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机械毕业设计全套
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GY01-140@拨叉课程设计3,机械毕业设计全套
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目 录 序言 . 1 1 零件的分析 . 2 1.1 零件的作用 . 2 1.2 零件的工艺分析 . 2 2 工艺规程的设 计 . 2 2.1 确定毛坯的制造形式 . 2 2.2 基面的选择 . 3 2.3 制定工艺路线 . 3 2.4 机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定 . 5 2.5 确立切削用量及基本工时 . 7 3 夹具设计 . 12 3.1 问题的提出 . 13 3.2 夹具设计 . 13 3.21 定位基准的选择 . 13 3.22 切削力和夹紧力的计算 . 13 3.23 定位误差分析 . 15 3.24 夹具设计及其简要说明 . 16 4 课程设计 心得 . 17 5 参考文献 . 18 nts中北大学课程设计说明书 1 序言 机械制造工艺学课程设计 是 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 学习 中占有重要的地位。 就我个人而言， 通过这次工艺课程设计，使我能够熟悉运用了相关手册图表，对识图 、制图 、 运算及编制文件各个方面都得到了长足的进步 ，同时我也把这次课程设计当做一次很真实的岗前练兵，希望能通过这次课程设计，能够使我面对问题时能够更理性， 更勇敢。 这个题目不仅仅是我一个人的，这是我们两个人的成果，这使我第一次感到了团队我们配合的很默契，也很成功，尽管结果可能不像老师预期的那样好，但是我们都已经很尽力了，只因基础知识不够扎实，水平有限，希望指 导老师能够多多包涵。 nts中北大学课程设计说明书 2 1 零件的分析 1.1 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 25孔与操纵机构相连，二下方的 60 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。 1.2 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 25mm孔 为中心的加工表面 这一组加工表 面包括： 25H7mm 的孔，以及 42mm 的圆柱两端面，其中主要加工表面为 25H7mm通孔。 （ 2） 以 60mm孔 为中心的加工表面 这一组加工表面包括： 60H12 的孔，以及 60H12 的 两个端面。 主要是 60H12 的孔。 （ 3） 铣 16H11的槽 这一组加工表面包括： 此槽的端面， 16H11mm 的槽的底面， 16H11mm的槽两侧面。 （ 4） 以 M22 1.5螺纹孔为中心的加工表面。 这一组加工表面包括： M22 1.5的螺纹孔，长 32mm的端面。 主要加工表面为 M22 1.5螺纹孔。 这两组加工表 面之间有着一定的位置要求，主要是： 1） 60孔端面与 25H7孔垂直度公差为 0.1mm.。 2） 16H11mm的槽与 25H7的孔垂直度公差为 0.08mm。 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。 2 工艺规程设计 2.1 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。 nts中北大学课程设计说明书 3 2.2 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 25 021.00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 42外圆 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。 2.3 制定工艺路线 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 机床配以专用 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 益 ，以便使生产成本尽量下降。 （ 1） 工艺路线方案一 工序一 粗、钻、扩、铰、精铰 25、 60孔 工序二 粗 、 精铣 60、 25孔下端面。 工序三 粗 、 精铣 25孔上端面 工序四 粗、精铣 60孔上端面 工序五 切断。 工序六 铣螺纹孔端面。 工序七 钻 22 孔（装配时钻铰锥孔）。 工序 八 攻 M22 1.5螺纹。 工序九 粗铣 半精铣 精铣槽所在的端面 工序 十 粗铣 半精铣 精 铣 16H11的槽 。 nts中北大学课程设计说明书 4 工序 十 一 检查。 上面 的 工序加工 不太合理，因为由经验告诉我们大多数都应该先铣平面再加工孔，那样会更能容易满足零件的加工要求， 效率 不 高，但同时钻 两 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 粗 、 精铣 25孔上端面。 工序二 粗 、 精铣 25孔下端面。 工序三 钻 、 扩 、 铰 、 精铰 25孔。 工序四 钻 、 扩 、 铰 、 精铰 60孔。 