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1、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。 由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。 一、零件的分析 1 1 1 1零件的作用零件的作用 题目所给的零件是CA6140车床的拨叉。它位于车床变速机构中， 主要起换
2、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20孔与操纵机构相连， 二下方的50 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。 2 2 2 2零件的工艺分析零件的工艺分析 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20为中心的加工表面 这一组加工表面包括：20 021. 0 0 + 的孔，以及其上下端面，上端面与孔 有位置要求，孔壁上有一个装配时钻铰的锥孔，一个M8的螺纹孔。下 端有一个47的斜凸台。这三个都没有高的位置度要求。 2. 以50为中心的加工表面 这一
3、组加工表面包括：50 50. 0 25. 0 + 的孔，以及其上下两个端面。 这两组表面有一定的位置度要求,即50 50. 0 25. 0 + + 的孔上下两个端面与 20 021. 0 0 + 的孔有垂直度要求。 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 ( ( ( (一一) ) ) )确定毛坯的制造形式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。 （二）基面的选择（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
4、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 20 021. 0 0 + mm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32mm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。当设计基准与 工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，
5、这在以后还要专门计算，此处 不再重复。 （三）制定工艺路线（三）制定工艺路线 制定工艺路线得出发点,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工卡具,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 铸造毛坯。 工序二 粗、精铣20mm孔上端面。 工序三 钻、扩、铰、精铰20mm、50mm孔。 工序四 粗、精铣50mm孔上端面 工序五 粗、精铣50mm、20mm孔下端面。 工序六 切断。 工序七 钻4mm孔（装配时钻铰锥孔） 。 工序八
6、钻一个4mm孔，攻M6mm螺纹。 工序九 铣47凸台。 工序十 去毛刺。 上面工序加工效率较高，但同时钻三个孔，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 铸造毛坯。 工序二 粗、精铣20mm孔上端面。 工序三 粗、精铣20mm孔下端面。 工序四 钻、扩、铰、精铰20mm孔。 工序五 钻、扩、铰、精铰50mm孔。 工序六 粗、精铣50mm孔上端面 工序七 粗、精铣50mm孔下端面。 工序八 切断。 工序九 钻4mm孔（装配时钻铰锥孔） 。 工序十 钻一个4mm孔，攻M6mm螺纹。 工序十一 铣47凸台。 工序十二 去毛刺。 上面工序可以适合大多数生产，但效率较低。 综合考
7、虑以上步骤，得到我的工艺路线。 3.工艺路线方案三 工序一 工序二 以32mm外圆为粗基准，粗铣20mm孔下端面。 工序三 精铣20mm孔上下端面。 工序四 以20mm孔上端面为精基准，钻、扩、铰、精铰20mm孔，保 证垂直度误差不超过0.05mm,孔的精度达到IT7。 工序五 以20mm孔为精基准，钻、扩、铰、精铰50mm孔，保证孔的 精度达到IT7。 工序六 切断。 工序七 以20mm孔为精基准，粗铣50mm孔上下端面。 工序八 以20mm孔为精基准，精铣50mm孔上下端面，保证端面相对 孔的垂直度误差不超过0.07。 工序九 以20mm孔为精基准，钻4mm孔（装配时钻铰锥孔） 。 工序十
8、 以20孔为精基准，钻一个4孔，攻M6螺纹。 工序十一 以20孔为精基准，铣47凸台。 工序十二 去毛刺。 虽然工序仍然是十二步，但是效率大大提高了。工序三和工序一比起工 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 次加工50、20孔是精度要求所致。 以上工艺过程详见工艺过程卡。 （四）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定（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，毛皮重 量2.2kg，生产类型中批量，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：
