拨叉零件机械加工工艺规程及其夹具设计(课程设计).doc

课程设计（论文）任务及评语
学 院： 机械设计制造及其自动化 　　教研室：
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课程设计（论 文）题 目
拨叉零件机械加工工艺规程及其夹具设计
课程设计（论文）任务
1.设计内容
（1）设计对象来源于生产实践，用于机床，属轴类或盘套类零件；
（2）针对指定零件，利用相应工程软件（WORD,EXCEL,CAXA电子图版（或其它CAD软件）等）及相关参考资料（如工具书、指导书等）完成给定零件的工艺分析、制订机械加工工艺过程综合卡、设计夹具装配图，编写设计说明书等。
2.技术参数与要求
设备年产量1万件，废品率、备品率各0.1%，每台设备含该零件件数：1；
主要技术指标，包括产品规格、外型尺寸、重量和各种技术数据见零件图（零件图见附页）；
3.工作量
画零件图
制订零件加工工艺规程
机床夹具设计
编写设计说明书
指导教师评语及成绩
图纸( 20％)
说明书( 20％)
答辩( 40％)
平时( 20％)

成绩： 指导教师签字：

年 月 日

19 / 22

目 录
第一章 零件工艺性分析 1
第二章 生产纲领计算及生产类型的确定 1
第三章 毛坯种类及制造方法 1
第四章 拟定工艺路线 2
4.1 定位基准确定 2
4.2 各表面加工方案确定 2
4.3 工序安排 2
第五章 计算各工序的加工余量、工序尺寸及公差 4
5.1 粗铣，半精铣，精铣右端面工序尺寸及公差确定 4
5.2 粗铣，半精铣，精铣左端面工序尺寸及公差确定 4
5.3 Φ20孔工序尺寸及公差确定 5
5.4 拨叉脚内表面工序尺寸及公差确定 5
5.5 Φ5销孔工序尺寸及公差确定 5
第六章 各工序机床、刀具、量具、夹具的选择 6
第七章 工序切削用量和时间定额计算 7
7.1 粗铣，半精铣，精铣右端面 7
7.2 粗铣，半精铣，精铣右端面 9
7.3 粗扩，精扩，铰Φ20孔 10
7.4 粗铣、半精铣拨叉脚内表面 11
7.5 钻，粗铰，精铰Φ5孔 13
第八章 工艺规程的编制 15
第九章 专用夹具设计 16
9.1 方案分析 16
9.2 定位误差的计算： 16
9.3 夹紧力的计算： 16
第十章 设计体会 17
参考文献 18
附录 19

第一章 零件工艺性分析
拨叉零件的作用：用在变速箱换挡机构中，通过叉轴孔Φ20安装在变速叉轴上，销钉经拨叉上Φ5孔与叉轴固定，齿轮在拨叉脚内，操纵拨叉头部带动拨叉使拨叉脚内表面拨动齿轮换挡
本题目零件材料为球墨铸铁Q745-5,其力学性能:σb≥745MPa ,硬度HB 231-304。毛坯形式为铸件，轻型零件，生产纲领为大量批生产。
分析零件图，此零件需加工表面为拨叉两端面,Φ20通孔，Φ5销孔以及拨叉脚内表面。拨叉两端面和拨叉内表面加工精度可由铣削加工保证，Φ20孔和Φ5销孔加工精度可由钻，扩，铰一次加工就可以达到要求，所有加工表面都可在正常生产条件下，采用较经济的方法保质保量地加工出来。
由此可见，该零件的工艺性很好。
第二章 生产纲领计算及生产类型的确定
生产纲领：
N=Qn（1+a%）(1+b%)
=10000×(1+0.001)(1+0.001)
=10020.01 件/年
生产类型：查《机械制造基础课程设计指导教程》
∵质量0.15kg<4kg
∴由表1-4知该零件属于轻型零件（P5）
∵10020大于5000
∴由表1-5知该零件属于大批生产
第三章 毛坯种类及制造方法
毛坯材料为球墨铸铁Q745-5，根据零件生产类型，制造精度，原材料，加工余量等综合选择砂型铸造，因为是大批生产，采用砂型机器铸造。

图1 零件三维图

第四章 拟定工艺路线
4.1 定位基准确定
精基准：拨叉右端面，Φ20孔和拨叉脚内表面
粗基准：拨叉左端面，Φ20孔外圆面
4.2 各表面加工方案确定
表1 加工方案表
加工表面
经济精度
表面粗糙度
加工方案
备注
拨叉两端面
IT7
3.2
粗铣—半精铣— 精铣
表1—11
Φ20孔
IT7
1.6
粗扩 — 精扩— 铰
表1—10
Φ5销孔
IT7
1.6
钻 — 粗铰
— 精铰
表1—10
拨叉脚内表面
IT9
6.3
粗铣—半精铣
表1—11

