mm。根据切削用量手册（后简称切削手册）表3.16，选择刀具前角00°后角08°，副后 角0=10°，刃倾角：s=10°,主偏角Kr=60°
15、,过渡刃Kr=30°,副偏角Kr=5°。（2） 选择切削用量 切削深度因为余量较小，故选择ap=4mm，一次走刀即可完成。确定进给量由于本工序为粗加工，尺寸精度和表面质量可不考虑，从而可采用不对称端铣，以提高进给量提高加工效率。根据切削手册表3.5，使用YG6硬质合金端铣刀加工，机床功率为4.5kw（据简明手册表4.2-35，X51立式铣床）时：fz=0.090.18mm/z 故选择：fz=0.18mm/z。确定车刀磨钝标准及刀具磨钝寿命根据切削手册表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm；由于铣刀直径d0=125mm，故刀具使用寿命T=180min（据切削手册表3.
16、8）计算切削速度vc和进给量f根据切削手册表3.16，当d0=125mm，Z=12，ap7.5，fz0.18mm/z时，vt=98m/min,nt=250r/min,vft=471mm/min。各修正系数为：kMV= 1.0，kSV= 0.8。切削速度计算公式为： （3-1） 其中查切削手册表3.27 ，将以上数据代入公式： 确定机床主轴转速： 。 （3-2） 根据简明手册表4.2-36，选择nc=380r/min,vfc=390mm/min,因此，实际进给量和每分钟进给量为：vc=m/min=118m/min （3-3）f zc=v fc/ncz=390/(300×12) mm/z
17、=0.1mm/z （3-4）检验机床功率根据切削手册表3.24，近似为Pcc=3.3kw,根据机床使用说明书，主轴允许功率Pcm=4.5×0.75kw=3.375kw>Pcc。故校验合格。最终确定:ap=4.0mm，nc=300r/min，vf=390mm/s，vc=118m/min，fz=0.1mm/z。计算基本工时 tmL/ vf，L=l+ y+，l=176mm. （3-5） 查切削手册表3. 26，入切量及超切量为：y+=40mm，则：tmL/ Vf=(176+40)/390=0.81min。 3.3.2 精铣20 C T1 面，以T2为基准:刀具：YG6硬质合金端铣刀；
18、机床：X51立式铣床；查切削手册表3.5，进给量，取为0.5mm/r参考有关手册，确定，采用YG6硬质合金端铣刀，则：现采用X51立式铣床，根据简明手册表4.2-36，取故实际切削速度： 当时，工作台每分钟进给量：，取为980mm/min本工序切削时间为： min （3-6）3.3.3 粗铣20 T2 B面，以T1为定位基准:（1） 选择刀具和机床机床选择X51立式铣床；刀具：YG6硬质合金端铣刀。铣削宽度ae60,深度ap7.5,齿数z=10,故根据机械制造工艺设计简明手册（后简称简明手册）表3.1，取刀具直径d0=80mm。根据切削用量手册（后简称切削手册）表1.3，选择刀具前角00
19、76;后角08°，副后 角0=10°，刃倾角：s=10°,主偏角Kr=60°,过渡刃Kr=30°,副偏角Kr=5°。（2） 选择切削用量 切削深度因为余量较小，故选择ap=4mm，一次走刀即可完成。确定进给量由于本工序为粗加工，尺寸精度和表面质量可不考虑，从而可采用不对称端铣，以提高进给量提高加工效率。根据切削手册表3.5，使用YG6硬质合金端铣刀加工，机床功率为4.5kw（据简明手册表4.2-35，X51立式铣床）时： fz=0.140.24mm/z 故选择：fz=0.14mm/z。确定车刀磨钝标准及刀具磨钝寿命根据切削手册表3.7
20、，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm；由于铣刀直径d0=80mm，故刀具使用寿命T=180min（据简明手册表3.8）计算切削速度vc和进给量f根据切削手册表3.16，当d0=80mm，Z=10，ap7.5，fz0.14mm/z时，vt=97m/min,nt=387r/min,vft=433mm/min。各修正系数为：kMV= 1.0，kSV= 1.0。切削速度计算公式为： 根据切削手册表3.27，将以上数据代入公式： 确定机床主轴转速： 。 根据简明手册表4.2-36，选择nc=380r/min,vfc=510mm/min,因此，实际进给量和每分钟进给量为：vc=m/min=95m/min