工序五 粗 、 精铣 60孔上端面 工序六 粗 、 精铣 60孔下端面。 工序七 切断。 工序八 铣螺纹孔端面。 工序九 钻 22 孔（装配时钻铰锥孔）。 工序十 攻 M22 1.5螺纹。 工序十一 粗铣 半精铣 精铣槽所在的端面 工序十二 粗 、 半精铣 精铣 16H11的槽。 工序十三 检查。 上面工序可以适合大多数生产，但 是在全部工序中间的工序七把两件铣断，对以后的各工序的加工定位夹紧不方便 ，从而导致 效率较低。 再看另一方案。 （ 3） 工艺路线方案三 工序一 粗 、 精铣 25孔上端面。 工序二 粗 、 精铣 25孔下端面。 工序三 钻 、 扩 、 铰 、 精铰 25孔。 工序四 钻 、 扩 、 铰 、 精铰 60孔。 工序五 粗 、 精铣 60孔上端面 工序六 粗 、 精铣 60孔下端面。 工序七 铣螺纹孔端面。 nts中北大学课程设计说明书 5 工序八 钻 22 孔（装配时钻铰锥孔）。 工序九 攻 M22 1.5螺纹。 工序十 粗铣 半精铣 精铣槽所在的端面。 工序十一 粗 、 半精铣 精铣 16H11的槽。 工序十二 切断。 工序十三 检查。 此方案仍有先钻孔再铣平面的不足，所以这个方案仍不是最好的工艺路线 综合考虑以上各方案的各不足因素，得到以下我的工艺路线。 （ 4） 工艺路线方案 四 工序一 以 42外圆为粗基准， 粗铣 25孔下端面。 工序二 精铣 25孔上下端面。 工序三 以 25孔上端面为精基准， 钻 、 扩 、 铰 、 精铰 25孔 ,孔的精度达到 IT7。 工 序四 以 25孔为精基准，粗铣 60孔上下端面。 工序五 以 25 孔为精基准，精铣 60 孔上下端面，保证端面相对孔的垂直度误差不超过 0.1。 工序六 以 25孔为精基准， 钻 、 镗 、 铰 60孔 ，保证 孔 的精度达到 IT8。 工序七 以 25孔为精基准， 铣 螺纹孔端面。 工序八 以 25孔为精基准， 钻 20孔（装配时钻铰锥孔）。 工序九 以 25孔为精基准， 钻一个 20 孔，攻 M22 1.5螺纹。 工序十 以 25孔为精基准， 铣 槽端面 。 工序十一 以 25孔为精基准，铣 16H11的槽保证槽的侧面相对孔的垂直度误差是 0.08。 工序十二 两件铣断 工序十 三 检查。 虽然工序仍然是十 三 步，但是效率大大提高了。工序一和工序二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 60、 25孔是精度要求所致。 以上工艺过程 见附图 。 2.4 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 坯 重量 1.45kg，生产类型 为nts中北大学课程设计说明书 6 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（ 42） 考虑其零件外圆表面为非加工表面，所以外圆表面为铸造毛坯， 没有粗糙度要求，因此直接铸造而成。 （ 2） 外圆表面沿 轴线方向长度方向的加工余量及公差（ 25， 60端面）。 查机械制造工艺设计简明手册（以下称工艺手册）表 3.1 26，取 25， 60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 2mm 半 精铣 0.5mm （ 3） 内孔（ 60已铸成 50的 孔） 查工艺手册表 2.2 2.5， 为了节省材料， 取 60 孔 已铸成孔长度余量为 3，即铸成孔 半径为 50mm。 工序尺寸加工余量： 钻孔 5mm 扩孔 0.5mm 铰孔 0.1mm 精铰 0mm 同上，零件 25的孔也已铸出 15的孔 。 工序尺寸加工余量： 钻孔至 23 余量为 8mm 扩孔钻 1.8 mm 粗铰孔 0.14 mm 精铰孔 0.06 mm （ 4） 槽 端 面至中心线垂直中心线方向长度加工余量 铸出 槽 端 面至中心线 47mm的距离 ，余量为 3mm。 工序尺寸加工余量： 粗铣 端 面 2.1 mm nts中北大学课程设计说明书 7 半精铣 0.7 mm 精铣 0.2 mm （ 5） 螺纹孔顶面加工 余量 铸出螺纹孔顶面至 25孔轴线且垂直轴线方向 40mm的距离，余量为 4 mm 工序尺寸加工余量： 粗铣顶面 3.1 mm 半精铣 0.7 mm 精铣 0.2 mm （ 6） 其他尺寸直接铸造得到 由于本设计规定的零件为中 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。 2.5 确立切削用量及基本工时 工序一 以 42外圆为粗基准，粗铣 25孔上下端面。 （ 1） 加工条件 工件材料： HT200, b =0.16GPa HB=200241,铸造 。 加工要求：粗铣 25孔上下端面。 机床： X53立 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,故据切削用量简明手册（后简称切削手册）取刀具直径 do=80mm。选择刀具前角 o 0 后角 o 15 ，副后角 o =10 ， 刀齿斜角 s= 15 ,主刃 Kr=60 ,过渡刃 Kr =30 ,副刃 Kr =5 过渡刃宽 b =1.5mm。 （ 2） 切削用量 1）铣削深度 因为切削量较小，故可以选择 ap=1.3mm，一次走刀即可完成所需长度 。 2）每齿进给量 机床功率为 10kw。查切削手册 f=0.080.15mm/z。由于是对称铣，选较小量 f=0.15 mm/z。 