4.3 工序安排
表2 工序方案一
Ⅰ
粗铣、半精铣、精铣右端面
Ⅱ
粗铣、半精铣、精铣左端面
Ⅲ
粗扩、精扩、铰Φ20孔
Ⅳ
校正拨叉脚
Ⅴ
粗铣、半精铣拨叉脚内表面
Ⅵ
钻、粗铰、精铰Φ5销孔
Ⅶ
去毛刺
Ⅷ
清洗
Ⅸ
终检

表3 工序方案二
Ⅰ
粗铣、半精铣、精铣右端面
Ⅱ
粗铣、半精铣、精铣左端面
Ⅲ
校正拨叉脚
Ⅳ
粗铣、半精铣拨叉脚内表面
Ⅴ
粗扩、精扩、铰Φ20孔
Ⅵ
钻、粗铰、精铰Φ5销孔
Ⅶ
去毛刺
Ⅷ
清洗
Ⅸ
终检

方案比较：孔是精基准，方案二中先加工拨叉脚内表面，再以它加工Φ20孔没有方案一中先加工孔，然后以孔为基准加工其他表面的加工精度高，所以选方案一。

第五章 计算各工序的加工余量、工序尺寸及公差
毛坯总余量及公差：
查得毛坯尺寸公差等级CT=10（表2—1）；
加工余量等级H（表2—5）；
公差为2.8mm（表2—3）；
总余量为4.0mm（《机械加工余量手册》表4-1）。

5.1 粗铣，半精铣，精铣右端面工序尺寸及公差确定
（1）加工方案 粗铣—半精铣—精铣
（2）基本尺寸、工步公差及偏差
表4 右端面工序尺寸
工序名称
加工余量
工序尺寸
工序公差
工序尺寸及偏差
粗铣
1.1
20.9
0.21

半精铣
0.7
20.2
0.052

精铣
0.2
20.0
0.021

（3）加工余量由表2—25查得，经济精度由表1—8查得，公差由表2-30查得，单边毛坯总余量2mm，工序尺寸为mm

5.2 粗铣，半精铣，精铣左端面工序尺寸及公差确定
（1）加工方案 粗铣—半精铣
（2）基本尺寸、工序公差及偏差
表5 左端面工序尺寸
工序名称
加工余量
工序尺寸
工序公差
工序尺寸及偏差
粗铣
1.1
18.9
0.21

半精铣
0.9
18.0
0.09

（3）加工余量由表2—25查得，经济精度由表1—8查得，公差由表2-30查得，单边毛坯总余量2mm，工序尺寸为mm

5.3 Φ20孔工序尺寸及公差确定
（1）加工方案 粗扩—精扩—铰
（2）基本尺寸、工序公差及偏差
表5 Φ20孔工序尺寸
工序名称
工序余量
工序尺寸
工序公差
工序尺寸及偏差
粗扩
2
Φ18.0
0.21

精扩
1.8
Φ19.8
0.084

铰
0.2
Φ20.0
0.021

（3）加工余量由表2—20查得，经济精度由表1—8查得，公差由表2-30查得，单边毛坯总余量2mm，工序尺寸为 mm

5.4 拨叉脚内表面工序尺寸及公差确定
（1）加工方案 粗铣两次
（2）基本尺寸、工序公差及偏差
表7 拨叉脚工序尺寸
工序名称
工序余量
工序尺寸
工序公差
工序尺寸及偏差
粗铣
3.3
18.3
0.13

粗铣
0.7
15
0.11

（3） 加工余量由表2—20查得，经济精度由表1—8查得，公差由表2-30查得，单边毛坯总余量2mm，工序尺寸为 mm

5.5 Φ5销孔工序尺寸及公差确定
（1）加工方案 钻—粗铰—精铰
（2）基本尺寸、工序公差及偏差
表8 Φ5销孔工序尺寸
工序名称
工序余量
工序尺寸
工序公差
工序尺寸及偏差
钻
4.8
Φ4.8
0.12

粗铰
0.2
Φ5.0
0.048

铰
0
Φ5.0
0.012

（3）加工余量由表2—20查得，经济精度由表1—8查得，公差由表2-30查得，工序尺寸为Φmm

第六章 各工序机床、刀具、量具、夹具的选择
工序(1)（2）— 拨叉右端面、左端面
机床：立式铣床X51 （P69）
刀具：YG8 Φ80 面铣刀 (P69)
量具：游标卡尺0~125（精度0.02）(P80)
夹具：支承板
工序（3）
机床：摇臂钻 Z3025 （P84）
刀具：1.高速钢Φ19.0直柄扩孔钻 (P51)
2.高速钢Φ19.7直柄扩孔钻 (P51)
3.硬质合金Φ20.0铰刀 (P57)
量具：塞规 百分表18~35（精度0.01）(P80)
夹具：支承板、V型块、支承钉
工序（5）
机床：卧式铣床 X60 （P90）
刀具：Φ80镶齿三面刃铣刀 L=14mm
量具：游标卡尺0~125（精度0.02）
夹具：V型块、支承钉
工序（6）
机床：摇臂钻 Z3025
刀具：1.高速钢Φ4.8 直柄短麻花钻
2.硬质合金Φ5.0直柄机用铰刀
量具：塞规 内径千分尺5~30（精度0.01）
夹具：专用夹具

