机械制造技术基础拨叉831006镗Φ55孔课程设计

辽宁工程技术大学

机 械 制 造 技 术 基 础

课 程 设 计

题 目：CA6140拨叉镗4

.0055+φ孔夹具设计

班 级： 机自13-2班

姓 名： 赵冬 学 号： 1307010229 指导教师： 张兴元 完成日期： 2016.06.19

任 务 书

一、设计题目: ……CA6140拨叉镗4

.0055+φ孔夹具设计

二、原始资料

(1) 被加工零件的零件图 1张 (2) 生产类型:（中批或大批大量生产）

三、上交材料

1．所加工的零件图 1张 2．毛坯图 1张 3．编制机械加工工艺过程卡片 1套 4．编制所设计夹具对应的那道工序的机械加工工序卡片 1套 5．绘制夹具装配图（A0或A1） 1张

6．绘制夹具中1个零件图（A1或A2。装配图出来后，由指导教师为学生指定需绘制的零件图，一般为夹具体）。 1张

7．课程设计说明书，包括机械加工工艺规程的编制和机床夹具设计全部内容。（约5000-8000字） 1份

四、进度安排

本课程设计要求在3周内完成。 1．第l ～2天查资料，绘制零件图。

2．第3～7天，完成零件的工艺性分析,确定毛坯的类型、制造方法，编制机械加工工艺规程和所加工工序的机械加工工序卡片。

3．第8～10天，完成夹具总体方案设计（画出草图，与指导教师沟通，在其同意的前提下，进行课程设计的下一步）。

4．第11～13天，完成夹具装配图的绘制。 5．第14～15天，零件图的绘制。

6．第16～18天，整理并完成设计说明书的编写。 7．第19天～21天，完成图纸和说明书的输出打印。答辩

五、成绩评定

综合评定成绩：□优秀、□良好、□中等、□及格、□不及格

指导教师

日期

目录

第1章摘要 .................................................. 1 第2章拨叉的工艺性分析及生产类型的确定 . (3)

2.1 拨叉的用途 .......................................... 3 2.2 拨叉的技术要求 ...................................... 3 2.3审查拨叉的工艺性 ..................................... 4 2.4确定拨叉的生产类型 ................................... 4 第3章 确定毛坯、绘制毛坯简图 . (5)

3.1选择毛坯 ............................................. 5 3.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量 ..................... 5 3.3绘制拨叉铸造毛坯简图 ................................. 6 第4章 拟定拨叉工艺路线 . (6)

4.1定位基准的选择 ....................................... 6 4.2表面加工方法的确定 ................................... 7 4.3工序顺序的安排 ....................................... 7 4.4确定工艺路线 ......................................... 8 第5章 加工余量、工序尺寸和公差的确定 . (9)

5.1镗4

.0055+Φ孔的偏差及加工余量计算 (9)

第6章 切削用量、时间定额的计算 (9)

6.1工序四 (9)

第7章镗4

.0055+Φ孔工序的机床夹具设计 (10)

7.1定位基准的选择 (10)

7.2夹具方案的确定 (11)

7.3误差分析与计算 (12)

第8章方案综合评价与结论 (13)

第9章体会与展望 (13)

第10章参考文献 (15)

1.摘要

机械制造加工工艺与机床夹具设计主要是对零件的加工工艺进

行分析和对零件的某几个主要部位进行专用夹具的设计，从零件的工艺来说，它主要是分析零件在进行加工时应注意什么问题，采用什么方法和工艺路线加工才能更好的保证精度，提高劳动生产率。本设计是车床拨叉零件的加工工艺及专用夹具设计。从零件的结构外型分析，它的外型复杂，且不易加工，因此该零件选用铸造件。它的主要加工面是孔、拨叉叉口两端面和槽，在设计中采用先面后孔的原则，先以一个面加工出一个基准面，然后，再以该基准面加工相应的孔。在后面的工序中，均以该孔为定位基准，加工其他部位，在整个加工过程中，分别采用了铣床、钻床和镗床。按要求设计了镗孔专用夹具，采用一面两销定位。由于该零件的尺寸不大，所需的夹紧力不大。因此，夹紧方式都采用手动夹紧，它的夹紧简单，机构的设计更为方便，满足夹紧要求。

