叉桿零件的機械加工課程設(shè)計

1、課程設(shè)計說明書機械制造技術(shù)基礎(chǔ)設(shè) 計 者： 班 級： 學 號： 指導(dǎo)教師： 2013年1月10日經(jīng)濟管理學院工業(yè)工程專業(yè)機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計任務(wù)書題目：叉桿零件的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設(shè)計 2013年1月10日摘要工藝規(guī)程是工裝設(shè)計、制造和確定零件加工方法與加工路線的主要依據(jù)，它對組織生產(chǎn)、保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高勞動生產(chǎn)率、降低成本、縮短生產(chǎn)周期及改善勞動條件等都有著直接的影響，因此是生產(chǎn)中的關(guān)鍵工作。本文對叉桿的結(jié)構(gòu)和工藝進行了分析，確定了機械加工工藝路線，制訂出了零件的鑄造工藝方案和機械加工工藝規(guī)程。關(guān)鍵詞：叉桿；工藝；工時；毛坯目 錄序言51零件工藝性分析51.1零件的技術(shù)要求51.

2、2零件的作用51.3審查叉桿的工藝性61.4確定生產(chǎn)類型72擬定叉桿工藝路線及確定毛坯72.1選擇定位基準72.2工序順序的安排原則82.3制定工藝路線82.4工序尺寸及毛坯的確定93 切削用量及時間定額的計算103.1切削用量的計算103.2時間定額的計算134參考文獻175體會18序言隨著科技技術(shù)的不斷進步，生產(chǎn)都向著自動化、專業(yè)化和大批量化的方向發(fā)展。這就要求企業(yè)的生產(chǎn)在體現(xiàn)人性化的基礎(chǔ)上降低工人的生產(chǎn)強度和提高工人的生產(chǎn)效率，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本?，F(xiàn)代的生產(chǎn)和應(yīng)用設(shè)備多數(shù)都采用機電一體化、數(shù)字控制技術(shù)和自動化的控制模式。在這種要求下叉桿越發(fā)體現(xiàn)出其廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域和市場前景。特別是近年來與

3、微電子、計算機技術(shù)相結(jié)合后，使叉桿進入了一個新的發(fā)展階段。又因需求的增加，所以生產(chǎn)也步入大批量化和自動化。為適應(yīng)機械設(shè)備的要求，對叉桿的設(shè)計要求和技術(shù)領(lǐng)域的拓展還需要不斷的更新。1零件工藝性分析1.1零件的技術(shù)要求該叉桿的全部技術(shù)要求列如下表:技術(shù)要求加工面尺寸及偏差公差表面粗糙度形位公差20mm孔mm0.043，1.2m叉口上下表面mm0.156.3m 0.15 A叉口內(nèi)圓面8mm12.5m10mm孔10mm0.0311.2m 0.05 A20孔上端面40mm12.5m 0.05 A1.2零件的作用題目所給的零件是叉桿，它位于車床變速機構(gòu)中，主要起換檔，使主軸回轉(zhuǎn)運動按照工作者的要求工作，獲

4、得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的20孔與操縱機構(gòu)相連，下方的46半孔則是用于與所控制齒輪所在的軸接觸。通過上方的力撥動下方的齒輪變速。兩件零件鑄為一體，加工時分開。1.3審查叉桿的工藝性零件如圖：審查叉桿的工藝性分析零件圖可知，該叉桿形狀、結(jié)構(gòu)比較簡單，通過鑄造毛坯可以得到基本形狀，減少了加工工序，又節(jié)約了材料。除了孔以外外，其余表面加工精度較低，不需要高精度機床加工，通過銑削、鉆床等車床的粗加工就可以達到加工要求；而主要工作表面雖然加工精度較高，但也可以在正常的生產(chǎn)條件下，采用經(jīng)濟的方法保質(zhì)保量的加工出來。由此可以見，該零件的工藝性較好。1.4確定生產(chǎn)類型零件的生產(chǎn)類型是企業(yè)（或車間、工

