拨叉机械制造工艺学课程设计说明书.doc

湖南工业大学课 程 设 计资 料 袋 机械工程 学院（系、部） 2014 2015 学年第 1 学期 课程名称 指导教师 职称 学生姓名 专业班级 学号 题 目 拨叉的设计 成 绩 起止日期 2015年 1 月 1 日 2015 年 1 月 8 日目 录 清 单序号材 料 名 称资料数量备 注1课程设计任务书12课程设计说明书13课程设计图纸1张456湖南工业大学课程设计任务书20142015 学年第 一 学期 机械工程 学院（系、部）机械设计与制造及自动化 专业 01 班级课程名称： 机械制造工艺学 设计题目： 拨叉加工工艺规程制定 完成期限：自 2015年 1 月 1 日 至 2015 年 1 月8 日共 1 周内容及任务1. 设计的主要技术参数 2. 设计任务 根据零件图对零件进行工艺分析，编制工艺文件3. 设计工作量 根据零件图对零件进行工艺分析 计算零件的生产纲领，确定生产类型 确定毛坯的种类和制造方法 确定毛坯的尺寸和公差 拟定加工路线 确实各工序的加工余量，计算工序尺寸和公差 选择各工序的机床设备及刀具、量具等工艺装备 确定各工序的切削用量 编制工艺文件进度安排起止日期工作内容2014年1月1日2014年1月2日零件的工艺分析2014年1月2日2014年1月6日工艺规程设计以及制作工艺卡2014年1月6日2014年1月8日整理、排版说明书以及准备答辩参考资料【1】王先逵.机械制造工艺学.北京：机械工业出版社，2006.【2】陈锡渠.金属切削原理与工具.北京：北京大学出版社，2006.【3】葛金印.机械制造技术基础基本常识.北京：高等教育出版社,2004.【4】马永杰.热处理工艺方法600种.北京：化学工业出版社，2008.【5】邓文英.金属工艺学.北京：高等教育出版社，2008.指导教师（签字）： 年 月 日系（教研室）主任（签字）： 年 月 日机械制造工艺学课程设计说明书拨叉的设计起止日期： 2015年 1 月 1 日 至 2015 年 1 月 8 日学 生 姓 名 班 级 学 号 成 绩 指 导 教 师（签 字） 机械工程学院2015年 1月 8日目录1. 零件分析12. 确定生产类型和毛坯制造形式23. 选择定位基准34. 选择加工方法35. 制定工艺路线46. 确定加工余量及毛坯尺寸67. 工序设计10一， 零件分析零件的功用分析： 题目所给的零件是CA6140车床的拨叉。它位于车床变速机构中，主要起换档，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32孔与操纵机构相连，二下方的48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。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：1.小头孔32以及与此孔相通的的通孔、2.以55. 45为中心的加工表面这一组加工表面包括：55的孔，以及其上下两个端面。这两组表面有一定的位置度要求,即55的孔上下两个端面与20的孔有垂直度要求。3.由上面分析可知，可以粗加工拨叉底面，然后以此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。二，确定生产类型和毛坯制造形式确定生产类型：已知此拨叉零件的生产纲领为10000件/年，零件的质量是1.0Kg/个，查机械制造工艺及设备设计指导手册321页表15-2，可确定该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。确定其毛坯生产形式： 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，生产类型为大批生产，故选择铸件毛坯。查机械制造工艺及设备设计指导手册324页表15-5选用铸件尺寸公差等级CT9级。该零件的形状不是很复杂，因此毛坯形状应与零件形状大致相似。三，选择定位基准 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。粗基准的选择。对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对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作粗基准。根据这个基准选择原则，现选取32孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一组共两块V形块支承这两个32作主要定位面，限制5个自由度，再以一个销钉限制最后1个自由度，达到完全定位,然后进行铣削。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。四，选择加工方法零件的材料为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：1、小头孔32以及与此孔相通的8的通孔。2、大头半圆孔60.3、拨叉底面、小头孔端面、大头半圆孔端面，大头半圆孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.07mm，小头孔上端面与其中心线的垂直度误差为0.05mm。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。平面的加工： 平面的加工有很多种方法，车，铣，刨，磨，拉都可以，对于车削加工一般比较适用于回转体，而我们这里工件为非回转体，所以不适合选用车削加工，刨平面只适用于端面，所以不选用，介于该工件的最大精度为IT8，精铣能够达到此精度，多以我们选用铣床来加工平面。孔及退刀槽的加工： 孔的加工方法有钻扩铰，镗，拉，磨等。对于该工件上的孔，都属于未注公差，可一次性钻出，但方孔需要用铣刀来铣。五，制定工艺路线5.1工序的集中与分散 选用工序集中原则安排轴承座的加工工序。该拨叉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。 5.2,工序顺序的安排 （1）遵循“先基准后其他”原则（2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加拨叉加工工艺过程（3）遵循“先面后孔”原则右端面 5.3热处理工序 铸造成型后，对铸件进行退火处理，可消除铸造后产生的铸造应力，提高材料的综合力学性能。该拨叉在工作过程中不承受冲击载荷，也没有各种应力，故采用退火处理即可满足零件的加工要求。 5.4辅助工序 在半精加工后，安排去毛刺、清洗和终检工序。 综上所述，该轴承座工序的安排顺序为：在、热处理基准加工粗加工精加工。5.5工序的安排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： 工序1 退火工序2粗铣32、48下端面，以T2为粗基准，采用X51立式铣床加专用 夹具；工序3精铣32、48下端面，以T2为粗基准，采用X51立式铣床加专用夹具；工序4粗铣32上端面，以T1为定位基准，采用X51立式铣床加专用夹具；工序5粗铣48上端面，以T4为定位基准，采用X51立式铣床加专用夹具；工序6精铣32上端面，以T1为定位基准，采用X51立式铣床加专用夹具；工序7精铣48上端面，以T4为定位基准，采用X51立式铣床加专用夹具； 工序8钻32孔，以32外圆和T2为基准，采用Z525立式钻床加专用夹具；工序9扩32孔，以32外圆和T2为基准，采用Z525立式钻床加专用夹具；工序10粗铰32孔，以32外圆和T2为基准，采用Z525立式钻床加专用夹具；工序11精铰32孔，以32外圆和T2为基准，采用Z525立式钻床加专用夹具；工序12粗镗48孔，以D1为定位基准，采用T68卧式镗床加专用夹具；工序13半精镗48孔，以D1为定位基准，采用T616卧式镗床加专用夹具；工序14钻、铰8锥孔，以T1和零件中线为基准，采用Z525立式钻床加专用夹具；工序15钻M6底孔，攻螺纹，以T1和零件中线为基准，采用Z525立式钻床并采用专用夹具；工序16铣断以D1为基准，采用X61卧式铣床加专用夹具；工序17 去毛刺； 工序18 终检。