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机械制造技术基础
课 程 设 计 说 明 书
设计题目： 设计“CA6140车床手柄座831015”零件的机械加工工艺规程
开始日期： 2008年 月 日
完成日期： 2008年 月 日
学生姓名：
班级学号：
指导教师：
系 主 任：
学校名称：
重 庆 工 学 院
机械制造技术基础课程设计任务书
题目：设计“CA6140车床手柄座831015”零件的机械加工工艺规程（年产量为2000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张
4.机械加工工序卡片 1套
5.专用夹具装配图 1张
6.专用夹具专用零件图 1张
7.设计说明书 1份
班 级
学 号
学 生
指 导 老 师
系 主 任
2008年6月
序 言
机械制造技术基础课程设计是在学习完了机械制造技术基础和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的又一个实践性教学环节。这次设计使我们能综合运用机械制造技术基础中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决了零件机械制造工艺问题，为今后的毕业设计及未来从事的工作打下了良好的基础。
在些次设计中我们主要是设计CA6140拨叉的机械加工工艺规程。在此次课程设计过程中，我小组成员齐心协力、共同努力完成了此项设计。在此期间查阅了大量的书籍，并且得到了有关老师的指点。
第9小组
2008年 月 日
设计的目的
机械制造技术基础课程设计是在学完了机械制造技术基础课程进行了生产实习之后的一个重要的实践教学环节。学生通过设计能获得综合运用过去所学过的全部课程进行机械制造工艺及结构设计的基本能力，为以后做好毕业设计、走上工作岗位进行一次综合训练和准备。它要求学生综合运用本课程及有关先修课程的理论和实践知识，进行零件加工工艺规程的设计。其目的如下：
①培养学生解决机械加工工艺问题的能力。通过课程设计，熟练运用机械技术基础课程中的基本理论及在生产实习中学到的实践知识，正确地解决一个零件在加工中定位、加紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量，初步具备设计一个中等复杂程度零件的能力。
②培养学生熟悉并运用有关手册、规范、图表等技术资料的能力。
③进一步培养学生识图、制图、运用和编写技术文件等基本技能。
二、零件的分析
(一)零件的作用
题目所给的零件是CA6140车床的手柄座。它位于车床操作机构中，可同时操纵离合器和制动器，即同时控制主轴的开、停、换向和制动。操作过程如下：当手把控制手柄座向上扳动时，车床内部的拉杆往外移，则齿扇向顺时针方向转动，带动齿条轴往右移动，通过拨叉使滑套向右移，压下羊角形摆块的右角，从而使推拉杆向左移动，于是左离合器接合，主轴正转；同理，当手把控制手柄座向下扳动时，推拉杆右移，右离合器接合，主轴反转。当手把在中间位置时，推拉杆处于中间位置，左、右离合器均不接合，主轴的传动断开，此时齿条轴上的凸起部分正压在制动器杠杆的下端，制动带被拉紧，使主铀制动。
(二)零件的工艺分析
CA6140车床手柄座有多处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下：
1．以为中心的加工表面
这一组的加工表面有的孔，以及上下端面，，下端面为的圆柱端面；孔壁上有距下端面11mm、与孔中心轴所在前视面呈角的螺纹孔，尺寸为M10-7H，另外还有一个尺寸为6H9的槽，孔与槽的总宽度为27.3H11。
2．以为中心的加工表面
该组的加工表面有的螺纹孔(有位置要求)，加工时测量深度为25mm，钻孔深度为28mm。上孔壁有一个配铰的锥销通孔，该通孔有位置要求。
3．以为中心的加工表面
本组的加工表面有的孔(两个)，及其两个内端面(对称)，两端面均有位置要求，端面之间的距离为mm。，孔除了有位置要求以外还有平行度的形状公差要求(与孔壁之间的平行度公差为)
4．以为中心的加工表面
这组的加工表面有的孔，该孔通至上的槽，并有位置要求。
由上面的分析可知，加工时应先加工完一组表面，再以这组加工后的表面为基准加工另外一组。
三、工艺规程设计
(一)确定毛坯的制造形式
零件材料为HT200。手柄座在使用过程中不经常的变动，它的只起支撑的作用，受到的冲击不是很大，只是在纵向上受到很大的压力。在加工过程中的精度保证很重要，它对工件的定位有一定的保证作用。
