拨叉零件加工工艺设计与夹具设计

           机械工程学院

《机械加工工艺》课程设计说明书

设计题目：《机械加工工艺》课程设计

班级：数控1203

姓名：余羽维

指导教师：胡家元

一、毕业设计目的

二、设计内容

三、毕业设计的原则

1、机械加工工艺设计

2、加工工艺编制

3、夹具设计技巧

四、毕业设计的步骤

1、分析零件图纸，确定总体加工方案。

2、确定加工工艺方案。

3、数值计算。

4、编写零件加工程序。

5、按规定格式编制设计说明书和设计报告书。

五、零件加工工艺规程

1、生产类型

2、零件的工艺分析

3、加工工艺过程 

4、毛坯的选择

5、确定装夹方案

6、确定机床、工艺装备及辅助工具

1）机床的选择

2）选取刀具

3）工艺装备及辅助工具

7、确定切削用量

六、重要零件加工

1、零件图

2、工艺

3、工艺简图

4、程序

七、一些技术要求

八、设计小结

九、参考文献

《机械加工工艺与夹具》毕业设计说明书

前   言

《机械加工工艺与夹具》毕业设计，是在全部学完数控加工工艺学，数控编程操作等大部分专业课的基础上进行的一个教学环节。这是在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性总复习，也是一次理论联系实际的训练。因此，它在三年的大学生活中占有重要地位。本次毕业设计是对具体零件加工工艺的设计及夹具设计，它综合考查了我们如何对零件的工艺分析能力和对批量产品生产中利用夹具来提高生产效率和保证产品质量，如能认真地完成这次设计将对能力的提高和知识的掌握及灵活的运用起到很大的促进作用。本次数控加工工艺实习，我们根据具体零件加工图样进行工艺分析，确定加工方案、工艺参数和夹具。

用caxa来画出工件和夹具的三维图并装配好供分析使用。制作工艺时还对工艺卡片进行制作。在本次工艺中，粗加工时，要以提高生产效率，但同时应考虑到经济性和加工成本，对于半精加工和精加工，应首先保证加工质量，同时兼顾切削效率，经济和加工成本，要选择合适的参数在最短时间内加工出精度较高的工件和设计出适当的工艺卡。

本工艺设计由我们组三名成员共同编写，在编程过程中参阅了很多有关工艺设计手册、教材和网上资料等资料与文献，并得到指导老师的帮助，在此表示衷心的致谢。由于时间仓促，编者水平有限调查研究不够深，实际工作经验少本设计中难免仍有很多缺点和错误我们恳切希望老师批评指正。

一、设计目的

机械加工工艺夹具设计是一个重要的实践性教学环节，要求学生运用所学的理论知识，进行的设计训练，主要目的有：

1、通过设计，使我们掌握机械加工工艺和夹具设计的基本内

容和基础知识，学会方案的撰写，比较与分析的方法。

2、通过工艺分析，知道怎样确定零件的毛坯选择方式、相关的基准、加工

顺序。

3、通过课程设计，更加熟悉各工艺与工序，增加对工艺文件了解。

4、通过对夹具的设计，掌握数控夹具的设计原则以及如何保证零件的工艺尺寸。

二、设计内容

机械加工工艺设计主要包括加工工艺设计、夹具设计、机床操作技能三个。

1．加工工艺设计

数控加工工艺设计包括以下基本内容：

(1)零件图的工艺性分析。

(2)加工方法的选择。

(3)工序的划分。

(4)定位与夹紧方式的选择。

(5)加工顺序的安排。

(6)确定走刀路线和工步顺序。

(7)切削用量的选择。

(8)对刀点和换刀点的确定。

(9)数控加工刀具的选择。

(10) 工件在数控机床上的装夹与夹具的选择。

2．夹具设计

（1）确定定位方案，选择定位元件，计算定位误差。

（2）确定夹紧方案，选择夹紧机构

3．机床操作技能数控机床操作技能主要包括以下几个方面的内容：

(1)车削加工编程与操作。

(2)铣削加工编程与操作。

（3）机床安装、调试与验收。

三、毕业设计的原则

(1)必须保障人身和设备的安全。在操作前应熟悉机床的操作说明书，并严格按照操作规程操作。数控加工时精力应高度集中，出现问题应立即切断机床电源，并向指导教师报告。

(2)兼顾加工精度和加工效率，在保证加工精度的前提下，认真进行工艺分析，制定合理的工艺方案，选择合理的切削用量。

(3)注重培养学生获取新知识、新技术和新信息的能力，使学生初步掌握科学研究的基本方法和思路。

四、毕业设计的步骤

学生利用时间研究设计计划、任务书和夹具，要知道产品的工艺性和公差等级，对零件结构不合理或工艺性不好的地方，能够开展讨论、查找相关资料咨询指导老师加以修改。在得到指导老师的认可和查找过相关资料的情况下。可按以下步骤进行机械加工工艺毕业设计方案的论证。

