机械制造技术课程设计报告书

说明书设计题目：设计转速器盘零件的机械加工工艺规程及钻Ф20沉孔工序的专用夹具姓名：存建学号： 120212306班级：机电 123指导教师：芳机电高等专科学校2015年3月3日任务书题目：设计叉杆零件的机械加工工艺规程及钻Ф20沉孔工序的专用夹具容：（1）零件——毛坯合图 1（2）机械加工工艺规程卡片 1套（3）夹具装配图 1（4）夹具体零件图 1（5）课程设计说明书 1份原始资料：该零件图样一；生产纲领为8000件/年；每日一班。

姓名：存建学号： 120212306班级：机电123班指导教师：芳2015年3月3日目录第1章零件分析 (1)1.1 零件作用分析 (1)1.2 零件工艺分析 (1)第2章确定毛坯、画毛坯—零件合图 (2)第3章工艺规程设计 (3)3.1 定位基准的选择 (3)3.2 制定工艺路线 (3)3.3 选择加工设备及刀、夹、量具 (4)3.4 加工工序设计 (4)3.5 时间定额计算 (6)3.6 填写机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡 (8)第4章钻Ф20沉孔工序专用夹具设计 (17)4.1 工件自由度分析及定位方案的确定 (17)4.2 夹紧力的计算 (17)4.3 定位误差的计算及定位精度分析 (17)4.4 操作说明 (18)第1章零件分析1.1 零件作用分析题目所给的零件是叉杆，它位于车床变速机构中，主要起换档，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Φ20孔与操纵机构相连，下方的R23半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。

通过上方的力拨动下方的齿轮变速。

两件零件铸为一体，加工时分开。

1.2 零件工艺分析该叉杆的材料为QT45-5，球墨铸铁，最低抗拉强度σb为450kgf/mm2，最低屈服强度σ为310kgf/mm2，伸长率δ为5%，硬度160～210HBS。

球墨铸铁在铸0.2铁中力学性能最好，兼有灰铸铁的工业优点，抗拉强度可以和刚相当，塑性和韧性也有了很大的提高。

球墨铸铁的焊接性能和热处理性能都优于灰铸铁。

可以制成承受很大冲击的零件。

该叉杆形状、结构比较简单，通过铸造毛坯可以得到基本形状，减少了加工工序，又节约了材料。

除了孔以外，其余表面加工精度较低，不需要高精度机床加工，通过铣削、钻床等机床的粗加工就可以达到加工要求；而主要工作表面虽然加工精度较高，但也可以在正常的生产条件下，采用经济的方法保质保量的加工出来。

由此可以见，该零件的工艺性较好。

以下是叉杆需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：1、通孔Φ20+0.045 0，粗糙度为3.2μｍ2、通孔Φ10+0.03 0，粗糙度为 1.6μｍ，通孔Φ10+0.03 0与通孔Φ20+0.045 0两者有0.05mm的垂直度误差要求3、沉孔Φ20，深2mm，粗糙度为12.5μｍ4、螺纹M8ｘ1.25-6H，与叉杆轴线夹角为40°5、孔Φ20+0.045 0的上下端面相距40mm，粗糙度为12.5μｍ6、半圆孔R23+0.25 0，粗糙度为6.3μｍ7、半圆孔R23+0.25 0的上下端面相距12-0.2 -0.35，粗糙度为3.2μｍ，两端面与孔Φ20+0.045 0有0.15mm的垂直度误差要求。

第2章确定毛坯、画毛坯—零件合图机械加工中毛坯的种类很多，如铸件、锻件、型材、挤压件、冲压件及焊接组合件等，同一种毛坯又有可能有不同的制造方法。

最常用的毛坯是铸件和锻件。

零件材料为QT45-5，为球墨铸铁，该类型的球墨铸铁最低抗拉强度σb 为450kgf/mm2，最低屈服强度σ0.2为310kgf/mm2，伸长率δ为5%，布氏硬度160:210HBS。

