机械制造技术基础课程设说明书.

1、长春师范大学课程设计说明书课程设计名称 ：机械制造技术基础课程设计专业： 车辆工程学号： 1324440134学 生 姓 名： 宋富强指 导 教 师： 蒋东霖长春师范大学课程设计目录1、零件工艺性分析 11.1、零件的作用 11.2、零件的工艺分析 12、机械加工工艺规程设计22.1、确定毛坯的制造形成 22.2、基准的选择 22.2.1 粗基准的选择 22.2.2 精基准的选择 22.3、制定工艺路线 22.3.1 工艺路线方案一 32.3.2 工艺路线方案二 33、机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定43.1、毛坯余量及尺寸的确定 43.2、确定工序 44、夹具的设计 124.1、提出问

2、题 124.2、设计思想 134.3、夹具设计 134.3.1 定位分析 144.3.2切削力、夹紧力、切屑用量和切屑速度的计算.14夹具操作说明 152长春师范大学课程设计说明书5. 体会与展望 156 .参考文献 163长春师范大学课程设计说明书1、零件工艺性分析1.1、零件的作用题目给定的零件是CA6140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进行工作。宽度为18+o.o12omm的槽尺寸精度要求很高，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。所以，宽度为18+o.o12omm的槽和滑移齿轮的配合精度要

3、求很高。"I1.2、零件的工艺分析该拨叉的全部技术要求列如下表：项目公差等级偏差粗糙度定位基准(mm)? 25的六齿方花键孔+0.20花键孔中心线IT1201.6?22的花IT12+0.206.3花键孔中键底孔0心线两端的花键孔中2*150倒角6.3心线尺寸8的IT9+0.031.6花键孔中槽0心线尺寸18IT6+0.0123.2花键孔中的槽0心线?6的花IT6+0.063.2花键孔中键槽宽+0.03心线2、机械加工工艺规程设计2.1、确定毛坯的制造形成零件材料HT20Q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

4、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 3± 0.8mm2.2基准的选择2.2.1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。2.2.2精基准的选择为保证定位基准和工序基准重合，以零件的下低面为精基准。2.3、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

5、济效果，以便使生产成本尽量下降。 2.3.1.工艺路线方案一工序：1粗、精车端面，钻、扩花键底孔、倒两端15°倒角。2、粗、精铣削B面。3、铣削8+0.03omm勺槽。4、铣削 18+0.012omm的槽。5、拉花键。2.3.2工艺路线方案二工序：1、 粗、精车端面，钻、扩花键底孔、倒两端15°倒角。以40mm圆柱面为粗基准。选用C3163-1转塔式六角车床及三爪卡盘夹具。2、拉花键。以花键中心线及右端面为基准，3、 铣削槽B面。以花键的中心线及下低面为基准。选用X62W卧式铣床加专用夹 具/、4、 铣削8+O.O3omm的槽。以花键的中心线及下低面为基准。选用X62W卧式

6、铣床加专 用夹具。5、 铣削18+O.O12omm勺槽。以花键的中心线及下低面为基准。选用X62W卧式铣床加 专用夹具。方案分析：上述两方案中，工艺方案一把拉花键放在最后一道工序。但此方案中2.3.4工序很难对工件进行定位和加紧、方案二中，把花键放在第一道工序的后边，这样， 方案二中的3.4.5道工序很容易对工件进行定位与加紧即以花键中心线和下低面 作为3.4.5道工序的定位基准。此方案定位精度高，专用夹具结构简单、可靠， 所以采用方案二比较合理。3、机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定零件材料为HT200，毛坯重量为1.0 kg ®=160MPa HBS。根据机械加 工工艺师手册

7、（以下简称工艺手册机械工业出版出版社、杨叔子 主编）知生产类型为大批生产，采用模锻锻模造毛坯。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、 工序尺寸及毛坯尺寸如下：3.1. 毛坯余量及尺寸的确定1、 下端面的加工余量：下端面有3± 0.8mm的加工余量，足够把铸铁的硬质表面 层切除2、 矩形花键底孔。要求以矩形花键的外径定心，故采用拉削加工内孔尺寸为220+0.28，见零件图，参照金属机械加工工艺人员手册表3-59确定孔加工余量的分配。钻孔20mm扩孔21mm拉花键，花键孔要求以外径定心：拉削时 加工余量参照金属机械加工工艺人员手册取 2 Z =1mm3、右端面的加

