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机械毕业设计全套

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GY01-152@机制工艺的课程设计C6410车床拨叉卡具设计,机械毕业设计全套

内容简介：

1 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 设计“ CA6140 车床拨叉”零件的机械加工工艺及工艺设备 设计者 指导教师 nts 2 机械制造工艺学课程设计任务书 题目 : 设计 ”CA6140 车床拨叉 ”零件的机械加工工艺规则及工艺装备 内容 ： 1.零件图 1 张 2.毛坯图 1 张 3. 机械加工工艺过程综合卡 片 1 张 4. 结构设计装配图 1 张 5. 结构设计零件图 1 张 6. 课程设计说明书 1 张 班级 学生 指导教师 教研室主任 nts 3 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 20 孔与操纵机构相连，二下方的 50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 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 20 为中心的加工表面 这一组加工表面包括： 20 021.00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 50 为中心的加工表面 这一组加工表面包括： 50 50.025.0的孔，以及其上下两个端面。 nts 4 这两组表面有一定的 位置度要求 ,即 50 50.025.0的孔上下两个端面与 20021.00 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 20 021.00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 32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 粗 、 精 铣 20 孔上端面。 工序二 钻 、 扩 、 铰 、 精铰 20、 50 孔。 nts 5 工序三 粗 、 精 铣 50 孔上端面 工序四 粗 、 精 铣 50、 20 孔下端面。 工序五 切断。 工序六 钻 4 孔（装配时钻铰锥孔）。 工序七 钻一个 4 孔，攻 M6 螺纹。 工序八 铣 47 凸台。 工序九 检查。 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 粗 、 精 铣 20 孔上端面。 工序二 粗 、 精 铣 20 孔下端面。 工序三 钻 、 扩 、 铰 、 精铰 20 孔。 工序四 钻 、 扩 、 铰 、 精铰 50 孔。 工序五 粗 、 精 铣 50 孔上端面 工序六 粗 、 精 铣 50 孔下端面。 工序七 切断。 工序八 钻 4 孔（装配时钻铰锥孔）。 工序九 钻一个 4 孔，攻 M6 螺纹。 工序十 铣 47 凸台。 工序十一 检查。 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 以 32 外圆为粗基准， 粗铣 20 孔 下 端面。 工序二 精 铣 20 孔上下端面。 工序三 以 20 孔上端面为精基准， 钻 、 扩 、 铰 、 精铰 20 孔 ，保证垂直度误差不超过 0.05mm,孔的精度达到 IT7。 工序四 以 20 孔为精基准， 钻 、 扩 、 铰 、 精铰 50 孔 ，保证空的精度达到 IT7。 工序五 切断 。 工序六 以 20 孔为精基准， 粗铣 50 孔上下端面。 工序七 以 20 孔为精基准， 精 铣 50 孔上下端面 ，保证端面相对孔的垂直度误差不超过 0.07。 工序八 以 20 孔为精基准， 钻 4 孔（装配时钻铰锥孔）。 工序九 以 20 孔为精基准， 钻一个 4 孔，攻 M6 螺纹。 工序十 以 20 孔为精基准， 铣 47 凸台。 nts 6 工序十一 检查。 虽然工序仍然是十一步，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 50、 20 孔是精度要求所致。 以上工艺过程详见图 3。 （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，生产类型大批量，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（ 20， 50 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 20， 50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（ 50已铸成孔） 查工艺手册表 2.2 2.5，取 50已铸成孔长度余量为 3，即铸成孔半径为 44mm。 