1、 机械制造学拨叉 831003 设计说明书 华东交通大学理工学院机械制造工艺学课程设计任务书题目：设计“拨叉（831003） ”零件的机械加工工艺规程及工艺装备（年产量为 4000 件）内容：1 零件图 1 张2 毛坯图 1 张3 机械加工工艺过程综合卡片 1 张4 结构设计装配图 1 张5 结构设计零件图 1 张6 课程设计说明书 1 份机械制造学拨叉 831003 设计说明书 班 级 学 生 指 导 老师 教研室主任 2014 年 6 月机械制造学拨叉 831003 设计说明书 目 录一、零件的分析 - 1（1）零件的作用 - 1（2）零件的工艺分析 - 1二、工艺规程设计 - 1（一）确
2、定毛坯的制造形式 - 1（二）基准面的选择 - 2（三）制定工艺路线 - 2（4）机械加工余量、工序及毛坯尺寸的确定 - 3（5）确定切削用量及基本工时 - 5三 . 参 考 文 献 - 15机械制造学拨叉 831003 设计说明书 1一、零件的分析（一）零件的作用题目给定的零件是 C6140 拨叉,它位于车床变速机构中，主要其换挡作用。通过拨叉的拨动使车床滑移齿轮与不同的齿轮啮合从而达到要求的主轴转速。宽度为 30mm 的面的尺寸精度要求很高，在拨叉工作工程中，和如果拨叉和槽的配合尺寸精度不高或者它们之间的空隙很大时。滑移齿轮就达不到很高的定位精度，这样滑移齿轮就不能很好的与其他齿轮进行正确
3、有效的啮合。从而影响整个传动系统的工作。所以拨叉宽度为30mm 的面和槽之间要达到很高的配合精度。（二）零件的工艺分析拨叉 831003 共有两组加工表面，而这二组加工表面之间有一定的位置要求，分述如下：1.以 25mm 孔为中心加工表面，加工的有：25H7mm 的 l六齿花键孔及倒角，尺寸为 80与花键孔垂直的两端面，尺寸为 18H11 与花键孔垂直的通槽。2.与花键孔平行的表面。加工表面有：与花键孔中心轴线相距 22的上表面，与上表面垂直的二个 M8 通孔和一个 5锥孔。 这两组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是：(1) 上表面与 25mm 花键孔中心线平行度为 0.10；(2) 18
4、H11 通槽两侧面与与 25mm 花键孔中心线的垂直度为 0.08。由以上分析可知，对于这二组加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具进行另一组表面的加工，机械制造学拨叉 831003 设计说明书 2并且保证它们之间的位置精度要求。二、工艺规程设计（一）确定毛坯的制造形式此次所设计的拨叉材料为 HT200，根据材料成型工艺可知用金属型铸造。该零件能够承受较大载荷和冲击载荷，能够满足使用要求。由于零件年产量为 4000 件，已达中小批生产的水平。而且零件形状简单故毛坯形状需与零件的形状尽量接近，可选为铸出。这从提高生产率、保证加工精度上考虑，也是应该的。（二）基准面的选择基准面选
5、择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产效率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。（1）粗基准的选择：选择粗基准时，主要保证各加工面有足够的余量，使加工表面与不加工表面的尺寸符合图纸的要求。所以以上下表面和两 侧面作为粗基准，以消除 ， ， 三zxy个自由度，用以消除 ， ， 三个自由度，达到完全定位。xyz（2） 精基准的选择：选择精基准时，是从保证工件加工精度要求出发的，其次是安装方便可靠。所以根据精基准选择原则中的基准重合原则，选用设计基准作为精基准，以避免定位基准与设计基准不重合引起的误
6、差。（三）制定工艺路线制定工艺路线的出发点，是应该使零件件的几何形状、尺机械制造学拨叉 831003 设计说明书 3寸精度及位置精度等技术要求得到妥善保证，在生产纲领确定成批生产的情况下，我们尽量集中工序来提高生产率，除此之外我们还应该考虑经济效益，工艺简单工序集中，尽量降低成本。1.工艺路线方案一工序 I 铸造毛坯工序 II 粗铣左右两端面工序 III 钻孔 20mm、扩花键底孔 22mm工序 IV 内花键孔倒角 215工序 V 拉花键孔工序 VI 精铣左端面工序 VII 粗、精铣 80x30 面工序 VIII 钻 2M8 孔工序 IX 铣通槽 18H11工序 X 攻螺纹 2M8工序 XI
