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制造工艺学课程设计
机械制造工艺学
课程设计说明书
设计题目：制定831007拨叉的加工工艺，设计钻M8钻床夹具
班级：机电05—2班
学号：0501040232
设计者：董岩
指导教师：敖晓春
哈尔滨理工大学
2008年6月24号
机械制造工艺学课程设计任务书
题目: 制定831007拨叉的加工工艺，设计钻M8 孔钻床夹具
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张
4.机械加工工序卡片 1张
5.夹具零件图 1张
6.夹具装配图 1张
7. 课程设计说明书 1份 目录
设计说明书----------------------------------------------1
设计任务书----------------------------------------------2
序言-------------------------------------------------------4
零件的分析----------------------------------------------5
（一）零件的作用---------------------------------------------------5
（二）零件的工艺分析----------------------------------------------5
确定生产类型------------------------------------------------6
确定毛坯-------------------------------------------------------7
（一） 确定毛坯种类----------------------------------------------7
（二） 确定铸件加工余量及形状----------------------------------7
工艺规程设计-----------------------------------------------8
(一) 选择定位基准------------------------------------------------8
（二）制定工艺路线-----------------------------------------------8
（三）选择加工设备和工艺设备------------------------------------9
（四）机械加工余量、工序尺寸及公差的确定-----------------------------9
夹具设计-----------------------------------------------------15
(一) 问题的提出-------------------------------------------------15
(二) 夹具设计---------------------------------------------------15
参考文献-----------------------------------------------17
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
（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φ22孔与操纵机构相连，二下方的φ55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
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，为此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：
1.小头孔以及与此孔相通的的锥孔、螺纹孔
2.大头半圆孔
3.拨叉底面、小头孔端面、大头半圆孔端面，大头半圆孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.07mm，小头孔上端面与其中心线的垂直度误差为0.05mm。
由上面分析可知，可以粗加工拨叉底面，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、 确定生产类型
已知此拨叉零件的生产纲领为10000件/年，零件的质量是1.0Kg/个，查《机械制造工艺及设备设计指导手册》321页表15-2，可确定该拨叉生产类型为大批生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。
三 、 确定毛坯
（一） 确定毛坯种类：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，生产类型为大批生产，故选择铸件毛坯。查《机械制造工艺及设备设计指导手册》324页表15-5选用铸件尺寸公差等级CT9级。
（二） 确定铸件加工余量及形状：
《机械制造工艺及设备设计指导手册》325页表15-7，选用加工余量为MA-G级，并查表15-8确定各个加工面的铸件机械加工余量，铸件的分型面的选者及加工余量如下表所示：
简图 加工面代号基本尺寸加工余量等级加工余量说明
D122mmG3.02孔降一级双侧加工
D2 55mmG3.02孔降一级双侧加工
T273mm6.5单侧加工
T350mmG2.5单侧加工
T473mm6.5单侧加工
（三）绘制铸件零件图：见附页
四 、工艺规程设计
(一)选择定位基准：
1 粗基准的选择：以零件的底面为主要的定位粗基准，以两个小头孔外圆表面为辅助粗基准。
2 精基准的选择：考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以粗加工后的底面为主要的定位精基准，以两个小头孔外圆柱表面为辅助的定位精基准。
（二）制定工艺路线
根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，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。查《机械制造工艺及设备设计指导手册》346页表15-32、15-33、15-34，选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：
工序工序内容定位基准工序工序内容定位基准
010粗铣两端小头孔上端面T1及小头孔外圆100半精镗中间孔T1及小头孔外圆
020粗铣中间孔上端面T1及小头孔外圆110钻2-锥销孔、螺纹孔、功螺纹T1及小头孔
030粗铣中间孔下端面T3及小头孔外圆120铣断T1、D1
040精铣两端小头孔上端面T1及小头孔外圆130去毛刺
050精铣中间孔上端面T1及小头孔外圆140检查
060精铣中间孔下端面T3及小头孔外圆150若某道工序有误返工
070扩两端小头孔T1及小头孔外圆
080精铰两端小头孔T1及小头孔外圆
090扩中间孔T1及小头孔外圆
（三）选择加工设备和工艺设备
1 机床的选择：
工序010～060均为铣平面，可采用X6140卧式铣床。
工序070～080采用钻床。
工序090～100采用镗床。
工序110采用钻床。多刀具组合机床。
工序120采用铣断机床。
2 选择夹具：该拨叉的生产纲领为大批生产，所以采用专用夹具。
3 选择刀具：在铣床上加工的各工序，采用硬质合金铣刀即可保证加工质量。在铰孔，由于精度不高，可采用硬质合金铰刀。
4选择量具：两小头孔、中间孔均采用极限量规。
5其他：对垂直度误差采用千分表进行检测，对角度尺寸利用专用夹具保证，其他尺寸采用通用量具即可。
（四）机械加工余量、工序尺寸及公差的确定
1圆柱表面工序尺寸：
前面根据资料已初步确定工件各面的总加工余量，现在确定各表面的各个加工工序的加工余量如下：
加工表面加工内容加工余量精度等级工序尺寸表面粗糙度工序余量
最小最大
（D2）铸件6CT9
扩孔5.8IT126.32.06.25
半精镗0.2IT103.20.050.25
扩孔5.84IT126.32.06.25