工序尺寸加工余量： 钻孔 2mm 扩孔 0.125mm 铰孔 0.035mm 精铰 0mm 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 工序一 以 32 外圆为粗基准，粗铣 20 孔 上下 端面。 1. 加工条件 工件材料： HT200, b =0.16GPa HB=190241,铸造。 加工要求：粗铣 20 孔 上下 端面。 机床： X6140 卧式铣床 。 nts 7 刀具： W18Cr4V 硬质合金钢端铣刀 ,牌号 YG6。铣削宽度 aePcc。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。 工序二 精 铣 20 孔上下端面。 1. 加工条件 工件材料： HT200, b =0.16GPa HB=190241,铸造。 加工要求： 精 铣 20 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 aePcc。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。 工序三 以 20 孔上端面为精基准，钻 、 扩 、 铰 、 精铰 20 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 o 12 ，二重刃长度 b =2.5mm,横刀长 b=1.5mm,宽 l=3mm,棱带长度mml 5.11 1202 100 30 2.选择切削用量 （ 1）决定进给量 查切 rmmf /86.070.0 35.12030 dl 所以， rmmf /70.0 按钻头强度选择 rmmf /75.1 按机床强度选择 rmmf /53.0 最终决定选择机床已有的进给量 rmmf /48.0 经校验nts 9 max6090 FF f 校验成功。 （ 2）钻头磨钝标准及寿命 后刀面最大磨损限度（查切）为 0.5 . mm，寿命 min60T （ 3） 切削速度 查切 rmmvc /18修正系数 0.1TVK0.1MVK0.1tvK0.1Kxv 0.11 vK 10apvK 故 rmmvc /18 。 m in/3.3 1 81 0 0 00rd vn s 查切机床实际转速为 min/272 rnc 故实际的切削速度 rmmndv sc /4.1510000 （ 4） 校验扭矩功率 NmM c 60 NmM m 2.144 所以 mc MM Ec PkwP 0.27.1故满足条件，校验成立。 .计算工时 m in10.045.1272 1030 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： min/272 rn rmmf /48.0 min/4.15 mvc mmd 8.190 铰孔： min/272 rn rmmf /48.0 min/4.15 mvc mmd 94.190 nts 10 精铰： min/272 rn rmmf /48.0 min/4.15 mvc 7200 ITd 工序四 以 20 孔为精基准，钻 、 扩 、 铰 、 精铰 50 孔，保证空的精度达到 IT7。 1. 选择钻头 选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时 do=48mm，钻头采用双头刃磨法，后角 o 11 ，二重刃长度 b =11mm,横刀长 b=5mm,弧面长 l=9mm,棱带长度 mml 31 1202 100 30 2.选择切削用量 （ 1）决定进给量 查切 rmmf /2.10.1 按钻头强度选择 rmmf /2 按机床强度选择 rmmf /53.0 最终决定选择 Z550 机床已有的进给量 rmmf /40.0 经校验m a x2 4 5 2 01 2 2 6 0 FF f 校验成 功。 （ 2）钻头磨钝标准及寿命 后刀面最大磨损限度（查切）为 0.8 1.2mm，寿命 min140T 扩孔后刀面最大磨损限度（查切）为 0.9 . mm，寿命 min60T 铰和精铰孔后刀面最大磨损限度（查切）为 . . mm，寿命min120T （ 3） 切削速度 查切 rmmvc /20修正系数 0.1TVK0.1MVK0.1tvK0.1Kxv 0.11 vK 10apvK 故 rmmvc /20 。 m in/6.13210000rd vn s 查切机床实际转速为 min/125 rnc nts 11 故实际的切削速度 rmmndv sc /8.1810000 （ 4）校验扭矩功率 NmM c 362 NmM m 2.814 所以 mc MM kwPkwP Ec 95.54 故满足条件，校验成立。 扩铰和精铰的切削用量同理如下： 扩 钻 ： min/125 rn rmmf /40.0 min/5.19 mvc mmd 75.490 铰 孔 ： min/125 rn rmmf /40.0 min/6.19 mvc mmd 93.490 精 铰 ： min/125 rn rmmf /40.0 min/6.19 mvc 7500 ITd .