机械制造工艺学课程设计

说明书

课 题:拨叉零件的机械加工工艺规程设计

学生姓名：

专 业：机械制造及自动化

学 号：

班 级：

指导教师：

机械工程学院

20##年12月28日

《机械制造工艺学课程设计》任务书

拨叉零件的机械课程设计任务书

指导教师： 教研室主任： 20##年 12 月 28 日

零件图如下

目录

第一章 拨叉的工艺分析及生产类型的确定... 7

一、拨叉的用途

二、拨叉的技术要求

三、审查拨叉的工艺性

四、确定拨叉的生产类型

第二章 确定毛坯、绘制毛坯简图... 8

一、选择毛坯

二、确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量

1.基本参数

2.公差等级

3.公差带的位置

4.要求的机械加工余量

5.在图2-1上标注

第三章 拟定拨叉工艺路线... 10

一、定位基准的选择

1.精基准的选择

2.粗基准的选择

二、表面加工方法的确定

三、加工阶段的划分

四、工序的集中与分散

五、工序顺序的安排

1.机械加工工序

2.热处理工序

3.辅助工序

六、确定工艺路线

第四章 机床设备及工艺装备的选用... 13

一、机床设备的选用

二、工艺装备的选用

第五章 加工余量、工序尺寸和公差的确定... 13

第六章 切削用量的计算... 15

一、切削用量的计算

1、工序10-粗铣拨叉头两端面

2、工序20-----半精铣拨叉头左端面A

3、工序30---粗铣拨叉角两端面

4、工序40-----半精铣拨叉脚两端面

5、工序70---半精铣拨叉头右端面

6、工序80---粗铣凸台

7、工序90---钻，攻m8螺纹孔

第七章拨叉的机械工艺过程加工卡片…………………………………19

参考文献... 20

小结... 21

第一章拨叉的工艺分析及生产类型的确定

一、拨叉的用途

该拨叉应用拖拉机变速箱的换档机构中。拨叉头以φ25mm孔套在变速叉轴上，并用螺钉与变速叉轴连接，拨叉脚则夹在双联变速齿轮的槽中。当需要变速时，操纵变速杆，变速操纵机构就通过拨叉头部的操纵槽带动拨叉与变速叉轴一起在变速叉轴一起在变速箱中滑移，拨叉脚拨动双联变速齿轮在花键轴上滑动以改换档位，从而改变拖拉机的行驶速度。

该拨叉在改换档位时要承受冲击载荷的作用，因此该零件应具有足够的强度、刚度，以适应拨叉的工作条件。该零件的主要工作表面为拨叉脚部槽的两端面、叉轴孔φ25mm，在设计工艺规程时应重点予以保证。

二、审查拨叉的工艺性

分析零件图可知，拨叉头前后两端面和叉脚左右两端面均要求切削加工，且拨叉头的前端由肋板连接，这样节省了材料，且提高了拨叉在换档时的刚度；φ25mm孔和M8mm的螺纹孔的端面为平面，可以防止加工过程中钻头钻偏，以保证孔的加工精度；另外，该零件除主要工作表面（拨叉脚部槽的两端面、叉轴孔φ25mm）和拨叉头下台阶面外，其余表面加工精度均较低，不需要高精度机床加工，通过铣削、钻床的粗加工就可以达到加工要求；而主要工作表面虽然加工精度相对较高，但也可以在正常的生产条件下，采用较经济的方法保质保量地加工出来。由此可见，该零件的工艺性较好。

三、确定拨叉的生产类型

依设计题目知：Q=5000台/年，m=1件/台；结合生产实际，备品率a%和废品率b%分别取3%和0.5%。代入公式（1-1）得：

N=5000台/年1件/台（1+3%）（1+0.5%）=5175.75

拨叉重量为0.84kg，由附表（1）知，拨叉属轻型零件；由附表（2）知，该拨叉的生产类型为大批生产。

附表（1）不同机械产品的零件质量型别表

附表（2）机械加工零件生产类型的划分

第二章确定毛坯、绘制毛坯简图

一、选择毛坯

由于该拨叉在工作过程中要承受冲击载荷，为增强拨叉的强度和抗冲击强度，毛坯选用铸件。该拨叉的轮廓尺寸不大，且生产类型属大批生产，为提高生产率和铸件的精度，宜采用金属型浇铸。毛坯的起模斜度为3°。

