广播电视大学_机械制造工艺学课程设计2012

1、原文档和CAD 图请发电子邮件lhf5005机械制造工艺学课程设计说明书课题： 设计 CA6140拨叉（005）零件的加工工艺规则及工艺装备（年产量为 5000 件）学校：班级：姓名：学号：指导教师：完成日期：2012 年 11月 18日原文档和 CAD 图请发电子邮件lhf5005目录一、零 件的 工艺分析 .11.1、零 件的作用 .11.2 、零 件的工艺 分析 .1二、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方 案一 .3

2、2.3.2方 案二 .3三、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 .4四、夹 具的 设计 .124.1、提 出问题 .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 .144.3.3夹 具操 作说 明 .15原文档和 CAD 图请发电子邮件lhf5005五 . 课程设 计小 结15六 参 考文 献16原文档和 CAD 图请发电子邮件lhf5005一、零件的工艺分析1.1、零件的作用题目给定的零件是CA6140 车床拨叉，它位

3、于车床变速机构中， 主要为换档，使主轴回转运动按照工作者的调整进行工作。其中宽度为 180 0.012 mm 的槽尺寸精度要求很高，因为在拨叉拔动滑移齿轮时， 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1800.012 mm 的槽和滑移齿轮的配合精度要求很高。1.2、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（mm ） 粗糙度（m）定位基准?25的六齿方花键孔IT12+0.0231.6花键孔中心线0?22的花键底孔IT12+0.0283.2花键孔中心线0尺寸8的槽IT9+0.033.2花键孔中心线0尺寸 18 的槽IT6+0.0123.2花键

4、孔中心线0花键槽宽 6IT6+0.063.2花键孔中心线原文档和 CAD 图请发电子邮件lhf5005+0.03二、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 HT200 ，零件在工作过程中并有变载荷和冲击性载荷，因此选用铸造件，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（年产 5000 件）而且零件的几何尺寸并不大， 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2±0.5mm 。（见附图一：毛坯图）2.2 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

5、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，以零件的下底面为精基准。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,可以考虑采用万能型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，工卡具使用方便，互换及维原文档和 CAD 图请发电子邮件lhf5005护成本低等，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 3×30°角。2. 粗、精铣削右端面（

6、B 面）。3. 铣削 800.030 mm 的槽。4. 铣削 180 0.012 mm 的槽。5. 拉花键孔。2.3.2. 工艺路线方案二工序：1. 粗、精车下端面（ B 面），钻、扩花键底孔、倒 3×30°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（ B 面）为基准，3.铣削 800. 03 mm 的槽。以花键的中心线及下底面为基准。选用X62W卧式铣床加专用夹具。4. 铣削 180 0.012 mm 的槽。以花键的中心线及下底面为基准。 选用 X62W卧式铣床加专用夹具。方案分析：上述两方案中，

7、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夹紧、方案二中，把花键放在第一道工序的后边，这原文档和 CAD 图请发电子邮件lhf5005样，方案二中的 3.4.5 道工序很容易对工件进行定位与夹紧，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。三、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 kgb =160MPaHBS。根 据机械加工工艺手册（以下简称工艺手册机械工业出版出版社、杨叔子主编），已知生产类型为中批生产，采用模锻锻模造毛坯。根

8、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 2±0.5mm 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22 0+0.28 ，见零件图，参照金属制造工艺设计手册，确定孔加工余量的分配。钻孔20mm ，扩孔21mm ，拉花键。3. 右端面的加工余量。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2.8mm原文档和 CAD 图请发电子邮件lhf50053.2、确定工序工序一：

9、车机床： C3163-1 转塔式六角卧式车床。工步 1 ：车削下底面。1加工条件。工件材料：灰铸铁HT200 。b =145MPa 。，模锻铸造。加工要求：粗、精车右面（B 面）并保证 28mm 的工序尺寸。刀具：刀片材料YG6 ；刀片尺寸r =12ao=6-8b= -10o=0.5Kr=90n=152、计算切削用量。（1）已知长度方向的加工余量为2±0.5mm。实际端面的最大加工余量为2.5mm。故分二次加工 （粗车和精车）。长度加工公差 IT 级取-0.46mm（2）进给量、根据切削用量简明手册， 当刀杆尺寸为 16mm ×25mm, aemm 时，以及工件直径为 60

10、mm时（由于凸台B 面的存在所以直径取60mm ）?=0.6-0.8mm/ .按 C 车床说明书 取?=0.6 mm/r。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=0.6×0.8=0.48 mm/ 按 C 车床说明书?0.53 （3）计算切削速度。按切削用量简明手册，切削速度的计算公式为原文档和 CAD 图请发电子邮件lhf5005V=Cv/(T m·ap xv ·fyv ) ·kv其中： Cv=158xv=0.15yv=0.4M=0.2 修正系数 Ko 见切削手册表 1.28kmv=1.15kkv=0.8k krv=

