拨叉课程设计说明书

湖南工业大学

机 械 制 造 工 艺 学 课 程 设 计

资 料 袋

课程名称 机械制造工艺学 指导教师 职称 学生姓名 专业班级 学号 题目 拔叉零件的机械加工工艺规程设计

成绩 起止日期 2011 年 12 月 日～ 2011 年 12 月 日

目 录 清 单

设计任务书

目 录

一、对零件进行工艺分析，画出零件图··········································································· 4

（1）、零件的用途

（2）、零件的工艺性分析

二、选择毛坯的制造方式··································································································· 5

（1）、选择毛坯 （2）、确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量

三、基准的选择··················································································································· 7

（1）、精基准的选择 （2）、粗基准的选择

四、选择加工方案制定工艺路线······················································································· 8

（1）、表面加工的确定 （2）、加工阶段的划分 （3）、工序的分散与集中 （4）、工序的顺序安排 （5）、热处理工序 （6）、辅助工序 （7）、制定工艺路线

五、选择各工序加工设备和工艺设备············································································· 11 六、确定加工余量及工序间尺寸和公差········································································· 12

（1）、拔叉头两端面的加工余量、工序尺寸和公差的确定 （2）、拔叉孔的加工余量、工序尺寸和公差的确定

七、确定切削用量············································································································· 17 八、拨叉的机械加工工艺过程卡片 ···························································································· 20 九、参考文献 ··································································································································· 22 十、小结············································································································································ 23

一、 零件的工艺分析及零件图

（1） 零件的作用

该拨叉应用拖拉机变速箱的换档机构中。拨叉头以φ27mm孔套在变速叉轴上，并用螺钉与变速叉轴连接，拨叉脚则夹在双联变速齿轮的槽中。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叉轴一起在变速箱中滑移，拨叉脚拨动双联变速齿轮在花键轴上滑动以改换档位，从而改变拖拉机的行驶速度。

该拨叉在改换档位时要承受冲击载荷的作用，因此该零件应具有足够的强度、刚度，以适应拨叉的工作条件。该零件的主要工作表面为拨叉脚部槽的两端面、叉轴孔φ27mm，在设计工艺规程时应重点予以保证。

（2） 零件的工艺分析

拨叉零件是变速箱中的一个重要零件，且其尺寸较小，结构也比较复杂。为实现换挡、变速的功能，其叉轴孔与变速叉轴有配合要求，因此加工精度要求很高。分析零件图可知，下端面和叉脚内孔粗糙度为Ra6.3，拨叉头前后两端面和叉脚左右两端面的粗糙度为Ra3.2，叉轴孔φ27mm为主要工作表面，其粗糙度为Ra1.6。另外，叉脚的前后两端面对叉轴轴孔的垂直度要求为0.05mm，为保证拔叉在叉轴上有准确的位置，改换档位准确插拔采用紧固螺钉定位，且其粗糙度要求为Ra6.3。因为零件的尺寸精度、几何形状精度和互相位置精度以及各表面的表面质量均影响机器或部件的装配质量进而影响其性能及工作寿命，因此，他们的加工必须保证精度。

分析知该零件除主要工作表面（拨叉脚部槽的两端面、叉轴孔φ27mm）和拨叉头两端面外，其余表面加工精度均较低，不需要高精度机床加工，通过铣削、钻床的粗，精加工就可以达到加工要求；而主要工作表面虽然加工精度相对较高，但也可以在正常的生产条件下，采用较经济的方法保质保量地加工出来。由此可见，该零件的工艺性较好。

根据调查，该拨叉零件的年生产量一般为5000件。设备品率a%和废品率b%分别取3%和0.5%。得年生产量：

N=5000台/年1件/台（1+3%）（1+0.5%）=5175.75

可知该拨叉的生产类型为大批生产。 拔叉的零件图如下：

拔叉零件图

二、 零件的毛胚制造方式

（1）毛胚的选择

由于该拨叉在工作过程中要承受冲击载荷，为增强拨叉的强度和抗冲击韧度，获得纤维组织，毛坯选用锻件。该拨叉的轮廓尺寸不大，且生产类型属大批生产，为提高生产率和铸件的精度，宜采用模锻的方法制造毛胚。毛坯的起模斜度为5°。

在选择制造毛坯时要遵循以下几个原则：

1)由于铸造尺寸精度和表面粗糙度一般都很低，因此零件上有与去他配件配合

的表面需要进行加工，因此制造毛坯时其尺寸要比真实尺寸大一些。

2)为了使金属容易充满镗模减少工序，铸件的外形要求简单平直，尽量避免铸

件截面间差别过大或者有薄壁、高筋高台等。

3)铸件的结构中应避免深孔或多孔结构 4)铸件结构应该力求简单

（2）毛胚尺寸与公差的确定

根据原始数据及要求分别确定各加工表面的毛坯尺寸如下：

绘制拔叉毛胚简图如下

拔叉毛胚简图

三、 零件基准的选择

基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基准面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更严重的还会造成零件大批量报废，使生产无法正常进行。

定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准然后在确定粗基准。选择基准时尽量使基准重合，即尽可能选择设计基准作为定位基准。这样可以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。 （1）精基准的选择