8、工余量。此工序分 2个工步1、粗铣右端面 2 、精铣右端面。精 加工余量为0.2mm粗铣加工余量为2.8mm3.2、确定工序工序I :车削下底面。1、加工条件。工件材料：灰口铸铁 HT200（T b=145 MPa铸造。加工要求：粗、半精车 A面并保证28mm勺工序尺寸，R=3.2 m机床C3163-1。转塔式六角卧式车床。刀具：刀片材料。r =12. ao=6-8 b= -10 o=0.5 Kr=90 n=152、计算切削用量。（1）已知长度方向的加工余量为 3± 0.8mm。实际端面的最大加工余量为 3.8mm。 故分二次加工（粗车和半精车）。长度加工公差IT 12级取-0.46

9、 mm （入体 方向）（2）进给量、根据切削简明手册（第3版）表1.4当刀杆尺寸为16mM25mm, a汽3 mm时，以及工件直径为 60mn时（由于凸台B面的存在所以直径取 60mr）i?=0.6-0.8mm/ r .按C3 16 3 1车床说明书取?=06 mm/n由于存在间歇加工所以进给量乘以k=0.75 0.85 所以：实际进给量f=0.6 X0.8=0.48 mm/ r按C3 163 1车床说明书？= 0.53 mm/r(3) 计算切削速度。按切削简明手册表 1.27 ,切削速度的计算公式为(寿命选 T=60min)刀具材料YG6V=Cv/(Tm 即対 fyv) kv其中：Cv=15

10、8 xv=0.15 yv=0.4 M=0.2修正系数Ko见切削手册表1.28kmv=1.15 k kv=0.8 k krv=0.8 k sv=1.04 k bV=0.81 Vc =158/( 60 0.2 20.15 0.53 of 1.15 0.8 0.8 0.81 0.97=46.9(m/mi n)(4) 确定机床主轴转速ns=1000vc/ : dw=229.8 (r/min )按C3 163 1车床说明书200 r /min所以实际切削速度V=40.8m/min(5) 切削工时，按工艺手册表 6.2-1由于铸造毛坯表面粗糙不平以及存在硬皮，为了切除硬皮表层以及为下一道工步做好准备Tm=

11、(L+L1+L2+L3)/nw x f=0.33 ( min) L=(65-0)/2=32.5 L仁3、L2=0、L3=0工序II精车下底面(1) 已知粗加工余量为0.5mm(2) 进给量f.根据切削用量简明手册表1.6 , f=0.15 0.25mm/r 按C3 1 6 3 1 车床说明书 f= 0.16 mm/r计算切削速度 按切削用量简明手册表1.27，切削速度的计算公式为(寿命选T=60min)V=Cv/(Tm 即対 fyv) kv=158/( 60 0.2 20.15 0.16 0.4) 1.15 0.8 0.8 0.81 0.97=83.85(m/mi n)(3) 确定机床主轴转速

12、.nw=1000vc/- dw =410.8 (r/min )按(31631车床说明书取 nw=400 (r/min )实际切削速度V=57.1m/min(4) 切削工时，查工艺手册表 6.2-1Tm=(L+L1+L2+L3)/nwxf=22.5/400x0.16=0.35( min)由于下一道工序是钻孔，所以留下？20m m的台阶，所以 L=(65-20)/2=22.5 mmL1=3.L2=0. L3=0工序III钻花键孔钻头选择：见切削用量简明手册表 2.2钻头几何形状为(表2.1及表2.2)：双锥修磨具刃，钻头参数：d = © 20mm B =30° 2=118

13、76;, 2=70°, b £ =3.5mm ,ao=12° ,W =55° ,b=2mm =4mm根据切削用量简明手册表 2-9确定f=0.48a、按机床进给强度决定进给量：根据表 2.9 ,当c b= 210MPad 0= 20.5mm 可确定 f=0.75。按C36肓车床说明书取f=0.62mm/n.b、决定钻头磨钝标准及寿命 表2.21，当do=20mm钻头最大磨损量取0.6寿命 T=45min.c、切削速度 由切削用量简明手册，表2.15得V =21m/minn=1000V/二D=334.4 由机床技术资料得和 334.4 接近的有 280n/

14、m和400n/min 取 280n/min取 n=280m/min.实际 V =17 m/mind、基本工时，Tm=L/nf=(80+10)/280x0.62=0.32 (min)入切量及超切量由表 2.29.查出W + =10mm所以 Tm=L/nf=(80+10)/280x0.62=0.32 (min)工序IV扩花键孔刀具直径do=21mm刀具几何参数同上。由于两孔直径相差不大，为了节省停车和调换走刀量等辅助时间，n和f都不变，所以Tm同上Tm=0.32倒角刀具15°锪钻由于两孔直径相差不大，以表面粗度要求不高手动进给。工序V 车倒角刀具：专用刀具。此工步使用到专用刀具与手动进给

