副变速拨叉工艺流程设计及某工序夹具设计

课 程 设 计 说 明 书

设计题目：

副变速拨叉工艺流程设计及某工序夹具设计

学院：机械工程学院

班级： 学号： 姓名：

指导：

题目：设计“副变速拨叉”零件的机械加工工艺规程及相关

工序 内容：

零件图 1张

毛坯图 1张 机械加工工艺过程卡片 机械加工工序卡片 夹具装配图 夹具体零件图 课程设计说明书

1张 2张

1张 1张 1份

目录

一、选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图------------------6 二、选择加工方法，制定工艺路线

1. 定位基准的选择-----------------------------------------------------------------------6 2. 零件表面加工方法的选择-----------------------------------------------------------6 3. 制定工艺路线--------------------------------------------------------------------------6

三、工序设计

1. 选择加工设备与工艺装备-----------------------------------------------------------7 2. 确定工序尺寸--------------------------------------------------------------------------8

四、确定切削用量及基本时间------------------------------------9 五夹具设计---------------------------------------------------------16 六 参考文献---------------------------------------------------------20

CA6140车床副变速拨叉机械加工工艺规程

序言

机械制造技术基础课程设计是在学完了机械制造技术基础和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的又一个实践性教学环节。这次设计使我们能综合运用机械制造技术基础中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决了另据机械制造工艺问题，设计了机床专用夹具这一典型的工艺设备，提高了结构设计能力，为今后的毕业设计及未来从事的工作打下了良好的基础。 由于能力所限，经验不足，设计中还有许多不足之处，希望各位老师多加指教。

一．设计的目的

机械制造工艺学课程设计，是在学完机械制造工艺学及夹具设计原理课程，经过生产实习所获得的感性知识后进行的一项教学环节；在老师的指导下，要求在设计中能初步学会综合运用以前学过的全部课程，并且独立完成一项工程基本训练。同时，也为以后搞好毕业设计打下了良好基础。通过课程设计达到以下目的：

1，能熟练地运用机械制造技术基础的基本理论和夹具设计原理的知识，正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及合理制定工艺规程等问题方法，培养自我学习能力和解决问题能力。

2，通过对零件某道工序的夹具设计，学会工艺装备设计的一般方法。通过学生亲手设计夹具的训练，提高结构能力设计。

3，课程设计过程也是理论联系实际的过程，并学会使用手册，查询相关资料等，增强解决实际工程问题的独立能力。

二，零件的工艺分析及生产类型的确定

一，确定毛坯 1，确定毛坯种类：

零件材料为KTH350-10, 考虑到零件在加工过程中所受冲击力不大，并且为中批量生产，所以，选择金属模机械砂型铸造毛坯。查《机械设计工艺制造设计简明手册》表1.3-1。选用铸件尺寸公差等级为CT10。保证的尺寸公差在1-3mm 。

副变速拨叉毛坯图

副变速零件图

三，工艺规程设计 （一）选择定位基准：

1：粗基准选择：以零件小头的端面为主要粗基准，以零件的小头外圆为辅助粗基准。

2：精基准选择：根据精基准的选择原则“基准统一原则”以及考虑到工件的装夹与加工方便，选用加工后的小头端面为主要精基准，以零件的小头外圆为辅助精基准。 （二） 制定工艺路线

考虑到零件的几何形状，尺寸精度以及位置精度等技术要求，以及加工时的经济性，尽量使工序能够集中起来。选择零件的加工方法及工艺路线如下：

工序1：粗铣, 精铣φ24右端面以及粗铣，精铣肋板斜面，以φ24左端面为粗基准，采用立式铣床加专用夹具。

工序2:钻，扩，铰，及精铰φ14孔，以φ24右端面以及φ24外圆为基准，采用立式钻床以及专用夹具。

工序3：粗铣，精铣φ24左端面，以及粗铣，精铣两叉头左侧，以φ24右端面为定位基准，采用立式铣床及专用夹具。

工序4：粗铣，精铣两叉头内侧，以φ14孔中心为定位基准，采用卧式铣床及专用夹具。

工序5：粗铣，精铣槽，以φ24孔表面为定位基面，采用卧式铣床及专用夹具。

工序6：钻，扩，铰及精铰φ8. 7孔，以φ24孔表面为定位基面，采用立式钻床及专用夹具。 工序7：去毛刺。 工序8：终检。

(三）加工余量，工序尺寸及公差的确定 1，各个工序加工余量，精度等级

（四）确定切屑用量及时间定额

一：铣φ24端面以及两叉头左侧：加工条件：被加工材料KTH350-10 其最小抗拉强度为330MPa ，最低延伸率为10的黑心可锻铸铁。零件大小为x=70mm，y=85mm。加工要求：粗铣φ24右端面，加工余量为2mm 。 1，刀具选择：选择硬质合金端铣刀YG8，铣刀直径40mm 。背吃刀量