0..0.25

拔叉孔270mm的轴为拔叉脚两端面设计基准，拔叉头左端面是拔叉轴0..0.25

向方向的设计基准。所以选用拔叉孔270mm的轴线和拔叉头左端面作为精

基准定位加工拔叉脚两端面，实现了设计基准与工艺基准的重合，保证了被加工表面的垂直度要求。另外，由于拔叉件刚度较差，受力易长生弯曲变形，选择拔叉头左端面做精基准，夹紧力作用在右端面上，可避免在加工中产生夹紧变形，夹紧稳定，可靠。 （2）粗基准的选择

0..0.25

选择叉轴孔270的外圆面与拔叉头的右端面作为粗基准，采用拨叉头右

端面作粗基准加工左端面，轴孔外圆面作粗基准定位加工内孔，保证孔的壁厚均匀，可以为后续工序做好准备。

四、 选择加工方案制定工艺路线

工艺路线的拟定是制定工艺规程的总体布局，包括确定方法、加工阶段的划分、决定工序的集中和分散、加工顺序的安排、以及热处理、检验及其他辅助工序(去毛刺、倒角等)。他直接影响加工质量和效率。而且影响到工人的劳动强度，设备投资，生产成本等。 （1）表面加工方法的确定

根据零件图上各表面的尺寸精度和表面粗糙度，查《机械设计手册》平面加

工法案的经济精度和表面粗糙度，同时查该手册确定孔加工法案的经济精度和表面粗糙度，确定拨叉零件各表面的加工方法。

（2）加工阶段的划分

该拨叉加工质量要求较高，可将加工阶段划分成粗加工、半精加工和精加工几个阶段。

在粗加工阶段，首先将精基准面（拨叉头左端面和叉轴孔轴）加工好，使后续工序都可采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求；然后粗铣拨叉头右端面、粗铣拨叉脚内侧表面，拔叉左右两端面和凸台。在半精加工阶段完成拨叉头两端面的半精铣、螺纹孔的钻孔和丝锥攻丝。精加工阶段进行拔叉脚两端

面的磨削加工。 （3）工序的分散与集中

选用工序集中原则安排拨叉的加工工序，该拨叉生产类型为大批生产，可采用万能型机床配以专用夹具，以提高生产率，而且选用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可以缩短时间，而且一次装夹中加工了多个表面，有利于保证各加工表面之间的相对位置精度要求。 （4）工序的顺序安排

在加工过程中应该遵循以下几个原则：

（1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准---拨叉头左端面和叉轴

0.025

mm。 270

（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，先加工主要表面----拨叉头右端面和叉轴孔

0.025

mm，后加工次要表面----拨叉脚槽内侧面、左右两端面。。 270

0.025

（4）遵循“先面后孔”原则，先加工拨叉头端面，再加工拔叉轴孔270孔；

先加工拨叉脚左右端面，再加工拨叉脚大头孔内表面，和螺纹孔。 由此初步拟出了拨叉机械加工工序的顺序如下：

（5）热处理工序

铸件为了消除残余应力，需在粗加工前、后各安排一次时效处理，在半精加工前、后各安排一次时效处理。同时拨叉脚两端面在精加工之前进行局部高频淬火，提高耐磨性和在工作中承受冲击载荷的能力。

（6）辅助工序

粗加工拨叉脚两端面和热处理后，应安排校直工序，在半加工之后，安排去毛刺和中间检验工序;精加工之后，安排去毛刺、清洗和终检工序。

综上所述,该拔叉工序的安排顺序为:基准加工----主要表面粗加工及一些余量大的表面粗加工----主要表面半精加工和次要表面加工----热处理----主要表面精加工。

（7）制定工序路线

综合上面的几个原则和所分析的工艺过程最终确定工艺路线，以下是拨叉机械生产过程的工艺路线：

五、 选择各工序机床设备和工艺设备

机床和工艺设备的选择应在满足零件加工工艺的需要和可靠的保证零件加工质量的前提下，与生产批量和生产节拍相适应，并应优先考虑采用标准化的工艺设备和充分利用现有条件，以降低生产费用。拨叉零件是大批生产，可选用高效的专用设备和组合机床，也可选用通用设备，所选用的夹具均为专用夹具。

遵循以上的原则，各工序机床设备和工艺设备（刀具、夹具、量具等）的选用如下：

六、 确定加工余量及工序间尺寸和公差

（1）拔叉头两端面的加工余量、工序尺寸和公差的确定

工序10粗铣拨叉头两端面，工序30半精铣拨叉头的左端面，和工序100精铣拨叉头角右端面

第10.30.100道工序的加工过程为：

1）以右端面定位，粗铣左端面，保证工序尺寸L1 ；以左端面定位，粗铣右端面，保证工序尺寸L2；

2）以右端面定位，半精铣左端面，保证工序尺寸L3；

3）以左端面定位，半精铣后右端面，保证工序尺寸L4，达到零件图设计尺寸L的要求，L=4000.1mm。

由图所示加工方案，可找出全部工艺尺寸链，如图所示。求解各工序尺寸及公差的顺序如下：

加工过程示意图

工艺尺寸链图

工序尺寸及公差的求解

1）求解工序尺寸L3；从图5-2b所示知，查《机械加工余量手册》得：Z4=1.0mm，则L4=L=4000.1，由于工序尺寸Z4=L3-L4，L3=L4+Z4=(40+1)mm，由于L3是半精铣加工保证的经济精度等级可达到最终加工要求----IT10，因此确定该工序尺寸公差为IT10，其公差值为0.1mm，故L3=（410.05）mm；

