机械制造工艺过程设计说明

1、.前言通过机床工艺及夹具设计 ，汇总所学专业知识如一体 (如公差于配合、机械零件设计 、机械原理 、机械制造工艺 等)。让我们对所学的专业课得以巩固 、复习及实用 ，在理论与实践上有机结合；使我们对各科的作用更加深刻的熟悉与理解 ，并为以后的实际工作奠定坚实的基础 ！在这次设计中 ，我们主要设计 C6140 拨叉的夹具 。在设计中阅读大量的参考资料并且得到老师的指导由于能力有限在设计中难免有不足之处 ，恳请各位老师 、同学批评指正 。.专业 .专注.一设计的目的 ：机械制造工艺学课程设计 ,是在学完机械制造工艺学及夹具设计原理课程 ，经过生产实习取得感性知识后进行的一项教学环节 ；在老师的指导

2、下 ，要求在设计中能初步学会综合运用以前所学过的全部课程，并且独立完成的一项工程基本训练 。同时，也为以后搞好毕业设计打下良好基础 。通过课程设计达到以下目的 ：1、通过对零件某道工序的夹具设计 ，学会工艺装备设计的一般方法。通过学生亲手设计夹具 （或量具）的训练，提高结构设计的能力。.专业 .专注.2、能熟练的运用机械制造工艺学的基本理论和夹具设计原理的知识，正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及合理制订工艺规程等问题的方法 。3、学会使用手册及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称和出处 ，能够做到熟练运用 。4、通过课程设计也提高了自己的编写文件的能力二零件的分析（一）、零件的作

3、用 ：题目给定的零件是CA6140 拨叉（见附图 1）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进行工作 。通过拨叉的拨动使车床滑移齿轮与不同的齿轮啮合从而达到要求的主轴转速 。宽度为 30+0.012 0 mm 的面寸精度要求很高 ，因为在拨叉拔动使滑移齿轮时如果槽的尺寸精度不高或间隙很大时 ，滑移齿轮得不到很高的位置精度 。这样滑移齿轮就不能很好的与其他齿轮进行正确有效的啮合 。从而影响整个传动系统的工作 。所以 ，宽度为 30+0.012 0mm 的面和槽之间滑移齿轮的配合精度要求很高。（二）、零件的工艺分析 ：CA6140 拨叉共有两组加工表面 。1. 以花键孔

4、的中心线为基准的加工面这一组面包括 ? 26+0.23 0 mm 的六齿方花键孔 、?23+0.28 0 花键底孔两端的 2X150 到角和距中心线为 22mm 的平面 。2. 以工件右端面为基准的 ? 26+0.23 0 mm 的花键经上述分析可知 ，对于两组加工表面 ，可先加工其中一组表面 ，然后借助于专.专业 .专注.用夹具加工另一组表面。二、工艺规程设计(一) 确定毛坯的制造形成 。零件材料HT200、考虑到此零件的工作过程中并有变载荷和冲击性载荷 ，因此选用锻件 ，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件的工作可靠 。由于生产纲领为中批生产而且零件的尺寸并不很大，故可采取模锻成型 。经查金

5、属机械加工工艺人员手册表5-5 取等级为 2 级精度底面及侧面浇注确定待加工表面的加工余量为 30.8mm 。毛坯零件图见附图 ：（二）基准的选择 。1. 粗基准的选择 ：因为要保证花键的中心线垂直于右端面 ，所以以 40 的外圆表面的粗基准 。2. 精度基准的选择 ：为保证定位基准和工序基准重合 ，以零件的 A 面为精基准 。（三）制定工艺路线工艺路线方案一 ：工序一：铸造毛坯 ；工序二：粗、半精铣左端面 C 面，工序三：终检，入库。工序四：拉花键 25H7.专业 .专注.工序五：粗铣底面 D 面及 18H11 槽；工序六：半精铣底面 D 面及 18H11 槽；工序七：钻配作孔 、螺纹孔；工

