倒擋撥叉加工工藝

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1、江南大學機械工程學院課程設計 課程設計說明書 設計題目：設計倒擋撥叉加工工藝 規(guī)程及工藝裝備 設 計 者： 班 級： 學 號： 指導老師： 江南大學 機械制造技術基礎課程設計任務書 內容：1.零件圖 1張 2．毛坯圖

2、1張 3.機械加工工藝過程綜合卡片 1張 4.夾具裝備圖 1張 5.夾具體零件圖 1張 6課程設計說明書 1份 班 級 機自0707 學 號 0401070717 學 生 李銀正 指導老師 薛國祥 2010年6月 28日 目 錄 一、序言······

3、······································2 二、零件的工藝分析及生產類型的確定··················2 三、毛坯的選擇與設計································4 四、加工方法和工藝路線的設計························6 五、工序設計········································9 六、確定切削用量及基本時間··························12 七、夾具設計·························

4、···············16 八、設計小節(jié)········································17 九、參考文獻········································17 一、序言 機械制造技術基礎課程設計是在學完了機械制造基礎和大部分專業(yè)課，并進行了生產實習的基礎上進行的又一個實踐教學環(huán)節(jié)。這次設計我們能綜合運用機械制造基礎中的基本理論，并結合生產實習中學到的實踐知識，獨立地分析和解決了零件機械制造工藝問題，在老師和同學的幫助下，我還對夾具，機床，刀具的的結構和工作原理有了更深的了解，不知不覺中我

5、的圖紙分析、結構設計能力都得到了提高，為今后的畢業(yè)設計及未來從事的工作打下了良好的基礎。 在結束了《機械制造基礎》及有關課程的學習后，通過本次的設計使我們所學的知識得到了鞏固和加深，并培養(yǎng)了我們學會全面綜合地運用所學知識，去分析和解決機械制造中的問題的能力。 由于能力有限，經驗不足，設計中還有許多不足之處，希望老師多加指教。 二、零件的工藝分析及生產類型的確定 1 零件的作用 題目所給的零件為倒擋撥叉，是與操縱機構零件結合用與撥動滑動齒輪實現輸出軸的倒轉。故對配合面、14H13槽以及下撥叉有精度要求。 2 零件的工藝分析 通過對該零件圖的重新繪制，知原圖樣的試

6、圖正確、完整，尺寸、公差及技術要求齊全。 從零件圖上看，該零件是典型的叉架類零件，結構比較復雜，形位精度要求不算高。為大批量生產的鑄件。其主要加工的有14H9表面粗糙度為Ra6.3um，其軸軸要保證直線度M級0.03；斜腳面尺寸要求公差尺寸為-0.48到0；開擋公差尺寸為0.1到0.2，表面粗糙度為Ra6.3um并保證與14H9軸線的垂直度為0.25；R19面粗糙度為Ra12.5um，表面要求淬火處理，硬度要求為48~53HRC；下爪總長公差尺寸為-1到0；后腳面公差尺寸為0到0.52，前面到軸線尺寸18的公差尺寸為±0.2；孔8.7公差尺寸為0到0.09，其軸線到開擋前腳面的尺寸41.

7、5的公差尺寸為±0.15，孔深32公差尺寸為-1到0；撥叉尺寸要求較高，兩內表面歸于孔8.7的對稱度為0.4，內表面表面粗糙度為Ra12.5，內表面滿足配合14H13公差尺寸為0到0.27，其槽底部分允許呈R3max圓角或2最大長為3的倒角；孔8.7還需锪平直徑為12；孔24端面、開擋內R15面、孔8.7內表面以及槽14H13底面表面粗糙度為Ra25一般的加工都可獲得。通過分析該零件，其布局合理，雖結構復雜，但加工要求比較容易保證，我們通過專用夾具可保證其加工要求，整個圖面清晰，尺寸完整合理，能夠完整表達物體的形狀和大小，符合要求。 （二）零件的技術要求 加工表面 尺寸及偏差/mm 公

8、差及精度等級 表面粗糙度Ra/μm 形位公差 /mm 撥叉頭左端面 46 25 撥叉頭右端面 46 25 尺寸41.5 41.5+0.15 -0.15 IT12 6.3 ⊥ 0.25 G 尺寸23 23+0.2 -0.1 IT10 6.3 ⊥ 0.25 G 撥叉腳內表面 R15 25 尺寸19 19+0.52 0 IT14 12.5 Φ14H9孔 Φ14+0.043 0 IT9 6.3 — 0.25 G 操縱槽內側面 14+0.27 0 IT13 12.5 ≡ 0.