计算工时 m in52.053.0125 1817 nfLt m 所有工步工时相同。 工序五 切断。 工序六 以 20 孔为精基准，粗铣 50 孔上下端面。 1. 加工条件 工件材料： HT200, b =0.16GPa HB=190241,铸造。 机床： XA5032 卧式铣床。 刀具： W18Cr4V 硬质合金钢端铣刀 ,牌号 YG6。铣削宽度 ae60,深度 apPcc=2.7kw。 故校验合格。 6）计算基本工时 tm L/ Vf=(72+9)/375=0.216min. 工序七 以 20 孔为精基准， 精 铣 50 孔上下端面，保证端面相对孔的垂直度误差不超过 0.07。 1. 加工条件 工件材料： HT200, b =0.16GPa HB=190241,铸造。 机床： XA5032 卧式铣床。 刀具： W18Cr4V 硬质合金钢端铣刀 ,牌号 YG6。铣削宽度 ae60,深度 apPcc=2.7kw。故校验合格。 6）计算基本工时 tm L/ Vf=(72+9)/375=0.216min. 结果 ap=1.0mm, f=0.21 mm/z, nc=235r/min,Vfc=600.4mm/s. nts 13 工序八 以 20 孔为精基准，钻 4 孔（装配时钻铰锥孔）。 1. 选择钻头 选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时 do=4mm，后角 o 16 ，二重刃长度 1202 450 30 2.选择切削用量 （ 1）决定进给量 查切 rmmf /02218.0 按钻头强度选择 rmmf /50.0 按机床强度选择 rmmf /53.0 最终决定选择机床已有的进给量 rmmf /22.0 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（查切）为 0.5 0.8mm，寿命 min20T （ 3）切削速度 查切 rmmvc /18修正系数 0.1TVK0.1MVK0.1tvK0.1Kxv 0.11 vK 10apvK 故 rmmvc /18 。 m in/1 4 3 21 0 0 00rd vn s 查切机床实际转速为 min/1360 rnc 故实际的切削速度 rmmndv sc /1.1710000 （ 4）校验扭矩功率 mc MM Ec PP 故满足条件，校验成立。 .计算工时 m in02.022.01 3 6 0 24 nfLt m nts 14 工序九 以 20 孔为精基准，钻一个 4 孔，攻 M6 螺纹。 1. 选择钻头 选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时 do=4mm，后角 o 16 ，二重刃长度 1202 450 30 2.选择切削用量 （ 1）决定进给量 查切 rmmf /02218.0 按钻头强度选择 rmmf /50.0 按机床强度选择 rmmf /53.0 最终决定选择机床已有的进给量 rmmf /22.0 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（查切）为 0.5 0.8mm，寿命 min20T （ 3）切削速度 查切 rmmvc /18修正系数 0.1TVK0.1MVK0.1tvK0.1Kxv 0.11 vK 10apvK 故 rmmvc /18 。 m in/1 4 3 21 0 0 00rd vn s 查切机床实际转速为 min/1360 rnc 故实际的切削速度 rmmndv sc /1.1710000 （ 4）校验扭矩功率 mc MM Ec PP 故满足条件，校验成立。 .计算工时 m in02.022.01 3 6 0 24 nfLt m 螺纹钻削由于没有手册可查，故以钻削切削用量及其他钻螺纹工序估算 。nts 15 祥见工艺卡片。 工序十 以 20 孔为精基准，铣 47 凸台。 工序十一 检查。 其余 几步数据见工艺卡片。 三 、 卡具设计 经过与老师协商，决定设计第 IX 道工序 钻 M6 孔的钻床卡具。本卡具将用于 Z525 立式钻床。刀具为 M6 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 NkfdCF FyMMfFi 52.20.10.1006.0420 8.00.10 扭 矩 MNkfdCM MyMzMMc 68.00.20 10416.70.10.1006.0206.0由于扭矩很小，计算时可忽略。 卡紧力为 NFF f 04.52 取系数 S1=1.5 S2=S3=S4=1.1 nts 16 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。 nts - 1 - 机械制造工艺学课程设计任务书 题目 ： 设计“手柄座”零件的 机械 加工工艺规程及工艺装备 。 