6、序八：去毛刺；工序九：钻孔并扩花键底孔 22 并锪 275倒角工艺路线方案二 ：工序一：铸造毛坯 ；工序二：粗、半精铣左端面 C 面，工序三：钻孔并扩花键底孔 22 并锪 275倒角 ；工序四：拉花键工序五：粗、半精铣底面 D 面；工序六：钻配作孔 、螺纹孔；工序七：粗、半精铣槽 ；工序八：去毛刺；工序九：终检，入库。比较两种工序加工方案，考虑到加工过程中粗精铣同一面可用同一夹具和刀具，为了减少换夹具及刀具的时间，缩短加工工时提高加工效率，故采用第二种加工方案 。（四）、机械加工余量 、工序尺寸及毛坯尺寸的确定：.专业 .专注.CA6140 的拨叉材料为 HT200 。毛坯重量为 1.0 kg

7、 b =160MP aHBS生产类型为由大 、中批量生产 ，采用模锻锻模 。根据上述原始资料和加工工艺，分别确定各个加工表面的机械加工余量，工序尺寸以及毛坯尺寸 。根据零件图计算轮廓尺寸，长 40mm ，宽为 80mm ，高为 75mm ，故零件最大轮廓尺寸为80mm 。选取公差等级 CT 由机械制造技术基础课程设计指南中表 5-1 可查得毛坯件的公差等级为810 级，取为 10 级。求铸件尺寸公差根据加工面的基本尺寸和铸件公差等级CT，由机械制造技术基础课程设计指南中表 5-3 可查得尺寸公差为 CT=3.2mm求机械加工余量由 机械制造技术基础课程设计指南表 5-5 查得机械加工余量等级范

8、围为DF ，取为 E 级求 RAM （要求的机械加工余量 ）对所有的加工表面取同一数值 ，由机械制造技术基础课程设计指南 表 5-4 查得最大轮廓尺寸为 80mm 、机械加工余量为 E 级，得 RAM 数值为 0.7mm 。求毛坯尺寸 2-M8 通孔和 5 锥孔较小铸成实心 ； C、面单侧加工，应由机械制造技术基础课程设计指南 式 5-2 求出，即：R=F+RAM+CT/2=80+0.7+3.2/2=82.3mmD 面为单侧加工 ，毛坯尺寸由机械制造技术基础课程设计指南式 5-1 求出，即：R=F+RAM+CT/2=72+0.7+3.2/2=74.3mm为了简化铸件的形状取R75mm.专业 .

9、专注.铸件毛坯尺寸公差与加工余量见下表：项目C 面D 面公差等级 CT1010加工面基本尺寸8072铸件尺寸公差3.23.2机械加工余量等级EERAM0.70.7毛坯基本尺寸82.3751、 C 面的单边总加工余量为Z2.3mm 。 查机械制造技术基础课程设计指南表 5-49 精加工余量故粗加工余量为Z1.3m2、 D 面精加工余量同 C 面 Z1mm 故 D 面粗加工余量 Z 2mm3、花键孔要求以花键外径定心 ，故采用拉削加工内空尺寸为22H 12 。由 机械制造技术基础课程设计指南 表 5-42却定孔的加工余量分配 ：.专业 .专注.钻孔：20mm扩孔：22mm拉花键孔 (6-25H7*

10、22H 12 *6H9)4、铣 18H11 槽由机械制造技术基础课程设计指南 表 5-41 查得粗铣后半精铣宽度余量 Z3mm 粗铣后公差为 +0.18 +0.27 半精铣后公差为 +0.11 （IT11）（五）确定切削用量及基本工时工序一：铸造毛坯工序二：粗、半精铣左端面 7540 面即 C 面。一、 粗铣面 7540 面1、 背吃刀量的确定因为切削余量较小故一次切削就可切除所有余量故 a10=z=1.3mm 。2、 进给量的确定 。选用硬质合金端铣刀刀具材料为 YG6 铣刀直径为 8mm 齿数为 10，选用 X5032 ，立式升降台铣床 ，功率为 7.5KW 。由 实用机械加工工艺手册 表

