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1、烟台大学 机械制造工艺学课程设计说明书题目:设计“CA6140车床拨叉（831002）”零件的机械加工艺规程及工艺装备(年产量为4000件)内容: 1.零件图1张 2.毛坯图1张 3.机械加上工艺过程综合卡片1张 4.夹具结构设计装配图1张 5.夹具体结构设计零件图1张 6.课程设计说明书1份 班 级 机081-2班 学 生 冯薇薇 指导教师 金权东 二零一一年九月目录序言 3一 零件的分析 3（一） 零件的作用 3（二） 零件的工艺分析 4二 工艺规程的设计 4（一） 确定毛坯的制造形式4（二） 基面的选择 4（三） 制定工艺路线5（四） 机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定6（五） 确立
2、切削用量及基本工时 7三 夹具设计16（一） 问题的提出 16（二） 夹具设计16四 小结18五 参考文献19序言机械制造工艺学课程设计使我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.这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总复习,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。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的“四化”建设打下一个良好的基础。一、零件的分析铸件零件图（一） 零件的作用题目所给的零件是CA6140车床的拨叉。它位于车
3、床变速机构中，主要起换档，使主轴回转运动按照工作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的25孔与操纵机构相连，二下方的60半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。通过上方的力拨动下方的齿轮变速。两件零件铸为一体，加工时分开。（二） 零件的工艺分析CA6140车床共有两处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下：1. 以25mm孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：25H7mm的孔，以及42mm的圆柱两端面，其中主要加工表面为25H7mm通孔。2. 以60mm孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：60H12的孔，以及60H12的两个端面。主要是60H12的孔。3. 铣16H11的槽这一组
4、加工表面包括：此槽的端面，16H11mm的槽的底面，16H11mm的槽两侧面。4. 以M221.5螺纹孔为中心的加工表面。这一组加工表面包括：M221.5的螺纹孔，长32mm的端面。主要加工表面为M221.5螺纹孔。这两组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是：（1） 60孔端面与25H7孔垂直度公差为0.1mm.。（2） 16H11mm的槽与25H7的孔垂直度公差为0.08mm。由上面分析可知，加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为基准加工另外一组。二、工艺规程设计(一)确定毛坯的制造形式 零件材料为HT200。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，故选择铸件毛坯。
5、（二）基面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得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，加工工艺过程中回问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，是生产无法正常进行。（1）粗基准的选择。对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。根据这个基准选择原则，现选取25孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一组共两块V形块支承这两个42作主要定位面，限制5个自由度，再以一个销钉限制最后1个自由度，达到完全定位,然后进行铣削。（2）精基准的选择。主要应该考虑基准重合的问题。当设计基
6、准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。（三）制定工艺路线制定工艺路线的出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。1. 工艺路线方案一工序一 粗、钻、扩、铰、精铰25、60孔工序二 粗、精铣60、25孔下端面。工序三 粗、精铣25孔上端面工序四 粗、精铣60孔上端面工序五 切断。工序六 铣螺纹孔端面。工序七 钻22孔（装配时钻铰锥孔）。工序八 攻M221.5螺纹。工序九 粗铣 半
