机械设计课程设计说明书设计“车床拨叉”零件的机械加工工艺规程.doc

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1、西北工业大学继续教育学院毕业设计如需图纸，QQ153893706设计“车床拨叉”零件的 机械加工工艺规程 学生: 院系: 学号: 专业: 机电一体化 设计任务书设计题目：车床拨叉设计要求：1、 根据的车床拨叉图纸要求，制定加工方案。2、 正确选择零件的材料，并按图纸要求正确选择零件的各种基准尺寸。3、 考虑制造工艺，使用，维护，经济和安全等问题；设计进度：第一周：确定题目，收集材料。第二周：了解车床拨叉的加工工艺及机床加工，为下步制定工艺做好基础；第三周：按照上一阶段工作所得的知识完成所有零件的工艺规程；第四周：根据零件工艺要求选择机床、刀具、夹具、工件安装、量具等；第五周：根据要求绘制图纸及

2、论文的撰写，打电子稿；第六周：经老师检查后修改毕业论文；第七周：打印论文，完成毕业设计；第八周：进行论文答辩。 指导教师（签名）： 摘要在生产过程中，使生产对象（原材料，毛坯，零件或总成等）的质和量的状态发生直接变化的过程叫工艺过程，如毛坯制造，机械加工，热处理，装配等都称之为工艺过程。在制定工艺过程中，要确定各工序的安装工位和该工序需要的工步，加工该工序的机车及机床的进给量，切削深度，主轴转速和切削速度，该工序的夹具，刀具及量具，还有走刀次数和走刀长度，最后计算该工序的基本时间，辅助时间和工作地服务时间。 关键词 工序，工艺，工步，加工余量，定位方案。目 录序言11零件的分析21.1零件的作

3、用21.2零件的工艺分析22工艺规程的设计22.1确定毛坯的制造形式22.2基面的选择32.3制定工艺路线32.4机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定52.5确立切削用量及基本工时73夹具设计123.1问题的提出133.2夹具设计133.21定位基准的选择133.22切削力和夹紧力的计算133.23定位误差分析153.24夹具设计及其简要说明164课程设计心得175参考文献181零件的分析1.1零件的作用题目所给的零件是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25孔与操纵机构相连，二下方的60半孔则是

4、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。1.2零件的工艺分析CA6140车床共有两处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下：（1） 以25mm孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：25H7mm的孔，以及42mm的圆柱两端面，其中主要加工表面为25H7mm通孔。（2） 以60mm孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：60H12的孔，以及60H12的两个端面。主要是60H12的孔。（3） 铣16H11的槽这一组加工表面包括：此槽的端面，16H11mm的槽的底面，16H11mm的槽两侧面。（4） 以M221.5螺纹孔为中心的加工表面。这一组加工表面

5、包括：M221.5的螺纹孔，长32mm的端面。主要加工表面为M221.5螺纹孔。这两组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是：1） 60孔端面与25H7孔垂直度公差为0.1mm.。2） 16H11mm的槽与25H7的孔垂直度公差为0.08mm。由上面分析可知，加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为基准加工另外一组。2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。2.2基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百

6、出，更有甚者，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。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25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42外圆作主要定位面，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。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时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，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

7、、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能机床配以专用夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效益，以便使生产成本尽量下降。（1）工艺路线方案一工序一 粗、钻、扩、铰、精铰25、60孔工序二 粗、精铣60、25孔下端面。工序三 粗、精铣25孔上端面工序四 粗、精铣60孔上端面工序五 切断。工序六 铣螺纹孔端面。工序七 钻22孔（装配时钻铰锥孔）。工序八 攻M221.5螺纹。工序九 粗铣 半精铣 精铣槽所在的端面工序十 粗铣 半精铣 精铣16H11的槽。工序十一 检查。上面的工序加工不太合理，因为由经验告诉我们大多数都应该先铣平

