CA6140拨叉831006机械加工工艺规程和夹具设计-车φ40右端面[1出1]
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ca6140
机械
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攀枝花学院本科毕业设计（论文） 摘 要I摘 要本设计是车床拨叉零件的加工工艺及专用夹具设计。从零件的结构外型分析，它的外型复杂，且不易加工，因此该零件选用是铸造件。它的主要加工面是孔、拨叉叉口两端面和槽，在加工中由于面的加工精度要比孔的加工精度容易保证。因此，在设计中采用先面后孔的原则，并将孔与平面的加工划分为粗加工和精加工阶段，以保证加工精度。在本设计中，先以一个面加工出一个基准面，然后，再以该基准面加工相应的孔。在后面的工序中，均以该孔为定位基准，加工拨叉叉口两端面、孔、底平面、槽和斜平面，在整个加工过程中，分别采用了铣床、钻床和镗床。并设计了铣侧面、镗孔和铣槽等的专用夹具，并对它们的定位都采用了一面两销定位。由于该零件的尺寸不大，所需的夹紧力不大。因此，夹紧方式都采用手动夹紧，它的夹紧简单，机构的设计更为方便，满足夹紧要求。关键词 拨叉零件，加工工艺，专用夹具，定位， 夹紧攀枝花学院本科毕业设计（论文） ABSTRACTIIABSTRACTThis design is a lather plectrum parts processing and special fixture designs. Parts from the appearance of the structure, its appearance complex and difficult process, so the selection of parts is casting.The parts are cast parts. In the processing, it is easier to ensure the processing accuracy of plane than the hole. So the parts main planes are hole, two blades of the Plectrum and groove. Therefore, in the design, it adopts the principle of plane first and hole second and divides the hole and planes working into extensive and intensive processing stages so as to ensure the accuracy. In this design, firstly, it uses the plane to work a datum; secondly, it uses the datum to work according hole. And in the latter process of working, it also takes hole as the poisoning base and works the two bales of Plectrum, hole, bottom plane, groove and inclined plane. In the entire machining process, it uses separately the milling machine, driller and boring machine. And the design aspect of milling, boring and milling ducts special fixture. They also have adopted the positioning of a two marketing positioning. According to the requirement, it designs the special fixture. For the size of parts is not very big, it doesnt require strong clamping force. Therefore, methods of clamping are manual clamping; that is because it is simple and the design is more convenient to meet the requirements of clamping. Keywords Plectrum Parts, Processing, Special Fixture, Positioning, Clamping文献综述：拨叉 A 的加工工艺及夹具设计1、前言机械的加工工艺及夹具设计是我们在完成了大学的全部课程之后，进行的一次理论联系实际的综合运用，使我对专业知识、技能有了进一步的提高，为从事专业的工作打下基础。机械加工工艺是实现产品设计，保证产品质量、节约能源、降低成本的重要手段，是企业进行生产准备，计划调度、加工操作、生产安全、技术检测和健全劳动组织的重要依据，也是企业上品种、上质量、上水平，加速产品更新，提高经济效益的技术保证。然而夹具又是制造系统的重要组成部分，不论是传统制造，还是现代制造系统，夹具都是十分重要的。因此，好的夹具设计可以提高产品劳动生产率，保证和提高加工精度，降低生产成本等，还可以扩大机床的使用范围，从而使产品生产在保证精度的前提下提高效率、降低成本。当今激烈的市场竞争和企业信息化的要求,企业对夹具的设计及制造提出了更高的要求。2、 发展历史夹具从产生到现在，大约可以分为三个阶段：第一个阶段主要表现在夹具与人的结合上，这一阶段的夹具主要是以人为主，夹具作为单纯的辅助工具，使加工过程趋于完善；第二阶段，夹具成为人与机床之间的桥梁，夹具的机能发生变化，它主要用于工件的定位和夹紧。人们越来越认识到，夹具的改进可以提高劳动生产率、提高加工精度、改善操作者的工作条件和扩大机床的使用范围，所以对夹具引起了重视；第三阶段表现为夹具与机床的结合，夹具作为机床的一部分，成为机械加工中不可缺少的工艺装备。3、发展现状制造业是国民经济的基础，随着以计算机技术为主导的现代科学技术的迅速发展，以“时间驱动”为特征的市场竞争、产品更新换代的加快、商品需求的多样化等使制造业面临着巨大的挑战，特别是像拨叉类不规则零件的加工就出现了重大问题，在现阶段拨叉类零件的加工还没有达到现代自动化的加工水平。