機械制造技術(shù)課程設(shè)計

PAGE機械制造技術(shù)課程設(shè)計設(shè)計題目撥叉的機械加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計學(xué)生姓名程翔學(xué)號201094014245班級2010級機制七班成績指導(dǎo)教師郭列琰設(shè)計起訖時間2.13.07.01～7目錄序言 21、零件的分析 31.1零件的作用 31.2零件的工藝分析 31.3位置要求： 32、工藝規(guī)程設(shè)計 32.1確定毛坯的制造形式 32.2基面的選擇 42.2.1粗基準的選擇： 42.2.2精基準的選擇： 42.3制定工藝路線 42.3.1工藝路線方案一： 42.3.2工藝路線方案二 52.3.3工藝方案的比較與分析 52.4機械加工余量、工序尺寸及公差的確定: 63、確定切削用量及基本工時 7工序Ⅰ以毛坯底邊為基準，鉆Ф20mm孔,擴孔至Ф21.8mm 71.加工條件 72.計算切削用量 8工序Ⅱ以底端面為基準，銑Ф40mm上端面，保證其尺寸要求及粗糙度 81.加工條件 82.計算切削用量 9工序Ⅲ以Ф40為精基準，鏜Ф55+0.50mm，鏜Ф73+0.50mm保證其尺寸和粗糙度 91.加工條件 92.計算切削用量 103.計算基本工時 10工序Ⅳ粗鏜、半精鏜、精鏜Ф55mm孔至圖樣尺寸 101.加工條件 112.計算切削用量 11工序Ⅳ以孔φ40為精基準，鉆孔至φ8,鉸孔至φ8確?？變?nèi)粗糙度為1.6 111.加工條件 112.計算切削用量 113.計算切削基本工時 12工序Ⅵ以φ40上端面為精基準，攻M8螺紋 121.加工條件 122.切削用量 133.計算切削基本工時 13工序Ⅶ倒角，4×R5mm 13工序Ⅷ以φ22mm孔為精基準，將兩件兩件銑斷，銑斷量為4，使其粗糙度為6.3 131.加工條件 132.計算切削用量 133.計算切削基本工時 144、夾具設(shè)計 144.1問題的提出 144.2夾具設(shè)計 144.2.1定位基準選擇 144.2.2切削力及夾緊力計算 144.2.3具體夾具的裝配圖見附圖 164.2.4夾具設(shè)計及操作的簡要說明 16設(shè)計總結(jié) 16參考文獻: 16序言課程設(shè)計使我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進行的.這是我們在進行畢業(yè)設(shè)計之前對所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí),也是一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練,因此,它在我們大學(xué)生活中占有重要的地位。就我個人而言，我希望能通過這次課程設(shè)計對自己未來將從事的工作進行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后打下一個良好的基礎(chǔ)。1、零件的分析1.1零件的作用題目所給的零件是CA6140車床的撥叉。它位于車床變速機構(gòu)中，主要起換檔，使主軸回轉(zhuǎn)運動按照工作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的φ22mm孔與操縱機構(gòu)相連，二下方的φ55mm半孔則是用于與所控制齒輪所在的軸接觸。通過上方的力撥動下方的齒輪變速。兩件零件鑄為一體，加工時分開。1.2零件的工藝分析零件的材料為HT200，灰鑄鐵生產(chǎn)工藝簡單，鑄造性能優(yōu)良，但塑性較差、脆性高，不適合磨削，為此以下是撥叉需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求。需要加工的表面：1.小孔的上端面、大孔的上下端面；2.小頭孔mm以及與此孔相通的mm的錐銷孔、螺紋孔；3.大頭半圓孔mm；1.3位置要求：小頭孔上端面與小頭孔中心線的垂直度誤差為0.05mm、大孔的上下端面與小頭孔中心線的垂直度誤差為0.07mm。