机械设计工艺学课程设计-拨叉的机械加工工艺规程制定.docx

成绩

课程设计说明书

题 目 拨叉的机械加工工艺规程制定

课 程 名 称 机械设计制造工艺学
二 级 学 院 机电工程学院
专 业 机械设计制造及自动化
班 级
学 生 姓 名
学 号
指 导 教 师

目 录
前言 1
一．零件的分析 2
1.1．拨叉的功用分析 2
1.2.拨叉的工艺分析 3
二．机械加工工艺规程制订 3
2.1.确定生产类型 3
2.2.确定毛坯制造形式 4
2.3.选择定位基准 4
2.4.选择加工方法 4
2.5.制订工艺路线 5
2.6.确定加工余量及毛坯尺寸 6
2.7.工序设计 7
2.8.确定切削用量和基本时间 7
三．成品三维图展示 16
四．设计总结 17
五．参考文献 18

拨叉的机械加工工艺规程
前言
本课程设计是学生在学完机械制造工艺学课程的一个综合性和实践性很强的教学环节，通过课程设计，能综合运用所学基本理论以及在生产实习中学到的实践知识进行工艺及结构设计的基本训练，掌握机械制造过程中的加工方法、加工装备等基本知识，提高学生分析和解决实际工程问题的能力，为后续课程的学习及今后从事科学研究、工程技术工作打下较坚实的基础。本次机械制造工艺学课程设计不仅仅能帮助我们利用已学的知识进行设计，还培养了我们自己分析，独立思考的能力。这次综合性的训练，我在以下几方面得到锻炼：
（1）运用机械制造工艺学课程中的基本原理以及在生产实习中学到的实践知识，正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。
（2）提高结构设计能力。通过设计零件的训练，获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效，省力，经济合理而能保证加工质量的零件的能力。
（3）学会使用手册以及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称，出处，能够做到熟练的运用。
就我个人而言，我希望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，从中锻炼自己发现问题，分析问题和解决问题的能力，为今后参加工作打下良好的基础。由于个人水平亟待提高，设计尚有许多不足之处，恳请老师给予指教，本人将表示真诚的感谢！
一． 零件的分析
1.1． 拨叉的功用分析

题目所给零件是12vB柴油机缸头部分进排气阀的交替动作的控制机构的支持件。它位于柴油机缸头部分，主要起支持和转换作用，使主轴回转运动按照工作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的φ8孔与操纵机构相连，上面宽度为22的槽支持导向柱的运转。
1.2.拨叉的工艺分析
从零件图上可以看出，零件为ZG340-640铸钢件。从结构上看，上部呈大圆筒状，下部是小圆筒状，两半部分上下都不在同一平面上，工件安装有一定困难。
零件的主要加工表面和主要的技术要求也分两部分：
一个是以Φ22孔为中心的加工表面，这一组加工表面包括：宽为22的深槽，以及Φ38的圆柱两端面，其中主要加工表面为Φ38的圆柱两端面。
一个是以φ16小圆柱的加工表面，即磨削φ16小圆柱的圆柱端面。这一组加工表面包括：夹Φ16外圆磨大外圆至Φ。
铣宽度为22mm的槽加工表面包括：此槽的端面，22mm的槽的底面和槽两侧面。
钻销孔Φ，以摇臂钻床，1号莫氏锥钻刀钻出其孔，再用铰刀精磨，使其表面粗糙度达到要求。
二．机械加工工艺规程制订
2.1.确定生产类型
按设计任务书，拨叉年产量为4000台/年，机械加工其中废品率为1%，备品率为6%，则该零件的年产量纲领为
N=Qn(1+α%+β%)=4000×1×(1+9%+1%)件/年=4400件/年
可见，拨叉的年产量为4280件，拨叉可以看成独立的一部分，属于轻型机械。由生产纲领与生产类型的关系可确定该零件为中批生产，其毛坯制造、加工设备及工艺装备的选择应呈现出中批生产的工艺特点，如多采用通用设备配以专用的工艺装备等。
2.2.确定毛坯制造形式
图纸规定零件材料是ZG340-640，显然毛坯只能是铸钢件。本零件形状不复杂，可成批生产。若选砂型手工造型，生产效率低、铸件质量差。也不宜采用费用高、生产周期长的铸造复杂形状毛坯的熔模铸造。最后确定采用熔模铸造，它有较高的生产效率，也能满足毛坯质量要求。
该零件的形状不是十分复杂，因此毛坯的形状与零件的形状应尽量接近。由于有一个圆筒，为减少加工余量可在熔模铸造时铸出毛坯孔。
2.3.选择定位基准
定位基准的选择使工艺规程制订中的重要工作，它是工艺路线是否正确合理的前提。正确与合理地选择定位基准，可以确保加工质量、缩短工艺过程、简化工艺装备结构与种类，提高生产率。
精基准的选择 ：按照一般规则，定位精基准应是精度较高、粗糙度较小的表面。即应选择Φ22孔及其一端面为基准。
粗基准的选择：对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。根据这个基准选择原则，现选取Φ16圆柱的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一组共两块V形块支承这两个Φ16作主要定位面，限制5个自由度，再以一个销钉限制最后1个自由度，达到完全定位,然后进行铣削。既能加工出已选各精基准面，又能保证加工面对不加工毛面的位置和尺寸。
2.4.选择加工方法
表面加工方法
加工表面

