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《制造技术基础课程设计》课程设计报告

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课程设计说明书

《制造技术基础课程设计》
目录
一、零件的工艺分析及生产类型的确定 1
1、零件的作用 1
2、零件的技术要求 2
3、确定零件的生产类型 3
二、选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图 4
1、选择毛坯 4
三、机床设备及工艺装备的选用 7
1、机床设备的选用 7
2、、工艺装备的选用 7
四、工序设计 7
1、机床设备的选用 7
2、工艺装备的选用 8
五、确定切削用量及基本时间 8
1、切削用量的计算 9
2、时间定额的计算 10
六、夹具设计 13
1、夹具设计要求 13
2、夹具设计任务 14
3、确定夹具的结构方案 14
七、设计小结 15
八、附图 15

注意：本说明书提到的图表如未给，均为《机械制造技术基础课程设计指南》上的图表，请参考本书

一、零件的工艺分析及生产类型的确定

图1 拔叉的零件图
1、零件的作用
该拨叉应用在机床变速箱的换档机构中。拨叉头以 孔套在变速叉轴上，并用 螺纹孔与变速叉轴联结，拨叉脚则夹在双联变换齿轮的槽中。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箱中滑动，拨叉脚拨动双联变换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弯曲应力和冲击载荷的作用，因此该零件应具有足够的强度、刚度和韧性，以适应拨叉的工作条件。该零件的主要工作表面为叉爪口内两端面、内侧面、叉轴孔 和锥销孔 ，在设计工艺规程时应重点予以保证。
2、零件的技术要求
该拨叉的全部技术要求列于表2—1中。
表2-1 拨叉零件技术要求
加工表面
尺寸及偏差mm
公差及精度等级
表面粗糙度Ra
形位公差/mm
拨叉头顶面
50mm
IT10
3。2

叉轴孔

IT7
1.6

拨叉脚两端面
mm
IT10
3。2

叉爪口上内侧面

IT12
6.3

叉爪口内侧面

IT10
3。2

拨叉脚两底面

IT12
6.3

M8螺纹孔
Φ8mm

孔

IT7
1。6

该拨叉形状特殊、结构简单，属典型的叉杆类零件。为实现换档、变速的功能，其叉轴孔与变速叉轴有配合要求，因此加工精度要求较高.拨叉脚两端面与叉爪口内侧面在工作中需承受冲击载荷,为增强其耐磨性，该表面要求高频淬火处理，硬度为48～58HRC；为保证拨叉换档时叉脚受力均匀,要求拨叉脚两端面对叉轴孔的垂直度要求为0.07mm。为保证拨叉在叉轴上有准确的位置，改换档位准确，拨叉采用锥销定位,锥销孔的尺寸为。拨叉头顶面对叉轴孔的垂直度要求为0.05mm。
由零件图可知，拨叉头顶面要求切削加工提高了换档时叉脚断面的接触刚度；孔和孔的端面均为平面，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(拨叉脚两端面、叉爪口内侧面、变速叉轴孔和锥销孔）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，但也可以在正常生产条件下，采用经济加工方法加工出合格产品。由此可见，该零件的工艺性较好。
综上所述，该拨叉件的各项技术要求制定较合理，符合该零件在变速箱中的功用。
3、确定零件的生产类型
拨叉重量为1kg，查表2—2知,拨叉结合生产实际，备品率a％和废品率b%分别取3％和0。5％，则年产纲领
属轻型零件；由表2—3知，该拨叉的生产类型为大批生产。

表2-3
二、选择毛坯，确定毛坯尺寸,设计毛坯图
1、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冲击韧度，获得纤维组织，毛坯选用铸件。该拨叉的轮廓尺寸不大，且生产类型为大批生产，为提高生产率和零件精度，宜采用铸造法制造毛坯。毛坯的拔模斜度为5度。
因为金属模机器造型生产率较高、铸件精度高、表面质量与机械性能均较好，适于大批大量生产。
（1）确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量

1) 求最大轮廓尺寸
根据零件图计算轮廓尺寸，最大轮廓尺寸为78mm.
2) 选取公差等级CT
铸造方法按机器造型、铸件材料按灰铸铁，得公差等级范围8～12级，取为10级.
3) 求铸件尺寸公差
根据加工面的基本尺寸和铸件公差等级CT，查表5-3，尺寸公差选为2。8mm，其中公差带相对于基本尺寸按对称分布。
4) 求机械加工余量等级
查表5-4，铸造方法按机器造型、铸件材料按灰铸铁，得机械加工余量等级范围E～G，取为F级.
5) 求RMA（要求的机械加工余量）
对所以加工表面取同一个数值，由表5—4查最大轮廓尺寸为78mm、机械加工余量等级为F级，得RMA数值为1mm。