内容 ：（ 1）毛坯图 -1 张 （ 2 零件图 -1 张 （ 3）机械加工工艺卡 -1 套 （ 4） 夹具总装图 -1 张 （ 5） 课程设计说明书 -1 份 班级： 03 级机本一班 学生： * 指导老师： 于洪溪、 张志强老师 2006 年 6 月 16 日 nts - 2 - 设 计 说 明 本次设计是在我们学完了相关的基础课、技术基础课及大部分专业课之后进行的这是我们在毕业设计之前的一次深入的综合性的复习，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。 在学完机械制造工艺学的基础上进行这样的设计和练习，我觉得是很有必要的，它对我们的理论提高 有了一定启发，让我们知道了学习的重点和怎么根据具体的情况设计出可行的夹具。也让我提高了分析问题、解决问题的能力，为以后的进一步发展打下了良好的基础。 由于时间比较仓促，设计 尚有很多 的不足之处 ，恳请各位老师给予指教。 一 、零件的工艺分析 手柄座的加工 共有两组加工表面，它们相互之间有一定的要求。现分述如下： （ 1） 、 以工件的上下表面为中心加工孔和槽。 钻 10H7 的孔，钻 14H7的孔，钻 5.5 mm 的孔，铣 14mm*43mm 的槽，钻 5mm，钻 M10H7并配加钳工加工。其中主要加工孔 10H7。 （ 2） 、以 25 mm 的孔为中心加工表面和孔。铣上下表面，钻 10H7， 钻 14H7的孔，钻 5.5 mm 的孔 ，钻 5mm，钻 M10H7 并配加钳工加工。 有以上的分析可知，对于这两组加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后借助于主要能够夹具加工另一组表面，并保证它们的精度。 二 、工艺规程的设计 1 、确定毛坯的 的制造形式 零件材料为铸铁。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。 2 、基准的选择 （ 1）、 粗基准的的选择 对于一般的箱体零件而言，以外表面作为 粗基准是合理的。但本对于零件来说 25 mm 作为粗基准，则可造成钻孔的垂直nts - 3 - 度和轴的平行度不能保证。对箱体零件应以相关的表面作为粗基准，现选取零件的上下表面互为基准，再利用四爪卡盘卡住车 25 mm。 利用内孔 25 mm及键槽定位进行钻 10mm，在 25 mm 中以长心轴、键槽及零件的下表面进行自由定位，达到完全定位。 （ 2） 、精基准的选择 主要考虑的是基准的中和问题。当设计与工序的基准不重合 时，因该进行尺寸换算。 3 、制订工艺路线 生产为大批量生产，故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。同时还可降低生产成本。 （ 1） 、工艺路线方案一： 工序一：粗铣上 、 下表面，精铣下表面； 工序二：粗、精车 25 mm； 工序三：插键槽 6H9； 工序四：铣槽 14*43 mm； 工序五：钻、拉孔 10H7； 工序六：钻孔 5.5 mm； 工序七：钻、扩 14H7； 工序八： 钻、钳 5 mm、 M10-7H； 工序九： 终检 。 （ 2）、工艺路线方案二： 工序一：粗、精车 25 mm； 工序二：粗铣上、下表面 ； 工序三： 精铣下表面； 工序四： 插键槽 6H9 mm； 工序五： 铣槽 14 mm *43 mm； 工序六： 钻孔 5.5 mm； 工序七： 钻、拉孔 10H7； 工序八： 钻、扩 14H7； 工序九： 钻、钳 5mm、 M10-7H； 工序十： 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 25H8 的孔，再以 25H8 的孔的孔为基准加工 10 mm的孔。方案二则是先加孔 25H8 后再加工上下表面，再加工孔 10mm，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 25H8 及插键槽，最后完成对 10 mm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。 具体的工艺过程如下： 工序一：粗铣 上、下表面，精 铣 下表面 ，上、下表面互为基准进行加工，选用 X63 卧式铣床加工 ； 工序二：粗、精车 25 mm，以下表面为基准，用响应的卡具夹紧工件选 用 C620 立式车床 ； 工序三：插键槽 6H9，利用工件上、下表面定位，选用 ； nts - 4 - 工序四： 铣槽 14*43 mm，利用上、下表面定位，选用 X63 卧式铣床及专用夹具定位； 工序五： 钻、拉孔 10H7，利用上下表面、及键槽 6H9 定位，选用 Z525 立式钻床； 工序六：钻孔 5.5 mm，以上、下表面定位及定位， 选用 Z525 立式钻床 ； 工序七：钻、扩 14H7， 选用 Z525 立式钻床； 工序八：钻、钳 5 mm、 M10-7H 以上、下表面定位及 25 H8定位，选用 Z525 立式钻床及专用夹具； 工序九：终检。 