机械制造工艺课程设计 (2).doc

机械制造工艺学课程设计说明书 设计题目 设计“车床拨叉”（831007）零件的机械 加工工艺规程及其机床夹具 设 计 者 潘志荣 指导老师 吴勇华目录序言2一、零件的分析2 （一）零件的作用2 （二）零件的工艺分析22、 工艺规程设计3 （一）确定毛坯的制造形式3 （二）基面的选择3 （三）制定工艺路线3 （四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定5 （五）确定切削用量及基本工时63、 夹具设计18 （一）问题提出19 （二）夹具设计19 参考文献 21序言 机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的全部课程基础课、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教。一、零 件 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，主要起换挡作用，使主轴回转运动按照操作者的要求工作，获得所需要的速度和扭矩的作用。零件上方的22mm孔与操作机构相连，其下方的55mm半孔与控制齿轮所在的轴接触。通过上方的力拨动，使下方的齿轮实现变速。（二）零件的工艺分析：拨叉有两组加工面，它们之间有一定的位置精度要求。现分述如下： 1、以22mm孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：两个22mm的孔，两个22mm孔的的上端面，拨叉的底面，还有在两个40的外圆面上的两个M8螺孔和四个锥孔。 2、以55mm孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：55mm孔，55mm孔的上下端面 这两组加工表面之间有着一定的位置要求 （1）22mm孔的上端面与22mm孔中心线的垂直度公差为0.05mm； （2）55mm孔的上下端面与22mm孔中心线的垂直度公差为0.07mm。由以上分析可知，以粗加工后的拨叉底面作为精基准，然后借助于专用夹具来加工需要加工的表面，并且保证它们之间的位置精度要求。 二、工 艺 规 程 设 计 （一）确定毛坯的制造形式零件材料为HT200。考虑到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，以及生产的经济性，故选用铸件。由于零件的年产量为10万件，已达到大量生产的水平，而且单个零件的轮廓尺寸比较小，同时两件要铸在一起，毛坯的形状比较简单，故可采用金属型铸造。这可以提高生产效率，保证加工精度。 （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，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。 （1）粗基准的选择。按照有关粗基准的选择原则（即当零件有若干个不加工表面时，应以这些不加工表面作粗基准），以零件的底面作为主要粗基准，以两个40的外圆柱面作为辅助粗基准。 （2）精基准的选择。主要考虑应保证加工精度并使工件装夹得方便、准确、可靠。根据基准重合的原则和基准不变的原则，以粗加工后的拨叉底面为主要精基准，以两个40的外圆柱面作为辅助精基准。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)制定工艺路线制定工艺路线的出发点，应当是使零件的加工精度（尺寸精度、形状精度、位置精度）和表面质量等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为中批量生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以专用夹具并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，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I 粗铣两个40mm孔的上下端面，73mm孔的上下端面 工序II 精铣两个40mm孔的上下端面，73mm孔的上下端面 工序III 粗镗、半精镗55mm孔至图样尺寸 工序IV 