零件结构又比较简单，生产类型为大批生产，故选择砂型铸件毛坯（机器造型和壳型）。

根据各工序可以确定毛坯的基本尺寸：毛坯图见附图第3章工艺规程设计3.1 定位基准的选择粗基准的选择：对于同时具有加工表面与不加工表面的工件，为了保证不加工面与加工表面之间的位置要求，则应以不加工表面作为定位基准。

若工件上有多个不加工表面，应选其中与加工表面位置精度要求高的表面为粗基准。

如果首先要求保证工件某重要表面加工余量均匀时，应选择该表面的毛坯面作为粗基准。

为保证工件某重要表面的余量均匀，应选重要表面为粗基准。

应尽可能选择光滑平整，无飞边，浇口，冒口或其他缺陷的表面为粗基准，以便定位准确，夹紧可靠。

粗基准一般只在头道工序中使用一次，应该尽量避免重复使用。

因此，选择孔的外圆柱面作为粗基准。

精基准的选择：应满足基准重合，基准统一，自为基准，互为基准等原则。

所选的精基准应能保证定位准确，夹紧可靠，夹具简单，操作方便等。

3.2 制定工艺路线制定工艺路线得出发点,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工卡具,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。

根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，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工卡具,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。

根据《机械制造技术基础课程设计指南》第128页表5-15选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：工序1：以叉杆头下端面为粗基准，粗铣叉杆头上端面，工序2：以叉杆头上端面为基准，粗铣-半精铣叉杆头下端面，工序3：以孔叉杆头下端面为基准，钻-扩-铰叉杆头圆表面，使孔的精度达到8级，保证其垂直度误差工序4：以叉杆头圆表面为精基准，粗铣-半精铣-精铣叉杆脚的上下端面，保证其垂直度误差工序5：以叉杆头圆表面为精基准，粗铣-半精铣叉杆脚的圆面工序6：以叉杆头圆表面为基准，钻沉孔Φ20，钻-扩-粗铰-精铰通孔Φ10，使孔的精度达到8级，并保证其垂直度误差，工序7：以叉杆头圆表面为精基准，钻一个M6的孔，攻M8x1.25螺纹工序8：铣倒角，工序9：去毛刺；工序10：清洗及终检。