1.Abstract

Machinery manufacturing processing technology and machine tool fixture design is mainly for parts processing technology is analyzed and some main parts of the parts for the design of the special fixture, from parts of the process, it is to analyze the main parts in the process should pay attention to what problem, what method is used and the process route can better guarantee the machining precision, improve labor productivity. This design is a lathe fork parts processing technology and special fixture design. From the structure of parts appearance analysis, its shape is complex, and not easy to machining, so the choose casting parts. Its main processing surface are the two end and slot hole, fork fork, in the design based on the principle of hole after surface first, start with a surface processing a datum plane, and then, again to the datum processing and the corresponding hole. In the back of the process, in the hole for the locating datum, and other parts processing, in the whole process, adopted the milling machine, drilling machine and boring machine, respectively. The boring special fixture is designed according to the requirements, the use of a two pin location. Because the parts size is not big, the clamping force is not big. Clamping way, therefore, adopt manual clamp, the clamp is simple, design is more convenient, meet the requirements of clamping.

2.拨叉的工艺性分析及生产类型的确定

2.1 拨叉的用途

车床的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操作者

的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。零件下方的02

.0025+φｍｍ孔与操纵机构相连，而上方的4.0055+φｍｍ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。

图1 拨叉零件图

2.2拨叉的技术要求

表1-2拨叉零件技术要求表

2.3审查拨叉的工艺性

分析拨叉零件图可知，拨叉头部一段面和拨叉脚两端面在轴向方向上均高于相邻表面，这样既减少了加工面积，又提高了换挡时叉脚端面的接触刚度；φ25mm 孔和φ55mm孔的端面均为平面，可以防止加工过程中钻头钻偏，以保证孔的加工精度；另外，该零件除主要工作表面外，其余表面加工精度均较低，通过铣削、钻削的一次加工就可以达到加工要求；主要工作表面虽然加工精度相对较高，但也可以在正常生产条件下，采用较经济的方法保质保量地加工出来。由此可见，该零件的工艺性很好。

2.4确定拨叉的生产类型

根据设计题目有，Q=5000台/年，m=1件/台；结合生产实际；备品率a%和废品率b%分别取3%，5%。代入公式（1-1）得

N=5000台/年*1件/台*（1+3%）*（1+5%）=5176件/年拨叉重为1kg，由表1-3知，拨叉属于轻型零件；由表1-4知，该拨叉的生产类型为大批量生产。

3.确定毛坯、绘制毛坯简图

3.1 选择毛坯

零件材料为HT200，考虑到车床在加工中的变速虽然不像其它机器那么频繁。但是，零件在工作过程中，也经常要承受变载荷及冲击性载荷，且它的外型复杂，不易加工。因此，应该选用铸件以提高劳动生产率，保证精度，由于零件

的年生产量为5000件已达到大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，故可采用机器砂型铸造，这样可以提高生产率，保证精度。毛坯的拔模斜度为 5 3.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量

由表2-3~表2-5可知，要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量，应先确定如下各项因素。

3.2.1公差等级

由拨叉的功用和技术要求，确定该零件的公差等级为普通级。

3.2.2加工余量的确定

按机器砂型铸造，灰铸铁查表2-1，查得加工余量等级为IT8-IT12，取铸造尺寸公差为10级，加工余量等级为F，得RMA数值为1.5mm。

由公式R=F+2RMA+CT/2（外圆面进行机械加工时用）

R=F-2RMA-CT/2（内腔面进行机械加工时用）得：

毛坯基本尺寸：

φ55左右端面厚度R=F+2RMA+CT/2=12+2*0.5+2.2/2=14.2mm

φ55孔R=F-2RMA-CT/2=55-0.5*2-2.8/2=52.6mm

拨叉底端面R=F+RMA+CT/2=23+0.5+2.4/2=24.7mm

拨叉右端面R=F+RMA+CT/2=80+0.5+3.2/2=82.6mm

Φ25孔及底面上的槽其余尺寸由铸造直接得到。

3.2.3零件表面粗糙度

由零件图可知，该拨叉各加工表面粗糙度Ra均大于1.6μm。

3.3绘制拨叉铸造毛坯简图

图2 毛坯图

4.拟定拨叉工艺路线

4.1定位基准的选择

定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗基准。 4.1.1精基准的选择

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mm 2502.00+φ孔的内表面作为定位基准，

利用一短销大平面，限制5个自由度，再以一个菱形销限制最后1个自由度，达到完全定位,再用螺栓夹紧，然后进行铣削。

4.1.2 粗基准的选择

作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其他表面缺欠。本例选择拨叉头部φ40外圆和右端面作为粗基准。采用φ40外圆定位加工内孔可保证孔的壁厚均匀；采用拨叉头的右端面做粗基准加工拨叉脚左端面，接着以左端面为基准加工右端面，可以为后续准备好精基准。

