机械制造工艺学车床拨叉机械制造课程设计说明书.doc

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1、机电及自动化学院机械制造工艺学课程设计说明书设计题目：车床拨叉工艺规程课程设计 姓 名 学 号：0811116037 班 级：机电（1）班 届 别：2008级 指导教师 2011 年 7月前 言制造技术基础课程设计是我们在学完专业基础课，以及主要的专业课之后进行的一次综合利用专业知识进行设计的实践环节。本次课程设计要求我们能够综合应用所学到的各门知识，综合解决设计、制造和管理中问题。对指定的产品的制造工艺设计、工装设计和机床选择等综合考虑后，进行制造工艺设计。本次设计是对专业知识的综合应用，特别是对于机械制造工艺学和工程材料这两门学科的运用，同时也有对刀具和切屑的部分知识的综合，因此这是我们对

2、之前所学各课程的一次深入的综合性的总复习,同时还有对相关课外知识的查阅和学习，也是一次我们实际运用知识解决问题的练习。因此这是首次接触工艺设计，对知识掌握和熟悉程度欠缺，因此在设计中难免会有考虑不周全的地方，也有出现错误的地方，还请老师多指正和帮助。目 录设计任务书 4一、设计题目 4二、零件图 4三、基本要求 4四、设计的任务 5五、填写工艺文件 5设计方案 6一、零件分析 6（1）零件的作用 6（2）零件的工艺分析 6二、工艺规程设计 7（1）确定毛坯的制造形式 7(2）基面的选择 7（3）制订工艺路线8（4）毛坯尺寸的确定 13（5）机加工余量 15（6）基本工时的确定 17(7)计算时

3、间定额和提高生产率的工艺途径简介 21(8)工艺方案的比较与技术经济分析 22小结 23参考文献 23设计任务书一、设计题目 CA6140车床拨叉二、零件图 图1 零件图三、基本要求1选择刀具和确定切削用量的能力；2掌握分析机床的基本知识，具有选择和使用机床的能力；3. 掌握机械加工和装配的基本知识，具有合理选择零件加工方法和产品装配方法的能力；4掌握制订机械加工工艺规程和产品工艺规程的方法和步骤，具有制订中等复杂程度零件的机械加工工业规程的能力；5.具有运用机械制造工艺的基本理论进行综合分析和解决机械加工过程中一般工艺问题的初步能力。四、设计的任务1.分析、了解产品性能、用途；2.了解制造规

4、模、方式，生产条件3.制订制造方案；4.编写工艺（主要任务）；5.设计工装（可以在其他课程设计中进行）。6.写机械制造技术基础课程设计报告。7.所有设计资料文挡拷贝电子版一份上交。五、填写工艺文件1.填写要求是：内容完整，层次清楚，语言精练，字迹清晰。2.对工艺文件填写作如下规定 :(1) 机械加工工艺过程卡片中的工时定额可不填。(2) 机械加工工序卡片中的工序图。图中主视图应处于加工位置，用细实线将零件的主要轮廓画出来；用粗实线给出加工表面；用定位符号表示定位基准；用夹紧符号表示出夹紧表面；并标出本工序加工表面位置，注上工序尺寸与公差、表面粗糙度和有关的其他技术要求。 (3) 机械加工工序卡

5、片中，工时定额只填写基本时间，工人技术等级此项不填。设计方案一、零件分析（1）零件的作用这次要做的零件是拨叉。主要作用是：它位于车床变速机构中，主要起换档，是主轴回转运动按照操作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩。（2）零件的工艺分析生产批量为中等批量生产，由生产批量可得到相关信息为：毛坯精度中等，加工余量中等；加工机床部分采用通用机床，部分采用专用机床，按零件分类，部分布置成流水线，部分布置成机群式；广泛采用专用夹具，可调夹具；按零件产量和精度，部分采用通用刀具和量具，部分采用专用刀具和量具；部分采用划线找正装夹，广泛采用通用或专用夹具装夹；有较详细的工艺规程，用工艺卡管理生产。从整体上看，