六，确定加工余量及毛坯尺寸1、圆柱表面工序尺寸：前面根据资料已初步确定工件各面的总加工余量，现在确定各表面的各个加工工序的加工余量如下：加工表面加工内容加工余量精度等级表面粗糙度工序余量最小最大48IT12（D2）铸件7.0CT12粗镗4.0IT126.30.956.8半精镗3.0IT103.22.93.2532IT7（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：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32孔下端面4.028.0121.57.7502粗铣32孔上端面4.028.0121.57.7503粗铣48孔上端面4.050.0121.86.3807精铣32孔下端面1.028.080.751.28308精铣32孔上端面1.028.080.751.28310精铣48孔端面1.0246.080.9511.016毛坯基本尺寸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加工余量，铸件的分型面的选用及加工余量，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D132H12空降一级双侧加工D262H3.52空降一级双侧加工T253H5单侧加工T365H5单侧加工T485H5单侧加工 简图加工面代号基本尺寸加工余量等级加工余量说明D132mmG3.02孔降一级双侧加工D257mmG3.02孔降一级双侧加工T2117mm6.5单侧加工T348mmG2.5单侧加工T460mm6.5单侧加工七，工序设计工序 粗铣20、50下端面，以T2为粗基准1. 加工条件工件材料：HT200,b =170240MPa，铸造;工件尺寸：aemax=74mm，l=176mm;加工要求：粗铣20孔下端面，加工余量4mm;机床：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,过渡刃Kr=30,副偏角Kr=5。2. 切削用量1）确定切削深度ap 因为余量较小，故选择ap=4mm，一次走刀即可完成。2）确定每齿进给量fz 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。3）确定刀具寿命及磨钝标准 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（据简明手册表3.8）。4）计算切削速度vc和每分钟进给量vf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：其中 ，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=300r/min,vfc=390mm/min,因此，实际进给量和每分钟进给量为：vc=m/min=118m/minf zc=v fc/ncz=390/30012 mm/z=0.1mm/z5)校验机床功率 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=4.50.75kw=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。6）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+=40mm，则：tmL/ Vf=(176+40)/390=0.81min。工序2 粗铣32上端面，以T1为定位基准； 切削用量和时间定额及其计算过程同工序。工序3 粗铣48上端面，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查说明书，取计算切削工时因此工序4 钻20孔，以32外圆和T2为基准，保证垂直度误差不超过0.05mm1. 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 （1）确定进给量按加工要求确定进给量：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8830NFf，故所选进给量可用。（2）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（3）切削速度查切削手册表2.30，切削速度计算公式为： （m/min）其中，查得修正系数：，=，故实际的切削速度： （4）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、计算工时工序5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。4、扩孔至29查切削手册表2.10，扩孔进给量为：，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 工序6 粗镗48孔，以D1为定位基准机床：T68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查得取计算切削工时工序7 铣斜肩，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：工序8 精铣20下端面，以T2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本工序切削时间为：min工序9 精铣20上端面，以T1为基准切削用量同工序精铣时基本工时：min工序10 粗铰32孔，以T2和48外圆为基准（1）粗铰至刀具：专用铰刀机床：Z525立式钻床根据有关手册的规定，铰刀的进给量为0.81.2mm/z,进给量取0.81mm/r，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，工序11 精铰32孔，以T2和50外圆为基准(2) 精铰至刀具：机床：Z525立式钻床根据有关手册的规定，铰刀的进给量取0.48mm/r，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工序12精铣48端面，以D1为基准。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 。铣削基本工时：工序13 半精镗48孔，以D1做定位基准。单边余量,可一次切除，则 。由切削手册表1.6查得，进给量取为0.27mm/r。由切削手册表1.1查得，则：查简明手册表4.2-20，取为630r/min。加工基本工时：工序14 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：工序15 铣断，以D1为基准。选择锯片铣刀，d=160mm，l=4mm，中齿，Z=40采用X61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：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： 21