拨叉课程设计(1)

一、零件的分析

1.1 拨叉的生产类型

拨叉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。已知生产纲领为5000件/年，零件的质量是1.12Kg/个，查《机械制造工艺设计简明手册》第2页表1.1-2，可确定该拨叉生产类型为中批生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。

1.2 拨叉的结构图

1.3 拨叉的工艺分析

拨叉是一个很重要的零件，因为其零件尺寸比较小，结构形状较复杂，其多处粗糙度要求较为严格，即很多表面需要精加工完成。

1.4 拨叉的工艺要求

机械加工工艺规程是指导生产的重要技术文件，是一切有关的生产人员应严格执行、认真贯彻的纪律性文件，制定机械加工基本的要求是优质、高产、低消耗。首先是保证零件的加工质量，要在此前提下，提高生产效率，降低消耗，以取得较好的经济效益和社会效益。设计和工艺是密切相关的，又是相辅相成的。设计者要考虑加工工艺问题。工艺师要考虑如何从工艺上保证设计的要求。

拨叉的加工主要分为五个部分：粗精加工两大端面；加工深度为35，宽度为42的槽；

钻、铰2-M8通孔，并攻丝；Φ156圆端面（粗糙度要求较高）以及Φ113和Φ156的圆的粗精加工；四个Φ6的小孔的粗精加工等：工艺要求如下： （1）首先总体遵循先粗后精，先面后孔的原则；

（2）端面的粗精加工均在卧式铣床上完成，且是互为基准进行加工，使得粗糙度达到Ra6.3的要求；

（3）2-M8的螺纹因其粗糙度要求较高，所以遵循典型孔的加工路线：钻、扩、铰，最后攻丝完成螺纹加工；

（4）四个Φ6的小孔的粗精加工钻、扩、铰即可完成；

（5）深度与宽度方向均有尺寸要求与粗糙度要求的槽的加工采用卧式铣床上的盘形铣刀实现；

（6）Φ156和Φ113的孔以及Φ156的外圆采取的是卧式镗床上粗镗加精镗实现。

二、工艺规程设计

2.1毛坯的选择

拨叉材料为QT600-3，考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为中批生产，故毛坯选择金属型铸造。因为生产率很高，所以可以免去每次造型。单边余量一般在mm 3~1，结构细密，能承受较大的压力，占用生产的面积较小。

2.2基准的选择

由以上分析可知。该拨叉零件的主要加工表面是平面、孔，螺纹、圆端面和槽系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔、槽的加工精度容易。因此，对于拨叉来说，加工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度，使得槽系完成两个维度的加工。

2.2.1 粗基准的选择

选择粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量，使不加工表面与加工表面间的尺寸、位置符合图纸要求。

粗基准选择应当满足以下要求：

（1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准； （2）选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准； （3）应选择加工余量最小的表面作为粗基准；

（4）应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准； （5）粗基准应避免重复使用，多次使用难以保证表面间的位置精度；

（6）要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，具体其粗基准见工序卡片。

2.2.2 精基准选择的原则

（1）基准重合原则

（2）基准统一原则

（3）互为基准的原则

（4）自为基准原则

此外，还应选择工件上精度高。尺寸较大的表面为精基准，以保证定位稳固可靠。并考虑工件装夹和加工方便、夹具设计简单等。要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置角度选择了加工工艺过程的精基准。具体见工序卡片。选择精基准的原则时，考虑的重点是有利于保证工件的加工精度并使装夹比较简洁可靠。

2.3工艺路线的拟订

对于大批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。拨叉的加工的第一个工序也就是加工统一的基准。具体安排是：先加工平面（便有后面定位），再粗精加工孔和槽，精加工M8螺纹孔。

后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。

2.3.1确定各表面加工方案

一个好的结构不但应该达到设计要求，而且要有好的机械加工工艺性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能保证加工的质量，同时是加工的劳动量最小。设计和工艺是密切相关的，又是相辅相成的。对于设计拨叉的加工工艺来说，应选择能够满足各加工表面尺寸精度、位置精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外，也要适当考虑经济因素。在满足精度要求及生产率的条件下，应选择价格较底的机床。