尺寸精度等级

粗糙度表面Ra/mm
加工方案
拨叉圆柱端面
IT6
3.2
精磨
拨叉圆柱底面
IT8
6.1
半精车-精磨
槽
IT8
3.2
粗铣-半精铣-精磨
Φ8孔
IT6
1.6
钻-粗铰-精铰
小圆柱面
IT8
0.8
半精车-精磨

（1）遵循“先基准后其他”的原则，首先加工精基准。
（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——Ø38的圆柱外端面，后加工次要表面——槽内侧面和底面。
在粗加工阶段，首先将精基准准备好，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；然后半精车小圆柱端面，再精磨小圆柱端面，精铣深槽，钻孔，精绞孔，达到其粗糙度要求，最后精车R1.2mm的环形槽。
2.5.制订工艺路线
制定艺路线的出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。
工艺路线安排如下：
熔模铸造 磨φ38圆柱端面粗车，精磨φ16的圆柱端面 铣φ22的深槽钻、镗、铰φ8孔 精车R1.2的环形槽 切断 、检查
上面安排可使加工效率大大提高，多次加工φ25、φ60孔，更能保证孔的加工精度。
2.6.确定加工余量及毛坯尺寸
拨叉：零件材料为ZG340-640，硬度190～210HB，毛坯重量 1.45kg，生产类型为中批量，熔模铸造毛坯。铸件尺寸公差为CT6～CT8级此处选用CT8级。据以上原始资料及加工路线，分别确定各家工表面的机械加工余量、及毛坯尺寸如下：
其他尺寸直接铸造得到由于本设计规定的零件为中批量生产，应该采用调整加工。因此在计算最大、最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认。
1. 毛坯简图

2.7.工序设计
（1）、选择加工设备与工艺装备
工序号
工序名称
机床设备
刀具
量具
01
夹Φ16外圆磨大外圆至Φ
万能磨床MA1420A
砂轮
游标卡尺

02
夹大外圆磨小外圆至16.3，倒2x角
卧式车床CA6140
普通车刀
卡尺、塞规
03
夹大外圆磨小外圆至并磨圆面
万能磨床MA1420A
砂轮
游标卡尺

04
铣开档至
卧式铣床
X63
W18Cr4V硬质合金钢端铣刀
游标卡尺

05
磨开档至铰φ60孔
万能磨床MA1420A
砂轮
卡尺、塞规
06
钻销孔Φ
摇臂转床Z3025
1号莫氏锥
游标卡尺

07
铰销孔Φ
摇臂转床
Z3025
GB/T1139直柄莫氏圆锥铰刀
内径千分尺
08
车R1.2环槽至尺寸
卧式车床CA6140
R1.2车刀
游标卡尺

2.8.确定切削用量和基本时间

1. 工序01 夹Φ16外圆磨大外圆至Φ

工件材料：ZG340-640,σb=0.16GPa HB=200~241,熔模铸造。
加工要求：粗车Φ38闭口端端面，粗车Φ16mm端面，Φ16mm外 圆，表面粗糙度值Rz=200Mn
机床：选用C6136卧式车床和专用夹具。
2) 计算切削用量
I.粗车038端面 今确定端面最大加工余量，已知毛炫长度方向加工余量为 3mm，而粗车加工余量为2mm，只需一次加工，ap=2mm， 长度加工公差按IT12级，取-0.3mm (入体方向）。
确定进给量f:根据《常用金属材料切削数据手册》（后面 简称《切削数据手册》）表2-1，刀杆尺寸为16x25，工件 尺寸为 44mm，ap=2mm时，f=0.4^0.5mm/r。
按C6136车床说明书表1.30，取 今计算切削速度：按《切削数据手册》式2-1切削速度理论计 算公式为vc= cr/rfVHBd刀具寿命T选取T =60min查《切削数据手册》表2-6 Vc==101. 94ra/min 切削条件改变时切削速度的修正系数《切削数据手册》表 2-7、 2-8、 2-9
工件表面状况的修正系数k带铸造夹杂物时k^O.5〜0.7，鉴于生产规模和生产条件，取0. 7，刀具材料牌号改变时的修正系数kn 工件材料为铸钢，刀具材料为YT14， kP=0.6 V =42. 8 ( m/m in )
今确定主轴转速ns=1000v/ ( 7Tdw) =1000 x 42.8/447T = 310 ( r/min)
按机床说明书，与310r/min相近的主轴转速为280和 400r/min,如果选择280r/min，则速度损失较大，所以主轴 转速选择400r/mino 实际切削速度V = 400 jr d、v71000=55.3 (m/min )
今计算切削工时
1= ( 44-22 ) /2= 11 mm，ll=2mm，12=0，ls=0，t= (1+11 ) / ( nvf )=13/160 =0.082 ( min )

