机械制造技术基础课程设计报告书学院机械工程专业机械设计制造及其自动化年级班级组别小组成员指导教师2014年 10 月 10 日机械制造技术基础课程设计任务书目录第一章零件分析1.1 零件的作用 (1)1.2 零件的工艺分析 (1)1.3 确定零件生产类型 (1)第二章确定毛坯类型绘制毛坯简图2.1选择毛坯 (2)2.2确定毛坯尺寸公差和机加工余量 (2)2.3绘制拨叉毛坯简图 (3)第三章工艺规程设计3.1定位基准的选择 (4)3.2拟定工艺路线 (4)3.3工序尺寸及公差确定 (6)3.3切削用量的确定 (7)第四章机床夹具设计4.1定位及加紧机构设计 (8)4.2切削力及夹紧力计算 (11)4.3夹紧元件的强度校核 (13)4.4定位误差分析 (14)参考文献.................................................... .. (18)附录 .................................................... . (19)第一章零件分析1.1 零件的作用题目所给的零件是拨叉。
它位于变速机构中，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φ20H7孔与操纵机构相连，并用螺钉经M5孔与变速叉轴连接。
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移，通过连接装置改换档位，实现变速。
1.2 零件的工艺分析零件的材料为QT400，球墨铸铁是通过球化和孕育处理得到球状石墨，有效地提高了铸铁的机械性能，特别是提高了塑性和韧性，从而得到比碳钢还高的强度。
该拨叉零件叉轴孔Φ20H7 mm的轴线是拨叉脚两端面和螺纹孔M5的设计基准，拨叉头左端面是拨叉轴向方向上尺寸设计基准。
选用叉轴孔Φ20H7 mm的轴线和拨叉头左端面作为精基准。
选用叉轴孔Φ20H7 mm的轴线和拨叉头左端面作为精基准定位加工拨叉脚两端面和螺纹孔M5,实现了设计基准和工艺基准重合，保证了被加工表面的垂直度要求。
另外，由于拨叉件刚性较差，受力易发生弯曲变形，选用拨叉头左端面作为精基准，夹紧力作用在插头的右端面上，可以避免在机械加工中产生夹紧变形，mm的尺寸要求，所以选择拨叉脚左端面作为粗基准。
夹紧稳定可靠。
由于有502.0采用Φ32 mm的外圆面定位加工内孔尅保证孔的壁厚均匀；采用拨叉脚左端面作为粗基准加工左端面，可以为后续工序准备好精基准。
该拨叉的加工质量要求较高，可将加工阶段分为粗加工、半精加工和精加工几个阶段。
在粗加工阶段，首先用车床将精基准（拨叉头左端面和叉轴孔）准备好，因为车床可以一次性将两个精基准都加工出来，从而提高了精度，也为使后续工序都采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求；由于精度要求不高，故而粗铣，半精铣拨叉脚左右端面、拨叉脚内表面、螺纹孔端面，最后完成M5螺纹孔的加工，这也体现了工序集中的原则。
1.3 确定零件生产类型由零件图示的生产批量200件可知，该零件为单件小批量生产。
第二章确定毛坯类型绘制毛坯简图2.1选择毛坯该拨叉的尺寸不大，且生产类型为单间小批量，为提高生产效率和毛坯精度，宜采用手工砂型铸造。
毛坯的材料为QT400。
2.2确定毛坯尺寸公差和机加工余量表2-2 小批量生产毛坯铸件公差等级由表可知，选择11级公差表2-3 小批量生产毛坯铸件公差等级 /mm表2-5 毛坯铸件典型机械加工余量等级由表可知，选择H级机加工余量表2-4 铸件F-H级机械加工余量 /mm由于拨叉零件最大尺寸H1+H2=72+20=92mm，故而选择机加工余量2mm。
由零件图上的基本尺寸，以及毛坯的制造方式，查表2-2 ，2-3，2-4，2-5可以确定该铸件的尺寸公差和机械加工余量如下表2-6所示表2-6 /mm2.3绘制拨叉毛坯简图第三章工艺规程设计3.1定位基准的选择3.11精基准的选择拨叉轴孔Φ20 mm的轴线是拨叉脚两端面和螺纹孔M5的设计基准，拨叉头左端面是拨叉轴向方向上尺寸设计基准。
选用叉轴孔Φ20mm的轴线和拨叉头左端面作为精基准定位加工拨叉脚两端面和螺纹孔M5,实现了设计基准和工艺基准重合，保证了被加工表面的垂直度要求。
另外，由于拨叉件刚性较差，受力易发生弯曲变形，选用拨叉头左端面作为精基准，夹紧力作用在插头的右端面上，可以避免在机械加工中产生夹紧变形，夹紧稳定可靠。
3.12粗基准的选择mm要求，故而使拨叉脚由于精基准拨叉头左端面与拨叉脚左端面有尺寸502.0左端面为粗基准加工加工精基准，为后续加工做好准备。
3.2拟定工艺路线3.21表面加工方法确由各个加工表面的尺寸精度以及表面粗糙度，查表得]1[3.22工序的分散与集中由于是单件小批量生产，故而工序应该尽量集中，所以可以采用机床配以不同工具、夹具，以提高生产效率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不断可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表面之间的相对位置精度要求。
故而在加工精基准时，采用车床一次性加工出，拨叉头左端面及拨叉孔。
再通过铣床和钻床加工其他表面。