2）求解工序尺寸L2；查《机械加工余量手册》得：Z3=1.0mm，则L2=L3+z3=42mm，由于L2是半精铣加工保证的经济精度等级可达到最终加工要求----IT10，因此确定该工序尺寸公差为IT10，其公差值为0.1mm，故L2=（420.05）mm； 3）求解工序尺寸L1；查《机械加工余量手册》得：Z2=2-z4=1.0mm，则L1=L2+Z2=43mm，因此确定该工序尺寸公差为IT12，其公差值为0.39mm，故L1=（430.195）mm；

为验证确定的工序尺寸及公差是否合理，还需要对加工余量进行校核。

1）余量Z3的校核 在图b所示尺寸链中Z3是封闭环，故 Z3max= L2max-L3min=[42+0.05-(41-0.05)]mm= 1.1mm Z3min= L2min-L3max=[42-0.05-(41+0.05)]mm=0.9mm

2）余量Z2的校核 在图5-2c所示尺寸链中Z2是封闭环，故

Z2max= L1max-L2min=[43+0.185-(42-0.05)]mm= 1.235mm

Z2min= L1min-L2max=[43-0.185-(42+0.05)]mm= 0.765mm

0.35

依上可计算余量Z4的校核 图a中尺寸链Z4是封闭环，计算可得：Z4=1

0.08mm。

0.1

余量Z3的校核 图b中尺寸链Z3是封闭环，计算可得：Z3=10.1mm。

0.235

余量Z2的校核 图c中尺寸链Z2是封闭环，计算可得：Z2=10.235mm。

余量校核结果表明，所确定的工序尺寸基本正确。

（2）拔叉孔的加工余量、工序尺寸和公差的确定

0.0251）以拨叉头270的轴线定位，扩拨叉头的孔，保证工序尺寸L1 ； 0.0252）以拨叉头270的轴线定位，精扩拨叉头的孔，保证工序尺寸L2；

0.025

3）以拨叉头270的轴线定位，精铰拨叉头的孔，保证工序尺寸L3

出全部工艺尺寸链，如图所示。求解各工序尺寸及公差的顺序如下：

尺寸链图

0.0125

1）由前面易知，L1 =13.50mm；

2）从图所示知，L2=L3-Z3,其中Z3为半精加工余量，查《机械加工余量手册》得：Z3=0mm，则L2=（13.5+0）=13.5mm。由于工序尺寸P2是在粗铣加工中保证的，查附表，粗铣工序的经济精度等级可达到B面的最终加工要求----IT7，因此确定该工序尺寸公差为IT7，其公差值为0.025mm，故L2=（13.50.0125）mm；

3）从图5-2c所示工序尺寸链知，L1=L2-Z2，其中Z2为1mm，即Z1=1mm，L1=（13.5-1）mm=12.5mm。

由表确定该精扩工序的经济精度等级为IT12，其公差值为0.35mm，故P1=（12.50.175）mm。

为验证确定的工序尺寸及公差是否合理，还需对加工余量进行校核。 1）余量Z3的校核 在图5-2b所示尺寸链中Z3是封闭环，故

Z3max= P2max-P3min=[13.5+0.0125-13.5]mm= 0.0125mm

Z3min= P2min-P3max=[13.5-0.0125-(13.5+0.0125)]mm=-0.025mm

2）余量Z2的校核 在图5-2c所示尺寸链中Z2是封闭环，故

Z2max= P1max-P2min=[12.5+0.175-(13.5-0.0125)]mm=-0.8125mm

Z2min= P1min-P2max=[12.5-0.175-(13.5+0.0125)]mm=- 1.1875mm

在上图中， Z3是封闭环，将其纳入表格如下;

同样在上图中，Z2是封闭环，将其尺寸算出如下：

同样在上图中，Z2是封闭环，将其尺寸算出如下

余量校核表明，所确定的工序尺寸公差合理。

七、 确定切削用量

（1）工序10-粗铣拨叉头两端面

该工序分两个工步，工步1是以右端面定位，粗铣左端面；工步2是以左端面定位，粗铣右端面。由于这两个工步是在一台机床上经一次走刀加工完成的，因此它们所选用的切削速度υ和进给量f是一样的，只有背吃刀量不同。 （1）背吃刀量的确定 工步1的背吃刀量ap1取为Z1（参见图5-1），Z1等于左端面的毛坯总余量减去工序2的余量Z3，即Z1=1mm；而工步2的背吃刀量ap2取为Z2，故ap2= Z2=1mm。

（2）进给量的确定 由表1.4《切削用量简明手册》，铣刀粗铣平面进给量，按中等条件选取，所以选择

f=0.08mm/r

（3）铣削速度的计算 查表《切削用量简明手册》直柄立式铣刀铣削速度，确定铣削速度为v=44.9m/min。

由此计算转速为n=178.65（r/min）。取转速为160r/min。

这时实际铣削速度

Dn

1000



80160

1000

40.2m/min

（2）工序30-----半精铣拨叉头左端面 （1）背吃刀量的确定 取apZ31mm。

（2）进给量的确定 精加工进给量主要受加工表面粗糙度的限制。查表1.6《切削用量简明手册》，当表面粗糙度为Ra3.2μm，ap1mm时，每转进给量f=0.4mm/r。若齿数取z=10，则每齿进给量fz=0.04 mm/r. （3）铣削速度的计算

本工序采用的是直柄立式铣刀，确定铣削速度为v=48.4m/min。

1000c100048.4

nr/min192.58r/min

D80

'

取转速为180r/min。可知实际铣削速度为45.24m/min.

