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1、序言机械制造工艺学课程设计使我们学完了大学的所有基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的!综合性的总复习,也是一次理论联络实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。就我个人而言，我但愿能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、处理问题日勺能力，为此后参与祖国的“四化”建设打下一种良好H勺基础。由于能力所限，设计尚有许多局限性之处，恳请各位老师予以指导。一、零件B分析（一）零件的作用题目所给的零件是CA6I40车床的拨叉。它位于车床变速机构中，重要起换档，使主轴回转运动按照工作者的规定
2、工作，获得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的20孔与操纵机构相连，二下方的力50半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。通过上方的力拨动下方的齿轮变速。两件零件铸为一体，加工时分开。（二）零件的工艺分析CA6140车床共有两处加工表面，其间有一定位置规定。分述如下：1 .以620为中心的加工表面这一组加工表面包括：20,g的孔，以及其上下端面，上端面与孔有位置规定，孔壁上有一种装配时钻钱的锥孔，一种M8的螺纹孔。下端有一种47的斜凸台。这三个都没有高的位置度规定。2 .以50为中心的加工表面这一组加工表面包括：50之用勺孔，以及其上下两个端面。这两组表面有一定的位置度规定，即50：鹿的孔上下两个
3、端面与20丁以日勺孔有垂直度规定。由上面分析可知，加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为基准加工此外一组。二、工艺规程设计（一）确定毛坯的制造形式零件材料为HT200。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件构造又比较简朴,故选择铸件毛坯。（二）基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得对的与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中回问题百出，更有甚者，还会导致零件的大批报废，是生产无法正常进行。（I）粗基准日勺选择。对于零件而言，尽量选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面规定相对位置精度较高的不加工表面作粗基准
4、。根据这个基准选择原则，现选用20廿孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，运用一组共两块V形块支承这两个632作重要定位面，限制5个自由度，再以一种销钉限制最终1个自由度，到达完全定位,然后进行铳削。（2）精基准时选择。重要应当考虑基准重叠的问题。当设计基准与工序基准不重叠时，应当进行尺寸换算，这在后来还要专门计算，此处不再反复。（三）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规定能得到合理的保证,在生产大纲已确定的状况下,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，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。1 .工艺路线方
5、案一工序一粗、精铳20孔上端面。工序二钻、扩、较、精较20450孔。工序三粗、精铳650孔上端面工序四粗、精铳650、620孔下端面。工序五切断。工序六钻4孔（装配时钻较锥孔）。工序七钻一种4孔，攻M6螺纹。工序八铳47凸台。工序九检查。上面工序加工效率较高，但同步钻三个孔，对设备有一定规定。且看另一种方案。2 .工艺路线方案二工序一粗、精铳620孔上端面。工序二粗、精铳620孔下端面。工序三钻、扩、皎、精锐20孔。工序四钻、扩、较、精锐50孔。工序五粗、精铳50孔上端面工序六粗、精铳650孔下端面。工序七切断。工序八钻64孔（装配时钻较锥孔）。工序九钻一种4孔，攻M6螺纹。工序十铳47凸台。