15、。检验机床功率 按切削用量简明手册表1.2 4可以查出 当（T b = 160245HBSap< 2.8 mm f< 0.6 mm/rVc< 41 m/ min Pc = 3.4kw按C3 16 3 1车床说明书主电机功率p= 11 kw可见Pc比P小得多所以机床功率足够所用切削用量符合要求钻削功率检验按切削用量简明手册表 2.21当 do = 21 mm f = 0.64 mm查得转矩皿=61.8 N.M切削用量简明手册表由表2.32 得功率公式P C= McVc/30do=61.8x17/30x21=1.67km按C3 163 1车床说明书主电机功率P= 11 kw可见P

16、C比P小得多，所以机床功率足够，所用切削用量符合要 工序VI拉花键孔单面齿升：根据有关手册，确定拉花键孔时花键拉刀的单面齿为 0.06mm,拉削速度v=0.06m/s(3.6m/mi n)切削工时t=Zbl n k/1000vfzZ式中：Zb单面余量1.5mm（由21mn拉削到25mm）L拉削表面长度，80mmn考虑校准部分的长度系数，取1.2 ；k考虑机床返回行程系数，取1.4 ;v拉削速度（m/min）；fz拉刀单面齿升；Z拉刀同时工作齿数，Z=l/p ;P拉刀齿距。P=(1.25-1.5)sqrt80=1.35sqrt80=12mm拉刀同时工作齿数 z=l/p=80/127其本工时 Tm

17、=1.5 X 80 X 1.2 X 1.4/1000 X 3.6 X 0.06 x 7=0.13(min)工序VII粗铣右端面加工要求：粗铣 B面，精铣B面，Ra=3.2um。用标准镶齿圆柱铣刀粗铣加工余量3mm机床：X 62W加工工件尺寸：宽度：40mm长度：28mm(1) 选择刀具根据切削用量简明手册表 3.1铣削宽度ae< 5mm时。直径为do=50mm故齿 数Z=8，由于采用标准镶齿圆柱铣刀铣刀几何参数(表 3.2 ) rn=10 ° ao=16°(2) 切削用量留精铣的加工余量为 0.2，所以本道工步切削宽度 ac= 2.8 ± 0.8 mm,由于

18、加工 表面精度要求Ra=3.2 um.根据表3.5得每转进给量f= 0.51 mm/r就能满足要 求，但考虑到X 62W功率为7.5kw，机床为中等系统刚度和X 62W铳床说明书 所 以每转进给量f= 0.6mm/r(3) 选择刀具磨钝标准及刀具寿命。根据切削用量简明手册表 3.7、铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为0.6镶齿铣刀do=50mm刀具寿命T=120min(表 3.8 )(4) 决定切削速度Vc、可根据切削用量简明手册表 3.9确定Z=8, aP=40-70mm, ac=2.8 ±0.8 mm , fz=f/z=0.0750.1mm/zVc=(Cvdoqv)/(TmxapxXv

19、xfzxyvxaexuvxZpv) Cv=20,qv=0.7,Xv=0.3,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.3,m=0.25,Km=1.12, Ksv=0.8,KTv=0.82,Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)=23.7(m/mi n)n=1000V/二 d=(1000x23.7)/(3.14x50)=151r/min根据 X62W型铣床说明书选n=160r/mi nVc=3.14 nd/1000=(160x3.14x50)/1000=25.1m/mi n Vf=n f=160

20、x0.6=96mm/mi n选 Vf=80mm/min 实际 fz=Vf/(nxz)=0.0625mm/z5)机床功率：根据切削用量简明手册表3.20当Vc=71m/min ae=2.8mmap=41mm fz=0.08 Kmpc=1.4kw切削功率的修正系数：故 Pct v 0.8,根据X62W型铣床说明书，机床主轴允许的功率为Pcm=7.5X 0.75=5.63kw 故 Pccv Pcm 因此所决定的切削用量可以采用。ae=2.8mm Vf=80m/mi nn=160r/min Vc=25.1m/min fz=0.0625mmm/z(6) 基本工时根据切削用量简明手册表3.5Tm=(L+L

21、1+A )/Vf=(28+14)/80=0.525(mi n) L1+ =14mm工序VHI精铣右端面(1) 选择刀具刀具与上道工步是同一把刀。(2) 切削用量精铣的加工余量为0.2，所以本道工步切削宽度ae= 0.2mm, f = 0.6(3) 决定切削速度Vc、可根据切削用量简明手册表 3.9确定ac=0.2mm, Vc=(Cvdoqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)=33.1m/minn=1000V/二 d=(1000x33.1)/(3.14x50)=211r/min根据 X62W型铣床说 明书选n=210r/mi nVf=nf=210x0.6=126mm/min