精铰孔0.06IT71.60.050.25
2 平面工序尺寸：
工序号工序内容加工余量基本尺寸经济精度工序尺寸偏差工序余量
最小最大
铸件2.5CT9
010粗铣两端小头孔上端面258.5121.603.60
020粗铣中间孔上端面627121.656.5
030粗铣中间孔下端面621121.756.5
040精铣两端小头孔上端面0.558110. 351.16
050精铣中间孔上端面0.520.5100.471.12
060精铣中间孔下端面0.520100.471.12
3确定切削用量及时间定额：
工序010 以T1为粗基准，粗铣φ22孔上端面。
1. 加工条件
工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,铸造。
加工要求：粗铣φ22孔上端面。
机床：X6140卧式铣床。
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《机械制造工艺设计简明手册》（后简称《简明手册》）取刀具直径do=80mm。选择刀具前角γo＝＋5°后角αo＝8°，副后角αo’=8°，刀齿斜角λs=－10°,主刃Kr=60°,过渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°过渡刃宽bε=1mm。
2. 切削用量
1）铣削深度 因为切削量较小，故可以选择ap=1.5mm，一次走刀即可完成所需长度。
2）计算切削速度 按《简明手册》，V c=
算得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s
据XA6140铣床参数，选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。
5)校验机床功率 查《简明手册》Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为Pcm>Pcc。故校验合格。
最终确定 ap=1.5mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。
6）计算基本工时
tm＝L/ Vf=(32+80)/475=0.09min。
工序020和工序030 以T1及小头孔外圆为基准φ55孔上下端面。
1. 加工条件
工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,铸造。
加工要求：精铣φ55上端面。
机床：X6140卧式铣床。
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《简明手册》取刀具直径do=80mm。选择刀具前角γo＝＋5°后角αo＝8°，副后角αo’=8°，刀齿斜角λs=－10°,主刃Kr=60°,过渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°过渡刃宽bε=1mm。
2. 切削用量
1） 铣削深度 因为切削量较小，故可以选择ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需长度。
2） 每齿进给量 机床功率为7.5kw。查《简明手册》f=0.14~0.24mm/z。由于是对称铣，选较小量f=0.14 mm/z。
3） 查后刀面最大磨损及寿命
查《简明手册》表3.7，后刀面最大磨损为1.0~1.5mm。
查《简明手册》表3.8，寿命T=180min
4） 计算切削速度 按《简明手册》，查得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s
据XA6132铣床参数，选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。
5)校验机床功率 查《简明手册》Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为Pcm>Pcc。故校验合格。
最终确定 ap=1.0mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。
6）计算基本工时
tm＝L/ Vf=(32+80)/475=0.09min。
工序070和080以T1及小头孔外圆为基准，扩、精铰φ22孔，保证垂直度误差不超过0.05mm,孔的精度达到IT7。
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αo＝12°，二重刃长度bε=2.5mm,横刀长b=1.5mm,宽l=3mm,棱带长度 ° ° °
2.选择切削用量
（1）决定进给量
查《切》
所以，
按钻头强度选择 按机床强度选择
最终决定选择机床已有的进给量 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《简明手册》）为0.5～０.８mm，寿命．
（3）切削速度
查《切》 修正系数
故。
查《简明手册》机床实际转速为
故实际的切削速度
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：
精铰：
工序090和100 T1及小头孔外圆为基准，扩、半精镗φ55孔。
1. 选择钻头 选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=48mm，钻头采用双头刃磨法，后角αo＝11°，二重刃长度bε=11mm,横刀长b=5mm,弧面长l=9mm,棱带长度 ° ° °
2.选择切削用量
（1）决定进给量
查《简明手册》
按钻头强度选择 按机床强度选择
最终决定选择Z550机床已有的进给量 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《简明手册》）为0.8～1.2mm，寿命
扩孔后刀面最大磨损限度（查《简明手册》）为0.9～１.４mm，寿命
铰和精铰孔后刀面最大磨损限度（查《简明手册》）为０.６～０.９mm，寿命
（3）切削速度
查《切》 修正系数
故。
查《简明手册》机床实际转速为
故实际的切削速度
扩铰和半精铰的切削用量同理如下：
扩钻：
半精铰：
３.计算工时
所有工步工时相同。
五、 卡具设计
决定设计第110道工序——钻M8孔的钻床卡具。本卡具将用于Z525立式钻床。刀具为M8丝锥，以及∮4的高速钢麻花钻。
（一）问题的提出
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。因此，本步的重点应在卡紧的方便与快速性上。
（二）卡具设计
1．定位基准的选择
出于定位简单和快速的考虑，选择∮20孔为基准，即以一面上一长销（自由度限制数：5）配合以一挡销（自由度限制数：1）使工件完全定位。再使用快速螺旋卡紧机构进行卡紧。
2．切削力和卡紧力计算
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。
轴向力
扭矩
由于扭矩很小，计算时可忽略。
卡紧力为
取系数 S1=1.5 S2=S3=S4=1.1
则实际卡紧力为 F’=S1*S2*S3*S4*F=10.06N
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卡具体底版的水平力，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. 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。
六、参考文献
赵家齐编,机械制造工艺学课程设计指导书.---哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社，1984.8
李云主编,机械制造及设备指导手册.-- 北京:机械工业出版社,1997.8
孟少农主编,机械加工工艺手册.---2---北京:机械工业出版社,1991.9
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