第七章 工序切削用量和时间定额计算
7.1 粗铣，半精铣，精铣右端面
工步1 粗铣
（1）计算切削用量
由表5-7按机床功率和工件材料取f=0.2mm/z
背吃刀量等于加工余量=Z1=1.1mm
铣刀寿命T查表5-10得T=180min Z=10
切削速度由表5-13得：=64m/min
主轴转速
由机床转速表4-16 取=255
实际转速：
（2）时间定额
基本时间
L=62mm L1=0.5，d=80，=30,得L1=4mm L2=1mm

辅助时间tf =0.15×1.314=0.197min
其他时间tb+tx =6 % ×（1.314+0.197）=0.091min
单件时间tdj =1.602min
工步2 半精铣
（1）计算切削用量
由表5-7按机床功率和工件材料取f=0.2m/r
背吃刀量等于加工余量=Z2=0.7mm
切削速度由表5-13得：=72m/min
主轴转速
由机床转速表 取=300r/min
实际转速：
（2）时间定额
基本时间
L=62mm L1=0.5，d=80，=30,得L1=4mm L2=1mm

辅助时间tf =0.15×1.12=0.168min
其他时间tb+tx =6 % ×（1.12+0.168）=0.077min
单件时间tdj =1.361min
工步3精铣
（1）计算切削用量
由表5-7按机床功率和工件材料取f=0.2mm/r
背吃刀量等于加工余量= Z3 = 0.2mm
切削速度由表5-13得：=81min
主轴转速
由机床转速表 取=300r/min
实际转速：
（2）时间定额
基本时间
L=62mm L1=0.5，d=80，=30,得L1=4mm L2=1mm

辅助时间tf =0.15×1.12=0.168min
其他时间tb+tx =6 %×（1.12+0.168）=0.077min
单件时间tdj =1.361min
7.2 粗铣，半精铣，精铣右端面
工序(二)切削用量和时间定额与工序(一)相同。

7.3 粗扩，精扩，铰Φ20孔
工步1 粗扩
（1）计算切削用量
由表5-25按扩孔钻直径和工件材料取f=0.7mm/r
背吃刀量=Z2/2 =1 mm
切削速度由表5-27得：=23.7m/min
主轴转速
由机床转速表 取=400r/min
实际转速：
（2）时间定额
基本时间
L=18mm L1=(D-d)/2×cotKr+1，Kr=45°,D=19,d=16，得L1=2.5mm L2=2mm

辅助时间tf =0.15×0.08=0.012min
其他时间tb+tx =6 %×（0.08+0.012）=0.006min
单件时间td j =5.8s=0.097min
工步2 精扩
（1）计算切削用量
由表5-25按扩孔钻直径和工件材料取f=0.6mm/r
背吃刀量=Z3/2 =0.35 mm
切削速度由表5-27得：=28.6m/min
主轴转速
由机床转速表 取=500r/min
实际转速：
（2）时间定额
基本时间
L=18mm L1=(D-d)/2×cotKr+1，Kr=45°,D=19.7,d=19，得L1=1.35mm L2=4mm

辅助时间t f =0.15×0.078=0.012min
其他时间tb+tx =6 %×（0.078+0.012）=0.005min
单件时间tdj =0.095min
工步3铰孔
（1）计算切削用量
由表5-32按铰刀直径和工件材料取f=0.35mm/r
背吃刀量=Z1/2 =0.1 mm
切削速度由表5-32得：=10m/min
主轴转速
由机床转速表 取=200r/min
实际转速：
（2）时间定额
基本时间
L=18mm 由表5—46得L1=0.1mm L2=15mm

辅助时间tf =0.15×0.473=0.071min
其他时间tb+tx =6 %×（0.473+0.071）=0.033min
单件时间tdj =0.871min
7.4 粗铣、半精铣拨叉脚内表面
工步1粗铣
（1）计算切削用量
由表5-6按铣床功率，工艺系统刚度和工件材料取f=0.007mm/z
背吃刀量=0.35mm
切削速度由表5-15得：=31m/min
主轴转速
由机床转速表 取=140
实际转速：
（2）时间定额
基本时间
L=16mm L1=，d=15，得L1=31.4mm ， L2=2mm

