10机械制造基础课程设计

学号06080729成绩课程设计说明书系别机电工程系专业机械设计制造及其自动化方向机电一体化课程名称《制造技术基础课程设计》学号06080729姓名张森指导教师题目名称CA6140车床拨叉设计时间2011年3-6月2011年5月日目录一、序言................................................1二、零件的工艺分析及生产类型的确定......................2三、选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图..................4四、选择加工方法，制定工艺路线..........................8五、工序设计...........................................10六、确定切削用量及基本时间.............................12七、专用机床夹具设计...................................15八、设计心得...........................................17九、参考文献...........................................18十、附图...............................................191序言一、序言机械制造技术基础课程设计在学完了机械制造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次实践性教学环节。这次课程程设计是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机械制造工艺问题，设计了机床专用夹具这一典型的工艺装备，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基础。由于能力有限，经验不足，设计中还有血多不足之处，希望各位老师多加指教。2二、零件的工艺分析及生产类型的确定1.零件的作用本次设计所给的零件是CA6140车床变速齿轮拨叉，用于双联变换齿轮的啮合，输出不同的转速，已达到变速的目的。该拨叉应用在CA6140车船的变速箱变速机构中机构中。拨叉头以φ22mm孔套在变速叉轴上，并用销钉经8mm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转速，从而改变车床的主轴转度。该拨叉在改换转速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拨叉脚两端面、叉轴孔mm（H7）和锁销孔φ8mm，在设计工艺规程时应重点予以保证。图1-1拨叉零件图2.零件的技术要求CA6140车床拨叉技术要求表1-1加工表面尺寸及偏差mm公差及精度等级表面粗糙度Raμm形位公差/mm拨叉脚上端面IT183.2拨叉脚下端面IT183.2拨叉脚大内表面φIT126.33拨叉脚小内表面φIT123.2拨叉脚端面IT126.3拨叉头两端面50IT123.2拨叉头φ40φ22mm孔φIT71.6φ8mm销孔IT71.6螺纹孔M8铸造圆角R5该拨叉形状特殊、结构简单，属典型的叉杆类零件。为实现变速的功能，其叉轴孔与变速叉轴有配合要求，因此加工精度要求较高。叉脚两端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；为保证拨叉调速时叉脚受力均匀，要求叉脚两端面对叉轴孔的垂直度要求为0.05mm，其自身的平面度为0.08mm。为保证拨叉在叉轴上有准确的位置，调速位准确，拨叉采用锁销定位。锁销孔的尺寸为φ8mm。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。3.零件的工艺分析CA6140车床共有两处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下：①以φ22mm孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：φ25H7mm的孔，以及φ40mm的圆柱两端面，其中主要加工表面为φ22H7mm通孔。②以φ73mm和φ55mm孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：φ73H12的孔，φ55H12的孔，以及φ73H12的两个端面。主要是φ73H12和φ55H12的孔。③以M8螺纹孔为中心的加工表面。这一组加工表面包括：M8的螺纹孔。主要加工表面为M22×1.5螺纹孔。这两组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是：（1）Φ40孔端面与φ22H7孔垂直度公差为0.05mm.。（2）Φ55H12的孔与φ22H7的孔垂直度公差为0.07mm。由上面分析可知，加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为基准加工另外一组。4④以圆柱销孔φ8H7为中心的加工表面。4.确定零件的生产类型零件的年产纲领可按下式计算11NQmb（+a%）(+%）N——零件的生产纲领（件/年）Q——产品的年产量（台、辆/年）M——每台（辆）产品中该零件的数量（件/台、辆）a%——备品率，一般取2%~4%b%——废品率，一般取0.3%~0.7%N=8500台/年1件/台（1+3%）（1+0.5%）=8799件/年拨叉重量为1.0Kg，查表1-2知，拨叉属轻型零件；由表1-3知，该拨叉的生产类型为大批生产。表1-2不同机械产品的零件质量型别表1-3机械加工零件生产类型的划分表2-3机械加工零件生产类型的划分三、选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图1.选择毛坯该零件材料为HT200。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，为提高生产率和铸件精度，宜采用金属模机器造型。毛坯的拔模斜度为5度。2.