機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書

1、 機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書題目：設(shè)計(jì)“CA6140車床撥叉”零件的機(jī)械加工藝規(guī)程及工藝裝備（年產(chǎn)量為4000件）內(nèi)容：1. 零件圖 1張2. 毛坯圖 1張3. 機(jī)械加工工藝過程綜合卡片 1張4. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)裝配圖 1張5. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)零件圖 5張 6課程設(shè)計(jì)說明書 1份班 級(jí) 學(xué) 生 指 導(dǎo) 老 師 教研室主 任 二零一五年 一 月4序言機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)使我們學(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(jìn)行的.這是我們在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)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(shí)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(gè)人而言，我希望能通過這

2、次課程設(shè)計(jì)對自己未來將從事的工作進(jìn)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(gè)良好的基礎(chǔ)。由于能力所限，設(shè)計(jì)尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指教。一、零 件 的 分 析（一）零件的作用題目所給的零件是CA6140車床的撥叉。它位于車床變速機(jī)構(gòu)中，主要起換檔，使主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)按照工作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的22孔與操縱機(jī)構(gòu)相連，二下方的55mm半孔則是用于與所控制齒輪所在的軸接觸。通過上方的力撥動(dòng)下方的齒輪變速。兩件零件鑄為一體，加工時(shí)分開。（二）零件的工藝分析零件的材料為HT200，灰鑄鐵生產(chǎn)工藝簡單，鑄造性能優(yōu)良，但

3、塑性較差、脆性高，不適合磨削，為此以下是撥叉需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求需要加工的表面：1.小孔的上端面、大孔的上下端面；2.小頭孔mm以及與此孔相通的mm的錐孔、螺紋孔；3.大頭半圓孔mm；位置要求：小頭孔上端面與小頭孔中心線的垂直度誤差為0.05mm、大孔的上下端面與小頭孔中心線的垂直度誤差為0.07mm。由上面分析可知，可以粗加工撥叉底面，然后以此作為粗基準(zhǔn)采用專用夾具進(jìn)行加工，并且保證位置精度要求。再根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟(jì)精度及機(jī)床所能達(dá)到的位置精度，并且此撥叉零件沒有復(fù)雜的加工曲面，所以根據(jù)上述技術(shù)要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。二、 工 藝 規(guī) 程 設(shè) 計(jì)（一）確定毛坯的

4、制造形式零件材料為HT200?？紤]到零件在機(jī)床運(yùn)行過程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡單，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，故選擇鑄件毛坯。選用鑄件尺寸公差等級(jí)CT9級(jí)，已知此撥叉零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為4000件/年，零件的質(zhì)量是1.0Kg/個(gè)，可確定該撥叉生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，所以初步確定工藝安排為：加工過程工序劃分階段；工序適當(dāng)集中；加工設(shè)備以通用設(shè)備為主，大量采用專用工裝。（二）基面的選擇基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)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)效率得以提高。否則，加工工藝過程中會(huì)問題百出，更有甚者，還會(huì)造成大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。（1） 粗基準(zhǔn)的選擇：以零件的底面為主

5、要的定位粗基準(zhǔn)，以兩個(gè)小頭孔外圓表面為輔助粗基準(zhǔn)。這樣就可以達(dá)到限制五個(gè)自由度，再加上垂直的一個(gè)機(jī)械加緊，就可以達(dá)到完全定位。 （2） 精基準(zhǔn)的選擇：考慮要保證零件的加工精度和裝夾準(zhǔn)確方便，依據(jù)“基準(zhǔn)重合”原則和“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則，以粗加工后的底面為主要的定位精基準(zhǔn)，以兩個(gè)小頭孔內(nèi)圓柱表面為輔助的定位精基準(zhǔn)。當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工序基準(zhǔn)不重合時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算，這在以后還要專門的計(jì)算，此處不再重復(fù)。（三） 制定工藝路線制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)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。再生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機(jī)床配以專用的夾具，并盡量使工序集中來提