11、 11 92 可查得每齿进给量 fz0.14 0.24mm取 f z0.2mm/z3、铣削速度的确定 。由实用机械加工工艺手册 表 11-94 可查得灰铸铁的硬度为150 225HBS，查得 Vc=6010m/min。则主轴转速为n 1000Vc/D238.8 437.9r/min。 Vf f zZn 477.6 875.6r/mm 。故取n 300r/min， Vf 480mm/min 。.专业 .专注.切削工时 ：由切削用量简明手册表3.26可查得入切量及超切量Y+=12mm 。故LYt Vf75 124800.18mim 。二、精铣 7540 面1、背吃刀量的确定由实用机械加工工艺手册表

12、 6-30查得半精铣的铣削用量为1mm，即 ap 1mm 。2、进给量的确定选用与粗铣刀同样的刀具与机床，由实用机械加工工艺手册表11-92 要求表面粗糙度为3.2 查得每转进给量为0.5 1.0 故取0.5mm/r3、铣削速度的确定由实用机械加工工艺手册 查得铣削速度为 60 110m/min则机床主轴转速 n1000Vc/D=238.8437.9r/mim取 n 300r/min ，则Vf 150mm/min 。4、计算切削工时由切削用量简明手册 表 3.26 查得入切量和超切量 Y+ 12mm 。则.专业 .专注.LYtVf80 121500.61mim工序三钻 22 花键底孔 ，扩花键

13、底孔 22 倒 275o 倒角一 、钻 20 的孔1）决定进给量由切削用量简明手册 表 2.7 选择高速钢麻花钻头其直径d o 20mm 。铸铁的硬度大于 200HBS 查得进给量 f=0.430.53mm/r由于 Yd 80/20 4 查得修正系数 Ktf 0.95 则 f 0.41 0.50mm/r 。 由切削用量简明手册 表 2.8 可查得钻头强度允许的进给量为f 1.75mm/r 。由切削用量简明手册 表 2.9 可知机床进给机构强度所允许的钻削进给量。 选用 Z525 钻床由表 2.35 查得进给机构允许的最大抗力 Fmax 8830N ，d o20.5 ，查 f 0.93mm/s

14、，故取 f0.48 由切削用量简明手册 表 2.19 查得高速钢钻头钻孔的轴向力F5510N 小于 Fmax，故可用。2）确定钻头的磨钝标准及寿命。由切削用量简明手册 表 2.12 查的钻头后刀面最大磨损量取0.6mm ，寿命为 T=15mim 。.专业 .专注. .3）确定切削速度n1000vdo1000* 183.14* 20286.6r/min由切削用量简明手册 表 2.35 取 n 272r/min则实际切削速度Vc Dn 272* 20 * 3.14 17.1 m/min 。100010004）检验机床扭矩及功率由切削用量简明手册 表 2.20 可查得 f0.5 mm/r 时， Mc

15、 76.81Nm 。当nc 272r/min时由切削用量简明手册 表 2.35 可查得 Mm 144.2Nm 。由切削用量简明手册 表 2.23 查得 Pc 1.1 kw 。 Pe2.60.81 7.76 kw 。因为 McMm ， PcPe，故所选切削用量可用 。f0.48mm/r， n nc272r/min 。Vc 17m/min 。计算基本工时 ：Ltm由切削用量简明手册 表 2.29查得入切量与超切量分别为10mm 和 10mm 。故：t m L 8010 0.69 mim 。nf272* 0.48二、扩20 孔。1、确定背吃刀量由切削用量简明手册 查得背吃刀量为 2mm 。2、确定进

16、给量.专业 .专注.由切削用量简明手册 查的 f 0.6 0.7mm/r 。 根据机床说明书取f 0.62mm/r3、计算切削速度V1 1Vn1 1* 17.1232 35.7 8.5 m/min由此可知主轴的的转速为：n82.5r/min根据机床说明书取 n 140r/min ，则实际切削速度140 Vv9.67 m/min4、计算切削工时由切削用量简明手册 表 2.5 可查得 Kv30 60，取 Kv45。由机械加工工艺手册 表 3.5.1查得 tm LL1 L2 ，式中各参数 ：fnL=80mm ，L11.707 2.107 ，取 L12mm 。故tm0.8min工序四拉花键孔由机械加工