由上面分析可知，可以粗加工撥叉底面，然后以此作為粗基準采用專用夾具進行加工，并且保證位置精度要求。再根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟精度及機床所能達到的位置精度，并且此撥叉零件沒有復(fù)雜的加工曲面，所以根據(jù)上述技術(shù)要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。2、工藝規(guī)程設(shè)計2.1確定毛坯的制造形式零件材料為HT200。考慮到零件在機床運行過程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡單，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，故選擇鑄件毛坯。選用鑄件尺寸公差等級CT9級，已知此撥叉零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為5000件/年，可確定該撥叉生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，所以初步確定工藝安排為：加工過程工序劃分階段；工序適當集中；加工設(shè)備以通用設(shè)備為主，大量采用專用工裝。2.2基面的選擇基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)效率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。2.2.1粗基準的選擇：以零件的底面為主要的定位粗基準，以兩個小頭孔外圓表面為輔助粗基準。這樣就可以達到限制五個自由度，再加上垂直的一個機械加緊，就可以達到完全定位。2.2.2精基準的選擇：考慮要保證零件的加工精度和裝夾準確方便，依據(jù)“基準重合”原則和“基準統(tǒng)一”原則，以粗加工后的底面為主要的定位精基準，以兩個小頭孔內(nèi)圓柱表面為輔助的定位精基準。當設(shè)計基準和工序基準不重合時，應(yīng)該進行尺寸換算，這在以后還要專門的計算，此處不再重復(fù)。2.3制定工藝路線制定工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。再生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機床配以專用的夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。處此之外，還應(yīng)當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。2.3.1工藝路線方案一：工序Ⅰ粗銑Ф40mm孔的兩頭的端面，Ф73mm工序Ⅱ精銑Ф40mm孔的兩頭的端面，Ф73mm工序Ⅲ粗鏜、半精鏜、精鏜Ф55mm孔至圖樣尺寸。工序Ⅳ鉆、擴、鉸兩端Ф22mm孔至圖樣尺寸。工序Ⅴ鉆M8的螺紋孔，鉆Ф8mm的錐銷孔鉆到一半，攻M8的螺紋。工序Ⅵ倒角，4×R5mm。工序Ⅶ銑斷保證圖樣尺寸。工序Ⅷ去毛刺，檢驗。2.3.2工藝路線方案二工序Ⅰ以毛坯底邊為基準，鉆Ф20mm孔,擴孔至Ф21.8mm,鉸孔至Ф22+0.0210mm，保證孔的粗糙度。工序Ⅱ以底端面為基準，銑Ф40mm上端面，保證其尺寸要求及粗糙度，與Ф22的垂直度為0.05。工序Ⅲ以Ф40為精基準，鏜Ф55+0.50，鏜Ф73+0.50保證其尺寸和粗糙度，與Ф22孔的垂直度為0.07。工序Ⅳ以孔φ40為精基準，鉆孔至φ8mm,鉸孔至φ8mm確?？變?nèi)粗糙度為1.6。工序Ⅴ以φ22孔為精基準，鉆φ8mm孔。工序Ⅵ以φ40上端面為精基準，攻M8mm螺紋。工序Ⅶ倒角，4×R5mm。工序Ⅷ以φ22孔為精基準，將兩件兩件銑斷，銑斷量為4mm，使其粗糙度為6.3。工序Ⅸ去毛刺，檢驗。2.3.3工藝方案的比較與分析上述兩個工藝方案的特點在于：方案一是先加工完與Ф22mm的孔有垂直度要求的面再加工孔。而方案二悄悄相反，先是加工完Ф22mm的孔，再以孔的中心軸線來定位加工完與之有垂直度要求的三個面。