机械制造技术基础课程设计说明书X62W叉杆零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计

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1、机械制造技术基础课程设计说明书设计题目：X62W叉杆零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计设 计 者： 指导教师： 2011年6月20日梧州学院电子信息工程系机械制造技术基础课程设计任务书题目：X62W叉杆零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计内容：1、零件图 1张 2、毛坯图 1张 3、机械加工工艺过程工艺卡 1张 4、机械加工工序卡 1张 5、机床夹具总装图 1张 6、机床夹具零件图 1张 7、课程设计说明书 1份班 级： 08机械2班 学 生： 钟源 指导教师： 钟山 2011年6月20日序言大三上学期我们进行了机械制造基础课的学习，并且也进行过金工实习。为了巩固所学知识，并且在我们进行毕业

2、设计之前对所学各课程的进行一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,我们进行了本次课程设计。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，同时，在课程设计过程中，我们认真查阅资料，切实地锻炼了我们自我学习的能力。另外，在设计过程中，经过老师的悉心指导和同学们的热心帮助，我顺利完成了本次设计任务。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予批评指正。一、零件的分析1(一)零件的作用1(二)零件的工艺分析1二、确定毛坯2（一）确定毛坯种类：2（二）确定铸件加工余量及形状：2（三）绘制零件图：2三、工艺规程设计3(一)选择定

3、位基准：3（二）制定工艺路线4（三）机械加工余量、工序尺寸及公差的确定:6（四）确定切削用量和基本工时8四、专用钻床夹具设计14（一）夹具设计任务书14(二)夹具设计14小 结16参考文献1616一、零件的分析(一)零件的作用它位于车床的变速机构中，主要起换挡，使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的作用。其中，尺寸为mm的孔操纵机构相连接，尺寸为mm的孔则是用于和所控制齿轮的轴接触。(二)零件的工艺分析零件的材料为QT45-5，即QT450-10，为球墨铸铁，根据工程材料知识可以知道：该类型的球墨铸铁最低抗拉强度为450，具有良好的力学性能，应用范围仅次于灰铸铁。抗拉强度可

4、以和刚媲美，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，但消震能力比灰铸铁低。可以制成承受很大冲击的零件。根据球墨铸铁的性能，可以初步确定叉杆需要加工的表面以及加工表面之间的位置关系。1、以为中心的加工表面这一组加工表面包括: 的孔、其上下端面、下端面与孔有垂直度的关系、孔壁上有一个较难加工的用于钻绞的孔以及一个M8的螺纹孔。2、以为半径的孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：以为半径的孔、上下两个端面，其中上下端面与的孔有位置度的要求。由上面的分析可知：加工时应该先加工一组表面，然后以已加工表面为基准，再加工另外一组表面。二、确定毛坯（一）确定毛坯种类：零件材料为

5、QT45-5。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，生产类型为单件生产，故选择木摸手工砂型铸件毛坯。查工程材料与成形技术基础第119页表2-12,选用铸件尺寸公差等级为CT-12。（二）确定铸件加工余量及形状：查机械制造技术基础课程设计第19页表2.9，选用加工余量为MA-H级，并查表2.10确定各个加工面的铸件机械加工余量，铸件的加工余量，如下表2.1所示：表2.1 叉杆机械加工余量及铸件加工余量 mm加工表面基本尺寸加工余量等级加工余量说明拨叉头左右端面40H孔降一级双侧加工拨叉脚内表面R23H5单侧加工拨叉脚两端面12H5单侧加工拨叉头孔H5单侧加工（三）绘制零件图：

6、该零件的零件图如下图2-1所示：图2-1 X62W叉杆零件图三、工艺规程设计(一)选择定位基准：基准面的选择包括精基准的选择和粗基准的选择，是零件工艺规程设计中重要的环节之一。基准面的选择如果正确合理，可以使零件的加工质量得到保证，生产效率得到很大的提高。如果不合理，加工工艺过程中就会出现这样那样的问题，甚至还会造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。1、粗基准的选择：根据所学知识可知：对于一个零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对于有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面为粗基准。根据这个基准选择原则，现选择孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一组共两

7、块V形块支承的外轮廓表面，可以限制5个自由度，再以一个销钉限制最后一个自由度，达到完全定位后，即可进行铣削。2、精基准的选择：考虑到要保证零件的加工精度和装夹的准确方便，应依据“基准重合”原则和“基准统一”原则。（二）制定工艺路线工艺路线的制定是制定工艺规程的总体布局，包括确定加工方法、划分加工阶段、决定工序的集中于分散、加工顺序的安排以及安排热处理、校验及其他辅助工序（去毛刺、倒角等）。它不但影响加工的质量和效率，而且影响工人的劳动强度、设备投资、车间面积。生产成本等。因此，制定工艺路线是制定工艺规程的关键性一步，必须在充分调查研究的基础上提出工艺方案，并加以分析比较，最终确定一个最经济合理