3） 查后刀面最大磨损及寿命 查机械切削用量 手册表 8，寿命 T=180min 4） 计算切削速度 按 2 表 14， V=1.84 nts中北大学课程设计说明书 8 n=7.32 fV=6.44 5）计算基本工时 tm L/ Vf=(90+36)/6.44=6.99min。 工序二 精铣 25孔上下端面。 （ 1） 加工条件 工件材料： HT200, b =0.16GPa HB=200241,铸造。 加工要求： 精铣 25上下端面。 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,故据切削用量简明手册（后简称切削手册）取刀具直径 do=80mm。选择刀具前角 o 5 后角 o 8 ，副后角 o =8 ，刀齿斜角 s= 10 ,主刃 Kr=60 ,过渡刃 Kr =30 ,副刃 Kr =5 过渡刃宽 b =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。查切削手册 表 5 f=0.140.24mm/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 查切削手册表 8，寿命 T=180min 4） 计算切削速度 按切削手册 表 14，查 得 Vf 6.44mm/s， 5） 计算基本工时 tm L+18 2/ Vf=(2+18 2)/6.44=5.9min。 工序三 以 25孔上端面为精基准，钻 、 扩 、 铰 、 精铰 25孔，孔的精度达到 IT7。 （ 1） 选择 钻床及 钻头 选择 Z5125A钻床， 选择高速钢麻花钻钻头 ，粗钻时 do=23mm，钻头采用双头刃磨法， nts中北大学课程设计说明书 9 （ 2） 选择切削用量 1）决定进给量 由 do=23mm,查 2 表 5 按钻头 rmmf /57.047.0 按机床 强度 查 1表 10.1-2选择 rmmf /8.1056.0 最终决定选择机床已有的进给量 rmmf /48.0 2） 耐用度 查 2表 9 T=4500s=75min 3） 切削速度 查 1 表 10.1-2 n=50-2000r/min 取 n=1000r/min. （ 3） 计算工时 m in19.0100048.0 12801 nfLt m 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： 选高速钢扩孔钻 min/1000 rn rmmf /8.07.0 mmd 8.240 m in12.01 0 0 075.0 12802 nfLt m 铰孔： 选 高速钢铰刀 min/1000 rn rmmf /6.23.1 mmd 94.240 m in07.01 0 0 03.1 12803 nfLt m 精铰： 选高速钢 铰刀 min/1000 rn rmmf /6.23.1 7250 Hd m in07.010003.1 12804 nfLt m m in45.04321 mmmmm ttttT 工序四 以 25孔为精基准，钻 、 粗镗 、 精 镗 60孔，保证 孔 的精度达到 IT7。 nts中北大学课程设计说明书 10 （ 1） 选择钻头 选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时 do=55mm，钻头采用双头刃磨法。 选择 Z5163A钻床 n=22.41000r/min, f=0.0631.2mm/r. （ 2） .选择切削用量 1）决定进给量 查 2 表 5钻头进给量 rmmf /2.10.1 按钻头强度选择 rmmf /0.1 按机床强度选择 rmmf /9.0 最终决定选择 Z5163A机床已有的进给量 rmmf /8.0 2） 计算工时 选择 n=600r/min 所以 m in07.08.0600/)2312( mt（ 3） 选择镗刀 选择高速钢镗刀， 粗镗时 do=59.9mm 选择卧式镗床 T68, 粗镗时 v=20-35 m/min,f=0.3-1.0 mm/r 精镗时 v=15-30 m/min,f=0.15-0.5 mm/r 工序五 粗铣 半精铣 精铣 槽 16H11的端面 （ 1） 选择机床刀具 选择立式铣床 X53K 硬质合金钢 Yab端铣刀 60pa（ 2） 切削用量 查 2表 5 f=0.140.24mm/r T=180min 取 f=0.15mm/r v=1.84m/min n=7.32r/min min/44.6 mVf （ 3） 计算工时 nts中北大学课程设计说明书 11 s19.444.6 2431 nfLt m 半精铣 04s.444.6 2422 nfLt m 23s.8ttT m2m1m 工序六 精铣 槽 16H11 本道工序 精铣槽之前已进行了粗铣和半精铣工步，此工序精铣槽须满足各技术要求 包括：槽宽 16H11，槽深 8H12，槽两侧面粗糙度为 3.2，槽底面粗糙度为 6.3。 （ 1） 选择机床及刀具 机床 x61W型万能铣床 刀具 错齿三面刃 铣刀 铣 槽 do=16mm查 1表 8 国家标准 GB1118 D=160mm d=40mm L=16mm 齿数 z=24 （ 2） 计算切削用量 1） 由 1表 9.4 1 和 3查得 走刀量 f=0.67 mm/r 2） 铣刀磨钝标准和耐用度 由 1表 9.4 6查得 磨钝标准为 0.20.3 表 9.4 7 查得 耐用度为 T=150min 3） 切削速度 由 1 式 3.2 vPuwYfXpmqV kzaaaTdCVVVVv0v 查表 9.4 8 得其中： 修正系数 0.1vk40VC 2.0vq 1.0vX 4.0vY 5.0vu 1.0vp m=0.5 nts中北大学课程设计说明书 12 mmzfa f 0 2 8.02467.0 6wa ， 8pa 代入上式，可得 v=49.5m/min=0.82m/s 4） 确定机床主轴速度 m in/5.390/5.61000 rsrdw vn s 由 3 按机床选取主轴转速为 6.33 r/s 所以 实际切削速度为 min/2.196/27.31000 msmdnv ww 5） 计算切削工时 szna ylvLTffm77.32 工序七 铣螺纹孔顶面 （ 1） 选择机床及刀具 机床： X53K立 式铣床。 