在批量的生产中，它的加工工艺还需要人工画线的方法来保证其精度，而对工件的装夹也是通过人工的方法进行的。因此，我国对拨叉类不规则零件的加工还处于效率低、加工成本高的阶段。4、发展趋势随着机械工业的迅速发展，对产品的品种和生产率提出了愈来愈高的要求，使多品种，中小批生产作为机械生产的主流，为了适应机械生产的这种发展趋势，必然对机床夹具提出更高的要求。特别是像拨叉类不规则零件的加工还处于落后阶段。然而，在今后的发展过程中，为加速拨叉类零件的生产，简化设计工作，加速工艺装备的准备工作，以获得良好的技术经济效果，必须重视机床夹具的标准化，系列化和通用化工作。同时，在对该类零件的设计时还应大力推广使用组合夹具、半组合夹具和可调夹具，尤其是成组夹具。随着数控机床，组合机床及其它高效自动化机床的出现，夹具的自动化程度也得到相应的提高，它将向着柔性化、集成化方向发展，才能更好的发挥机床的作用和提高生产效率。5、设计面临的问题在设计中，我们需要对零件加工工艺方案和夹具进行设计，在确定加工工艺方案时，可能会出现工艺路线的不合理，以至出现不能保证精度和费时。在进行夹具设计时，可能会因定位面的选择不合理，出现过定位或欠定位使工件不能保证加工精度。在选择夹紧机构和确定夹紧作用点时，由于机构的选择不合理而不能达到夹紧的目的，也可能因夹紧力作用点的选择不正确而使工件产生翻转。因此，在设计过程中应制定多套工艺路线和夹具方案，以供比较选择其优，并多查阅相关的工具书以尽可能好的完成设计。6、总结在机械制造中，为完成需要的加工工序、装配工序及检验工序等，使用着大量的夹具。利用夹具，可以提高劳动生产率，提高加工精度，减少废品，可以扩大机床的工艺范围，改善操作的劳动条件。因此，夹具是机械制造中的一项重要的工艺装备。设计出一个好的机床夹具，最重要的就是要保证能加工出合格的产品。为此，所设计的夹具首先应满足以下两项要求：第一，在未受外力作用时，加工件对刀具和机床应保持正确的位置，即加工件应有正确的定位。第二，在加工过程中，作用于加工件上的各种外力，不应当破坏加工件原有的正确定位，即对加工件应有正确的夹紧。参考文献1 徐憬，机械设计手册M. 北京:机械工业出版社，2000.62 张龙勋，机械制造工艺学课程设计指导书M. 北京:机械工业出版社，1993 3 刘守勇等，机械制造工艺与机床夹具M. 北京:机械工业出版社，1994.74 王启平，机床夹具设计M.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社，1988.5 林文焕.陈本通，机床夹具设计M.北京:国防工业出版社，1987.6 徐发仁，机床夹具设计M.重庆:重庆大学出版社，1996.77 王昆等，机械设计课程设计M.武汉: 高等教育出版社，19958 邱宣怀，机械设计M.第四版.北京:高等教育出版社，19979 柯明扬，机械制造工艺学M. 北京:北京航天航空大学出版社，199510 Ball and Roller Screw.Engineering Material and Design.19(12),197511 Rajput R K. Elements of Mechanical Engineering.Katson Publ.House,198612 Kuehnle M R.Toroidal Drive Combines.Product Engingneering.Aug,1979攀枝花学院本科毕业设计(论文 ) 目录1目 录摘 要ABSTRACT1 绪论12 拨叉 A 的分析22.1 零件的作用22.2 拨叉 A 的工艺分析22.3 拨叉 A 的工艺要求22.3.1 加工要求22.3.2 平面的加工32.3.3 大头孔的加工32.3.4 小头孔的加工32.4 本章小结33 工艺规程设计53.1 确定毛坯的尺寸形式5 3.2 加工工艺过程53.3 定位基准的选53.3.1 粗基准的选择53.3.2 精基准的选择63.4 工艺路线的拟订63.4.1 确定工序的原则63.4.2 工序的特点73.4.3 加工精度的划分83.4.4 制定工艺路线83.5 本章小结104 工序参数选择、计算114.1 毛坯的确定114.1.1 毛坯的工艺要求11攀枝花学院本科毕业设计(论文 ) 目录24.1.2 毛坯形状、尺寸要求114.2 拨叉 A 偏差的计算124.2.1 拨叉平面的偏差及加工余量计算124.2.2 大小头孔的偏差及加工余量计算134.2.3 铣 槽的偏差及加工余量计算 140.1264.3 确定切削用量及基本工时144.3.1 粗、精加工小头孔端面144.3.2 加工孔 到要求尺寸16254.3.3 粗、精铣叉口两侧面204.3.4 粗、精镗孔2254.3.5 粗、精铣下平面234.3.6 粗、 精铣 槽 250.1264.3.7 粗铣斜平面264.3.8 铣断264.4 时间定额计算及生产要求264.4.1 粗、精加工小头孔端面274.4.2 加工孔 到要求尺寸27254.4.3 粗、精铣叉口两侧面274.4.4 粗、精镗孔2854.4.5 粗、精铣下平面284.4.6 粗、精铣槽 2 粗铣斜平面304.4.8 铣断304.5 本章小结30攀枝花学院本科毕业设计(论文 ) 目录35 镗孔夹具设计315.1 镗孔夹具设计315.1 问题的提出315.2 定位基准的选择315.3 夹具方案的确定325.4 误差分析与计算335.5 切削力及夹紧力的计算35 5.6 镗床夹具分析375.7 本章小结386 铣侧面夹具设计396.1 定位基准的选择396.2 夹具方案的确定406.3 定位误差的分析及计算406.4 切削力及夹紧力的计算416.5 定向键与对刀装置的选择426.6 本章小结447 铣槽夹具设计457.1 定位基准的选择457.2 制定夹具设计方案457.3 定位元件的选择477.4 定位误差分析487.5 铣削力与夹紧力计算497.6 定向键与对刀装置的选择507.7 本章小结528 结论 53参考文献54致谢55攀枝花学院本科毕业设计(论文 ) 目录4攀枝花学院本科毕业设计（论文） 1 绪论11 绪论机械制造加工工艺与机床夹具设计是在学完了大学的全部基础课、技术基础课以及全部专业课之后进行的一次理论联系实际的综合运用，进而使对机械有了进一步的认识，为以后的工作打下基础。