确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差5①铸件基本尺寸机械加工前的毛坯铸件的尺寸，包括必要的机械加工余量。求最大轮廓尺寸根据零件图计算轮廓尺寸，长80mm，宽73mm，高50mm，故最大轮廓尺寸为80mm。此零件的加工方法为金属型铸造，根据表2-1可以确定毛坯的加工余量等级为F,因此可通过表2-2确定铸件机加工余量（RMA）对所有加工表面取同一个数值，由表2-8（4）查最大轮廓尺寸为80mm、机械加工余量等级为F级，得RMA数值为1mm，查表2-3可得到毛坯的公差等级为CT8。Φ8的销孔和M10的螺纹孔由于孔太小，铸成实心。Φ40的圆柱面不需要机加工。②确定毛坯尺寸，如图2-1和表2-4所示。表2-1毛坯铸件典型的机械加工余量等级表2-2要求的铸件机械加工余量（RMA）/mm表2-3大批量生产的毛坯铸件的公差等级通过以上各表个以下三个表达式可得出拨叉毛坯尺寸如表2-4。单侧作机加工R=F+RMA+CT/26圆柱形或双侧作机加工R=F+2RMA+CT/2内腔作机加工R=F-2RMA-CT/2表2-4拨叉毛坯尺寸公差及加工余量/mm项目B面C面，D面E面φφφφ40φ8M10公差等级CT888888--加工面基本尺寸502060557322---铸件尺寸公差1.41.21.41.41.61.2---机械加工余量等级FFFFFF---RMA111111---毛坯基本尺寸51.722.661.752.370.219.4---7图2-1③铸件质量根据零件的成品质量1Kg，估算为=2.6Kg。④绘制毛坯图，如图2-2所示。8图2-2四、选择加工方法，制定工艺路线1.定位基准的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中回问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，是生产无法正常进行。①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φ22021.00孔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，限制5个自由度。φ40的一个端面作主要定位面，达到完全定位,然后进行加工。②精基准的选择。主要应该考虑基准重合的问题，选用φ22021.00的孔和一个端面作为精基准。2.零件表面加工方法的选择9本零件的加工加工面有内圆、内孔、端面、销孔，螺纹孔等，材料为HT200。以及公差等级和表面粗糙度要求，参考相关资料，其加工法选择如下。①φ22021.00的孔根据GB1800-79规定其公差等级为IT7，表面粗糙度为Ra1.6μm，需进行钻扩拉。②φ40圆柱的两个端面，50mm，未标注公差尺寸，公差等级IT7，表面粗糙度Ra3.2μm，需进行粗洗半精洗洗。③φ55的拨叉脚小内表面，公差等级IT9，表面粗糙度Ra3.2μm，需进行粗镗半精镗。④φ7拨叉脚大内表面，公差等级IT12，表面粗糙度Ra6.3μm，需进行粗镗。⑤φ8mm销孔，公差等级IT7，表面粗糙度Ra1.6μm，需进行钻粗铰。⑥拨叉脚左端面25mm，未标注公差尺寸，公差等级IT7，表面粗糙度Ra3.2μm，需进行粗洗半精洗洗。⑦拨叉脚右端面，公差等级IT7，表面粗糙度Ra3.2μm需进行粗洗半精洗洗。⑧拨叉脚端面，公差等级IT7，表面粗糙度Ra6.3μm需进行粗洗洗。⑨螺纹孔M8，公差等级IT8，表面粗糙度Ra3.2μm，需进行钻铰，丝锥攻内螺纹。3.制定工艺路线工序一对铸件进行退火处理。工序二初检，检查毛坯是否存在缺陷。工序三以φ40外圆为粗基准，粗铣、半精洗和精铣φ22孔上端面，并且保证上端面与φ22孔的轴线垂直度为0.05mm。工序四以φ22孔上端面为精基准，钻、扩、铰、精铰φ22孔,孔的精度达到IT7。工序五以φ22孔为精基准，粗铣、精铣φ73孔上下表面，保证端面相对孔的垂直度误差不超过0.07mm。工序六以φ22孔为精基准，粗铣、精铣φ55孔上下表面，保证端面相对孔的垂直度误差不超过0.07mm。10工序七以φ22孔为精基准，粗铣φ73孔，保证空的精度达到IT12。工序八以φ22孔为精基准，粗铣半精铣φ55孔，保证空的精度达到IT12。工序九以拨叉头端面孔为精基准，钻φ8孔（装配时钻铰锥孔）。工序十以拨叉头两端面为精基准，钻φ6孔，攻M8螺纹。工序十一把产品切开。工序十二对拨叉脚进行热处理——拨叉脚两端面局部淬火。工序十三对切断的拨叉脚进行磨削。工序十四钳工去毛刺。工序十五清洗工序十六终检，按零件图样要求全面检查。五、工序设计1.选择加工设备与工艺装备⑴选择机床根据不同的工序选择机床①工序二、三、五、十二、十三是粗铣和精铣。各工序工步不多，大批量批生产，故选用立式铣床就能满足要求。本零件外廓尺寸不大，精度要求一般，则选用常用的X51立式铣床。②工序四、十四、十五是钻扩铰。选用四面组合钻床。③工序六、七、八、九、十、十一是粗铣和精铣。各工序工步不多，大批量生产，故选用双面卧式车床。④工序十二、十三是粗镗和精镗。各工序工步不多，大批量生产，故选用立式镗床。⑵选择家具本零件所有工序均使用专用夹具。⑶选择刀具根据不同的工序选择刀具。①再铣床上的加工工序，一般采用硬质合金铣刀。采用YT类硬质合金，粗加工用YT15,半精加工用YT15，精加工用YT30。零件要求铣切深度为10mm，铣刀直径应为40～80mm。②在钻床上的加工工工序，钻φ8孔和钻φ6孔，由于在圆柱面上钻孔，则选用复合钻钻孔，钻φ22的选用麻花钻来完成。③为了保证一些重要表面的精度，要在镗床上完成一些镗削，选用一些镗刀。④为了保证φ22孔的精度，还要选用相应的扩孔钻和铰孔钻来完成。11⑤要对φ6的孔攻内螺纹，选用相应的丝锥。⑵选择量具本零件属于大批量生产，一般情况下选用量规和一些高生产率的专用检具。根据零件表面的精度要求、尺寸和形状特点，选择如下。①选择各端面测量工具，选用游标卡尺。②选用各内圆表面测量工具，选用专用量规。③选用加工孔量具。φmm孔经钻、扩、铰、精铰。i.钻φ22mm孔选用度数值为0.01mm、测量范围5～30mm的内径千分尺。ii.扩孔φ22mm孔，可选用读数值0.01mm、测量范围18～35mm的内径百分表。iii