钻、扩、铰两个22mm孔至图样尺寸 工序V 钻8mm的锥销孔，再钻M8螺纹孔，后攻M8螺纹 工序VI 铣断保证图样尺寸 工序VII 去毛刺，检查 2、工艺路线方案二 工序I 粗铣两个40mm孔的上下端面 工序II 钻、扩、铰两个22mm孔至图样尺寸 工序III 粗铣55mm孔的上端面26mm，周径至71mm；粗铣55mm 孔下端面至47mm，周径至71mm；精铣两个40mm孔的上 端面至50mm；精铣55mm孔的上端面至25mm，周径至 73mm；精铣55mm孔的下端面至45mm，周径至73mm 工序IV 粗镗、半精镗55mm孔至图样尺寸 工序V 钻8mm的锥销孔，再钻M8螺纹孔，后攻M8螺纹 工序VI 铣断保证图样尺寸 工序VII 去毛刺，检查 3、工艺方案的比较与分析 上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先加工完与22mm孔有垂直度公差要求的三个端面，然后再加工22mm孔；而方案二则与此相反，先是以拨叉的底面为基准面加工22mm孔至图样尺寸，后同样以拨叉的底面为基准面，加工与之有垂直度公差要求的三个端面。两个方案相比较可以看出，方案一的装夹次数少，但在加工22mm孔时，由于切削力比较大，可能会引起工件的抖动，产生微小变形，这会影响到与22mm孔有垂直度公差要求的三个端面，很难保证这三个端面的位置精度要求；方案二是在加工22mm孔时可能引起工件微小变形后再去加工那三个端面，这时的位置精度较易保证。因此，最后的加工路线如下： 工序I 粗铣两个40mm孔的上下端面 工序II 钻、扩、铰两个22mm孔至图样尺寸 工序III 粗铣55mm孔的上端面至26mm，周径至71mm； 粗铣55mm 孔下端面至26mm，周径71mm； 精铣两个40mm孔的上端面至50mm； 精铣55mm孔的上端面至25mm，周径至73mm； 精铣55mm孔的下端面至45mm，周径至73mm 工序IV 粗镗、半精镗55mm孔至图样尺寸 工序V 钻8mm的锥销孔，再钻M8螺纹孔，后攻M8螺纹 工序VI 铣断保证图样尺寸 工序VII 去毛刺，检查 以上工艺过程详见机械加工工艺过程综合卡片。 （四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “拨叉”零件材料为HT200，硬度170220HB，毛坯重量为1.0kg，生产类型为大量生产，采用金属型铸造毛坯。 根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加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（40mm及73mm） 考虑到这些表面为非加工面，并且金属型铸造出来的毛坯毛表面粗糙度Ra6.312.5，其尺寸铸造精度为CT9，保证了其精度要求。 2、外圆表面沿轴线长度方向加工余量（孔22mm 的上下端面） 外圆表面沿轴线长度方向的加工（孔22mm的上端面）是属于双侧加工，尺寸公差等级为CT9，加工余量等级为MAF,参照机械制造工艺设计简明手册表2.2-4得：外圆表面沿轴线长度方向的加工余量为4mm。 3、两内孔22mm 毛坯为实心，两内孔精度要求为IT7，表面粗糙度为Ra1.6m。参照机械制造工艺设计简明手册表2.3-8确定工序尺寸及余量为： 钻 孔：20mm 扩孔钻：21.8mm 2Z=1.8mm 铰 孔：22H7mm 2Z=0.2mm 4、中间孔（55mm及73mm） 中间孔55mm尺寸较大，可以铸造，并且是属于双侧加工，其尺寸公差等级为CT9，加工余量等级为MAF，参照机械制造工艺设计简明手册表 得：中间孔的铸造毛坯为51 mm。73mm孔在55mm孔铣屑可得到。73mm孔的轴向尺寸上下表面距离为30mm。由于其轴向尺寸要求不高，可直接铸造得到。中间孔55mm的精度要求界与IT12-IT13之间，表面粗糙度为Ra3.2m，参照机械制造工艺设计简明手册表2.3-10确定55 mm孔的工序尺寸及余量： 粗 镗：53mm 2Z=2mm 半精镗：55mm 2Z=2mm 参照机械制造工艺设计简明手册表2.3-21确定73 mm孔的工序尺寸及余量： 粗铣 ：71mm 2Z=20mm 精铣 ：73mm 2Z= 2mm5、螺纹孔及锥孔（M8mm及8mm）毛坯为实心。