5、段、班組、工作地等）生產(chǎn)專業(yè)化程度的分類，它對工藝規(guī)程的制定具有決定性的影響。生產(chǎn)類型一般可分為大量生產(chǎn)、成批生產(chǎn)和單件生產(chǎn)三種類型，不同的生產(chǎn)類型有著完全不同的工藝特征。零件生產(chǎn)類型是按零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)和產(chǎn)品特征來確定的。生產(chǎn)綱領(lǐng)是指企業(yè)在計劃期內(nèi)應(yīng)當生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量和進度計劃。已知此叉桿零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為5000件/年，叉桿屬于輕型零件，查機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書，可確定該零件生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，所以初步確定工藝安排為：加工過程劃分階段；工序適當集中；加工設(shè)備以通用設(shè)備為主，大量采用專用工裝。2擬定叉桿工藝路線及確定毛坯2.1選擇定位基準粗基準的選擇對于同時具有加工表面與不加工表面的工件

6、，為了保證不加工面與加工表面之間的位置要求，則應(yīng)以不加工表面作為定位基準。若工件上有多個不加工表面，應(yīng)選其中與加工表面位置精度要求高的表面為粗基準。如果首先要求保證工件某重要表面加工余量均勻時，應(yīng)選擇該表面的毛坯面作為粗基準。為保證工件某重要表面的余量均勻，應(yīng)選重要表面為粗基準。應(yīng)盡可能選擇光滑平整，無飛邊，澆口，冒口或其他缺陷的表面為粗基準，以便定位準確，夾緊可靠。粗基準一般只在頭道工序中使用一次，應(yīng)該盡量避免重復(fù)使用。因此，選擇孔的外圓柱面作為粗基準。精基準的選擇應(yīng)滿足基準重合，基準統(tǒng)一，自為基準，互為基準等原則。所選的精基準應(yīng)能保證定位準確，夾緊可靠，夾具簡單，操作方便等。2.2工序順序

7、的安排原則1）遵循“先基準后其他”原則。2）遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，后安排加工工序。3）遵循“先主后次”原則，先加工主要表面。4）遵循“先面后孔”原則 2.3制定工藝路線制定工藝路線得出發(fā)點,應(yīng)當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證,在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機床配以專用工卡具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。根據(jù)零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求，以及加工方法所能達到的經(jīng)濟精度，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機床配以專用工卡具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率

8、。除此之外，還應(yīng)當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。查機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書，選擇零件的加工方法及工藝路線方案如下：工序：粗銑20孔的兩個端面，選用X5012立式銑床和專用夾具。工序：精銑20孔的上端面，選用X5012立式銑床和專用夾具。工序：鉆、擴、粗鉸、精鉸20孔。以36外圓和其端面為基準，選用Z525立式鉆床加專用夾具。工序：銑46的叉口及上、下端面。利用20的孔定位，以兩個面作為基準，選用X5012立式銑床和專用夾具。工序：粗銑46的叉口的內(nèi)圓面。利用20的孔定位，以兩個面作為基準，選用X5012立式銑床和專用夾具。工序：精銑46的叉口的內(nèi)圓面。利用20的孔定位，以兩個面作

9、為基準，選用X5012立式銑床和專用夾具。工序：鉆、粗鉸、精鉸10孔。以36外圓和其端面為基準，選用Z525立式鉆床加專用夾具。工序：熱處理。工序：終檢。2.4工序尺寸及毛坯的確定圓柱表面工序尺寸前面已初步確定工件各面的總加工余量，現(xiàn)在確定各表面的加工工序的加工余量：技術(shù)要求加工面加工內(nèi)容加工余量工序尺寸10孔鉆9.89.8鉸0.1610.020孔鉆1818.0擴1.819.8粗鉸0.1419.94精鉸0.0620.0平面工序尺寸技術(shù)要求工序號工序內(nèi)容加工余量基本尺寸鑄件1.501粗銑46叉口上下表面1.036.003粗銑46的叉口內(nèi)圓面1.08.005精銑46的叉口內(nèi)圓面1.08.0確定毛坯

10、機械加工中毛坯的種類很多，如鑄件、鍛件、型材、擠壓件、沖壓件及焊接組合件等，同一種毛坯又有可能有不同的制造方法。最常用的毛坯是鑄件和鍛件。選擇零件材料為HT200?？紤]零件在機床運行過程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡單，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，故選擇砂型鑄件毛坯。查機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書第23頁表2-1,選用鑄件尺寸公差等級為CT-10。根據(jù)加工余量表格可以確定毛坯的尺寸具體數(shù)據(jù)見毛坯圖：3 切削用量及時間定額的計算3.1切削用量的計算3.1.1鉆、擴、粗鉸、精鉸20孔1鉆孔工步：鉆床：Z525立式鉆床鉆頭：選用直柄麻花鉆，鉆頭直徑18.00mm，l=123mm，l1=62mm。( 1