6、高生產(chǎn)率。處此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。1.工藝路線方案一工序 粗銑40mm孔的兩頭的端面，73mm孔的上下端面。工序 精銑40mm孔的兩頭的端面，73mm孔的上下端面。工序 粗鏜、半精鏜、精鏜55mm孔至圖樣尺寸。工序 鉆、擴(kuò)、鉸兩端22mm孔至圖樣尺寸。工序 鉆M8的螺紋孔，鉆8的錐銷孔鉆到一半，攻M8的螺紋。工序 銑斷保證圖樣尺寸。工序 去毛刺，檢查。2.工藝路線方案二工序 粗銑40mm孔的兩頭的端面。工序 鉆、鉸兩端22mm孔之圖樣尺寸。工序 粗銑中間孔上端面至25mm，周徑至71mm；粗銑中間孔下端面至22mm，周徑至71mm；精銑兩頭孔的端面至50mm；精銑

7、中間孔上端面至25mm，周徑至73mm；精銑中間孔下端面至周徑至73mm；工序 粗鏜、半精鏜、精鏜55mm孔至圖樣尺寸。工序 鉆8mm的錐銷孔鉆到一半，然后與軸配做鉆通，再鉆M8x1mm的螺紋孔，攻M8x1mm的螺紋。工序 銑斷保證圖樣尺寸工序 去毛刺，檢查。3. 工藝方案的比較與分析上述兩個(gè)工藝方案的特點(diǎn)在于：方案一是先加工完與22mm的孔有垂直度要求的面再加工孔。而方案二悄悄相反，先是加工完22mm的孔，再以孔的中心軸線來定位加工完與之有垂直度要求的三個(gè)面。方案一的裝夾次數(shù)少，但在加工22mm的時(shí)候最多只能保證一個(gè)面定位面與之的垂直度要求。其他兩個(gè)面很難保證。因此，此方案有很大的弊端。方案

8、二在加工三個(gè)面時(shí)都是用22mm孔的中心軸線來定位這樣很容易就可以保證其與三個(gè)面的位置度要求。這樣也體現(xiàn)了基準(zhǔn)重合的原則。很是審美！其他的工序尤為平常簡單無需再議。這樣一比較最終的工藝方案為：工序 粗銑40mm孔的兩頭的端面。工序 鉆、鉸兩端22mm孔之圖樣尺寸。工序 粗銑中間孔上端面至25mm，周徑至71mm；粗銑中間孔下端面至22mm，周徑至71mm；精銑兩頭孔的端面至50mm；精銑中間孔上端面至25mm，周徑至73mm；精銑中間孔下端面至周徑至73mm；工序 粗鏜、半精鏜、精鏜55mm孔至圖樣尺寸。工序 鉆8mm的錐銷孔鉆到一半，然后與軸配做鉆通，再鉆M8x1mm的螺紋孔，攻M8x1mm的

9、螺紋。工序 銑斷保證圖樣尺寸工序 去毛刺，檢查。以上工藝過程詳見“機(jī)械加工工藝過程綜合卡片”。（四） 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定“CA6140車床撥叉”零件材料為HT200，毛坯重量約為1.6,生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，采用砂型鑄造毛坯。根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1.外圓表面（40mm及73mm外表面）考慮到此表面為非加工表面，其精度為鑄造精度CT9即可。又因它們是對稱的兩個(gè)零件最后還需銑斷，故對40mm的中心軸線的尺寸偏差為120±1.25的范圍內(nèi)。2. 兩小孔毛坯為實(shí)心，兩內(nèi)孔精度要求界于IT7IT8之間，參照切屑