7、去毛刺工序 XII 检查2.工艺路线方案二工序 I 铸造毛坯工序 II 先粗铣右端面工序 III 粗铣左端面在精铣左端面工序 IV 钻孔 20mm工序 V 扩花键底孔 22mm、内花键孔倒角 215工序 VI 粗、精铣 80x30 面工序 VII 钻 2M8 孔， 5mm 锥孔，攻螺纹 2M8机械制造学拨叉 831003 设计说明书 4工序 VIII 铣通槽 18H11工序 IX 拉花键孔工序 X 去毛刺工序 XI 检查3.工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先拉 25H7mm 的l 六齿花键孔，再以该花键孔为基准加工尺寸为 80与花键孔垂直的两端面，尺寸为 18H11 与
8、花键孔垂直的通槽，方案二是先铣上面，再拉花键孔。两相比较可以看出，方案一可以避免加工上表面和槽的设计基准和加工基准不重合的问题，但方案一中钻花键孔和倒角分了两道工序，钻螺纹孔和攻螺纹也分了两道工序，这样增加了两道工序浪费了装夹的时间，因此决定综合两套方案。具体工艺过程如下：工序 I 铸造毛坯工序 II 先粗铣右端面工序 III 粗铣左端面在精铣左端面工序 IV 钻孔 20mm工序 V 扩花键底孔 22mm、内花键孔倒角 215工序 VI 拉花键孔工序 VII 粗、精铣 80x30 面工序 VIII 钻 2M8 孔，5mm 锥孔，攻螺纹 2M8工序 IX 铣通槽 18H11工序 X 去毛刺工序
9、XI 检查以上工艺过程详见附表“机械加工工艺过程综合卡片”机械制造学拨叉 831003 设计说明书 5（四）、机械加工余量、工序及毛坯尺寸的确定：“拨叉 831003”零件材料为 HT200，毛坯重量约为0.84Kg，生产类型为中批生产，通用工艺装备采用铸造。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、 工序尺寸及毛坯尺寸如下：铣端面根据零件图计算轮廓尺寸，长 40mm，宽为 80mm，高为75mm，故零件最大轮廓尺寸为 80mm。选取公差等级 CT 由机械制造技术基础课程设计指南中表 5-2 可查得毛坯件的公差等级为 1113 级，取为 11 级。求铸件尺寸公差 根据加工面
10、的基本尺寸和铸件公差等级CT，由机械制造技术基础课程设计指南中表 5-3 可查得尺寸公差为 CT=4.4mm求机械加工余量由机械制造技术基础课程设计指南表5-5 查得机械加工余量等级范围为 FH，取为 F 级求 RAM（要求的机械加工余量）对所有的加工表面取同一数值，由机械制造技术基础课程设计指南表 5-4 查得最大轮廓尺寸为 80mm、机械加工余量为 F 级，得 RAM 数值为 1mm。求毛坯尺寸 2-M8 通孔和 5 锥孔较小铸成实心；左、上端面面单侧加工，应由机械制造技术基础课程设计指南式 5-1 求出，即： R=F+RAM+CT/2=80+1+4.4/2=83.2mm左右端面粗加工，右
11、端面精加工所以取 R=85mm上面为单侧加工，毛坯尺寸由机械制造技术基础课程设计指南式 5-1 求出，即：机械制造学拨叉 831003 设计说明书 6R=F+RAM+CT/2=72+1+4.4/2=75.2mm 为了简化铸件的形状取 R75mm为方便装夹，所以在前端面花键孔要求花键孔为外径定心，故采用拉削加工。内孔 22H12：钻孔：20扩钻：22 2Z=2.0拉花键孔（6-25H722H126H11）花键孔要求外径定心，花键内径拉削时的加工余量为孔的公差 0.17。铣通槽 18H11粗铣 16 2Z=4.0半精铣 18 2Z=2.0（五）确定切削用量及基本工时工序：铸造毛坯工序 II:铣右端
12、面粗铣右端面至尺寸 831）加工余量的确定由前面可知左右两端面粗加工加工余量都为 2mm，加工余量较小故采用一次切削故 ap2mm。2）切削用量的确定机械制造学拨叉 831003 设计说明书 7由机械加工工艺手册表 2.120 选择高速钢立铣刀，铣刀直径为 32 mm 齿数为 4。由机械加工工艺手册表 2.196 查得加工材料为灰铸铁，铣削宽度为 awd o/2，铣刀的铣削速度为v18.29m/min，每齿进给量为 0.1020.13mm/z则主轴转速为n =358.3577.2 r/min Dv10取 n460r/min，由此可得 Vf 0.114460zn202.4mm/min3）铣削加工