11、)背吃刀量的確定 取 ap=0.25mm.(2)進給量的確定 查機械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書表5-21 f=0.26mm/r。(3)切削速度的計算 由表5-21 切削速度選取為20m/min，由公式，求得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速，參照Z252型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=392r/min, 再將此轉(zhuǎn)速代入公式,可求出該工序的實際鉆削速度為2.擴孔工步：鉆床：Z525立式鉆床擴孔鉆：直柄擴孔鉆，鉆頭直徑d=19.8，L=205mm，l=140mm.（1）背吃刀量確定 取ap=0.9mm.(2)進給量的確定 查機械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書表5-23 f=1.0mm/r.(3)切削速度的計算 由表5-24 切削

12、速度選取為v=83.7m/min. 由公式，求得該工序轉(zhuǎn)速，參照Z252型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=1360r/min. 再將此轉(zhuǎn)速代入公式,可求出該工序的實際鉆削速度為。3.粗鉸孔工步：鉆床：Z525立式鉆床鉸刀：直柄機用鉸刀 d=19.94，L=195mm l=60mm背吃刀量確定 取ap=0.07mm.進給量的確定 查機械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書f=0.8mm/r.(3)切削速度的計算 由表5-27切削速度選取為v=13.1m/min, 由公式，求得該工序轉(zhuǎn)速,參照Z252型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=195r/min. 再將此轉(zhuǎn)速代入公式,可求出該工序的實際鉆削速度為。4.精鉸孔工

13、步：鉆床：Z525立式鉆床鉸刀：直柄機用鉸刀 d=20，L=195mm l=60mm（1）背吃刀量確定 取ap=0.03mm.（2）進給量的確定 查機械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書表f=0.3mm/r.（3）切削速度的計算 由表5-26切削速度選取為v=8m/min, 由公式，求得該工序轉(zhuǎn)速,參照Z252型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=140r/min. 再將此轉(zhuǎn)速代入公式,可求出該工序的實際鉆削速度為。3.1.2鉆、粗鉸、精鉸10孔1鉆孔工步：鉆床：Z525立式鉆床鉆頭：選用直柄麻花鉆，鉆頭直徑9.8mm，l=89mm，l1=40mm。( 1 )背吃刀量的確定 取 ap=4.9mm.(2)進給量的

14、確定 查機械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書表5-21 f=0.20mm/r。(3)切削速度的計算 由表5-21 切削速度選取為20m/min，由公式，求得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速，參照Z252型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=680r/min, 再將此轉(zhuǎn)速代入公式,可求出該工序的實際鉆削速度為2.粗鉸孔工步：鉆床：Z525立式鉆床鉸刀：直柄機用鉸刀 d=9.96，L=133mm l=38mm（1）背吃刀量確定 取ap=0.08mm.（2）進給量的確定 查機械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書表f=0.8mm/r.（3）切削速度的計算 由表5-27切削速度選取為v=14.1m/min, 由公式，求得該工序轉(zhuǎn)速,參照Z252型立

15、式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=545r/min. 再將此轉(zhuǎn)速代入公式,可求出該工序的實際鉆削速度為。3.精鉸孔工步：鉆床：Z525立式鉆床鉸刀：直柄機用鉸刀 d=10，L=133mm l=38mm（1）背吃刀量確定 取ap=0.02mm.（2）進給量的確定 查機械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書表f=0.3mm/r.（3）切削速度的計算 由表5-26切削速度選取為v=8m/min, 由公式，求得該工序轉(zhuǎn)速,參照Z252型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=272r/min. 再將此轉(zhuǎn)速代入公式,可求出該工序的實際鉆削速度為。3.2時間定額的計算3.2.1鉆、擴、粗鉸、精鉸20孔1鉆孔工步：根據(jù)表5-41，鉆孔的

