(叉桿)機(jī)械加工課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書

1、機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院機(jī)械制造加工工藝課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：叉桿專業(yè)： 07 機(jī)械電子工程學(xué)號(hào)：姓名：指導(dǎo)老師：2010年 7月 5日至 7月 15日序言機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)是我們完成了大學(xué)的大部分基礎(chǔ)課、 一級(jí)專業(yè)課之后進(jìn)行的。這是我們?cè)谶M(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對(duì)所學(xué)各課程的一次深入的綜合的總復(fù)習(xí)， 也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練， 因此，它在我們四年的大學(xué)生活中占有十分重要的地位。就我個(gè)人而言， 我希望能通過(guò)這次的課程設(shè)計(jì)， 了解并認(rèn)識(shí)一般機(jī)器零件的生產(chǎn)工藝過(guò)程， 鞏固和加深已學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的知識(shí)。理論聯(lián)系實(shí)際，對(duì)自己未來(lái)將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問(wèn)題、 解決問(wèn)題的能力， 為今后

2、的工作打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)，并且為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。因?yàn)檫@是首次接觸工藝設(shè)計(jì)，對(duì)知識(shí)掌握和熟悉程度還有所欠缺，因此在設(shè)計(jì)中難免會(huì)有考慮不周全的地方，也有出現(xiàn)錯(cuò)誤的地方， 還請(qǐng)老師多指正和幫助。目錄11211324344659616一、零件的分析1 、零件的作用題目所給的零件是車床的拔叉。它位于車床的變速機(jī)構(gòu)中， 主要起換擋，使主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)按照操作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩的作用。其中，尺寸為2000.043 的孔操縱機(jī)構(gòu)相連接， 尺寸為 R2300.25的孔則是用于和所控制齒輪的軸接觸。用 AutoCAD畫出零件圖為：2 、零件的工藝分析零件的材料為 QT450-10，為球墨鑄鐵，

3、根據(jù)工程材料知識(shí)可以知道：該類型的球墨鑄鐵最低抗拉強(qiáng)度為450kgf / mm2 ，具有良好的力學(xué)性能，應(yīng)用范圍僅次于灰鑄鐵?？估瓘?qiáng)度可以和剛媲美，塑性和韌性也有了很大的提高。 球墨鑄鐵的焊接性能和熱處理性能都優(yōu)于灰鑄鐵，但消震能力比灰鑄鐵低?？梢灾瞥沙惺芎艽鬀_擊的零件。根據(jù)球墨鑄鐵的性能，可以初步確定叉桿需要加工的表面以及加工表面之間的位置關(guān)系。1) 以 200 0.043 為中心的加工表面這一組加工表面包括:2000.043 的孔、其上下端面、下端面與孔有垂直度的關(guān)系、孔壁上有一個(gè)較難加工的用于鉆絞的孔1000.033 以及一個(gè) M8的螺紋孔，其中孔10 00.033 與2000.043

4、的孔有位置度的要求。2) 以 R2300.25 為半徑的孔為中心的加工表面這一組加工表面包括：以 R2300.25 為半徑的孔、上下兩個(gè)端面，其中上下端面與2000.043 的孔有位置度的要求。由上面的分析可知：加工時(shí)應(yīng)該先加工一組表面，然后以已加工表面為基準(zhǔn)，再加工另外一組表面。二、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)1、確定毛坯的制造形式已知此叉桿類零件的生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，所以初步確定工藝安排為：加工過(guò)程劃分階段， 工序適當(dāng)集中加工設(shè)備以通用設(shè)備為主大量采用專用工裝。零件的材料為QT450-10，根據(jù)該種零件所生產(chǎn)的批量，該種零件的結(jié)構(gòu)形式比較簡(jiǎn)單， 零件在機(jī)床運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的沖擊和震動(dòng)大小，可以選擇鑄件毛坯，選