9、 1. 外圆表面延轴线方向长度方向的加工余量及公差（20，50端 面） 。 查 机械制造加工工艺设计简明手册 （以下称 工艺手册 ） 表2.2 2.5，取20，50端面长度余量均为2.5mm（均为双边加工） 铣削加工余量为： 粗铣 1.8mm 精铣 0.7mm 2. 内孔（50已铸成孔） 查工艺手册表2.22.5，取50已铸成孔长度余量为0.2mm，即 铸成孔直径为49.8mm。 工序尺寸加工余量： 铰孔0.075mm 精铰孔0.025mm 3. 其他尺寸直接铸造得到 由于本设计规定的零件为大批量生产，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
10、削用量及基本工时五）确立切削用量及基本工时 在设计夹具时以工艺方案三中的第四道工序计算。 工序四 以20孔上端面为精基准，钻、扩、铰、精铰20孔，保证垂直 度误差不超过0.05mm,孔的精度达到IT7。工件材料为HT200，硬度 190210HB,表面粗糙度为 a R 3.2 m ，选用Z525立式钻床。 1. 选择钻头 选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=18mm，钻头采用双头刃磨法，后角 o12，二重刃长度b=2.5mm,横刀长b=1.5mm,宽l=3mm,棱带长度 mml5 . 1 1 =1202=10 0 =30= 2.选择切削用量 （1）决定进给量 按加工要求选择进给量： 根据手册 ，
11、由表10.4.1可查出： rmmf/86 . 0 70 . 0 = 由孔深与孔径比 35 . 1 20 30 PM,故选择切削用量可用。 即：d0=18mm，f=0.48mm/r，n=272r/min,v=15m/min。 此时,F=3950N,M=34.88N.M, PM=0.97kw。 .计算工时 )18min(30. 0 48 . 0 272 1030 s nf L tm= + = 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： min/272rn= rmmf/48 . 0 =min/15mvc=mmd 8 . 19 0 = 铰孔：
12、 min/272rn= rmmf/48 . 0 =min/15mvc=mmd94.19 0 = 精铰： min/272rn= rmmf/48 . 0 =min/15mvc=720 0 ITd= 三、卡具设计 经过与老师协商，决定设计第四道工序以 mm20 孔上端面为精基 准，钻扩铰精铰 mm20 孔，保证垂直精度误差不超过0.05mm，孔精度 达IT7。本卡具将用于Z525立式钻床。钻头选用高速钢麻花钻。 1问题的提出 利用本夹具主要是钻 mm20 两孔， 且孔与端面有一定得 位置精度 要求。在本工序中 ，主要考虑保证其位置精度并提高劳动效率，及 降低劳动强度。 2卡具设计 3 定位基准的选择
13、 由零件图可知， mm20 孔与其上下端面均有一定的垂直度要求， 在本工艺中上下端面已铣并达到一定精度， 故采用 mm20 孔的上 端面为主要定位基准，使用V型块卡紧。 2.力和卡紧力计算 本步加工可按钻削估算卡紧力。实际效果可以保证可靠的卡紧。 由前计算可知： NF3950= MNkfdCM M yMzM M =88.34 0 在计算卡紧力时，只考虑扭矩的影响，查手册可得： 卡紧力：W= )(9701 3 . 0 5 . 1 18 . 0 35 2 sinN f K D M = 使用快速螺旋定位机构快速人工卡紧， 调节卡紧力调节装置， 即可指 定可靠的卡紧力。 3.定位误差分析 本工序采用
14、mm20 孔上端面定位， 工序基准与定位基准重合， 故其基 准不重合误差为0，在本工艺中主要考虑钻套所形成的误差： )(010 . 0 2 040 . 0 061 . 0 mm= = ，所以 021 . 0 02 . 0 = 故，可以保证孔的精度要求。 4.卡具设计及操作的简要说明 卡具的卡紧力不大，故使用手动卡紧。为了提高生产力，使用快速螺 旋卡紧机构。 卡具上设置有钻套，用于确定的钻头位置。安装工件时，将星形螺 钉连同活动V形块向右拉，工件以其上端面放在支承套上，工件一 20 圆弧面对准固定V形块，然后推动星形螺钉使活动V形块靠紧工 件右端的圆弧面，拧紧星形螺钉，通过钢球使半圆锁紧块向两边张 紧，从而锁紧工件。两V形块做成两侧带有斜度的斜面，在夹紧时产 生向下的分力，防止工件产生上抬的趋势。由于 mm20 孔需要扩铰， 故采用快换钻套。 本夹具结构简单，操作方便，适用于成批生产小型连杆类零件。若 将加工 mm20 孔处的支承套做成浮动支承形式，则定位精度能进一 步提高，但是相应结构要复杂些且增加了一些辅助时间。 参考文献参考文献 1. 东北重型机械学院.机床夹具设计手册. 2. 机械出版社.1983.机床夹具图册. 3. 赵家齐.1983.机械制造工艺学课程设计指4. 导书.哈尔滨工业 大学出版社.