(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，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，现选取孔的下端面作为粗基准，利用一组共两块V形块分别支承和作主要定位面，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，此处不作介绍。
(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：备料
工序二：铸造毛坯
工序三：粗铣上、下表面，精铣下表面；
工序四：粗、精车孔；
工序五：插键槽6H9；
工序六：铣槽1443 mm；
工序七：钻、拉孔；
工序八：钻孔；
工序九：钻、扩螺纹孔；
工序十：钻、钳锥销通孔、M10-7H；
工序十一：终检。
（2）工艺路线方案二：
工序一：备料
工序二：铸造毛坯
工序三：粗、精车；
工序四：粗铣上、下表面；
工序五：精铣下表面；
工序六：插键槽6H9 mm；
工序七：铣槽14 mm 43 mm；
工序八：钻孔；
工序九：钻、拉孔；
工序十：钻、扩；
工序十一：钻、钳锥销通孔、M10-7H；
工序十二：终检。
（3）、工艺方案的分析：
上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先加工上下表面为中心的一组工艺，然后加工的孔，再以的孔的孔为基准加工的孔。方案二则是先加孔后再加工上下表面，再加工孔，此时方案二采用车床加工工序一，这样有利提高效率，节省成本。经比较可知，先加工上下表面，再以上下表面为基准加工及插键槽，最后完成对的孔的定位。显然方案一比方案二的装夹次数减少了，同时也更好的保证了精度要求。
综上所述，零件的具体工艺过程如下：
工序一：备料
工序二：铸造毛坯
工序三：铣、半精铣凸台端面和大端面，选用X51立式铣床；
工序四：钻，扩，铰内孔，选用Z535立式钻床；
工序五：钻，粗铰，精铰孔，选用Z525立式钻床；
工序六：铣槽mm，选用X63卧式铣床；
工序七：钻、粗铰、精铰螺纹孔，选用Z525立式钻床；
工序八：钻底孔，攻螺纹孔M10-H7mm，选用Z525立式钻床；
工序九：钻锥销通孔，选用Z525立式钻床；
工序十：拉键槽6H9mm；
工序十一：钻槽底通孔钻，选用Z525立式钻床；
工序十二：终检。
（四）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定
“手柄座”零件材料为铸铁，硬度为HBS65～87，毛坯的重量约为2Kg，生产类型为大批量生产，采用砂型铸模。相关数据参见零件图。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（端面）。
查《机械制造工艺设计简明手册》（以下称《工艺手册》）表2.2～2.5，取端面长度余量均为2.5（均为双边加工）
铣削加工余量为：
粗铣 1mm
精铣 0mm
2．内孔（已铸成孔）
查《工艺手册》表2.2～2.5，取已铸成孔长度余量为3，即铸成孔半径为21mm。
工序尺寸加工余量：
钻孔 2mm
扩孔 0.125mm
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
1．工序三的切削用量及基本工时的确定：铣、半精铣凸台端面和大端面。
⑴铣凸台端面：
选择铣刀半径为25mm，齿数Z=6（见《工艺手册》表3.1－27）
，（《切削》表3.7和《切削》表3.8）
（《切削》表3.9）
按机床选取
实际切削速度：
工作台每分钟进给量：
铣床工作台进给量：
基本工时：
⑵半精铣凸台端面：
加工余量为Z=1mm
切削速度为
选用主轴转速为
工作台进给量：
基本工时：
⑶粗铣大端面：
进行两次铣削，第一次Z=2mm，第二次Z=1mm
选用主轴为
实际切削速度：
工作台进给量：
基本工时：
⑷半精铣大端面：
切削速度：
选用主轴为
工作台进给量：
基本工时：
2．工序四的切削用量及基本工时的确定：钻→扩→粗、精铰通孔。
⑴钻孔：
选择高速钢锥柄标准麻花钻（见《工艺手册》表3.1－6）
（《切削》表2.7和《工艺》表4.2－16）
（《切削》表2.15）硬度200－217
按机床选取（《工艺》表4.2－5）
实际切削速度：
基本工时：（《工艺》表6.2－5）
⑵扩孔：