8、的方案。1、表面加工方法的确定：根据零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，查机械制造技术基础课程设计表2.25平面加工方案的经济精度和表面粗糙度；查表2.24孔加工方案的经济精度和表面粗糙度，确定叉杆零件各表面的加工方法，如表3.1所示： 表3.1 叉杆零件各表面的加工方法 mm加工面尺寸及偏差精度粗糙度加工方案下端面36无Ra12.5粗铣上端面36无Ra12.5粗铣内圆面8级无钻-扩-铰上端面R35无Ra6.3粗铣-半精铣下端面R35无Ra6.3粗铣-半精铣内圆面12级Ra12.5镗上端面无Ra12.5粗铣下端面无Ra12.5粗铣内圆孔8级Ra3.2钻-扩-铰M8螺纹孔无无无钻-攻丝2、

9、加工阶段的划分：该拨叉加工质量要求较高，可将加工阶段划分成粗加工、半精加工和精加工几个阶段。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；然后粗铣拨叉右端面、拨叉脚内表面、拨叉脚两端端面的粗铣、操纵槽内侧面和底面。在半精加工阶段，完成拨叉脚两端的精铣加工及孔的钻、铰加工；在精加工阶段，进行拨叉脚两端面的磨削加工。3、工序的集中与分散：选用工序集中原则安排拨叉的加工工序。该拨叉的生产类型为单件生产，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

10、利于保证各加工表面之间的相对应的位置精度要求。4、工序顺序的安排：（1）机械加工工序：遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准拨叉头左端面和叉轴孔；遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序；遵循“先主后次”原则，先加工主要表面拨叉头左端面和叉轴孔和拨叉脚两端面，后加工次要表面操纵槽底面和内侧面；遵循“先面后孔”原则，先加工拨叉头端面，再加工叉轴孔，如下表3.2所示：表3.2 叉杆机械加工工序安排 mm工序号工序内容定位基准10粗铣孔上下端面以36外圆表面为粗基准20钻-扩-铰内圆孔，使孔的精度达到8级，保证其垂直度误差以孔下端面为精基准30粗铣以为半径的孔的上下端面以内圆孔为精

11、基准40半精铣以为半径的孔的上下端面，保证其垂直度误差以内圆孔为精基准50镗以为半径的孔以内圆孔为精基准60切断70钻-扩-铰内圆孔，使孔的精度达到8级，并保证其垂直度误差以内圆孔为精基准80扩孔的上下端面以内圆孔为精基准90钻一个M6的孔，攻M8x1.25内螺纹以内圆孔为精基准100车各倒角和圆角110去毛刺120清洗及终检（2）辅助工序：对加工后的工件进行去毛刺、清洗和校验。（三）机械加工余量、工序尺寸及公差的确定:零件材料QT450-10，为球墨铸铁，硬度为160-210HB，毛坯重量为0.48Kg，生产类型为单件，铸造毛坯。根据以上原始资料及加工路线，分别确定各加工表面的机械加工余量、

12、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1、外圆表面（）：考虑到零件外圆表面并非加工表面，所以外圆表面为铸造毛坯，没有粗造度要求，因此直接铸造而成。2、外圆表面沿轴线方向长度的加工余量及公差（、孔的上下端面）：查机械制造工艺设计简明手册表2.2.2、表2.2.4、表2.2.5，取mm孔的上下端面长度余量均为2.5mm（均为双边加工）,铣削加工余量为：粗铣2.5mm。孔的上下端面长度余量均为2.5mm,铣削加工余量为：粗铣2mm，半精铣0.5mm。3、内孔（孔已经铸造成的孔）：查机械制造技术基础课程设计表2.2.2、表2.2.4、表2.2.5，得：圆孔已铸成孔的加工余量为3mm，即铸造成的孔半径为，工序尺寸加工

13、余量：钻孔至mm，扩孔1.8mm，粗铰孔0.2mm。取孔已铸成孔的加工余量为3mm，即铸造成的孔直径为，钻孔至，扩孔1.9mm，铰孔0.1mm。孔加工前没有铸成孔，是实心封闭的，钻孔至mm，扩孔1.8mm，铰孔0.2mm。4、内孔内圆表面沿轴线方向长度的加工余量及公差（孔的上下端面）：查机械制造技术基础课程设计表2.2.2、表2.2.4、表2.2.5，扩孔至深度为1mm。5、其他尺寸直接铸造得到：由于本设计规定的零件为大批量生产，应该采用调整加工，因此在计算最大、最小加工余量时应按照调整法加工方式予以确认。通过查阅机械制造技术基础课程设计得到相关数据可计算得到工序尺寸如表3.3所示：表3.3