10、加工簡明實(shí)用手冊表8-21確定工序尺寸及余量：鉆孔：21.8mm 2Z=21.8mm鉸孔：mm 2Z=0.2mm3.中間孔（55mm及73mm）中間孔尺寸相對較大可以鑄造，根據(jù)機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊表1-13得：孔的鑄造毛坯為49. 73的孔是在55孔的基礎(chǔ)之上銑削加工得到，其軸向尺寸上下表面距離為30mm，由于其對軸向的尺寸要求不高，直接鑄造得到。參照切屑加工簡明實(shí)用手冊表8-95確定73mm工序尺寸及余量：粗銑：71mm Z=4mm精銑：73mm Z=1mm參照切屑加工簡明實(shí)用手冊表8-95確定55mm工序尺寸及余量：粗 鏜：53mm 2Z=4mm半精鏜：54mm精 鏜：55mm 4.螺紋孔

11、及銷孔無可非議此銷尺寸鑄造為實(shí)體。參照切屑加工簡明實(shí)用手冊表8-70確定鉆8螺紋孔和8圓柱銷孔及螺紋孔的攻絲。5.銑斷（五）確定切削用量及基本工時(shí)工序 粗銑40mm孔的兩頭的端面。1. 加工條件工件材料：HT200，硬度190260HBS，b =0.16Gpa，鑄造。加工要求：粗銑兩頭端面至51mm、粗銑大孔端面至30mm。機(jī)床：X52K立式銑床參數(shù)。刀具：涂層硬質(zhì)合金盤銑刀45mm，選擇刀具前角o5°后角o8°，副后角o=8°，刀齒斜角s=10°,主刃Kr=60°,過渡刃Kr=30°,副刃Kr=5°過渡刃寬b=1mm。2.

12、計(jì)算切削用量 1）銑削深度 因?yàn)榍邢髁枯^小，故可以選擇ap=2mm，一次走刀即可完成所需長度。2）計(jì)算切削速度 按簡明手冊V c=算得 Vc98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s據(jù)X52K立式銑床參數(shù)，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,則實(shí)際切削速度 V c=3.14×80×475/1000=1.06m/s,實(shí)際進(jìn)給量為f zc=V fc/ncz=475/(300×10)=0.16mm/z。3)校驗(yàn)機(jī)床功率 查簡明手冊Pcc=1.5kw,而機(jī)床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗(yàn)合格。最終確定 ap=2mm，nc=475r

13、/min,Vfc=475mm/s，V c=1.06m/s，f z=0.15mm/z。4）計(jì)算基本工時(shí)tmL/ Vf=9.4s。工序 鉆、鉸兩端22mm孔之圖樣尺寸。1. 加工條件工件材料：HT200，硬度190260HBS，b =0.16Gpa，鑄造。加工要求：鉆孔至21.8mm，精鉸至22mm，保證孔壁粗糙度Ra=1.6m。機(jī)床：Z512臺(tái)式鉆床。刀具：YG8硬質(zhì)合金麻花鉆21.8mm，鉆頭采用雙頭刃磨法，后角12°、二重刃長度=2.5mm、橫刀長b=1.5mm、寬l=3mm、棱帶長度 、° °、°。YG8硬質(zhì)合金鉸刀22mm。2.計(jì)算切削用量1）查切

14、削用量簡明手冊 。 按鉆頭強(qiáng)度選擇 按機(jī)床強(qiáng)度選擇，最終決定選擇機(jī)床已有的進(jìn)給量 。2）鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命后刀面最大磨損限度（查簡明手冊）為0.5.mm，壽命3）切削速度查切削用量簡明手冊 修正系數(shù) 故。查簡明手冊機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速為。故實(shí)際的切削速度。3. 計(jì)算基本工時(shí)由于所有工步所用工時(shí)很短，所以使得切削用量一致，以減少輔助時(shí)間。鉆和精鉸的切削用量如下：鉆孔： 。精鉸： 。工序 粗銑中間孔上端面至25mm，周徑至71mm；粗銑中間孔下端面至22mm，周徑至71mm；精銑兩頭孔的端面至50mm；精銑中間孔上端面至25mm，周徑至73mm；精銑中間孔下端面至周徑至73mm。1. 加工條件工件材料：H