2. 工序10 夹大外圆车小外圆至16.3，倒2x角

（1）选择z535型立式钻床，选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时钻头直径d=23mm，钻头采用双头刃磨法。
切削深度，中38端面长度方向单边加工余量Z=3mm，可一次加工，故可取切削深度ap=3mm。进给量由《切削数据手册》查得 f = 0. 3 - 0. 4 (mm/r )，取f=0.3mm/r
背吃刀量取ap=1.5mm,刀具耐用度T=60min
切削速度查指导书表5-52可知Cv=6.1,Zv=0.4,Xv=0,Yv=0.5,m=0.2
则

此时车端面取kp=0. 6
主轴转速 ns=1000V/( 7Tdw )=1000 x 44/( 44 7T )=318( r/min)
据机床说明书，与318r/min相近的主轴转速为280r/min和 400r/min，选择主轴转速 n=400 ( r/min )。
实际切削速度
基本时间tm
基本时间公式,L=44mm, L2=2mm, L1=（D－ｄ１）/2 cotKr + (1~2)，Kr=30°，则L1=2mm，f*n=165mm/min,所以ｔm=0.27s

工序03 夹大外圆磨小外圆至并磨圆面

半精车016外圆 今切削深度，本工序的单边加工余量Z=0.75mm，可一次加 工，故可取切削深度ap=0.75mm。
进给量由《切削数据手册》查得 f = 0. 2 〜0. 3 ( rara/r )
取 f=2 ( nun/ r )
计算切削速度

此时车外圆取=l。
主轴转速
据机床说明书，选择主轴转速n=2000 ( r/min )。
实际切削速度

切削工时
1=19mm 11 =3 mm 12=0 t= ( 19+3) / (nsf)
=22/ ( 2000 x 0.2 ) =0.06 ( min )

4. 工序04 铣开档至

采用X63卧式铣床及采用高速钢镶齿三面刃铣刀，
半精铣背吃刀量的确定，取ap=1.4mm。进给量的确定，查《指导教程》表得f=0.2mm/r 。
切削速度的计算，由表，取V=41m/min，,参照表取n=65r/min,实际铣削速度。
基本时间ｔm
根据表中面铣刀铣平面（对称铣削）的基本时间公式, L2=1~3,取L2=2mm, Kr=90°，ae=11mm，L1=2.38，L=111.53mm，f*n=266mm/min,所以ｔm=26.11s。
精铣背吃刀量的确定，取ap=0.6mm 。进给量的确定，查《指导教程》表得f=0.9mm/r。
切削速度的计算，由表，取V=57.6m/min，,参照表，取n=95r/min,实际铣削速度
基本时间ｔm
根据表中面铣刀铣平面（对称铣削）的基本时间公式, L2=1~3,取L2=2mm, Kr=90°，ae=11mm，L1=2.38，L=111.53mm，f*n=211.5mm/min,所以ｔm=32.88s 。

5. 工序05 磨开档至铰φ60孔

锐刀直径D=22mm 今铣削宽度 B=2mm B/D=2/22=0.091 今锐削深度ap=39mm 今进给量根据，查《指导教程》表得 fz=0.03 ( mm/z )

主轴转速取ns=1684
《机械制造工艺设计简明手册》表，取n=1684 r/min
实际切削速度 =110.6m/min 今 fm=0.03 x 3 x 1600=144 ( mm/min )
切削工时经计算l=30mm，ll=3mm，12=3mm =6/l44=0.25 ( min )
6. 工序06 钻销孔Φ