17、工艺手册 表 4.1-42 拉刀的齿开量查得矩形花键拉刀，工件材料铸铁的齿开量为0.040.1mm ，取齿开量为 0.06mm 。拉削速度由 机械加工工艺手册 表 4.165 查得表面粗糙度要切Ra1.25 2.5，拉削速度为级的花键拉削速度为Vc4.53.5 m/min取 Vc3 m/min.专业 .专注.拉削级别由 机械加工工艺手册 表 4.1 66 查得 。拉削加工工时t Z b Lk1000vf z z2522式中 Zb 为单面余量 Zb 1.5 mmL 为拉削表明长度L80 mm为拉削系数 ，取1.2K 考虑机床返回行程系数取k1.4v 为拉削速度f z 为拉刀单面齿开量z 为拉刀同

18、时工作齿数zL/PP 为拉刀齿距P（ 1.251.5 ）80 1.358012 mm所以拉刀同时工作齿数为zL/P=80/127所以t 1.5 * 80* 1.2 * 1.41000* 3* 0.06 * 70.16 min工序五粗、精铣 8030 面一、粗铣 8030 面1、加工余量的确定由前面可知粗加工加工余量为2 mm ，加工余量较小故采用一次切削故ap2 mm 。.专业 .专注.2、切削用量的确定由机械加工工艺手册 表 2.120 选择高速钢立铣刀 ，铣刀直径为 16 mm齿数为 3。由机械加工工艺手册 表 2.1 96 查得加工材料为灰铸铁，铣削宽度为 aw d o/4 ，铣刀的铣削

19、速度为v 18.29m/min ，每齿进给量为0.063 0.102mm/z则主轴转速为1000vn=358.3577.2 r/min取 n460r/min ，由此可得 Vf f z zn 0.093460124.2 mm/min3、铣削加工工时的计算由机械加工工艺手册 表 2.1 94 可查得t Lwl 1 l 2 iv f式中i 为次给次数 i 308d o4l1 0.5d o + （0.51.0） 9 mml2 12 mm 取 l 2 2 mm则80 92t 5.86 min精铣 8030 面1、加工背吃刀量 ap 的确定.专业 .专注.由前面可知道精铣的加工余量为1 mm ，故 ap

20、1 mm2、进给量的确定由精铣加工工艺手册 表 2.172 查得高速钢立铣刀直径为 16 mm ，选用与粗铣时同一铣刀和机床。铣削宽度为 aw 3 mm 是的每齿进给量为0.080.05 mm/z ，因为表精度要求较高故 f z0.06 mm/z3、切削用量的确定由机械加工工艺手册 表 2.1 75 查得铣刀磨钝标准查得后刀面最大磨损限度为 0.2 0.25 mm 。由机械加工工艺手册 表 2.1 76 限度寿命查得限度寿命T=60min 。由机械加工工艺手册 表 2.1-92 查得 Vc 22 m/min ，则铣床的主轴转速 ：n n1000v 437.9 r/mindo取 n460 r/m

21、in 。则 Vf fz*z*n 0.06*3*460 =82.8 mm/min4、计算铣削加工工时由上面可知t Lwl 1 l 2 iv f式中l w 、 l1 、 l 2 与上述所相同 。i 30/3 10.专业 .专注.将各参数代入上式可得 ：80 92t1011 min工序六钻两 M8 底孔及攻螺纹1、选择切削用量选择高速钢直柄麻花钻直径为7，钻头形状为双锥修磨横刃。由切削用量简明手册 表 2.7 查得进给量 f 0.360.44mm/r ，由切削用量简明手册 表 2.83 和钻头允许的进给量确定进给量f0.86mm/r 。由 切削用量简明手册 表 2.9 机床进给机构所允许的钻削进给量