5、擇金屬型鑄造。2、基準(zhǔn)面的選擇基準(zhǔn)面的選擇包括精基準(zhǔn)的選擇和粗基準(zhǔn)的選擇，是零件工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中重要的環(huán)節(jié)之一?；鶞?zhǔn)面的選擇如果正確合理，可以使零件的加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)效率得到很大的提高。如果不合理，加工工藝過(guò)程中就會(huì)出現(xiàn)這樣那樣的問(wèn)題，甚至還會(huì)造成零件的大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行1）粗基準(zhǔn)的選擇根據(jù)所學(xué)知識(shí)可知： 對(duì)于一個(gè)零件而言， 盡可能選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。 而對(duì)于有若干個(gè)不加工表面的工件， 則應(yīng)以與加工表面要求相對(duì)位置精度較高的不加工表面為粗基準(zhǔn)。根據(jù)這個(gè)基準(zhǔn)選擇原則，現(xiàn)選擇 20 00.043 孔的不加工外輪廓表面作為粗基準(zhǔn)， 利用一組共兩塊 V 形塊支承 36 的外輪廓表面，

6、 可以限制 5 個(gè)自由度， 再以一個(gè)銷釘限制最后一個(gè)自由度，達(dá)到完全定位后，即可進(jìn)行銑削。2）精基準(zhǔn)的選擇考慮到要保證零件的加工精度和裝夾的準(zhǔn)確方便，應(yīng)依據(jù)“基準(zhǔn)重合”原則和“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則3、制定工藝路線制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證，以及加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已經(jīng)確定的情況下，可以考慮采用萬(wàn)能性機(jī)床配合專用夾具，并盡量時(shí)工序集中來(lái)提高生產(chǎn)效率。除此以外，應(yīng)當(dāng)考慮生產(chǎn)所達(dá)到的經(jīng)濟(jì)效果，以便是生產(chǎn)成本盡量下降。查閱機(jī)械制造工藝學(xué)和機(jī)械制造工藝手冊(cè)，可以得到各加工面的加工方法，如表1表 1加工面尺寸及偏差精度粗糙度加工方案

7、2000.043下端面36無(wú)Ra12.5粗銑2000.043 上端面36無(wú)Ra12.5粗銑2000.043 內(nèi)圓面2000.0438 級(jí)無(wú)鉆-擴(kuò)-鉸R2300.25 上端面R35無(wú)Ra6.3粗銑 - 半精銑R2300.25 下端面R35無(wú)Ra6.3粗銑 - 半精銑R2300.25 內(nèi)圓面R2300.2512 級(jí)Ra12.5鏜10 00.033上端面20無(wú)Ra12.5粗銑10 00.033 下端面20無(wú)Ra12.5粗銑10 00.033 內(nèi)圓孔10 00.0338 級(jí)Ra3.2鉆-擴(kuò)-鉸M8螺紋孔無(wú)無(wú)無(wú)鉆-攻絲工序安排如表 2工序號(hào)工序內(nèi)容定位基準(zhǔn)粗銑2000.043孔上下端面以 36 外圓表面

8、為粗基準(zhǔn)鉆- 擴(kuò)-鉸 2000.043內(nèi)圓孔，使孔的精度達(dá)到8 級(jí)，以2000.043孔下端面為精基保證其垂直度誤差準(zhǔn)粗銑以 R2300.25 為半徑的孔的上下端面以2000.043 內(nèi)圓孔為精基準(zhǔn)半精銑以R2300.25 為半徑的孔的上下端面，保證其2000.043垂直度誤差以內(nèi)圓孔為精基準(zhǔn)鏜以 R2300.25 為半徑的孔以2000.043 內(nèi)圓孔為精基準(zhǔn)切斷鉆- 擴(kuò)-鉸10 00.033 內(nèi)圓孔，使孔的精度達(dá)到8 級(jí)，2000.043并保證其垂直度誤差以內(nèi)圓孔為精基準(zhǔn)擴(kuò)10 00.033 孔的上下端面以2000.043 內(nèi)圓孔為精基準(zhǔn)鉆一個(gè)M6的孔，攻 M8x1.25 內(nèi)螺紋以2000.

