机械制造工艺学课程设计-设计“CA6140车床拨叉”零件的机械加工工艺规则及工艺装置（生产纲领：10000件） .doc

南通纺织职业技术学院设计专用纸机械制造工艺学课程设计任务书题目: 设计“ca6140车床拨叉”零件的机械加工工艺规则及工艺装置（生产纲领：10000件）内容：1.零件图 1张 2.毛坯图 1张 3.机械加工工艺过程卡片 1份 4.机械加工工序卡片 1份 5.夹具设计装配图 1张 6.夹具设计零件图1张 7.课程设计说明书1份 班 级： 05 数控三 班设 计 者：指导教师： 2007年6月4日序 言机械制造工艺学及机床夹具课程设计是我们学完了机械制造基础(含机械制造工艺学和机床夹具设计)和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,它在我们的大学学习生活中占有十分重要的地位。 就我个人而言，我希望能通过这次课程设计能巩固、扩大和强化自己所学到的理论与技能，提高自己设计计算、制图、编写技术文件的能力，学会正确使用技术资料、标准、手册等工具书，并在设计中培养自己理论联系、严肃认真的工作作风和独立工作的能力，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，为以后进行毕业设计和毕业后从事的技术工作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，恳请老师给予批评指教。一、零件的分析(一)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25h7花键孔用于与所控制齿轮所在的轴接触通过下方的力拨动上方的齿轮变速，二下方的18h11的操纵槽为滑块拨动的配合表面，与操纵机构相连。两件零件铸为一体，加工时分开。(二)零件的工艺分析ca6140车床拨叉零件的材料为ht200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削。该零件是叉架类零件，形状不规则，尺寸精度、形位精度要求均较高，零件的主要技术要求分析如下：（参阅附图-1）（1）以下是拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求。现分述如下：该零件主要是以22h12孔为中心的加工表面2.1.1、加工表面包括：25h7花键孔，以及其左端面和上平面，上平面上有一个装配时钻铰5的锥孔和两个m8的螺 纹孔与25h7花键孔相通。下端有一个18h11的操纵槽。2.2.2、加工表面之间的位置要求拨叉上平面与25h7花键孔中心线的平行度误差为0.10mm。拨叉下方18h11的操纵槽两侧面与25h7花键孔中心线的垂直度误差为0.08mm。（2）铸件要求不能有沙眼、疏松等缺陷，以保证零件的强度、硬度及刚度，在外力的作用下，不至于发生意外事故。（3）25 h7的花键孔是一个比较重要的孔，也是以后机械加工各工序中主要定位基准。因此加工此孔的工序是比较重要的。要在夹具设计中考虑保证达到此孔之精度及粗糙度的要求。由上面分析可知，可以先粗加工拨叉上22h12孔，然后以此作为粗基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，并且此拨叉零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。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。毛坯的尺寸精度要求为it8it10级。由于零件年产量为10000件，已达到大批量生产的水平，零件的轮廓尺寸不大，而且工件上有许多表面不切削加工，所以选用砂型机器造型，这对于提高生产率，保证加工质量也是有利的。（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，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。（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25h7花键孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一心轴上加一键定位，限制5个自由度，再以左端面限制最后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，这在以后还要专门计算，此处不再重复。