a p ≤4，a e ≤60

，齿数12。

2，切屑深度:因为加工余量较小，一次走刀即可完成。

3,选用铣床：查《机械制造技术基础课程设计指南》表5-71（P150）选用X51立式铣床，同时查得主轴转速：100r . mi n -1电动机功率：4.5kw 。

4，确定切屑速度和工作台每分钟进给量f Mz 。查《机械制造技术基础课程设计指南》表2-17中公式计算v c

=

C v d 0

T a p

m

x v

q v

u v e

p v

f z a z

y z

k v 查表

c v =548, k v =1, T =120min, m =0. 33, a p =2, x v =0. 17y v =0. 1, a e =2, u v =0. 22v c =

74.8m/min

5，工时定额的确定

T 完成零件加工的一个工序的时间定额公式：

d

=T j +T f +T b +T x +T z /N

其

中T d -单件时间定额；T j -基本时间 ；T f -辅助时间；T b -布置工作时间；T x -休息及生理需要时间；T z -准备与终结时间；N-一批零件的数量。 基本时间：T j

=

l +l 1+l 2

f Mz

i ; l 1=

a e (d -a e ) +2; l 2=3 计算可得T j =0. 4min

.

辅助时间：T f =0.2T j =0.08min.

布置工作时间：T b =0.05*0.48=0.024min. 休息及生理需要时间T z =0.03*0.48≈0.02min 准备与终结时间在中批量生产中可以忽视。 工时定额T=0.53min

二．加工φ14孔，加工条件：被加工材料KTH350-10 其最小抗拉强度为330MPa ，最低延伸率为10的黑心可锻铸铁，孔直径为14mm 。钻孔至12mm ，扩孔至13.8mm ，精铰至14mm 。

1，选择刀具：钻孔时，高速钢，钻头直径12mm ，扩孔时，高速钢，钻头直径13.8mm ，铰孔时，YG8，钻头直径为14mm 。进给量f

≤0. 3mm /r

，

切削速度v c 算得v c

=

c v d 0

x

z v

y

T m a p f

《机械制造技术基础课程设计指导》表2-13 k v 查

v

=12. 1m /min

扩孔时，高速钢，钻头直径13.8mm ，

2，选用钻床：查《机械制造技术基础课程设计指导》表5-64，选用立式钻床Z525。主轴最大行程175mm ，主轴转速97r/min，主轴最大转矩245.25N ，功率2.8kw 。 3，时间定额的确定

T 完成零件加工的一个工序的时间定额公式：

d

=T j +T f +T b +T x +T z /N

其

中T d -单件时间定额；T j -基本时间 ；T f -辅助时间；T b -布置工作时间；T x -休息及生理需要时间；T z -准备与终结时间；N-一批零件的数量。

钻孔的基本时间：T j

T j =3. 8min

=

L fn

=

l +l 1+l 2

fn

; l 1=

D 2

cot k r +2; l 2=3；计算可得：

辅助时间：T f =0.2T j =0.76min. 布置工作时间：T b =0.05*3.8=0.19min. 休息及生理需要时间T z =0.03*3.8≈0.11min 准备与终结时间在中批量生产中可以忽视。 工时定额T

d

=T j +T f +T b +T x +T z /N =

4.86min

; l 1=

D -d 1

2

cot k r +2; l 2=3

扩孔的基本时间：T j

T j =5. 1min

=

L fn

=

l +l 1+l 2

fn

；计算可得：

辅助时间：T f =0.2T j =1.02min. 布置工作时间：T b =0.05*5.1=0.26min.