辅助时间tf =0.15×50.4=7.56min
其他时间tb+tx =6 %×（50.4+7.56）=3.48min
单件时间tdj =61.44min
工步2 半精铣
（1）计算切削用量
由表5-6按铣床功率，工艺系统刚度和工件材料取f=0.015mm/z
背吃刀量=1.65mm
切削速度由表5-15得：=31m/min
主轴转速
由机床转速表 取=140
实际转速：

（2）时间定额
基本时间
L=16mm L1=，d=15，得L1=31.4mm ， L2=2mm

辅助时间tf =0.15×23.5=3.5min
其他时间tb+tx =6 %×（23.5+3.5）=1.62min
单件时间tdj =28.62min
7.5 钻，粗铰，精铰Φ5孔
工步1 钻
（1）计算切削用量
由表5-22按麻花钻直径和工件材料取f=0.07mm/r
背吃刀量=Φ钻/2 =2.4 mm
切削速度由表5-22得：=15m/min
主轴转速
由机床转速表 取=1000r/min
实际转速：
（2）时间定额
基本时间
L=30mm l1=D/2×cotKr+1，Kr=45°,得L1=3.5mm L2=1mm

辅助时间tf=0.15×0.493=0.034min
其他时间tb+tx=6%×（0.493+0.074）=0.034min
单件时间tdj=0.601min

工步2 粗铰
（1）计算切削用量
由表5-32按铰刀直径和工件材料取f=0.18mm/r
背吃刀量=Z2/2 =0.1mm
切削速度由表5-32得：=8m/min
主轴转速
由机床转速表 取=500r/min
实际转速：
（2）时间定额
基本时间
L=30mm 由表5—46 L1=(D-d)/2cotKr+1得L1=0.1mm L2=15mm

辅助时间tf = 0.15×0.346=0.052min
其他时间tb+tx = 6 %×（0.346+0.052）=0.024min
单件时间tdj = 0.422min
工步3 精铰
（1）计算切削用量
由表5-32按铰刀直径和工件材料取f=0.15mm/r
背吃刀量=0mm
切削速度由表5-32得：=10m/min
主轴转速
由机床转速表 取=630r/min
实际转速：

（2）时间定额
基本时间
L=30mm 由表5—46得L1=0.1mm L2=1mm

辅助时间tf=0.15×0.324=0.049min
其他时间tb+tx=6%×（0.324+0.049）=0.022min
单件时间tdj=0.395min

第八章 工艺规程的编制
按照工序设计所得的计算结果填写机械加工工艺过程综合卡片，绘制工序简图。(综合卡见附录)
第九章 专用夹具设计
9.1 方案分析
钻床夹具的用途是来完成工序（六），通过一次装夹，完成对Φ5孔的钻、铰加工。同样采用“一面两销（其中一个销限制绕轴向的转动）”的定位方式，使用平压板，双头螺柱+垫片+六角螺母，调整支撑对工件夹紧。(夹具图见附录)
夹具设计的主要目的是保证加工孔的同轴度。为完成钻、铰孔，采用快换钻套以提高效率。夹具应用在摇臂钻床Z3025上。
夹具的优点是夹紧快速简单，适合大量生产。
1.可换钻套高度H
钻套高度与孔距精度，工件材料，孔加工深度，刀具刚度，工件表面形状等因素等有关,可换钻套高度由表9-9由孔径d确定，H=12mm，h=8mm
2.排屑间隙h
钻套底部与工件间的距离h称为排屑间隙。h应适当选取，间隙太小，排屑难以自由排出，将加工表面损坏，甚至折断钻头。h太大时将导致导向精度降低。
排屑间隙h=(0.3-0.7)d=2.5mm
9.2 定位误差的计算：
由课程设计指导教程P170一面一销定位得△dw=TD+Td+△S=0.012mm
9.3 夹紧力的计算：
由P191表10-1 查得公式并计算
F==42N 夹紧力符合要求

第十章 设计体会

参考文献
【1】 邹青主编.机械制造技术基础课程设计指导教程北京：机械工业出版社 2004
【2】 孙本绪主编.机械加工余量手册北京：国防工业出版社 1999
【3】 陈宏钧主编.实用机械加工工艺手册北京:机械工业出版社,2012,第1版
【4】 李名望主编.机床夹具选用简明手册北京:化学工业出版社,2012,第1版
【5】 白海清主编.机床夹具及量具设计重庆:重庆大学出版社,2013,第1版
【6】 王光斗主编.机床夹具设计手册上海：上海科学技术出版社，2000，第3版

附录

零件图

机械加工工艺过程综合卡片

夹具图