（三）工艺路线的拟订及工艺方案的分析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工夹具,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 划线。工序二 粗、半精铣左端面，扩20h12孔及孔口倒角15。工序三 拉花键。工序四 粗、半精铣上平面及钻2-6.8孔，攻2-m8螺纹通孔。工序五 粗、半精铣操纵槽内表面。工序六 清洗。工序七 终检。上面工序加工效率较高,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 划线。工序二 粗、半精铣左端面。工序三 扩22h12孔。工序四 22h12孔口倒角15。工序五 拉花键。工序六 粗、半精铣上端面。工序七 粗、半精铣操纵槽内表面。工序八 钻2-6.8孔。工序九 攻2-m8螺纹通孔。工序十 清洗。工序十一 终检。上面工序可以适合大多数生产，但效率较低。3.工艺方案的比较与分析工艺路线方案一是按工序集中原则组织工序，22h12孔及左端面需要采用卧式铣床和专用夹具加工，优点是工艺路线短，22h12孔及左端面的加工在一台机床上完成，减少工件装夹次数 ，易于保证加工面相互位置精度，需要的机床数量少，减少工件在工序间的运输，减少辅助时间和准备终结时间。工艺路线方案二是按工序分散原则组织工序，拨叉左端面可在卧式铣床上加工，22h12孔可在普通钻床上用钻模加工，孔口倒角在另一台机床上加工。其优点是可以采用通用机床和通用夹具，缺点是工艺路线长，增加了工件的装夹次数，而且工序二和工序三重复使用粗基准。由于本零件形状不规则，加工面分散，而且生产纲领已确定为大批量生产，可以使用万能性机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。选择方案时还应考虑工厂的具体条件等因素，如设备，能否借用工、夹、量具等。本次设计选择工艺路线方案一。根据工艺路线方案一制定出详细的工序划分如下所示：毛坯为铸件，清理后，人工时效处理，以消除铸件的内应力及改善机械加工性能，在毛坯车间去除坡峰、毛刺、浇冒口及型砂等，达到毛坯的技术要求，然后送到机械加工车间来加工。工序如下：工序一 划线 （1）按图样外形尺寸及花键孔位置画中心线，左端面加工线和校正线 ；（2）划出上平面、操纵槽内表面加工线和校正线。工序二 铣 以支撑面为基准，找正线位，并装夹妥当。粗、半精铣左端面至工序尺寸要求80mm,扩22h12孔至工序尺寸，孔的精度达到it7， 孔口倒角15，调头装夹，另一孔口倒角15。工序三 拉孔 以左端面、22h12内孔为基准， 拉6-25h722h126d10花键孔至尺寸要求。工序四 铣 以25h7花键孔及其左端面为基准，粗、半精铣上平面至工序尺寸72mm、22mm、10mm，保证平面的精度达到it7，保证平面相对于孔的中心线平行度误差不超过0.10mm。 钻2-6.8孔，攻2-m8螺纹通孔至尺寸要求。以25h7花键孔及其左端面为基准， 粗、半精铣操纵槽内表面，保证内表面的精度达到it7，保证内侧面相对于孔垂直度误差不超过0.08mm。工序五 清洗 去毛刺，清洗上油。工序六 终检 按图样要求全件终结检验，入库。以上工艺过程详见附表2机械加工工艺过程卡片和附表3机械加工工序卡片。（四）机械加工余量、工序尺寸及公差的确定“ca6140车床拨叉”零件材料为ht200，硬度180229hbw，生产类型大批量，铸造毛坯。 根据以上原始资料及加工路线，查机械制造工艺设计简明手册（以下称工艺手册），分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及公差如下：工序号工序内容单边余量工序尺寸表面粗糙度工序二1粗、半精铣左端面2扩22h12孔3孔口倒角3mm5mm1mm80mm22h12153.26.36.3工序三拉6-25h722h126d10花键孔0.5mm25h73.2工序四1粗、半精铣上平面2钻2-6.8孔攻2-m8螺纹通孔3粗、半精铣操纵槽内表面3mm3mm（72mm,22mm,10mm）m8（10mm,18h11，35mm,15mm）3.212.53.26.3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）各工序的切削用量及基本工时的确定工序二 1.