6) 求毛坯基本尺寸
拨叉头顶面属单侧加工,由公式：R=F+RMA+CT/2=50+1+1。4=52.4mm
拨叉脚两端面属双侧加工，由公式：R=F+2RMA+CT/2=20+2+1。2=22。2mm
拨叉脚两端侧面属内腔加工，由公式:R=F-2RMA—CT/2=73—2-1.6=69。4mm
叉爪口内侧面属内腔加工，由公式:R=F-2RMA—CT/2=55—2—1。4=51。6
拨叉脚两底面属单侧加工,由公式：R=F+RMA+CT/2=58+1+1=60mm
叉轴孔内腔加工，由公式：R=F—2RMA—CT/2=22—2-1。2=18.8mm
拨叉铸件毛坯尺寸公差与加工余量见表2—4
表2-4 拨叉铸件毛坯尺寸公差与加工余量
项 目

拨叉头上端面
拨叉脚两端面
拨叉脚两端上内侧面
拨叉脚两端内侧面
拨叉脚两前端面
拨叉轴孔
公差等级CT
10
10
10
10
10
10
加工面基本尺寸
50
20
73
55
20
22
铸件尺寸公差
1。4
1.2
3.2
1。4
1
1。2
机械加工余量等级
F
F
F
F
F
F
RMA
1
1
1
1
1
1
毛坯基本尺寸
52.4
22.2
69.4
51。6
60
18。8

三、机床设备及工艺装备的选用
1、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和组合机床，也可选用通用设备。所选用的通用设备应提出机床型号，所选用的组合机床应提出机床特征,如“四面组合钻床"。
根据拨叉零件的工艺要求、技术参数、材料的具体情况,可选用X51立式铣床完成零件的铣、镗加工，选用台式钻床完成扩孔、钻孔.选用功丝机完成铰、功丝。
2、、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”、“车床夹具”等。
本例拨叉的生产类型为大批生产，所选用的夹具均为专用夹具。
四、工序设计
1、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和组合机床,也可选用通用设备。所选用的通用设备应提出机床型号所选用的组合机床应提出机床特征，如“四面组合钻床”。
2、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”、“车床夹具”等。
本例拨叉的生产类型为大批生产，所选用的夹具均为专用夹具.
五、确定切削用量及基本时间
第7道工序的加工过程为：
1、以 22孔圆心与上端面定位，粗铣拨叉脚内侧面，保证工序尺寸 ,基本达到零件图设计尺寸 的要求；
2、以 22孔圆心与上端面定位，半精铣内侧端面，保证工序尺寸 ，达到零件图设计尺寸 的要求并符合表面粗糙度要求。
工序尺寸（即要加工出的尺寸)的确定过程为:先确定各工序余量，再从该表面的设计尺寸开始，即由最后一道工序开始逐一向前推算工序基本尺寸，直到毛坯基本尺寸，各工序尺寸公差按加工经济精度确定,由于此表面包容表面，公差按入体原则分配，求解各工序尺寸及公差的顺序如下：
1） ;
2)P3=P1+Z1，其中Z1为粗铣余量,由表3-79知道该粗铣工序的经济加工精度等级可以达到此面的最终加工要求IT9，因此,确定该工序尺寸公差为IT9，其公差值为0。5mm，因此，Z1应等于此面的毛胚余量,即Z1 =1。5mm，P3=(73+0。5)mm。
3） 将工序尺寸按“入体原则”表示： .