15、T200，硬度190260HBS，b =0.16Gpa，鑄造。加工要求：粗銑中間孔上端面至25mm，周徑至71mm；粗銑中間孔下端面至22mm，周徑至71mm；精銑兩頭孔的端面至50mm；保證粗糙度Ra=3.2m；精銑中間孔上端面至25mm，周徑至73mm；精銑中間孔下端面至保證20mm,周徑至73mm，保證端面粗糙度Ra=3.2m，保證孔壁粗糙度Ra=6.3m。機(jī)床：X63臥式銑床。刀具：涂層硬質(zhì)合金盤銑刀45mm，選擇刀具前角o5°后角o8°，副后角o=8°，刀齒斜角s=10°,主刃Kr=60°,過渡刃Kr=30°,副刃Kr=5&

16、#176;過渡刃寬b=1mm。2.計(jì)算切削用量 1）銑削深度 因?yàn)榍邢髁枯^小，故可以選擇ap=4mm，一次走刀即可完成所需長度。2）計(jì)算切削速度 按簡明手冊V c=算得 Vc98mm/s，n=780r/min,Vf=490mm/s據(jù)X52K立式銑床參數(shù)，選擇nc=750r/min,Vfc=475mm/s,則實(shí)際切削速度 V c=3.14×80×750/1000=1.78m/s,實(shí)際進(jìn)給量為f zc=V fc/ncz=750/(300×10)=0.25mm/z。3)校驗(yàn)機(jī)床功率 查簡明手冊Pcc=2kw,而機(jī)床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗(yàn)合格。最終確定

17、 ap=1mm，nc=750r/min,Vfc=475mm/s，V c=1.78m/s， f z=0.15mm/z。4）計(jì)算基本工時(shí)粗銑中間孔上端面至25 mm，周徑至71mm；tm1=L/ Vf=13s粗銑中間孔下端面至22mm，周徑至71mm；tm2=L/ Vf=13s精銑小孔上端面至50mm，tm3=L/ Vf=8s；精銑中間孔上端面至周徑至73mm，tm4= L/ Vf=10s；精銑中間孔下端面至周徑至73mm，tm5= L/ Vf=10s。工序 粗鏜、半精鏜、精鏜55mm孔至圖樣尺寸。1. 加工條件工件材料：HT200，硬度190260HBS，b =0.16Gpa，鑄造。加工要求：粗

18、鏜中間孔至53mm、半精鏜中間孔至54mm、精鏜中間孔至55mm。機(jī)床：T616臥式鏜床。刀具：YG8硬質(zhì)合金鏜刀。2.計(jì)算切削用量單邊余量 分三次切除，則 第一次。根據(jù)簡明手冊4.2-20查得，取 。根據(jù)簡明手冊4.2-21查得，?。?。3.計(jì)算切削基本工時(shí)：同理，當(dāng)?shù)诙?，第三次時(shí)，進(jìn)給量和，機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速都取64r/min，切削基本工時(shí)分別為100s和80s。工序 鉆8mm的錐銷孔鉆到一半，然后與軸配做鉆通，再鉆M8x1mm的螺紋孔，攻M8x1mm的螺紋。1. 加工條件工件材料：HT200，硬度190260HBS，b =0.16Gpa，鑄造。加工要求：先鉆8mm的錐銷孔，鉆到一半后將與該孔配

19、合的軸安裝進(jìn)去，把兩者配做加工，為的使保證孔與軸的同軸度，同時(shí)在尺寸上保證距上端面10mm；再鉆M8x1mm的螺紋孔，攻M8x1mm的螺紋。機(jī)床：組合機(jī)床。刀具：8mm麻花鉆、7.5mm麻花鉆、8mm的絲錐。2.計(jì)算切削用量（1）鉆8mm的錐銷孔根據(jù)切削手冊查得，進(jìn)給量為0.180.33mm/z,現(xiàn)取f=0.3mm/z，v=5m/min，則：查簡明手冊表4.2-15，取。所以實(shí)際切削速度為：計(jì)算切削基本工時(shí)：（2）鉆M8的螺紋孔刀具：7.5mm麻花鉆。根據(jù)切削手冊查得，進(jìn)給量為0.180.33mm/z,現(xiàn)取f=0.3mm/z，v=5m/min，則：查簡明手冊表4.2-15，取。所以實(shí)際切削速度