11、0.8ksv=1.04kBV=0.81Vc =158/( 60 0.2 ·20.15 ·0.53 0.4) ·1.15 ·0.8 ·0.8 ·0.81 ·0.97=46.9(m/min)（4）确定机床主轴转速ns=1000vc/dw=229.8 （ r/min ）按 C 车床说明书 200 r min所以实际切削速度V=40.8m/min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。工步 2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

12、， f=0.15 0.25mm/r按 C 车床说明书 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mxvyvV=Cv/(T·ap·f ) ·kv=158/( 60 0.2 ·20.15·0.16 0.4 ) ·1.15 ·0.8 ·0.8 ·0.81 ·0.97=83.85(m/min)3)确定机床主轴转速 . nw=1000vc/dw =410.8r/min按 C3163 车床说明书取 n=400r/min原文档和 CAD 图请发电子邮件lhf5005实际

13、切削速度 V=57.1m/min工步 3钻六角方花键孔钻头选择：见切削用量简明手册钻头几何形状为（表2.1 及表 2.2 ）：双锥修磨具刃，钻头参数：20 =30 °，2=118 °，2=70°，b=3.5mm ,ao=12 °,=55 °,b=2mm ，=4mm 。根据切削用量简明手册表2-9 确定 f=0.48、按机床进给强度决定进给量：根据表2.9 , 当b 210MPa 20mm可确定 f=0.75 。按 C3163-1 车床说明书取 f=0.62mm/r.b、切削速度由切削用量简明手册 ，表 2.15 得 =21m/minn=1000

14、V/D=334.4由机床技术资料得和334.4 接近的有 280n/m和 400r/min 取 280r/min取 n=280r/min. 实际 v=17 m/min工步 4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。工步 5车倒角原文档和 CAD 图请发电子邮件lhf5005倒角 3×30°刀具：专用刀具。此工步使用到专用刀具与手动进给。工序二：拉机床： LY6110B工步 1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

15、.6m/min)P=(1.25-1.5)sqrt80=1.35sqrt80=12mm拉刀同时工作齿数z=l/p=80/12 7工序三：铣机床 ： 62W工步1倒角倒角 3×30 °刀具：专用刀具。确定主轴转速 n 和切削速度 vc： n=160r/min,vc=17m/min此工步使用到专用刀具与手动进给。工步 2粗铣右端面（ B 面）加工要求：粗铣右端面。原文档和 CAD 图请发电子邮件lhf5005用标准镶齿圆柱铣刀粗铣加工余量 3mm留精铣的加工余量为0.2 ，所以本道工步切削宽度ac 2.8 ，选进给量 0.6mm/r 就能满足要求。1) 决定切削速度 Vc、f 可

16、根据切削用量简明手册确定Z=8, aP=40-70mm, ac=2.8±0.5 .Vc=(Cvdoqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)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/min)n=1000V/d=(1000x23.7)/(3.14x50)=151r/min根据 X62W 型铣床说明书选n=16

17、0r/min, 加工表面精度要求不高。Vc=3.14nd/1000=(160x3.14x50)/1000=25.1m/min工步 3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 ， 0.63）决定切削速度Vc 、可根据切削用量简明手册确定ac=0.2mm, Vc=(Cvdoqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)=33.1m/minn=1000V/d=(1000x33.1)/(3.14x50)=211r/min原文档和 CAD 图请发电子邮件lhf5005根据 X62W 型铣床说明书选n=210r

18、/minVc=3.14nd/1000=(210x3.14x50)/1000=33.0m/min工步 4粗铣削 8+0.03 0 mm 槽加工工件尺寸： 8+0.03 0 mm , 长度 L=40mm加工要求：高速钢三面刃铣刀（精密级K7 ），加工处留精加工余量0.2mm ,用乳化液冷却。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 K72) 选择切削量由于槽的深度为8mm, 故一次走完，加工面处留精加工余量0.2mm ，ae=7.8mm ap=40mm由切削用量简明手册确定f=0.15-0.3mm/r现取f=0.3mm/rfz=0.3/16=0.018mm/z3) 决定切

19、削速度 Vc 和每齿进给量 Vf 、f 由切削用量简明手册 n= 210r/min; Vc=3.14nd/1000=(210x3.14x50)/1000=33.0mm/min工步 5精铣削 8+0.03 0 mm 槽加工要求：同上一工步由于此工步的设计尺寸精度要求很高，ae=0.2mm ，ap=40mm 。由 切 削 用量 简明 手册 确 定f=0.5mm/r现 取f=0.3mm/rfz=0.3/24=0.0125mm/z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、原文档和 CAD 图请发电子邮件lhf5005由切削用量简明手册选 Vc =60m/minn=1000

20、 ×Vc/d=1000 ×60/3.14 ×50=382.2r/min根据 X62W 型铣床说明书选 n=400r/min实际 Vc =62.8m/min工步 6粗铣削 1800. 012 mm 槽加工工件尺寸： 180 0.012 mm ,长度 L=40mm加工要求：高速钢三面刃铣刀（精密级K7 ），加工处留精加工余量0.2mm ,用乳化液冷却。1) 选择刀具：由加工尺寸公差 0-0.3 。铣刀精度为精密级 K72) 选择切削量ac=7.45mm ,ap=40mm,分四次走完，留精加工余量0.2 。由切削用量简明手册确定f=0.15-0.3mm/r现取 f=0.

