機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計說明書(CA6140撥叉831003銑18H11鍵槽).doc

機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計說明書題目： CA6140車床撥叉831003 零件的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設(shè)計班 級： 姓 名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)課程設(shè)計任務(wù)書題目：CA6140車床撥叉831003 零件的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設(shè)計內(nèi)容：1、零件圖 1張2、毛胚圖 1張3、機械加工工藝過程綜合卡片 1份4、工藝裝備的裝配圖和零件圖 折合約2張A0號圖紙5、課程設(shè)計說明書 1份 班 級： 姓 名： 學(xué) 號： 2011-6-10目錄一、 序言4二、 零件的分析42、1零件的作用42、2零件的工藝分析42、3零件的特點5三、工藝規(guī)程設(shè)計5（一）確定毛坯的制造形式5（二）基面的選擇5（三）制定工藝路線5（四）機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定6（五）確定切削用量及基本工時6四、夾具的設(shè)計14五、結(jié)論16六、參考文獻16一、序言機械制造工藝學(xué)設(shè)計是在我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課，技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進行的。這是我們在進行畢業(yè)設(shè)計之前對所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練，因此，它在我們四年的大學(xué)生活中占有重要的地位。就我個人而言，我希望能通過這次課程設(shè)計對自己末來將從事的工作進行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題，解決問題的能力，為今后參加祖國的“四化”建設(shè)打下一個良好的基礎(chǔ)。由于能力所限，設(shè)計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指導(dǎo)。二、零件的分析2.1 零件的作用題目給定的零件是CA6140撥叉，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進行工作。寬度為18mm的槽尺寸精度要求很高，因為在b拔叉拔動使滑移齒輪時如果槽的尺寸精度不高或間隙很大時，滑移齒輪得不到很高的位置精度。所以，寬度為18mm的槽和滑移齒輪的配合精度要求很高。2.2 零件的工藝分析CA6140拔叉（型號：831003）共有3組加工表面：1、 零件兩端面，可以后端面加工精度高，可以先以后端面為粗基準加工右端面，再以前端面為精基準加工左端面；2、 以花鍵中心線為基準的加工面：這一組面包括25H7的六齒方花鍵孔、22H12的花鍵底孔、兩端的2X150倒角和距花鍵中心線為22mm的上頂面；3、 以工件右端面為基準的18H11mm的槽、上頂面的2-M8通孔和5錐孔。經(jīng)上述分析可知， 對于后兩組加工表面，可先加工其中一組表面，然后借助于專用夾具加工另一組表面。2.3 零件的特點拔叉831003的毛坯為鑄造件，在零件圖上只有2處位置誤差要求，即上頂面與花鍵中心線的平行度誤差0.10， 18H11槽的兩側(cè)面與花鍵中心線的垂直度誤差0.08。三、工藝規(guī)程設(shè)計（一）、確定毛坯的制造形式零件材料為HT200。考慮到零件在工作過程中有交變載荷和沖擊載荷，因此選用鍛件，以使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件的工作可靠。生產(chǎn)綱領(lǐng)定為中批生產(chǎn)且零件輪廓尺寸并不很大，故可采取模鍛成型。這從提高生產(chǎn)率、保證加工精度上考慮也是應(yīng)該的。（二）、基面的選擇基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。（1） 粗基準的選擇。因為要保證花間道中心線垂直于右端面，所以40的外圓表面為粗基準。（2） 精基準的選擇。為保證定位基準和工序基準重合，加工2M8、5錐孔、18H11槽以零件的左端面和花鍵的中心線為精基準，銑上頂面以花鍵中心線為精基準。