（3）工序50---粗铣拨叉脚两端面

（1）背吃刀量的确定 因为毛坯尺寸为16，粗铣后尺寸为12.8；故可知加工余量为3.2mm，因此确定背吃刀量a1=2.5,mm，a2=1mm。故

（2）进给量的确定 由表1.4《切削用量简明手册》，铣刀粗铣平面进给量，按中等条件选取，所以选择

f=0.08mm/r

（3）铣削速度的计算 查表《切削用量简明手册》直柄立式铣刀铣削速度，确定铣削速度为v=44.9m/min。

由此计算转速为n=178.65（r/min）。取转速为160r/min。

（4）先扩再粗铣拨叉脚内孔表面

（1）背吃刀量的确定 工步1的背吃刀量ap1取为Z/2，Z=2.0mm；工步2的背吃刀量ap2取为Z/2，ap2=1.0mm。

（2）进给量的确定 按机床功率为5～10kW、工件—夹具系统刚度为中等条件选取，该工序的每齿进给量fz取为0.2mm/z。 （3）铣削速度的计算

按镶齿三面刃铣刀、d/z=80/10的条件选取，铣销速度υ可取为44.9m/min。

1000

178.65r/min，参照表4-15（《机械制造技术基础教程》）所列X61型卧式万d

1000

能铣床的主轴转速，取转速n=160r/min。再将此转速代入公式n，可求出该工序

dn

的实际铣销速度υ=40.2 m/min。

（5）工序90-----半精铣拨叉脚两端面

（1）背吃刀量的确定 取apZ31mm。

（2）进给量的确定 精加工进给量主要受加工表面粗糙度的限制。查表1.6《切削用量简明手册》，当表面粗糙度为Ra3.2μm，ap1mm时，每转进给量f=0.4mm/r。若齿数取z=10，则每齿进给量fz=0.04 mm/r. （3）铣削速度的计算

本工序采用的是直柄立式铣刀，确定铣削速度为v=48.4m/min。

1000c100048.4nr/min192.58r/min

D80

'

取转速为180r/min。可知实际铣削速度为45.24m/min.

（6）工序100-----半精铣拨叉头右端面

（1）背吃刀量的确定 取apZ31mm。

（2）进给量的确定 精加工进给量主要受加工表面粗糙度的限制。查表1.6《切削用量简明手册》，当表面粗糙度为Ra3.2μm，ap1mm时，每转进给量f=0.4mm/r。

若齿数取z=10，则每齿进给量fz=0.04 mm/r. （3）铣削速度的计算

本工序采用的是三面刃铣刀，确定铣削速度为v=44.8m/min。

1000c100044.8nr/min178.34r/min

D80

'

取转速为180r/min。可知实际铣削速度为45.24m/min.

（7）工序110-----粗铣凸台

（1）背吃刀量的确定 取ap0.5mm。

（2）进给量的确定 精加工进给量主要受加工表面粗糙度的限制。查表1.6《切削用量简明手册》，当表面粗糙度为Ra6.3μm，ap0.5mm时，每转进给量f=0.4mm/r。

若齿数取z=10，则每齿进给量fz=0.04 mm/r. （3）铣削速度的计算

本工序采用的是三面刃铣刀，确定铣削速度为v=44.8m/min。

1000c100044.8nr/min178.34r/min

D80

'

取转速为180r/min。可知实际铣削速度为45.24m/min.

（8）工序120-----钻，攻丝M8螺纹孔

（1）钻φ7mm孔工步

由于工件材料为45，孔φ7mm，高速钢钻头，查表切削用量得，切削速度

vc=20m/min，进给量f=0.2mm/r，取ap=7mm。 则nc=910r/min。

取转速为960r/min，故实际切削速度 （2）攻螺纹

由于攻螺纹螺距为1mm，则进给量为f=1mm/min，取v=5m/min，所以该工位主轴转速

1000c10005

nr/min199r/min

D8

'

Dn

1000



7960

1000

21.1m/min

取转速为195r/min，计算可得v=4.89m/min。

八、 拨叉的机械加工工艺过程卡片

九、 参考文献

1）《机械制造工艺学》机械工业出版社 王先逵主编 第二版

2）《机械制造技术基础课程设计指导教程》 机械工业出版社 邹青主编 2004.8 3）《机械制造工艺设计简明手册》 机械工业出版社 李益民主编 2002 4）《机械制造技术基础》高等教育出版社 张世昌、李旦、高航主编 第二版 5）《机械制造工艺基础》华中科技大学出版社 骆莉、卢记军主编 6）《切削用量简明手册》 http://www.fineprint.com.cn/ 7）《材料成形技术基础》机械工业出版社 童幸生主编 2005.9 8）《金属工艺学》高等教育出版社 邓文英 、宋力宏主编 9）《互换性与技术测量》湖南大学出版社 徐学林主编 第二版 10）《机械加工余量手册》国防工业出版社 孙本绪、熊万武主编

小结

在老师的耐心指导下，我完成了设计，经过了课程设计锻炼，我发现还有很多知识要掌握，但也收获了不少，不光是巩固了机械制造这一门课程，也重新让我拾起了CAD绘图，尤其是经过实践，让我对加工过程有了更深的理解。

机械制造工艺学课程设计是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的学习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。

这次课程设计是对自己将来从事的工作进行一次适应性训练，我从中锻炼了自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加工作打下一个良好的基础。同时也可以巩固了我以前所学的知识。

