機械制造工藝學課程設計

1、機械制造工藝學課程設計任務書設計題目 撥叉（二）（CA6140CA6140）機械加工工藝規(guī)程編制及 工裝設計（年產(chǎn)量：4,0004,000件）設計內容：1.1.編制機械加工工藝規(guī)程，填寫工藝文獻1 1套，繪制 零 件 毛 坯 圖 1 1 張2.2.設計夾具1 1套，繪制夾具裝配圖和主要結構零件圖各1 1張3.3.撰寫課程設計說明書 1 1 份設計時間:序機械制造工藝學課程設計是在我們完成了大學的全部基礎課程、 技術基礎課以及大部分專業(yè)課之后進行的。 通過機床加工工藝及夾具 設計，匯總所學專業(yè)知識如一體 （ 如機械零件設計 、金屬切削機 床、機械制造工藝等 ） 。讓我們對所學的專業(yè)課得以鞏固、復

2、習 及實用，在理論與實踐上有機結合； 使我們對各科的作用更加深刻的 熟悉與理解，并為以后的實際工作奠定堅實的基礎！設計目的： 機械制造工藝學課程設計 , 是在學完機械制造工藝學及夾具設計 原理課程， 經(jīng)過生產(chǎn)實習取得感性知識后進行的一項教學環(huán)節(jié)； 在老 師的指導下，要求在設計中能初步學會綜合運用以前所學過的全部課 程，并且獨立完成的一項工程基本訓練。同時，也為以后搞好畢業(yè)設 計打下良好基礎。通過課程設計達到以下目的：1、能熟練的運用機械制造工藝學的基本理論和夾具設計原理的 知識，正確地解決一個零件在加工中的定位， 夾緊以及合理制訂工藝 規(guī)程等問題的方法，培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力。2、通

3、過對零件某道工序的夾具設計，學會工藝裝備設計的一般 方法。通過學生親手設計夾具的訓練，提高結構設計的能力。3、課程設計過程也是理論聯(lián)系實際的過程，并學會使用手冊、 查詢相關資料等， 增強學生解決工程實際問題的獨立工作能力。零件的分析（一）、零件的作用：題目給定的撥叉（CA6140位于車床變速機構中，主要起換擋使 主軸回轉運動按照 工作者的要求進行工作。工作過程：撥叉零件是 在傳動系統(tǒng)中撥動滑移齒輪，以實現(xiàn)系統(tǒng)調速。轉向。其花鍵孔 ?25 與軸的配合來傳遞凸輪曲線槽傳來的運動。 零件的 2 個交叉頭補位與 滑移齒輪相配合。（二）、零件的工藝分析CA6140 車床撥叉（二）共有兩個加工表面，它們之

4、間有一定的位置 要求。1 、 一花鍵孔的中心線為基準的加工面這一組面包括 ?25H7 的六齒方花鍵孔、 ?22H2 的花鍵低空及兩 端的2X 15的倒角、距花鍵孔中心線上方22mm的平面以及距中心 線下方 15mm 的平面。2、 以工件左端為基準的寬度為 18H11 的槽18H11 的槽的 2 個內表面與花鍵槽的中心線有垂直度公差 0.08二 、工藝規(guī)程設計（一）、確定毛坯的制造形式零件材料為HT200?？紤]零件在機床運行過程中所受沖擊不大，件，屬于大批量生產(chǎn)，采用金屬膜鑄造成型。根據(jù)機械加工工藝手 冊選擇鑄件的加工余量等級為7級，底面及側面澆注確定待加工表 面的加工余量為4mm（二）、基準的

5、選擇1.粗基準的選擇：因為要保證花鍵的中心線垂直于右端面，所以以40的外圓表面作為粗基準。同時也以工件的右端面作為粗基準。2.精度基準的選擇：為保證定位基準和工序基準重合，以零件的左 面C面為精基準。（三）、制定工藝路線制定工藝路線得出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及 位置精度等技術要求能得到合理的保證，在生產(chǎn)綱領已確定的情況下 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，還應當考慮經(jīng)濟效果， 以便使生產(chǎn)成本盡量下降1. 工藝路線方案一C工序 1粗、精銑工件的左端面（ C 面）工序 2擴花鍵孔孔到 ?22工序3锪倒角花鍵孔2X 15工序 4粗、精銑臺