13、工时的计算由机械加工工艺手册表 2.199 可查得t ivlLwf21式中i 为次给次数 i 240od0.5d o+（0.51.0）17mm1l12 mm 取 1 mml2l则min62.04.25tj 85x75x40机械制造学拨叉 831003 设计说明书 8辅助时间 与基本时间 之间的关系 ，这里取ftjt jf tt)2.015(，则：jft15.0min093.15.22ttf其他时间除了工作休息时间（基本时间与辅助时间之和）以外，每道工序的单件时间还包括布置场地时间、休息与生理需要时间和准备与终结时间。由于该工件的生产类型为中小批量生产，分摊到每个工件上的准备与终结时间甚微，可忽
14、略不计;布置场地时间是工作时间的 2%-7%(取为 5%),休息与生理需要时间是工作时间的 2%-4%(取为 3%),故各工序的其他时间： 可按关系式qt计算，则：)(%)35(fjtmin057.t8f2j2q）（这本工序基本时间 in7.05.093.62.ttqf2j2 工序 III:铣左端面1 粗铣左端面至尺寸 81设计步骤如同上一工序，所以 min92.04.2175t1.3j i38.1.3ttf2 半精铣右端面至尺寸 801）加工背吃刀量 ap 的确定由前面可知道精铣的加工余量为 1 mm，故 ap1 mm机械制造学拨叉 831003 设计说明书 92）进给量的确定由机械加工工艺
15、手册表 2.172 查得高速钢立铣刀直径为 32 mm，选用与粗铣时同一铣刀和机床。铣削宽度为 awd o/2 是的每齿进给量为 0.160.10 mm/z，因为表精度要求较高故 fz0.12mm/z3）切削用量的确定由机械加工工艺手册表 2.175 查得铣刀磨钝标准查得后刀面最大磨损限度为 0.20.25 mm。由机械加工工艺手册表 2.176 限度寿命查得限度寿命 T=60min。由机械加工工艺手册 表 2.1-92 查得 Vc22 m/min，则铣床的主轴转速：n 278.7r/minodv10取 n280 r/min。 则 Vff z*z*n0.12*4*280=134.4 mm/mi
16、n4）计算铣削加工工时由上面可知t ivlLwf21式中、 、 与上述所相同。wl12lap2mm rf/m4.0n460r/mini=2机械制造学拨叉 831003 设计说明书 10I 240od将各参数代入上式可得：min8.124.1375t2.3j i9.0tt2.3j1.j3jin8.5.2.32.3ttf min42.0.1.02.31.3 ffftt i5%8tq3in735.1.042.ttq3f3j 工序 IV：钻孔 20mm以外圆为基准钻 201） 决定进给量由切削用量简明手册表 2.7 选择高速钢麻花钻头其直径 do20mm。铸铁的硬度大于 200HBS 查得进给量 f=
17、0.430.53mm/r 由于Yd80/204 查得修正系数 Ktf0.95 则 f0.410.50mm/r。由切削用量简明手册表 2.8 可查得钻头强度允许的进给量为 f1.75mm/r。由切削用量简明手册表 2.9 可知机床进给机构强度min62.0tjmin093.2ftmin057.2qt机械制造学拨叉 831003 设计说明书 11所允许的钻削进给量。选用 Z525 钻床由表 2.35 查得进给机构允许的最大抗力Fmax8830N，d o 20.5，查 f0.93mm/s，故取 f0.48 由切削用量简明手册表 2.19 查得高速钢钻头钻孔的轴向力F5510N 小于 Fmax，故可用
18、。2） 确定钻头的磨钝标准及寿命。由切削用量简明手册表 2.12 查的钻头后刀面最大磨损量取 0.6mm，寿命为 T=15mim。 3）确定切削速度odvn1020*14.38286.6r/min由切削用量简明手册表 2.35 取 n272r/min 则实际切削速度Vc 17.1 m/min。10Dn014.3*274）检验机床扭矩及功率 由切削用量简明手册表 2.20 可查得 f 0.5 mm/r 时，Mc76.81Nm。当 nc272r/min 时由切削用量简明手册 表2.35可查得 Mm144.2Nm。由切削用量简明手册表 2.23 查得 Pc1.1 kw。Pe2.60.817.76 k