7、精铣 精铣槽所在的端面工序十 粗铣 半精铣 精铣16H11的槽。工序十一 检查。上面的工序加工不太合理，因为由经验告诉我们大多数都应该先铣平面再加工孔，那样会更能容易满足零件的加工要求，效率不高，但同时钻两个孔，对设备有一定要求。且看另一个方案。2. 工艺路线方案二工序一 粗、精铣25孔上端面。工序二 粗、精铣25孔下端面。工序三 钻、扩、铰、精铰25孔。工序四 钻、扩、铰、精铰60孔。工序五 粗、精铣60孔上端面工序六 粗、精铣60孔下端面。工序七 切断。工序八 铣螺纹孔端面。工序九 钻22孔（装配时钻铰锥孔）。工序十 攻M221.5螺纹。工序十一 粗铣 半精铣 精铣槽所在的端面工序十二 粗
8、、半精铣 精铣16H11的槽。工序十三 检查。上面工序可以适合大多数生产，但是在全部工序中间的工序七把两件铣断，对以后的各工序的加工定位夹紧不方便，从而导致效率较低。再看另一方案。3. 工艺路线方案三工序一 粗、精铣25孔上端面。工序二 粗、精铣25孔下端面。工序三 钻、扩、铰、精铰25孔。工序四 钻、扩、铰、精铰60孔。工序五 粗、精铣60孔上端面工序六 粗、精铣60孔下端面。工序七 铣螺纹孔端面。工序八 钻22孔（装配时钻铰锥孔）。工序九 攻M221.5螺纹。工序十 粗铣 半精铣 精铣槽所在的端面。工序十一 粗、半精铣 精铣16H11的槽。工序十二 切断。工序十三 检查。 此方案仍有先钻孔
9、再铣平面的不足，所以这个方案仍不是最好的工艺路线综合考虑以上各方案的各不足因素，得到以下我的工艺路线。4. 工艺路线方案四工序一 以42外圆为粗基准，粗铣25孔上下端面。工序二 以25孔上端面为精基准，钻、扩、铰、精铰25孔，孔的精度达到IT7。工序三 以25孔为精基准，精铣60孔上下端面。工序四 粗镗、精镗60孔，保证孔的精度达到IT7。工序五 粗铣，精铣槽16H11的端面，粗铣槽16H11。工序六 铣螺纹孔顶面，两件铣断。工序七 钻20.50孔，攻M22*1.5螺纹。工序八 检查。工序是八步，效率大大提高了。工序一和工序二比起工艺路线方案二快了一倍（实际铣削只有两次，而且刀具不用调整）。多
10、次加工60、25孔是精度要求所致。（四）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定 ”CA6140车床拨叉”；零件材料为HT200，硬度190210HB，毛坯重量1.45kg，生产类型为中批量，铸造毛坯。据以上原始资料及加工路线，分别确定各家工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1. 外圆表面（42）考虑其零件外圆表面为非加工表面，所以外圆表面为铸造毛坯， 没有粗糙度要求，因此直接铸造而成。2. 外圆表面沿轴线方向长度方向的加工余量及公差（25，60端面）。查机械制造工艺设计简明手册（以下称工艺手册）表3.126，取25，60端面长度余量均为2.5（均为双边加工）铣削加工余量为：粗铣 2m
11、m半精铣 0.7mm3. 内孔（60已铸成50的孔） 查工艺手册表2.22.5，为了节省材料，取60孔已铸成孔长度余量为3，即铸成孔半径为50mm。 工序尺寸加工余量：钻孔 5mm 扩孔 0.5mm铰孔 0.1mm 精铰 0mm 同上，零件25的孔也已铸出15的孔。 工序尺寸加工余量： 钻孔至23 余量为8mm 扩孔钻 1.8 mm 粗铰孔 0.14 mm 精铰孔 0.06 mm4. 槽端面至中心线垂直中心线方向长度加工余量 铸出槽端面至中心线47mm的距离，余量为3mm。 工序尺寸加工余量： 粗铣端面 2.1 mm 半精铣 0.7 mm 精铣 0.2 mm5. 螺纹孔顶面加工余量铸出螺纹孔顶
12、面至25孔轴线且垂直轴线方向40mm的距离，余量为4 mm工序尺寸加工余量： 粗铣顶面 3.1 mm 半精铣 0.7 mm 精铣 0.2 mm 6. 其他尺寸直接铸造得到由于本设计规定的零件为中批量生产，应该采用调整加工。因此在计算最大、最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认。（五）确立切削用量及基本工时工序一 ：以42外圆为粗基准，粗铣25孔上下端面。1. 加工条件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=200241,铸造。加工要求：粗铣25孔上下端面。机床： X53立式铣床。刀具： W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度ae=60,深度ap=4,齿数z=10,故据
13、切削用量简明手册（后简称切削手册）取刀具直径do=80mm。选择刀具前角o0后角o15，副后角o=10，刀齿斜角s=15,主刃Kr=60,过渡刃Kr=30,副刃Kr=5过渡刃宽b=1.5mm。2. 切削用量1）铣削深度 因为切削量较小，故可以选择ap=1.3mm，一次走刀即可完成所需长度。2）每齿进给量 机床功率为10kw。查切削手册f=0.080.15mm/z。由于是对称铣，选较小量f=0.15 mm/z。3）查后刀面最大磨损及寿命 查机械切削用量手册表8，寿命T=180min4）计算切削速度 按2表14， V=1.84n=7.32=6.445）计算基本工时tmL/ Vf=(90+36)/6