(1)分析零件图纸，确定总体加工方案。根据图纸所规定的毛坯的精度来分析，确定自己设计的方案。并根据零件图样，对工件的形状、尺寸、精度等级、表面粗糙度、材料和热处理等技术要求进行分析。

(2)确定加工工艺方案。根据上述对零件的分析，选择加工方案，确定加工顺序、加工路线、装夹方式、刀具及切削用量参数等。要求有详细的设计过程，合理的参数选择。

(3)数值计算。根据零件图的尺寸、确定的工艺路线及设定的坐标系，计算零件粗、精加工各运动轨迹，得到刀位数据。

(4)编写零件加工程序。加工路线、工艺参数及刀位数据确定以后，可以根据数控系统规定的功能指令代码及程序格式，逐段编写加工程序单。此外，还要填写有关的工艺文件，如数控加工工序卡片、数控刀具卡片、数控刀具明细表、工件安装和零点设定卡片、数控加工程序单等。

(5)按规定格式编制设计说明告书。要求上交设计说明书和设计报告书。书和设计报

(6)课程设计答辩。

五、零件加工工艺规程

1、生产类型

综合零件的生产要求的和装配技术要求，以及图纸的技术资料，确定该为小批生产。

2、零件的工艺分析

该零件为HT250号钢，如上图

因为该零件是铸造件所以零件要加工的内容有平面、孔、槽。根据基准和外形。加工部位有：（1）直径28H6通孔，精度要求较高，表面粗糙度值为1.6。（2）直径28孔上下面，上下面具有平面度要求。(3）以直径28孔定位加工直径10通孔，表面粗糙度为6.3。(4)以直径28为定位基准加工14H7槽，表面粗糙度为6.3。以直径28定位，加工宽4的槽。而其他外表面在本零件中起到作用不大，故不要求加工。

3、机械加工工艺过程

根据零件结构，遵循先粗后精、先面后孔、先内后外、基准面先行原则，零件用普通车床两次，普通铣床三次。1车床上用专用车床夹具夹紧直径28上端，车直径28下端面，然后夹下端车上端镗直径28通孔。2以直径28孔定位加工直径10通孔。3用铣床以直径28为定位基准加工14H7槽，表面粗糙度为6.3。以直径28定位，加工宽4的槽。

机械加工工艺过程

湖南机电

机械加工工艺过程卡片

产品型号

零件图号

产品名称

拨叉

零件名称

拨叉

共

1

页

第

1

页

材 料 牌 号

HT250

毛 坯 种 类

铸造件

毛坯外形尺寸

124x40x53mm

每毛坯件数

1

每 台 件 数

备 注

工 序 号

工 名 序 称

工          序         内           容

车 间

工 段

设  备

工   艺   装   备

工     时

准终

单件

1

铸造

铸造

2

时效处理

时效处理

3

车

车直径28孔下端面

CA6140A

三爪卡盘，45度外圆车刀 ，游标卡尺

4

车

车直径28孔上端面

CA6140A

三爪卡盘，45度外圆车刀，游标卡尺

5

钻

钻直径20孔

Z525

Φ20钻头，游标卡尺

6

车

镗直径28孔

CA6140A

三爪卡盘，镗刀，游标卡尺

7

钻

钻直径10孔

Z525

Φ10钻头，游标卡尺

8

铣

铣直径16沉孔

X5032

专用夹具，Φ10立铣刀，Φ，游标卡尺

9

铣

铣14H7槽

X5032

专用夹具，锯片铣刀，游标卡尺

10

铣

铣宽4毫米槽

X5032

专用夹具，锯片铣刀，游标卡尺

11

检验

检验

12

入库

入库

设 计（日 期）

校 对（日期）

审 核（日期）

标准化（日期）

会 签（日期）

标记

处数

更改文件号

签   字

日  期

标记

处数

更改文件号

签   字

4、毛坯的选择

毛坯分为铸、锻件、型材、焊接件和冷冲压件、铸造适用于形状较复杂的零件；锻件适用于强度要求高、形状比较简单的毛坯；该零件的来料为HT250钢，毛坯的形状和尺寸越接近成品零件，材料消耗就越少，机械加工的劳动量也越少，因而会提高机械加工效率，降低成本。根据零件尺和形状要求，选择铸造件HT250作为毛坯。查手册的钢材标准GB-T709-1988，铸造件毛坯加工处要留2-3mm余量。