21、f zc=v fc/ncz=510/(380×10) mm/z=0.13mm/z 检验机床功率根据切削手册表3.24，近似为Pcc=3.3kw,根据机床使用说明书，主轴允许功率Pcm=4.5×0.75kw=3.375kw>Pcc。故校验合格。最终确定:ap=4.0mm，nc=380r/min，vf=510mm/min，vc=95m/min，fz=0.13mm/z。计算基本工时 tmL/ vf，L=l+ y+，l=176mm. 查切削手册表3. 26，入切量及超切量为：y+=25mm，则：tmL/ Vf=(176+25)/510=0.394min。3.3.4 精铣20
22、T2 B面，以T1为基准：刀具：YG6硬质合金端铣刀；机床：X51立式铣床；查切削手册表3.5，进给量，取为0.5mm/r参考有关手册，确定，采用YG6硬质合金端铣刀，则：现采用X51立式铣床，根据简明手册表4.2-36，取故实际切削速度： 当时，工作台每分钟进给量：，取为980mm/min精铣时 基本工时： 3.3.5 粗铣50 T3面，以T4为定位基准：刀具：YG6硬质合金端铣刀，机床：X51立式铣床根据切削手册查的，现采用X51立式铣床，根据简明手册4.2-36查得取故实际切削速度 当时，工作台每分钟进给量应为 (3-7）查说明书，取 计算切削工时因此 3.3.6 精铣50端面，以D1为
23、基准：机床：X51立式铣床刀具：硬质合金立铣刀（镶螺旋形刀片），由切削手册表3.6查得：,即27m/min，因此，。现采用X51立式铣床，取 ，工作台每分钟进给量应为：查机床使用说明书，取 。故实际切削速度： 铣削基本工时： 3.3.7 钻、扩20孔，以32外圆和T2为基准，保证垂直度误差不超过0.05mm,孔的精度达到IT10。（1） 选择钻头 根据切削手册表2.1.2.2，选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=18mm，钻头采用双锥后磨横刀，后角o12°，二重刃长度b=3.5mm,横刀长b=2mm,宽l=4mm,棱带长度，°，° （2）选择切削用量 确定进给量按加
24、工要求确定进给量：查切削手册，由切削手册表2.7,系数为0.5,则： 按钻头强度选择:查切削手册表2.8,钻头允许进给量为：；按机床进给机构强度选择：查切削手册表2.9，机床进给机构允许轴向力为8330N时，进给量为。以上三个进给量比较得出，受限制的进给量是工艺要求，其值为：0.2150.265mm/r。根据简明手册表4.2-16,最终选择进给量。由于是通孔加工，为避免即将钻穿时钻头折断，故应在即将钻穿时停止自动进给而改为手动进给。根据切削手册表2.19查出,钻孔时轴向力Ff=2500N，轴向力修正系数为1.0，故Ff=2500N。根据Z525立式钻床使用说明书，机床进给机构允许的最大轴向力为
25、8830NFf，故所选进给量可用。 确定钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查简明手册）为0.6mm，寿命 切削速度查切削手册表2.30，切削速度计算公式为： （m/min） （3-8）其中，查得修正系数：，=，故实际的切削速度： 检验机床扭矩及功率查切削手册表2.20，当f0.26, do19mm时，Mt=31.78Nm，修正系数均为1.0，故MC=31.78 Nm。查机床使用说明书：Mm =144.2 Nm。查切削手册表2.23,钻头消耗功率：Pc=1.3kw。查机床使用说明书，。由于，故切削用量可用，即：，（3）计算工时 （3-9）（4）扩孔至19.8查切削手册表2.10，扩孔进给量为
26、：，并由机床使用说明书最终选定进给量为：。根据资料，切削速度 ，其中为用钻头钻同样尺寸实心孔时的切削速度，故 根据机床使用说明书选取 。基本工时 （3-10）3.3.8 粗铰、精铰20孔，以T2和32外圆为基准:（1）粗铰至刀具：专用铰刀机床：Z525立式钻床根据简明手册4.2-14，铰刀的进给量为0.81.2mm/z,进给量取0.81mm/r，根据简明手册4.2-15,机床主轴转速取为=140r/min，则其切削速度为：。机动时切削工时，=38mm，（2）精铰至刀具：机床：Z525立式钻床根据简明手册4.2-16，铰刀的进给量取0.48mm/r，根据简明手册4.2-15,机床主轴转速取为：=