二、确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量

1.基本参数

（1）铸件基本形状 机械加工前的毛坯铸件的形状如三维图所示（图2-1）

（2）尺寸公差 允许尺寸的变动量。公差等于最大极限尺寸与最小极限尺寸之代数差的绝对值；也等于上偏差与下偏差的绝对值。据分析，公差等级为普通级。

图2-1

（3）要求的机械加工余量（RMA） 在毛坯铸件上为了随后可用机械加工方法去除铸造对金属表面的影响，并使之达到所要求的表面特征和必要的尺寸精度而留出的金属余量。对圆柱形的铸件部分或在双侧机械加工的情况下，RMA应加倍。外表面作机械加工时，RMA与铸件其他尺寸之间的关系可由公式（2-1）表示；内腔作机械加工相对应的表达式为（2-2）。

R=F+2RMA+CT/2 （2-1）

R=F-2RMA-CT/2 （2-2）

R-铸件毛坯的基本尺寸

F-最终机械加工的尺寸

CT-铸件公差

计算得到：

拨叉头左右端面的机械加工余量取2，拨叉角内表面加工余量取1.5，拨叉角两端面加工余量为2.0，拨叉头孔加工余量2.5.

（5）加工前毛坯铸造尺寸如图2-2所示

图2-2

.

（6）零件表面粗糙度 由零件图可知，该拨叉零件各加工表面的粗糙度ra均大于等于1.6um。

第三章 拟定拨叉工艺路线

一、定位基准的选择

定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗基准。

1.精基准的选择

根据该拨叉零件的技术要求和装配要求，选择拨叉头后端面和叉轴孔mm作为精基准，零件上的很多表面都可以采用它们作为基准进行加工，即遵循了“基准统一”原则。叉轴孔mm的轴线是设计基准，选用其作精基准定位加工拨叉脚两端面和拨叉头下台阶面，实现了设计基准和工艺基准的重合，保证了被加工表面的垂直度和平行度要求。选用拨叉头后端面作为设计基准；另外，由于拨叉件刚度较差，受力容易产生碎裂，为了使得机械加工中产生夹紧损坏，根据夹紧力应垂直于主要定位基面，并应作用在刚度较大部位的原则，夹紧力作用点不能作用在叉杆上。选用拨叉头后端面作精基准，夹紧可作用在拨叉头的前端面上，夹紧稳定可靠。

2.粗基准的选择

作为粗基准的表面平整，没有飞边、毛刺或其他表面缺陷。选择拨叉孔轴的外圆面和拨叉脚右端面作为粗基准。采用拨叉孔轴外圆面作粗基准加工内孔，可以使内孔加工比较均匀，精度高。采用拨叉头右端面作粗基准加工左端面，可以为后续工序准备好精基准。

二、表面加工方法的确定

根据拨叉零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工件各表面的加工方法，如表3-1所示。

表3-1 拨叉零件各表面加工方法

三、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（拨叉头左端面和叉轴孔）准备好，使后续工序都可采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求；然后粗铣拨叉头右端面、粗铣拨叉脚内表面和凸台。在半精加工阶段，完成拨叉头两端面的半精铣加工和钻孔丝锥攻丝；在精加工阶段，进行拨叉角两端面的磨削加工。

四、工序的集中与分散

选用工序分散原则安排拨叉的加工工序。该拨叉的生产类型为大批生产，可以采用普通型机床配以专用工、夹具，以降低其生产成本。

五、工序顺序的安排

1.机械加工工序

（1）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mm。

（2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。

（3）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mm，后加工次要表面----螺纹孔。

（4）遵循“先面后孔”原则，先加工拨叉头端面，在加工叉轴孔φ25mm孔；先加工，再加工螺钉孔M8mm。

2.热处理工序

模锻成型后切边，进行调质，调质硬度为240-285HBS，并进行喷丸处理，提高表面硬度和耐磨性。铸件为了消除残余应力，需在半精加工前、后各安排一次时效处理。

3.辅助工序

粗加工拨叉角两端面和热处理后，应安排矫直工序；在半精加工后，安排去毛刺和中间检验工序；精加工后，安排去毛刺、终检工序。

综上所述，该拨叉工序的安排顺序为：基准加工----主要表面粗加工及一些余量大的表面粗加工----主要表面半精加工和次要表面加工----热处理----主要表面精加工。