粗、半精铣左端面加工条件如下：左端面由粗铣、半精铣两次加工完成，采用三面刃圆盘铣刀，刀具材料为高速钢，铣刀规格为12012。由切削用量简明手册（后简称切削手册）表2.35.9,查的精加工余量为0.5mm，其粗加工余量为（30.5）2.5mm由简明机械加工工艺手册表11-22,取粗铣每齿进给量为0.2mm/z、取半精铣的每转进给量为;粗铣走刀一次,半精铣走刀一次由切削手册表3.1-74，取粗、半精铣的主轴转速分别为和，又由前面选定的刀具直径120mm，故相应的切削速度分别为：校验机床功率。 查切削手册=1.1kw,而机床所能提供功率为 。故校验合格。最终确定 确定机加工时间。粗铣切入长度粗铣时铣削行程l 则 半精铣切入长度半精铣时铣削行程l 则 2扩22h12孔（扩到22h7，为设计夹具而考虑）加工条件如下：绞刀选择高速钢绞刀22h7根据简明机械加工工艺手册表11-19规定，根据灰铸铁硬度hb，查到绞刀扩22孔时的进给量为计算得按机床选取：确定机加工时间切入时，；切出时， 则3孔口倒角（在此省略）工序三 拉6-25h722h126d10花键孔单面齿升：根据有关手册，确定拉花键孔时花键拉刀的单面齿升为0.06，拉削速度。确定机加工时间 式中： 单面余量1.5mm(由22mm拉削至25mm); 拉削表面长度,80mm; 考虑校准部分的长度系数,取1.2; 考虑机床返回行程系数,取1.4; 拉削速度(m/min); 拉刀单面齿升; 拉刀同时工作齿数, 拉刀齿距。 所以同时工作齿数因而机加工时间 工序四 1.粗、半精铣上平面加工条件如下:工件材料：ht200, 硬度,铸造。加工要求：粗、半精铣上平面。机床：x5032立式升降台铣床。刀具：镶齿三面刃铣刀12512,材料为高速钢，齿数z=18,故根据切削手册取刀具直径,孔径，宽度。选择刀具前角,后角，刃倾角 （1）粗铣工步确定背吃刀量。单边加工余量为3mm，根据粗糙度要求取,。确定每齿进给量。根据工件材料及刀具材料，查切削手册，取确定铣削速度。切削速度也可以从表中查出，=80m/min,求出铣床主轴转速为n=根据x5032型铣床选取实际的机床转速为205，故实际的切削速度为确定进给量。 根据x5032型铣床进给速度确定=,即确定机加工时间。粗铣切入长度粗铣时铣削行程l 则 （2）半精铣工步确定背吃刀量。ap=0.5mm确定进给量。根据表面粗糙度，查表选取确定半精铣削速度，查表 根据x5032型铣床，选取实际的机床主轴转速为确定进给量。根据x5032型铣床，进给速度确定即确定机加工时间。半精铣切入长度半精铣时铣削行程l 则 2.钻2-6.8孔，攻2-m8螺纹。（1）选择钻头 选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时，后角，二重刃长度 ， ，。 （2）选择切削用量 1）决定进给量查切削手册 。 按钻头强度选择，按机床强度选择。最终决定选择机床已有进给量 ，经校验校验成功。 2）钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查切削手册）为0.50.8mm，寿命。 3）切削速度查切削手册 修正系数 ：, 故。查切削手册机床实际转速为故实际的切削速度4）校验扭矩功率,故满足条件，校验成立。（）计算机加工时间螺纹钻削由于没有手册可查，故以钻削切削用量及其他钻螺纹工序估算。3粗、半精铣操纵槽内表面加工条件如下:x5032立式升降台铣床,三面刃直齿铣刀,yt15刀片,刀盘直径125,宽18mm,齿数22,专用夹具,乳化液冷却。（1）粗铣工步确定背吃刀量。根据粗糙度要求取,。确定每齿进给量。根据工件材料及刀具材料，查切削手册= 0.06mm/z，确定铣削速度和工作台每分进给量根据切削手册中，表3.27 根据工艺手册表4.2-39，取与相近的主轴转速，实际切削速度工作台每分进给量根据工艺手册表4.2-40，取x5032铣床与相近的工作台每分进给量z 则实际每齿进给量确定机加工时间。粗铣切入长度粗铣时铣削行程l 则 （2）半精铣工步确定背吃刀量。ap=1mm确定进给量。根据表面粗糙度，查表选取确定半精铣削速度，查表根据x5032型铣床，选取实际的机床主轴转速为实际切削速度确定进给量。根据x5032型铣床，进给速度确定即确定机加工时间。