6、階面 B 面工序5 鉆孔2X M8，攻螺紋，鉆?5錐孔工序 6 粗、精銑寬度為 1 8的槽和槽的上表面的平面工序 7拉花鍵工序 8去毛刺工序 9終檢2. 工藝路線方案二工序 1粗、精銑工件的左端面（ C 面）工序 2擴花鍵孔到 ?22工序3锪倒角花鍵孔2X 15工序 4拉花鍵工序 5粗、精銑臺階面 B 面工序 6粗、精銑寬度為 1 8的槽和槽的上表面的平面工序7鉆孔2X M8，攻螺紋，鉆?5錐孔工序 8去毛刺工序 9終檢3. 工藝路線方案三工序 1粗、精銑工件的左端面（C 面）工序 2擴花鍵孔到 ?22工序3锪倒角花鍵孔2X 15工序 4粗、精銑臺階面 B 面工序 5粗、精銑寬度為 1 8的槽

7、和槽的上表面的平面工序6 鉆孔2X M8，攻螺紋，鉆?5錐孔工序 7拉花鍵工序 8去毛刺工序 9終檢工藝方案的比較和選擇： 方案二把拉花鍵放接在擴孔和倒角之后， 因 為花鍵孔的精度要求比較高， 后面接下來的加工還要用花鍵孔來作為 定位，易破壞拉花鍵的精度。所以應把拉花鍵放在最后一道工序，因 為它的加工的精度要求比較高， 加工是一次完成， 不會破壞加工的精 度要求。再看方案一和方案三， 方案一把鉆孔安排在加工好臺階面之 后接著進行， 之后又還要進行銑槽的工序， 為了方面加工和合理安排 加工順序，所以還是把銑的部分安排在一起，方便加工。綜上考慮， 最終選擇工藝路線方案三為最終方案。（四）、機械加工

8、余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定CA6140車床撥叉：零件材料為 HT200，硬度190210HB，毛坯重量0.8kg，生產(chǎn)類型大批量，鑄造毛坯。1.端面（ C 面）的加工余量查簡明機械加工工藝手冊 （以下簡稱“簡明手冊” ）表 10-6 取銑 削的加工余量：粗銑 3mm精銑 1mm2.花鍵底孔的加工余量內孔？20先鑄出，所以取鉆孔的雙邊加工余量為 2mm,單邊為1mm3. B 面（臺階面）的加工余量查簡明手冊表 1-22 取銑削的加工余量：粗銑 2mm精銑 1mm4.寬度為 18 的槽查機械加工工藝手冊 表 3.2-29 取銑削的加工余量： 粗銑 3mm （雙邊余量）精銑 1mm （雙邊）5.

9、拉花鍵孔花鍵孔按外徑定位查機械加工工藝手冊 表 3.2-19取加工余量為 2Z=1mm6.其他尺寸直接鑄造得到7.毛坯尺寸考慮到零件的很多表面沒有粗糙度要求， 不需要加工。 從鑄造出來即可符合使用要求，因此，只采取75X 40的表面加工余量。查機械加工工藝手冊表3.1-24，確定毛坯的尺寸公差為 CT7,表3.1-21 查得CT7=1.1mm相應計算如下：名義尺寸：80+4=84mm最大極限尺寸=80+4+CT7=85.1mm最小極限尺寸=80+4-CT7=82.9mm具體毛坯尺寸見后附的毛坯圖（五）、確立切削用量及基本工時確定切削用量及基本工時工序I:銑削端面。本工序采用計算法確定切削用量。