（三）制定工藝路線制定工藝路線的出發(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)已確定為中批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用通用機床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外好應(yīng)當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。181、 工藝路線方案一工序10：粗、精銑后端面；工序20：鉆、擴花鍵底孔22H12；工序30：倒角1.5 X 15；工序40：粗、精銑上頂面；工序50：粗、精銑18H11底槽；工序60：鉆2M8通孔并攻絲，鉆5錐孔；工序70：拉內(nèi)花鍵25H7；工序80：挫圓角；工序90：去毛刺，清洗；工序100：終檢。2、 工藝路線方案二工序10：粗、精銑后端面；工序20：鉆、擴花鍵底孔22H12；工序30：倒角1.5 X 15；工序40：拉內(nèi)花鍵25H7；工序50：粗、精銑18H11底槽；工序60：粗、精銑上頂面；工序70：鉆2M8通孔并攻絲，鉆5錐孔；工序80：挫圓角；工序90：去毛刺，清洗；工序100：終檢。3、 兩套工藝方案的比較與分析上述兩個工藝方案的特點在于：方案一把拉內(nèi)花鍵25H7放在粗、精銑18H11底槽之后，這樣后面的工序50、工序60、工序70很難對工件進行定位和夾緊。造成生產(chǎn)率的下降。而工藝路線二把花鍵底孔22H12鉆削出來并倒角后緊接著就拉內(nèi)花鍵25H7。這樣后面的工序就很容易對工件進行定位和夾緊，即以花鍵中心線進行定位、進行螺旋夾緊。此方案定位精度高，專用夾具結(jié)構(gòu)簡單、可靠。通過以上兩種工藝路線的優(yōu)缺點分析。最后確定工藝路線二為該零件的加工路線，工藝過程詳見加工工序卡片。（四）、機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定“CA6140撥叉（編號831003）”零件材料為HT200，毛坯重量約為0.84kg。生產(chǎn)類型為中批量生產(chǎn)。采用鑄造毛坯。根據(jù)上述原始資料加工工藝，分別確定各個加工表面的機械加工余量、工序尺寸以及毛坯尺寸如下：1、后端面加工余量后端面有30.8mm的加工余量，足以把鑄鐵的硬質(zhì)表面層切除。后端面粗銑一次、精銑一次。粗銑加工余量2.8mm、工序經(jīng)濟精度等級IT11、公差值0.22mm。精銑加工余量0.2mm、工序經(jīng)濟精度等級IT7、公差值0.035mm、表面粗糙度Ra3.2um、工序基本尺寸80mm。2、矩形花鍵底孔要求以花鍵外徑定心，故先鉆中心孔。再擴最后拉削內(nèi)孔尺寸為22H12（見零件圖）。參照金屬機械加工工藝人員手冊表359確定孔加工余量的分配：鉆孔20mm。工序經(jīng)濟加工精度等級IT11、公差值0.13mm；擴孔22H12mm、工序經(jīng)濟加工精度等級IT10、公差值0.084mm、粗糙度Ra6.3um；拉內(nèi)花鍵，花鍵孔以外徑定心，拉削時加工余量參照金屬機械加工工藝人員手冊取2Z=1mm。3、18H11底槽的加工余量槽底面粗銑余量為35mm。槽側(cè)面的銑削余量為17.9mm、工序經(jīng)濟精度等級為IT12、公差值0.25mm、槽底面表面粗糙度Ra6.3um。精銑的加工余量為側(cè)面余量0.1mm、工序經(jīng)濟精度等級為IT9、公差值為0.021mm、側(cè)面粗糙度為Ra3.2um。4、上頂面的加工余量此工序為兩個工步：、粗銑上頂面 、精銑上頂面粗銑加工余量為2.8mm、工序經(jīng)濟加工精度等級為IT11、公差值0.22mm；精銑加工余量為0.2mm、工序經(jīng)濟加工精度等級為IT7、公差值0.035mm、表面粗糙度Ra3.2um。（五）、確定切削用量及基本工時工序10:以40外圓為基準，粗、精銑后端面。1、 加工條件：工件材料：HT200， ,鑄造。加工要求：粗、精銑后端面，尺寸保證80mm。機床:刀具材料：鑲齒銑刀2、 計算切削用量：工步1：粗銑背吃刀量為進給量的確定：機床的功率510Kw，工件夾具系統(tǒng)的剛度為中等條件，按切削用量簡明手冊中表3.3選取該工序的每齒進給量為。銑削速度：參考機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程得，選用鑲齒銑刀，其中在的條件下選取。銑削速度為。有公式 可以得到：。由于手冊中的X51型立式銑床的主軸轉(zhuǎn)速為，所以，實際銑削速度為：?；緯r間t：根據(jù)面銑刀平面（對稱銑削、主偏角）的基本時間計算公式：。其中，取，。則有：。工步2：精銑背吃刀量的確定。進給量的確定：由切削用量簡明手冊中表3.3，按表面粗糙度為的條件選取，該工序的每轉(zhuǎn)進給量為。