它是主要是对零件的加工工艺和对零件的某几个工序加工进行专用夹具的设计，从零件的工艺来说，它主要是分析零件在进行加工时应注意什么问题，采用什么方法和工艺路线加工才能更好的保证精度，提高劳动生产率。就专用夹具而言，好的夹具设计可以提高产品生产率、精度、降低成本等，还可以扩大机床的使用范围，从而使产品在保证精度的前提下提高效率、降低成本。在本设计中，就针对拨叉 A 的加工工艺进行分析，制定和比较加工工艺路线，选择较好的加工工艺路线进行加工。并对拨叉叉口两侧面、孔和槽进行专用夹具的设计，在这过程中，制定多套夹具方案分别对各夹具5的定位误差和精度进行分析计算，选择其一进行下一步的设计，以完成本次设计。通过这次设计，培养了编制机械加工工艺规程和机床夹具设计的能力，这也是在进行毕业之前对所学课程进行的最后一次深入的综合性复习，也是一次理论联系实际的训练。因此，它在我们的大学生活中占有十分重要的地位。就个人而言，希望通过这次毕业设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己的分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的现代化建设打下一个良好的基础。由于能力有限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。攀枝花学院本科毕业设计（论文） 2 零件的分析22 零件的分析2.1 零件的作用车床的拨叉位于车床变速机构中，主要起换档，使主轴回转运动按照操作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。零件下方的 孔与操纵机构相连，25而上方的 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5的齿轮变速。2.2 拨叉 A 的工艺分析拨叉 A 是机车变速箱中一个重要的零件，因为其零件尺寸比较小，结构形状较复杂，但其加工孔和侧面有精度要求，此外还有小头孔上的槽要求加工，对精度有一定的要求。拨叉的底面、大头孔上两侧面和大小头孔粗糙度要求都是，所以都要求精加工。其大头孔与侧面有垂直度的公差要求，所要加工的3.2Ra槽，在其槽两侧面有平行度公差和对称度公差要求等。因为零件的尺寸精度、几何形状精度和相互位置精度，以及各表面的表面质量均影响机器或部件的装配质量，进而影响其性能与工作寿命，因此它们的加工必须保证精度要求。2.3 拨叉 A 的工艺零件要有好的机械加工工艺性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能够保证加工质量，同时使加工的劳动量最小。而设计和工艺是密切相关的，又是相辅相成的。设计者要考虑加工工艺问题。工艺师要考虑如何从工艺上保证设计者的要求。从设计拨叉 A 的加工工艺来说，应选择能够满足孔和槽加工精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外，也要适当考虑经济因素。在满足精度要求及生产率的条件下，应选择价格较底的机床。2.3.1 加工要求在选择各表面、孔及槽的加工方法时，要考虑加工表面的精度和表面粗糙度要求，根据各加工表面的技术要求，选择加工方法及分几次加工；要根据生产类型选择设备，在大批量生产中可采用高效率的设备。在单件小批量生产中则常用通用设备和一般的加工方法。如、柴油机连杆小头孔的加工，在小批量生产时，采用钻、扩、铰加工方法；而在大批量生产时采用拉削加工；要考虑被加工材料的性质，例如：淬火钢必须采用磨削或电加工；而有色金属由于磨削时容易堵塞砂轮，一般都采用精细车削，高速精铣等；要考虑工厂或车间的实际情况，同时攀枝花学院本科毕业设计（论文） 2 零件的分析3也应考虑不断改进现有加工方法和设备，推广新技术，提高工艺水平；此外，还要考虑一些其它因素，如加工表面物理机械性能的特殊要求，工件形状和重量等。该零件所需的加工部位为：拨叉小头孔端面、大头孔上两侧面；大小头孔以及小头孔端 的槽。0.1262.3.2 平面的加工由参考文献3表 2.1-12 可以确定，底面的加工方案为底平面：粗铣精铣（ ） ，粗糙度为 ，一般不淬硬的平面，精铣的粗糙度可79IT6.308Ram以较小。2.3.3 大头孔的加工由参考文献3表 2.1-11 确定， 孔的表面粗糙度要求为 3.2，则选择孔5的加工顺序为：粗、精镗。2.3.4 小头孔的加工的孔选择的加工方法是钻，但其表面粗糙度的要求为 ，所以0.235 6.1Ra选择加工的方法是钻扩铰。 A图 1.1 拨叉 A 零件图2.4 本章小结攀枝花学院本科毕业设计（论文） 2 零件的分析4本章主要是对拨叉 A 的分析，主要从拨叉的作用、工艺和加工要求等方面进行了分析，对各个所须加工的表面进行了粗略的分析，并进行加工方法的确定。经过查阅大量的参考资料，和上面的分析使对拨叉 A 有了进一步的认识，为后面的设计打下了坚实的基础。攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3 工艺规程设计53 工艺规程设计3.1 确定毛坯的制造形式零件材料为 HT200，考虑到车床在加工中的变速虽然不像其它机器那么频繁。但是，零件在工作过程中，也经常要承受变载荷及冲击性载荷，且它的外型复杂，不易加工。因此，应该选用铸件以提高劳动生产率，保证精度，由于零件的年生产量为 5000 件已达到大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，故可采用金属型铸造，这样可以提高生产率，保证精度。3.2 加工工艺过程由以上分析可知。该拨叉零件的主要加工表面是平面、孔和槽等面。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，对于拨叉 A 来说，加工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度，处理好孔和平面之间的相互关系以及槽的各尺寸精度。由上面的一些技术条件分析得知：拨叉 A 的尺寸精度，形位公差精度要求都很高，就给加工带来了困难，必须重视。3.3 基面的选择基面的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，更严重的还会造成零件大批量报废，使生产无法正常进行。3.3.1 粗基准的选择选择粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量，使不加工表面与加工表面间的尺寸、位置符合图纸要求。