19、w。因为 Mc Mm，Pc Pe，故所选切削用量可用。min7.0t2min92.0t1.3j8.fap1 mmf0.48mm/r机械制造学拨叉 831003 设计说明书 12f0.48mm/r ，nn c272r/min。Vc17m/min。计算基本工时：tm nfL由切削用量简明手册表 2.29 查得入切量与超切量分别为 10mm 和 10mm。故： 0.69 min。4jtnfL48.0*271min354ttf i06.79.%8tq4in857.3.150ttq4f4j 工序 V：扩底孔倒角1 以外圆为基准扩孔 22H121）确定背吃刀量由切削用量简明手册查得背吃刀量为 2mm。2）
20、确定进给量由切削用量简明手册查的 f0.60.7mm/r。根据机床说明书取 f 0.62mm/r3）计算切削速度 1.7*32312Vn5.78.5 m/min由此可知主轴的的转速为：n82.5r/minn280 r/minI=2 min8.1t2.3ji.t3jmin28.0.3ft4fin51.0tq3m7机械制造学拨叉 831003 设计说明书 13根据机床说明书取 n140r/min，则实际切削速度v 9.67 m/min104V4）计算切削工时由切削用量简明手册表 2.5 可查得 Kv 3060，取Kv45。 由机械加工工艺手册表 3.5.1 查得 tm ，fnL21式中各参数：L=
21、80mm， L11.7072.107，取 L12mm。故0.8minj5.1tmin12.0.j5.1.5ttf2 倒角f=0.05/r =0.516m/s n = = =6.3r/s (378r/min)swd10 v263.1450按机床选取 n =380r/min=6.33r/s切削工时 L=2.0mm，L = 2.5mm，1t = = =14s （0.23min）2.5jfw1n05.362min3.1.8ttj5.2j.1j5 f0.48mm/r机械制造学拨叉 831003 设计说明书 14min0345.1.j5.22.5ttf i1.2.51.5ffftt in895.04.%8
22、tq5min374.1.1.3ttq5f5j 工序 VI：拉花键由机械加工工艺手册表 4.1-42 拉刀的齿开量查得矩形花键拉刀，工件材料铸铁的齿开量为 0.040.1mm，取齿开量为 0.06mm。拉削速度由机械加工工艺手册表 4.165 查得表面粗糙度要切 Ra1.252.5，拉削速度为 级的花键拉削速度为Vc4.53.5 m/min 取 Vc3 m/min拉削级别由机械加工工艺手册表 4.166 查得。拉削加工工时t zvfkLZb10式中 Zb 为单面余量 Zb 1.5 mm25L 为拉削表明长度 L80 mm为拉削系数，取 1.2K 考虑机床返回行程系数取 k1.4v 为拉削速度fz
23、 为拉刀单面齿开量z 为拉刀同时工作齿数 z L/PP 为拉刀齿距 P（1.251.5） 1.3580n272r/min0.69 min4jtmin1035.4ft6qi87.t4机械制造学拨叉 831003 设计说明书 1512 mm所以拉刀同时工作齿数为zL/P=80/12 7所以t 0.16 min6j 7*06.3141285.minj6ttf i0147.8.%tq3in982.6.0ttqf6j6 工序 VII：粗、半精铣台阶面1 粗铣上表面的台阶面1）背吃刀量的确定因为切削余量较小故一次切削就可切除所有余量故a10=z=2mm。2）进给量的确定。选用硬质合金端铣刀刀具材料为 YG
24、6 铣刀直径为 8mm 齿数为10，选用 X5032，卧式升降台铣床，功率为 7.5KW。由实用机械加工工艺手册表 1192 可查得每齿进给量fz0.140.24mm 取 fz0.2mm/z3）铣削速度的确定。由实用机械加工工艺手册表 11-94 可查得灰铸铁的硬度为150225HBS，查得 Vc=6010m/min。则主轴转速为n1000Vc/ D238.8437.9r/min 。V ff zZn477.6875.6r/mm。故取 n300r/min ，V f480mm/min。切削工时：由切削用量简明手册表 3.26 可查得入切量及超切量f0.62mm/rn82.5r/min机械制造学拨叉
