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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φ20孔与操纵机构相连，二下方的φ50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φ20为中心的加工表面
这一组加工表面包括：φ20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φ50为中心的加工表面
这一组加工表面包括：φ50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φ50的孔上下两个端面与φ20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)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
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φ20mm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φ32mm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，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φ20mm孔上端面。
工序三 钻、扩、铰、精铰φ20mm、φ50mm孔。
工序四 粗、精铣φ50mm孔上端面
工序五 粗、精铣φ50mm、φ20mm孔下端面。
工序六 切断。
工序七 钻φ4mm孔（装配时钻铰锥孔）。
工序八 钻一个φ4mm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φ20mm孔上端面。
工序三 粗、精铣φ20mm孔下端面。
工序四 钻、扩、铰、精铰φ20mm孔。
工序五 钻、扩、铰、精铰φ50mm孔。
工序六 粗、精铣φ50mm孔上端面
工序七 粗、精铣φ50mm孔下端面。
工序八 切断。
工序九 钻φ4mm孔（装配时钻铰锥孔）。
工序十 钻一个φ4mm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φ32mm外圆为粗基准，粗铣φ20mm孔下端面。
工序三 精铣φ20mm孔上下端面。
工序四 以φ20mm孔上端面为精基准，钻、扩、铰、精铰φ20mm孔，保证垂直度误差不超过0.05mm,孔的精度达到IT7。
工序五 以φ20mm孔为精基准，钻、扩、铰、精铰φ50mm孔，保证孔的精度达到IT7。
工序六 切断。
工序七 以φ20mm孔为精基准，粗铣φ50mm孔上下端面。
工序八 以φ20mm孔为精基准，精铣φ50mm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φ20mm孔为精基准，钻φ4mm孔（装配时钻铰锥孔）。
工序十 以φ20孔为精基准，钻一个φ4孔，攻M6螺纹。
工序十一 以φ20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φ50、φ20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
”CA6140车床拨叉”；零件材料为HT200，硬度190～210HB，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：
1. 外圆表面延轴线方向长度方向的加工余量及公差（φ20，φ50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φ20，φ50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（φ50已铸成孔）
查《工艺手册》表2.2～2.5，取φ50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φ20孔上端面为精基准，钻、扩、铰、精铰φ20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190~210HB,表面粗糙度为3.2，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
按加工要求选择进给量：
根据《手册》，由表10.4.1可查出：
由孔深与孔径比 ，修正系数取=1.0
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
查《手册》表10.4-8后刀面最大磨损限度（查《切》）为0.5～０.８mm，耐用度．
（3）切削速度
查《加工工艺手册》表10.4-9，钻、扩、铰孔时切屑速度计算公式为：Km/min
查《手册》得：C=8.1，Z=0.25，X=0，y=0.5，m=0.2
所以，=14.97m/min(0.25m/s)
查《手册》机床说明书取实际转速为
故实际的切削速度
（4）计算轴向力F及校验扭矩P及功率M
查《手册》轴向力，扭矩及功率的计算公式分别为：
F=CdfK（N），P=（kw）,M=CdfK(N.M)
查表得: C=420、Z=1.0、y=0.8、C0.206、Z=2.0、y =0.8
由表10.4-12,钻孔条件改变时轴向力及扭矩的修正系数分别为:K=K=0.94,K=1.0,K=1.0,K=1.0,K=1.0
所以:F=3950(N),M=34.88(N.M),P=0.97(kw)
校验机床功率:由机床说明书P=2.8,机床效率=0.81
机床有效功率为:P= P=2.8×0.81=2.268(kw)
所以 , P> P,故选择切削用量可用。
即：d=18mm，f=0.48mm/r，n=272r/min,v=15m/min。
此时,F=3950N,M=34.88N.M, P=0.97kw。
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：
铰孔：
精铰：
三、 卡具设计
经过与老师协商，决定设计第四道工序——以孔下端面为精基准，钻扩孔，保证垂直精度误差不超过0.05mm。本卡具将用于Z525立式钻床。
1问题的提出
利用本夹具主要是钻扩孔，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
由零件图可知，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，故采用孔的下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：
在计算卡紧力时，只考虑扭矩的影响，查《手册》可得：
卡紧力：W=
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
本工序采用孔下端面定位，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：，所以
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，工件一圆弧面对准固定V形块，然后推动螺钉使活动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。由于孔需要钻、扩，故采用快换钻套。
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.
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