9、25 G 操縱槽底面 18 25 Φ8.7孔 8.7+0.09 0 IT11 25 锪平Φ12 12 25 3 零件的生產類型 依設計題目，結合生產實際可知該零件的生產綱領零件是大批量生產的鑄件。 三、毛坯的選擇與設計 1 選擇毛坯 該零件材料為ZG310-570，屬于批量生產，而且零件的結構復雜，采用鑄件成型。 2 確定機械加工余量 鑄件的尺寸公差按GB/T6414-1999確定，機械加工余量按GB/T11351-89確定，材料為ZG310-570。由于是大批量且形狀復雜的零件，所以毛坯選擇砂型鑄造。 根據

10、GB/T6414-1999查表得尺寸公差CT為8-12級。加工余量等級為F~H。所以，可取CT=9級。查表（GB/T6414）查出各表面的公差數值。 零件尺寸 公差CT 端面46 2 腳面圓柱面15 1.6 腳面圓柱面19 1.7 兩腳面尺寸6 1.5 14H13槽面尺寸14 1.6 槽底面14 1.6 叉腳開擋尺寸23 1.7 3 設計毛坯圖 撥叉毛坯圖尺寸（單位：mm） 零件表面 總余量 毛坯尺寸 公差CT 端面46 0.7 48 2 腳面圓柱面15 0.5 13 1.6 腳面圓柱面19 0.5 17

11、1.7 兩腳面尺寸6 0.5 8 1.5 14H13槽面尺寸14 0.5 12 1.6 槽底面14 0.5 12 1.6 叉腳開擋尺寸23 0.5 20 1.7 下圖為該零件的毛坯圖（具體尺寸請看毛坯圖）： 四、加工方法和工藝路線的設計 1 定位基準的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一，基面選擇的正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產率得以提高。根據零件圖及其使用情況分析，知Φ14H9孔是設計基準，也是零件工作最重要的工作面。 （1） 粗基準的選擇 對于一般件而言，按照有關粗基準的選擇原則（即當零件又不加工表面時，應以這些不加工表

12、面做粗基準，若零件有若干個不加工表面時，應以與加工表面要求相對位置較高的不加工表面作粗基準）。先選擇撥叉頭左端面和Φ24外圓表面作為加工Φ14H9孔時的粗基準。 （2）精基準的選擇 在Φ14H9孔加工以后，各工序則以該孔為定位精基準，靠近叉腳的Φ24的端面為軸向尺寸的定位精基準。從而滿足定位基準重合原則，和互為基準的原則。 2 零件表面加工方法的選擇 本零件的加工面有內孔、倒角、槽、下底面、圓環(huán)面等，材料為ZG310-570。以公差等級和表面粗糙度要求，參考有關資料，其加工方法選擇如下。 （1）φ24端面:表面粗糙度為Ra25um，可選粗銑即可滿足要求。 （2）φ14H9孔

13、：公差等級為9級，表面粗糙度為Ra6.3um，公差尺寸0到0.043，根據GB/T1800.3-1998規(guī)定其公差等級按IT9，可以先鉆后擴孔來滿足要求。 （3）開擋φ15內圓柱面：表面粗糙度為Ra25um，未標注公差等級，故粗銑即可滿足要求。 （4）腳面：表面粗糙度Ra6.3um，加工方法可采用粗銑即可達到要求。 （4）開擋：表面粗糙度為Ra12.5um，加工方法可采用粗銑即可達到要求。 （5）槽14H13：表面粗糙度為Ra12.5um，公差等級13，加工方法可采用粗銑即可達到要求。 （6）槽14H13底面：表面粗糙度為Ra25um，加工方法可采用粗銑即可達到要求。 （7）孔φ：