4 、机械加工 余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “手柄座”零件材料为铸铁，硬度为 HBS65 87，毛坯的重量约为 200Kg，生产类型为大批量生产，采用砂型铸模。 具体的数据见零件图。 三 、 专用夹具的设计 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，我被要求设计第五道工序 -钻孔 10H7，本夹具将用于 Z525 立式钻床。 （ 1） 、问题提出 本夹具主要用来钻 10H7 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。 （ 2） 、夹具设计 1 ） 定位基准的选择 ； 有零件图可知， 10mm 孔对 25 H8 有平行度要求及垂直度要求，其设计基准是以 25 H8 的中心线。为了减少精度误差，选用了孔键定位的自动定心夹具。且以键槽为其纵向定位的主要定位基准面。 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。 nts - 5 - 附表 1 机械加工工艺过程卡 长 沙 大 学 零 件 号 机 械 加 工 工 艺 过 程 综 合 卡 零件名称 手柄座 生产类型 大批生产 工 序 安装（工位） 工 步 工 序 说 明 工 序 简 图 机 床 1 1 粗精铣上下表面 下表面精度为 12.5 上下表面之间的距离为43mm X63 卧式铣床 1 1 粗、精车 25H8 mm C620立式车床 1 1 插键槽 6H9 nts - 6 - 材 料 铸 铁 编 制 （日期） 毛坯重量 10Kg 指 导 毛坯种类 铸造件 审 核 夹具或辅助工具 刀 具 量 具 走刀次数 走刀长度/mm 切削深度/mm 进给量/mm 主轴转速/rmin-1 切削速度/m.min-1 工时定额 /min 基本时间 专用夹具 高速钢立铣刀 卡板 1 1 100 100 2.0 1.0 60mm/min 60mm/min 37.5 60 26.5 48.5 1.75 0.8 专用夹具 车刀 卡板 1 1 105 105 1.5 1.0 0.5 0.5 600 770 122 145 0.31 0.06 专用夹具 插刀 卡尺 n 54 0.6 52 nts - 7 - 长 沙 大 学 零 件 号 机 械 加 工 工 艺 过 程 综 合 卡 零件名称 手柄座 生产类型 大批生产 工 序 安装（工位） 工 步 工 序 说 明 工 序 简 图 机 床 1 1 铣槽14*43 mm X63 卧式铣床 1 钻、拉孔 10H7 钻、扩 14H7 1 钻孔 5.5 mm 钻、扩 14H7 nts - 8 - 材 料 铸 铁 编 制 （日期） 毛坯重量 10Kg 指 导 毛坯种类 铸造件 审 核 夹具或辅助工具 刀 具 量 具 走刀次数 走刀长度/mm 切削深度/mm 进给量/mm 主轴转速/rmin-1 切削速度/m.min-1 工时定额 /min 基本时间 专用夹具 高速钢两面铣刀 45mm 卡板 1 43 3.1 60mm/min 37.5 26.5 1.75 专用夹具 麻花钻 10mm 卡尺 1 45 4.2 0.30 136 10.68 1.6 专用夹具 麻花钻5.5mm 卡尺 1 8 5.2 0.30 136 10.68 0.6 nts - 9 - 长 沙 大 学 零 件 号 机 械 加 工 工 艺 过 程 综 合 卡 零件名称 手柄座 生产类型 大批生产 工 序 安装（工位） 工 步 工 序 说 明 工 序 简 图 机 床 1 钻、扩 14H7 钻、扩 14H7 1 钻、钳 5 mm、M10-7H 以上、下表面定位及 25 H8 定位 Z525 立式钻床 nts - 10 - 材 料 铸 铁 编 制 （日期） 毛坯重量 10Kg 指 导 毛坯种类 铸造件 审 核 夹具或辅助工具 刀 具 量 具 走刀次数 走刀长度/mm 切削深度/mm 进给量/mm 主轴转速/rmin-1 切削速度/m.min-1 工时定额 /min 基本时间 专用夹具 麻花钻12mm 扩孔钻 14mm 卡尺 1 1 30 33 25 28 0.30 0.18 136 136 10.68 10.68 0.6 专用夹具 麻花钻10mm 卡尺 1 16 10 0.30 80 6.8 nts - 11 - 设 计 心 得 在学完机械制造工艺学之后，我们经过了为期一个星期（ 2006-6-12-2006-6-17）的 的课程设计。本次课程设计的任务是根据加工工件设计夹具，我设计的零件是手柄座，相对于其他组同学设计的夹具要容易，但我并没有因为它的容易而放弃学习更多的机会，我在设计完自己的夹具同时，和其他的同学一起探讨更好的设计方法。并了解了其他相关工件的设计，在分析的过程中，让我更深刻地了解了工艺对我们学习的重要性，同时也发现了自己的很多不足。感触有： 一 、仅仅了解书 本上的东西是远远不够的，只有在结合自己的实际情况，运用于实践，这样才能更深地了解和 学习好知识。 二 、工艺是一个很细致的工作，我们要在工作中不断的积累经验，学会用自己的知识解决实际问题。 