3.3 选择加工设备及刀、夹、量具加工过程中的粗铣、半精铣使用铣床，钻、扩、铰、攻丝使用钻床，车倒角使用车床。

由于叉杆的形状不规则，所以不宜使用通用夹具，各工序均使用专用夹具。

叉杆的一部分尺寸没有精度要求，使用游标卡尺测量即可，而孔Φ20+0.045 0和半圆R23+0.25 0的精度达到了百分位和千分位，测量时使用百分表和千分表。

3.4 加工工序设计工序1：以叉杆头下端面为粗基准，粗铣叉杆头上端面，机床：X52K刀具：Φ70镶齿套式面铣刀加工余量：3mm背吃刀量：3mm进给量:316mm/min主轴转速：375r/min工序2：以叉杆头上端面为基准，粗铣-半精铣叉杆头下端面，机床：X52K刀具：Φ70镶齿套式面铣刀加工余量：3mm（粗铣），1mm（半精铣）背吃刀量：3mm（粗铣），1mm（半精铣）进给量: 316mm/min（粗铣），750mm/min（半精铣）主轴转速：375r/min（粗铣），600r/min（半精铣）工序3：以孔叉杆头下端面为基准，钻-扩-铰叉杆头圆表面，使孔的精度达到8级，保证其垂直度误差机床：Z37刀具：Φ18钻头，Φ19.8扩刀，Φ19.94铰刀，Φ20铰刀加工余量：18mm（钻），1.8mm（扩），0.14mm（粗铰），0.06mm（精铰）背吃刀量：18mm（钻），1.8mm（扩），0.14mm（粗铰），0.06mm（精铰）进给量:0.5mm/r（钻），1.25mm/r（扩），1mm/r（粗铰），1mm/r（精铰）主轴转速：180r/min（钻），355r/min（扩），450r/min（粗铰），710r/min （精铰）工序4：以叉杆头圆表面为精基准，粗铣-半精铣-精铣叉杆脚的上下端面，保证其垂直度误差机床：X52K刀具：Φ70镶齿套式面铣刀加工余量：3mm（粗铣），1mm（半精铣）,0.5mm(精铣)背吃刀量：3mm（粗铣），1mm（半精铣）,0.5mm(精铣)进给量: 150mm/min（粗铣），600mm/min（半精铣）,475mm/min(精铣)主轴转速：375r/min（粗铣），600r/min（半精铣）,950r/min（精铣）工序5：以叉杆头圆表面为精基准，粗铣-半精铣叉杆脚的圆面机床：X52K刀具：Φ10立铣刀加工余量：3mm（粗铣），1mm（半精铣）背吃刀量：3mm（粗铣），1mm（半精铣）进给量: 150mm/min（粗铣），750mm/min（半精铣）主轴转速：375r/min（粗铣），600r/min（半精铣）工序6：以叉杆头圆表面为基准，钻沉孔Φ20，钻-粗铰-精铰通孔Φ10，使孔的精度达到8级，并保证其垂直度误差机床：Z37刀具：Φ20麻花钻，Φ9.8麻花钻，Φ9.96铰刀，Φ10铰刀，加工余量：10mm，9.8mm（钻），0.16mm（粗铰），0.04mm（精铰），背吃刀量：10mm，9.8mm（钻），0.16mm（粗铰），0.04mm（精铰），进给量:0.236mm/r，0.236mm/r（钻），1mm/r（粗铰），0.75mm/r（精铰），主轴转速：180r/min，180r/min（钻），450r/min（粗铰），710r/min（精铰），工序7：以叉杆头圆表面为精基准，钻一个M6的孔，攻M8x1.25螺纹机床：Z37刀具：Φ6麻花钻，加工余量：6mm（钻孔），2mm（螺纹）背吃刀量：6mm（钻孔），2mm（螺纹）进给量:0.315mm/r（钻孔）,1.25mm/r（螺纹）主轴转速：180r/min（钻），280r/min（螺纹）（根据p195，8m/min）3.5 时间定额计算工序1：以叉杆头下端面为粗基准，粗铣叉杆头上端面，机床：X52K刀具：Φ70镶齿套式面铣刀加工余量：3mm背吃刀量：3mm进给量:316mm/min主轴转速：375r/minT j1=（l+l1+l2）/f Mz=20S工序2：以叉杆头上端面为基准，粗铣-半精铣叉杆头下端面，机床：X52K刀具：Φ70镶齿套式面铣刀加工余量：3mm（粗铣），1mm（半精铣）背吃刀量：3mm（粗铣），1mm（半精铣）进给量: 316mm/min（粗铣），750mm/min（半精铣）主轴转速：375r/min（粗铣），600r/min（半精铣）f Mz1=f Z*Z*n=300mm/min，f Mz2=f Z*Z*n=750mm/minT j1=（l+l1+l2）/f Mz=20S，T j2=（l+l1+l2）/f