4.2表面加工方法的确定

制定工艺路线的出发点,应当使零件的几何形状、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,可以考虑采用万能机床配以专用工具,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。详情见下表；

4.3工序顺序的安排

（1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准——拨叉左端面及02

.0025+φmm

孔。

（2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 （3）遵循“先主后次”原则，先加工主要加工面——拨叉头左端面和拨叉轴孔

02

.00

25+φmm 和拨叉脚两侧面，后加工次要表面——操纵槽底面和内侧面。

（4）遵循“先面后孔”原则，先加工拨叉头两端面，之后加工拨叉轴孔02

.00

25+φmm 孔。

4.4确定工艺路线

5.加工余量、工序尺寸和公差的确定

5.1镗mm 554

.00+φ孔的偏差及加工余量计算 镗孔mm 554.00+φ到要求尺寸：

加工该组孔的工艺是：粗镗——半精镗

粗镗：mm 554.00+φ孔，余量值为mm 2； 半精镗：mm 554.00+φ孔，余量值为mm 4.0； 4

.00

55+φ孔毛坯基本尺寸为φ：mm 6.524.0255φ=-- 粗镗工序尺寸为：6.54φmm

半精镗工序尺寸为：mm 554

.00+φ 从而达到要求。

据以上原始资料及加工路线，分别确定各加工表面的机械加工余量及毛坯尺寸。

6.切削用量、时间定额的计算

6.1工序四

粗、精镗4.0055+φ孔 （1）粗镗4.0055+φ孔

机床：卧式镗床68T

刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：5YT

背吃刀量p a ：mm 0.2=p a ，毛坯孔径mm 6.52D =。 确定进给量r /mm 5.0=f 切削速度v ：取min m/40v = 机床主轴转速n ：

D

πv

1000n =

（1）

由式（1）得

r/min 2.2426

.5214.340

1000v 1000n =??==

D π，取r/min 250n = 实际切削速度v ：m/min 29.411000250

6.5214.31000n v =??==

D π （2）半精镗4

.0055+φmm 孔

机床：卧式镗床68T

刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：5YT 背吃刀量p a ：mm 4.0=p a 确定进给量r /mm 2.0=f 切削速度v ：取min m/60v = 机床主轴转速n ：

r/min 0.3506

.5414.360

1000v 1000n =??==

D π，取r/min 400n = 实际切削速度v ，：m/min 58.681000400

6.5414.31000n v =??==

D π 7.镗4

.0055+Φ孔工序的机床夹具设计

为了达到提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度的目的。在加工车床拨

叉零件时，需要设计专用夹具。利用本夹具主要用来镗加工孔4.0055+φmm 。加工

时除了要满足粗糙度要求外，还应满足孔轴线对底孔有位置度公差要求。为了保证技术要求，最关键是找到定位基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。 7.1定位基准的选择

由零件图可知：孔4.0055+φmm 的轴线与底孔有位置度要求，在对孔进行加工前，

小头孔进行了粗、精加工。因此，选底孔为定位精基准（设计基准）来满足位置度公差要求。（如图3）：

图3 镗孔定位

7.2 夹具方案的确定

设计专用夹具的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等的技术要求能够得到合理的保证。在生产纲领已经确定为大批生产的条件下，应该使所设计的专用夹具在加工过程中装夹方便，有较高的生产效率。具体夹具方案如下：

在加工本工序之前，工件的大头孔两端面、小头孔及它的端面都均已经加工过。在小头孔用一长销定位，以小头孔的左端面作为定位面，用定位环对其定位，在大头孔下方用一定位块作为档销以实现一面两销定位。在小头孔的心轴右端用一个带肩的螺母和开口垫圈作为压紧，在加工处用一辅助支撑以抵消加工时所产