钻头类型：标准麻花钻头直径为ct>7.8mm 今钻头材料：高速钢W18Cr4V 今冷却液：普通乳化液
进给量：查《切削数据手册》表3-1，钻孔时的进给量 f=0.06mm/r 今切削速度V 由表 3-4 Cr=2766.21 T=60min m=0.34 b=0.72 c=0.95 d=0.27
v= ( 2766.21 x 7.8027 ) / ( 60034 x 0.060 72 x 300°*95)
=40.2 ( m/min )
主轴转速 ns=40.2 x 1000/ ( 7Tdw)
=1642 (r/min)
取 ns=1600 ( r/min )
实际切削速度 V=T1000=7T X 7.8 X 1600/1000
=39.2 ( m/min )
切削工时经计算l=8mml=6mm，12=2mm
tm= (1+11+12 ) / (n) =16/ ( 1600 x 0.06 ) =0.167min 加工两对称孔，加工时间t=2tm=0.333 (min)

7.工序07 铰销孔Φ

铰孔直径为07.96mm 查《金属机械加工工艺人员手册》表10-81，机铰圆柱孔的进给 量 f=0.5mm/ro
单边加工余量 ap= ( 7.96-7.8 ) /2=0.08mni 由表10-32可取切削速度v=21.6m/min
主轴转速n=686r/min 今切削工时 tm= (1+11+12 ) / ( nf) = ( 8+6+2 ) / ( 686 x 0.5 ) =0,05min
旋转180。加工对称孔，工序加工时间t=2tm=0.1min。
工序10:精铰08孔
直径尺寸为08(/a<m 今单边加工余量ap= ( 8-7.96 ) /2=0.02inm 今进给量f
查《金属机械加工工艺人员手册》表10-81，
取 f=0.3mm/ro
切削速度和主轴转速由《金属机械加工工艺人员手册》 表10-32，取切削速度v=3m/min
主轴转速n=120r/min
tm= (1+11+12 ) / ( nf) = ( 8+6+2 ) / ( 120 x 0.3 ) =0.45min 旋转180。加工对称孔，工序加工时间t=2tm=0.9min。
工序11:终检
检查零件尺寸精度和位置精度，主要检查工具为专用量规和检
测仪。
所需工时，初步估计为tm=0.5min。

8.工序08 车R1.2环槽至尺寸

采用R1.2刀，手动走刀，进给量取0.3mm， Ø38外圆相同的转速n=560r/min，
切削速度， = (L2+2) / (560 x 0.3 ) =0. 02 (min)
三．成品三维图展示

四．设计总结
谢谢赵老师给我们的指导，以及我们自己的努力，付出总有收获，这就是我们的成果，精彩呈现。
机械制造工艺学是机械工业的基础,是一门综合性相当强的专业技术课程。
在这次设计过程中，由于对零件加工所用到的设备的基本性能和加工范围缺乏全面的了解，缺乏实际的生产经验，导致在设计中碰到了许多的问题。但在我和组员的共同努力下，我们通过请教老师和咨询同学，翻阅资料、查工具书，解决设计过程中遇到的一连串的问题。
在做课程设计的这段时间，每天都忙到深夜，尤其是进入到设计的第二阶段，每天面对电脑时间达十多个小时，每晚睡觉都在思考着下一步该如何进行，很累但是却很难入睡。计算、设计、画图，这不是一件简单的事，他需要充分的设计、机械、加工工艺以及各种机械类知识。在这次设计中，我翻遍了大学以来的所学的各种机械类书籍，还要去图书馆借资料，通过这次设计让我对以前学的知识掌握的更牢固。当自己的设计得到了老师的认可时，我觉得这几个星期来的熬夜、长时间面对电脑导致的眼痛、头晕都值了。现在回忆起来那不在是累，那是一种在快乐的享受中知识运用。
通过这次设计，我对零件机械加工工艺规程的设计，我知道了设计零件的工艺流程，制定工序卡片的具体方法，学会查找各种工具书、资料书，熟悉ug、caxa等制图软件的使用，让自己巩固了自己大学所学的专业知识，就像那句俗话，累，并快乐着！
真心希望以后的设计越来越好，越来越轻松，加油吧！
五．参考文献
1、马贤智．机械加工余量与公差手册[M]．中国标准出版社，1994．12．
2、薛源顺.机床夹具设计.机械工业出版社，2000
3、王光斗．机床夹具设计手册[M]．上海科学技术出版社，2002.8．
4、王炽鸿.计算机辅助设计.上海交通大学出版社，2004.12
5、于骏，邹青，机械制造技术基础(2版),机械工业出版社，2009年.2月
6、王之煦.简明机械设计手册.机械工业出版社，1997
7、朱龙根.简明机械零件设计手册. 机械工业出版社，1997
8、上海市金属切削技术协会.金属切削手册.上海科学技术出版社，1982
9、孔德淳.化学热处理.航空工业出版社，1992
10、艾兴.金属切削用量手册.机械工业出版社，1996
11、李益民.机械制造工艺设计简明手册.机械工艺出版社，1994
12、李大磊.机械制造工艺学课程设计指导书.机械工业出版社.2014
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