8、面再加工孔，那样会更能容易满足零件的加工要求，效率不高，但同时钻两个孔，对设备有一定要求。且看另一个方案。（2）工艺路线方案二工序一 粗、精铣25孔上端面。工序二 粗、精铣25孔下端面。工序三 钻、扩、铰、精铰25孔。工序四 钻、扩、铰、精铰60孔。工序五 粗、精铣60孔上端面工序六 粗、精铣60孔下端面。工序七 切断。工序八 铣螺纹孔端面。工序九 钻22孔（装配时钻铰锥孔）。工序十 攻M221.5螺纹。工序十一 粗铣 半精铣 精铣槽所在的端面工序十二 粗、半精铣 精铣16H11的槽。工序十三 检查。上面工序可以适合大多数生产，但是在全部工序中间的工序七把两件铣断，对以后的各工序的加工定位夹紧

9、不方便，从而导致效率较低。再看另一方案。（3）工艺路线方案三工序一 粗、精铣25孔上端面。工序二 粗、精铣25孔下端面。工序三 钻、扩、铰、精铰25孔。工序四 钻、扩、铰、精铰60孔。工序五 粗、精铣60孔上端面工序六 粗、精铣60孔下端面。工序七 铣螺纹孔端面。工序八 钻22孔（装配时钻铰锥孔）。工序九 攻M221.5螺纹。工序十 粗铣 半精铣 精铣槽所在的端面。工序十一 粗、半精铣 精铣16H11的槽。工序十二 切断。工序十三 检查。此方案仍有先钻孔再铣平面的不足，所以这个方案仍不是最好的工艺路线综合考虑以上各方案的各不足因素，得到以下我的工艺路线。（4） 工艺路线方案四工序一 以42外圆

10、为粗基准，粗铣25孔下端面。工序二 精铣25孔上下端面。工序三 以25孔上端面为精基准，钻、扩、铰、精铰25孔,孔的精度达到IT7。工序四 以25孔为精基准，粗铣60孔上下端面。工序五 以25孔为精基准，精铣60孔上下端面，保证端面相对孔的垂直度误差不超过0.1。工序六 以25孔为精基准，钻、镗、铰60孔，保证孔的精度达到IT8。工序七 以25孔为精基准，铣螺纹孔端面。工序八 以25孔为精基准，钻20孔（装配时钻铰锥孔）。工序九 以25孔为精基准，钻一个20孔，攻M221.5螺纹。工序十 以25孔为精基准，铣槽端面。工序十一 以25孔为精基准，铣16H11的槽保证槽的侧面相对孔的垂直度误差是0

11、.08。工序十二 两件铣断工序十三 检查。虽然工序仍然是十三步，但是效率大大提高了。工序一和工序二比起工艺路线方案二快了一倍（实际铣削只有两次，而且刀具不用调整）。多次加工60、25孔是精度要求所致。以上工艺过程见附图。2.4机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定“CA6140车床拨叉”，零件材料为HT200，硬度190210HB，毛坯重量1.45kg，生产类型为中批量，铸造毛坯。据以上原始资料及加工路线，分别确定各家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（42）考虑其零件外圆表面为非加工表面，所以外圆表面为铸造毛坯，没有粗糙度要求，因此直接铸造而成。（2）外圆表面沿轴

12、线方向长度方向的加工余量及公差（25，60端面）。查机械制造工艺设计简明手册（以下称工艺手册）表3.126，取25，60端面长度余量均为2.5（均为双边加工）铣削加工余量为：粗铣 2mm半精铣 0.5mm（3）内孔（60已铸成50的孔）查工艺手册表2.22.5，为了节省材料，取60孔已铸成孔长度余量为3，即铸成孔半径为50mm。工序尺寸加工余量：钻孔 5mm扩孔 0.5mm铰孔 0.1mm精铰 0mm同上，零件25的孔也已铸出15的孔。工序尺寸加工余量：钻孔至23 余量为8mm扩孔钻 1.8 mm粗铰孔 0.14 mm精铰孔 0.06 mm（4）槽端面至中心线垂直中心线方向长度加工余量铸出槽端