生的轴向力。

图4定位方案图

7.3 误差分析与计算

该夹具以两个平面定位，要求保证孔轴线与端面间的尺寸公差以及孔轴线与底孔的位置度公差。为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的工序公差。

由于本工序的加工是以心轴定位,工件孔和心轴的误差可分为以下两种:一是工件以圆孔在过盈配合圆柱心轴上定位,所以定位副之间无径向间隙,也即这时不存在径向基准位移误差(0,0=?=?Y B )。工件在轴线方向上的轴向定位误差，则可利用夹紧力加以控制。由此可见，过盈配合圆柱心轴的定位精度是相当的高。二是以圆孔在间隙配合圆柱心轴上定位，根据心轴放置位置的不同，有不同情况。在设计中，采用了第二种配合方式，是将心轴水平放置，由于定位副间存在径向间隙，因此，有径向基准位移误差。在重力作用下，定位副只存在单边间隙，即工件始终以孔壁与心轴母线接触。故此时的径向基准位移误差仅在Z 轴方向，且向下。（如图5）：

由《机械制造技术基础》可得：定位误差

0=?B

2

22d 2d d max min min max 21d

D D Y T T T T D D OO OO +=+=---=

-=? mm 0155.02

)023.0034.0(02.0=-+=

mm 033.03

)

2.0()1.0(30155.00155.00=---=<

=+=?+?=?工序T Y B D 式中 D T ——工件圆孔直径公差；

d T ——心轴外圆直径公差，

由以上的分析计算可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。

图5 定位分析

8.方案综合评价与结论

通过本工序专用夹具的设计，对镗夹具有了较大的认识，对镗床夹具的特点及主

要类型有了深刻的了解。在这个设计中所主要保证的精度是4.0055+φmm 的内孔精

度和它的位置度要求，通过对孔的精度进行分析，设计了两套定位方案，选择较好的一套用于本零件的加工，这套夹具的定位主要是用一面两销定位，用心轴限制了四个自由度，一个档销限制了一个自由度，定位环限制了一轴向移动。通过用一面两销定位，既保证了零件的加工精度，零件的装夹也相当的方便。而且专用夹具的结构，夹紧又相当的简单，对设计带来了最大的方便，又降低了工件生产成本。夹具体图及装配图详见上图。

9.体会与展望

经过这段时间的机械设计课程设计进一步巩固、加深和拓宽所学的知识;通过设计实践，树立了正确的设计思想，增强创新意思和竞争意识，熟悉掌握了机械设计的一般规律，也培养了分析和解决问题的能力;通过设计计算、绘图以及对运用技术标准、规范、设计手册等相关设计资料的查阅，对自己进行了一个全面的机械设计基本技能的训练。在具体做的过程中，从设计到计算，从分析到绘图，让我更进一步的明白了作为一个设计人员所应具备的理论知识和实践经验。只有理论知识与实践经验相结合才能将机械制造工艺做到更好。在这次的设计中也遇

到了不少的问题，如在编写加工工艺时，对所需加工面的先后顺序编排，零件的定位面的选择，采用什么方式定位，夹紧方式及夹紧力方向的确定等等。这些问题都直接影响到零件的加工精度和劳动生产率，为使零件能在保证精度的前提下进行加工，而且方便快速，以提高劳动生产率，降低成本的目的。通过不懈努力和指导老师的精心指导下，针对这些问题查阅了大量的相关资料。最后，将这些

问题一一解决，确定了零件的加工工艺过程并设计了镗4.0055+φmm 孔的专用夹具。

采用一面两销定位，手动夹紧。立体零件图如下

10参考文献

[1] 于英华.机械制造技术基础.北京：机械工业出版社，2015

[2]巩云鹏.机械设计课程设计.沈阳：东北大学出版社，2015

[3]冷岳峰.机械几何量精度设计与检查.北京：清华大学出版社，2011

[4]丁仁亮.工程材料.北京：机械工业出版社，2015

[5]刘青科.画法几何及机械制图.沈阳：东北大学出版社，2012

[6]张兴元.机械制造技术基础课程设计指导书.阜新：辽宁工程技术大学出版社，2016