3.23 工序顺序的安排遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准-拨叉头左端面和拨叉轴孔Φ20H7 mm；遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排半精加工工序；遵循“先主后次”原则，先加工主要表面——拨叉头左端和拨叉轴孔Φ20H7mm，再铣拨叉其他表面；遵循“先面后孔”原则，先铣螺纹孔端面，再钻削M5螺纹孔；先加工拨叉头端面，再加工拨叉轴孔Φ20H7mm。
由此初拟拨叉机械加工工序安排，见下表3.24 确定工艺路线综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，拟定拨叉机械加工工艺路线，如下表3.3工序尺寸及公差确定3.31工序10粗车，半精车左端面及钻、扩、铰Φ20孔（1）查表2-14]1[得半精车加工余量为Z2=0.6mm ，所以粗加工余量为Z1=2-0.6=1.4mm又由于拨叉脚端面余量为2mm ，所以其工序尺寸为L2=5-2=3mm L1=3+0.6=3.6mm（2）查表2-20]1[得基孔制7级孔的加工余量，由于空的尺寸为Φ20，所以Z1=18mm(钻) Z2=1.8mm （扩） Z3=0.2mm （铰）工序尺寸为D1=Φ1821.00+mm （IT12） D2=Φ19.884.00+mm (IT10) D3=Φ20021.00+mm (IT7)3.32工序70粗车，半精车拨叉脚内表面（1）查表2-11]1[得半精车外圆面加工余量为Z2=0.65mm ，所以粗加工余量Z1=2-0.65=1.35mm 故其工序尺寸为L1=21.3533.00+mm L2=222.00+mm3.33工序80钻孔，攻丝M5螺纹孔（1）查表2-29]1[得公司前钻孔直径为Φ4.2mm 工序尺寸为D1=Φ4.2mm D2=M5距离拨叉头左端面L1=14±0.1mm3.4切削用量的确定3.41工序10本工序分为5个工步，分别为粗车拨叉头左端面，半精车拨叉头左端面，钻拨叉孔，扩拨叉孔，铰拨叉孔。
参见表4-2]1[，5-1]1[，5-22]1[，5-25]1[可得 工步1粗车端面背吃刀量a 1p 取为Z1=1.4mm ；进给量f 1=0.4 mm/r 取 ν1=12m/min n s =d π1 ν1000 = 32121000⨯⨯π r/min =119.36 r/min （取标准n w =125r/min ）所以实际1 ν=1000dn wπ=12.6 m/min工步2半精车端面背吃刀量a 2p 取为Z2=0.6mm ；进给量f 2=0.2 mm/r取 ν2=18m/min n s =d π2 ν1000 = 32181000⨯⨯π r/min =179.05 r/min （取标准n w =180r/min ）所以实际2 ν=1000dn wπ=18.1 m/min工步3钻孔背吃刀量a 3p 取为Z 钻/2=9mm ；进给量f 3=0.17 mm/r 取 ν3=20m/minn s =d π3 = 18⨯π r/min =353.7 r/min （取标准n w =350r/min ）所以实际3 ν=1000dn wπ=19.8 m/min工步4扩孔背吃刀量a 4p 取为Z 扩/2=0.9mm ；进给量f 4=1 mm/r取 ν4=20.5 m/min n s =d π ν10004 = 8.195.201000⨯⨯π r/min =329.5 r/min （取标准n w =350r/min ）所以实际4 ν=1000dn wπ=21.7 m/min工步5铰孔背吃刀量a 5p 取为Z 铰/2=0.1mm ；进给量f 5=0.15 mm/r 取 ν5=8 m/min n s =d π ν10005 = 2081000⨯⨯π r/min =127.3 r/min （取标准n w =125r/min ）所以实际5 ν=1000dn wπ=7.85 m/min3.42工序70本工序分为2个工步，分别为粗车拨叉脚内表面，半精车拨叉脚内表面。
参见表4-2]1[，5-1]1[可得 工步1粗车拨叉脚内表面背吃刀量a 1p 取为Z1=1.35mm ；进给量f 1=0.4 mm/r取 ν1=12m/minn s =d π1 = 7.42⨯π r/min =89.45 r/min （取标准n w =90r/min ）所以实际1 ν=1000dn wπ=12.1 m/min工步2半精车拨叉脚内表面背吃刀量a 2p 取为Z2=0.65mm ；进给量f2=0.2 mm/r取 ν2=24m/min n s =d π2 ν1000 = 44241000⨯⨯π r/min =173.6 r/min （取标准n w =180r/min ）所以实际2 ν=1000dn wπ=24.8 m/min3.42工序70本工序分为2个工步，分别为钻螺纹孔，丝锥攻内螺纹 参见表4-9]1[，5-22]1[可得 工步1钻孔背吃刀量a 1p 取为Z 1/2=2.1mm ；进给量f 1=0.12 mm/r 取 ν1=16m/min n s =d π1 ν1000 = 2.4161000⨯⨯π r/min =1212.6 r/min （取标准n w =1360r/min ）所以实际1 ν=1000dn wπ=17.94 m/min工步2丝锥攻内螺纹背吃刀量a 2p 取为Z2=0.4mm ；进给量f 2=0.8 mm/r取 ν2=6.8m/min n s =d π2 ν1000 = 58.61000⨯⨯π r/min =432.9 r/min （取标准n w =392r/min ）所以实际2 ν=1000dn w=6.16 m/min第四章 机床夹具设计4.1定位机构设计4.11夹具要求本组任务为设计一个加工拨叉口圆弧内表面的机床夹具。