三 、觉得自己学到的知识太有限，知识面太窄，以后还有待加强训练和实践。 四 、同时我们要不断地向别人学习，尤其要多想老师请教，他们可以让我们少走很多的弯路，同时也让我们知道很多优秀的设计方法和与众不同的设计理恋。 五 、创新设计是我们未来生存的法宝，所以从现在开始一定要有意识的锻炼和培养自己在这方面能力。 本次课程设计由于 时间比较紧迫，同时本人的知识水平 有限，错误之处在所难免，希望各位老师及专业人士给予批评指正！ 编 者 2006 年 6 月 nts - 12 - 参 考 文 献 1 、 王先逵编著。机械制造工艺学。北京（清华）：机械工业出版社。 1995 2 、孙丽媛编著。机械制造工艺及专用夹具设计指导。北 京：冶金工业出版社。 2003 3 、王光斗、王春福主编。机床夹具设计手册。上海：上海科学出版社 。 1988 4 、吴宗泽、罗圣国主编。机械设计课程设计手册。北京：高等教育出版社。 1998 nts 一、零件的分析 (一 )零件的作用 题目所给定的零件是 纺织机械中多臂机上的一个中间轴 ,它的 主要作用一是传递 动力 ， 联接多臂机两端的零件把动力源产生的动力源源不断的传送出来 ,提供给执行装置 。 此轴的特点是一端开口用以与多臂机上的凸轮联接 ,另一端可以固定 。 (二 )零 件的工艺分 析 多臂传动轴 这个零件一共有两组加工表面 。 1以 两端孔口为 加工表面。 这 组加工表面包括 ： 70 的外圆。两端的倒角。十字开口槽的加工。 2以 70 外圆为加工表面 这一组加工表面包括： 140 的总长。两端的 62 内孔。 45的内孔。 63 的槽。 这两组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是； (1)外圆两头尺寸误差小于 0.01; (2)439 外圆同心度误差小于或等于 0.01。 由以上分析可知，对于这二组加工表面而 言 ，我们可以先加工其中一组表面，然后 再加工另一组。 nts 二、 工艺规程设计 (一 )确定 毛 坯的制造形式 零件材料为 45 钢， 传动轴在工作 时长有正传，反转，急停等动作，此轴是空心轴。 故零件在工 作时承受交变及冲击性载荷，因此应该选用锻件，以便金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠，由于零件生产类型是中批生产，零件轮廓尺寸不大，故可以采用模锻成型，既可以提高生产效率又可以保证精度 (二 )基准的选择 茬面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使 6 得到保证，生产率得以提高。否则，不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚免 成零件大批报废，使生产无法正常进行。 粗 基准 的选择 原则 ： 粗基准的选择将影响到加工面 的相互位置 ,或影响到加工余量的分配 ,并且第一道加工工序首先要遇到粗基准选择问题，因此正确选择粗基准对保证产品质量将有重要影响。所以选择粗基准时要遵循下列原则： 保证相互位置要求的原则；保证加工表面加工余量合理分配的原则；便于工件装夹的原则；粗基准一般不重合使用原则。对本传动轴粗基准有两个即轴的两个端面孔口和 70 的外圆 nts精基准的选择原则：基准重合原则；统一基准原则；互为基准原则；自为基准原则；便于装夹原则。根据以上原则和本零件的具体图形其精基准也是轴端的孔口和 70 外圆。 (三 ) 制订工艺 路 线 制订工艺路 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 己确定为 中批 生产的条 件 下，采用 普通车床以及专用夹具并尽量使工序集中来组织生产。既能保证生产效率，又能降低成本，提高产品的市场竞争力。 1.确定加工方法 根据本零件的精度要求和榆次经纬厂现有工艺条件以及加工经济度的影响，本零件选择的加工方法包括粗车，精车，精磨。十字槽的加工通过立式铣床来完成。 2.加工阶段的划分原则 根据零件的精度要求可划分为粗加工阶段（以高生产率去除加工面多余金属），半精加工（减小 粗加工留下的误差，为精加工作准备），精加工（确保尺寸，形状，和位置精度达到或基本达到图纸要求和表面粗糙度要求） 3.加工顺序的安排原则 nts包括：先加工基准面，再加工其他面；先加工平面，后加工孔；先加工主要表面，后加工次要表面；先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 4.工序的集中与分散原则 工序集中是使每个工序中包括尽可能多的工步内容，因而使总工序数目减少，夹具数目也相应减少；工序分散是将工艺路线中的工步内容分散在更多的工序中去完成，因而每道工序的工步少工艺路线长。高效自动化机床以工序集中的形式组织生产，而当零件的加工精度要求比较高时，工序必须分散。因此本零件应尽量使工序分散。 根据以上原则通过对各方面因素的分析，现制订工艺路线如下： 工序 顶两端空口 ,车外圆为 72,倒角。 