14、叉杆机械加工工序尺寸 mm加工面最终尺寸公差/粗糙度单边余量工序尺寸毛坯尺寸孔上下端面无，Ra12.52.5404545孔无，Ra6.30.21.842019.819.818181414孔上下端面无，Ra6.30.521213131717孔，Ra12.53464040孔，Ra3.20.21.88109.89.88800孔上下端面无，Ra12.510，深1201010M8x1.25（螺纹）无，无26M86600最终得到的毛坯尺寸为：毛坯图（四）确定切削用量和基本工时由机械制造技术基础课程设计中可查得：根据工件尺寸和切屑深度选择（加工条件）：工件材料：QT450-10，=450Mpa，HB=160

15、-210，铸造。加工要求：粗铣孔的上端面。工序10 以外圆为粗基准，粗铣孔的上下端面。机床：X53立式铣床。刀具：W18Cr4v硬质合金钢端铣刀，牌号切屑深度为ap=2.5mm每齿进给量为af=0.1mm/z，采用高速钢镶齿套式面铣刀，齿数为Z=10，则进给量f=afZ=1mm/r，直径D=100mm切屑速度取 v=0.35m/s转速 ns=r/min， = r/min =66.84r/min 取ns=70 r/min铣削基本时间：Tj= Tj=64.6s工序20 以孔下端面为精基准，钻-扩-铰内圆孔，使孔的精度达到8级，保证其垂直度误差。1、选择钻床及钻头：选择Z5125A立式钻床，选择高速

16、钢麻花钻钻头，粗钻时，=18，钻头采用双头刃磨法；车床主轴转速为n=50-2000r/min，取n=1000 r/min。（1）选择切削用量：a、决定进给量：由=18mm，查表并计算得：按钻头性能可查出进给量f=0.47-0.57mm/r，按机床强度查得进给量f=0.056-1.8mm/r。最终选择机床进给量为f=0.45mm/r。 b、切削速度：n=1000r/minc、计算工时： d、扩、铰和精铰的切削用量如下：扩钻：选择高速钢扩孔钻 n=1000r/min f=0.7-0.8mm/r 铰孔：选择高速钢绞刀 n=1000r/min f=1.3-2.6 mm/r 工序30 以内圆孔为精基准，

17、粗铣-半精铣以为半径的孔的上下端面。粗铣：切屑深度为ap=2mm每齿进给量为=0.1mm/z，采用高速钢镶齿套式面铣刀，齿数为Z=10，则进给量=afZ=1mm/r，直径D=100mm切屑速度取 v=0.35m/s转速 =r/min， = r/min =66.84r/min 取ns1=704r/min铣削基本时间： = =s=131.1s半精铣：切屑深度为ap=0.5mm每齿进给量为=0.07mm/z，采用高速钢镶齿套式面铣刀，齿数为Z=10，则进给量=afZ=0.7mm/r，直径D=100mm切屑速度取 v=0.35m/s转速 =r/min， = r/min =66.84r/min 取ns2

18、=70 r/min铣削基本时间：= =187.2s总时间=318.3s工序40 以内圆孔为精基准，镗以为半径的孔。1、选择钻床及钻头：选择Z5125A立式镗床，选择高速钢镗刀，镗孔时，=46mm,钻头采用双头刃磨法；车床主轴转速为n=50-2000r/min，取n=500 r/min。2、选择切削用量：a、决定进给量：由=46mm，查表并计算得：按钻头性能可查出进给量f=1.2-1.4mm/r，按机床强度查得进给量f=0.056-1.8mm/r。最终选择机床进给量为f=1.2mm/r。 b、切削速度：n=500r/minc、计算工时： 工序50 以内圆孔为精基准，钻-扩-铰内圆孔，使孔的精度达

19、到8级，并保证其垂直度误差。1、选择钻床及钻头：选择Z5125A立式钻床，选择硬质合金YG8钻头，粗钻时，=8mm,钻头采用双头刃磨法；车床主轴转速为n=50-2000r/min，取n=1000 r/min。2、选择切削用量：a、决定进给量：由=8mm，查表并计算得：按钻头性能可查出进给量f=0.18-0.22mm/r，按机床强度查得进给量f=0.056-1.8mm/r。最终选择机床进给量为f=0.20mm/r。 b、切削速度：n=1000r/minc、计算工时：扩、铰和精铰的切削用量如下：扩钻：选择高速钢扩孔钻 n=1000r/min f=0.5-0.6mm/r 铰孔：选择高速钢绞刀 n=1