14、表面粗糙度Ra25um，公差尺寸為0到0.1，根據GB1800-79規(guī)定其公差等級按IT11，采用鉆孔即可達到要求。 （三）零件表面加工方法的選擇 加工表面 公差及精度等級 表面粗糙度Ra/μm 加工方案 備注 撥叉頭左端面 25 粗銑 表1-8 撥叉頭右端面 25 粗銑 表1-8 倒角 銑 表1-8 尺寸41.5 IT12 6.3 粗銑-精銑 表1-8 尺寸23 IT10 6.3 粗銑-精銑 表1-8 撥叉腳內表面 25 粗銑 表1-8 尺寸19 IT14 12.5 粗銑 表1-8 Φ14H9孔

15、IT9 6.3 鉆-鉸 表1-7 操縱槽內側面 IT13 12.5 粗銑 表1-8 操縱槽底面 25 粗銑 表1-8 Φ8.7孔 IT11 25 鉆 表1-7 锪平Φ12 25 粗銑 表1-8 3 制訂工藝路線 工藝路線的擬定為保證達到零件的幾何形狀、尺寸精度、位置精度及各項技術要求，必須制定合理的工藝路線。由于生產綱領為成批生產所采用的通用機床配以專用加工夾具，并考慮工序集中以提高生產率和減少機床數量，使生產成本下降。 工藝路線一 工藝路線二 1、 鉆孔

16、 1、銑左端面 2、 銑左端面 2、銑右端面 3、 銑右端面 3、鉆、擴Φ14H9孔至13.5mm 4、 倒角（左邊） 4、倒角（左邊） 5、 倒角（右邊） 5、倒角（右邊） 6、 鉸Φ14H9孔 6、鉸Φ14H9孔 7、 銑曲面R15 7、銑曲面R15 8、 粗銑撥叉腳內端面 8

17、、粗銑撥叉腳內表面 9、 銑操縱槽兩側面和底面 9、銑操縱槽兩側面和底面 10、 鉆孔8.7 10、鉆孔8.7 11、 锪平Φ12 11、 锪平Φ12 12、 精銑撥叉腳內端面 12、精銑撥叉腳內端面 13、 去毛刺 13、去毛刺 14、 清洗 14、清洗 15、 終檢

18、 15、終檢 兩工藝方案的比較分析： 兩工藝方案除前三道工序不同之外，其余各工序均相同。前三道工序是為了獲得精基準。方案一是先鉆孔鉆成Φ13.5再銑端面和倒角，這樣能很好地保證與端面的垂直度；方案二是先銑兩個端面然后再鉆床上加工出孔14。因為兩個端面一次銑出可以有較好的平行度，然后用端面定位，也能得到較好的孔與端面的垂直度。后面的工序以Φ14H9孔及端面定位，所以基準是重合的，由此可見，可選方案一，從而制定詳細的工序內容。

19、 毛坯為鑄件，應經退火處理以消除鑄件的內應力及改善機械加工性能，然后送到機械加工車間加工，具體工序如下： 1、 鉆Φ14孔至13.5mm（以Φ24圓柱面和左端面為基準定位） 2、 銑左端面（以Φ13.5孔和右端面為基準定位） 3、 銑右端面（以Φ13.5孔和左端面為基準定位） 4、 倒角（左邊）（以Φ13.5孔和右端面為基準定位） 5、 倒角（右邊）（以Φ13.5孔和左端面為基準定位） 6、 鉸Φ14H9孔（以Φ13.5孔和左端面為基準定位） 7、 銑內圓曲面R15（以Φ14H9孔、左端面和R13孔為基準定位） 8、 粗銑撥叉腳內端面（以Φ14H9孔、右端面和R15孔為基