銑削速度的計算：根據(jù)其他有關(guān)資料確定，按鑲齒銑刀，的條件選取，銑削速度v為。由公式可以求得銑刀轉(zhuǎn)速。參照機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程中4-15的X51立式銑床的主軸轉(zhuǎn)速，選取轉(zhuǎn)速為。再將此轉(zhuǎn)速代入上面公式?？梢郧蟮茫?。基本時間的確定：根據(jù)機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程中表5-43中面銑刀銑平面（對稱銑削、主偏角）的基本時間公式，可以求得該工序的基本時間，其中，取，得：。工序20：以40mm外圓為基準鉆、擴花鍵底孔22H12mm1、加工條件：工件材料：HT200， ,鑄造。加工要求：鉆花鍵底孔，尺寸保證20mm。機床：刀具材料：高速鋼直柄麻花鉆20mm、擴孔鉆22mm3、 計算切削用量：工步1：鉆20mm花鍵底孔背吃刀量：進給量的確定：選取該工步的每齒進給量 。切削用量的計算：因為該工件的材料為HT200，所以選取切削速度為。由式可以求得：參照機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程中表4-9所列的的主軸轉(zhuǎn)速。先取，再將n代入中，得到：基本時間t：其中，取。所以基本時間t為：工步2：擴20mm花鍵底孔至22H12mm背吃刀量確定 。進給量的確定：由切削用量簡明手冊中表2.10的資料，選取該工件的沒轉(zhuǎn)進給量。切削速度的確定：根據(jù)相關(guān)資料，確定：由公式?？梢缘玫剑喊礄C床選取，得到切削速度基本時間t：其中， 取。所以基本時間t為：工序30：以40mm外圓為基準，倒角1.5 X 151、 加工條件工件材料：HT200, ,鑄造。加工要求：倒角1.515機床： 刀具材料：專用刀具。此工步使用到專用刀具與手動進給。檢驗機床功率 按切削用量簡明手冊表 1.24可以查出當160241HBS 按車床說明書主電機功率可見比P小得多所以機床功率足夠所用切削用量符合要求鉆削功率檢驗按切削用量簡明手冊表 2.21當 查得轉(zhuǎn)矩切削用量簡明手冊表由表2.32得功率公式按車床說明書主電機功率可見比小得多，所以機床功率足夠，所用切削用量符合要求。工序40：拉內(nèi)花鍵25H71、加工條件：工件材料：HT200，鑄件；加工要求：花鍵底孔粗糙度Ra6.3m，鍵槽側(cè)面粗糙度Ra3.2m，鍵槽底面粗糙度Ra1.6m，鍵槽尺寸6mm，偏差代號H9；刀具：高速鋼拉刀；切削液：乳化液；機床：拉床。確定齒升量：根據(jù)有關(guān)手冊，確定拉花鍵孔時花鍵拉刀的單面齒升量為0.06mm；切削速度：查有切削簡明手冊有切削速度為0.06m/s（3.6m/min）；切削工時： t=Zblk/1000vfzZ式中： 單面余量1.5mm(由22mm拉削到25mm)； 拉削表面長度，80mm； 考慮校準部分的長度系數(shù)，取1.2； 考慮機床返回行程系數(shù)，取1.4 ； 拉削速度（m/min）； fz 拉刀單面齒升； Z 拉刀同時工作齒數(shù)，Z=l/p； P 拉刀齒距。 所以 因為拉刀同時工作齒數(shù)z=l/p=80/127所以其本工時 Tm=1.5801.21.4/10003.60.067=0.13min=7.8s 。工序50：粗、精銑18H11底槽1、 加工條件工件材料：HT200, ,鑄造。加工要求：以花鍵中心線為基準粗、精銑18H11底槽、底面表面粗糙度、側(cè)面表面粗糙度。機床：立式升降臺銑床（） 刀具材料：根據(jù)實用機械加工工藝師手冊表21-5選用高速鋼鑲齒三面刃銑刀。外徑160mm，內(nèi)徑40mm，刀寬粗銑16mm，精銑18mm，齒數(shù)為24齒。工步1、粗銑16槽銑削深度：每齒進給量：查機械加工工藝手冊表2.4-75，得，取。銑削速度：查機械加工工藝師手冊表30-33，得機床主軸轉(zhuǎn)速：查機械加工工藝手冊表3.1-74取實際切削速度：進給量：工作臺每分進給量： 被切削層長度：由毛坯尺寸可知 刀具切入長度： =81mm刀具切出長度：取走刀次數(shù)1次機動時間： 工步2、精銑18槽 切削深度：根據(jù)機械加工工藝手冊表查得：進給量,查機械加工工藝手冊表2.4-82得切削速度，機床主軸轉(zhuǎn)速：，查機械加工工藝手冊表3.1-74取實際切削速度：進給量：工作臺每分進給量： 被切削層長度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入長度： =81mm刀具切出長度：取走刀次數(shù)為1機動時間： 本工序機動時間工序60：粗、精銑上頂面機床：立式升降臺銑床刀具：根據(jù)實用機械加工工藝手冊表10-231，選用高速鋼錯齒三面刃銑刀，規(guī)格為：，齒數(shù)為12齒。