参照机械制造工艺设计简明手册表2.3-9和表3.1-47来确定钻8mm螺纹孔及8mm锥销孔和攻螺纹孔的丝锥。 （五）确定切屑用量及基本工时 工序I ：粗铣两个40mm孔的上下端面 （1）粗铣两个40mm孔的上端面 1、加工条件 工件材料：HT200，=160MPa，硬度170220HB 机床：XA5032型立铣床 刀具：刀片材料YG6。根据切屑手册表3.1和3.16，得端铣刀直径d=80mm，齿数z=10. 2、计算切屑用量 1）进给量f 铣削深度a=1.5mm 根据切屑手册表3.16，铣刀每齿进给量f=0.13mm/z 2）切屑速度 根据切屑手册表3.16，确定 v=110m/min 3）机床主轴转速 根据切屑手册表3.16，确定 n=439r/min 按机床选取n=375r/min （见切屑手册表3.30） 所以实际切削速度v=94.2（m/min） 根据切屑手册表3.16，确定 v=492mm/min 按机床选取 v=475mm/min （见切屑手册表3.30） 4）切削工时 t= 式中，L=l+y+，l=160mm，不对称安装铣刀，人切量及超切量由表3.26查得y+=47mm 所以 t=0.44（min）（2）粗铣拨叉的底面 1、加工条件 机床：XA5032型立铣床 刀具：刀片材料YG6。根据切屑手册表3.1和3.16，得端铣刀直径d=200mm，齿数z=16. 2、计算切屑用量 1）进给量f 铣削深度a=1.5mm 根据切屑手册表3.16，铣刀每齿进给量f=0.18mm/z 2）切屑速度 根据切屑手册表3.16，确定 v=89m/min 3）机床主轴转速 根据切屑手册表3.16，确定 n=142r/min 按机床选取n=118r/min （见切屑手册表3.30） 所以实际切削速度v=74.1（m/min） 根据切屑手册表3.16，确定 v=358mm/min 按机床选取 v=300mm/min （见切屑手册表3.30） 4）切削工时 t= 式中，L=l+y+，l=160mm，不对称安装铣刀，人切量及超切量由表3.26查得y+=60mm 所以 t=0.73（min） 工序II： 钻、扩、铰两个22mm孔至图样尺寸（1） 钻孔20mm 1、加工条件 工件材料：HT200，硬度170220HB 机床：Z3025型摇臂钻床 刀具：高速钢麻花钻头。钻头直径d=20mm，=12，b=3.2mmb=2mm，l=4mm，l=1.5mm，2=,120，=50，=30. 2、计算切屑用量 1）进给量f 钻头钻孔时的进给量f=0.700.86mm/r （见切屑手册表2.7） 钻头强度允许的进给量f=1.75mm/r （见切屑手册表2.） 机床进给机构强度允许的进给量f=1.2mm/r （见表2.9） 最终选择的机床进给量f=0.75mm/r 2）钻头磨钝标准及寿命 查切屑手册表2.12，当d=20mm，钻头后刀面的最大磨损量为0.50.8mm，寿命T=60min 3）切屑速度 查切屑手册表2.15，得切屑速度v=16m/min 4）机床主轴转速 n=254（r/mm） 按机床选取n=250r/mm （见机械制造工艺简明手册表4.2-12） 所以实际切屑速度v=15.7（m/min） 5）切屑工时 t= 式中，L=l+y+，l=51mm，人切量及超切量由表2.29查得y+=10mm 所以 t=0.32（min）（2） 扩孔21.8mm 1、加工条件 工件材料：HT200，硬度170220HB 机床：Z3025型摇臂钻床 刀具：高速钢麻花钻头。钻头直径d=21.8mm，=12，b=3.2mmb=2mm，l=4mm，l=1.5mm，2=,120，=50，=30. 2、计算切屑用量 1）进给量f 钻扩孔时的进给量f=0.80.9mm/r （见切屑手册表2.10） 钻头强度允许的进给量f=1.75mm/r （见切屑手册表2.8） 机床进给机构强度允许的进给量f=0.93mm/r （见表2.9） 最终选择的机床进给量f=0.85mm/r 2）钻头磨钝标准及寿命 查切屑手册表2.12，当d=21.8mm，钻头后刀面的最大磨损量为0.91.4mm，寿命T=40min 3）切屑速度 查切屑手册表2.15，得切屑速度v=18m/min 4）机床主轴转速 n=262（r/mm） 按机床选取n=250r/mm （见切屑手册表2.35） 所以实际切屑速度v=17.12（m/min） 5）切屑工时 t= 式中，L=l+y+，l=51mm，人切量及超切量由表2.29查得y+=10mm 所以 t=0.28（min）（3） 铰孔21.8mm 1、加工条件 工件材料：HT200，硬度170220HBS 机床：Z3025型摇臂钻床 刀具：硬质合金铰刀。