10、1.加工條件工件材料：HT200，查簡明手冊表10-3 ,?。═b=195N/mm2=0.195GPa=195MPa 選取用金屬型鑄造。加工要求：粗銑75 40mm右端面，然后精銑此端面。銑床：查機械加工工藝手冊表 9.1-2,選用X6132A臥式銑床。主軸轉速301500r/min,機床功率9.06kw。最高表面粗糙度可達1.6。刀具：查簡明手冊表12-21，取刀具材料YG6。查機械加工工藝手冊表 9.2-11選取鑲齒套式面銑刀（GB1129-85）,刀具直徑D=80mm,齒數(shù) z=10。Kr= 90。由公式1000v1000 603.14 80= 238r / min銑床為8級級數(shù)，按機床

11、手冊及計算，有n=240r/min這一轉速，與2.計算切削用量 粗銑75 40mm右端面進給量選擇：根據(jù)機械加工工藝手冊表 9.4-1,工件夾具系統(tǒng)剛 度為中等條件，取每齒進給量fz=0.2mm/z。背吃刀量 ap=3mm。銑削速度：參考簡明手冊表11-28，選取銑削速度為60m/min。按機械加工工藝手冊表9.2-11選取d/z=80/10,即銑刀直徑80mm,銑刀齒數(shù)為10理論轉速相近，即可選此轉速。實際銑削速度 V 二皿=240 3.14 80 =60.28m/min 1000 1000查機械加工工藝手冊表9.4-31，可知銑削基本時間tm丄上Vf其中Vf為工作臺每分鐘進給量，Vf =

12、fz z n = 0.2 10 240 =480mm/min。lw為工件銑削部分長度，75mm;l1為切入行程長度，有公式1廣0.5 d-、., d2-ae213二 0.5 80 - 802 -4022 =7.36mm。l2為切出行程長度，82mm。所以粗銑時基本時間為 tm=(75+7.36+82)/480=0.342min=21s1000v二 d1000 803.14 80= 318.47r/min查機床手冊及計算，取銑床轉速為n=320r/mi n。精銑75 40mm右端面銑床，刀具的選取同粗銑一致。背吃刀量ap=lmm,銑削速度：要求表面粗糙度為 Ra =3.2 J m，查機械加工工藝

13、手冊表9.4-3,每轉進給量取f=0.8mm/r。根據(jù)簡明手冊表11-28,可取銑削速度v=80m/min。nT d320 3.14 80頭際銃削速度v80.384m/min1000 1000基本時間計算如粗銑vf = f n = 0.8 320 = 256mm/min lw, l1, l2與粗銑加工相同。75 7.36 82.tm0.64min = 39s。256工序2擴孔選用搖臂鉆床z3063,查簡明手冊表14-12,鉆速范圍201600r/min鉆頭材料：高速鋼由簡明手冊表11-10查得每轉進給量f=0.8mm/r,查表11-12,鉆削速度取v鉆=0.35m/s=21m/min3s.擴鉆

14、孔時的切削速度V =0.4v鉆二0.4 21 =8.4m/min1000v1000 8.4由公式 n121.60r/minnd 3.14x22按機床選取n=140r/min。得實際鉆削速度V喘二啓莓9.7m/min 基本時間t 由金屬切削手冊表7-7有：T =(L O.3do)/s分其中 s分二 f *n =0.8 140 =112mm/sL為鉆削長度，d。為鉆削直徑。T = 80 0.3 22 /112 =0.7min =47s工序三 锪倒角由于此道工序用時較短，一次就可以完成，按經(jīng)驗選取時間為工序四粗、精銑上端臺階面工步1粗銑刀具選擇：YG 6的鑲齒端面銑刀機床：查機械加工工藝手冊選取立式

15、銑床X5020A功率為：3.79KW主軸轉速范圍為：40-1800 r/mi n表 9.2-11 選取： d/z=80/10背吃刀量：2mm查簡明手冊表1-22選取4.92mm0.15mm /z進給量取fz=0.25mm/r 銑削速度根據(jù)簡明手冊表11-28選：V=60m/min由公式 n =12v=( 1000 60) / (3.14 60) =238 r/min nd按機床選取轉速為 n=240r/mi n所以，實際銑削速度 V=n n d/1000=60.29 r/min基本時間：由機械加工工藝手冊表9.4-31主偏角Kr=90 f mz= f z *n *z=600mm/min|廠0.