13、面至中心线47mm的距离，余量为3mm。工序尺寸加工余量：粗铣端面 2.1 mm半精铣 0.7 mm精铣 0.2 mm（5）螺纹孔顶面加工余量铸出螺纹孔顶面至25孔轴线且垂直轴线方向40mm的距离，余量为4 mm工序尺寸加工余量：粗铣顶面 3.1 mm半精铣 0.7 mm精铣 0.2 mm （6）其他尺寸直接铸造得到由于本设计规定的零件为中批量生产，应该采用调整加工。因此在计算最大、最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认。2.5确立切削用量及基本工时工序一 以42外圆为粗基准，粗铣25孔上下端面。（1） 加工条件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=200241,铸造。加工要求：

14、粗铣25孔上下端面。机床： X53立式铣床。刀具： W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度ae=60,深度ap=4,齿数z=10,故据切削用量简明手册（后简称切削手册）取刀具直径do=80mm。选择刀具前角o0后角o15，副后角o=10，刀齿斜角s=15,主刃Kr=60,过渡刃Kr=30,副刃Kr=5过渡刃宽b=1.5mm。（2） 切削用量1）铣削深度 因为切削量较小，故可以选择ap=1.3mm，一次走刀即可完成所需长度。2）每齿进给量 机床功率为10kw。查切削手册f=0.080.15mm/z。由于是对称铣，选较小量f=0.15 mm/z。3）查后刀面最大磨损及寿命 查机械切削

15、用量手册表8，寿命T=180min4）计算切削速度 按2表14，V=1.84n=7.32=6.445）计算基本工时tmL/ Vf=(90+36)/6.44=6.99min。工序二 精铣25孔上下端面。（1） 加工条件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=200241,铸造。加工要求：精铣25上下端面。机床： X6140卧式铣床。刀具： W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度ae=60,深度ap=4,齿数z=10,故据切削用量简明手册（后简称切削手册）取刀具直径do=80mm。选择刀具前角o5后角o8，副后角o=8，刀齿斜角s=10,主刃Kr=60,过渡刃Kr=30,副

16、刃Kr=5过渡刃宽b=1mm。（2） 切削用量1） 铣削深度 因为切削量较小，故可以选择ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需长度。2） 每齿进给量 机床功率为7.5kw。查切削手册表5 f=0.140.24mm/z。由于是对称铣，选较小量f=0.14 mm/z。3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表8，寿命T=180min4） 计算切削速度 按切削手册表14，查得 Vf6.44mm/s， 5） 计算基本工时tmL+182/ Vf=(2+182)/6.44=5.9min。工序三 以25孔上端面为精基准，钻、扩、铰、精铰25孔，孔的精度达到IT7。（1） 选择钻床及钻头 选择Z5125A钻床

17、，选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=23mm，钻头采用双头刃磨法，（2）选择切削用量1）决定进给量由do=23mm,查2表5 按钻头 按机床强度查1表10.1-2选择最终决定选择机床已有的进给量2）耐用度查2表9T=4500s=75min3）切削速度查1表10.1-2n=50-2000r/min 取n=1000r/min. （3）计算工时由于所有工步所用工时很短，所以使得切削用量一致，以减少辅助时间。扩铰和精铰的切削用量如下：扩钻：选高速钢扩孔钻 铰孔：选高速钢铰刀 精铰：选高速钢铰刀 工序四 以25孔为精基准，钻、粗镗、 精镗60孔，保证孔的精度达到IT7。（1） 选择钻头选择高速钢麻花钻钻

18、头，粗钻时do=55mm，钻头采用双头刃磨法。选择Z5163A钻床 n=22.41000r/min, f=0.0631.2mm/r. （2）.选择切削用量1）决定进给量查2表5钻头进给量 按钻头强度选择 按机床强度选择最终决定选择Z5163A机床已有的进给量 2）计算工时选择n=600r/min所以（3）选择镗刀选择高速钢镗刀， 粗镗时do=59.9mm选择卧式镗床T68,粗镗时 v=20-35 m/min,f=0.3-1.0 mm/r精镗时 v=15-30 m/min,f=0.15-0.5 mm/r工序五 粗铣 半精铣 精铣槽16H11的端面（1） 选择机床刀具选择立式铣床X53K硬质合金钢