20、準定位） 9、 銑槽兩面和底面（以Φ16圓柱面和Φ24左端面為基準定位） 10、 鉆Φ8.7mm孔（以Φ16圓柱面和Φ24圓柱面的一線為基準定位） 11、 锪平Φ12孔（以Φ16圓柱面和Φ24圓柱面的一線為基準定位） 12、 精銑撥叉腳內端面（以Φ14H9孔、右端面和R15孔為基準定位） 13、 去毛刺 14、 清洗 15、 檢驗 23 機自0707 李銀正 0401070717 五、工序設計 16、 1 選擇加工設備與工藝裝備 17、 1）工序（1）鉆Φ13.5，選擇Z525型立式鉆床 (表5-64)。 18、 2）工序（2）、（3）銑Φ24端面，選擇X51立式

21、型機床（表5-71）。 19、 3）工序（4）、（5）倒角和工序（6）鉸Φ14H9孔，選擇Z525型立式鉆床（表5-64）。 20、 4）工序（8）、（12）粗、精銑腳內端面，工序（7）銑曲面R15均選擇X62W型機床（表5-74）。 21、 5）工序（6）銑槽，選用X62W型機床（表5-74）。 22、 6）工序（7）鉆Φ8.7孔，工序（8）锪平Φ12孔均選Z525型機床(表5-64)。 23、 7）工序（13）去毛刺，選用鉗工臺。 24、 8）工序(14)清洗，選用清洗機。 25、 9）工序（15）檢驗，選用檢驗臺 （2） 選擇刀具（參考《指南》） 1）工序（

22、1）鉆Φ14H9孔至13mm，選擇d=13mm、L1=101、L=182、莫氏圓錐號1（表5-83） 2）工序（2）、（3）銑兩端面，選擇鑲齒三面刃銑刀，D=100, d=27, 齒數=12（表5-105） 3）工序（4）、（5）倒角，選擇d=16mm，L=93mm，l=20mm的錐柄錐面锪鉆（表5-88） 4）工序（6）鉸Φ14H9孔，選擇d=14mm、L=189、L1=108 ，莫氏圓錐號1（表5-84） 5）工序（7）選擇D=30mm、d=10mm、l=12mm、 Z=10的鑲齒三面刃銑刀（表5-105） 6）工序（8）、（12），選用鑲齒三面刃銑刀，選擇D=38mm，d=1

23、2mm，l=12mm，Z=10的鑲齒三面銑刀（表5-105） 7）工序（9）選擇D=80mm，d=22mm，l=12mm，Z=10的鑲齒三面刃銑刀（表5-105） 7）工序（10）鉆Φ8.7孔，選取d=8.7mm，l=81,錐柄擴孔鉆（表5-86） 8）工序（11）锪平Φ12孔，根據文獻【1】表3-12選取d=12mm，d1=6.6mm，d2=8mm，L=80mm，l=18mm的帶導柱直柄平底锪鉆。 （3）選擇量具 本零件為中批量生產，一般盡可能采用通用量具，根據表面精度、尺寸和形狀等要求，參考有關手冊資料，選擇量具如下表： 工序 工序名稱 量具 3 銑端面 游標卡尺

24、、粗糙塊 4 鉆13孔擴、14H9孔 游標卡尺、塞規(guī) 5 倒角 游標卡尺 6 銑腳面、開擋 游標卡尺、粗糙塊 7 銑槽 游標卡尺、粗糙塊 8 鉆8.7 游標卡尺、塞規(guī) 2 確定工序尺寸 1）工序（1）、（6）該孔由高速鋼鉆頭鉆出底孔后，再由圓孔鉸刀鉸出，由參考文獻【3】表2.3-15查得，鉸孔的余量0.5mm，所以鉆孔的余量，Z鉆=14/2-0.5=6.5mm。則鉆孔工序尺寸Φ13.5公差為+0.12 0，鉸孔工序尺寸及公差為Φ14+0.043 。 2）工序（2）、（3）Φ24mm兩端面，由銑削加工來完成，工序余量為2mm。 3）工序（4）（5）倒角