工序 夹外圆，车端面总长为 133，镗孔 62H7 为 60 深 45，倒角孔口外圆为 145o 工序 调头夹外圆，车端面总长为 132，镗孔 62H 为 60 深52，倒角孔口外圆为 145o 工序 顶两端孔口，车外圆为 70.5-00.03，外圆两头尺寸大小误差小于 0.01。 工序 夹外圆，校正外圆同心度小于或等于 0.03，车端面 保证长度 131，镗孔 62H7 为 61.50+0.1 深 45，保证孔对外圆跳动小nts于 0.01，镗 60 孔口为 60 64.3,保证 60o 锥孔对孔的跳动小于0.01，割槽 2 63 保证 45 尺寸，外圆倒角 1.540o 工序 调头夹外圆， 校正外圆同心度小于或等于 0.03，车端面保证总长 130，镗孔 62H7 为 61.50+0.1 深 52，保证孔对外圆跳动小于 0.01，镗 60o锥孔为 6064.3， 保证 6o锥孔对孔的跳动小于 0.01，外圆倒角 1.540o 工序 夹外圆校正外圆同心度小于或等于 0.01，精 车孔62H7(0+0.03)深 45 工序 掉头夹外圆 校正外圆同心度小于或等于 0.01，精车孔 62H7 深 52 工序 套心轴，磨外圆 70H7(0-0.03) 工序 划线确定十字开口槽位置 工序 找正划线，立铣，铣 5 宽槽深 35。 工序 去毛刺 (四 )机械加工余量 ,工序尺寸及毛坯尺寸的确定 多臂传动轴零件材料是 45 钢 ,硬度 HB207 241,生产类型为中批生产。采用在锻锤上合模模锻毛坯，三级精度组，毛坯尺寸为75 15 135。 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，工序尺寸如下： nts1.外圆直径，毛坯为空心，根据参考资料确定工序尺寸及加工余量为： 粗车： 72 2Z=3mm 精车： 70.5 2Z=1.5 精磨： 70 2Z=0.5 2.外圆端面 一次车： 133 Z=2 二次车： 132 Z=1 三次车： 131 Z=1 四次车： 130 Z=1 3.两个 62H7 的孔的加工 粗镗： 60 2Z=2 半精镗： 61.5 2Z=1.5 精镗： 62 2Z=0.5 (五 ) 确定切 削用量及基本工时 工序 顶两端孔口车外圆 采用计算法 1.加工条件： 45 钢正火， s=0.35GPa、模锻。 nts 加工要求：车 75 外圆，粗车外圆 72、倒角。 机床： C6140普通车床。 刀具：刀片材料 YT15，刀杆尺寸 16 25 2、 Kr=90o， 0=15o，0=120， r0=0.5 。 600车刀，刀片材料： W18Cr4V。 2.计算切削用量 (1) 粗车外圆 1) 切削深度：单边余量 Z=1.5 ，可一次切除。 2) 进给量：考虑刀杆尺寸，工件直径及规定的切削深度，从表 (313)中选用 f=0.6 /r。 3) 计算切削速度， (表 3 13) v=K0C/lmxvfyv=2920.810.81.54/450.1830.0.150.40.3=163(m/min) (2.72m/s) 4) 确定机床主轴转速 ns=1000v/xdm=1000 2.72/3.14 72=12(r/s) (720r/min) 按机床选取 nw=12.6r/s (760r/min) 所以实际切削速度 vm=dmnm/1000=3.14 72 12.6/1000=2.84m/s (171r/min) 5) 校验机床功率 nts由表 3 4 查得单位切削功率 ps=32.7 10-6kw/( 3/min) 由表 3 2 查得当 f=0.6 /r 时 KfFs=0.9，故切削功率： Pm=Psvpf1000KfFs=32.710-6171150.610000.9=4.5(kw) 由机床说明书可知 ,C6140 车床的电机功率为 PE=7.8kw，当主轴转速为 760r/min 时，主轴传递最大功率为 5.5kw,所以机床功率足够。 6) 校验机床 进给强度 由表 3 4 查得单位切削力 F=1962MPa，故主切削力为： Fs=FPfKfFz=19620.00150.00060.910-6=1590 (N) 在一般切削加工中，刀尖圆弧半径 r对 Fy、 Fx的影响较大，对 Fr影响较小。由表 3 3 查得 r=2 时 ,Krfy=1.37， KrFX=0.73。 又从表查得当 kr=750 时， Fy/Fz=0.5， Fx/Fz=0.5，故径向力和轴向力分别为 : Fy= Fs(Fy/Fz)/Krfy=1590 0.5 1.37=1089 (N) Fx=Fs(Fx/Fz)/KrFX=1590 0.5 0.73=580 (N) 取机床导轨与溜板之间的磨擦系数 =0.1，则机床进给机构沿纵进给方向所承受的力为 : Fx + ( Fx+Fy) =580+0.1(1590+1030)=848 (N) 从机床说明书上知机床纵向进给机构允许承受的最大力为 3532N因此，机床进给机构能够正常工作。 