选择高速钢锥柄扩孔钻（《工艺》表3.1－8）
由《切削》表2.10得扩孔钻扩孔时的进给量，并由《工艺》表4.2－16取，扩孔钻扩孔时的切削速度。
由《切削》表2.15得，故：
按机床选取
基本工时：
⑶铰孔：
选择高速钢锥柄机用铰刀（《工艺》表3.1－17），
由《切削》表2.24得，，，
由《工艺》表4.2－16得，
按机床选取，则：
基本工时：
3．工序五的削用量及基本工时的确定：钻→粗铰→精铰孔。
⑴钻孔：
选择高速钢锥柄麻花钻（《工艺》表3.1－6）
由《切削》表2.7和《工艺》表4.2－16查得
（《切削》表2.15）
按机床选取
基本工时：
⑵粗铰孔：
选择的高速钢铰刀（《工艺》表2.11）
由《切削》表2.24和《工艺》表4.2－15查得
按机床选取
基本工时：
⑶精铰孔：
选择的铰刀
按机床选取
基本工时：
4．工序六的切削用量及基本工时的确定：铣的槽。
选用高速钢圆柱形铣刀，齿数Z=6
⑴第一次走刀：
按机床选取
工作台进给量：
基本工时：
⑵第二次走刀：
按机床选取
工作台进给量：
基本工时：
5．工序七的切削用量及基本工时的确定。
⑴钻孔：
选择高速钢锥柄麻花钻（《工艺》表3.5－6）
由《切削》表2.7和《工艺》表4.2－16查得
（《切削》表2.15）
按机床选取
基本工时：
⑵粗铰孔：
选择高速钢锥柄机用铰刀（《工艺》表3.1－17）
，，，
按机床选取（《工艺》表42－15）
（《工艺》表4.2－16）
基本工时：
⑶精铣孔：
选择高速钢锥柄机用铰刀（《工艺》表3.1－17）
由《切削》表2.24查得
，，
（《工艺》表42－16）
按机床选取
基本工时：
6．工序八的切削用量及基本工时的确定：钻底孔，攻螺纹M10mm。
⑴钻底孔：
选用高速钢锥柄麻花钻（《工艺》表3.1－6）
由《切削》表2.7和《工艺》表4.2－16查得
（《切削》表2.15）
按机床选取
基本工时：
⑵攻螺纹M10mm：
选择M10mm高速钢机用丝锥
等于工件螺纹的螺距，即
按机床选取
基本工时：
7．工序九的切削用量及基本工时的确定：加工的锥销通孔。
⑴钻的圆锥孔：
选择的高速钢麻花钻
按机床选取
基本工时：
⑵铰的孔：
选择的铰刀
按机床选取
基本工时：
8．工序十一的切削用量及基本工时的确定：加工的孔。
⑴钻孔：
选择的高速钢锥柄麻花钻
按机床选取
基本工时：
⑵铰孔：
选择的铰刀
按机床选取
基本工时：
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，需要设计专用的夹具。
有老师分配的任务，我被要求设计第Ⅳ道工序----钻孔Φ14H7，本夹具将用于Z525立式钻床。
(1)、问题提出
本夹具主要用来钻Φ14H7的孔，同时对孔的同轴度及加工精度有一定的要求。且在钻孔后还要进行拉孔，以保证其精度要求，为了使其误差减小，在工序工序二、工序三中的加工也得有精度要求。因此，在本道工序加工时，主要应考虑如何提高生产率、降低劳动强度、提高加工质量。
（1）、夹具设计
1 ） 定位基准的选择：工件以Φ25H8孔及端面和ΦH7孔为定位基准；
2 ） 夹紧力分析；
3 ） 定位误差的分析；
4 ） 夹具设计及操作的简要说明； 如前所述，在设计夹具时，为提高生产率，首先想到是怎么样方便的安装和拆卸，本道工序就是采用了快换垫圈的方式。由于本夹具是对工件进行钻孔，因此在铅直方向受到很大的冲击力，故在其相应的方向上应适当的考虑强度上的要求。并设法减少夹具的的占地面积，使之很方便的操作和快速的切换工件。
因此，应设法解决上述问题。目前采取的措施有：一是提高毛坯的精度，使最大切削深度降低，以降低切削力；二是选择精度的心轴，使其定位精确，并使心轴连在夹具体内，这样可以减少纵向倾斜的偏差；三是：加大螺母和开口垫圈的加紧力。使工作进行时，工作紧凑和保证加工要求。夹具体上装有快换钻套，使夹具在一批零件之间能加工不同要求的零件，同时在夹具体上装有一块可翻动的盖模板，这样有利于工件的拆装。
参考文献
1.朱绍华，黄燕滨等编. 机械加工工艺. 北京：机械工业出版社，1996.9
2.廖念钊等主编. 互换性与技术测量. 北京：中国计量出版社，2000.1
3.钱祥生等编着. 开目CAPP软件自学教程第2版. 北京：机械工业出版社，2006.8
4.张胜文，赵良才编. 计算机辅助工艺设计——CAPP系统设计. 北京：机械工业出版社，2005.1
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