方案一的裝夾次數(shù)少，但在加工Ф22mm的時候最多只能保證一個面定位面與之的垂直度要求。其他兩個面很難保證。因此，此方案有很大的弊端。方案二在加工三個面時都是用Ф22mm孔的中心軸線來定位這樣很容易就可以保證其與三個面的位置度要求。這樣也體現(xiàn)了基準重合的原則。這樣一比較最終的工藝方案為：工序Ⅰ以毛坯底邊為基準，鉆Ф20mm孔,擴孔至Ф21.8mm,鉸孔至Ф22+0.0210mm，保證孔的粗糙度。工序Ⅱ以底端面為基準，銑Ф40mm上端面，保證其尺寸要求及粗糙度，與Ф22的垂直度為0.05。工序Ⅲ以Ф40mm為精基準，鏜Ф55+0.50mm，鏜Ф73+0.50mm保證其尺寸和粗糙度，與Ф22mm孔的垂直度為0.07。工序Ⅳ以孔φ40為精基準，鉆孔至φ8mm,鉸孔至φ8確?？變?nèi)粗糙度為1.6。工序Ⅴ以φ22mm孔為精基準，鉆φ8mm孔。工序Ⅵ以φ40mm上端面為精基準，攻M8mm螺紋。工序Ⅶ倒角，4×R5mm。工序Ⅷ以φ22mm孔為精基準，將兩件兩件銑斷，銑斷量為4mm，使其粗糙度為6.3。工序Ⅸ去毛刺，檢驗。2.4機械加工余量、工序尺寸及公差的確定:“CA6140車床撥叉”零件材料為HT200，毛坯重量約為1.6㎏,生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，采用砂型鑄造毛坯。根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1.外圓表面（Ф40mm及Ф73mm考慮到此表面為非加工表面，其精度為鑄造精度CT9即可。又因它們是對稱的兩個零件最后還需銑斷，故對Ф40mm的中心軸線的尺寸偏差為120±1.25mm的范圍內(nèi)。2.兩小孔mm。毛坯為實心，兩內(nèi)孔精度要求界于IT7~IT8之間，參照《切屑加工簡明實用手冊》表8-21確定工序尺寸及余量：鉆孔：Ф21.8mm2Z=21.8mm鉸孔：mm2Z=0.2mm3.中間孔（Ф55mm及Ф73mm中間孔尺寸相對較大可以鑄造，根據(jù)機械制造工藝設(shè)計手冊表1-13得：孔的鑄造毛坯為Ф49mm、Ф73mm的孔是在Ф55mm孔的基礎(chǔ)之上銑削加工得到，其軸向尺寸上下表面距離為35mm，由于其對軸向的尺寸要求不高，直接鑄造得到。參照《切屑加工簡明實用手冊》表8-95確定Ф73粗銑：Ф71mmZ=4mm精銑：Ф73mmZ=參照《切屑加工簡明實用手冊》表8-95確定Ф55mm工序尺寸及余量：粗鏜：Ф53mm2Z=4mm半精鏜：Ф54mm精鏜：Ф55mm4.螺紋孔及銷孔無可非議此銷尺寸鑄造為實體。參照《切屑加工簡明實用手冊》表8-70確定鉆Ф8mm螺紋孔和Ф8mm圓柱銷孔及螺紋孔的攻絲。5.銑斷3、確定切削用量及基本工時工序Ⅰ以毛坯底邊為基準，鉆Ф20mm孔,擴孔至Ф21.8mm,鉸孔至Ф22+0.0210mm，保證孔的粗糙度。1.加工條件工件材料：HT200，硬度190～260HBS，σb=0.16Gpa，鑄造。加工要求：鉆孔至Ф21.8mm，精鉸至Ф22mm，保證孔壁粗糙度Ra=1.6μm。機床：Z512臺式鉆床。刀具：YG8硬質(zhì)合金麻花鉆Ф21.8mm，鉆頭采用雙頭刃磨法，后角＝12°、二重刃長度=2.5mm、橫刀長b=1.5mm、寬l=3mm、棱帶長度、°°、°。YG8硬質(zhì)合金鉸刀Ф22mm。2.計算切削用量（1）查《切削用量簡明手冊》。按鉆頭強度選擇按機床強度選擇，最終決定選擇機床已有的進給量。（2）鉆頭磨鈍標準及壽命后刀面最大磨損限度（查《簡明手冊》）為0.5～０.８mm，壽命．（3）切削速度查《切削用量簡明手冊》修正系數(shù)故。，查《簡明手冊》機床實際轉(zhuǎn)速為。故實際的切削速度。3.計算基本工時工序Ⅱ以底端面為基準，銑Ф40mm上端面，保證其尺寸要求及粗糙度，與Ф22mm的垂直度為0.05。1.加工條件工件材料：HT200，硬度190～260HBS，σb=0.16Gpa，鑄造。加工要求：粗銑兩頭端面至51mm、粗銑大孔端面至30mm。機床：X52K立式銑床參數(shù)。