25、，有由銑削加工完成，工序余量為1.5mm。 4）工序（7）內圓曲面R15，又銑削加工完成，工序余量為2mm。 4）工序（8）、（12）腳內表面的Ra為6.3μm，需經粗銑、精銑兩次加工，由參考文獻【3】表2.3-21查得精加工余量為0.5mm，所以粗加工余量為1.5mm（右端面）和1.5mm（左端面）。 5）工序（9）加工14H13槽面，上面以確定加工余量2mm，故可一次銑出。 6）工序（10）加工Φ8.7+0.09 0孔，采用直徑為Φ8.7的高速鋼鉆頭加工即可。 7）工序（11）锪Φ12孔，由文獻【1】表5-41得孔深l1=1~2取2mm。 六、確定切削用量及基本時間

26、 1工序3 切削用量：本工序為粗車端面，已知加工材料為ZG310-570，表面淬火處理后HRC40-50。 確定粗銑端面的切削用量。所選刀具為鑲齒三面刃銑刀。 =2mm,查表得進給量f =0.2mm/z，又X62銑床主軸轉速30-1500 r/min，精度要求不高，選擇n=150r/min。由前面可知刀具直徑為100mm，則切削速度為。 校核機床功率： 參考公式 其中 d=100mm z=12 n=150/60r/s kpm=1，解得kw<7.5kw ，故可用。 2 工序4 切削用量：本工序為鉆φ13mm、擴φ14H9。 2.1確定鉆φ13mm孔的切削用量。所選刀具為莫氏

27、錐柄麻花鉆，其直徑為13mm，工作長度101mm，莫氏錐度為1號，總長182mm。 確定切削用量=13/2=6.5mm，查表得進給量f =0.28mm/r，切削速度v =21m/min。則主軸轉速n==514.19r/min,故取n=545r/min，此時v==22.26m/min。 2.2確定擴φ14H9孔的切削用量。所選刀具為14 GB/T 1141-1984，其直徑為14mm，工作長度108mm，莫氏錐度為1號，總長189mm。 確定切削用量=1/2=0.5mm，查表得進給量f =0.45mm/r，切削速度v =60m/min。則主軸轉速n==1364.19r/min

28、,故取n=960r/min，此時v==42.2m/min。 2.3基本時間 確定鉆φ13mm孔的基本時間 = 確定擴φ14H9孔的基本時間 = 3工序6 切削用量：本工序是銑腳面、開擋，先粗銑，后半精銑。 3.1確定銑開擋底面圓柱面R15的切削用量 所選刀具為鑲齒三面刃銑刀。 =2mm,查表得進給量f =0.2mm/z，又X62銑床主軸轉速30-1500 r/min，精度要求不高（Ra=25um），選擇n=150r/min。由前面可知刀具直徑為100mm，則切削速度為。 校核機床功率： 參考公式 其中 d=100mm z=12 n=150/60

29、r/s kpm=1，解得kw<7.5kw ，故可用。 3.2 確定銑開擋底面圓柱面R19的切削用量 所選刀具為鑲齒三面刃銑刀。 =2mm,查表得進給量f =0.2mm/z，又X62銑床主軸轉速30-1500 r/min，精度要求不高（Ra=12.5um），選擇n=200r/min。由前面可知刀具直徑為100mm，則切削速度為 。 校核機床功率： 參考公式 其中 d=100mm z=12 n=200/60r/s kpm=1，解得kw<7.5kw ，故可用。 3.3確定開擋腳面的切削用量 所選刀具為鑲齒三面刃銑刀。 =4mm,查表得進給量f =0.2mm/z，又

30、X62銑床主軸轉速30-1500 r/min，精度要求較高（Ra=6.3um及有垂直度要求），選擇n=250r/min。由前面可知刀具直徑為100mm，則切削速度為。 校核機床功率： 參考公式 其中 d=100mm z=12 n=250/60r/s kpm=1，解得kw<7.5kw ，故可用。 4工序7 本工序為銑槽，先粗銑槽底，再銑槽。 4.1確定槽底面的切削用量 所選刀具為鑲齒三面刃銑刀。 =2mm,查表得進給量f =0.2mm/z，又X62銑床主軸轉速30-1500 r/min，精度要求不高（Ra=25um），選擇n=150r/min。由前面可知刀具直徑為100m