钻头直径d=22mm，=-1，=12 =17 2、计算切屑用量 1）进给量f 铰孔时的进给量f=0.30.5mm/r （见切屑手册表2.25） 钻头强度允许的进给量f=1.75mm/r （见切屑手册表2.8） 机床进给机构强度允许的进给量f=0.93mm/r （见表2.9） 最终选择的机床进给量f=0.4mm/r 2）钻头磨钝标准及寿命 查切屑手册表2.12，当d=22mm，钻头后刀面的最大磨损量为0.60.9mm，寿命T=75min 3）切屑速度 查切屑手册表2.25，得切屑速度v=812m/min 选取切屑速度v=10m/min 4）机床主轴转速 n=144（r/mm） 按机床选取n=125r/mm （见机械制造工艺简明手册表4.2-12） 所以实际切屑速度v=8.63（m/min） 5）切屑工时 t= 式中，L=l+y+，l=50mm，人切量及超切量由表2.29查得y+=10mm 所以 t=1.2（min）工序III ：粗铣55mm孔的上端面至26mm，周径至71mm；粗铣55mm 孔下端面至47mm，周径至71mm；精铣 两个40mm孔的上 端面至50mm；精铣55mm孔的上端面至25mm，周径至 73mm；精铣55mm孔的下端面至45mm，周径至73mm （1）粗铣55mm孔的上端面至26 mm，周径至71mm 1、加工条件 工件材料：HT200，=160MPa，硬度170220HB 机床：XA5032型立铣床 刀具：涂层硬质合金铣刀。根据切屑手册表3.1，得三面刃铣刀直径d=50mm，齿数z=10. 2、计算切屑用量 1）铣削深度 a=4mm 2）进给量f 根据切屑手册表3.17，三面刃铣刀每齿进给量f=0.15mm/z 2）切屑速度 根据切屑手册表3.17，确定 v=100m/min 3）机床主轴转速 n=636（r/mm） 按机床选取n=600r/min （见切屑手册表3.30） 所以实际切削速度v=94.2（m/min） 当n=600r/min时，进给速度 v=fzn=0.1510600=900mm/min 按机床选取 v=750mm/min （见切屑手册表3.30） 4）切削工时 t= 式中，L=l+y+，l=mm，不对称安装铣刀，人切量及超切量由表3.26查得y+=50mm 所以 t=0.36（min） （2）粗铣55mm 孔下端面至46 mm，周径至71mm （3） 精铣 两个40mm孔的上端面至50mm 1、加工条件 机床：XA5032型立铣床 刀具：涂层硬质合金铣刀。根据切屑手册表3.1，得三面刃铣刀直径d=50mm，齿数z=10. 2、计算切屑用量 1）铣削深度 a=1mm 2）进给量f 根据切屑手册表3.17，三面刃铣刀每齿进给量f=0.102mm/z 2）切屑速度 根据切屑手册表3.17，确定 v=145m/min 3）机床主轴转速 n=923（r/mm） 按机床选取n=950r/min （见切屑手册表3.30） 所以实际切削速度v=149（m/min） 当n=950r/min时，进给速度 v=fzn=0.10210950=969mm/min 按机床选取 v=950mm/min （见切屑手册表3.30） 4）切削工时 t= 式中，L=l+y+，l=160mm，不对称安装铣刀，人切量及超切量由表3.26查得y+=50mm 所以 t=0.22（min） （4）精铣55mm孔的上端面至25mm，周径至73mm 1、加工条件 机床：XA5032型立铣床 刀具：涂层硬质合金铣刀。根据切屑手册表3.1，得三面刃铣刀直径d=50mm，齿数z=10. 2、计算切屑用量 1）铣削深度 a=1mm 2）进给量f 根据切屑手册表3.17，三面刃铣刀每齿进给量f=0.102mm/z 2）切屑速度 根据切屑手册表3.17，确定 v=145m/min 3）机床主轴转速 n=923（r/mm） 按机床选取n=950r/min （见切屑手册表3.30） 所以实际切削速度v=149（m/min） 当n=950r/min时，进给速度 v=fzn=0.10210950=969mm/min 按机床选取 v=950mm/min （见切屑手册表3.30） 4）切削工时 t= 式中，L=l+y+，l=mm，不对称安装铣刀，人切量及超切量由表3.26查得y+=50mm 所以 t=0.29（min）（5） 精铣55mm孔的下端面至45mm，周径至73mm 工序IV：粗镗、半精镗55mm孔至图样尺寸（1）粗镗53mm孔 机床：T616型卧式铣镗床 刀具：硬质合金镗刀。 