20、為：計(jì)算切削基本工時(shí)：（3）攻M8x1mm的螺紋刀具：絲錐M6，P=1mm切削用量選為：，機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速為：，按機(jī)床使用說明書選?。?，則 ；機(jī)動(dòng)時(shí)，計(jì)算切削基本工時(shí)：工序 銑斷保證圖樣尺寸1. 加工條件工件材料：HT200，硬度190260HBS，b =0.16Gpa，鑄造。加工要求：銑斷后保證兩邊對稱相等。 刀具：YG硬質(zhì)合金圓盤銑刀，厚度為4mm。 機(jī)床：組合機(jī)床。2.計(jì)算切削用量查切削手冊，選擇進(jìn)給量為：,切削速度為：，則：根據(jù)簡明手冊表4.2-39，取，故實(shí)際切削速度為：查切削手冊表4.2-40，剛好有。計(jì)算切削基本工時(shí)：工序 去毛刺，檢查。三、 夾具設(shè)計(jì)為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量

21、，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。并設(shè)計(jì)工序 粗銑40mm孔的兩頭的端面。(一)問題的提出本夾具是用來粗銑40mm孔的兩頭的端面,包括后面工序的精銑，該工序完成后此端面主要作為后道工序的精基準(zhǔn)，所以主要考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,降低勞動(dòng)強(qiáng)度和表面粗糙度要求。 (二)夾具設(shè)計(jì) 1定位基準(zhǔn)選擇 由于是第一道工序，只能是以底面為粗基準(zhǔn)。由于底面是粗基準(zhǔn)，所以采用四個(gè)球頭支撐釘。2切削力及夾緊力計(jì)算1）.切削力 查表得其中： 修正系數(shù) z=24 代入上式，可得 F=889.4N 因在計(jì)算切削力時(shí)，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。安全系數(shù) K=其中：為基本安全系數(shù)1.5 為加工性質(zhì)系數(shù)1.1 為刀具鈍化系數(shù)1.1

22、為斷續(xù)切削系數(shù)1.1 所以 2) 夾緊力采用V型塊夾緊防止轉(zhuǎn)動(dòng)=K=2.5=0.16R=18得出=11.2防止移動(dòng)= K=2.5=0.2得出=8686.1N由于工件所受夾緊力大于工件所受的切削力，而且實(shí)際夾緊力大于所需夾緊力。故本夾具安全可靠。3.具體夾具的裝配圖見附圖4.夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明如前所述，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，應(yīng)該注意提高勞動(dòng)生產(chǎn)率避免干涉。應(yīng)使夾具結(jié)構(gòu)簡單，便于操作，降低成本。提高夾具性價(jià)比。本道工序?yàn)殓M床夾具選擇了壓緊螺釘夾緊方式。本工序?yàn)榫M切削余量小，切削力小，所以一般的手動(dòng)夾緊就能達(dá)到本工序的要求。本夾具的最大優(yōu)點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)簡單緊湊。夾具的夾緊力不大，故使用手動(dòng)夾緊。為了提高生產(chǎn)力，使用快速螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。參考文獻(xiàn): 1.黃如林.切屑加工簡明實(shí)用手冊 北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2004.7.2.王紹俊.機(jī)械制造工藝手冊. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1985. 3.孟少農(nóng).機(jī)械加工工藝手冊.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1991. 4. 楊叔子.機(jī)械加工工藝師手冊.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2001. 5. 王光斗、王春福機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2001. 6.吳宗澤、羅圣