31、m，則切削速度為。 校核機床功率： 參考公式 其中 d=100mm z=12 n=150/60r/s kpm=1，解得kw<7.5kw ，故可用。 4.2確定槽的切削用量 所選刀具為鑲齒三面刃銑刀。 =4mm,查表得進給量f =0.2mm/z，又X62銑床主軸轉速30-1500 r/min，精度要求較高（Ra=12.5um且對稱度為0.4），選擇n=220r/min。由前面可知刀具直徑為100mm，則切削速度為。 校核機床功率： 參考公式 其中 d=100mm z=12 n=220/60r/s kpm=1，解得kw<7.5kw ，故可用。 5 、工序8

32、 本工序為鉆8.7，并锪平12。 確定鉆8.7孔的切削用量。所選刀具為直柄麻花鉆，其直徑為8.7mm，工作長度80mm，，總長122mm。 確定切削用量=8.7/2=4.35mm，查表得進給量f =0.49mm/r，切削速度v =27m/min。則主軸轉速n==987.8r/min,故取n=960r/min，此時v==26.24m/min。 七、夾具設計 本夾具是銑14H13槽的專用夾具。 （1） 定位方案 工件以肋板右端面、φ14H9孔及撥叉為定位基準。肋板右端面為未加工端面，做粗基準，選擇3個網紋頂面支承釘釘（C型），3個支承釘不在同一直線上，可限制3個自由度（2個轉

33、動，一個移動），選擇C型支承釘還可以增加摩擦力平衡部分銑削力。φ14H9孔用短銷（短銷為短銷與螺桿結合，螺桿不與內孔接觸，故不限制自由度，螺桿做加緊用）限制2個移動自由度。撥叉處用菱形銷限制1個自由度，3部分共限制6個自由度，故全定位。 （2） 定位元件 3個網紋頂面支承釘：標準件 支承釘C8×4mm JB/T8029.2-1999；短銷螺桿：非標準件，為短銷跟螺桿的整合體；菱形銷：標準件 B30×36 JB/T8014.2-1999。 （3） 夾緊機構 為了方便裝載，采用基準中心夾緊即可以保證加工要求。 （4） 對刀裝置 采用直角對刀塊及平塞尺對刀。 （5） 加緊力計算 參考

34、公式 式中，為螺紋升角，為螺紋摩擦角，f為摩擦系數，螺桿中徑。 （6） 定位精度分析 定位孔與定位銷配合尺寸取，其中工件定位孔尺寸為，定位銷尺寸。工序要保證的精度有槽深度10以及槽兩側對稱度為0.4。對于槽底對孔軸線的距離為10mm，工序尺寸為10mm定位基準與工序基準重合，所以基準不重合誤差為0，故槽深上偏差為14.018-14.023=-0.005mm，下偏差為14-14.034=-0.034mm，故其定位誤差為0.029；對于槽兩側的對稱度，定位基準與工序基準不重合，誤差為。。。 八、設計小結 機械制造技術基礎課程設計是我們在學完了大學的全部基礎課，專業(yè)基礎課以

35、及專業(yè)課后進行的。這是進行了生產實習之后的一項重要的實踐性教學環(huán)節(jié)，也是在進行畢業(yè)設計之前對所學的各科課程一次深入的綜合性總復習，和一次理論聯系實際的訓練。因此，它在我們的大學四年生活中占有重要的地位。 就我個人而言，我希望通過這次課程設計對自己未來將從事的工作進一步適應性的訓練，希望自己在設計中能鍛煉自己的分析問題、解決問題、查資料的能力 ，為以后的工作打下良好的基礎. 由于能力有限、時間有限，設計尚有很多不足之處，希望各位老師給予指導 九、參考資料 [1]《機械制造技術基礎課程設計指南》 秦凱主編 化學工業(yè)出版社 [2]《機床夾具設計手冊》 王光斗 王春福主編 上?？茖W技術出版社 [3]《機械制造技術基礎》 吉衛(wèi)喜 高等教育出版社 [4]《機床夾具設計手冊》 上?？茖W技術出版社