9、043內(nèi)圓孔為精基準(zhǔn)車各倒角和圓角去毛刺清洗及終檢4、機(jī)械加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸的確定零件材料 QT450-10，為球墨鑄鐵，硬度為160-210HB，毛坯重量為1Kg，生產(chǎn)類型為大批量，鑄造毛坯。根據(jù)以上原始資料及加工路線， 分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1）外圓表面（36 ）考慮到零件外圓表面并非加工表面，所以外圓表面為鑄造毛坯， 沒(méi)有粗造度要求，因此直接鑄造而成。2 ） 外圓表面沿軸線方向長(zhǎng)度的加工余量及公差 （ 200 0.043 、R2300.25孔的上下端面）查機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表2.2.2 、表 2.2.4 、表 2.2.5 ，取 200

10、0.043 mm孔的上下端面長(zhǎng)度余量均為 2.5mm（均為雙邊加工） , 銑削加工余量為：粗銑2.5mmR2300.25 孔的上下端面長(zhǎng)度余量均為2.5mm,銑削加工余量為：粗銑 2mm，半精銑 0.5mm3)內(nèi)孔（ R2300.25 孔已經(jīng)鑄造成的孔）查機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表2.2.2 、表 2.2.4 、表 2.2.5 ，得：2000.043 圓孔已鑄成孔的加工余量為3mm，即鑄造成的孔半徑為，工序尺寸加工余量： 鉆孔至mm，擴(kuò)孔 1.8mm，粗鉸孔 0.2mm。取 46 孔已鑄成孔的加工余量為 3mm，即鑄造成的孔直徑為，鉆孔至，擴(kuò)孔 1.9mm，鉸孔 0.1mm。1000.033

11、孔加工前沒(méi)有鑄成孔，是實(shí)心封閉的，鉆孔至8 mm，擴(kuò)孔1.8mm，鉸孔 0.2mm。4）內(nèi)孔100 0.033 內(nèi)圓表面沿軸線方向長(zhǎng)度的加工余量及公差（ 100 0.033 孔的上下端面）查機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表2.2.2 、表 2.2.4 、表 2.2.5 ，擴(kuò)孔至深度為 1mm。5）其他尺寸直接鑄造得到由于本設(shè)計(jì)規(guī)定的零件為大批量生產(chǎn)，應(yīng)該采用調(diào)整加工，因此在計(jì)算最大、最小加工余量時(shí)應(yīng)按照調(diào)整法加工方式予以確認(rèn)。通過(guò)查閱機(jī)械加工手冊(cè)得到相關(guān)數(shù)據(jù)可計(jì)算得到工序尺寸如表3表 3加工面最終尺寸公差 / 粗糙度單邊余量2000.043 孔上下無(wú)， Ra12.52.5端面0.2工序尺寸粗銑404

12、5鉸2019.8毛坯尺寸452000.043 孔R(shí)2300.25 孔上下端面R230 0.25 孔100 0.033 孔100 0.033 孔上下端面M8x1.25（螺紋）無(wú)， Ra6.31.840.5無(wú)， Ra6.320.25， Ra12.5300.200.033 ， Ra3.21.88無(wú)， Ra12.510，深 12無(wú)，無(wú)6擴(kuò)19.8 18鉆1814半精銑1213粗銑1317鏜4640鉸109.8擴(kuò)9.88鉆80锪2010M8攻6鉆 601417400100最終得到的毛坯尺寸為5、確定切削用量和基本工時(shí)由機(jī)械制造工藝手冊(cè)中可查得：根據(jù)工件尺寸和切屑深度選擇（加工條件）工件材料： QT450