Mz=8.5S工序3：以孔叉杆头下端面为基准，钻-扩-铰叉杆头圆表面，使孔的精度达到8级，保证其垂直度误差机床：Z37刀具：Φ18钻头，Φ19.8扩刀，Φ19.94铰刀，Φ20铰刀加工余量：18mm（钻），1.8mm（扩），0.14mm（粗铰），0.06mm（精铰）背吃刀量：18mm（钻），1.8mm（扩），0.14mm（粗铰），0.06mm（精铰）进给量:0.5mm/r（钻），1.25mm/r（扩），1mm/r（粗铰），1mm/r（精铰）主轴转速：180r/min（钻），355r/min（扩），450r/min（粗铰），710r/min （精铰）T j1=（l+l1+l2）/(f*n)=32ST j2=（l+l1+l2）/(f*n)=6.6ST j3=（l+l1+l2）/(f*n)=6.4ST j4=（l+l1+l2）/(f*n)=4.5S工序4：以叉杆头圆表面为精基准，粗铣-半精铣-精铣叉杆脚的上下端面，保证其垂直度误差机床：X52K刀具：Φ20立铣刀加工余量：3mm（粗铣），1mm（半精铣）,0.5mm(精铣)背吃刀量：3mm（粗铣），1mm（半精铣）,0.5mm(精铣)进给量:150mm/min（粗铣），600mm/min（半精铣）,475mm/min(精铣)主轴转速：375r/min（粗铣），600r/min（半精铣）,950r/min（精铣）T j1=（l+l1+l2）/f Mz=15.2ST j2=（l+l1+l2）/f Mz=4ST j3=（l+l1+l2）/f Mz=4.75S工序5：以叉杆头圆表面为精基准，粗铣-半精铣叉杆脚的圆面机床：X52K刀具：Φ20立铣刀加工余量：3mm（粗铣），1mm（半精铣）. .背吃刀量：3mm（粗铣），1mm（半精铣）进给量:150mm/min（粗铣），750mm/min（半精铣）主轴转速：375r/min（粗铣），600r/min（半精铣）T j1=（l+l1+l2）/f Mz=23ST j2=（l+l1+l2）/f Mz=5S工序6：以叉杆头圆表面为基准，钻-粗铰-精铰通孔Φ10，使孔的精度达到8级，并保证其垂直度误差机床：Z37刀具：Φ20麻花钻，Φ9.8麻花钻，Φ9.96铰刀，Φ10铰刀，加工余量：20mm，9.8mm（钻），0.16mm（粗铰），0.04mm（精铰），背吃刀量：20mm，9.8mm（钻），0.16mm（粗铰），0.04mm（精铰），进给量:0.12mm/r，0.236mm/r（钻），1mm/r（粗铰），0.75mm/r（精铰），主轴转速：180r/min，180r/min（钻），450r/min（粗铰），710r/min（精铰），T j4=（l+l1+l2）/f Mz=4/（180*0.12/60）=11ST j1=（l+l1+l2）/f Mz=38/（180*0.236/60）=54ST j2=（l+l1+l2）/f Mz=38/（450*1/60）=5.1ST j3=（l+l1+l2）/f Mz=38/（710*0.75/60）=4.3S工序8：以叉杆头圆表面为精基准，钻一个M6的孔，攻M8x1.25螺纹机床：Z37刀具：Φ6麻花钻，加工余量：6mm（钻孔），2mm（螺纹）背吃刀量：6mm（钻孔），2mm（螺纹）进给量:0.315mm/r（钻孔）,1.25mm/r（螺纹）主轴转速：180r/min（钻），280r/min（螺纹）T j1=（l+l1+l2）/f Mz=24/（180*0.315/60）=27ST j2=（l+l1+l2）/f Mz=24/（280*1.25/60）=4.2S3.6 填写机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡. .机械加工工艺过程卡片. .工序名称铣工序号 10零件名称叉杆零件号零件重量同时加工零件数 1材料毛坯牌号硬度型号重量QT45-5球墨铸铁设备夹具名称辅助工具名称型号立式铣床 X52K 专用夹具安装工步安装及工步说明刀具量具走刀长度走刀次数切削深度进给量主轴转速切削速度基本工时1 1 以叉杆头下端面为粗基准，粗铣叉杆头上端面Φ70镶齿套式面铣刀游标卡尺1 3mm316mm/min375r/min82.5m/min20S设计者存建指导教师芳共 7 页第1页. .