6、零件的加工精度要求不高，只需要进行粗铣或者是粗刨即可。但是在U型槽的工作表面精度要求较高，须同时满足公差带要求15 、粗糙度要求Ra3.2、平行度、对称度以及垂直度等多项要求，需要利用成形的铣刀进行粗加工和精加工。另外，两个孔的精度要求较高。并且20所在孔的轴线为主要的设计基准，因此两孔需要先钻孔，然后扩孔，最后铰孔的加工过程，从而达到要求的精度。CA6140车床拨叉共有两处重要加工表面，其间有一定的位置要求，现在分述如下：1.精基准20H9 的加工以40 的端面和45X15 表面为粗基准对孔20H9 和20.5的加工，孔20H9 将作为精基准对其他表面进行加工。2.U型槽15 的加工 以孔2

7、0H9 和40 的右端面为精基准对U型槽15 的加工。二、工艺规程设计（1）确定毛坯的制造形式零件材料为HT200。考虑到机床在运行中要经常地变速，以及实现正反转，零件在工作工程中经常承受变载荷，又由于零件结构比较复杂，零件毛坯比较适合铸造成型。因此，应选用HT200，以保证足够的强度、硬度，从而保证零件的工作可靠性。由于零件批量生产，已经达到中批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，故可采用砂型手工造型铸造。这从节约生产成本、提高利润的角度来说是应该的。（2）基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面的选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产效率得以提高。否则，加工工艺过程中

8、会出现问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。a、粗基准的选择零件加工时粗基准是必须选用的。在选用时要考虑如何保证各个加工表面有足够的余量，如何保证各个表面间的相互位置精度和自身的尺寸精度。因此，选择粗基准时，应遵循以下几个原则：以不加工表面为粗基准；选择毛坯余量最小的表面最为粗基准；选择零件上重要的表面最为粗基准；选择零件上加工面积大，形状复杂的表面最为粗基准；粗基准在同一尺寸方向上通常只能使用一次，不应重复使用，以免产生不必要的定位误差。按照有关粗基准的选择原则(选择零件的不加工平面为粗基准；若零件有若干个不加工平面时，则应以与加工表面面积较大的为粗基准)，选择40

9、的右端面为粗基准。b、精基准的选择精基准的选择应使工件的定位误差较小，能保证工件的加工精度，同时还应使加工过程操作方便，夹具结构简单。选择时应遵循以下原则：基准重合；一次安装的原则；互为基准的原则；自为基准的原则。 主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合的时候，应该进行尺寸换算。（3）制订工艺路线制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度以及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以考虑采用外能性机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。根据零件的具体要求和各种加工方法所能

10、够达到的经济度和粗糙度能力，查阅机械制造工艺学和机械制造工艺手册得到各加工面的加工方法如（表1）：表1 单位：mm加工面尺寸及偏差精度粗糙度加工方案40左端面40无Ra25粗铣35X30左端面35X30无Ra25粗铣40右端面40无Ra25粗铣35X30右端面35X30无Ra25粗铣孔2020H99级Ra3.2钻扩铰孔20.511级Ra3.2钻扩铰孔20和20.5倒角1X450无Ra25复合钻45X30端面45X30无Ra25粗铣35X30上端面35X30无Ra25粗铣5X300平面5X300无Ra25粗刨U型槽15157级Ra3.2粗铣半精铣-精铣U型槽15周围倒角1X450无Ra25复合钻

11、M6M6无Ra6.3钻攻丝M8M8无Ra6.3钻攻丝M6倒角0.7X1200无Ra25复合钻M8倒角1X1200无Ra25复合钻拨叉零件工艺路线方案安排如下：方案一 ： 单位：mm工序号工序内容定位基准1铸造2粗铣40左端面40右端面及45X15端面粗铣35X30左端面3粗铣40右端面40左端面及45X15端面粗铣35X30右端面4钻孔20至1840右端面及45X15端面钻孔20.5至18扩孔20至19.8扩孔20.5至20.3铰孔20至20H8铰孔20.5至20.5孔20和20.5左端倒角1X4505孔20和20.5右端倒角1X45040左端面及45X15端面6粗铣45X30端面20和20.