nts7) 倒角 倒角转速 n=12r/s (720r/min) 8) 切削工时 单件为 5 准终工时为 60 工序 : 夹外圆，车端面镗深 45 孔 (1) 粗车端面 1) 吃刀深度约为 2 2) 进给量 f=0.4 /r (表 3 13) 3) 计算切削速度 (表 3-18) 耐用度 t=45min。 v=K0C/lmxvfyv=2920.810.81.54/450.1830.0.150.40.3=163(m/min) (2.72m/s) 4)确定机床主轴转速 ns=1000v/xdm=1000 2.72/3.14 72=12(r/s) (720r/min) 按机床选取 nw=12.6r/s (760r/min) 所以实际切削速度 vm=dmnm/1000=3.14 72 12.6/1000=2.84m/s (171r/min) (2) 镗孔 镗 62H7 为 60，根据参考书取 f=0.56 /r v=0.125 m/s n0=1000v/dw=10000.125/3.1460=0.66 (r/s) (39.8r/min) nts按机床选取 nw=0.66r/s (58r/min) 所以实际切削速度 v=600.66/1000=0.124m/s (7.46m/min) 3) 倒角孔口 1 450 为精短时间考虑到倒角时和主轴转速一样 倒角转速 n=12r/s (720r/min) 工序 调头车端面，镗深 52 孔 (1) 粗车端面 1) 吃刀深度约为 1 2) 进给量 f=0.4 /r (表 3 13) 3) 计算切削速度 (表 3-18) 耐用度 t=45min。 v=K0C/lmxvfyv=2920.810.81.54/450.1830.0.150.40.3=163(m/min) (2.72m/s) 4)确定机床主轴转速 ns=1000v/xdm=1000 2.72/3.14 72=12(r/s) (720r/min) 按机床选取 nw=12.6r/s (760r/min) 所以实际切削速度 vm=dmnm/1000=3.14 72 12.6/1000=2.84m/s (171r/min) (2) 镗孔 nts 镗 62H7 为 60，根据参考书取 f=0.56 /r v=0.125 m/s n0=1000v/dw=10000.125/3.1460=0.66 (r/s) (39.8r/min) 按机床选取 nw=0.66r/s (58r/min) 所以实际切削速度 v=600.66/1000=0.124m/s (7.46m/min) 3) 倒角 倒角转速 n=12r/s (720r/min) 工序 顶两端孔口 精车外圆 1) 切削深度：单边余量 Z=0.75，可一次切除。 2) 进给量：考虑刀杆尺寸，工件直径及规定的切削深度，从表 (313)中选用 f=0.6 /r。 3) 计算切削速度， (表 3 13) v=K0C/lmxvfyv=2920.810.81.54/450.1830.0.150.40.3=163(m/min) (2.72m/s) 4) 确定机床主轴转速 ns=1000v/xdm=1000 2.72/3.14 72=12(r/s) (720r/min) 按机床选取 nw=12.6r/s (760r/min) 所以实际切削速度 vm=dmnm/1000=3.14 72 12.6/1000=2.84m/s (171r/min) 5 工时 根据计算和经纬厂的数据工时为 5 nts工序 加外圆 校正 1 车端面 1) 吃刀深度为 1 2) 进给量 f=0.4 /r (表 3 13) 3) 计算切削速度 (表 3-18) 耐用度 t=45min。 v=K0C/lmxvfyv=2920.810.81.54/450.1830.0.150.40.3=163(m/min) (2.72m/s) 4) 强度较核同上 2 镗孔 镗 60H7 为 61.5，保证深度 45，根据参考书取 f=0.56 /r v=0.125 m/s n0=1000v/dw=10000.125/3.1460=0.66 (r/s) (39.8r/min) 按机床选取 nw=0.66r/s (58r/min) 所以实际切削速度 v=600.66/1000=0.124m/s (7.46m/min) 3 镗 600 锥孔 保证深 45 取 f=0.56 /r v=0.125 m/s n0=1000v/dw=10000.125/3.1460=0.66 (r/s) (39.8r/min) nts按机床选取 nw=0.66r/s (58r/min) 所以实际切削速度 v=600.66/1000=0.124m/s (7.46m/min) 4 割槽 2 63,保证 45 尺寸 1) 机床 : C6140 刀具 : 割刀 210 10205 2) 切削用量 Z=0.5 因为切削的深度不高，为了节约时间提高工作效率进给量，机床主轴转速，切削速度都和镗孔时相同。 5 外圆倒角 1.5 450 倒角转速 n=12r/s (720r/min) 6 根据计算和经纬厂的数据工时为 20 工序 调头夹 外圆，校正保证同心度小于 0.01. 1 车端面 1) 吃刀深度为 1 2) 进给量 f=0.4 /r (表 3 13) 3) 计算切削速度