14、.44=6.99min。工序二 ：以25孔上端面为精基准，钻、扩、铰、精铰25孔，孔的精度达到IT7。 1. 选择钻床及钻头 选择Z5125A钻床，选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=23mm，钻头采用双头刃磨法， 2.选择切削用量 （1）决定进给量由do=23mm,查2表5 按钻头 按机床强度查1表10.1-2选择最终决定选择机床已有的进给量 （2）耐用度查2表9T=4500s=75min （3）切削速度查1表10.1-2n=50-2000r/min 取n=1000r/min. 3.计算工时由于所有工步所用工时很短，所以使得切削用量一致，以减少辅助时间。扩铰和精铰的切削用量如下：扩钻：选高速钢
15、扩孔钻 铰孔：选高速钢铰刀 精铰：选高速钢铰刀 工序三 ：以25孔为精基准，精铣60孔上下端面。机床：X62型卧式铣床刀具：两块镶齿套式面铣刀(间距为13)，材料：， ，齿数，为粗齿铣刀。因其单边余量：Z=2mm所以铣削深度：每齿进给量：表2.4-73，取铣削速度：表2.4-81，取机床主轴转速：，按表3.1-74 实际铣削速度： 进给量： 工作台每分进给量： ：根据表2.4-81,切削工时被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度：刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：工步辅助时间为：1.57min工序四： 以25孔为精基准，粗镗、 精镗60孔，保证孔的精度达到IT7。1.选择钻头 选择高
16、速钢麻花钻钻头，粗钻时do=55mm，钻头采用双头刃磨法。选择Z5163A钻床 n=22.41000r/min, f=0.0631.2mm/r. 2.选择切削用量 （1）决定进给量 查2表5钻头进给量 按钻头强度选择 按机床强度选择 最终决定选择Z5163A机床已有的进给量 （2）计算工时选择n=600r/min所以.选择镗刀选择高速钢镗刀， 粗镗时do=59.9mm选择卧式镗床T68, 粗镗时 v=20-35 m/min,f=0.3-1.0 mm/r 精镗时 v=15-30 m/min,f=0.15-0.5 mm/r工序五： 粗铣 半精铣 精铣槽16H11的端面，粗铣槽16H11。粗铣 半精
17、铣 精铣槽16H11的端面：1. 选择机床刀具 选择x61W型万能铣床硬质合金钢Yab端铣刀2. 切削用量查2表5 f=0.140.24mm/rT=180min 取f=0.15mm/r v=1.84m/min n=7.32r/min 3. 计算工时 半精铣 粗铣槽16H11： 本道工序精铣槽之前已进行了粗铣和半精铣工步，此工序精铣槽须满足各技术要求包括：槽宽16H11，槽深8H12，槽两侧面粗糙度为3.2，槽底面粗糙度为6.3。1. 选择刀具刀具 错齿三面刃铣刀铣槽do=16mm查1表8 国家标准 GB1118 D=160mm d=40mm L=16mm 齿数z=242. 计算切削用量（1）
18、由1表9.41和3查得 走刀量 f=0.67 mm/r（2） 铣刀磨钝标准和耐用度由1表9.46查得 磨钝标准为 0.20.3 表9.47查得 耐用度为 T=150min （3） 切削速度 由1 式3.2 查表 9.48 得其中： 修正系数 m=0.5 代入上式，可得 v=49.5m/min=0.82m/s 确定机床主轴速度 由3 按机床选取主轴转速为6.33 r/s所以 实际切削速度为 3. 计算切削工时 工序六： 铣螺纹孔顶面，两件铣断。铣螺纹孔顶面1. 选择机床及刀具机床：X62型卧式铣床。刀具：硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。2. 切削用量1） 铣削深度 因为切削量较小，故可以选择ap=
19、1.5mm，一次走刀即可完成所需长度。2） 刀具耐用度 查2表 寿命T=180min。 3） 计算切削速度查2得 Vc0.38mm/s，n=1.53r/min,Vf=1.42mm/s两件铣断：刀具：中齿锯片铣刀刀具直径D=80mm，齿数Z=32，宽度L=4mm。切削深度：根据表查得：进给量 切削速度，机床主轴转速：，按表3.1-74取实际切削速度：进给量：工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度： =41mm刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间： 工步辅助时间为：1.59min工序七： 钻20.50孔，攻M22*1.5螺纹。钻20.50孔：机床：Z535立式钻床刀具：2
20、0.50直柄短麻花钻确定钻削用量决定进给量根据表3.4-1可查出f=0.470.57mm/r,由于孔深和孔径之 l/d=85/25=3.86。，故mm/r.查Z535型立式钻床说明书，取。根据表3.4-3，钻头强度所允许的进给量。机床进给机构允许的轴向力（由机床说明书查出），根据表3.4-4，允许的进给量。由于选择的进给量远远小于，故所选可用确定切削速度V、轴向力F、转矩T以及切削功率，用不同刀具材料进行钻、扩、铰孔的V、F、T、均可按表3.4-8及表3.4-10进行计算。根据所给条件，可直接在表3.4-15中用插入法计算得：，F=4732NT=51.69，=1.25kw由于实际加工条件与上表