25、 831003 设计说明书 16Y+ =12mm。故 0.18min1.7jtfVYL4801275minj7.11.7ttf2 半精铣上顶面1）背吃刀量的确定由实用机械加工工艺手册表 6-30 查得半精铣的铣削用量为1mm ，即 ap1mm。2）进给量的确定选用与粗铣刀同样的刀具与机床，由实用机械加工工艺手册表 11-92 要求表面粗糙度为 3.2 查得每转进给量为 0.51.0 故取0.5mm/r3）铣削速度的确定由实用机械加工工艺手册查得铣削速度为 60110m/min 则机床主轴转速 n1000Vc/ D=238.8437.9r/mim 取n300r/min，则 Vf150mm/min
26、。4）计算切削工时由切削用量简明手册表 3.26 查得入切量和超切量Y+ 12mm。则 0.61min2.7jtfVYL15028min9j7.22.7ttf i7.061.8.0ttj7.2j.1j7in85.92.71.7 ffftt0.8minj5.1tmin2.01.5ftf=0.05/rN=378r/mint =0.23min2.5jmin03.1tj5i4.2.5ftn10fmi89.tq5374机械制造学拨叉 831003 设计说明书 17min145.098.%2tq7i390ttq7f7j 工序 VIII：钻 2-M8 底孔、攻丝、5 锥孔1 钻螺纹通孔 2X71）选择切削用
27、量选择高速钢直柄麻花钻直径为 7，钻头形状为双锥修磨横刃。由切削用量简明手册表 2.7 查得进给量f0.360.44mm/r，由切削用量简明手册表 2.83 和钻头允许的进给量确定进给量 f0.86mm/r。由切削用量简明手册表 2.9 机床进给机构所允许的钻削进给量查得f1.6mm/r。故由 Z525 型立式钻创说明书取 f0.36mm/r。2）确定钻头磨钝标准及寿命由切削用量简明手册表 2.12 查得磨钝标准为0.50.8 寿命为 T35min。3）确定切削速度由切削用量简明手册表 2.15 查得切削速度为V18m/min。则主轴转速为 n 818.9 r/min。Dv10由 Z525 钻
28、床说明书由就近原则取 n680 r/min。故实际切削速度为 v14.9 m/min4）校核机床扭矩及功率由切削用量简明手册表 2.20 查得FyZoFf kfdCMyZoKfc机械制造学拨叉 831003 设计说明书 18dMcVP30=420, =1 0.8， =0.206, 2.0, FCFZFyMCMZ=0.8My4207 20.360.81f1298.3 NMc0.2067 20.360.814.5 NmPc 0.32 KW 7*309.145根据 Z525 机床说明书可知 Mm=42.2 Nm, Pe=2.8*0.81=2.26 KW, Fmax=8830 N 由于上面所算出的的数
29、据都小于机床的各个相应的参数，故机床符合要求。5）计算钻削加工工时由切削用量简明手册表 2.29 查得入切量和超切量 y的值为 6 mm。故min07.68*3.01tj8.1 nfyL因为表面存在俩加工孔故加工工时为 Tj8.1=2t0.14 minin021.5.j8.11.8Tf2 攻丝由机械加工工艺手册表 7.2-4 选用 M8 细柄机用丝锥，在普通钻床上攻丝。由机械加工工艺手册表 7.2-13 在普通钻床上攻丝切削速度表查得 Vc1112 m/min。故钻床主轴的转速为：n 437.9 477.7 r/minDVc10t 0.16 min6jmin024.6fti17.tq3n980
30、6n300r/min机械制造学拨叉 831003 设计说明书 19由 Z525 的说明书的参数可取 n392 r/min。故实际切削速度为Vc9.8 mm/min攻螺纹机动实际的计算tm 11npl其中： ：工件螺纹的长度 10 mm。ll：丝锥切削长度 22 mm。11：攻螺纹是的超切量 （23）P 取 3。：攻螺纹是的转速 392 r/min。nn：丝锥退出时的转速 680 r/min。1 1P:螺距 p=0.5mm min28.063925.02tj8. i4.1j8.2.tf3 钻 5 锥孔同钻螺纹通孔 in07.68*3.0tj8.3 nfyLmi15j8.33.8ttf in49.