20、000r/min f=0.65-1.3mm/r ，取f=1mm/r工序60 以内圆孔为精基准，锪孔的上下端面。1、选择钻床及钻头：选择Z5125A立式钻床，选择高速钢锪钻，锪孔钻时，=20mm,车床主轴转速为n=50-2000r/min，取n=500 r/min。2、选择切削用量：a、决定进给量：由=20mm，查表并计算得：按钻头性能可查出进给量f=0.6-0.7mm/r，按机床强度查得进给量f=0.056-1.8mm/r。最终选择机床进给量为f=0.6mm/r。 b、切削速度：n=500r/minc、计算工时：工序70 以内圆孔为精基准，钻一个M6的孔，攻M8x1.25内螺纹。钻孔：1、选择

21、钻床及钻头：选择Z5125A立式钻床，选择硬质合金YG8钻头，粗钻时，=6mm,车床主轴转速为n=50-2000r/min，取n=1000 r/min。2、选择切削用量：a、决定进给量：由=6mm，查表并计算得：按钻头性能可查出进给量f=0.18-0.22mm/r，按机床强度查得进给量f=0.056-1.8mm/r。最终选择机床进给量为f=0.20mm/r。 b、切削速度：n=1000r/minc、计算工时车螺纹:采用高速钢刀具W18Cr4V采用精加工模式，加工行程i=3，进给量fz=0.8mm切屑速度 v=0.85m/s转速 ns=r/min ns=274.8r/min车削基本时间：Tj=T

22、j=8.19s工序80 车倒角及圆角进给量为 f=0.25mm/r采用高转速ns=1061r/min车削基本时间：Tj=Tj+=0.1s将上述零件工艺规程设计的结果填入工艺文件，如表3.4，3.5所示。四、专用钻床夹具设计（一）夹具设计任务书夹具是一种能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，广泛运用于机械加工、检测和装配等整个工艺过程中。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。本次设计工序40加工孔的夹具。本夹具将用于Z525立式钻床，刀具为高速钢麻花钻、硬质合金扩孔钻、高速钢铰刀。1、问题的提出本夹具主要用来钻孔，在本工序加工时应考虑如何提高劳动生产率

23、，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，定位块起支撑工件的作用。(二)夹具设计1、夹具类型的选择和夹紧机构根据本叉杆加工要求及其工艺性，在铣孔时所用夹具为专用夹具，由于该工件生产为中批量生产，且工件体积小，结构不复杂，从经济耐用的要求考虑，本工序加工夹具不需太复杂，故拟定选用简单的V形块定位螺旋压板夹紧机构。采用M12螺栓作为夹具夹紧螺栓。2、定位基准选择 由零件图可知，孔为正孔，相对于叉杆下端面，在各道工序中应尽量采用同一定位基准进行加工，所以加工此孔时，以R23作为定位基准，叉杆下端面作为辅助基准。3、定位误差分析根据R23轴线确定定位基准的轴线，定位联系尺寸是R23的半

24、径，所以基准不重合误差为：=T（d）/ 2=0.25/2=0.125。所以要确保定位基准，并且定位过程保证加工孔的垂直度公差要求，基准重合，保证了下端面的垂直定位可以比较好的确保零件的孔加工。4、夹紧分析及操作改工序的加工夹具为V型块简单夹具，是采用M12螺栓作为夹具夹紧螺栓以达到夹紧工件的作用。夹紧时，只要旋紧M12螺母通过压紧压力块就可以达到夹紧的目的；拆卸时，松开夹紧螺母就可以拆很快拆下工件。5、夹具零件图和装配图见附图。小 结经过这个月的分析零件、查阅资料、绘图、计算、等复杂的步骤，最终完成了这一机械制造的课程设计。在此期间本人遇到了不少的疑难问题，通过查阅资料、网上查询、请教教师、跟同学讨论等得到了解决问题的办法。经过这次设计，让我巩固了以前所学的知识，也为我以后的学习工作打下了很好的基础。这篇课程设计虽然已经完成了，但由于本人缺少实际经验，在实际利用中肯定还存在不少的问题，需要改进。希望老师能给我提点意见和建议。 接下来的时间本人会继续好好学习，以提高自己的水平，为将来的工作打下更坚实的基础。参考文献1.尹成湖主编，机械制造技术基础课程设计，高等教育出版社2.周开勤主编，机械零件手册高等教育出版社，第5版3.卢秉恒主编，机械制造技术基础，第3版