工步1、粗銑上端面銑削深度： 每齒進給量：查機械加工工藝手冊表2.4-75，取。銑削速度：查實用機械加工工藝師手冊表11-94，得，取機床主軸轉(zhuǎn)速： 查機械加工工藝手冊表3.1-74取實際切削速度：進給量：工作臺每分進給量： 被切削層長度：由毛坯尺寸可知 刀具切入長度： =82mm刀具切出長度：取走刀次數(shù)為1機動時間： 工步2、精銑上端面 切削深度：根據(jù)實用機械加工工藝師冊表11-91查得：每齒進給量,取，根據(jù)實用機械加工工藝師冊表11-94查得切削速度機床主軸轉(zhuǎn)速：，按照機械加工工藝手冊表3.1-74取實際切削速度：進給量：工作臺每分進給量： 被切削層長度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入長度： =81mm刀具切出長度：取走刀次數(shù)為1機動時間： 本工序機動時間 工序70：鉆孔并攻絲機床：搖臂鉆床刀具：根據(jù)參照機械加工工藝手冊表4.3-9硬質(zhì)合金錐柄麻花鉆頭。工序1、鉆孔鉆孔前鑄件為實心，根據(jù)上文所的加工余量先鉆孔到再攻絲，所以。鉆削深度：進給量：根據(jù)機械加工工藝手冊表2.4-38，取切削速度：參照機械加工工藝手冊表2.4-41，取機床主軸轉(zhuǎn)速，有：，按照機械加工工藝手冊表3.1-31取所以實際切削速度：切削工時 被切削層長度：刀具切入長度： 刀具切出長度： 取走刀次數(shù)為1，鉆孔數(shù)為2個機動時間： 工序2、攻2-M8螺紋通孔刀具：釩鋼機動絲錐 進給量：查機械加工工藝手冊表1.8-1得所加工螺紋孔螺距,因此進給量切削速度：參照機械加工工藝手冊表2.4-105，取機床主軸轉(zhuǎn)速：，取絲錐回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速：取實際切削速度： 被切削層長度：刀具切入長度：刀具切出長度：，加工數(shù)為2機動時間：本工序機動時間：。專用夾具設(shè)計為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度。在加工撥叉C零件時，需要設(shè)計專用夾具。根據(jù)任務(wù)要求中的設(shè)計內(nèi)容，需要設(shè)計加工底槽夾具及鉆、攻絲2-M8螺紋孔夾具各一套。其中加工底槽的夾具將用于臥式鏜床，刀具采用三面刃銑刀。一、問題的提出利用本夾具主要用來粗、精銑底槽，該底槽側(cè)面對花鍵孔的中心線要滿足尺寸要求以及垂直度要求。在粗銑此底槽時，其他都是未加工表面。為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準。同時，應(yīng)考慮如何提高勞動生產(chǎn)率和降低勞動強度。二、夾具設(shè)計1、定位基準的選擇由零件圖可知：粗銑平面對花鍵孔的中心線有尺寸要求及垂直度要求，其設(shè)計基準為花鍵孔的中心線。為了使定位誤差達到要求的范圍之內(nèi)，在此選用特制心軸找中心線，這種定位在結(jié)構(gòu)上簡單易操作。采用心軸定心平面定位的方式，保證底槽加工的技術(shù)要求。同時，應(yīng)加一花鍵軸定位，防止心軸帶動工件在X方向上的旋轉(zhuǎn)自由度。2、切削力及夾緊分析計算刀具材料：（高速鋼鑲齒三面刃銑刀） 刀具有關(guān)幾何參數(shù)： 由機床夾具設(shè)計手冊表1-2-9 可得銑削切削力的計算公式： 式（2.1）查機床夾具設(shè)計手冊表得：對于灰鑄鐵： 式（2.2）取 ， 即所以 由金屬切削刀具表1-2可得：垂直切削力 ：（對稱銑削） 式（2.3）背向力：根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值。即： 式（2.4） 安全系數(shù)K可按下式計算： 式（2.5）式中：為各種因素的安全系數(shù)，見機床夾具設(shè)計手冊表可得： 所以 式（2.6） 式（2.7） 式（2.8）由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構(gòu)。單個螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算： 式（2.9）式中參數(shù)由機床夾具設(shè)計手冊可查得： 其中： 螺旋夾緊力：易得：經(jīng)過比較實際夾緊力遠遠大于要求的夾緊力，因此采用該夾緊機構(gòu)工作是可靠的。3、 誤差分析與計算該夾具以平面定位心軸定心，心軸定心元件中心線與底槽側(cè)面規(guī)定的垂直度偏差0.08mm，槽的公差為mm。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總