沈阳工业大学机械制造工艺课程设计说明书

机械制造工艺课程设计

计算说明书

设计题目：机械加工工艺规程及卡具设计

专业班级：

学号:

设计者：

指导老师

2012年8月28日

目录

绪论课程设计要求...................................................3

第一节课程设计要求..............................................3

第一章CA6140大拨叉零件图的分析与绘制...............................4

第一节绘制CA6：40大拨叉零件的布图..............................4

第二节绘制CA6140大拨叉的零件图................................5

第二章CA6140大拨叉毛坯图尺寸的计算与绘制..........................6

第一节绘制CA6140大拨叉毛坯图的布图............................6

第二节CA6140大拨叉毛坯图尺寸的计算............................7

2.2.1生产纲领的计算.........................................7

2.2.2生产类型的确定.........................................7

2.2.3毛坯制造方法的确定.....................................8

2.2.4铸件尺寸公差等级CT的选用.............................8

2.2.5铸件机械余量等级MA的确定.............................8

2.2.6铸件机械加工余量的选用.................................8

2.2.7铸件尺寸公差值的确定...................................8

2.2.8CA6140大拨叉毛坯图的绘制..............................9

第三章编制机械加工工艺规程..........................................9

第一节零件的工艺分析............................................9

第二节确定毛坯件的制造形式.....................................10

3.2.1制定工艺路线...........................................10

3.2.2机械加工余量、毛坯尺寸及工序尺寸的确定...............12

铸件机械加工余量的选用....................................12

铸件尺寸公差值的确定......................................12

第四章钻车床拨叉025、060卡具的设计..............................20

第一节卡具设计方案的确定.......................................20

第二节定位原件的选用...........................................22

4.2.1钻套、衬套、钻模板设计与选用...........................22

快换钻套的选用............................................22

固定衬套的选用............................................23

V形块的选择...............................................24

开槽沉头螺钉选择..........................................27

参考文献......................................................28

绪论课程设计要求

第一节课程设计要求

1.题目：CA6M。典型零件机械加工工艺规程及典型工序夹具设计

1)车床变速大拨叉(P212)

2)车床变速小拨叉(P216)

3)车床三杠托架(P215)

(每名学生只做其中一个零件)。

2.生产纲领：年产量：5000台

每台件数：1件，

废品率：1%

备品率：5%

3.设计要求：

①绘制被加工零件图2#图纸1张

②绘制毛坯图2#图纸1张

③机械加工工艺过程综合卡片1#图纸1张

④某工序夹具总装配图0#或1#图纸1张

⑤设计说明书6000字以上

第二节绘制CA6140大拨叉的零件图

在绘制CA6140大拨叉零件的时候我们是按照1：1的比例画，所以我们选择

在A2(594mmX420mm)图纸上绘制零件图。

图1.2.1

第二章CA6140大拨叉毛坯图尺寸的计算与绘制

第一节绘制CA6140大拨叉毛坯图的布图

在绘制CA6140大拨叉毛坯的时候我们是按照1：1的比例画的，所

以我们选择在A2(594mmX420mm)图纸上布图。

_____________________________594_____________________________

-_________________________________324_________________________________

图2.1.1

第二节CA6140大拨叉毛坯图尺寸的计算

2.2.1生产纲领的计算

在制定机械加工工艺规程时，必须知道产品的生产纲领。

生产纲领：包括备品率和废品率在内的该产品（或零件）的年产品。

零件的生产纲领通常按一卜式计算：

N=Qn（l+a%）（1+B%）

式中N——零件的生产纲领（件/年）；

Q——产品的年产量（台/年）；

N——每年产品中该零件的数量（件/台）；

a%一一备品率的百分比；

8%一—废品率的百分比c

Q——5000（台/年）；

N一一1（件/台）；

Q%——1%;

8%——5%0

N=Qn（l+Q%）（1+P%）

N=5000（1+1%）（1+5%）

=5302.5（件/年）

N——5302.5（件/年）；

2.2.2生产类型的确定

根据年生产纲领为5302.5（件/年）查表2T得生产类型

为大批生产。

2.2.3毛坯制造方法的确定

根据生产类型和制造特点查表2-3确定毛坯的制造方法为：

金属模机械砂型。

2.2.4铸件尺寸公差等级CT的选用

根据生产类型和制造方法查表4-2确定铸件尺寸公差等级

的范围为8T0级，自己选用9级公差等级。

2.2.5铸件机械余量等级MA的确定

根据铸件机械加工余量等级的范围为8T0级和工件的制造

方法确定铸件机械余量等级MA为：G

2.2.6铸件机械加工余量的选用

根据铸件尺寸公差等级CT(9级)、加工余量等级MA(G)