刀具：硬质合金钢端铣刀 ,牌号 YG6。 （ 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） 刀具耐用度 查 2 表 寿命 T=180min。 3） 计算切削速度 查 2得 Vc 0.38mm/s， n=1.53r/min,Vf=1.42mm/s s16.120.28 85.1 nfLt m 工序八 两件铣断 3 夹 具设计 设计工序 精铣槽 16H11 的 夹 具。 nts中北大学课程设计说明书 13 3.1 问题的提出 本夹具要用 于精铣槽 16H11， 对 槽 16H11 的要 求 有： 槽宽 16H11 精度等级为 IT12级，槽深 8H12 精度等级 为 IT12 级，槽两侧面粗糙度为 3.2，槽底面粗糙度为 6.3。本道工序只精铣一下槽即达到各要求， 因此，在本道工序加工时，我们应 首先 考虑 保证槽的各加工精度， 如何提高生产效率，降低劳动强度 。 3.2 夹 具设计 3.21 定位基准的选择 拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件 的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此零件图没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。 25 的孔和其两端面都已加工好，为了使定位误差减小，选择已加工好的 25孔和其端面作为定位精基准，来设计本道工序的夹具，以两销和两已加工好的 25孔的端面作为定位夹具。 为了提高加工效率，缩短辅助时间，决定用简单的螺母作为夹紧机构。 3.22 切削力和 夹 紧力计算 （ 1） 刀具： 高速钢 错齿三面刃铣 刀 160mm z=24 机床： x61W型万 能铣床 由 3 所列公式 得 FVFzFwqueyzXpFndzafaCF0 查表 9.4 8 得其中： 修正系数 0.1vk30FC 83.0Fq 0.1FX 65.0Fy 83.0Fu 8Pa z=24 0Fw nts中北大学课程设计说明书 14 代入上式，可得 F=889.4N 因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。 安全系数 K=4321 KKKK其中： 1K 为基本安全系数 1.5 2K 为加工性质系数 1.1 3K为刀具钝化系数 1.1 4K 为断续切削系数 1.1 所以 NKFF 7.1775 （ 2） 夹紧力的计 算 选用夹紧螺钉夹紧机 由 FKffN 21 其中 f为夹紧面上的摩擦系数，取 25.021 ff F= zP +G G 为工件自重 Nff FN 4.355121 夹紧螺钉 ： 公称直径 d=20mm，材料 45钢 性能级数为 6.8级 MPaB 1006 M P aBs 480108 螺钉疲劳极限： M P aB 19260032.032.01 极限应力幅： M Pakkk ma 76.511l i m 许用应力幅： M P aS aaa 3.17l i m nts中北大学课程设计说明书 15 螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 ss s=3.54 取 s=4 得 MPa120 8.224 2cHdF满足要求 M P ad Nc1543.1 2 经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠， 使用快速螺旋定位机构快速人工 夹 紧，调节 夹 紧力调节 装置，即可指定可靠的夹紧力 3.23 定位误差分析 1） 定位元件尺寸及公差确定。 夹具的主要定位元件为一平面和两定位销，孔与销间隙配合。 2）工件的工序基准为孔心，当工件孔径为最大，定位销的孔径为最小时，孔心在任意方向上的最大变动量等于孔与销配合的最大间隙量。本夹具是用来在卧式镗床上加工，所以工件上孔与夹具上的定位销保持固定接触。此时可求出孔心在接触点与销中心连线方向上的最大变动量为孔径公差多一半。工件的定位基准为孔心。工序尺寸方向与固定接触点和销中心连线方向相同，则其定位误差为： Td=Dmax-Dmin 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 夹 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。 nts中北大学课程设计说明书 16 3.24 夹 具设计及操作的简要说明 如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为镗床夹具选择了压紧螺钉夹紧方式。本工序为精镗切削余量小，切削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。 本夹具的最大优点就是结构简单紧凑。 