在此特别感谢老师的精心指导

湖南工业大学

机 械 制 造 工 艺 学 课 程 设 计

资 料 袋

课程名称 机械制造工艺学 指导教师 职称 学生姓名 专业班级 学号 题目 拔叉零件的机械加工工艺规程设计

成绩 起止日期 2011 年 12 月 日～ 2011 年 12 月 日

目 录 清 单

设计任务书

目 录

一、对零件进行工艺分析，画出零件图··········································································· 4

（1）、零件的用途

（2）、零件的工艺性分析

二、选择毛坯的制造方式··································································································· 5

（1）、选择毛坯 （2）、确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量

三、基准的选择··················································································································· 7

（1）、精基准的选择 （2）、粗基准的选择

四、选择加工方案制定工艺路线······················································································· 8

（1）、表面加工的确定 （2）、加工阶段的划分 （3）、工序的分散与集中 （4）、工序的顺序安排 （5）、热处理工序 （6）、辅助工序 （7）、制定工艺路线

五、选择各工序加工设备和工艺设备············································································· 11 六、确定加工余量及工序间尺寸和公差········································································· 12

（1）、拔叉头两端面的加工余量、工序尺寸和公差的确定 （2）、拔叉孔的加工余量、工序尺寸和公差的确定

七、确定切削用量············································································································· 17 八、拨叉的机械加工工艺过程卡片 ···························································································· 20 九、参考文献 ··································································································································· 22 十、小结············································································································································ 23

一、 零件的工艺分析及零件图

（1） 零件的作用

该拨叉应用拖拉机变速箱的换档机构中。拨叉头以φ27mm孔套在变速叉轴上，并用螺钉与变速叉轴连接，拨叉脚则夹在双联变速齿轮的槽中。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叉轴一起在变速箱中滑移，拨叉脚拨动双联变速齿轮在花键轴上滑动以改换档位，从而改变拖拉机的行驶速度。

该拨叉在改换档位时要承受冲击载荷的作用，因此该零件应具有足够的强度、刚度，以适应拨叉的工作条件。该零件的主要工作表面为拨叉脚部槽的两端面、叉轴孔φ27mm，在设计工艺规程时应重点予以保证。

（2） 零件的工艺分析

拨叉零件是变速箱中的一个重要零件，且其尺寸较小，结构也比较复杂。为实现换挡、变速的功能，其叉轴孔与变速叉轴有配合要求，因此加工精度要求很高。分析零件图可知，下端面和叉脚内孔粗糙度为Ra6.3，拨叉头前后两端面和叉脚左右两端面的粗糙度为Ra3.2，叉轴孔φ27mm为主要工作表面，其粗糙度为Ra1.6。另外，叉脚的前后两端面对叉轴轴孔的垂直度要求为0.05mm，为保证拔叉在叉轴上有准确的位置，改换档位准确插拔采用紧固螺钉定位，且其粗糙度要求为Ra6.3。因为零件的尺寸精度、几何形状精度和互相位置精度以及各表面的表面质量均影响机器或部件的装配质量进而影响其性能及工作寿命，因此，他们的加工必须保证精度。

分析知该零件除主要工作表面（拨叉脚部槽的两端面、叉轴孔φ27mm）和拨叉头两端面外，其余表面加工精度均较低，不需要高精度机床加工，通过铣削、钻床的粗，精加工就可以达到加工要求；而主要工作表面虽然加工精度相对较高，但也可以在正常的生产条件下，采用较经济的方法保质保量地加工出来。由此可见，该零件的工艺性较好。

根据调查，该拨叉零件的年生产量一般为5000件。设备品率a%和废品率b%分别取3%和0.5%。得年生产量：

N=5000台/年1件/台（1+3%）（1+0.5%）=5175.75

可知该拨叉的生产类型为大批生产。 拔叉的零件图如下：

拔叉零件图

二、 零件的毛胚制造方式

（1）毛胚的选择

由于该拨叉在工作过程中要承受冲击载荷，为增强拨叉的强度和抗冲击韧度，获得纤维组织，毛坯选用锻件。该拨叉的轮廓尺寸不大，且生产类型属大批生产，为提高生产率和铸件的精度，宜采用模锻的方法制造毛胚。毛坯的起模斜度为5°。

在选择制造毛坯时要遵循以下几个原则：

1)由于铸造尺寸精度和表面粗糙度一般都很低，因此零件上有与去他配件配合

的表面需要进行加工，因此制造毛坯时其尺寸要比真实尺寸大一些。

2)为了使金属容易充满镗模减少工序，铸件的外形要求简单平直，尽量避免铸

件截面间差别过大或者有薄壁、高筋高台等。

3)铸件的结构中应避免深孔或多孔结构 4)铸件结构应该力求简单

（2）毛胚尺寸与公差的确定

根据原始数据及要求分别确定各加工表面的毛坯尺寸如下：

绘制拔叉毛胚简图如下

拔叉毛胚简图

三、 零件基准的选择

基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基准面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更严重的还会造成零件大批量报废，使生产无法正常进行。

定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准然后在确定粗基准。选择基准时尽量使基准重合，即尽可能选择设计基准作为定位基准。这样可以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。 （1）精基准的选择