第四章 机床设备及工艺装备的选用

一、机床设备的选用

在大批生产条件下，可以选用高效的专用设备，也可选用通用设备。所选用的通用设备应提出机床型号，如“立式铣床X51”。

二、工艺装备的选用

工艺装备主要包括刀具、夹具和量具。在工艺卡片中应简要写出它们的名称，如“钻头”、“百分表”等。

拨叉的生产类型为大批生产，所选用的夹具均为专用夹具。

第五章 加工余量、工序尺寸和公差的确定

一、工序10粗铣拨叉头两端面，工序20半精铣拨叉头的左端面，和工序80精铣拨叉头角右端面

第10.20.80道工序的加工过程为：

1）以右端面定位，粗铣左端面，保证工序尺寸L1 ；以左端面定位，粗铣右端面，保证工序尺寸L2；

2）以右端面定位，半精铣左端面，保证工序尺寸L3；

3）以左端面定位，半精铣后右端面，保证工序尺寸L4，达到零件图设计尺寸L的要求，L=mm。

由图5-1所示加工方案，可找出全部工艺尺寸链，如图5-2所示。求解各工序尺寸及公差的顺序如下：

图5-1 尺寸加工示意图

图5-2 尺寸链示意图

二、1）求解工序尺寸L3；从图5-2b所示知，查《机械加工余量手册》得：Z4=1.0mm，则L4=L=，由于工序尺寸Z4=-，=+Z4=(40+1)mm，由于是半精铣加工保证的经济精度等级可达到最终加工要求----IT10，因此确定该工序尺寸公差为IT10，其公差值为0.1mm，故=（410.05）mm；

2）求解工序尺寸L2；查《机械加工余量手册》得：Z3=1.0mm，则L2=L3+z3=42mm，由于是半精铣加工保证的经济精度等级可达到最终加工要求----IT10，因此确定该工序尺寸公差为IT10，其公差值为0.1mm，故=（420.05）mm；

3）求解工序尺寸L1；查《机械加工余量手册》得：Z2=2-z4=1.0mm，则L1=L2+Z2=43mm，因此确定该工序尺寸公差为IT12，其公差值为0.39mm，故=（430.185）mm；

三、为验证确定的工序尺寸及公差是否合理，还需要对加工余量进行校核。

1）余量Z4的校核 图a中尺寸链Z4是封闭环，计算可得：Z4=mm。

2）余量Z3的校核 图b中尺寸链Z3是封闭环，计算可得：Z3=mm。

3）余量Z2的校核 图c中尺寸链Z2是封闭环，计算可得：Z2=mm。

余量校核结果表明，所确定的工序尺寸基本正确。

第六章 切削用量的计算

1、工序10-粗铣拨叉头两端面

该工序分两个工步，工步1是以右端面定位，粗铣左端面；工步2是以左端面定位，粗铣右端面。由于这两个工步是在一台机床上经一次走刀加工完成的，因此它们所选用的切削速度υ和进给量f是一样的，只有背吃刀量不同。

（1）背吃刀量的确定 工步1的背吃刀量取为Z1（参见图5-1），Z1等于左端面的毛坯总余量减去工序2的余量Z3，即Z1=1mm；而工步2的背吃刀量取为Z2，故= Z2=1mm。

（2）进给量的确定 由表1.4《切削用量简明手册》，铣刀粗铣平面进给量，按中等条件选取，所以选择

f=0.08mm/r

（3）铣削速度的计算 查表《切削用量简明手册》直柄立式铣刀铣削速度，确定铣削速度为v=44.9m/min。

由此计算转速为n=178.65（r/min）。取转速为160r/min。

这时实际铣削速度

2、工序20-----半精铣拨叉头左端面

（1）背吃刀量的确定 取。

（2）进给量的确定 精加工进给量主要受加工表面粗糙度的限制。查表1.6《切削用量简明手册》，当表面粗糙度为3.2μm，时，每转进给量f=0.4mm/r。若齿数取z=10，则每齿进给量=0.04 mm/r.

（3）铣削速度的计算

本工序采用的是直柄立式铣刀，确定铣削速度为v=48.4m/min。

取转速为180r/min。可知实际铣削速度为45.24m/min.