13、-10，b =450Mpa，HB=160-210，鑄造。加工要求：粗銑2000.043 孔的上端面。工序以36 外圓為粗基準(zhǔn)，粗銑2000.043 孔的上下端面。機(jī)床： X53立式銑床。刀具： W18Cr4v硬質(zhì)合金鋼端銑刀，牌號(hào)切屑深度為 ap=2.5mm每齒進(jìn)給量為af=0.1mm/z，采用高速鋼鑲齒套式面銑刀，齒數(shù)為 Z=10，則進(jìn)給量 f=af Z=1mm/r，直徑 D=100mm切屑速度取 v=0.35m/s轉(zhuǎn)速 ns= 1000v60 r/min ，D=10000.35r/min=66.84r/min取 ns=70 r/min銑削基本時(shí)間： Tj=L i 2fnTj=362 =64

14、.6s60170工序以 2000.043孔下端面為精基準(zhǔn)，鉆-擴(kuò)-鉸2000.043 內(nèi)圓孔，使孔的精度達(dá)到8 級(jí)，保證其垂直度誤差（1）選擇鉆床及鉆頭選擇 Z5125A立式鉆床，選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時(shí)，d0 =18mm,鉆頭采用雙頭刃磨法；車床主軸轉(zhuǎn)速為n=50-2000r/min ，取 n=1000 r/min 。（2）選擇切削用量a、 決定進(jìn)給量由 d0 =18mm，查表并計(jì)算得：按鉆頭性能可查出進(jìn)給量f=0.47-0.57mm/r ，按機(jī)床強(qiáng)度查得進(jìn)給量f=0.056-1.8mm/r 。最終選擇機(jī)床進(jìn)給量為f=0.45mm/r 。b、切削速度 n=1000r/minc、計(jì)算工時(shí)L

15、40t m1min 0.089min 5.34 snf0.45 1000擴(kuò)、鉸和精鉸的切削用量如下擴(kuò)鉆：選擇高速鋼擴(kuò)孔鉆n=1000r/minf=0.7-0.8mm/rd019.8mmL40tm 2min 0.053min 3.2snf0.75 1000鉸 孔 ： 選 擇 高 速 鋼 絞 刀n=1000r/minf=1.3-2.6mm/rd020mmL40min 0.031min 1.85stm31.3nf1000Tmtm1tm2tm3 10.39s工序以2000.043 內(nèi)圓孔為精基準(zhǔn)，粗銑 - 半精銑以 R2300.25 為半徑的孔的上下端面粗銑：切屑深度為 ap=2mm每齒進(jìn)給量為 af

16、1 =0.1mm/z，采用高速鋼鑲齒套式面銑刀，齒數(shù)為 Z=10，則進(jìn)給量 f1 =af Z=1mm/r，直徑 D=100mm切屑速度取 v=0.35m/s轉(zhuǎn)速ns1 =1000v60 r/min，D=10000.35r/min=66.84r/min取 ns1=704r/min銑削基本時(shí)間： Tj1 =L i2f1 n1Tj1 =703 602 s=131.1s170半精銑：切屑深度為 ap=0.5mm每齒進(jìn)給量為 af2 =0.07mm/z，采用高速鋼鑲齒套式面銑刀，齒數(shù)為 Z=10，則進(jìn)給量 f2 =afZ=0.7mm/r，直徑 D=100mm切屑速度取 v=0.35m/s轉(zhuǎn)速ns2 =1

17、000v60r/min ，D=10000.35r/min=66.84r/min取 ns2=70 r/min銑削基本時(shí)間： Tj 2 =Li 2f 2n2703602=187.2sTj 2700.7總時(shí)間 TjTj1 Tj 2 =318.3s工序 以2000.043 內(nèi)圓孔為精基準(zhǔn)，鏜以 R2300.25 為半徑的孔。（ 1）選擇鉆床及鉆頭選擇 Z5125A立式鏜床，選擇高速鋼鏜刀，鏜孔時(shí)，d0 =46mm,鉆頭采用雙頭刃磨法；車床主軸轉(zhuǎn)速為n=50-2000r/min ，取 n=500 r/min 。（ 2）選擇切削用量a、決定進(jìn)給量由 d0 =46mm，查表并計(jì)算得：按鉆頭性能可查出進(jìn)給量f