0..0.25

拔叉孔270mm的轴为拔叉脚两端面设计基准，拔叉头左端面是拔叉轴0..0.25

向方向的设计基准。所以选用拔叉孔270mm的轴线和拔叉头左端面作为精

基准定位加工拔叉脚两端面，实现了设计基准与工艺基准的重合，保证了被加工表面的垂直度要求。另外，由于拔叉件刚度较差，受力易长生弯曲变形，选择拔叉头左端面做精基准，夹紧力作用在右端面上，可避免在加工中产生夹紧变形，夹紧稳定，可靠。 （2）粗基准的选择

0..0.25

选择叉轴孔270的外圆面与拔叉头的右端面作为粗基准，采用拨叉头右

端面作粗基准加工左端面，轴孔外圆面作粗基准定位加工内孔，保证孔的壁厚均匀，可以为后续工序做好准备。

四、 选择加工方案制定工艺路线

工艺路线的拟定是制定工艺规程的总体布局，包括确定方法、加工阶段的划分、决定工序的集中和分散、加工顺序的安排、以及热处理、检验及其他辅助工序(去毛刺、倒角等)。他直接影响加工质量和效率。而且影响到工人的劳动强度，设备投资，生产成本等。 （1）表面加工方法的确定

根据零件图上各表面的尺寸精度和表面粗糙度，查《机械设计手册》平面加

工法案的经济精度和表面粗糙度，同时查该手册确定孔加工法案的经济精度和表面粗糙度，确定拨叉零件各表面的加工方法。

（2）加工阶段的划分

该拨叉加工质量要求较高，可将加工阶段划分成粗加工、半精加工和精加工几个阶段。

在粗加工阶段，首先将精基准面（拨叉头左端面和叉轴孔轴）加工好，使后续工序都可采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求；然后粗铣拨叉头右端面、粗铣拨叉脚内侧表面，拔叉左右两端面和凸台。在半精加工阶段完成拨叉头两端面的半精铣、螺纹孔的钻孔和丝锥攻丝。精加工阶段进行拔叉脚两端

面的磨削加工。 （3）工序的分散与集中

选用工序集中原则安排拨叉的加工工序，该拨叉生产类型为大批生产，可采用万能型机床配以专用夹具，以提高生产率，而且选用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可以缩短时间，而且一次装夹中加工了多个表面，有利于保证各加工表面之间的相对位置精度要求。 （4）工序的顺序安排

在加工过程中应该遵循以下几个原则：

（1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准---拨叉头左端面和叉轴

0.025

mm。 270

（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，先加工主要表面----拨叉头右端面和叉轴孔

0.025

mm，后加工次要表面----拨叉脚槽内侧面、左右两端面。。 270

0.025

（4）遵循“先面后孔”原则，先加工拨叉头端面，再加工拔叉轴孔270孔；

先加工拨叉脚左右端面，再加工拨叉脚大头孔内表面，和螺纹孔。 由此初步拟出了拨叉机械加工工序的顺序如下：

（5）热处理工序

铸件为了消除残余应力，需在粗加工前、后各安排一次时效处理，在半精加工前、后各安排一次时效处理。同时拨叉脚两端面在精加工之前进行局部高频淬火，提高耐磨性和在工作中承受冲击载荷的能力。

（6）辅助工序

粗加工拨叉脚两端面和热处理后，应安排校直工序，在半加工之后，安排去毛刺和中间检验工序;精加工之后，安排去毛刺、清洗和终检工序。

综上所述,该拔叉工序的安排顺序为:基准加工----主要表面粗加工及一些余量大的表面粗加工----主要表面半精加工和次要表面加工----热处理----主要表面精加工。

（7）制定工序路线

综合上面的几个原则和所分析的工艺过程最终确定工艺路线，以下是拨叉机械生产过程的工艺路线：

五、 选择各工序机床设备和工艺设备

机床和工艺设备的选择应在满足零件加工工艺的需要和可靠的保证零件加工质量的前提下，与生产批量和生产节拍相适应，并应优先考虑采用标准化的工艺设备和充分利用现有条件，以降低生产费用。拨叉零件是大批生产，可选用高效的专用设备和组合机床，也可选用通用设备，所选用的夹具均为专用夹具。

遵循以上的原则，各工序机床设备和工艺设备（刀具、夹具、量具等）的选用如下：

六、 确定加工余量及工序间尺寸和公差

（1）拔叉头两端面的加工余量、工序尺寸和公差的确定

工序10粗铣拨叉头两端面，工序30半精铣拨叉头的左端面，和工序100精铣拨叉头角右端面

第10.30.100道工序的加工过程为：

1）以右端面定位，粗铣左端面，保证工序尺寸L1 ；以左端面定位，粗铣右端面，保证工序尺寸L2；

2）以右端面定位，半精铣左端面，保证工序尺寸L3；

3）以左端面定位，半精铣后右端面，保证工序尺寸L4，达到零件图设计尺寸L的要求，L=4000.1mm。

由图所示加工方案，可找出全部工艺尺寸链，如图所示。求解各工序尺寸及公差的顺序如下：

加工过程示意图

工艺尺寸链图

工序尺寸及公差的求解

1）求解工序尺寸L3；从图5-2b所示知，查《机械加工余量手册》得：Z4=1.0mm，则L4=L=4000.1，由于工序尺寸Z4=L3-L4，L3=L4+Z4=(40+1)mm，由于L3是半精铣加工保证的经济精度等级可达到最终加工要求----IT10，因此确定该工序尺寸公差为IT10，其公差值为0.1mm，故L3=（410.05）mm；