22、、VF=125mm/min fz=Vf/(nxz)=0.074mm/Z(4) 基本工时基本工时根据切削用量简明手册表3.5Tm=(L+L1+ )/Vf=(28+14)/125=0.336(mi n) L1+ =14mm工序IX铣削8+0.03°mm槽。加工工件尺寸：8+0.030mm ,长度L=40mm加工要求：高速钢错齿三面刃铣刀(精密级K8)加工余量8用乳化液冷却机床：X62W(1) 选择刀具：由加工尺寸公差 0-0.3 。所以铣刀精度为精密级 K8铣刀参数：L=8mm D=63 d=22 d1=34 ro=15 °ao=120 an=6° Z=16(2) 选

23、择切削量由于槽的深度为 8mm,故一次走完，ae=8mm即=8mm由切削用量简明手册表3.3 确定f=0.15-0.3mm/r 现取f=0.3mm/rfz=0.3/16=0.018mm/z(3) 选择铣刀磨钝标准及刀具寿命：根据切削用量简明手册表 3.7,得最大磨损量为0.5由表3.8确定刀具寿命：T=100min其中(4) 决定切削速度Vc和每齿进给量Vf、由切削用量简明手册3.27的公式Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv) KvCv=25,qv=0.2,Xv=0.1,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.1,m=0.25,Km=1.12,Ksv=

24、0.8,KTv=0.82,Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv) Kv =82.86m/minn=1000X Vc/ 二 do=1000X 82.86/3.14 x 63=418.87r/min根据X62W型铣床说明书选nc=375r/min实际速度 Vc=： donc/1000=74.2m/min选 Vfc=ncf=375X0.3=112.5mm/min根据 X62W型铣床说明书选选 Vf=110mm/minfzc=110/375 x 16=0.018mm/z(5) 机床功率：根据切削用

25、量简明手册表 3.28公式圆周力 fc=(CFa pxffzyFaeVFZ/doaFnW)KFC KTV=0.90KMFC=0.94由表 28 得 CF=30, XF=1.0, yF=0.65 , UF=0.83, WF=0 qF=0.83, KFC=1.28Fc=(CFa pxffzyFaeVFZ/d oqFnW)KFC=30 X 8 X 0.018 X 8/ 63 X 375 =505.6 NM=FCdo/2 x 103=15.9N?MPc=FcVc/1000=1.18km 根据X62W理铣床说明书，功率足够。(6) 基本工时基本工时根据切削用量简明手册表3.5Tm=(L+L1+A )/V

26、f=(40+14)/110=0.49(mi n)L1+ =14mm工序x铣宽为i&+012mm槽加工要求：用乳化液冷却，加工工件尺寸，宽18°+0.12mm长L=40mm加工余量23mm由于此工步的设计尺寸精度要求很高，用铣削加工很难达到尺寸精度的要求，所以为了留给下一道公序磨削的加工余量，所以分两步走，ae=23, ap=10mm(1) 选择刀具铣刀参数：L=10 D=100mm d=30mm ro=l5ao=120 an=6° Z=24(2) 选择铣削用量由于槽的宽度为18mm,故二次走完，ae=23mm即=10mm由切削用量简明手册表3.3 确定f=0.5mm

27、/r 现取f=0.8mm/r fz=0.5/24=0.02mm/z(3) 选择铣刀磨钝标准及刀具寿命：根据切削用量简明手册表 3.7,得最大磨损量为0.5由表3.8确定刀具寿命：T=100min其中(4) 确定切削速度Vc和每齿进给量：决定切削速度 Vc和每齿进给量Vf、由切 削用量简明手册3.27的公式Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv) KvCv=25,qv=0.2,Xv=0.1,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.1,m=0.25,Km=1.12,Ksv=0.8,KTv=0.82,Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.7

28、9Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv) Kv =98.6m/minn=1000X Vc/ 二 do=1000X 98.6/3.14 x 100=314r/min根据X62W型铣床说明书选nc=300r/min实际速度 Vc=： donc/1000=94.2m/min选 Vfc=ncf=300X0.5=150mm/min 根据 X62W型铣床说明书选选 Vf=150mm/minfzc=150/300 x 24=0.020mm/z(5) 基本工时基本工时根据切削用量简明手册表3.5Tm=(L+L1+) ?i/Vf=(40+20)X2/150=0.8(mi