12、5两孔7粗铣35X30上端面8粗铣U型槽15至1420和20.5两孔及40右端面粗铣U型槽底部距上端22及R3圆角9钻M6孔至540左端面及20和20.5两孔钻M8孔至6.810半精铣和精铣U型槽15至1540左端面及20和20.5两孔11粗刨5X300平面20孔及35X30端面12U型槽15周围倒角1X45040左端面及20和20.5两孔13M6倒角0.7X600，M6攻丝40左端面及20和20.5两孔M8倒角1X600，M8攻丝14拨叉工作表面高频淬火回火15去毛刺16检验方案二：工序号工序内容定位基准1铸造2粗铣40右端面40左端面及45X15端面粗铣35X30右端面3粗铣40左端面40

13、右端面及45X15端面粗铣35X30左端面4钻孔20至1840右端面及45X15端面钻孔20.5至18扩孔20至19.8扩孔20.5至20.3铰孔20至20H8铰孔20.5至孔20和20.5左端倒角1X4505孔20和20.5右端倒角1X45040左端面及35X30端面和孔206粗铣35X30上端面20孔及35X30端面7粗铣U型使槽宽为14，U型槽底部距上端22及R3圆角 20和20.5两孔及40右端面半精铣和精铣U型槽15至158粗刨5X300平面20孔及35X30端面 9U型槽15周围倒角1X45020和20.5两孔及40右端面10粗铣45X30端面20和20.5两孔11钻M8孔至6.8

14、40左端面及45X15端面钻M6孔至512M6倒角0.7X600，M6攻丝40左端面及45X15端面M8倒角1X600，M8攻丝13拨叉工作表面高频淬火回火14清洗15终验选择最佳方案：比较两种方案，考虑到精粗铣同一平面可用同一夹具和刀具，为了减少换夹具和刀具的时间，缩短加工工时，提高加工效率，而且使工序集中，工序集中有利于保证个加工面的相互位置精度要求，故采用第二种方案为宜。（4）毛坯尺寸的确定毛坯加工余量“CA6140车床拨叉”零件材料为HT200，硬度190210HB，毛坯重量0.86kg。从整体上看，零件的加工要求不高，大部分表面粗超度要求为Ra25；从生产批量上看，该零件属于中批量生

15、产，因此，综合考虑材料，加工要求和经济要求可知零件毛培采用砂型手工造型铸件。根据铸件的类型查可知：毛坯的加工余量等级如表1表1 单位：mm毛坯类型CTMA砂型手工造型铸件1113H根据上表，本次设计选取加工余量等级为13H。查表可知加工余量如表2：表2 单位：mm基本尺寸13H100单边余量3双边余量6机械加工余量查机械加工工艺设计手册中的表8-27平面的第一次粗加工余量可知：工件材料为灰铸铁且平面的最大尺寸介于50到120 mm之间时，平面的第一次粗加工余量为1.5到2.0 mm.工件材料为灰铸铁且平面的最大尺寸小于等于50 mm时，平面的第一次粗加工余量为1.0到1.5 mm40端面、35

16、X30端面、45X30端面由于40端面、35X30端面得加工精度要求均比较低，表面粗超度为Ra25，因此上述所有加工面只需要进行一次加工即可，由表8-27所查数据可知：40端面端面的加工余量为1.5-2.0 mm，35X30端面和45X30端面的加工余量为1.0-1.5 mm。孔20H9和20.5以及M6和M8孔20H9和20.5以及M6和M8所有的孔若采用铸造之后再进行机加工，由于加上余量之后孔太小，使得铸造的难度增加，反而不如机加工方便简单以及经济，因此所有孔均不直接进行铸造，而是采用钻孔等进行机加工。综合毛坯加工余量的要求和机械加工余量的要求，为了同时满足毛坯铸造要求和加工要求可知：40