休息及生理需要时间T z =0.03*5.1≈0.15min 准备与终结时间在中批量生产中可以忽视。 工时定额T

d

=T j +T f +T b +T x +T z /N =

6.53min

; l 1=

D -d 1

2

cot k r +2; l 2=3

铰孔的基本时间：：T j

T j =4. 9min

=

L fn

=

l +l 1+l 2

fn

；计算可得：

辅助时间：T f =0.2T j =0.98min. 布置工作时间：T b =0.05*4.9=0.25min. 休息及生理需要时间T z =0.03*4.9≈0.15min 准备与终结时间在中批量生产中可以忽视。 工时定额T

d

=T j +T f +T b +T x +T z /N =

6.28min

加工φ14孔所用的额定工时为：T=17.6min

三．加工φ8. 7孔，加工条件：被加工材料KTH350-10 其最小抗拉强度为330MPa ，最低延伸率为10的黑心可锻铸铁，孔直径为8.7mm 。钻孔至7mm ，扩孔至8mm ，精铰至8.7mm 。

1，选择刀具：钻孔时，高速钢，钻头直径7mm ，扩孔时，高速钢，钻头直径8mm ，铰孔时，YG8，钻头直径为8.7mm 。进给量f 切削速度v c 算得v c

=

c v d 0

x z v

y

≤0. 3mm /r

，

T m a p f

《机械制造技术基础课程设计指导》表2-13 k v 查

v

=12. 1m /min

扩孔时，高速钢，钻头直径8mm ，

2，选用钻床：查《机械制造技术基础课程设计指导》表5-64，选用立式钻床Z525。主轴最大行程175mm ，主轴转速97r/min，主轴最大转矩245.25N ，功率2.8kw 。

3，时间定额的确定

T 完成零件加工的一个工序的时间定额公式：

d

=T j +T f +T b +T x +T z /N

其

中T d -单件时间定额；T j -基本时间 ；T f -辅助时间；T b -布置工作时间；T x -休息及生理需要时间；T z -准备与终结时间；N-一批零件的数量。

钻孔的基本时间：T j

T j =2. 3min

=

L fn

=

l +l 1+l 2

fn

; l 1=

D 2

cot k r +2; l 2=3；计算可得：

辅助时间：T f =0.2T j =0.46min. 布置工作时间：T b =0.05*2.3=0.12min. 休息及生理需要时间T z =0.03*2.3=0.07min 准备与终结时间在中批量生产中可以忽视。 工时定额T

d

=T j +T f +T b +T x +T z /N =

2.95min

; l 1=

D -d 1

2

cot k r +2; l 2=3

扩孔的基本时间：T j

T j =3. 2min

=

L fn

=

l +l 1+l 2

fn

；计算可得：

辅助时间：T f =0.2T j =0.64min. 布置工作时间：T b =0.05*3.2=0.16min. 休息及生理需要时间T z =0.03*3.2=0.96min 准备与终结时间在中批量生产中可以忽视。 工时定额T

d

=T j +T f +T b +T x +T z /N =

4.1min

; l 1=

D -d 1

2

cot k r +2; l 2=3

铰孔的基本时间：：T j

T j =4. 6min

=

L fn

=

l +l 1+l 2

fn

；计算可得：

辅助时间：T f =0.2T j =0.92min. 布置工作时间：T b =0.05*4.6=0.23min. 休息及生理需要时间T z =0.03*4.6≈0.14min 准备与终结时间在中批量生产中可以忽视。 工时定额T

d

=T j +T f +T b +T x +T z /N =

5.9min

加工φ14孔所用的额定工时为：T=12.95min 四，铣槽

1，加工情况：铣槽宽：14mm ，槽长度：19mm ，槽深度16mm 。被加工材料KTH350-10 其最小抗拉强度为350MPa ，最低延伸率为10的黑心可锻铸铁。

2，选用刀具：高速钢三面刃铣刀。铣刀直径为125mm ，宽度14mm ，齿数20

3，选机床：查《机械制造技术基础课程设计指南》表5-74，选用X62型卧式铣床。机床功率为7.5kw 。每齿进给量为0.06-0.1mm/z。取f=0.08mm/z。确定切屑速度和工作台每分钟进给量f Mz 。查《机械制造技术基础课程设计指南》表2-17中公式计算v c 式中，