和基本尺寸按照袤4-1确定铸件机械加工余量。

各个加工表面的机械加工余量为：

025mm的孔的加工余量为：25mm

长度为90mm的表面和槽的加工余量为：2.5mm

长度为32X32的端面的加工余量为：2.5mm

060mm的孔的加工余量为：2.5mm

082mm孔的两端面的加工余量为：2.5mm

2.2.7铸件尺寸公差值的确定

根据铸件基本尺寸我们查表4-5可以确定铸件尺寸公差值。

各个铸件尺寸的公差值分别为：

025mm的孔的尺寸公差值为：1.7mm

长度为90mm的表面和槽的尺寸公差值为：2.2mm

长度为32X32的端面的尺寸公差值为：1.8mm

060mm的孔的尺寸公差值为：2.0mm

082mm孔的两端面的尺寸公差值为：2.2mm

2.2.8CA6140大拨叉毛坯图的绘制

图2.3.1

第三章编制机械加工工艺规程

第一节零件的工艺分析

根据零件图可以看出零件的主要加工表面，分别为下:

1.2-025mm的孔

2.060mm的孑L

3.长度为90mm的槽

4.082mm的两侧面

5.长度为90nlm的表面

6.32x32mm的端面

7.M22T.5的螺纹

第二节确定毛坯件的制造形式

由于该零件主要是承受压力，故选用材料为HT200；根据设计任务书

计算出零件的生产纲领5302.5件，生产类行为大批生产，故采用金属

模机械砂型，铸件尺寸公差为CT9、机械加工余量等级为MA-G。

3.2.1制定工艺路线

方案一：

工序工步工序说明

051钻2-023/21粗糙度要求为12.5孔

2扩孔至2-024.8J0084粗糙度要求为6.3

3粗较孔至2-024.94J033粗糙度要求为3.2

4精较孔至2—025：°-2】粗糙度要求为1.6

5扩孔055至060：°3°粗糙度要求为3.2

101铁断082粗糙度要求为6.3

151铳32x90端面粗糙度要求为6.3

201铳直槽16H11x8H12粗糙度要求为6.3和3.2

251钱082的两端面粗糙度要求为3.2

301铳32x32顶面粗糙度要求为6.3

351钻孔至020段21粗糙度要求为6.3

2粗较孔至020.5科33粗糙度要求为3.2

3攻丝M22X1.5

401去毛刺、锐边倒钝

451清洗

501检查

551喷漆

方案二：

工序工序说明

05粗、钻、扩、较、精较。25、660孔

10粗、精钱"60、625孔下端面。

15粗、精铳小25孔上端面

20粗、精锐660孔上端面

25切断。

30铳螺纹孔端面。

35钻622孔（装配时钻较锥孔）。

40攻M22X1.5螺纹。

45粗铳半精铳精铳槽所在的端面

50粗铳半精铳精铁16H11的槽。

55检查。

方案三：

工序工序说明

05粗、精锐625孔上端面。

10粗、精锐625孔下端面。

15钻、扩、钦、精皎@25孔。

20钻、扩、较、精较660孔。

25粗、精铳660孔上端面

30粗、精铳小60孔下端面。

35切断。

40铳螺纹孔端面。

45钻@22孔（装配时钻较锥孔）。

50攻M22XL5螺纹。

55粗钱半精钱精钱槽所在的端面

60粗、半精钱精钱16H11的槽。

65检查。

通过以上三个方案的确定，我们从中要选择一个合理的方案作

为加工的工艺路线，经选择我们选择方案一。

3.2.2机械加工余量、毛坯尺寸及工序尺寸的确定

铸件机械加工余量的选用

根据铸件尺寸公差等级CT(9级)、加工余量等级MA(G)和基本尺寸

按照表4-1确定铸件机械加工余量。

各个加工表面的机械加工余量为：

025mm的孔的加工余量为：25mm

长度为90mm的表面和槽的加工余量为：2.5mm

长度为32X32的端面的加工余量为：2.5mm

060mm的孔的加工余量为：2.5mm

082mm孔的两端面的加工余量为：2.5mm

铸件尺寸公差值的确定

根据铸件基本尺寸我们查表4-5可以确定铸件尺寸公差值。

各个铸件尺寸的公差值分别为：

025mm的孔的尺寸公差值为：1.7

长度为90nlm的表面和槽的尺寸公差值为：2.2mm

长度为32X32的端面的尺寸公差值为：1.8mm

060mm的孔的尺寸公差值为：2.0mm

082mm孔的两端面的尺寸公差值为：2.2mm

计算工序05的加工尺寸

工序工步工序说明

051钻2-023/21粗糙度要求为12.5孔

2扩孔至2-024.8J0084粗糙度要求为6.3

3粗较孔至2-024.9片033粗糙度要求为3.2

4精较孔至2-025俨21粗糙度要求为1.6

5扩孔055至060俨3°粗糙度要求为3.2

(1).加工条件

钻床：Z37

刀具：锥柄麻花钻、锥柄扩孔钻、高速钢机用较刀、锥柄机

用较刀、锥齿套扩孔钻。

计算:

工步1

1000V=4.67r/s

ns=nd。

取实际切削速度:

Vw=^=0.34m/s

「二一=25.96s

Tf=TjX20%=5.19s

T作:Tj+Tf=31.15s

工步2

ns=^=2.08r/s

取实际切削速度:

2^=0.16201/5

w1000/

T二,1，11>12=40.38s

JZ•af•nw

Tf=TjX20%=8.08s

作

T=Tj+Tf=48.46s

工步3

%=甯=0.933r/s

取实际切削速度:

ndn

Qw=O..73m/s

1000

1+I1+I2

Tj=32.15s

Z,af•nw

Tf二TjX20%=6.43s

T作=Tj+Tf-38.6s

工步4

n«=——1000—V=14.5Lr//s

nd。

取实际切削速度：

Vw=啜=018m/s

T=-L11±_=1O.3S

JZ•at-•nw

Tf=TjX20%=2.06s

T作=Tj+If=12.36s

工步5

%=粤=0.75r/s

取实际切削速度：

=2^=0.14m/s

W1000'

Tj=乜=10.7s

」N•af•小

Tf=TjX20%=2.1s

T作=Tj+I（~12.8s

计算工序10的加工尺寸

工序工步工序说明

101铳断082粗糙度要求为6.3

（1）.加工条件

铳床：X62（由表8-7和5确定）

刀具：锯片铳刀（表9-20）

D=200mm

B=4

d=32

Z（细）=50

计算：

已知ap=4mm（由刀具B确定）

ae=17mm（由工件确定）

af=O.lmm/Z（由表6-16确定）

v=0.3m/s（由表6-15确定）

lOOOv1000XQ.3

=0.478r/s

nd。3.14X200

取nw=0.5r/s(表8—16),实际切削速度:

71dpn3.14X200X0.5

w=0.314m/s

10001000

_l+h+V_82+12.36+439.344s

「-Z«af•nw-50X0.1X0.5

Tf=TjX20%=39.344X20%=7.8688s

T作:Tj+Tf=39.344+7.8688=47.2s

计算工序15的加工尺寸

工序工步工序说明

151钱32x90端面粗糙度要求为6.

(1).加工条件

钱床：X52K

刀具：镶齿套式面铳刀

计算：

工步1

lOOOv=1.25r/s

71do

取实际切削速度:

Vw=在=0.294m/s

Tj二19.6s

Z,ap,nw

Tf=TjX20%=4s

T作=Tj+1f=23.6s

工步2

嗡=1.25r/s

取实际切削速度:

ndor)w=0.294m/s

1000

Tj==9.8s

JZ•af•nv

Tf二TjX20%=2s

T作二Tj+Tf=11.8s

计算工序20的加工尺寸

工序工步工序说明

201钱直槽16H11x8H12粗糙度要求为6.3和3.2

(1).加工条件

钱床:X60

刀具：三面刃铳刀

计算：

工步1

ns=1.16r/s

取实际切削速度：

_"】居,_036m/s

w1000'

Tj=JI」'?二62.8s

Tf=TjX20%=12.6s

T作二Tj+Tf=75.4s

计算工序25的加工尺寸

工序工步工序说明

251钱082的两端面粗糙度要求为3.2

(1).加工条件

钱床：X62

刀具：双面铁刀

计算：

工步1

ns=1/s

取实际切削速度：

vw=^=0314m/s

工以二46s

JZ•af•nw

Tf二TjX20%=9.2s

T作=Tj+Tf-55.2s

计算工序30的加工尺寸

工序工步工序说明

301钱32x32顶面粗糙度要求为6.3

(1).加工条件

钱床：X52K

刀具：镶齿套面式铳刀

计算：

工步1

ns=1/s

取实际切削速度:

Vw==°・25m/s

Tf=TjX20%=10.2s

T作二Tj+Tf=61.2s

计算工序35的加工尺寸

工序工步工序说明

351钻孔至020：0-21粗糙度要求为6.3

2粗较孔至020.5^33粗糙度要求为3.2

3攻丝M22X1.5

(1).加工条件

钻床：Z3040、Z525

刀具：高速钢佼刀、细柄机用佼刀

计算：

工步1

ns=5.33r/s

取实际切削速度：

Vw=V^=0-35m/s

Tj=iHr'2=37.3s

Tf二TjX20%=7.46s

T作:Tj+Tf=44.76s

工步2

ns=3.3r/s

取实际切削速度:

Vw=^=0.212m/s

「_1+W2=29s

JZ,af•n.