3、工序30---粗铣拨叉脚两端面

（1）背吃刀量的确定 因为毛坯尺寸为16，粗铣后尺寸为12.8；故可知加工余量为3.2mm，因此确定背吃刀量a1=2.5,mm，a2=1mm。故

（2）进给量的确定 由表1.4《切削用量简明手册》，铣刀粗铣平面进给量，按中等条件选取，所以选择

f=0.08mm/r

（3）铣削速度的计算 查表《切削用量简明手册》直柄立式铣刀铣削速度，确定铣削速度为v=44.9m/min。

由此计算转速为n=178.65（r/min）。取转速为160r/min。

4、工序40-----半精铣拨叉脚两端面

（1）背吃刀量的确定 取。

（2）进给量的确定 精加工进给量主要受加工表面粗糙度的限制。查表1.6《切削用量简明手册》，当表面粗糙度为3.2μm，时，每转进给量f=0.4mm/r。若齿数取z=10，则每齿进给量=0.04 mm/r.

（3）铣削速度的计算

本工序采用的是直柄立式铣刀，确定铣削速度为v=48.4m/min。

取转速为180r/min。可知实际铣削速度为45.24m/min.

5、工序70-----半精铣拨叉头右端面

（1）背吃刀量的确定 取。

（2）进给量的确定 精加工进给量主要受加工表面粗糙度的限制。查表1.6《切削用量简明手册》，当表面粗糙度为3.2μm，时，每转进给量f=0.4mm/r。

若齿数取z=10，则每齿进给量=0.04 mm/r.

（3）铣削速度的计算

本工序采用的是三面刃铣刀，确定铣削速度为v=44.8m/min。

取转速为180r/min。可知实际铣削速度为45.24m/min.

6、工序80-----粗铣凸台

（1）背吃刀量的确定 取。

（2）进给量的确定 精加工进给量主要受加工表面粗糙度的限制。查表1.6《切削用量简明手册》，当表面粗糙度为6.3μm，时，每转进给量f=0.4mm/r。

若齿数取z=10，则每齿进给量=0.04 mm/r.

（3）铣削速度的计算

本工序采用的是三面刃铣刀，确定铣削速度为v=44.8m/min。

取转速为180r/min。可知实际铣削速度为45.24m/min.

7、工序90-----钻，攻丝M8螺纹孔

（1）钻φ7mm孔工步

由于工件材料为45，孔φ7mm，高速钢钻头，查表切削用量得，切削速度=20m/min，进给量f=0.2mm/r，取=7mm。

则=910r/min。

取转速为960r/min，故实际切削速度

（2）攻螺纹

由于攻螺纹螺距为1mm，则进给量为f=1mm/min，取v=5m/min，所以该工位主轴转速

取转速为195r/min，计算可得v=4.89m/min。

第七章拨叉的机械加工工艺过程卡片

第八章参考文献

1）《机械制造工艺学》机械工业出版社 王先逵主编 第二版

2）《机械制造技术基础课程设计指导教程》 机械工业出版社 邹青主编 2004.8

3）《机械制造工艺设计简明手册》 机械工业出版社 李益民主编 2002

4）《机械制造技术基础》高等教育出版社 张世昌、李旦、高航主编 第二版

5）《机械制造工艺基础》华中科技大学出版社 骆莉、卢记军主编

6）《切削用量简明手册》 http://www.fineprint.com.cn/

7）《材料成形技术基础》机械工业出版社 童幸生主编 2005.9

8）《金属工艺学》高等教育出版社 邓文英 、宋力宏主编

9）《互换性与技术测量》湖南大学出版社 徐学林主编 第二版

10）《机械加工余量手册》国防工业出版社 孙本绪、熊万武主编

小结

忙忙碌碌的一周很快过去了，在老师的耐心指导下，我完成了设计，经过了课程设计锻炼，我发现自己欠缺的东西很多。尤其是实践经验，对加工过程的了解甚少。现在已经大三了，理论与实践的结合比较重要。在这次设计中，才感觉到以前在工厂实习的过程有多么重要。

机械制造工艺学课程设计是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的学习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。

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，为今后参加工作打下一个良好的基础。同时也可以锻炼了我画图能力。

由于能力所限，设计尚有许多不足之处。在此特别感谢111老师的悉心指导