2）求解工序尺寸L2；查《机械加工余量手册》得：Z3=1.0mm，则L2=L3+z3=42mm，由于L2是半精铣加工保证的经济精度等级可达到最终加工要求----IT10，因此确定该工序尺寸公差为IT10，其公差值为0.1mm，故L2=（420.05）mm； 3）求解工序尺寸L1；查《机械加工余量手册》得：Z2=2-z4=1.0mm，则L1=L2+Z2=43mm，因此确定该工序尺寸公差为IT12，其公差值为0.39mm，故L1=（430.195）mm；

为验证确定的工序尺寸及公差是否合理，还需要对加工余量进行校核。

1）余量Z3的校核 在图b所示尺寸链中Z3是封闭环，故 Z3max= L2max-L3min=[42+0.05-(41-0.05)]mm= 1.1mm Z3min= L2min-L3max=[42-0.05-(41+0.05)]mm=0.9mm

2）余量Z2的校核 在图5-2c所示尺寸链中Z2是封闭环，故

Z2max= L1max-L2min=[43+0.185-(42-0.05)]mm= 1.235mm

Z2min= L1min-L2max=[43-0.185-(42+0.05)]mm= 0.765mm

0.35

依上可计算余量Z4的校核 图a中尺寸链Z4是封闭环，计算可得：Z4=1

0.08mm。

0.1

余量Z3的校核 图b中尺寸链Z3是封闭环，计算可得：Z3=10.1mm。

0.235

余量Z2的校核 图c中尺寸链Z2是封闭环，计算可得：Z2=10.235mm。

余量校核结果表明，所确定的工序尺寸基本正确。

（2）拔叉孔的加工余量、工序尺寸和公差的确定

0.0251）以拨叉头270的轴线定位，扩拨叉头的孔，保证工序尺寸L1 ； 0.0252）以拨叉头270的轴线定位，精扩拨叉头的孔，保证工序尺寸L2；

0.025

3）以拨叉头270的轴线定位，精铰拨叉头的孔，保证工序尺寸L3

出全部工艺尺寸链，如图所示。求解各工序尺寸及公差的顺序如下：

尺寸链图

0.0125

1）由前面易知，L1 =13.50mm；

2）从图所示知，L2=L3-Z3,其中Z3为半精加工余量，查《机械加工余量手册》得：Z3=0mm，则L2=（13.5+0）=13.5mm。由于工序尺寸P2是在粗铣加工中保证的，查附表，粗铣工序的经济精度等级可达到B面的最终加工要求----IT7，因此确定该工序尺寸公差为IT7，其公差值为0.025mm，故L2=（13.50.0125）mm；

3）从图5-2c所示工序尺寸链知，L1=L2-Z2，其中Z2为1mm，即Z1=1mm，L1=（13.5-1）mm=12.5mm。

由表确定该精扩工序的经济精度等级为IT12，其公差值为0.35mm，故P1=（12.50.175）mm。

为验证确定的工序尺寸及公差是否合理，还需对加工余量进行校核。 1）余量Z3的校核 在图5-2b所示尺寸链中Z3是封闭环，故

Z3max= P2max-P3min=[13.5+0.0125-13.5]mm= 0.0125mm

Z3min= P2min-P3max=[13.5-0.0125-(13.5+0.0125)]mm=-0.025mm

2）余量Z2的校核 在图5-2c所示尺寸链中Z2是封闭环，故

Z2max= P1max-P2min=[12.5+0.175-(13.5-0.0125)]mm=-0.8125mm

Z2min= P1min-P2max=[12.5-0.175-(13.5+0.0125)]mm=- 1.1875mm

在上图中， Z3是封闭环，将其纳入表格如下;

同样在上图中，Z2是封闭环，将其尺寸算出如下：

同样在上图中，Z2是封闭环，将其尺寸算出如下

余量校核表明，所确定的工序尺寸公差合理。

七、 确定切削用量

（1）工序10-粗铣拨叉头两端面

该工序分两个工步，工步1是以右端面定位，粗铣左端面；工步2是以左端面定位，粗铣右端面。由于这两个工步是在一台机床上经一次走刀加工完成的，因此它们所选用的切削速度υ和进给量f是一样的，只有背吃刀量不同。 （1）背吃刀量的确定 工步1的背吃刀量ap1取为Z1（参见图5-1），Z1等于左端面的毛坯总余量减去工序2的余量Z3，即Z1=1mm；而工步2的背吃刀量ap2取为Z2，故ap2= Z2=1mm。

（2）进给量的确定 由表1.4《切削用量简明手册》，铣刀粗铣平面进给量，按中等条件选取，所以选择

f=0.08mm/r

（3）铣削速度的计算 查表《切削用量简明手册》直柄立式铣刀铣削速度，确定铣削速度为v=44.9m/min。

由此计算转速为n=178.65（r/min）。取转速为160r/min。

这时实际铣削速度

Dn

1000



80160

1000

40.2m/min

（2）工序30-----半精铣拨叉头左端面 （1）背吃刀量的确定 取apZ31mm。

（2）进给量的确定 精加工进给量主要受加工表面粗糙度的限制。查表1.6《切削用量简明手册》，当表面粗糙度为Ra3.2μm，ap1mm时，每转进给量f=0.4mm/r。若齿数取z=10，则每齿进给量fz=0.04 mm/r. （3）铣削速度的计算

本工序采用的是直柄立式铣刀，确定铣削速度为v=48.4m/min。

1000c100048.4

nr/min192.58r/min

D80

'

取转速为180r/min。可知实际铣削速度为45.24m/min.