选择定位粗基准是要能加工出精基准，同时要明确哪一方面的要求是主要的。粗基准的选择应以下面的几点为原则：a 应选能加工出精基准的毛坯表面作粗基准。b 当必须保证加工表面与不加工表面的位置和尺寸时，应选不加工的表面作为粗基准。c 要保证工件上某重要表面的余量均匀时，则应选择该表面为定位粗基准。d 当全部表面都需要加工时，应选余量最小的表面作为基准，以保证该表面有足够的加工余量。要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置出发，进而保证拨叉 A在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从拨叉 A 零件图分析可知，选择平面作为拨叉 A 加工粗基准。攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3 工艺规程设计63.3.2 精基准的选择基准重合原则。即尽可能选择设计基准作为定位基准。这样可以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。基准统一原则，应尽可能选用统一的定位基准。基准的统一有利于保证各表面间的位置精度，避免基准转换所带来的误差，并且各工序所采用的夹具比较统一，从而可减少夹具设计和制造工作。例如：轴类零件常用顶针孔作为定位基准。车削、磨削都以顶针孔定位，这样不但在一次装夹中能加工大多书表面，而且保证了各外圆表面的同轴度及端面与轴心线的垂直度。互为基准的原则。选择精基准时，有时两个被加工面，可以互为基准反复加工。例如：对淬火后的齿轮磨齿，是以齿面为基准磨内孔，再以孔为基准磨齿面，这样能保证齿面余量均匀。自为基准原则。有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀，可以选择加工表面本身为基准。例如：磨削机床导轨面时，是以导轨面找正定位的。此外，像拉孔在无心磨床上磨外圆等，都是自为基准的例子。此外，还应选择工件上精度高。尺寸较大的表面为精基准，以保证定位稳固可靠。并考虑工件装夹和加工方便、夹具设计简单等。要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置出发，进而保证拨叉 A在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从拨叉 A 零件图分析可知，该零件的底平面与小头孔，适于作精基准使用。但用一个平面和一个孔定位限制工件的自由度是不够的，它只限制了五个自由度，如果采用典型的一面两孔定位方法，则可以满足整个加工过程中基本上都采用统一的基准定位的要求。选择精基准的原则时，重点考虑的是有利于保证工件的加工精度并使装夹更为方便。3.4 工艺路线的拟订对于批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。拨叉 A 的加工的第一个工序也是加工统一的基准。具体工序是先以小头孔左端面为粗基准，粗、精加工小头孔右端面，再以右端面为基准加工小头孔，在后续的工序安排中都是以小头孔为基准定位。后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。3.4.1 确定工序的原则确定加工方法以后，就按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等具体生产条件确定工艺过程的工序数。确定工序数的基本原则：（1）工序分散原则攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3 工艺规程设计7工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。（2）工序集中原则工序数目少，工件装夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。而且采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但由于不采用专用设备，工序集中程序受到限制。一般采用结构简单的专用机床和专用夹具组织流水线生产。加工工序完成以后，将工件清洗干净。清洗后用压缩空气吹干净。保证零件内部杂质、铁屑、毛刺、砂粒等的残留量较小。3.4.2 工序的特点制订工艺路线时，应考虑工序的数目，采用工序集中或工序分散是其两个不同的原则。所谓工序集中，就是以较少的工序完成零件的加工，反之为工序分散。（1）工序集中的特点工序数目少，工件装，夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。（2）工序分散的特点工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。工序集中与工序分散各有特点，必须根据生产类型。加工要求和工厂的具体情况进行综合分析决定采用那一种原则。一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但由于不采用专用设备，工序集中程序受到限制。一般采用结构简单的专用机床和专用夹具组织流水线生产。由于近代计算机控制机床及加工中心的出现，使得工序集中的优点更为突出，攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3 工艺规程设计8即使在单件小批生产中仍可将工序集中而不致花费过多的生产准备工作量，从而可取的良好的经济效果。3.4.3 加工精度的划分零件的加工质量要求较高时，常把整个加工过程划分为几个阶段：（1）粗加工阶段粗加工的目的是切去绝大部分多雨的金属，为以后的精加工创造较好的条件，并为半精加工，精加工提供定位基准，粗加工时能及早发现毛坯的缺陷，予以报废或修补，以免浪费工时。粗加工可采用功率大，刚性好，精度低的机床，选用大的切削用量，以提高生产率、粗加工时，切削力大，切削热量多，所需夹紧力大，使得工件产生的内应力和变形大，加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等级为 。12IT粗糙度为 。10.25Ram（2）半精加工阶段半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备，保证合适的加工余量。半精加工的公差等级为 。表面粗糙度为910IT。