夹 具 的 夹 紧力不大，故 使用手动 夹 紧。为了提高生产力 ，使用快速螺旋 夹 紧机构。 nts中北大学课程设计说明书 17 4 课程设计心得 静静地 完成这几乎是最后的一步，不敢想这是一种什么感觉，只知道马上就轻松多了，大学里所剩不多的几个课程设计，我和我的伙伴很认真的为它忙碌了这一段难忘的日子，每天愁啊愁，真正到了现在才发现，胡子长了，头发也长了，也知道饿了，好像整个人都憔悴了，也管不了那么多了，毕竟大学里闲的时间多，也难得充实一把 ，还是压抑不住自己内心深处的兴奋。 课程设计我就不多说 了，有时候还是觉得不如其他同学做的好，大概真 是 水平不行吧，也懒得怪自己，毕竟也没轻松，每天瞎忙着，对得起自己就行了，至于答辩还得看指导教师的，听他们说挺好过的，心里还是七上八下的，毕竟时间有点紧，有些东西还是没有彻底的学透，只知道是那样用，还有其他同学帮助解决的，还需要更好的分析一下，该好好的谢谢一些人了，帮助过我的每一个人，谢谢你们了，以后的路我会更加努力的， 让我们未来的路上风雨兼程。 每一次课程设计都能长进不少，机械设计工艺学也不例外，把以前好多课，特别是那些基础课很好地又复习了一下，至于工艺课就更不用 说了，尽管考试的不怎么样，有些激动也有些紧张，一时间不知道该说些什么，这大概就是我的感受吧。 这次课程设计我收获最大的就是对团队的认识，一个团队的成功，需要团队里的每一人做好自己的事情，情形不好的时候可以互相鼓励，累了的时候可以继续坚持，埋下一颗颗晶莹的汗水，除了成功 收获的 更重要的是友谊，而我们每一个人都能深深地感受到这一点。 课程设计使我对生活的信念更加的坚定，也让我再一次在脸上写上笑容，前面的路还很长，每一次小的成功和失败都不应该长久的停留， 没有最终的目标，我只能一路向前，回想昨天，就把它当成别人的故事 ，而我，明天会好的，把握一下今天吧，这种很悠闲的生活很容易使一个人腐化的，就像是那种生了锈的钢铁，一路向前，飞翔蓝天。 由于每天忙着找工作，考研，我们只做到了这个水平，希望指导教师能够多多包涵，学生在此先谢过了。 nts中北大学课程设计说明书 18 5 参考文献 1崇凯 .机械制造技术基础课程设计指南 .北京 .化学工业出版社， 2006.12 2张龙勋 . 机械制造工艺学课程设计指导书及习题 .北京 :机械工业出版社， 2006.1 3孟少农，机械加工工艺手册 .北京 :机械工业出版社， 1991.9 4艾兴，肖诗纲 .切削用量简明手册 .北京 :机械工业出版社 5李益明 .机械制造工艺设计简明手册 .哈尔滨 :哈尔滨工业大学出版 6 赵家奇，机械制造工艺学课程设计指导书 2 版 .北京 :机械工业出版社， 2000.10 7 李云，机械制造及设备指导手册 . 北京 :机械工业出版社， 1997.8 nts目 录 序言 . 1 1 零件的分析 . 2 1.1 零件的作用 . 2 1.2 零件的工艺分析 . 2 2 工艺规程的设 计 . 2 2.1 确定毛坯的制造形式 . 2 2.2 基面的选择 . 3 2.3 制定工艺路线 . 3 2.4 机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定 . 5 2.5 确立切削用量及基本工时 . 7 3 夹具设计 . 12 3.1 问题的提出 . 13 3.2 夹具设计 . 13 3.21 定位基准的选择 . 13 3.22 切削力和夹紧力的计算 . 13 3.23 定位误差分析 . 15 3.24 夹具设计及其简要说明 . 16 4 课程设计 心得 . 17 5 参考文献 . 18 nts中北大学课程设计说明书 1 序言 机械制造工艺学课程设计 是 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 学习 中占有重要的地位。 就我个人而言， 通过这次工艺课程设计，使我能够熟悉运用了相关手册图表，对识图 、制图 、 运算及编制文件各个方面都得到了长足的进步 ，同时我也把这次课程设计当做一次很真实的岗前练兵，希望能通过这次课程设计，能够使我面对问题时能够更理性， 更勇敢。 这个题目不仅仅是我一个人的，这是我们两个人的成果，这使我第一次感到了团队我们配合的很默契，也很成功，尽管结果可能不像老师预期的那样好，但是我们都已经很尽力了，只因基础知识不够扎实，水平有限，希望指 导老师能够多多包涵。 nts中北大学课程设计说明书 2 1 零件的分析 1.1 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 25孔与操纵机构相连，二下方的 60 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。 1.2 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 25mm孔 为中心的加工表面 这一组加工表 面包括： 25H7mm 的孔，以及 42mm 的圆柱两端面，其中主要加工表面为 25H7mm通孔。 （ 2） 以 60mm孔 为中心的加工表面 这一组加工表面包括： 60H12 的孔，以及 60H12 的 两个端面。 主要是 60H12 的孔。 （ 3） 铣 16H11的槽 这一组加工表面包括： 此槽的端面， 16H11mm 的槽的底面， 16H11mm的槽两侧面。 （ 4） 以 M22 1.5螺纹孔为中心的加工表面。 这一组加工表面包括： M22 1.5的螺纹孔，长 32mm的端面。 主要加工表面为 M22 1.5螺纹孔。 