17、端面、35X30端面、45X30端面的余量应为毛坯加工余量，且应取单边余量3 mm.因此毛坯的余量应为单边余量3 mm。由此可得毛坯的形状和具体尺寸如图2：图2 毛坯图（5）机加工余量40左右端面40端面无精度要求，且表面粗超度为Ra25，因此40端面只需要一次粗铣即可达到要求，铣削加工余量为3 mm。35X30端面35X30端面无精度要求，且表面粗超度为Ra25，因此35X30端面只需要一次粗铣即可达到要求，铣削加工余量为3 mm。孔20H9采用材料为高速钢的直柄麻花钻 18 GB1438-85进行钻孔，使得孔的直径达到18mm。工序尺寸加工余量： 扩孔：1.8 mm（双边余量） 铰孔：0.

18、2 mm（双边余量）因此，扩孔时选用高速钢 扩孔钻 19.8 GB1141-84，铰孔时铰刀选用材料为工具钢的机用铰刀 20A H8 GB1133-84。孔20.5采用材料为高速钢的直柄麻花钻 18 GB1438-85进行钻孔，使得孔的直径达到18 mm。工序尺寸加工余量： 扩孔：2.3 mm（双边余量） 铰孔：0.2 mm（双边余量）因此，扩孔时选用高速钢 扩孔钻 20.3 GB1141-84，铰孔时铰刀选用材料为工具钢的机用铰刀 20.5A H8 GB1133-84。U型槽15U型槽15的公差为0.15-0.03=0.12 mm，查互换性与测试技术基础可知，U型槽15的公差等级为IT12，

19、而且U型槽15的表面粗超度为Ra3.2，因此U型槽15须进行粗铣和半精铣两个工序。U型槽15的公差首先使用成形铣刀粗铣至14 mm。工序尺寸加工余量：半精铣：1 mm（双边余量）螺孔M6由于螺孔较小，在毛坯中未曾铸造，因此首先应采用材料为高速钢的锥柄麻花钻5 GB1438-85钻孔至5。由于表面粗糙度为Ra6.3，然后只需进行攻丝即可。螺孔M8由于螺孔较小，在毛坯中未曾铸造，因此首先应采用材料为高速钢的锥柄麻花钻6.8 GB1438-85钻孔至6.8。由于表面粗超度为Ra6.3，然后只需进行攻丝即可。（6）基本工时的确定铣削基本时间的计算粗铣选用材料为高速钢的粗齿（Z=10）圆柱形铣刀：铣刀

20、50X80 GB1115-85，查实用机械加工工艺手册知铣刀每齿进给量af=0.12-0.20（mm/z）。取af=0.15。根据工件材料HT200的硬度为190HB，介于150到225之间，且刀具材料为高速钢，因此铣刀的铣削速度范围为0.25到0.35（m/s），取v=0.3X60=18（m/min）。i 其中： i= n= l1=+（13） l2=25l加工长度（mm）；l1刀具的切入长度（mm）；l2刀具的切出长度（mm）；Z加工余量（mm）；ap背吃刀量（mm）；f进给量(mm/r)；n机床主轴转速(r/min);v切削速度（mm/s）；D加工直径（mm）。粗铣40左端面取ap=Z=3

21、mm，则i=1 f=zaf=100.15=1.5（mm）n=114.6（r/min）l1=+（13）=+(13)=(17.81519.815) （mm） 取l1=18（mm） l2=4（mm）Tj=0.36(min)粗铣30X35左端面取ap=Z=3mm，则i=1 f=zaf=100.15=1.5（mm）n=163.7（r/min）l1=+（13）=+(13)=（14.6116.61）（mm） 取l1=15（mm） l2=4（mm）Tj=i=0.22(min)粗铣40右端面和粗铣30X35右端面粗铣40右端面和粗铣30X35右端面与粗铣40左端面和粗铣30X35左端面所需基本时间相同。其他需要