10.5Ra（3）精加工阶段精加工阶段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保证零件的形状位置几精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面达到图纸要求.另外精加工工序安排在最后,可防止或减少工件精加工表面损伤。精加工应采用高精度的机床切削用量小，工序变形小，有利于提高加工精度精加工的加工精度一般为 ，表面粗糙度为 。67IT10.25Ram此外，加工阶段划分后，还便于合理的安排热处理工序。由于热处理性质的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之间。但须指出加工阶段的划分并不是绝对的。在实际生活中，对于刚性好，精度要求不高或批量小的工件，以及运输装夹费时的重型零件往往不严格划分阶段，在满足加工质量要求的前提下，通常只分为粗、精加工两个阶段，甚至不把粗精加工分开。必须明确划分阶段是指整个加工过程而言的，不能以某一表面的加工或某一工序的性质区分。例如工序的定位精基准面，在粗加工阶段就要加工的很准确，而在精加工阶段可以安排钻小空之类的粗加工。3.4.4 制定工艺路线制定工艺路线的出发点,应当使零件的几何形状、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，还应当考虑经济效攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3 工艺规程设计9果，以便使生产成本尽量下降。表 3.1 工艺路线方案一工序号 工序内容工序一 粗、精铣 孔上端面。25工序二 钻、扩、铰、精铰 孔。工序三 切断。工序四 粗、精铣 孔两侧面5工序五 粗、精镗 孔。 工序六 铣下平面。工序七 粗、精铣 16 槽。工序八 粗铣斜平面。工序九 检查。上面工序不能保证其质量，但可以进行精度要求不高的生产。综合考虑以上步骤，得到下面工艺路线。表 3.2 工艺路线方案二工序号 工序内容工序一 粗、精铣 孔上端面。25工序二 钻、扩、铰、精铰 孔。工序三 粗、精铣 孔两侧面工序四 粗、精镗 孔。工序五 铣下平面。工序六 粗、精铣 16 槽。工序七 粗铣斜平面。工序八 切断。工序九 检查。虽然工序增加了工时，但是质量大大提高了。方案一和方案二相比，方案一工艺路线在工序三就将 孔锯开，在后面的工序铣 孔的两侧面的时候，对55于工件的加工面减少不的工设计，但是在后面的工序中进行的加工，特别是定位和孔 的加工就有相当大的难度，如才用方案一进行 孔的加工时，在上面5的工序中已经锯断，只有进行半圆的加工。这样的加工在一般的机床上是不保证精度的，若想要保证精度只有在数控机床上，那样的话生产成本将提高了很多。攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3 工艺规程设计10方案二就解决了上述产生的问题，将 的孔到了最后的时候才将其锯开，这样5不仅保证了 孔的精度，而且在后面工序中的加工也可以用 的孔来作为定5 5位基准。这样的加工可以在一般的机床上就可以进行加工了，不仅保证了精度，还降低了生产成本。由以上分析：方案二为合理、经济的加工工艺路线方案。具体的加工工艺过程如表 3.3。表 3.3 最终加工工艺路线工序号 工序内容工序一 铸造。工序二 热处理。工序三 粗、精铣 孔上端面。25工序四 钻、扩、铰 孔。工序五 粗、精铣 孔两侧面。工序六 粗、精镗 孔。工序七 铣下平面。工序八 粗、精铣 16 槽。工序九 粗铣斜平面。工序十 切断。工序十一 检查。3.5 本章小结通过对资料书的查阅，在这章中，主要对零件的加工工艺和在加工中经常会出现的问题进行了分析，并对基准面的选择原则有了深刻的认识。然后，针对拨叉 A 零件的尺寸要求和精度要求，编写了两个工艺路线方案。最后，对它们进行具体的分析比较选择其优。攀枝花学院本科毕业设计（论文） 4 工序参数选择、计算114 工序参数选择、计算CA6140 车床拨叉 A，零件材料为 HT200，硬度 190210HB，毛皮重量1.0kg，生产类型大批量，铸造毛坯。4.1 毛坯的确定4.1.1 毛坯的工艺要求（1）由于铸造件尺寸精度和表面粗糙度值低，因此零件上有与其它机件配合的表面需要进行机械加工。（2）为了使金属容易充满膛摸和减少工序，铸造件外形应力求简单、平直，尽量避免铸件截面间差别过大，或具有薄壁、高筋、高台等结构。（3）铸件的结构中应避免深孔或多孔结构。（4）铸件的整体结构应力求简单。4.1.2 毛坯形状、尺寸要求（1）各加工面的几何形状应尽量简单。（2）工艺基准以设计基准相一致。（3）便于装夹、加工和检查。（4）结构要素统一，尽量使用普通设备和标准刀具进行加工。在确定毛坯时，要考虑经济性。虽然毛坯的形状尺寸与零件接近，可以减少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但这样可能导致毛坯制造困难，需要采用昂贵的毛坯制造设备，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的种类形状及尺寸的确定一定要考虑零件成本的问题但要保证零件的使用性能。在毛坯的种类形状及尺寸确定后，必要时可据此绘出毛坯图。据以上原始资料及加工路线，分别确定各加工表面的机械加工余量及毛坯尺寸如图 4.1。攀枝花学院本科毕业设计（论文） 4 工序参数选择、计算12图 4.1 拨叉 A 毛坯4.2 拨叉 A 的偏差计算4.2.1 拨叉平面的偏差及加工余量计算（1）侧平面加工余量的计算。根据工序要求，其加工分粗、精铣加工。各工步余量如下：粗铣：由参考文献4表 628。其余量值规定为 ，现取 。1.520m2.0查参考文献3可知其粗铣为 IT12。精铣：由参考文献3表 2.359，其余量值规定为 。.铸造毛坯的基本尺寸为 ，又由参考文献6表 11-19 可得7821.0m铸件尺寸公差为 。1.406毛坯的名义尺寸为： .毛坯最小尺寸为： 4毛坯最大尺寸为： 81.2.粗铣后最大尺寸为： 709m精铣后尺寸与零件图尺寸相同，且保证各个尺寸精度。攀枝花学院本科毕业设计（论文） 4 工序参数选择、计算13大头孔两侧面的偏差及加工余量计算（2）两侧面加工余量的计算。根据工序要求，其加工分粗、精铣加工。各工步余量如下：粗铣：由参考文献4表 628。其余量值规定为 ，现取 。1.520m2.0查参考文献3可知其粗铣为 IT12。