这两组加工表 面之间有着一定的位置要求，主要是： 1） 60孔端面与 25H7孔垂直度公差为 0.1mm.。 2） 16H11mm的槽与 25H7的孔垂直度公差为 0.08mm。 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。 2 工艺规程设计 2.1 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。 nts中北大学课程设计说明书 3 2.2 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 25 021.00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 42外圆 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。 2.3 制定工艺路线 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 机床配以专用 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 益 ，以便使生产成本尽量下降。 （ 1） 工艺路线方案一 工序一 粗、钻、扩、铰、精铰 25、 60孔 工序二 粗 、 精铣 60、 25孔下端面。 工序三 粗 、 精铣 25孔上端面 工序四 粗、精铣 60孔上端面 工序五 切断。 工序六 铣螺纹孔端面。 工序七 钻 22 孔（装配时钻铰锥孔）。 工序 八 攻 M22 1.5螺纹。 工序九 粗铣 半精铣 精铣槽所在的端面 工序 十 粗铣 半精铣 精 铣 16H11的槽 。 nts中北大学课程设计说明书 4 工序 十 一 检查。 上面 的 工序加工 不太合理，因为由经验告诉我们大多数都应该先铣平面再加工孔，那样会更能容易满足零件的加工要求， 效率 不 高，但同时钻 两 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 粗 、 精铣 25孔上端面。 工序二 粗 、 精铣 25孔下端面。 工序三 钻 、 扩 、 铰 、 精铰 25孔。 工序四 钻 、 扩 、 铰 、 精铰 60孔。 工序五 粗 、 精铣 60孔上端面 工序六 粗 、 精铣 60孔下端面。 工序七 切断。 工序八 铣螺纹孔端面。 工序九 钻 22 孔（装配时钻铰锥孔）。 工序十 攻 M22 1.5螺纹。 工序十一 粗铣 半精铣 精铣槽所在的端面 工序十二 粗 、 半精铣 精铣 16H11的槽。 工序十三 检查。 上面工序可以适合大多数生产，但 是在全部工序中间的工序七把两件铣断，对以后的各工序的加工定位夹紧不方便 ，从而导致 效率较低。 再看另一方案。 （ 3） 工艺路线方案三 工序一 粗 、 精铣 25孔上端面。 工序二 粗 、 精铣 25孔下端面。 工序三 钻 、 扩 、 铰 、 精铰 25孔。 工序四 钻 、 扩 、 铰 、 精铰 60孔。 工序五 粗 、 精铣 60孔上端面 工序六 粗 、 精铣 60孔下端面。 工序七 铣螺纹孔端面。 nts中北大学课程设计说明书 5 工序八 钻 22 孔（装配时钻铰锥孔）。 工序九 攻 M22 1.5螺纹。 工序十 粗铣 半精铣 精铣槽所在的端面。 工序十一 粗 、 半精铣 精铣 16H11的槽。 工序十二 切断。 工序十三 检查。 此方案仍有先钻孔再铣平面的不足，所以这个方案仍不是最好的工艺路线 综合考虑以上各方案的各不足因素，得到以下我的工艺路线。 （ 4） 工艺路线方案 四 工序一 以 42外圆为粗基准， 粗铣 25孔下端面。 工序二 精铣 25孔上下端面。 工序三 以 25孔上端面为精基准， 钻 、 扩 、 铰 、 精铰 25孔 ,孔的精度达到 IT7。 工 序四 以 25孔为精基准，粗铣 60孔上下端面。 工序五 以 25 孔为精基准，精铣 60 孔上下端面，保证端面相对孔的垂直度误差不超过 0.1。 工序六 以 25孔为精基准， 钻 、 镗 、 铰 60孔 ，保证 孔 的精度达到 IT8。 工序七 以 25孔为精基准， 铣 螺纹孔端面。 工序八 以 25孔为精基准， 钻 20孔（装配时钻铰锥孔）。 工序九 以 25孔为精基准， 钻一个 20 孔，攻 M22 1.5螺纹。 工序十 以 25孔为精基准， 铣 槽端面 。 工序十一 以 25孔为精基准，铣 16H11的槽保证槽的侧面相对孔的垂直度误差是 0.08。 工序十二 两件铣断 工序十 三 检查。 虽然工序仍然是十 三 步，但是效率大大提高了。工序一和工序二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 60、 25孔是精度要求所致。 以上工艺过程 见附图 。 2.4 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 坯 重量 1.45kg，生产类型 为nts中北大学课程设计说明书 6 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（ 42） 考虑其零件外圆表面为非加工表面，所以外圆表面为铸造毛坯， 没有粗糙度要求，因此直接铸造而成。 （ 2） 外圆表面沿 轴线方向长度方向的加工余量及公差（ 25， 60端面）。 查机械制造工艺设计简明手册（以下称工艺手册）表 3.1 26，取 25， 60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 2mm 半 精铣 0.5mm （ 3） 内孔（ 60已铸成 50的 孔） 查工艺手册表 2.2 2.5， 为了节省材料， 取 60 孔 已铸成孔长度余量为 3，即铸成孔 半径为 50mm。 