（3）工序50---粗铣拨叉脚两端面

（1）背吃刀量的确定 因为毛坯尺寸为16，粗铣后尺寸为12.8；故可知加工余量为3.2mm，因此确定背吃刀量a1=2.5,mm，a2=1mm。故

（2）进给量的确定 由表1.4《切削用量简明手册》，铣刀粗铣平面进给量，按中等条件选取，所以选择

f=0.08mm/r

（3）铣削速度的计算 查表《切削用量简明手册》直柄立式铣刀铣削速度，确定铣削速度为v=44.9m/min。

由此计算转速为n=178.65（r/min）。取转速为160r/min。

（4）先扩再粗铣拨叉脚内孔表面

（1）背吃刀量的确定 工步1的背吃刀量ap1取为Z/2，Z=2.0mm；工步2的背吃刀量ap2取为Z/2，ap2=1.0mm。

（2）进给量的确定 按机床功率为5～10kW、工件—夹具系统刚度为中等条件选取，该工序的每齿进给量fz取为0.2mm/z。 （3）铣削速度的计算

按镶齿三面刃铣刀、d/z=80/10的条件选取，铣销速度υ可取为44.9m/min。

1000

178.65r/min，参照表4-15（《机械制造技术基础教程》）所列X61型卧式万d

1000

能铣床的主轴转速，取转速n=160r/min。再将此转速代入公式n，可求出该工序

dn

的实际铣销速度υ=40.2 m/min。

（5）工序90-----半精铣拨叉脚两端面

（1）背吃刀量的确定 取apZ31mm。

（2）进给量的确定 精加工进给量主要受加工表面粗糙度的限制。查表1.6《切削用量简明手册》，当表面粗糙度为Ra3.2μm，ap1mm时，每转进给量f=0.4mm/r。若齿数取z=10，则每齿进给量fz=0.04 mm/r. （3）铣削速度的计算

本工序采用的是直柄立式铣刀，确定铣削速度为v=48.4m/min。

1000c100048.4nr/min192.58r/min

D80

'

取转速为180r/min。可知实际铣削速度为45.24m/min.

（6）工序100-----半精铣拨叉头右端面

（1）背吃刀量的确定 取apZ31mm。

（2）进给量的确定 精加工进给量主要受加工表面粗糙度的限制。查表1.6《切削用量简明手册》，当表面粗糙度为Ra3.2μm，ap1mm时，每转进给量f=0.4mm/r。

若齿数取z=10，则每齿进给量fz=0.04 mm/r. （3）铣削速度的计算

本工序采用的是三面刃铣刀，确定铣削速度为v=44.8m/min。

1000c100044.8nr/min178.34r/min

D80

'

取转速为180r/min。可知实际铣削速度为45.24m/min.

（7）工序110-----粗铣凸台

（1）背吃刀量的确定 取ap0.5mm。

（2）进给量的确定 精加工进给量主要受加工表面粗糙度的限制。查表1.6《切削用量简明手册》，当表面粗糙度为Ra6.3μm，ap0.5mm时，每转进给量f=0.4mm/r。

若齿数取z=10，则每齿进给量fz=0.04 mm/r. （3）铣削速度的计算

本工序采用的是三面刃铣刀，确定铣削速度为v=44.8m/min。

1000c100044.8nr/min178.34r/min

D80

'

取转速为180r/min。可知实际铣削速度为45.24m/min.

（8）工序120-----钻，攻丝M8螺纹孔

（1）钻φ7mm孔工步

由于工件材料为45，孔φ7mm，高速钢钻头，查表切削用量得，切削速度

vc=20m/min，进给量f=0.2mm/r，取ap=7mm。 则nc=910r/min。

取转速为960r/min，故实际切削速度 （2）攻螺纹

由于攻螺纹螺距为1mm，则进给量为f=1mm/min，取v=5m/min，所以该工位主轴转速

1000c10005

nr/min199r/min

D8

'

Dn

1000



7960

1000

21.1m/min

取转速为195r/min，计算可得v=4.89m/min。

八、 拨叉的机械加工工艺过程卡片

九、 参考文献

1）《机械制造工艺学》机械工业出版社 王先逵主编 第二版

2）《机械制造技术基础课程设计指导教程》 机械工业出版社 邹青主编 2004.8 3）《机械制造工艺设计简明手册》 机械工业出版社 李益民主编 2002 4）《机械制造技术基础》高等教育出版社 张世昌、李旦、高航主编 第二版 5）《机械制造工艺基础》华中科技大学出版社 骆莉、卢记军主编 6）《切削用量简明手册》 http://www.fineprint.com.cn/ 7）《材料成形技术基础》机械工业出版社 童幸生主编 2005.9 8）《金属工艺学》高等教育出版社 邓文英 、宋力宏主编 9）《互换性与技术测量》湖南大学出版社 徐学林主编 第二版 10）《机械加工余量手册》国防工业出版社 孙本绪、熊万武主编

小结

在老师的耐心指导下，我完成了设计，经过了课程设计锻炼，我发现还有很多知识要掌握，但也收获了不少，不光是巩固了机械制造这一门课程，也重新让我拾起了CAD绘图，尤其是经过实践，让我对加工过程有了更深的理解。

机械制造工艺学课程设计是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的学习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。

这次课程设计是对自己将来从事的工作进行一次适应性训练，我从中锻炼了自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加工作打下一个良好的基础。同时也可以巩固了我以前所学的知识。

在此特别感谢老师的精心指导