27、140r/min，则其切削速度为：机动时切削工时，=38mm3.3.9 粗镗50孔，以D1为定位基准:机床：T616卧式镗床单边余量由简明手册4.2-20查得取由简明手册4.2-21查得取切削速度 计算切削工时3.3.10 半精镗50孔，以D1做定位基准:单边余量,可一次切除，则 。由简明手册4.2-20查得取 由简明手册4.2-21查得取切削速度 加工基本工时： 3.3.11 铣断，以D1为基准:选择锯片铣刀，根据简明手册3.1-41，d=160mm，l=4mm，中齿，Z=40采用X60卧式铣床，查简明手册，选择进给量为：,切削速度为：，则：根据简明手册表4.2-39，取，故实际切削速度为：
28、此时工作台每分钟进给量应为：查简明手册表4.2-40，刚好有。计算切削基本工时：3.3.12 钻、铰8锥孔，以T1和零件中线为基准：刀具：专用刀具机床：Z525立式钻床确定进给量：根据切削手册表2.7查得，查Z525机床使用说明书，现取。查切削手册表2.15，计算机床主轴转速：按机床选取，所以实际切削速度为：计算切削基本工时： 3.3.13 钻M6底孔，攻螺纹，以T1和零件中线为基准:（1）钻螺纹底孔mm机床：Z525立式钻床刀具：高速钢麻花钻根据切削手册表2.7查得，进给量为0.180.22mm/z,现取f=0.22mm/z，v=17m/min，则：查简明手册表4.2-15，取。所以实际切削
29、速度为：计算切削基本工时： （2）攻螺纹M6机床：Z525立式钻床刀具：丝锥M6，P=1mm切削用量选为：，根据切削手册表2.35查得，进给量取0.17mm/r机床主轴转速为：，按简明手册表4.2-15选取：，则 ；机动时，计算切削基本工时：3.3.14 铣缺口，以D1和T2为定位基准:刀具：硬质合金三面刃铣刀机床：X51立式铣床根据简明手册查得：。根据切削手册查得：因此：现采用X51立式铣床，取：，故实际切削速度为：当时，工作台每分钟进给量应为：根据切削手册表4.2-37查得,取：。计算切削基本工时：因此： 4 夹具选用组合夹具是一种零、部件可以多次重复使用的专用夹具。经生产实践表明，与一次
30、性使用的专用夹具相比，它是以组装代替设计和制造，故具有以下特点：（1） 灵活多变、适应范围广，可大大缩短生产准备周期。（2） 可节省大量人力、物力，减少金属材料的消耗。（3） 可大大减少存放专用夹具的库房面积，简化了管理工作。现采用槽系组合夹具，即以槽和键相配合的方式来实现元件间的定位，元件的位置可沿槽的纵向作无级调节，故组装灵活，适用范围广。可选的元件有：方形基础件、垫片、垫板、支承块、定位销、V型块、定位支承块、钻模板、压板、螺栓、螺母等。组装夹具并经过适当调整以达到加工精度。5 总结为期两周的课程设计已经接近尾声，回顾整个过程，在老师的指导下，我取得了可喜的成绩，课程设计作为机械制造工艺
31、学课程的重要环节，使理论与实践更加接近，加深了理论知识的理解，强化了生产实习中的感性认识。本次课程设计主要是机械加工工艺规程设计。我们运用了基准选择、切削用量选择计算、机床选用、时间定额计算、以及夹具设计等方面的知识。通过此次设计，使我们基本掌握了零件的加工过程分析以及零件图、毛坯图的绘制、工艺文件的编制等。学会了查相关手册、选择使用工艺装备等等。此次课程设计对我来说获益匪浅，让我体会到了实际解决问题的重要性。在设计过程中，要运用所学的理论知识，要查阅各种资料，尽管有些繁琐，同时也让我意识到自己还有许多还未掌握的知识，这些知识只有在实际设计中才能学会的。总的来说，这次设计，使我们的基本理论知识在实际解决问题中得到了一次较好的训练。提高了我们的思考、解决问题创新设计的能力，为以后的设计工作打下了较好的基础。由于能力所限，设计中还有许多不足之处，恳请各位老师、同学们批评指正！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,2000.10.2 艾兴,肖诗纲主编,切削用量简明手3版 机械工业出版社,1997.83 李益民主编,机械制造工艺设计简明手册 机械工业出版社,1993.427