工序尺寸加工余量： 钻孔 5mm 扩孔 0.5mm 铰孔 0.1mm 精铰 0mm 同上，零件 25的孔也已铸出 15的孔 。 工序尺寸加工余量： 钻孔至 23 余量为 8mm 扩孔钻 1.8 mm 粗铰孔 0.14 mm 精铰孔 0.06 mm （ 4） 槽 端 面至中心线垂直中心线方向长度加工余量 铸出 槽 端 面至中心线 47mm的距离 ，余量为 3mm。 工序尺寸加工余量： 粗铣 端 面 2.1 mm nts中北大学课程设计说明书 7 半精铣 0.7 mm 精铣 0.2 mm （ 5） 螺纹孔顶面加工 余量 铸出螺纹孔顶面至 25孔轴线且垂直轴线方向 40mm的距离，余量为 4 mm 工序尺寸加工余量： 粗铣顶面 3.1 mm 半精铣 0.7 mm 精铣 0.2 mm （ 6） 其他尺寸直接铸造得到 由于本设计规定的零件为中 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。 2.5 确立切削用量及基本工时 工序一 以 42外圆为粗基准，粗铣 25孔上下端面。 （ 1） 加工条件 工件材料： HT200, b =0.16GPa HB=200241,铸造 。 加工要求：粗铣 25孔上下端面。 机床： X53立 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,故据切削用量简明手册（后简称切削手册）取刀具直径 do=80mm。选择刀具前角 o 0 后角 o 15 ，副后角 o =10 ， 刀齿斜角 s= 15 ,主刃 Kr=60 ,过渡刃 Kr =30 ,副刃 Kr =5 过渡刃宽 b =1.5mm。 （ 2） 切削用量 1）铣削深度 因为切削量较小，故可以选择 ap=1.3mm，一次走刀即可完成所需长度 。 2）每齿进给量 机床功率为 10kw。查切削手册 f=0.080.15mm/z。由于是对称铣，选较小量 f=0.15 mm/z。 3） 查后刀面最大磨损及寿命 查机械切削用量 手册表 8，寿命 T=180min 4） 计算切削速度 按 2 表 14， V=1.84 nts中北大学课程设计说明书 8 n=7.32 fV=6.44 5）计算基本工时 tm L/ Vf=(90+36)/6.44=6.99min。 工序二 精铣 25孔上下端面。 （ 1） 加工条件 工件材料： HT200, b =0.16GPa HB=200241,铸造。 加工要求： 精铣 25上下端面。 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,故据切削用量简明手册（后简称切削手册）取刀具直径 do=80mm。选择刀具前角 o 5 后角 o 8 ，副后角 o =8 ，刀齿斜角 s= 10 ,主刃 Kr=60 ,过渡刃 Kr =30 ,副刃 Kr =5 过渡刃宽 b =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。查切削手册 表 5 f=0.140.24mm/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 查切削手册表 8，寿命 T=180min 4） 计算切削速度 按切削手册 表 14，查 得 Vf 6.44mm/s， 5） 计算基本工时 tm L+18 2/ Vf=(2+18 2)/6.44=5.9min。 工序三 以 25孔上端面为精基准，钻 、 扩 、 铰 、 精铰 25孔，孔的精度达到 IT7。 （ 1） 选择 钻床及 钻头 选择 Z5125A钻床， 选择高速钢麻花钻钻头 ，粗钻时 do=23mm，钻头采用双头刃磨法， nts中北大学课程设计说明书 9 （ 2） 选择切削用量 1）决定进给量 由 do=23mm,查 2 表 5 按钻头 rmmf /57.047.0 按机床 强度 查 1表 10.1-2选择 rmmf /8.1056.0 最终决定选择机床已有的进给量 rmmf /48.0 2） 耐用度 查 2表 9 T=4500s=75min 3） 切削速度 查 1 表 10.1-2 n=50-2000r/min 取 n=1000r/min. （ 3） 计算工时 m in19.0100048.0 12801 nfLt m 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： 选高速钢扩孔钻 min/1000 rn rmmf /8.07.0 mmd 8.240 m in12.01 0 0 075.0 12802 nfLt m 铰孔： 选 高速钢铰刀 min/1000 rn rmmf /6.23.1 mmd 94.240 m in07.01 0 0 03.1 12803 nfLt m 精铰： 选高速钢 铰刀 min/1000 rn rmmf /6.23.1 7250 Hd m in07.010003.1 12804 nfLt m m in45.04321 mmmmm ttttT 工序四 以 25孔为精基准，钻 、 粗镗 、 精 镗 60孔，保证 孔 的精度达到 IT7。 nts中北大学课程设计说明书 10 （ 1） 选择钻头 选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时 do=55mm，钻头采用双头刃磨法。 