精铣：由参考文献3表 2.359，其余量值规定为 。.铸造毛坯的基本尺寸为 ，又由参考文献6表 11-19 可得12.05m铸件尺寸公差为 。1.406毛坯的名义尺寸为： .毛坯最小尺寸为： 54毛坯最大尺寸为： 1.6粗铣后最大尺寸为： 203m精铣后尺寸与零件图尺寸相同，且保证各个尺寸精度。4.2.2 大小头孔的偏差及加工余量计算参照参考文献3表 2.22、2.225、2.313 和参考文献5表 18，可以查得：孔 ：0.235钻孔的精度等级： ，表面粗糙度 ，尺寸偏差是1IT12.5Raumm2.0扩孔的精度等级： ，表面粗糙度 ，尺寸偏差是034铰孔的精度等级： ，表面粗糙度 ，尺寸偏差是8.6.3根据工序要求，小头孔分为钻、扩、铰三个工序，各工序余量如下：钻 孔0.235参照参考文献3表 2.3-47，表 2.3-48。确定工序尺寸及加工余量为：加工该组孔的工艺是：钻扩铰钻孔： 2扩孔： （Z 为单边余量 ）4.72.7Zm1.52铰孔： （Z 为单边余量 ）5030.镗孔加工该组孔的工艺是：粗镗精镗粗镗： 孔，参照参考文献3表 2.3-48,其余量值为 ； 2.m精镗： 孔，参照参考文献3表 2.3-48,其余量值为 ；5 08铸件毛坯的基本尺寸分别为：孔毛坯基本尺寸为 ： ；52.085根据参考文献3表 2.2-2 可得锻件加工该孔经济精度为 IT9。 孔毛坯名义尺寸为 ： ；5.m攀枝花学院本科毕业设计（论文） 4 工序参数选择、计算14粗镗工序尺寸为 ：54.2精镗工序尺寸为 ： 从而达到要求。4.2.3 粗、精铣 槽0.16参照参考文献5表 215，得其槽边双边机加工余量 2Z=2.0mm，槽深机加工余量为 2.0mm，再由参照参考文献5表 215 的刀具选择可得其极限偏差：粗加工为 ，精加工为 。0.10.13槽的毛坯为一个整体：粗铣两边工序尺寸为： 0.14粗铣槽底工序尺寸为：6精铣两边工序尺寸为： ，已达到其加工要求： 。0.136 0.1264.3 确定切削用量及基本工时（机动时间）4.3.1 工序 1：粗、精铣 孔上平面25（1）粗铣 孔上平面25加工条件工件材料； HT200，铸造。机床：X52K。查参考文献5表 3034刀具：硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀） ，材料： ， ，15YT0Dm齿数 ，此为粗齿铣刀。8Z因其单边余量：Z=2mm所以铣削深度 ：pa2m每齿进给量 ：根据参考文献3表 2.475，取 铣削速度f 0.12/faZ：参照参考文献5表 3034，取V1.3/Vs机床主轴转速 ： 式（4.1）n10d式中 V铣削速度；d刀具直径。代入式（4.1）得，101.360254/min4nr按照参考文献3表 3.174 30实际铣削速度 ：v.1.57/106dns攀枝花学院本科毕业设计（论文） 4 工序参数选择、计算15进给量 ：fV0.1283/604.8/ffaZnms工作台每分进给量 ： m.2infV：根据参考文献3表 281,aa切削工时被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知 ， l 40l刀具切入长度 ：1式（4.2）210.5()(13lDa2.04)7m刀具切出长度 ：取2l走刀次数为 1机动时间 ： jt12407.1in8jmlf（2）精铣 孔上平面5加工条件工件材料； HT200，铸造。机床： X52K。根据参考文献5表 3031刀具：高速钢三面刃圆盘铣刀（面铣刀）： ， ，齿数 12，15YT0Dm此为细齿铣刀。精铣该平面的单边余量：Z=1.0mm铣削深度 ：pa1.0m每齿进给量 ：根据参考文献5表 3031，取f 0.8/faZ铣削速度 ：参照参考文献5表 3031，取V2Vms机床主轴转速 ：由式（4.1）得n，100.3265/in14rd按照参考文献3表 3.131 0实际铣削速度 ：v.13.14/06dnms进给量 ：fV.820/9./ffaZ工作台每分进给量 ： m.57infVs被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知 l 4l攀枝花学院本科毕业设计（论文） 4 工序参数选择、计算16刀具切入长度 ：精铣时1l10lDm刀具切出长度 ：取2走刀次数为 1机动时间 ：2jt12420.5in576jmlf4.3.2 工序 2：加工孔 到要求尺寸工件材料为 HT200 铁，硬度 200HBS。孔的直径为 25mm，公差为 H7，表面粗糙度 。加工机床为 Z535 立式钻床，加工工序为钻、扩、铰，加工刀具分1.6aR别为：钻孔 mm 标准高速钢麻花钻，磨出双锥和修磨横刃；扩孔mm 标准高速钢扩孔钻；铰孔 mm 标准高速铰刀。选择各工序切削用24.7 25量。（1）确定钻削用量1）确定进给量 根据参考文献5表 28-10 可查出f，由于孔深度比 ， ，故0.47.5/fmr表 0/3/21.6ld0.9lfk。查 Z535 立式钻床说明书，取()0.942.51mr表。.3/f根据表 28-8，钻头强度所允许是进给量 。由于机床进给机构允.75/fmr许的轴向力 （由机床说明书查出） ，根据参考文献5表 28-9，允max156FN许的进给量 。.8/fr由于所选进给量 远小于 及 ，故所选 可用。fff2）确定切削速度 、轴向力 F、转矩 T 及切削功率 根据表 28-15，由v mP插入法得，17/inm表 4732N表，5.69TNM表 1.5mPkW表由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对所的结论进行修正。由参考文献5表 283， ， ，故0.8vk.lv17/in0.872(/in)v表 0116n rdm表查 Z535 机床说明书，取 。实际切削速度为95/inr024/in110v由表 28-5， ，故.6MFTk攀枝花学院本科毕业设计（论文） 4 工序参数选择、计算1747321.065()FN5.94.8TmN3）校验机床功率 切削功率 为mP/)MPnk表（1.2(5/26)1.05WkW机床有效功率 4.0.83E mkkP故选择的钻削用量可用。即， ， ，02dm./fr195/inr14/inv相应地， ，516FN54.8T.0mPkW切削工时 被切削层长度 ：l7刀具切入长度 ：112()107.42rDlctgkctg刀具切出长度 ： 取lm42ml32走刀次数为 1机动时间 ：2jt78.1.08in0395jLnf（2）确定扩孔切削用量1）确定进给量 根据参考文献5表 2831，f。