16、基本時間可由公式 tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得：l=40mm; l2=0mm; l1=D/2*cotkr+(12)=1.09mm; f=0.26mm/r;n=392mm/r.。將上述結(jié)果代入公式，則該工序的基本時間：tj=(40mm+1.09mm) /(0.26mm/min* 392r/min)= 0.4min=24s。2擴孔工步：根據(jù)表5-41，鉆孔的基本時間可由公式 tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得：l=40mm; l2=2mm; l1=D/2*cotkr+(12)=1.654mm; f=1.0mm/r;n=1360mm/r.。將上述結(jié)果代入公式，則該工

17、序的基本時間：tj=(40mm+1.654mm+2mm)/(1.0mm/min*1360r/min) =0.03min=0.18s。3粗鉸工步：根據(jù)表5-41，鉸圓柱孔的基本時間可由公式 tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得： l2、l1由表5-42按kr=15、ap=（D-d）/2=（19.94-19.8）/2=0.07查得l1=0.19mm; l2=13mm;而l=40mm; f=0.8mm/r; n=195r/min.。將上述結(jié)果代入公式，則該工序的基本時間：tj=(40mm+0.19mm+13mm)/(0.8mm/min*195r/min)=0.34min=20.4s4.精

18、鉸工步同上，根據(jù)表5-41可由公式 tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得：l2、l1由表5-42按kr=15、ap=（D-d）/2=（20-19.94）/2=0.03查得l1=1.1mm; l2=45mm; 而l=40mm; f=0.3 mm/r; n=140 r/min.。將上述結(jié)果代入公式，則該工序的基本時間tj=(40mm+1.1mm+45mm)/(1.3mm/min *140r/min)=2.05min=123s。5.輔助時間ta的計算輔助時間ta與基本時間tj之間的關(guān)系為ta=(0.150.2) tj ,這里取ta=0.15 tj ,則各工序的輔助時間分別為：鉆孔工步的輔

19、助時間為：ta=0.15*24s=3.6s;擴孔工步的輔助時間為：ta=0.15*0.18s=0.027s;粗鉸工步的輔助時間為：ta=0.15*20.4s=3.06s;精鉸工步的輔助時間為：ta=0.15*123s=18.45s;6.其他時間的計算除了作業(yè)時間（基本時間和輔助時間之和）以外，每道工序的單件時間還包括布置工作的時間、休息與生理需要的時間和準備與終結(jié)時間。由于端蓋的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，分攤到每個工件上的準備與終結(jié)時間甚微，可忽略不計；布置工作的時間tb是作業(yè)時間的2%7%，休息與生理需要時間tx是作業(yè)時間的2%4%，這里均取3%，則各工序的其他時間可按關(guān)系式（3%+3%）（tj+

20、ta）計算，它們分別為：鉆孔工步的其他時間為：tb+tx =6%* (24s+3.6s)=1.656s;擴孔工步的其他時間為：tb+tx =6%* (0.18s+0.027s)=0.012s粗鉸工步的其他時間為：tb+tx =6%* (20.4s+3.06s)=1.408s;精鉸工步的其他時間為：tb+tx =6%* (123s+18.45s)=8.487s;單件時間tdj的計算7.這里的各工序的單件時間分別為：鉆孔工步tdj鉆=24s+3.6s+1.626s=29.226s;擴孔工步tdj擴=0.18s+0.027s+0.012s=0.219s粗鉸工步tdj粗鉸=20.4s+3.06s+1.

21、408s=24.868s;精鉸工步tdj精鉸=123s+18.45s+8.487s=39.937s;因此，此工序的單件時間：tdj=tdj鉆+tdj擴tdj粗鉸+tdj精鉸=29.226s+0.219s+24.868s+39.937=94.25s。3.2.2鉆、粗鉸、精鉸10孔1鉆孔工步：根據(jù)表5-41，鉆孔的基本時間可由公式 tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得： l=36mm; l2=0mm; l1=D/2*cotkr+(12)=3.904mm; f=0.20mm/r;n=680mm/r.。將上述結(jié)果代入公式，則該工序的基本時間：tj=(36mm+3.904mm) /(0.20

22、mm/min * 680r/min)= 0.29min=17.4s。2粗鉸工步根據(jù)表5-41，鉸圓柱孔的基本時間可由公式 tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得：l2、l1由表5-42按kr=15、ap=（D-d）/2=（9.96-9.8）/2=0.08查得l1=0.19mm; l2=13mm; 而l=36mm; f=0.8mm/r; n=545r/min.。將上述結(jié)果代入公式，則該工序的基本時間：tj=(36mm+0.19mm+13mm)/(0.8mm/min*545r/min)=0.34min=0.11min=6.6s。3.精鉸工步同上，根據(jù)表5-41可由公式 tj =L/fn=