5、确定装夹方案

该零件在普通车床分两次安装加工，普通铣床上需分两次安装加工，在车床上用专用车床夹具夹紧直径28上端，车直径28下端面，然后夹下端车上端镗直径28通孔。然后用铣床专用夹具夹紧，铣14宽槽，然后用自制夹具（夹具如下）铣4mm槽，做一个心轴定位，用锯片铣刀。

自制夹具图样

6、确定机床、工艺装备及辅助工具

（1）机床的选择

从零件图可已看出，零件为铸造件，加工位置少，加工数量多，所以选择普通的铣床和车床。综合生产纲领和加工工艺确定选用的机床为X5032普通立式铣床、普通卧式铣床CA6140A、普通卧式铣床X6036和普通立式钻床Z525

普通立式铣床X5032

普通卧式车床CA6140A

普通卧式铣床X6036

普通立式钻床Z525

(2)选取刀具

参考工具书及相关的资料，结合机床和所要加工的工件，综合经济和效率，刀具选取具体见下表

刀具表

车刀
序号	刀具号	刀具名称	刀宽mm	刀长mm	材料
1	T01	45度外圆车刀	12	120
2	T02	镗刀	12	120
铣刀
序号	刀具号	刀具名称	直径mm	刀长mm	材料
3	T03	立铣刀	10	120
4	T04	麻花钻	25	120
5	T05	麻花钻	10	120
6	T06	锯片铣刀	60

(3)工艺装备及辅助工具 

序号	名称	规格	数量
1	量具	钢尺150mm	1
2		游标卡尺0-200mm	1
3		百分表	1
4		内径百分表	1
5	辅助工具	锉刀
6		垫片
7		其它车工铣工常用辅具
8	夹具	三爪卡盘
9		平口虎钳
		专用车铣夹具

7、确定切削用量

切削用量包括主轴转速(切削速度)、切削深度或宽度、进给速度(进给量)等。切削用量的大小对切削力、切削功率、刀具磨损、加工质量和加工成本均有显著影响。对于不同的加工方法，需选择不同的切削用量，合理选择切削用量的原则是:粗加工时，一般以提高生产率为主，但也考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册,并结合经验而定。

切削用量计算参考（参考《 车工操作技能手册》陈宏钧主编和《机械加工工艺设计实用手册》张辉宸主编）确定切削速度、进给量和背吃刀量，然后根据公式 1000 Vc = p d n  ，Vf = n f = n a z ，a p=（d w-d m)/2以及实际操作经验计算出机床主轴转速和机床进给速度。（注：Vc为切削速度、d为工件或刀具直径、n为转速、f为进给量、Vf为 进给速度、z为多齿刀具的齿数、a为每齿进给量、a p 为背吃刀量、d w为待加工表面、d m为已加工表面）

序号	工步内容	刀具号	刀具名称	主轴转速		进给量	背吃刀量
1	粗精车直径28上下端面	T01	45度外圆车刀	粗	500	0.7	0.2
				精	800	0.5	0.1
2	镗直径28孔	T02	镗刀	粗	500	0.7	0.2
				精	800	0.5	0.1
序号	工步内容	刀具号	刀具名称	主轴转速		进给量	背吃刀量
3	钻直径20孔	T03	麻花钻		500	0.3	0.1
4	钻直径10孔	T04	麻花钻		600	0.3	0.1
5	粗精铣14槽	T05	立铣刀		450	0.4	1.5
6	粗精铣4槽	T06	锯片铣刀		500	0.4	0.2