工序加工示意图
1、切削用量的计算
工序5——铣拨叉脚内侧面
该工序分两个工步，工步1以 22孔圆心定位,粗铣内侧面;工步2是以 22孔圆心定位,粗铣内侧面.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v和进给量f，背吃刀量是一样的。
（1)背吃刀量的确定 工步1的背吃刀量取为ap=1。74/2=0.87mm.
（2）进给量的确定 由表5—144，按机床功率为5～10kW、工件——夹具系统刚度为中等条件选取,该工序的每齿进给量f取为0。08mm／z。
（3)铣削速度的计算 由表2-17公式，圆柱铣刀d／z＝80／12的条件选取，铣削速度v可取为52。64m／min.由公式 可求得该工序铣刀转速，n=1000×52。64m／min／π×80mm=132.23r／min，参照表5—72所列X51型立式铣床的主轴转速，取转速n＝160r／min，再将此转速代人公式 ，可求出该工序的实际铣削速度 v=63.69m/min.
2、时间定额的计算
（1)基本时间Tj的计算
工序5——铣拨叉脚内侧面
根据表2-28中面铣刀铣平面（对称铣削、主偏角 ＝90°）的基本时间计算公式 可求出该工序的基本时间。fMz ＝f×z×n＝0。08mm／z×10z／r×63.69r／min＝50。952rnrn／min
将上述结果代入公式 ，则该工序的基本时间 ＝（12mm＋3。25mm＋3mm）／50.952rnrn／min≈0。36min＝21.6s。
(2）辅助时间Tf的计算
辅助时间Tf与基本时间Tj之间的关系为(0.15～0。2）Tj，本例取 =0。15 ，则：工序3的辅助时间Tf =0。15×21。6s＝3。24s；
（3)其他时间Tz的计算
除了作业时间（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工作地时间、休息与生理需要时间和准备与终结时间。由于本例中拨叉的生产类型为大批生产，分摊到每个工件上的准备与终结时间甚微，可忽略不计;布置工作地时间 是作业时间的2％～7％，休息与生理需要时间 ，是作业时间的2％~4％，本例均取为3％，则各工序的其他时间可按关系式（3％＋3％)×(Tj＋Tf)计算Tz=6％×21。6s＋3。24s）=1。4904s。
（4）单件时间Td的计算
工序3的单件时间：Td＝21。6s＋3.24s＋1。4904s＝26。33s；
将上述零件工艺规程设计的结果，填入工艺文件.拨叉零件的机械加工工艺过程；第三道工序的参考工序卡。

六、夹具设计
1、夹具设计要求
1）．保证工件加工的各项技术要求
要求正确确定定位方案、夹紧方案,正确确定刀具的导向方式,合理制定夹具的技术要求,必要时要进行误差分析与计算。
2）．具有较高的生产效率和较低的制造成本
为提高生产效率,应尽量采用多件夹紧、联动夹紧等高效夹具，但结构应尽量简单，造价要低廉。
3）．尽量选用标准化零部件
尽量选用标准夹具元件和标准件，这样可以缩短夹具的设计制造周期,提高夹具设计质量和降低夹具制造成本。
4）．夹具操作方便安全、省力
为便于操作，操作手柄一般应放在右边或前面；为便于夹紧工件，操纵夹紧件的手柄或扳手在操作范围内应有足够的活动空间；为减轻工人劳动强度，在条件允许的情况下，应尽量采用气动、液压等机械化夹紧装置。
5）．夹具应具有良好的结构工艺性
所设计的夹具应便于制造、检验、装配、调整和维修.
2、夹具设计任务
为粗铣拨叉头柱体侧面设计夹具。已知：工件材料为灰铸铁，毛坯为铸件，所以机床为立式铣床x51，成批生产规模.
3、确定夹具的结构方案
确定定位元件 根据工序简图规定的定位基准，选用一面两销的定位方案,长销与工件的定位孔配合,限制四个自由度，定位销轴肩小环面与工件定位端面接触,限制一个自由度，削边销与工件另一定位孔接触限制一个自由度，实现了工件的正确定位。定位孔和定位销的配合尺寸取为对于工序尺寸而言定位基准与工序基准重合 ，由上述分析可知，该定位方案合理、可行.
确定夹紧机构 针对成批生产的工艺特征，此夹具选用圆柱体可旋转压板。
七、设计小结
这次课程设计历三个月多左右,通过课程设计,发现自己的很多不足，自己知识的很多漏洞，看到了自己的实践经验还是比较缺乏，理论联系实际的能力还急需提高。
在这个过程中,我也曾经因为实践经验的缺乏失落过，也曾经仿真成功而热情高涨。就是这样，汗水预示着结果也见证着收获。夹具设计运用了工件定位、夹紧机构及零件结构设计等方面的知识，通过此次设计复习和巩固了机械制造技术基础、工程图学、几何量公差与检测等的知识.
在这次课程设计中发现自己的不足也不少，犯了不少的错误,有些知识掌握的还是不够好,不够牢固,如零件视图的布置，对于细节部分的不注意而犯下的种种错误，在老师的指点下得以改正。
所以说这次课程设计确实使我受益匪浅，让我体会到许多东西,相信经过这次课程设计,在以后的课程设计中一定会做得更好,在后期的制作中工作效率明显比之前提高.从而为今后的工作打下坚实的基础。
八、附图

毛坯图

夹具装配模型

夹具装配图

参考文献
1 《机械制造基础技术》 主编：于骏一,邹青 机械工业出版社 第2版
2 《机械制图》 主编:和铭心，钱可强 高等教育出版社 第5版
3 《几何公差与测量》 主编:甘永利 上海科学技术出版社 第8版
4 《UG NX4.0 CAD详解教程》 主编：刘向阳，占向辉，张恩光 清华大学出版社
5 《机械制造技术基础课程设计指南》 主编：崇凯 化学工业出版社
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