22、进行粗铣、半精铣或者精铣的表面的基本时间的计算与上述粗铣相同，在此就不再赘述。钻削基本时间的计算毛坯无孔时，钻孔基本时间的计算i n=l1=cotKr+(12) l2=14l加工长度（mm）；l1刀具的切入长度（mm）；l2刀具的切出长度（mm）；f进给量(mm/r)；n机床主轴转速(r/min);v切削速度（mm/s）；D加工直径（mm）。钻20H9孔和20.5孔根据加工要求，查实用机械加工工艺手册,钻床选用摇臂钻床，型号为Z3025B10，主轴的转速介于50-2350r/min。钻头选用材料为高速钢的直柄麻花钻18 GB1438-85。根据工件材料HT200的硬度为190HB，介于160-

23、220HB之间，以及钻头直径为18mm，介于13-19mm之间，因此钻削速度为24-34（mm/min）且进给量f=0.26（mm/r）。取钻削速度为v=30（mm/min）。n=530.5（r/min）l1=cotKr+(12)=18/2+（12）=（10-11）（mm）取l1=10（mm） l2=2（mm）钻20H9孔Tj=0.41（min）钻20.5孔Tj=0.26（min）扩孔和铰孔参考钻孔进行基本时间的计算，这里就不再进行该过程的赘述了。（11）倒角，攻丝倒角进给量为 f=0.25mm/r采用高转速n=1250r/min基本时间i代人相关数据得：tj=0.29s攻丝采用高速钢W18C

24、r4V进给量f=0.5mm切屑速度 =0.3m/s转速：nr/min代人相关数据可得： 321.47r/min根据机床型号，选择转速 320r/min基本时间i代人相关数据得：tj=9.37s(7)计算时间定额和提高生产率的工艺途径简介单件时间的计算公式为：由于生产批量为中批量，所以时间定额为：本次设计没有具体计算辅助时间、布置工作地点时间和休息和生理需要时间，在中批量生产中，辅助时间可按基本时间的百分比进行估算，并在实际中修改，使之趋于合理。基本时间和辅助时间总和称为操作时间，布置工作地点时间一般按操作时间的2%7%来计算，休息和生理需要时间一般按操作时间的2%来计算。另外，由于生产批量为中

25、批量，故忽略了准备与终结时间。为了提高生产率，必须尽量减少时间定额，由于此处加工工艺已确定，故不能再减少基本时间，应从以下三方面着手来减少时间定额以提高生产效率：（1）减少辅助时间和辅助时间与基本时间重叠；（2）减少布置工作地点时间；（3）减少准备于终结时间。(8)工艺方案的比较与技术经济分析在工艺规程设计最后一般还应该对所设计工艺方案进行比较与技术经济分析，主要评价指标为零件（或工序）的全年工艺成本和单个零件（或单个工序）的工艺成本，其计算公式分别如下：VNV式中V为每件零件的可变费用（元/件），N为零件的年生产纲领（件），为全年不变费用（元）。本文未就对所设计工艺方案进行工艺方案的比较与技

26、术经济分析。小 结 经过这次制造技术基础课程设计，对自己所设计的拨叉有一定的了解，同时对制造技术基础和工程材料中的部分知识有所复习，结合实际画图，对我们掌握CAD的能力有所巩固。整体来说，在此次设计中学习到了很多以前没有用心学过的知识，同时也有对课外知识的自主学习，因此在设计中巩固和学习了一部分知识，对以后我们的实际工作都有很现实的意义。因为此次是首次进行有关制造技术基础的课程设计，对中间所需要的知识掌握不够牢固，同时缺少实际经验，因此设计中间难免会出现不合理和错误的地方，但是这些不合理和错误的地方将是我们在以后实际工作值得借鉴的地方，因此还请老师多多指教，多多指导。参考文献:【1】王先逵主编.机械制造工艺学.第二版.北京：机械工业出版社.2006.1【2】张耀宸主编.机械加工工艺设计手册.北京：航空工业出版社.1987.12【3】陈宏钧主编.实用机械加工工艺手册.北京：机械工业出版社【4】李军主编.互换性与测量技术基础.武汉：华中科技大学出版社