31、07.2.04.ttj8.3j.2j8.1j i35.11.3.82.1.8ffff tt min352.06.%tq8=0.18min1.7jtmin027.1.7ft=0.61min2.7jtmin0915.2.7ft机械制造学拨叉 831003 设计说明书 20min6987.01352.07.49.ttq8f8j 工序 IX：铣槽 18H111 粗铣 1）选择与加工左右端面同一铣床。选择高速钢立铣刀，铣刀直径为 16mm 齿数为 3。因为槽深为 35 mm 故铣 18H11 槽时底边留有 5 mm 的加工余量，精铣以达到图纸所规定的表面粗糙度的要求故 ap30 mm2）切削用量的确定由
32、机械加工工艺手册表 2.1-96 查得切削速度为V1829 m/min 每齿进给量为 fz0.0630.102 mm/z 取 fz0.09 mm/z。则铣床主轴转速为n =358.3577.2 r/minDV10根据机床说明书可取 n460 r/min。则实际转速为Vff znz0.093460124.2 mm/min3）切削加工工时由机械加工工艺手册表 2.1-99 查得 0.81 miniVlltfw211.9j2.4190min5j9.11.9ttf2 精铣min79.0tji185.7ftn40qmi39.t7f0.36mm/r机械制造学拨叉 831003 设计说明书 211）选取与粗
33、铣 18H11 槽同一规格的铣刀，背吃刀量 ap5 mm。2）确定进给量由机械加工工艺手册表 2.1-72 查得每齿进给量为fz0.050.08 mm/z 取 fz0.06 mm/z。由机械加工工艺手册表 2.1-75 查得后刀面最大磨损限度为 0.220.25 mm。由表 2.1-76 查得铣刀寿命为 T60 min3）切削用量的确定由机械加工工艺手册表 2.1-92 查得 V22 m/min，则主轴转速n =437.9 r/minDV10根据机床的说明书确定主轴转速为 n460 r/min。则 Vff znz82.8 mm/min4）计算切削工时由机械加工工艺手册表 2.1-99 查得=1
34、.2miniltf21j9.2VL28.1940min.5.j9.22.9ttf i01.8.0ttj9.2j.1j9in355.2.91.9 ffftt mi698.031.%8tq9in13.2.5.2ttq9f9j n680 r/min机械制造学拨叉 831003 设计说明书 22三 . 参 考 文 献1. 杨叔子，机械加工工艺师手册第 2 版第 2 册，北京：机械工业出版社，2004。2. 上海金属切削技术协会，切削用量简明手册M，上海：上海科学技术出版社，2004。3. 韩秋实、王红军，机械制造技术基础，北京：机械工业出版社，2009。4.崇凯，机械制造技术基础课程设计指南，化学工业
35、出版社5. 赵家齐，机械制造工艺学课程设计指导书，北京：机械工业出版社，2000。Tj8.1=0.14 min min021.1.8fTn392 r/min机械制造学拨叉 831003 设计说明书 23min28.0tj8.4.fmin07.tj8.3i15.3.8ftn490jmi735.8ftn120qi69.t8ap30 mm机械制造学拨叉 831003 设计说明书 24f=0.27mm/rn460 r/min min81.0.9jti25.1.9ftf=0.18mm/r机械制造学拨叉 831003 设计说明书 25n460 r/min min2.1tj9.in18.02.9ftmjin3015.9ft68qmi.2t9