工序名称铣工序号 20零件名称叉杆零件号零件重量同时加工零件数 1材料毛坯牌号硬度型号重量QT45-5球墨铸铁设备夹具名称辅助工具名称型号立式铣床 X52K 专用夹具安装工步安装及工步说明刀具量具走刀长度走刀次数切削深度进给量主轴转速切削速度基本工时1 1 粗铣叉杆头下端面Φ70镶齿套式面铣刀游标卡尺1 3mm316mm/min375r/min82.5m/min20S1 2 半精铣叉杆头下端面1 1mm750mm/min600r/min131.9m/min8.5S设计者存建指导教师芳共 7 页第2页. .工序名称钻工序号 30零件名称叉杆零件号零件重量同时加工零件数 1材料毛坯牌号硬度型号重量QT45-5球墨铸铁设备夹具名称辅助工具名称型号钻床Z37 专用夹具安装工步安装及工步说明刀具量具走刀长度走刀次数切削深度进给量主轴转速切削速度基本工时1 1 钻叉杆头圆表面Φ18麻花钻游标卡尺 1 18mm 0.5mm/r 180r/min 10m/min 32S1 2 扩叉杆头圆表面Φ19.8扩刀百分表1 1.8mm 1.25mm/r 355r/min 22m/min 6.6S1 3 铰叉杆头圆表面Φ19.94铰刀 1 0.14mm 1mm/r 450r/min 28m/min 6.4S1 4 铰叉杆头圆表面Φ20铰刀千分表1 0.06mm 1mm/r 710r/min 44m/min 4.5S设计者存建指导教师芳共 7 页第3页. .机械制造与自动化专业机械加工工序卡片工序名称铣工序号 40零件名称叉杆零件号零件重量同时加工零件数 1材料毛坯牌号硬度型号重量QT45-5球墨铸铁设备夹具名称辅助工具名称型号立式铣床 X52K 专用夹具安装工步安装及工步说明刀具量具走刀长度走刀次数切削深度进给量主轴转速切削速度基本工时1 1 粗铣叉杆脚的上下端面立铣刀游标卡尺1 3mm150mm/min375r/min23.6m/min15.2S1 2 半精铣叉杆脚的上下端面立铣刀百分表1 1mm600mm/min600r/min37.7m/min4S1 3 精铣叉杆脚的上下端面立铣刀 1 0.5mm475mm/min950r/min59.7m/min4.75S设计者存建指导教师芳共 7 页第4页. .机械制造与自动化专业机械加工工序卡片工序名称铣工序号 50零件名称叉杆零件号零件重量同时加工零件数 1材料毛坯牌号硬度型号重量QT45-5球墨铸铁设备夹具名称辅助工具名称型号立式铣床X52K 专用夹具安装工步安装及工步说明刀具量具走刀长度走刀次数切削深度进给量主轴转速切削速度基本工时1 1 粗铣叉杆脚的圆面立铣刀游标卡尺1 3mm150mm/min375r/min23.6m/min23S1 2 半精铣叉杆脚的圆面立铣刀百分表 1 1mm750mm/min600r/min37.7m/min5S设计者存建指导教师芳共 7 页第5页. .. .. .机械制造与自动化专业 机械加工工序卡片工序名称 钻 工序号 60零件名称 叉杆 零件号零件重量同时加工零件数 1材 料 毛 坯牌 号 硬 度 型 号 重 量QT45-5球墨铸铁设 备 夹具名称辅助工具名 称型 号钻床 Z37 专用夹具 安装 工步 安装及工步说明 刀具 量具 走 刀长 度 走 刀次 数 切削深度 进给量 主轴转速 切削速度 基本工时 1 1 钻通孔Φ10 Φ9.8 麻花钻游标卡尺1 10mm 0.236mm/r 180r/min 11.3m/min 5.7S1 2 锪沉孔Φ20 Φ20锪刀游标 卡尺 1 9.8mm 0.236mm/r 180r/min 5.5m/min57S 13 粗铰通孔Φ10 Φ9.96铰刀 百分表 1 0.16mm 1mm/r450r/min 14.1m/min5.5S 1 4精铰通孔Φ10Φ10铰刀 千分表10.04mm0.75mm/r 710r/min 22.3m/min4.5S设计者存建指导教师芳共 7 页 第 6 页机械制造与自动化专业机械加工工序卡片工序名称钻工序号 70零件名称叉杆零件号零件重量同时加工零件数 1材料毛坯牌号硬度型号重量QT45-5球墨铸铁设备夹具名称辅助工具名称型号钻床Z37 专用夹具安装工步安装及工步说明刀具量具走刀长度走刀次数切削深度进给量主轴转速切削速度基本工时1 1 钻一个Φ6的孔Φ6麻花钻游标卡尺1 6mm0.315mm/r180r/min 3.4m/min 27S1 2 攻M8x1.25螺纹丝锥 1 2mm 1.25mm/r280r/min7.1m/min 4.2S设计者存建指导教师芳共 7 页第7页. .. .第4章钻Ф20沉孔工序专用夹具设计4.1 工件自由度分析及定位方案的确定加工时，叉杆轴线与X轴平行，叉杆头轴线与Y轴平行。