16、5 d0-；d2廠 a： +( 13)=0.5(8 - . 802 - 302 ) 2t=(| |2 |3)/fmz=(80+4.92+82)/600=0.28min=17s工步2精銑背吃刀量：1mm查機械加工工藝手冊表9.4-3選每齒進給量：f z二查簡明手冊表11-28選銑削速度V=75m/min n 二10：( 1000 x 75) /(3.14 X 80)=298r/min 按機床選取轉速n=300r/min則實際額銑削速度為 V= V=n n d/1000=75.36 m/min基本時間：f mz= f *n z=0.15X300X 10=450 mm/mint=(l1 J2 j3)

17、/fmz=(80+4.92+82)/450=23s12 =2mml=40mmd/z=16/3=0.5d (1 2)工序五銑槽工步1粗銑機床還是選用上面所用型號的銑床查機械加工工藝手冊表 3.2-29粗銑的背吃刀量aP = 1.5mm （單邊）按機械加工工藝手冊表9.2-2選取直柄立銑刀 銑刀每齒進給量fz=0.16mm/z刀具材料選用：高速鋼按簡明手冊選取銑削速度 V=18m/mi nn =0v=（i000 x 18）/（3.14 x 16）=358 r/mi n d按機床選取轉速為：n=390r/mi n基本時間t:t=d h2）/fmz根據(jù)機械加工工藝手冊表 9.4-31，式子中的l1f

18、mz= f *n *z=0.16x3x 390=187.2mm/min l1=0.5X 16+2=10 mm 取 |2=2mm,i=240 10 2 ,所以，t=2 - 0.56min = 34s187.2工步2 :精銑 被吃刀量apap2=1mm雙邊選取d/z=18/3，按機械加工工藝手冊表 9.4-3選取fz=0.12mm/z按簡明手冊表11-28取Vc=25m/min,所以 n=100CV/ 二 d=1000 x25/二 x18=442.32r/min 選取 450r/min基本時間 t t= (l+l i+l 2) /fmzfmz=fz x Z x n=0.12x3x450=162mm

19、/mi n所以 t=52x2/162=0.64min二二39s工序六 鉆孔2-M8，攻螺紋，鉆錐孔安裝1工步1 :鉆孔2-6.7mm確定進給量f :根據(jù)機械加工工藝手冊表 10 4-1.當HT200的 a b200MPa加工此直徑孔的f=0.360.44mm/r，由于零件在加工 孔后要螺紋，故進給量應乘以0.5 ,則f= (0.360.44) x0.5=0.18 0.22mm/r。查簡明手冊表2-35，選用Z525立式鉆床，根據(jù)機床 選用 f=0.22mm/r切削速度，根據(jù)簡明手冊表2-15 ,得V=19m/min,所以Ns= 1000V/ 二 dw=1000 x19/二 x6.7=903r/

20、min根據(jù) Z525機床，選用 Nw=960r/min ,故實際切削速度為V= x6.7x960/1000=20.2m/mi n切削加工時，l=11mm查機械加工工藝手冊10 4-43有，l1=3mm,lf= (dwxcotkr/2 ) +3=6.35mm (取 kr=45 )則 tmi= (l+l 1+1 f) /Nwf二二(11+3+6.35) /960 x0.22=0.0964min以上為一個孔的機動時間，故本工步的機動時間為tm=2xtmi=0.193mi n工步2:鉆孑L g 4mm確定進給量f :根據(jù)機械加工工藝手冊表 10 4-1.當HT200的(Tb200MPa加工此直徑孔的

21、f=0.180.22mm/r，查簡明手冊表2-35，選用Z525立式鉆床，根據(jù)機床選用f=0.22mm/r切削速度，根據(jù)簡明手冊表2-15 ,得V=19m/min,所以Ns=1000V/ 二 dw=1000 x19廣廣 x4=1512r/min根據(jù)Z525立式鉆床，選用Nw=960r/min ,故實際切削速度為V= x4x960/1000=12.1m/mi n切削加工時，l=11mm查機械加工工藝手冊10 4-43有，l1=3mm,lf= (dwxcotkr/2 ) +3=5mm (取 kr=45 ) 所以 tm2=(l+l 1+lf )/Nwf二二(11+3+5)/960 x0.22=0.0