19、Yab端铣刀（2） 切削用量查2表5 f=0.140.24mm/rT=180min 取f=0.15mm/r v=1.84m/min n=7.32r/min （3） 计算工时半精铣工序六 精铣槽16H11本道工序精铣槽之前已进行了粗铣和半精铣工步，此工序精铣槽须满足各技术要求包括：槽宽16H11，槽深8H12，槽两侧面粗糙度为3.2，槽底面粗糙度为6.3。（1） 选择机床及刀具机床 x61W型万能铣床刀具 错齿三面刃铣刀铣槽do=16mm查1表8国家标准 GB1118 D=160mm d=40mm L=16mm 齿数z=24（2）计算切削用量1）由1表9.41和3查得 走刀量 f=0.67 mm

20、/r2）铣刀磨钝标准和耐用度由1表9.46查得 磨钝标准为 0.20.3表9.47查得 耐用度为 T=150min 3） 切削速度由1 式3.2查表 9.48 得其中：修正系数 m=0.5 ， 代入上式，可得 v=49.5m/min=0.82m/s 4） 确定机床主轴速度由3 按机床选取主轴转速为6.33 r/s所以 实际切削速度为 5） 计算切削工时工序七 铣螺纹孔顶面（1） 选择机床及刀具机床：X53K立式铣床。刀具：硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。（2） 切削用量1） 铣削深度 因为切削量较小，故可以选择ap=1.5mm，一次走刀即可完成所需长度。2） 刀具耐用度查2表 寿命T=180mi

21、n。 3） 计算切削速度查2得 Vc0.38mm/s，n=1.53r/min,Vf=1.42mm/s工序八 两件铣断3夹具设计设计工序精铣槽16H11的夹具。3.1问题的提出本夹具要用于精铣槽16H11，对槽16H11的要求有：槽宽16H11 精度等级为IT12级，槽深8H12 精度等级为IT12级，槽两侧面粗糙度为3.2，槽底面粗糙度为6.3。本道工序只精铣一下槽即达到各要求，因此，在本道工序加工时，我们应首先考虑保证槽的各加工精度，如何提高生产效率，降低劳动强度。 3.2夹具设计3.21定位基准的选择拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工

22、工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此零件图没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。25的孔和其两端面都已加工好，为了使定位误差减小，选择已加工好的25孔和其端面作为定位精基准，来设计本道工序的夹具，以两销和两已加工好的25孔的端面作为定位夹具。为了提高加工效率，缩短辅助时间，决定用简单的螺母作为夹紧机构。3.22切削力和夹紧力计算

23、（1）刀具： 高速钢错齿三面刃铣刀 160mm z=24机床： x61W型万能铣床由3 所列公式 得查表 9.48 得其中： 修正系数 z=24 代入上式，可得 F=889.4N 因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。安全系数 K=其中：为基本安全系数1.5为加工性质系数1.1为刀具钝化系数1.1为断续切削系数1.1所以 （2）夹紧力的计算选用夹紧螺钉夹紧机 由其中f为夹紧面上的摩擦系数，取F=+G G为工件自重夹紧螺钉： 公称直径d=20mm，材料45钢 性能级数为6.8级 螺钉疲劳极限： 极限应力幅：许用应力幅：螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 s=3.54 取s=4得 满足要求经校核

24、： 满足强度要求，夹具安全可靠，使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧，调节夹紧力调节装置，即可指定可靠的夹紧力3.23 定位误差分析1）定位元件尺寸及公差确定。夹具的主要定位元件为一平面和两定位销，孔与销间隙配合。2）工件的工序基准为孔心，当工件孔径为最大，定位销的孔径为最小时，孔心在任意方向上的最大变动量等于孔与销配合的最大间隙量。本夹具是用来在卧式镗床上加工，所以工件上孔与夹具上的定位销保持固定接触。此时可求出孔心在接触点与销中心连线方向上的最大变动量为孔径公差多一半。工件的定位基准为孔心。工序尺寸方向与固定接触点和销中心连线方向相同，则其定位误差为： Td=Dmax-Dmin 本工序采用一定