刀具：涂層硬質(zhì)合金盤銑刀Ф45mm，選擇刀具前角γo＝＋5°后角αo＝8°，副后角αo’=8°，刀齒斜角λs=－10°,主刃Kr=60°,過渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°過渡刃寬bε=1mm。2.計算切削用量（1）銑削深度因為切削量較小，故可以選擇ap=2mm，一次走刀即可完成所需長度。（2）計算切削速度按《簡明手冊》Vc=EQ算得Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s據(jù)X52K立式銑床參數(shù)，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,則實際切削速度Vc=3.14×80×475/1000=1.06m/s,實際進給量為fzc=Vfc/ncz=475/(300×10)=0.16mm/z。（3）校驗機床功率查《簡明手冊》Pcc=1.5kw,而機床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗合格。最終確定ap=2mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，Vc=1.06m/s，fz=0.15mm/z。工序Ⅲ以Ф40為精基準，鏜Ф55+0.50mm，鏜Ф73+0.50mm保證其尺寸和粗糙度，與Ф22mm孔的垂直度為0.07。1.加工條件工件材料：HT200，硬度190～260HBS，σb=0.16Gpa，鑄造。加工要求：粗銑中間孔上端面至22mm，周徑至Ф71mm；粗銑中間孔下端面至24mm，周徑至Ф71mm；精銑兩頭孔的端面至50mm；保證粗糙度Ra=3.2μm；精銑中間孔上端面至20mm，周徑至Ф73mm；精銑中間孔下端面至保證20mm,周徑至Ф73mm，保證端面粗糙度Ra=3.2μm，保證孔壁粗糙度Ra=6.3機床：X63臥式銑床。刀具：涂層硬質(zhì)合金盤銑刀Ф45mm，選擇刀具前角γo＝＋5°后角αo＝8°，副后角αo’=8°，刀齒斜角λs=－10°,主刃Kr=60°,過渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°過渡刃寬bε=1mm。2.計算切削用量（1）銑削深度因為切削量較小，故可以選擇ap=4mm，一次走刀即可完成所需長度。（2）計算切削速度按《簡明手冊》Vc=EQ算得Vc＝98mm/s，n=780r/min,Vf=490mm/s據(jù)X52K立式銑床參數(shù)，選擇nc=750r/min,Vfc=475mm/s,則實際切削速度Vc=3.14×80×750/1000=1.78m/s,實際進給量為fzc=Vfc/ncz=750/(300×10)=0.25mm/z。（3)校驗機床功率查《簡明手冊》Pcc=2kw,而機床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗合格。最終確定ap=1mm，nc=750r/min,Vfc=475mm/s，Vc=1.78m/s，fz=0.15mm/z。3.計算基本工時粗銑中間孔上端面至Ф25mm，周徑至Ф71mm；tm1=L/Vf=13s粗銑中間孔下端面至22mm，周徑至Ф71mm；tm2=L/Vf=13s精銑小孔上端面至50mm，tm3=L/Vf=8s；精銑中間孔上端面至周徑至Ф73mm精銑中間孔下端面至周徑至Ф73mm工序Ⅳ粗鏜、半精鏜、精鏜Ф55mm孔至圖樣尺寸。1.加工條件工件材料：HT200，硬度190～260HBS，σb=0.16Gpa，鑄造。加工要求：粗鏜中間孔至Ф53mm、半精鏜中間孔至Ф54mm、精鏜中間孔至Ф55mm。機床：T616臥式鏜床。刀具：YG8硬質(zhì)合金鏜刀。2.計算切削用量單邊余量分三次切除，則第一次。根據(jù)《簡明手冊》4.2-20查得，取。根據(jù)《簡明手冊》4.2-21查得，取：。3.計算切削基本工時：同理，當?shù)诙危谌螘r，進給量和，機床主軸轉(zhuǎn)速都取64r/min，切削基本工時分別為100s和80s。