21、3mm/r3) 决定切削速度 Vc f、f 由切削用量简明手册 n= 210r/min;Vc=3.14nd/1000=(210x3.14x70)/1000=46.2mm/min工步 7精铣削 1800. 012 mm 槽加工要求：高速钢三面刃铣刀（精密级K7 ），加工处留精加工余量0.2mm ,用乳化液冷却。4)选择刀具：由加工尺寸公差0-0.3 。所以铣刀精度为精密级K7原文档和 CAD 图请发电子邮件lhf50055) 选择切削量加工余量 ac=0.2mm ， ap=40mm由切削用量简明手册确定f=0.15-0.3mm/r现取 f=0.15mm/r6) 决定切削速度 Vc 和每齿进给量

22、Vf、 f 由切削用量简明手册 n= 400r/min;Vc=3.14nd/1000=(400x3.14x70)/1000=87.9mm/min最后，将以上各个工序计算结果， 连同其它加工数据， 一起填入机械加工工艺卡片中。（附：机械加工工艺卡片）四、夹具设计夹具是一种能够使工件按一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

23、少重要手段。4.1. 提出问题（ 1）怎样限制零件的自由度；底面限制 2 个自由度，定位花键轴限制 4 个自由度。原文档和 CAD 图请发电子邮件lhf5005（ 2）怎样夹紧；设计夹具由上端螺旋夹紧配合二侧块夹紧工件。（ 3）怎样使夹具使用合理，便于装卸。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。本夹具主要用来对左右通槽进行加工，表面粗糙度和尺寸精度要求较高 。 刀具选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，采用开口垫圈，螺母不需从芯轴中取出

24、，一次装夹，完成两侧通槽加工。4.3、夹具设计零件在工序一后有圆柱型通孔和加工平整的下底面，根据这个特点采用长芯轴和底平面的夹具来定位。4.3.1 、定位分析（ 1）定位基准的选择据机床夹具设计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。一次装夹完成加工宽为 800.030 和 1800.012 mm 的槽，因此选用工件底面和花键心轴的中心线为主定位基准。原文档和 CAD 图请发电子邮件lhf5005（ 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花键芯轴与下底平面，因为该定位元件的定位基准为孔的轴线，基准重合B=0 ，由于

25、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 d=0.707 ×0.025 mm =0.0177 mm4.3.2 、切削力、夹紧力、切屑用量和切屑速度的计算一、车以工步 3 为最大切削力进行计算。1、进给量： f=0.62mm/r ，根据计算和查机床说明书选择。2、切削速度： vc=17m/min, 根据有关手册确定。3、计算切削力刀具：高速钢麻花钻， D=20mm根据经验公式：Fc9.81 CFcaxpFcfyFcvcnFcK Fc结合上面计算，以最大切削用量并查表计算如下：CFc114,yFc0.75,xFc1.0,nFc00.9， K Fc所以Fc

26、9.81 C Fc apxFcf yFcvcnFcK Fc9.81 114101.00.60.751700.96861N原文档和 CAD 图请发电子邮件lhf5005二、六角方花键孔加工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， 背吃刀量暂不用选择。 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.切削速度：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/min)P=(1

27、.25-1.5)sqrt80=1.35sqrt80=12mm拉刀同时工作齿数z=l/p=80/12 73. 切削力及夹紧力的计算刀具：花键拉刀。切削力：由于本工序拉刀由上至下垂直向下拉，切削力方向也是由上向下，只要底面能够保证强度，刚度。就能精确加工。保证加工精度。而下底面能够保证。所以此处不用算切削力。由于切削力和夹紧力的方向垂直。平面定位。Fj=KFL(H+L)=2.5*250*24/46+24=214N夹紧力的计算： 由于切削力和夹紧力的方向一致。所以夹紧力定位较小夹紧力来防止工件在加工过程中产生振动和转动。三、两侧通槽加工原文档和 CAD 图请发电子邮件lhf5005计算切削力刀具：高

28、速钢直齿三面刃铣刀。根据经验公式：Fc9.81 CFcaxpFcfyFcvcnFcK Fc结合上面计算，以最大切削用量并查表计算如下：CFc158, yFc1.0, xFc1.0, nFc0， K Fc0.9所以Fc 9.81 C FcapxFcf yFcvcnFcK Fc9.811581.00.1.08 7.00.94693348N铣削加工的切削力计算仅仅对最大切削力进行计算，其他不在一一计算。4.3.3 、夹具操作说明如前所述 ,在设计夹具时 ,应该注意提高劳动率 .为此 ,在螺母夹紧时采用开口垫圈 ,以便装卸。五 .课程设计小结课程设计作为机械制造工艺学 课程的重要环节，使理论与实践更加接近，加深了理论知识的理解，强化了生产实习中的感性认识。本设计采用了一次装夹可换芯轴和手动螺旋快速夹紧与拆卸