6、工序H一检查。上面工序可以适合大多数生产，但效率较低。综合考虑以上环节，得到我的工艺路线。3 .工艺路线方案三工序一以32外圆为粗基准，粗铳20孔下端面。工序二精铳巾20孔上下端面。工序三以20孔上端面和巾32外圆为精基准，扩、较、精锐20孔，保证垂直度误差不超过0.05mm,孔的精度到达IT7。工序四以620孔为精基准，扩、较、精较650孔，保证空的精度到达ITU。工序五切断。工序六以。20孔为精基准，粗铳450孔上下端面。工序七以620孔为精基准，精铳650孔上下端面，保证端面相对孔的垂直度误差不超过0.07o工序八以20孔为精基准，钻64孔（装配时钻较锥孔）。工序九以20孔为精基准，钻6
7、4孔，攻M6螺纹。工序十以20孔为精基准，铳47凸台。工序十一去毛刺，检查。虽然工序仍然是十一步，不过效率大大提高了。工序一和工序二比起工艺路线方案二快了一倍（实际铳削只有两次，并且刀具不用调整）。多次加工小50、4）20孔是精度规定所致。以上工艺过程详见图3。（四）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸确实定“CA6140车床拨叉”；零件材料为HT200,硬度190241HB,毛皮重量2.2kg,生产类型中批量，铸造毛坯。按以上原始资料及加工路线，分别确定各家工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1、由于工件较小，为以便加工节省材料将两件铸在一起，同步加工。2、铸件的圆角半径按表简要设计手
8、册选则金属型铸造R=3-5mm,拔模斜度外表面=030,毛坯热处理方式为自然失效处理以消除铸造应力。3、两内孔020+0.0210,考虑其孔径较小铸造困难，为简化铸造毛坯外型，现直接将32圆柱铸成实心的。4外圆表面延轴线方向长度方向0加工余量及公差（20,650端面）。查机械制造工艺设计简要手册（如下称工艺手册）表2.2.5,取20,650端面长度余量均为2.5（均为双边加工）铳削加工余量为：粗铳2.Omm精铳0.5mm5、两内孔精度规定IT7参照机械制造工艺设计简要手册（如下简称工艺手册）表2.3-8确定工序尺寸及余量为：钻孔：18扩孔：19.82Z=1.8mm半精绞：19.942Z=0.1
9、4mm精绞：20+0.02106、内孔巾50+0.05+0.25毛坯为铸孔，内孔精度规定IT12表面粗糙度为Ra3.6,参照工艺手册表2.3-10确定工序尺寸及余量为：一次钻48二次扩孔49.752Z=1.75三次较空49.932Z=0.18四次精镣50+0.50+0.257.其他尺寸直接铸造得到由于本设计规定的零件为大批量生产，应当采用调整加工。因此在计算最大、最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认。（五）确立切削用量及基本工时工序一以32外圆为粗基准，粗铳620孔上下端面。1 .加工条件工件材料：HT200,Ob=0.16GPaHB=I90241,铸造。机床：X62万能铳床。刀具：WI8
10、Cr4V硬质合金钢端铳刀,牌号YG6。铳削宽度ac=60,深度ap=4,齿数z=10,故根据切削用量简要手册（后简称切削）取刀具直径do=80mm,根据切屑选择刀具前角Y=+5后角=8,副后角j=8,刀齿斜角入S=I（T,主刃Kr=60,过渡刃Kr=30,副刃Kr=5过渡刃宽b=lmm。2 .切削用量1）铳削深度由于切削量较小，故可以选择ap=2mm,一次走刀即可完毕所需长度。2）每齿进给量根据X62万能铳床阐明书，机床功率为7.5KW。查切削表3.5,f=0.140.24mmz.由于是对称铳，选较小量f=0.14mm/zo3）查后刀面最大磨损及寿命查切削手册表3.7,后刀面最大磨损为1.0L
11、5mm.查切削手册表3.8,寿命T=180min查切屑表3.16,当d=80mm,z=10,ap=2mm,fzPcc,所选用切屑用量可用。最终确定ap=2mm,n=375rmin,Vt=375mms,Vc=94.2mmin,fz=0.1mmZo6）计算基本工时tm=LV1=(32+80)375=0.297min)因铳上下端面，故该工序工时为，=2tlll=0.594nin工序二精铳620孔上下端面。1 .加工条件工件材料：HT200,b=0.16GPaHB=I90241,铸造。加工规定：精铳20上下端面。机床：X62万能铳床。刀具：W18Cr4V硬质合金钢端铳刀,牌号YG6。铳削宽度ac=60