根据 Z535 机床说明书，取f:表 （ 0.78） m/r.7=4.6m/r=0.57mm/r。2）确定切削速度 及 根据参考文献5表 2833，取 。vn 25/minv表修正系数：，0.8mvk24.71.02(/1.509)ppRavak根 据故 25/in./min表 01)nd表 （./i(24.7)86/ir攀枝花学院本科毕业设计（论文） 4 工序参数选择、计算18查机床说明书，取 。实际切削速度为275/minr301vdn34./i102/i切削工时被切削层长度 ：l78m刀具切入长度 ，有：11 24.()120.8632rDdlctgkctgm刀具切出长度 ： 取2lm1l32走刀次数为 1机动时间 ：2jt7830.54in.jLfn（3）确定铰孔切削用量1）确定进给量 根据参考文献5表 2836， ，按该f 1.326fm表表注 4，进给量取小植。查 Z535 说明书，取 。1.6/fmr2）确定切削速度 及 由参考文献5表 2839，取 。vn 8./inv表由参考文献5表 283，得修正系数，0.8Mvk0.9pavk2547(/125)pRa根 据故 8./min0.89./minv表 1()nd表7.4/i(25)95/ir查 Z535 说明书，取 ，实际铰孔速度10/inr30vdn325/mi7.8/in切削工时被切削层长度 ：l78刀具切入长度 ，1攀枝花学院本科毕业设计（论文） 4 工序参数选择、计算19式（4.3）01(12)2rDdlctgk由式（4.3）得154.7102.92lctgm刀具切出长度 ： 取2l4l32走刀次数为 1机动时间 ：3jt78.09.5in16jLnf该工序的加工机动时间的总和是 ：jt.840.2.14minj4）各工序实际切削用量 根据以上计算，各工序切削用量如下：钻孔： ， ， ，02dm0.43/fr195/inr/iv扩孔： ， ， ，.757m7.3铰孔： ， ， ，051.6/f0/in8/in4.3.3 工序 3 粗、精铣两侧面（1）粗铣两侧面机床：组合铣床刀具：硬质合金可转位端铣刀（面铣刀） ，材料： ， ，齿数15YT0Dm，此为粗齿铣刀。5Z因其单边余量：Z=2mm所以铣削深度 ：pa2m每齿进给量 ：根据参考文献3表 2.473，取 铣削速度f Zaf/18.0：参照参考文献3表 2.481，取V2.47/Vms机床主轴转速 ：由式（4.1）得n，102.47601.9/in31nrd按照参考文献3表 3.174 475实际铣削速度 ： v3.2.49/0160dnms进给量 ： fV.8547/.1/ffaZ工作台每分进给量 ： m.75infVs：根据参考文献3表 2.481,aa60切削工时攀枝花学院本科毕业设计（论文） 4 工序参数选择、计算20被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知 ， l 40lm刀具切入长度 ：1式（4.4）210.5()(3lDa2.0751)9刀具切出长度 ：取2lm走刀次数为 1机动时间 ：jt127590.24min4.jmlf（2）精铣两侧面机床：组合铣床刀具：硬质合金可转位端铣刀（面铣刀） ，材料： ， ，齿数15YT0Dm8，此为细齿铣刀。精铣该平面的单边余量：Z=1.0mm铣削深度 ：pa1.0m每齿进给量 ：根据参考文献3表 2.473，取 铣削速度 ：f 0.15/faZV参照参考文献3表 2.481，取 2.8/Vs机床主轴转速 ：由式（4.1）得n，10.6053/in314Vrd按照参考文献3表 3.131 m实际铣削速度 ：v.1603.14/0dns进给量 ：fV.58/2/ffaZ工作台每分进给量 ： m7infVs被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知 llm刀具切入长度 ：精铣时110lD刀具切出长度 ：取2l走刀次数为 1机动时间 ：2jt127520.6injmlf攀枝花学院本科毕业设计（论文） 4 工序参数选择、计算214.3.4 工序 4 粗、精镗 孔5机床：卧式镗床 618T刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料： 5YT（1）粗镗 孔5切削深度 ： ，毛坯孔径 。pa2.m02dm进给量 ：根据参考文献3表 2.466，刀杆伸出长度取 ，切削f m20深度为 。因此确定进给量 。2. ./fr切削速度 ：参照参考文献3表 2.49 取V.5/1/inVs机床主轴转速 ：由式（4.1）得n，101508.67/min3.42rd按照参考文献3表 3.141 取 10/i实际切削速度 ：v.2.7106ns工作台每分钟进给量 ：mf0.10/infm被切削层长度 ：l2刀具切入长度 ：1 2.(3)5.8pratgktg刀具切出长度 ： 取2l5l42行程次数 ：i机动时间 ：1jt12.810.minjmlf（2）精镗 孔5切削深度 ： ，半精镗后孔径pa8.054.2d进给量 ：根据参考文献3表 2.466，刀杆伸出长度取 ，切削深f 0度为 。因此确定进给量0.8m.15/fr切削速度 ：参照参考文献3表 2.49，取V3.18/9./minVs机床主轴转速 ：n，取0190.812./min3.45rd0/ir实际切削速度 ，：v4/006dns工作台每分钟进给量 ：mf.1/inf攀枝花学院本科毕业设计（论文） 4 工序参数选择、计算22被切削层长度 ：l12m刀具切入长度 ： mtgtgkarp 5.3208.)3(刀具切出长度 ： 取2l5l42行程次数 ：i1机动时间 ：jt213.0.1injmlf所以该工序总机动工时 0.24mijt4.3.5 工序 5：粗、精铣下平面（1）粗铣下平面工件材料: HT200，铸造。加工要求：粗铣下平面。机床：立式铣床 X52K。刀具：硬质合金可转位端铣刀（面铣刀） ，材料： ， ，齿数15YT0Dm，此为粗齿铣刀。