=

C v d 0

T a p

m

x v

q v

u v

e

p v

f z a z

y z

k v

C v =48. q v =0. 25, x v =0. 1, y v =0. 2, u v =0. 3p v =0. 1, m =0. 2, T =120min, a p =16mm , f z =0. 8mm /z , a e =14mm , z =20, d =125mm , k v =1. 0

计算得v =25.4m/min

n =

1000⨯25. 4

π⨯125

=64. 68r /min

根据X62型卧式铣床工作台进给表（5-75），选择n=60r/min=1r/s，则实际的切削速度v=0.36m/s，工作台每分钟进给量为：

f Mz =0. 08*20*60=96mm /min

=75mm /min

根据X62型卧式铣床工作台进给表（5-76），选择f Mz 实际的每齿进给量为f 5，工时定额的确定

T 完成零件加工的一个工序的时间定额公式：

d

。则

z

=

7520*60

=0. 063mm /z

=T j +T f +T b +T x +T z /N

其

中T d -单件时间定额；T j -基本时间 ；T f -辅助时间；T b -布置工作时间；T x -休息及生理需要时间；T z -准备与终结时间；N-一批零件的数量。 基本时间：T j

=

l +l 1+l 2

f Mz

i ; l 1=

a e (d -a e ) +2; l 2=3 计算可得

T j =0. 8min =42s

.

辅助时间：T f =0.2T j =0.16min. 布置工作时间：T b =0.05*0.8=0.04min. 休息及生理需要时间T z =0.03*0.8≈0.024min 准备与终结时间在中批量生产中可以忽视。 工时定额T=1.02min=62s

夹具设计

本夹具是在工序4用卧式铣床粗铣，精铣两叉头两个侧面。工件以已加工的孔轴及其端面定位，限制五个自由度，以叉杆幅板右侧面限制一个自由度，实现完全定位。夹具用螺母夹紧工件，用自为夹紧机构完成辅助定位与夹紧，以承受切削时产生的切削力。 所设计的夹具装配图如图所示：

（1）定位方案 工件以已加工的孔轴及其端面定位，用定位销5进行定位，其限制了零件的两个转动自由度和两个移动自由度。由孔的一个端面以一个垫块限制了其一个移动自由度，由叉杆幅板右侧面与

夹紧装置7, 和8限制了其1个自由度，通过以上定位装置来限制了其6个自由度，实现完全定位。

（2）夹紧机构 根据生产要求，通过手动夹紧就可以满足要求，采用螺旋夹紧机构对工件进行夹紧。

（3）对刀装置 采用圆形对刀块（JB/T8031.3-1999)及平面塞尺(JB/T8032.1-1999)对刀。对刀块4可以沿着导向槽移动或更换，自位夹紧机构可以在夹具体1上作左右调整，定位销5可以作上下调节以适应不同形状尺寸的零件的安装，实现成组加工。

（4）使用方法 安装工件时，先将压板8转开，把工件从夹具前方

放入夹具，并使各定位表面靠紧各自的定位元件。然后拧紧夹紧螺母9，用手柄2锁紧辅助支承7，即可进行加工。

小 结

为期两周的夹具课程设计已经结束，课程设计作为《机械制造技术基础》、《机床夹具设计》课程的重要环节，使理论与实践更加接近，加深了理论知识的理解，强化了生产实习中的感性认识。

本次课程设计主要经历了两个阶段：第一阶段是机械加工工艺规程设计，第二阶段是专用夹具设计。第一阶段我们运用了基准选择、切削用量选择计算、机床选用、时间定额计算等方面的知识；夹具设计的阶段运用了工件定位、夹紧机构及零件结构设计等方面的知识。

通过此次设计，使我们基本掌握了零件的加工过程分析、工艺文件的编制、专用夹具设计的方法和步骤等。学会了查相关手册、选择

使用工艺装备等等。

总的来说，这次设计，使我们在基本理论的综合运用及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练。提高了我们的思考、解决问题创新设计的能力，为以后的设计工作打下了较好的基础。

由于能力所限，设计中还有许多不足之处，恳请老师指正

参考文献

《机械制造技术基础课程设计指南》----------崇凯主编 《机床夹具结构图册》--------贵州工学院机械制 造工艺研究室编 《机械制图》------------------何铭新 钱可强 主编