21、所给条件不完全相同，故应对结果进行修正。由表3.4-9知，切削速度的修正系数，故查Z535型机床说明书，取。实际切削速度为。由表3.4-11，切削力及转矩的修正系数,故（3）校验机床功率 切削功率 =机床有效功率为（由Z535型机床说明书查出）由于，故选择的钻削用量可用，即相应地钻孔：钻孔：工步辅助时间为：1.58min攻M221.5螺纹：刀具：细柄机用丝锥（）进给量：由于其螺距,因此进给量切削速度：参照表2.4-105，取【1】机床主轴转速：，取丝锥回转转速：取实际切削速度： 被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：走刀次数为1机动时间：工步辅助时间为：1.33min工序八： 检查三、 夹
22、具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量,降低劳动强度，需要设计专用夹具。并设计用于加工工序（铣断并保证至图样尺寸）的专用夹具。本夹具将用于专用铣断铣床上，刀具为涂层硬质合圆盘铣刀，对工件进行加工。 （一）问题的提出本夹具是用来把一个整体的零件铣断，从而使其成为两个零件。包括断面的精铣，主要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度和表而粗糙度要求。 （二）夹具设计 1、定位基准选择拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是
23、位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此零件图没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。25、60的孔和其两端面都已加工好，为了使定位误差减小，选择已加工好的25、60孔和其端面作为定位精基准，来设计本道工序的夹具，以两销和两已加工好的60、60孔的端面作为定位夹具。2、切削力及夹紧力计算1）切削力 Z=50 所以 F=905N 又在计算切削力时，必须把安全系数考虑在内。安全系数其中 K1为基本安全系数1.5 K2为加工性质系数1.2 K3刀具钝化系数 1.2 K4
24、为切削特点系数（断续切削）1.2F=905*1.5*1.2*1.2*1.2=1955N 2)夹紧力采用销钉夹紧 防止转动 K=2.5=0.16R=22得出：W=8686N由于工件所受夹紧力大于工件所受的切削力，而且实际夹紧力大于所需夹紧力。故本夹具安全可靠。3.定位误差分析（1） 定位元件尺寸及公差确定。夹具的主要定位元件为一平面和两定位销，孔与销间隙配合。 （2）工件的工序基准为孔心，当工件孔径为最大，定位销的孔径为最小时，孔心在任意方向上的最大变动量等于孔与销配合的最大间隙量。本夹具是用来在卧式镗床上加工，所以工件上孔与夹具上的定位销保持固定接触。此时可求出孔心在接触点与销中心连线方向上的
25、最大变动量为孔径公差多一半。工件的定位基准为孔心。工序尺寸方向与固定接触点和销中心连线方向相同，则其定位误差为： Td=Dmax-Dmin 本工序采用一定位销，一挡销定位，工件始终靠近定位销的一面，而挡销的偏角会使工件自重带来一定的平行于夹具体底版的水平力，因此，工件不在在定位销正上方，进而使加工位置有一定转角误差。但是，由于加工是自由公差，故应当能满足定位要求。4. 夹具设计及操作的简要说明如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为镗床夹具选择了压紧螺钉夹紧方式。本工序为精镗切削余量小，切削力小，所以一般的手动夹紧
26、就能达到本工序的要求。本夹具的最大优点就是结构简单紧凑。夹具的夹紧力不大，故使用手动夹紧。为了提高生产力，使用快速螺旋夹紧机构。小结在毕业设计即将结束之际我向所有帮助过我的老师和同学说一声，谢谢！我想没有他们的帮助，毕业设计就会做得很困难。这次毕业设计是在金权东老师悉心指导下完成的。金老师以其渊博的学识、严谨的治学风范、高度的责任感使我受益非浅。在做设计的过程中也遇到了不少的问题，金老师给了我许多关怀和帮助，并且随时询问我毕业设计的进展情况、细心的指导我们，也经常打电话或者发电子邮件过来指导我的设计。 在此设计及论文撰写过程中得到了班上同学厚康等的无私帮助，在此对你们表示衷心的感谢，感谢你们的鼎力相助。在论文工作中，得到了机械工程学院有关领导和老师的帮助与支持，在此表示衷心的感谢。最后，在即将完成毕业设计之时，我再次感谢对我指导、关心和帮助过老师、领导及同学。谢谢了！参考文献1 李 洪机械加工工艺手册M 北京出版社，199612 赵家齐主编 机械制造工艺学课程设计指导书。北京：机械工业出版社3 东北重型机械学院，洛阳农业机械学院编。机床夹具设计手册 上海：上海科学技术出版社，19794 艾兴，肖诗纲主编。切削用量手册 北京：机械工业出版社5 金属切削手册 上海：上海科学文化技术出版社 19