5Z因其单边余量：Z=2mm所以铣削深度 ：pa2m每齿进给量 ：根据参考文献3表 2.473，取 铣削速度f Zaf/18.0：参照参考文献3表 2.481，取V2.47/Vs机床主轴转速 ：n，102.47601.9/in31nrd按照参考文献3表 3.174 5m实际铣削速度 ：v3.472.9/0160dns进给量 ：fV.85/.1/ffaZ工作台每分进给量 ：m.5infVs：根据参考文献3表 2.481,a ma60切削工时被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知 。l 4l刀具切入长度 ：1210.5()(13lDa攀枝花学院本科毕业设计（论文） 4 工序参数选择、计算2320.5(106)(132m刀具切出长度 ：取2l走刀次数为 1机动时间 ：jt1240.13in7.5jmlf（2）精铣下平面加工条件工件材料: HT200，铸造。加工要求：粗铣下平面。机床：立式铣床 X52K。刀具：硬质合金可转位端铣刀（面铣刀） ，材料： ， ，齿数15YT0Dm8，此为细齿铣刀。精铣该平面的单边余量：Z=1.0mm铣削深度 ：pa1.0m每齿进给量 ：根据参考文献3表 2.473，取 铣削速度 ：f 0.15/faZV参照参考文献3表 2.481，取 2.8/Vs机床主轴转速：由式（4.1）得，10.6053/in314Vnrd按照参考文献3表 3.131 m实际铣削速度 ：v.1603.14/0dns进给量 ：fV.58/2/ffaZ工作台每分进给量 ： m7infVs被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知 l 40lm刀具切入长度 ：精铣时11lD刀具切出长度 ：取2l走刀次数为 1机动时间 ：2jt12402.in7jmlf攀枝花学院本科毕业设计（论文） 4 工序参数选择、计算244.3.6 工序 6：粗、精铣 槽0.6182（1）粗铣 16 槽机床：双立轴圆工作台铣床 KX5刀具：错齿三面刃铣刀机床：X52K切削深度 ：pa9m根据参考文献5表 3033 得：刀具：整体直齿铣刀 Z=20 D=100 查参考文献3表 2.4-76 得：进给量 ,根据参考文献5表 3032 查得切削速度0.6/faz，24/minV机床主轴转速 ：由式（4.4）得，12476./min3.10Vrd按照参考文献3表 3.174 取 95实际切削速度 ：v.0./6Dns进给量 ：fV0.295/1./ffaZm工作台每分进给量 ： m.4infVs被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知 l 0l刀具切入长度 ：110.5(2)lD=52mm刀具切出长度 ：取2lm走刀次数为 1机动时间 ：jt12405.82minjmlf（2）精铣 16 槽根据参考文献5表 3033 得刀具：高速钢三面刃圆盘铣刀切削深度 ：pa2根据参考文献3表 2.476 查得：进给量 ,根据参考文献40.12/famz表 3032 查得切削速度 ，3/minV机床主轴转速 ：由式（4.1）得n攀枝花学院本科毕业设计（论文） 4 工序参数选择、计算25，10237./min.410Vnrd按照参考文献3表 3.174 取 5实际切削速度 ：v.0.4/6Dns进给量 ：fV0.1275/1.8/ffaZm工作台每分进给量 ： m. infVs被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知 ， l 40l刀具切入长度 ：110.5(2)lD=52mm刀具切出长度 ：取2lm走刀次数为 1机动时间 ：jt12405.87minjmlf本工序机动时间 12.81.69ijjtt4.3.7 工序 7 粗铣斜平面加工条件工件材料； HT200，铸造。机床：X52K。查参考文献5表 3034刀具：硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀） ，材料： ， ，齿15YT0Dm数 ，此为粗齿铣刀。8Z因其单边余量：Z=3mm所以铣削深度 ：pa3m每齿进给量 ：根据参考文献3表 2.475，取 铣削速度 ：f 0.12/faZV参照参考文献5表 3034，取 1./Vs机床主轴转速 ：由式（4.1）得n，101.360254/in4Vnrd按照参考文献3表 3.174 30m实际铣削速度 ：v.1.57/106dns进给量 ：fV.283/04.8/ffaZ攀枝花学院本科毕业设计（论文） 4 工序参数选择、计算26工作台每分进给量 ：mf4.8/2/minfVs：根据零件图可知 a35a切削工时被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知 。l 1l刀具切入长度 ：1式（4.5）10.5(3)lD52m刀具切出长度 ：取2l走刀次数为 1机动时间 ：jt120.26in8jmlf4.3.8 工序 8 铣断机床： KX52刀具：根据参照参考文献3表 4.412 选细齿锯片铣刀D=100 L=4 d=22 Z=80切削深度 ：pa4m根据参考文献3表 2.476 查得：进给量 ,根据参考文献50.3/famz表 3023 查得切削速度 。5/inV机床主轴转速 ：由式（4.1）得n1017/i3.40rd查参考文献33.174 取 5n实际切削速度 ：v.09./16Dnms进给量 ：fV0.38/7./ffaZ工作台每分进给量 ： m.45infVs被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知 ， ll刀具切入长度 ：1由式（4.6）10.5(2)lD=52mm刀具切出长度 ：取2lm走刀次数为 1攀枝花学院本科毕业设计（论文） 4 工序参数选择、计算27机动时间 ：1jt12750.28min46jmlf4.4 时间定额计算及生产安排根据设计任务要求，该拨叉 A 的年产量为 5000 件。一年以 240 个工作日计算，每天的产量应不低于 21 件。设每天的产量为 21 件。再以每天 8 小时工作时间计算，则每个工件的生产时间应不大于 22.8min。参照参考文献3表 2.52，机械加工单件（生产类型：中批以上）时间定额的计算公式为：（大量生产时 ） 式（4.7） Ntktt zfjd /%)1( 0/Ntz因此在大批量生产时单件时间定额计算公式为：式（4.8）ttfjd其中： 单件时间定额基本时间（机动时间）jt辅助时间。用于某工序加工每个工件时都要进行的各种辅助动f作所
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