22、查得f 1.6mm/r 。故由 Z525 型立式钻创说明书取 f 0.36mm/r 。2、确定钻头磨钝标准及寿命由切削用量简明手册表 2.12 查得磨钝标准为 0.5 0.8 寿命为T35min 。3、确定切削速度由切削用量简明手册 表 2.15 查得切削速度为 V18m/min 。则主轴转速为n 1000v 818.9 r/min 。D由 Z525 钻床说明书由就近原则取n680 r/min 。 故实际切削速度为v14.9 m/min4、校核机床扭矩及功率由切削用量简明手册 表 2.20 查得F fCF do ZF f yF kF.专业 .专注.McC M d o Z M f yM K MM

23、 c V cPc30dC F =420,Z F =1yF 0.8， C M =0.206,ZM 2.0,yM =0.8F f 420 720.36 0.811298.3 NMc 0.206720.36 0.81 4.5 Nm415 * 14.9Pc0.32 KW根据 Z525 机床说明书可知 Mm=42.2 Nm, Pe=2.8*0.81=2.26 KW, Fmax=8830N 由于上面所算出的的数据都小于机床的各个相应的参数，故机床符合要求。5、计算钻削加工工时由切削用量简明手册 表 2.29 查得入切量和超切量 y的值为 6 mm 。故t L y106nf0.36 * 6800.07 mi

24、n因为表面存在俩加工孔故加工工时为T=2t 0.14 min 。二、攻 M8 螺纹由机械加工工艺手册 表 7.2-4 选用 M8 细柄机用丝锥 ，在普通钻床上攻丝 。由机械加工工艺手册 表 7.2-13 在普通钻床上攻丝切削速度表查得 Vc1112 m/min 。故钻床主轴的转速为 ：我 n 1000Vc 437.9 477.7 r/minD由 Z525 的说明书的参数可取 n 392 r/min 。故实际切削速度为Vc 9.8 mm/min.专业 .专注.攻螺纹机动实际的计算我 tm l1 l11pnn1其中： l ：工件螺纹的长度 l 10 mm 。l1 ：丝锥切削长度 l1 22 mm

25、。：攻螺纹是的超切量（ 23） P 取3。n ：攻螺纹是的转速n 392 r/min 。n1 ：丝锥退出时的转速n1 680 r/min 。P:螺距 。工序七铣 18H11 的槽一、粗铣 18H11 槽1、选择与加工 80 30 平面同一规格的铣刀 ，同一铣床 。因为槽深为 35 mm故铣 18H11 槽时底边留有 5 mm 的加工余量 ，精铣以达到图纸所规定的表面粗糙度的要求故ap 30 mm2、切削用量的确定由机械加工工艺手册 表 2.1-96 查得切削速度为V 1829 m/min每齿进给量为 f z0.063 0.102 mm/z取 fz0.09 mm/z 。 则铣床主轴转速为n 10

26、00V =358.3 577.2 r/minD根据机床说明书可取n 460 r/min 。 则实际转速为Vf fznz0.093460124.2 mm/min3、切削加工工时.专业 .专注.由机械加工工艺手册 表 2.1-99 查得t ml w l1l 2 iV f4092124.20.82 min二、半精铣 18H11 槽1、选取与粗铣 18H11 槽同一规格的铣刀 ，背吃刀量 ap 5 mm 。2、确定进给量由机械加工工艺手册 表 2.1-72 查得每齿进给量为f z0.050.08 mm/z取 fz0.06 mm/z 。由机械加工工艺手册 表 2.1-75 查得后刀面最大磨损限度为 0.

27、22 0.25 mm 。由表 2.1-76 查得铣刀寿命为 T60 min3、切削用量的确定由机械加工工艺手册 表 2.1-92 查得 V 22 m/min ，则主轴转速n 1000V =437.9 r/minD根据机床的说明书确定主轴转速为n 460 r/min 。则 Vff znz 82.8 mm/min 4、计算切削工时由机械加工工艺手册 表 2.1-99 查得t ml wl1 l 2 iV f409 2*282.81.2 min.专业 .专注.三、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 ，需要设计专用夹具。经分析决定设计第七道工序铣18H11 槽的铣床专用夹具 开档夹具 。一、问题的提出本夹具用来铣 18H11 槽，该槽相对于花键孔中心有一定的技术要求。因此在本道工序加工时 ，在考虑零件