Tf二TjX20%=5.8s

T作=Tj+Tf=34-.Rs

工步3

ns=2.17r/s

取实际切削速度：

ndon

w=0.15m/s

1000

T；二=22.2s

JZ,ap,n»

Tf=TjX20%=4.1s

T作=Tj+1(=26.6s

第四章钻车床拨叉025、060卡具的设计

第一节卡具设计方案的确定

设计钻、铁、扩车床拨叉025、060铳床卡具。

在确定夹具设计方案时应当遵循的原则是：

②确保工件的加工质量；

②工艺性好，结构尽量简单；

③使用性好，操作省力高效；

④定位、夹紧快速、准确，能提高生产率；

⑤经济性好，制造成本低廉。确定最合理的设计方案。

（1）确定定位方案，设计定位装置。定位应符合“六点定位原则”。定位元件

尽可能选用标准件。

（2）确定夹紧方案，设计夹紧机构。夹紧可以用手动、气动、液压或其它动

力源。重点应考虑夹紧力的大小、方向、作用点，以及作用力的传递方式，保证

不破坏定位，不造成工件过量变形，不会有活动度为零的“机构”，并且应

满足生产率的要求。

（3）确定夹具整体结构方案。定位、夹紧确定之后，还要确定其它机构，如

对刀装置、导引元件、分度机构、顶出装置等。最后设计夹具体，将各种元件、

机构有机地连接在一走^

（4）夹具精度分析。在绘制的夹具结构草图上，标注出初步确定的定位元件

的公差配合关系及相互位置精度，然后计算定位误差，根据误差不等式关系检验

所规定的精度是否满足本工序加工技术要求，是否合理。否则应采取措施（如重

新确定公差、更换定位元件、改变定位基准，必要时甚至改变原设计方案），然

后重新分析计算。

（5）夹具夹紧力分析。首先应计算切削力大小，它是计算夹紧力的主要依据。

通常确定切削力有以下三种方法：

2由经验公式算出；

②由单位切削力算出；

③由手册上提供的诺模图（如M-P-N图）查出。根据切削力、夹紧力的方

向、大小，按静力平衡条件求得理论夹紧力。为了保证工件装夹的安全可靠，夹

紧机构（或元件）产生的实际夹紧力，一般应为陛论夹紧力的1.5~2.5倍。

（一）问题的提出

在给定的零件中，对本步加工的定位提出具体的要求是一定的公差，定

位要求较高。因此，本步的重点应在保证工件的定位，来保证三个孔的

尺寸。

具体要求：1、保证孔的尺寸。

2、保任图中其它的标尺寸。

（二）分析资料

1：本到工序为中期加工孔e25、@60尺寸公差比较小，所以要保证工

件有合适的定位，

2：本工序加工的要求主要保证位置尺寸，对孔的要求很高。

3：大批生产，工艺并不很复杂，所以夹具应当简化结构，降低夹具设计

成本与制造成本，提高经济效益

4：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。

（三）确定结构方案

1、定位方式：为保证加工时将零件的位置固定，必须限制6个方向的自

由度。为了方便装夹，故采用一个面两个v形定位快0

2、选择定位元件，设计定位装置

一个面，两个v形块。

图4.1.1

（四）设计制定夹具主要技术条件

1：首先保证孔小25、小60尺寸。

2：其次要保孔625、660的尺寸的表面粗糙度不大于L6和3.2。

第二节定位原件的选用

421钻套、衬套、钻模板设计与选用

快换钻套的选用

工艺孔的加工只需钻切削就能满足加工要求。故选用可换钻套（其结构如下

图所示）以减少更换钻套的辅助时间。

图4.2.1快换钻套

较工艺孔钻套结构参数如下表4.2.1：

表4.2.1钻套

D

dH□2h%mcra

公称尺寸允差

+0.033

>22〜2626355246125.532.5132.555°

+0.017

+0.030

>55〜62607810094167441.55870°

+0,011

固定衬套

的选用

图4.2.2固定衬套

其结构参数如下表42.2：

表4.2.2固定衬套

dD

HCG

公称尺寸允差公称尺寸允差

+0.041+0.033

>22〜26263513

+0.020+0.017

+0.060+0.039

>55〜6260781.54

+0.030+0.020

V形块的选择

1.固定V形块

其余歹

A型B型

图4.2.3

表4.2.3

GB/T2209-91

mm

i

NDBHL1A

h4基本极限44h

尺寸偏差H7

+0,015

42>35〜45526820142622

0

2010111810

55>45-60658025153528

2.活动V形块

其余守

A型

B型

图4.2.4

表4.2.4

42>35-4552-0.03020-0.0207020406.5

-0.060-0.072

开槽沉头螺钉选择

GB/T68—2000

mm

iMl.6M2M2.5M3(M3.5)')M4M5M6M8M10

Pn0.350.40.45as0.60.811.251.5

amax0.70.8