25、位销，一挡销定位，工件始终靠近定位销的一面，而挡销的偏角会使工件自重带来一定的平行于夹具体底版的水平力，因此，工件不在在定位销正上方，进而使加工位置有一定转角误差。但是，由于加工是自由公差，故应当能满足定位要求。3.24 夹具设计及操作的简要说明如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为镗床夹具选择了压紧螺钉夹紧方式。本工序为精镗切削余量小，切削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。本夹具的最大优点就是结构简单紧凑。夹具的夹紧力不大，故使用手动夹紧。为了提高生产力，使用快速螺旋夹紧机构。4课程设计心得总结本机

26、械制造工艺课毕业计报告经老师的指导，一共历时5周完成。过程虽然漫长而辛苦，但是一路走来，感到收获颇多。 制定一个零件的机械加工工艺规程，是本次机械制造工艺课程设计的核心内容。虽然老师在课堂上讲解过机械加工工艺规程的一般制作过程和方法，但是那毕竟是纸面上的，我们对它的认识也仅仅停留在概念上而已。在这次实际制定机械加工工艺规程的过程中，我们遇到了前所未有的困难和产生了种种的疑惑。面对这些困难和疑惑，我们积极上网查找资料，前往图书馆翻阅相关书籍，同时利用一些渠道向从事将机械加工行业的老工人、老师傅请教和咨询，从而使我们问题得到较为圆满的解决。从这次完成课程设计的过程中，我们主要总结了以下几点：1、不

27、畏困难，莫言放弃无论是原来的电路课程设计，汇编原理程序设计，还是现在的机械加工工艺课程设计，初次接触都感到无从下手，觉得这根本就不是我们自身能力可以完成的。可是通过资料查询、相互探讨、求教咨询，我们最后都成功地完成了任务。这也正是大学的特点，就是自学，这一点非常重要。 我们完成这些任务，不仅仅是亲手操作、加深对课程的认识和理解，更重要的是对我们自身自学能力的培养和锻炼，同时引导性地强化分析问题、解决问题的能力。所以，我们在遇到困难和挫折时，千万不要被它吓倒，而是要冷静下来，仔细思考问题，寻找问题的突破口，切不可一开始就否定自己。2、突破创新，不拘一格单纯的重复，是没有太大意义的。事物的价值正是

28、其突破性和创新性的体现。我们在制定机械加工工艺规程的时候，虽然广泛参考和借鉴了相关实例，但我们没有一味地全盘接受，而是经过自己的分析与理解，写出了我们团队自己的看法。我想，对于后来人而言，这也正是我们所做工作的价值所在。通过这次课程设计，我们学到的不仅是上面总结的几点，还有更多有益的东西正对我们产生着潜移默化的影响。一次亲身实践，价值远大于数次理论的重复教导。我们全程走完了机械加工工艺规程制定的整个流程，这大大加深了我们对课本知识的理解和掌握，当然，我想我们学到的知识以外的东西才是对我们影响最深的。一次课程设计，让我们对机械这门学科有了更深的认识，同时我们今后的学习或是工作亦将长期受益于我们这次从中学到的东西。5参考文献1崇凯.机械制造技术基础课程设计指南.北京.化学工业出版社，2006.122张龙勋. 机械制造工艺学课程设计指导书及习题.北京:机械工业出版社，2006.13孟少农，机械加工工艺手册.北京:机械工业出版社，1991.94艾兴，肖诗纲.切削用量简明手册.北京:机械工业出版社5李益明.机械制造工艺设计简明手册.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版6 赵家奇，机械制造工艺学课程设计指导书2版.北京:机械工业出版社，2000.107 李云，机械制造及设备指导手册. 北京:机械工业出版社，1997.8