选择 Z5163A钻床 n=22.41000r/min, f=0.0631.2mm/r. （ 2） .选择切削用量 1）决定进给量 查 2 表 5钻头进给量 rmmf /2.10.1 按钻头强度选择 rmmf /0.1 按机床强度选择 rmmf /9.0 最终决定选择 Z5163A机床已有的进给量 rmmf /8.0 2） 计算工时 选择 n=600r/min 所以 m in07.08.0600/)2312( mt（ 3） 选择镗刀 选择高速钢镗刀， 粗镗时 do=59.9mm 选择卧式镗床 T68, 粗镗时 v=20-35 m/min,f=0.3-1.0 mm/r 精镗时 v=15-30 m/min,f=0.15-0.5 mm/r 工序五 粗铣 半精铣 精铣 槽 16H11的端面 （ 1） 选择机床刀具 选择立式铣床 X53K 硬质合金钢 Yab端铣刀 60pa（ 2） 切削用量 查 2表 5 f=0.140.24mm/r T=180min 取 f=0.15mm/r v=1.84m/min n=7.32r/min min/44.6 mVf （ 3） 计算工时 nts中北大学课程设计说明书 11 s19.444.6 2431 nfLt m 半精铣 04s.444.6 2422 nfLt m 23s.8ttT m2m1m 工序六 精铣 槽 16H11 本道工序 精铣槽之前已进行了粗铣和半精铣工步，此工序精铣槽须满足各技术要求 包括：槽宽 16H11，槽深 8H12，槽两侧面粗糙度为 3.2，槽底面粗糙度为 6.3。 （ 1） 选择机床及刀具 机床 x61W型万能铣床 刀具 错齿三面刃 铣刀 铣 槽 do=16mm查 1表 8 国家标准 GB1118 D=160mm d=40mm L=16mm 齿数 z=24 （ 2） 计算切削用量 1） 由 1表 9.4 1 和 3查得 走刀量 f=0.67 mm/r 2） 铣刀磨钝标准和耐用度 由 1表 9.4 6查得 磨钝标准为 0.20.3 表 9.4 7 查得 耐用度为 T=150min 3） 切削速度 由 1 式 3.2 vPuwYfXpmqV kzaaaTdCVVVVv0v 查表 9.4 8 得其中： 修正系数 0.1vk40VC 2.0vq 1.0vX 4.0vY 5.0vu 1.0vp m=0.5 nts中北大学课程设计说明书 12 mmzfa f 0 2 8.02467.0 6wa ， 8pa 代入上式，可得 v=49.5m/min=0.82m/s 4） 确定机床主轴速度 m in/5.390/5.61000 rsrdw vn s 由 3 按机床选取主轴转速为 6.33 r/s 所以 实际切削速度为 min/2.196/27.31000 msmdnv ww 5） 计算切削工时 szna ylvLTffm77.32 工序七 铣螺纹孔顶面 （ 1） 选择机床及刀具 机床： X53K立 式铣床。 刀具：硬质合金钢端铣刀 ,牌号 YG6。 （ 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） 刀具耐用度 查 2 表 寿命 T=180min。 3） 计算切削速度 查 2得 Vc 0.38mm/s， n=1.53r/min,Vf=1.42mm/s s16.120.28 85.1 nfLt m 工序八 两件铣断 3 夹 具设计 设计工序 精铣槽 16H11 的 夹 具。 nts中北大学课程设计说明书 13 3.1 问题的提出 本夹具要用 于精铣槽 16H11， 对 槽 16H11 的要 求 有： 槽宽 16H11 精度等级为 IT12级，槽深 8H12 精度等级 为 IT12 级，槽两侧面粗糙度为 3.2，槽底面粗糙度为 6.3。本道工序只精铣一下槽即达到各要求， 因此，在本道工序加工时，我们应 首先 考虑 保证槽的各加工精度， 如何提高生产效率，降低劳动强度 。 3.2 夹 具设计 3.21 定位基准的选择 拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件 的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此零件图没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。 25 的孔和其两端面都已加工好，为了使定位误差减小，选择已加工好的 25孔和其端面作为定位精基准，来设计本道工序的夹具，以两销和两已加工好的 25孔的端面作为定位夹具。 为了提高加工效率，缩短辅助时间，决定用简单的螺母作为夹紧机构。 3.22 切削力和 夹 紧力计算 （ 1） 刀具： 高速钢 错齿三面刃铣 刀 160mm z=24 机床： x61W型万 能铣床 由 3 所列公式 得 FVFzFwqueyzXpFndzafaCF0 查表 9.4 8 得其中： 修正系数 0.1vk30FC 83.0Fq 0.1FX 65.0Fy 83.0Fu 8Pa z=24 0Fw nts中北大学课程设计说明书 14 代入上式，可得 F=889.4N 因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。 安全系数 K=4321 KKKK其中： 1K 为基本安全系数 1.5 2K 为加工性质系数 1.1 3K为刀具钝化系数 1.1 4K 为断续切削系数 1.1 所以 NKFF 7.1
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