在选择各表面、孔及槽的加工方法时，要综合考虑以下因素：

（1）要考虑加工表面的精度和表面质量要求，根据各加工表面的技术要求，选择加工方法及分几次加工；

（2）根据生产类型选择，在大批量生产中可专用的高效率的设备。在单件小批量生产中则常用通用设备和一般的加工方法；

（3）考虑被加工材料的性质；

（4）考虑工厂或车间的实际情况，同时也应考虑不断改进现有加工方法和设备，推广新技术，提高工艺水平；

（5）此外，还要考虑一些其它因素，如加工表面物理机械性能的特殊要求，工件形状和重量等。

选择加工方法一般先按这个零件主要表面的技术要求选定最终加工方法。再选择前面各工序的加工方法。

1.平面的加工

查《机械加工工艺手册》可以确定，端面的加工方案为：粗铣——精铣（IT7~IT9），粗糙度为Ra 6.3~0.8，一般不淬硬的平面，精铣的粗糙度可以较小。而且采用为互基准的原则进行加工，可以减小定位误差，可以获得较高的位置精度与尺寸精度要求。

2.孔的加工

（1）Φ20的孔的加工

因为其粗糙度要求达到了Ra1.6，所以综合考虑可以很清楚得到它的加工路线—钻、扩、铰；

（2）4个Φ6的小孔的加工

因其粗糙度要求也较高，达到了Ra1.6，所以可以得到和上述Φ20的孔相同的加工方法。

（3）2-M8螺纹孔的加工

加工方案定为：钻，扩、铰、攻丝。

（4）锥销孔的加工

可以由专门的刀具完成，在这里不做赘述。

3.槽的加工

运用盘铣刀可以直接完成，选择普通的卧式铣床即可以实现。槽的加工工艺路线定为：直接粗铣（设计为两次走刀）。

4.Φ156和Φ113的孔及其端面的加工

由于粗糙度要求较高，选择卧式镗床进行两次走刀进行加工，加工工艺路线定位：粗镗——精镗。

2.3.2 工序的合理组合

确定加工方法以后，就按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等具体生产条件确定工艺过程的工序数。确定工序数的基本原则：

（1）工序分散原则；

（2）工序集中原则；

（3）加工工序完成以后，将工件清洗干净。

2.3.3.加工阶段的划分

零件的加工质量要求较高时，常把整个加工过程划分为几个阶段：

（1）粗加工阶段

粗加工的目的是切去绝大部分多余的金属，为以后的精加工创造较好的条件，并为半精加工，精加工提供定位基准，粗加工时能及早发现毛坯的缺陷，予以报废或修补，以免浪费工时。

一般粗加工的公差等级为IT11~IT12。粗糙度为Ra=80~100μm。

（2）半精加工阶段

半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备，保证合适的加工余量。半精加工的公差等级为IT9~IT10。表面粗糙度为Ra=10~1.25μm。

（3）精加工阶段

精加工阶段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保证零件的形状位置几精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面达到图纸要求.另外精加工工序安排在最后,可防止或减少工件精加工表面损伤。

精加工应采用高精度的机床小的切前用量，工序变形小，有利于提高加工精度．精加工的加工精度一般为IT6~IT7，表面粗糙度为Ra10~1.25μm。

2.3.4具体加工工艺路线

2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定2.4.1 加工余量

粗铣：1.5μm

精铣：1μm

扩孔：0.5μm

铰孔：0.25μm

铣槽：1.5μm

粗镗：1.5μm

精镗：1μm

2.4.2工序尺寸的确定

（1）几个端面尺寸的保证

①14H8及端面粗糙度的保证

②74且端面包含粗糙度要求

（2）几个圆尺寸及粗糙度的保证

①两个大圆

②φ20的圆的加工

其他的见所附毛坯图和工艺路线可以很容易得到其工序尺寸等，这里不再列举。

2.4.3毛坯尺寸的确定

2.5 各工序的定位夹紧方案及其定位误差的计算

在选择毛坯时，运用金属铸型铸造出所给零件呈中心对称的2个零件，这样所加工件呈中心对称，同时可以方便的利用中间的打孔进行定位，又一次性的加工2个零件，大大地提高了生产效率。具体定位夹紧方案：

三、专用夹具设计

为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度。在加工拨叉零件时，需要设计专用夹具。本次设计任务为Φ156和Φ113孔加工夹具设计。