22、900min安裝2工步1: M8絲錐攻螺紋2-M8查機械加工工藝手冊表 16 2-15.得切削速度V=0.1m/s=6m/min ,Ns=238r/mi n按機床選取 Nw=195r/min ,則 V=x8x195/1000=4.9m/min機動加工時，l=11mm li=3mm, l2=3mm,攻 M8 孑L tmi= (l+l i+l 2) x2/Nwfx2=0.349min工步2 :較門5mni隹孔查表機械加工工藝手冊16 4-40 得f=0.08mm/r安Z525立式鉆床選取f=0.1mm/r查表機械加工工藝手冊16 4-41 得V=6m/min，則實際速度V二二 x5x195/100

23、0=3.06m/min機動加工時lw=11mm,lf=3mm查機械加工工藝手冊表16 4-43 可得。所以 tm= (lw+f) /Nwf= (3+11) /195x0.1=0.718min工序七 拉花鍵刀具：短形花鍵拉刀，表8-2金屬切削手冊據(jù)表8-6選取拉刀齒開量 S齒=0.08mm根據(jù)金屬切削手冊拉削速度一般在1-8m/min內。HB=195.6,取V=3m/min即 V=0.05m/s拉削工時 t=Zb l n k/1000VfzZZb 單面余量(25-22) /2=1.5mmL拉削表面長度80mmH校準部分長度系數(shù)，取1.2K機床返回行程系數(shù)，取1.4Z拉刀同時工作齒數(shù)，取 Z=7表

24、8-7P 拉刀齒距，取 P=13 表 8-7F=t=（ 1.5x80 x1.4x1.2 ）/（1000 x3x0.08x7 ）=0.12min=8s 最后，將以上各工序切削用量、工時定額的計算結果，連同其它加工 數(shù)據(jù)，一并填入機械加工工藝過程綜合卡片 （后附）。三、夾具設計（一）、問題的提出本夾具主要是用來粗、 精銑工件的臺階面， 這個端面對花鍵孔的 中心線有一定的技術要求。 要求對中心線的平行度公差為 0.02。端面 的粗糙度也有要求，要求為 Ra3.2,所以采取一次粗加工再加一次精 加工即可得到要求的精度。 在本道工序加工時， 我們應首先考慮保證 臺階面的加工精度，如何提高生產(chǎn)效率，降低勞

25、動強度。為此，設計 專用夾具。（二）、夾具設計1.定位基準的選擇首先考慮臺階面的設計基準為花鍵孔中心線。 而臺階面對花鍵孔 的中心線有平行度要求， 所以選擇用花鍵孔中心線定位， 再綜合考慮， 選擇工件的左端面也作為定位基準。2.切削力的計算及夾緊力的計算刀具：YG 6鑲齒端面銑刀 ？80z=10查機械加工工藝手冊得切削力的計算公式：Xf Yf UfCf 3 3 *awQf Wfdo F查表 9.4-10得：Cf=7750,Xf=1.0,Yf=0.75,Uf=1.1,Wf=0.2,Qf=1.3af =0.25mm，aw=30mm，aP =2mm.帶入數(shù)據(jù)計算0.751.1F=7750 2().2502810 =2591.56 (N)80240.因為銑削力是水平的，所以 實際的切削力F=2591.56N 但是在計算切削力時，必須把安全系數(shù)考慮在內。安全系數(shù)K=K1 K2 K3 K4其中選?。篕1為基本安全系數(shù)1.5K2為加工安全系數(shù)1.1K3為刀具鈍化系數(shù)1.1K4為斷續(xù)切削系數(shù)1.1所以F修正二KF所以 F 修正=1.5 1.1 1.1 1.1 2591.56=5174.05(N)本夾具采用的是斜楔機構夾緊，選