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    

六、重要零件加工

1、零件图

2、工艺

校名

零件名称

材料

零件图号

程序编号

工艺简图

湖南机电职业技术学院

心轴

45#

１

O1111 O2222

毛坯

种类

棒材

尺寸

Ф45×175mm

工序号

工 序 名 称

工步号

工步内容

刀

主轴转速R／mm

进给量

背吃刀量mm

量具

夹具

设备

1

备 料

1

按毛坯要求锯Ф45×175mm 的45号钢一件

锯条

500

0.2mm/s

钢直尺

平口钳

带锯床

2

热 处 理

1

调质热处理

退火炉

3

车

1

夹毛坯外圆，找正夹紧，平端面见光，车Ф44x70mm夹位

45°外圆车刀

500

0.2mm/s

0.5

游标卡尺

三爪卡盘

普车

4

车

1

调头夹Ф44mm外圆，伸出长度约117mm，找正夹紧，平端面，留余量1mm

45°外圆车刀

500

0.2mm/s

1

游标卡尺 外径千分尺

三爪卡盘

普车

2

粗车零件右端外轮廓，单边余量0.5mm，程序名O1111

90°外圆车刀

500

0.2mm/s

0.5

3

精车零件右端外轮廓，保证尺寸至工艺简图一

90°外圆车刀

800

0.1mm/s

0.5

4

车外螺纹至工艺简图一

螺纹刀

300

0.1mm/s

0.3

5

去毛刺

5

车

1

调头夹Ф28.05mm外圆（夹点处垫铜皮），伸出长度约65mm，

45°外圆车刀

500

0.2mm/s

1

游标卡尺 外径千分尺 杠杆百分表 螺纹环规

三爪卡盘

数控车床

2

用杠杆百分表校正Ф28.05mm外圆。平端面，保证总长至工艺简图二

3

粗车零件左端外轮廓，单边余量0.5mm，程序名O2222

90°外圆车刀

500

0.2mm/s

0.5

4

精车零件左端外轮廓，保证尺寸至工艺简图二

800

0.1mm/s

0.5

5

车外圆槽至工艺简图二

切槽刀

500

0.05mm/s

0.3

6

车外螺纹至工艺简图二

螺纹刀

300

0.1mm/s

0.3

7

去毛刺

6

铣

1

铣轴上半圆键槽至工艺简图三

半圆键槽铣刀

600

100mm/min

数控铣床

2

铣轴上槽至工艺简图四

立铣刀

800

80mm/min

7

热处理

1

表面高频淬火

8

钳

1

去毛刺

9

磨

1

平磨Ф28.05mm外圆保证尺寸精度，垂直度要求，至工艺简图五

磨床

10

检

检测零件形状，尺寸精度，表面粗糙度，形状位置精度及碰伤、划伤等项目

编制

余羽维

审核

批准

日期

2014.10.31

注：下图为正常比例工艺简图

3、工艺简图

（1）工艺简图一

（2）工艺简图二

（3）工艺简图三

（4）工艺简图四

（5）工艺简图五

4、程序

(1)程序1

（2）程序2

七、一些技术要求

因为零件是铸造件所以不准有铸件缺陷,未注圆角R2,要调质处理在对毛坯加工前，材料要进行严格检测，进行调质处理，改善切削性能并能获得较好的综合机械性能。调质处理作为预备热处理，也作为最终热处理。

八、设计小结

经过两个星期的努力我的毕业设计成功地完成，设计出了一套加工槽的夹具，能够一次加工两个零件，大大提高了生产效率，通过本次设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。

毕业设计是我作为一名学生即将完成学业的最后一次作业，他既是对学校所学知识的全面总结和综合应用，又为今后走向社会的实际操作应用铸就了一个良好开端，毕业设计是我对所学知识理论的检验与总结，能够培养和提高设计者分析和解决问题的能力，是我在校期间向学校所交的最后一份综和性作业。

通过这次设计，我对机械加工的整个过程有一定的理解。经过设计中选择刀具，我对普通机床工具系统的特点和机床刀具材料和使用范围有了较深的了解，基本掌握了机床刀具的选用方法；经过设计加工工艺方案，进一步了解了工件定位的基本原理、定位方式与定位元件及数控机床用夹具的种类与特点。

通过这次设计，真切感觉到理论要生产实践结合。教材中所学到的内容要在实践中得印证，就必须尽心尽力完成好每一步的实践，但在具体操作中也出现了一些问题，要能够很快的想到解决问题的办法！

毕业在即，我们也将走向各自的工作岗位，回首两年的学习生活，我深深体会到了学院为我们的成材付出的艰辛劳动，在此我要向他们表示深深的谢意和崇高的敬意！

参考文献：

1、《金属切削机床夹具设计手册》第二版机械工业出版社 。

1、《金属机械加工工艺人员手册》第二版机械工业出版社 。

2、《机械设计基础》 机械工业出版社。

4、《机械图样识读与测绘》 机械工业出版社。

5、《数控机床》 高等教育出版社。