工序Ⅳ以孔φ40為精基準，鉆孔至φ8,鉸孔至φ8確保孔內(nèi)粗糙度為1.6。1.加工條件工件材料：HT200，硬度190～260HBS，σb=0.16Gpa，鑄造。機床：組合機床。刀具：Ф8mm麻花鉆、Ф7mm麻花鉆2.計算切削用量根據(jù)《切削手冊》查得，進給量為0.18～0.33mm/z,現(xiàn)取f=0.3mm/z，v=5m/min，則：查《簡明手冊》表4.2-15，取。所以實際切削速度為：3.計算切削基本工時：工序Ⅴ以φ22孔為精基準，鉆φ8孔。1.加工條件工件材料：HT200，硬度190～260HBS，σb=0.16Gpa，鑄造。機床：組合機床。刀具：Ф8mm麻花鉆、Ф8mm的絲錐。2.計算切削用量刀具：Ф7mm麻花鉆。根據(jù)《切削手冊》查得，進給量為0.18～0.33mm/z,現(xiàn)取f=0.3mm/z，v=查《簡明手冊》表4.2-15，取。所以實際切削速度為：3計算切削基本工時：工序Ⅵ以φ40上端面為精基準，攻M8螺紋。1.加工條件工件材料：HT200，硬度190～260HBS，σb=0.16Gpa，鑄造。機床：組合機床。刀具：Ф8mm的絲錐。2.切削用量刀具：絲錐M6，P=1mm切削用量選為：，機床主軸轉(zhuǎn)速為：，按機床使用說明書選?。海瑒t；機動時，，3.計算切削基本工時：工序Ⅶ倒角，4×R5mm。工序Ⅷ以φ22mm孔為精基準，將兩件兩件銑斷，銑斷量為4，使其粗糙度為6.31.加工條件工件材料：HT200，硬度190～260HBS，σb=0.16Gpa，鑄造。加工要求：銑斷后保證兩邊對稱相等。刀具：YG硬質(zhì)合金圓盤銑刀，厚度為4mm。機床：組合機床。2.計算切削用量查《切削手冊》，選擇進給量為：,切削速度為：，則：根據(jù)《簡明手冊》表4.2-39，取，故實際切削速度為：查《切削手冊》表4.2-40，剛好有。3.計算切削基本工時：4、夾具設(shè)計為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具。4.1問題的提出：本夾具是用來鉆φ22mm孔，對φ22mm孔的加工有一定的技術(shù)要求，但在加工本工序時，φ22mm孔尚未加工，而且在擴φ22mm孔后，需要精絞，以達到所要求的精度。4.2夾具設(shè)計4.2.1定位基準選擇由于是第一道工序，只能是以底面為粗基準。由于底面是粗基準，所以采用四個球頭支撐釘。4.2.2切削力及夾緊力計算(1).切削力查表得其中：修正系數(shù)z=24代入上式，可得F=889.4N因在計算切削力時，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。安全系數(shù)K=其中：為基本安全系數(shù)1.5為加工性質(zhì)系數(shù)1.1為刀具鈍化系數(shù)1.1為斷續(xù)切削系數(shù)1.1所以(2)夾緊力采用V型塊夾緊防止轉(zhuǎn)動=K=2.5=0.16R=18得出=11.2防止移動=K=2.5=0.2得出=8686.1N由于工件所受夾緊力大于工件所受的切削力，而且實際夾緊力大于所需夾緊力。故本夾具安全可靠。

4.2.3具體夾具的裝配圖見附圖4.2.4夾具設(shè)計及操作的簡要說明如前所述，在設(shè)計夾具時，應(yīng)該注意提高勞動生產(chǎn)率避免干涉。應(yīng)使夾具結(jié)構(gòu)簡單，便于操作，降低成本。提高夾具性價比。本道工序為鏜床夾具選擇了壓緊螺釘夾緊方式。本工序為精鏜切削余量小，切削力小，所以一般的手動夾緊就能達到本工序的要求。本夾具的最大優(yōu)點就是結(jié)構(gòu)簡單緊湊。夾具的夾緊力不大，故使用手動夾緊。為了提高生產(chǎn)力，使用快速螺旋夾緊機構(gòu)。設(shè)計總結(jié)夾具課程設(shè)計即將結(jié)束?；仡櫿麄€過程，經(jīng)過老師和同學(xué)的幫助，還有自己不懈的努力，終于定時定量的完成了這次課程設(shè)計。課程設(shè)計作為機械制造與自動化專業(yè)的重點，使理論與實踐結(jié)合，對理論知識加深了理解，使生產(chǎn)實習(xí)中的理解和