半精铣切入长度半精铣时铣削行程l 则 最后，将以上各工序切削用量、工时定额的计算结果，连同其他加工数据，一并填入机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片中。三、专用夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，通常需要设计专用夹具。经过与指导老师协商，决定设计第4道工序粗、半精铣上平面的铣床夹具。本夹具将用于x5032立式升降台铣床。刀具为一把12512的高速钢镶齿三面刃铣刀，对工件的上平面进行加工。（一）设计主旨本夹具主要用来粗、半精铣该零件上平面。在给定的零件中，对本步加工的定位并未提出具体的要求，是自由公差，定位要求较低。只有该平面与25h7的花键孔有一定的平行度要求。加工到本道工序时，22h12孔的左端面以及25h7的花键孔已经加工达到设计图样要求。因此，在本道工序加工时，重点应在夹紧的方便与快速性上，主要应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，而精度则不是主要问题。（详见附表4-工装设计任务书）（二）夹具设计1、定位基准的选择由零件图可知，22h12花键孔中心线与上平面有平行度要求，其设计基准为花键孔中心线。为了使定位误差为零，应该选择以花键孔以及左侧端面为主要基面的定心夹具。出于定位简单和快速的考虑，使用快速螺旋卡紧机构进行卡紧。2、切削力和夹紧力的计算本步加工可按铣削估算卡紧力。实际效果可以保证可靠的夹紧。切削刀具：高速钢镶齿三面铣刀 d=125mm z=18，则参见简明机械加工工艺手册表1-2-9 切削力f公式如下： 水平分力：垂直分力：在计算切削力时，必须考虑安全系数，安全系数k 使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧，该螺旋直接夹紧机构产生夹紧力按下面公式计算： 由简明机械加工工艺手册表1-2-201-2-22查得：则 由简明机械加工工艺手册表1-2-241-2-25查得：螺纹公称直径为10mm，螺距为1.5mm的螺栓许用夹紧力为3924n、螺母夹紧力为3550n此时已大于所需的2688n的夹紧力，故本夹具可安全工作。3. 定位误差分析（1）定位元件尺寸及公差的确定。本夹具的主要定位元件为一花键轴，该定位花键轴的尺寸与公差为22h7。（2）圆柱心轴与工件22h7的配合为22h7/e6，影响位置度的定位误差为： 此误差值小于工件相应位置度公差的三分之一，即 所以定位方案能够满足加工要求。4. 卡具设计及操作的简要说明夹具的卡紧力不大，故使用手动卡紧。为了提高生产力，使用快速螺旋卡紧机构。 为了该夹具找正方便，在夹具体一侧面上铸一凸平面，并对该平面进行磨削加工，使之经济精度等级达到it6，表面粗糙度，并且该平面与定位心轴中心线的平行度公差为0.025mm。同时夹具体底面上有一对定位键，可使整个夹具在机床工作台上有一正确的安装位置，以利于铣削加工。 铣床夹具的装配图及夹具零件图分别见附图5和附图6。四、课程设计心得体会经过两个星期的实习，过程曲折可谓一语难尽。在此期间我也失落过，也曾一度热情高涨。从开始时满富激情到最后汗水背后的复杂心情，点点滴滴无不令我回味无常。当我快要完成老师下达给我的任务的时候，我仿佛经过一次翻山越岭，登上了高山之颠，顿时心旷神怡，眼前豁然开朗。生活就是这样，汗水预示着结果也见证着收获。劳动是人类生存生活永恒不变的话题。课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练。通过实习，我才真正领略到“艰苦奋斗”这一词的真正含义，我才意识到老一辈测绘为我们的社会付出。我想说，课程设计确实有些辛苦，但苦中也有乐，在如今物欲很流的世界，很少有机会能与大自然亲密接触，但我们可以，而且课程设计也是一个团队的任务，一起的工作可以让我们有说有笑，相互帮助，配合默契，多少人间欢乐在这里洒下，大学里两年的相处还赶不上这十来天的实习，我感觉我和同学们之间的距离更加近了；我想说，课程设计确实很累，但当我们所查算的数据制成成果时，心中也不免产生兴奋； 正所谓“三百六十行，行行出状元”。我们同样可以为社会作出我们应该做的一切，这有什么不好？我不断的反问自己。也许有人不喜欢课程设计，也许有人认为课程设计太苦，但我认为无论干什么，只要人生活的有意义就可。社会需要我们，我