18、=1.2-1.4mm/r ，按機(jī)床強(qiáng)度查得進(jìn)給量f=0.056-1.8mm/r 。最終選擇機(jī)床進(jìn)給量為f=1.2mm/r 。b、切削速度 n=500r/minc、計(jì)算工時(shí)L12t mmin 0.02min 1.2 snf1.2 500工序以 2000.043 內(nèi)圓孔為精基準(zhǔn)，鉆 - 擴(kuò)- 鉸1000.033 內(nèi)圓孔，使孔的精度達(dá)到 8 級(jí)，并保證其垂直度誤差。（1）選擇鉆床及鉆頭選擇 Z5125A立式鉆床，選擇硬質(zhì)合金 YG8鉆頭，粗鉆時(shí)，d0 =8mm,鉆頭采用雙頭刃磨法；車床主軸轉(zhuǎn)速為n=50-2000r/min ，取 n=1000 r/min 。（2）選擇切削用量a、 決定進(jìn)給量由 d0

19、 =8mm，查表并計(jì)算得：按鉆頭性能可查出進(jìn)給量f=0.18-0.22mm/r ，按機(jī)床強(qiáng)度查得進(jìn)給量f=0.056-1.8mm/r 。最終選擇機(jī)床進(jìn)給量為f=0.20mm/r 。b、切削速度 n=1000r/minc、計(jì)算工時(shí)L36tm1min 0.18min 10.8snf0.20 1000擴(kuò)、鉸和精鉸的切削用量如下擴(kuò)鉆：選擇高速鋼擴(kuò)孔鉆n=1000r/minf=0.5-0.6mm/rd09.8mmL363.9stm 2min 0.065minnf0.55 1000鉸孔：選擇高速鋼絞刀n=1000r/minf=0.65-1.3 mm/rd010mm ，取 f=1mm/rL36min0.03

20、6min 2.16 stm311000nfTmtm1tm2tm316.86s工序以2000.043 內(nèi)圓孔為精基準(zhǔn)，锪1000.033 孔的上下端面。（1）選擇鉆床及鉆頭選擇 Z5125A立式鉆床，選擇高速鋼锪鉆，锪孔鉆時(shí)，d0 =20mm,車床主軸轉(zhuǎn)速為n=50-2000r/min ，取 n=500 r/min 。（ 2）選擇切削用量a、決定進(jìn)給量由 d0 =20mm，查表并計(jì)算得：按鉆頭性能可查出進(jìn)給量f=0.6-0.7mm/r ，按機(jī)床強(qiáng)度查得進(jìn)給量f=0.056-1.8mm/r 。最終選擇機(jī)床進(jìn)給量為f=0.6mm/r 。d、切削速度 n=500r/mine、計(jì)算工時(shí)t mL1 2nfmin 0.4s500工序以2000.043 內(nèi)圓孔為精基準(zhǔn)，鉆一個(gè)M6 的孔，攻 M8x1.25內(nèi)螺紋。鉆孔：（1）選擇鉆床及鉆頭選擇 Z5125A立式鉆床，選擇硬質(zhì)合金 YG8鉆頭，粗鉆時(shí)，d0 =6mm,車床主軸轉(zhuǎn)速為n=50-2000r/min ，取 n=1000 r/min 。（2）選擇切削用量a、決定進(jìn)給量由 d0 =6mm，查表并計(jì)算得：按鉆頭性能可查出進(jìn)給量f=0.18-0.22mm/r ，按機(jī)床強(qiáng)度查得進(jìn)給量f=0.056-1.8mm/r 。最終選擇機(jī)床進(jìn)給量為f=0.20mm/r 。b、切削速度 n=1