3.1 研究原始资料，明确设计要求

熟悉零件图和装备图、零件的工艺规程，充分了解本工序的加工内容、技术要求等；收集有关机床、刀具、夹具等方面的资料。

3.2 确定夹具方案，绘制夹具结构草图

（1）根据定位基准和六点定位原理，确定工件的定位方法并选择相应的定位元件；

（2）确定引导装置或对刀装置；

（3）确定工件的夹紧方法，设计夹紧机构；

（4）确定其它元件或装置的结构形式；

（5）确定夹具体结构形式；

（6）确定夹具总体轮廓。

3.3定位基准的选择

要加工Φ156和Φ113孔，只要限制三个自由度即可，这里选择采用两孔一面定位，以底平面为定位基准。

3.4定位误差的计算

因为基准位置误差为零，基准不重合误差为零，所以最终定位位置为零。

3.5夹具整体方案

本夹具用于在镗床上加工孔。工件以底平面为定位基准，在支承钉上实现三个自由度得到限制。采用手动螺旋，盘形压板压紧工件。该夹紧机构操作简单、夹紧可靠，且比较迅速。

（1）一个菱形销和一个圆柱销实现两孔定位，一个Φ113孔衬套和两个Φ20孔衬套实现一面定位，从而实现两孔一面定位，拨叉完全定位。

（2）两个盘形压板将拨叉轴向压紧。

（3）采用单面后导向镗套对镗刀进行导向。

说明：对刀装置在批量加工中，为了简化夹具结构，采用标准工件对刀或者试切法对刀，第一件对刀后，后续工件就不需要再对刀，此时可以不设置对刀装置。在零件的加工生产中，在满足质量要求的前提下，要尽可能的追求利益的最大化。本次的设计的夹具符合这样的要求，结构简单，成本低，并且加工的效果好。

四、课设心得

为期两周的机械制造工艺学课程设计已经接近尾声，回顾整个过程，在老师的指导下，得以顺利完成本次课程设计。课程设计作为《机械制造工艺学》课程的重要环节，使理论与实践更加接近，加深了理论知识的理解，强化了生产实习中的感性。

本次课程设计主要经历了两个阶段：第一阶段是机械加工工艺规程设计，第二阶段是专用夹具设计。第一阶段我们运用了基准选择、切削用量选择计算、机床选用、时间定额计算等方面的知识；夹具设计的阶段运用了工件定位、夹紧机构及零件结构设计等方面的知识。

通过此次设计，我掌握了零件的基础加工过程分析、工艺文件的编制、专用

夹具设计的方法和步骤等。学会了查相关手册、选择使用工艺装备等等。

每一次课程设计都是一次实战的锻炼。作为一名本科生，我们有太多的时间被束缚在书本上，纸上谈兵终究不如实战演练。每一次课程设计我都会格外的珍惜和享受这个过程。虽然很苦，遇到难题无法解开时，很纠结。但是完成之后的成就感足以让我觉得之前的所有的坎坷都是值得的，并为之兴奋。

这次课设是继机械设计课程设计之后的又一个课设，能明显感觉到通过上次的锻炼，自己的工程作图能力有了很大的提升。同时这次课设又接触了SOLIDWORKS这个三维制作软件，我认识到熟练掌握应用一两款工程科学软件的重要性与必要性，为我以后的学习和工作提供很大的帮助。

通过课程设计我更深刻的了解到作为一名机械行业工作者，需要一颗坚毅的心，需要严谨、一丝不苟的工作态度。课设是块试金石，试出我们离一个优秀的机械工作者的距离究竟有多远。一次课设就帮助我提升一点能力，我会朝着一名优秀工程师的目标不断迈进！

参考文献

[1] 陈蔚芳、梁睿君主编，机械制造工艺学课程设计指导书南京航空航天大学机电学院

[2] 叶文华、陈蔚芳，马万太主编，机械制造工艺与装备哈工大出版社

[3] 孟少农主编，机械加工工艺手册机械工业出版社

[4] 钱志锋、刘苏主编，工程图学基础教程（第三版）科学出版社

[5] 刘品、李哲主编，机械精度设计与检测基础（第五版）哈工大出版社