23、(l+l1+l2)/fn 求得：l2、l1由表5-42按kr=15、ap=（D-d）/2=（10-9.96）/2=0.02查得l1=0.37mm; l2=13mm; 而l=36mm; f=0.3 mm/r; n=272 r/min.。將上述結(jié)果代入公式，則該工序的基本時間：tj=(36mm+0.37mm+13mm)/(0.3mm/min*272r/min)=0.605min=36.3s。4輔助時間ta的計算同上輔助時間ta與基本時間tj之間的關(guān)系為ta=(0.150.2) tj ,這里取ta=0.15 tj ,則各工序的輔助時間分別為：鉆孔工步的輔助時間為：ta=0.15*17.4s=2.61

24、s;粗鉸工步的輔助時間為：ta=0.15*6.6s=0.99s;精鉸工步的輔助時間為：ta=0.15*36.3s=5.45s;5. 其他時間的計算除了作業(yè)時間（基本時間和輔助時間之和）以外，每道工序的單件時間還包括布置工作的時間、休息與生理需要的時間和準備與終結(jié)時間。由于端蓋的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，分攤到每個工件上的準備與終結(jié)時間甚微，可忽略不計；布置工作的時間tb是作業(yè)時間的2%7%，休息與生理需要時間tx是作業(yè)時間的2%4%，這里均取3%，則各工序的其他時間可按關(guān)系式（3%+3%）（tj+ta）計算，它們分別為：鉆孔工步的其他時間為：tb+tx =6%* (17.4s+2.61s)=1.2s

25、;粗鉸工步的其他時間為：tb+tx =6%* (6.6s+0.99s)=0.46s;精鉸工步的其他時間為：tb+tx =6%* (36.3s+5.45s)=2.51s;6單件時間tdj的計算這里的各工序的單件時間分別為：鉆孔工步tdj鉆=17.4s+2.61s+1.2s=21.21s;粗鉸工步tdj粗鉸=6.6s+0.99s+0.46s=8.05s;精鉸工步tdj精鉸=36.3s+5.45s+2.51s=44.26s;因此，此工序的單件時間：tdj=tdj鉆+tdj粗鉸+tdj精鉸=21.21s+8.05s+44.26s =73.52s。4參考文獻：【1】.黃健求 機械制造技術(shù)基礎(chǔ) 機械工業(yè)出

26、版社 2005.11【2】.崇凱 機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指南 化學工業(yè)出版社 2007.2【3】.陳國香 機械制造與模具制造工藝學 清華大學出版社 2006.5【4】.李彩霞 機械精度設(shè)計與檢測技術(shù) 上海交通大學出版社 2006.1【5】.黃健球 機械制造技術(shù)基礎(chǔ) 機械工業(yè)出版社 2005.11 【6】.孫志禮、冷興聚、魏延剛、曾海泉 機械設(shè)計東北大學出版社 2000.9 【7】.鄒青 機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程 機械工業(yè)出版社 2004.8【8】. 蘇翼林.材料力學M.北京:人民教育出版社,1979【9】.鞏云鵬 田萬祿 機械設(shè)計課程指導(dǎo)書 東北大學出版社 2000.12【10】.李鳳平 張士慶 機械制圖 東北大學出版社 2003.9 5體會：通過這次課程設(shè)計使我進一步的理解了所學的理論知識及具體運用了這些知識。通過這次課程設(shè)計，使自己對工藝人員所從事的工作有了親身的體驗，學會了查圖表、資料、手冊等工具書。綜合應(yīng)用了所學專業(yè)知識,培養(yǎng)了自主動手能力.將理論與實際結(jié)合起來.在設(shè)計過程中,我遇到了很多的困難,出現(xiàn)過很多的錯誤,但是這并不影響我學習知識的積極性,我懂的設(shè)計人員的艱辛,也對他們的付出表示敬意 總之，通過這次課程設(shè)計使我受益非淺，為我今后的學習及工作打下了堅實而良好的基礎(chǔ)。在此，忠心感謝各位老師的幫助和指