29、n)L1+ =20mm i=2(走两次)工序XI 磨18mmf槽，保证尺寸18mm(1) 选择砂轮。见切削手册第三章中磨料选择各表，结果为GZ46KV6P35X 40X127其含义为：磨轮磨料为棕刚玉，为了防止粒度过小而磨轮堵塞，所以选用为粒度为 46#,硬度为软2级。平型砂轮，其尺寸为16X 6X 40 (DX dx H)。(2) 切削用量的选择。砂轮转速 n砂=3000r/min(见机床说明书)，v 砂=2.5m/s进给量f=50mm/min双单行程f r=0.015mm(3) 切削工时。当加工1个表面时Tm=(L+y+ ) ?i K/50=3.1min最后，将以上各个工序切削用、工时定额

30、的计算结果，连同其它加工数据，一起 填入机械加工工艺卡片中工序号工序名称机床设备刀具量具I粗车下端面卧式车床车刀游标卡尺II精车下端面卧式车床车刀游标卡尺III钻花键孔立式钻床钻刀游标卡尺IV扩花键孔立式钻床钻刀游标卡尺V倒角2x15°卧室车床车刀游标卡尺VI拉八齿方型花立式拉床拉刀游标卡尺键VII粗铣右端面立式铣床铣刀游标卡尺VIII精铣右端面立式铣床铣刀游标卡尺IX铣& °03mm勺槽立式铣床铣刀量块X铣 18°°。12mm槽立式铣床铣刀量块XI磨宽为18°°。磨床砂轮量块12mnt勺槽4、夹具设计夹具是一种能够使工件按一

31、定的技术要求准确定位和牢固夹紧的 工艺装备，它广泛地运用于机械加工，检测和装配等整个工艺过程中。 在现代化的机械和仪器的制造业中，提高加工精度和生产率，降低制造 成本，一直都是生产厂家所追求的目标。正确地设计并合理的使用夹具， 是保证加工质量和提高生产率，从而降低生产成本的重要技术环节之 一。同时也扩大各种机床使用范围必不可少重要手段。4.1. 提出问题（1）怎样限制零件的自由度；V形块加小平面限制5个自由度，定 位销限制1个自由度。(2) 怎样夹紧；设计夹具由螺旋夹紧配合V形块夹紧工件。(3) 设计的夹具怎样排削；此次加工利用拉刀拉削，通过下底面 排削。(4) 怎样使夹具使用合理，便于装卸。

32、4.2. 设计思想设计必须保证零件的加工精度，保证夹具的操作方便，夹紧可靠， 使用安全，有合理的装卸空间，还要注意机构密封和防尘作用，使设计 的夹具完全符合要求。本夹具主要用来对© 6孔进行加工，这个孔尺寸精度要求为H7，表 面粗糙度Ra3.2。刀具为高速钢直齿三面刃铣刀，来对工件进行加工，考虑到提 高劳动生产率，降低劳动强度，采用一次拉削完成。4.3、夹具设计零件的上半部分为圆柱型，根据这个特点采用V型块、小平面的夹具来定位。4.3.1、定位分析(1)定位基准的选择据夹具手册知定位基准应尽可能与工序基准重合，在同一工 件的各道工序中，应尽量采用同一定位基准进行加工。宽为6+o.03

33、+0.06mm勺 槽，其设计基准为花键孔中心线和工件的右加工表面为定位基准。因此选用工件 以加工右端面和花键心轴的中心线为主定位基准。（2）定位误差的分析定位元件尺寸及公差的确定。夹具的主要定位元件为V形块与定 位块，因为该定位元件的定位基准为孔的轴线，所以基准重合 B=0, 由于存在间隙，定位基准会发生相对位置的变化即存在基准位移误差。 Y=0.707 S d =0.707 x 0.025 mn=0.0177 mm4.3.2、切削力、夹紧力、切屑用量和切屑速度的计算1. 进给量：该工序就是通过一次走刀，完成花键槽的拉削加工。由于加工方法的特殊性，刀具选择的特殊性，被吃刀量暂不用选择。只要选择合适的切削速 度和进给量就可以。根据机床刚度和刀具尺寸，此工序需要一次走刀，完成要求 的机械加工要求。加工总深度为 Z=76mm。总走刀次数为1次。2. 切屑速度：v=0.06m/s(3.6m/mi n)切削工时式中： Z根据有关手册，确定拉花键孔时花键拉刀的单面齿为0.06mm,拉削速度t=Zbl n k/1000vfzZ单面余量1.5mm（由21mm拉削至U25mm）拉削表面长度，80mm 考虑校准部分的长度系数，取1.2 ;考虑机床返回行程系数，取1.4 ;拉削速度（m/min）；拉刀单面齿升;拉刀同时工作齿数，Z=l/p ;拉刀齿距。P=(1.2