2、计算切屑用量 1）切削深度 a=1mm 2）进给量f 根据机械制造工艺简明手册表4.2-21，进给量f=0.2mm/r 2）机床主轴转速 按机床选取n=550r/min （见机械制造工艺简明手册表3.30） 3）切屑速度 v=91（m/min） 4）切削工时 t= 式中，L=mm， 所以 t=1.5（min） （2）半精镗55mm孔至图样尺寸 机床：T616型卧式铣镗床 刀具：硬质合金镗刀。 2、计算切屑用量 1）切削深度 a=1mm 2）进给量f 根据机械制造工艺简明手册表4.2-21，进给量f=0.1mm/r 2）机床主轴转速 按机床选取n=370r/min （见机械制造工艺简明手册表3.30） 3）切屑速度 v=63.9（m/min） 4）切削工时 t= 式中，L=mm， 所以 t=4.6（min） 工序V :钻8mm的锥销孔，再钻M8螺纹孔，后攻M8螺纹 (1)钻8mm的锥销孔 1、加工条件 机床：Z3025型摇臂钻床 刀具：高速钢麻花钻头。钻头直径d=8mm 2、计算切屑用量 1）进给量f 钻头钻孔时的进给量f=0.360.44mm/r （见切屑手册表2.7） 钻头强度允许的进给量f=0.72mm/r （见切屑手册表2.8） 机床进给机构强度允许的进给量f=2.0mm/r （见表2.9） 最终选择的机床进给量f=0.40mm/r 3）切屑速度 查切屑手册表2.15，得切屑速度v=14m/min 4）机床主轴转速 n=557（r/mm） 按机床选取n=500r/mm （见机械制造工艺简明手册表4.2-12） 所以实际切屑速度v=12.56（m/min） 5）切屑工时 t= 式中，L=l+y+，l=40mm，人切量及超切量由表2.29查得y+=6mm 所以 t=0.23（min）(2)钻M8螺纹孔 1、加工条件 机床：Z3025型摇臂钻床 刀具：高速钢麻花钻头。钻头直径d=8mm 2、计算切屑用量 1）进给量f 钻头钻孔时的进给量f=0.360.44mm/r （见切屑手册表2.7） 钻头强度允许的进给量f=0.72mm/r （见切屑手册表2.8） 机床进给机构强度允许的进给量f=2.0mm/r （见表2.9） 最终选择的机床进给量f=0.40mm/r 3）切屑速度 查切屑手册表2.15，得切屑速度v=14m/min 4）机床主轴转速 n=557（r/mm） 按机床选取n=500r/mm （见切屑手册表2.35） 所以实际切屑速度v=12.56（m/min） 5）切屑工时 t= 式中，L=l+y+，l=9mm，人切量及超切量由表2.29查得y+=6mm 所以 t=0.07（min） (3)用丝锥攻M8螺纹 切屑用量的参数和切屑工时靠工人操作技能。 工序VI：铣断保证图样尺寸 1、加工条件 工件材料：HT200，=160MPa，硬度170220HBS 机床：XA6132型万能铣床 刀具：YG6硬质合金圆盘铣刀。根据切屑手册表3.1和3.16，得端铣刀直径d=80mm，齿数z=10. 2、计算切屑用量 1）进给量f 铣削深度a=30mm 根据机械加工工艺手册表2.4-79，铣刀每齿进给量f=0.005mm/z 2）机床主轴转速 按机床选取n=600r/min （见切屑手册表3.30） 3）切屑速度 切削速度v=150（m/min） 4）切削工时 t= 式中，L=l+y+，l=73mm，不对称安装铣刀，人切量及超切量由表3.26查得y+=80mm 所以 t=5.1（min） 三、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，需要设计专用夹具。现在设计工序V 钻M8 螺纹孔的钻床夹具。本夹具将用于Z525型立式钻床，刀具为高速钢麻花钻头，对工件的外圆面进行加工。 （1）问题的提出本夹具主要用来钻8孔。在本道工序加工时，主要应考虑如何提高劳动生产效率，降低劳动强度，而精度不是主要问题。 （2）夹具设计1、定