12、,深度apPcc,故已选切削用量可用。最终确定ap=0.5mm,n=475rmin,Vt=375mmmin,Vc=l19.3mmin,fz=0.08mmzo6)计算基本工时tm=LV尸(32+80)375=0.297min因精铳上下端面，故该工序工时/=2tlll=0.594min工序三以“20孔上端面为精基准,钻、扩、钱、精较620孔,保证垂直度误差不超过0.05mm,孔的精度到达IT7o一.钻头1 .选择钻头选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时d0=18mm,钻头采用双头刃磨法，查切削表2.1,2.2,后角=12,二重刃长度b=2.5mm,横刀长b=L5mm,宽l=3mm,棱带长度乙=1.5run
13、=302=120”=50。2 .选择机床，Z525机床3 .选择切削用量（1）决定进给量查切/=0.700.86加加%=3%o=1.53因此，f=0.70mm/r按钻头强度选择/=1.75mm”按机床强度选择/=0.53根加最终决定选择机床己经有的进给量/=0.48?机经校验尸f=6090尸nax校验成功。（2）钻头磨钝原则及寿命后刀面最大磨损程度（查切）为0.50.8mm,寿命7=6Omin.（3）切削速度查切vc=18zwr修正系数K7v=1.0KAW=I.0Krv=LOXxv=1.0Kiv=1.0Kapv=10故匕=18%/r。100Ovi.nv=318.3rmn血O查切机床实际转速为9
14、=272r/min故实际的切削速度vr=慧=15Ammlr(4)校验扭矩功率Mc=SNmMm=1442Nm因此Mme=1.72.()Zw耳故满足条件，校验成立。3.计算工时1.30+10CS.tn=0.10minnf2721.45由于所有工步所用工时很短，因此使得切削用量一致，以减少辅助时间。扩校和精校的切削用量如下：扩钻：n=272/7minf=OASmm/r匕,=15.4m/minJ0=19.Sirun钱孔：=272/7minf-OASmm/rvc=15.4nint0=19.94aww精较：M=272rminf=OASmmZr匕.=15.4机ninJ0=20ITl工序四以620孔为精基准，
15、钻、扩、较、精较650孔，保证空的精度到达IT7。1 .选择钻头选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时d0=48mm,钻头采用双头刃磨法，后角Q0=11,二重刃长度be=11mm,横刀长b=5mm,弧面长l=9mm,棱带长度=3，出2/=120。0=100/=30。2 .选择切削用量（1）决定进给量查切/=1.0-.2mmr按钻头强度选择f=2mmr按机床强度选择f=0.53mmr最终决定选择Z550机床已经有时进给量f=OAOmmfr经校验Ff=1226024520=Fmax校验成功。（2）钻头磨钝原则及寿命后刀面最大磨损程度（查切）为0.81.2mm,寿命T=I40min扩孔后刀面最大磨损程度（查切
16、）为0.91.4mm,寿命T=60min钱和精较孔后刀面最大磨损程度（查切）为0.6O.9mm,寿命T=I20min（3）切削速度查切匕=20mmIr修正系数Kiy=1.0KMV=1.0Ktv=1.0xv=1.0TClv=1.（）Kapv=10故匕=2（）加九。_JV=32,6rmin皿查切机床实际转速为q=125Mmin故实际的切削速度匕=-=18.8wwr（4）校验扭矩功率Me=362NmMm=814.27Vw因此Pc=4kw150,r0=0o0=8Kr=45oKre=30oKr,=5s=-20o,=8obq=1.22.选择切削用量(1)决定铳削深度ap(由于加工余量不大,铸体为金属型,铸
17、造表面粗糙度为12.56.3因此可以在一次走刀内切完)ap=h=2mm(2)决定每齿进给量fz当使用YG6铳床功率为7.5KW查表3.5时fz=O.140.24mmz取fz=O.18(3)选择铳刀磨纯原则及刀具寿命根据表3.7铳刀刀齿刀面最大磨损量为粗加工时2.0,精加工时0.5,由于铳刀直径d=100mm故刀具寿命T=180min(查表3.8)(4)根据(表3.16)当d=100mmZ=IOap=2fz=O.18i=98mminnt=32rminft=490mmmin各修正系数为：km=kmn=kmf=O.89Ks=ksn=ksf=O.8故:c=tk=98O.89O.8=70mmin工序六以
18、620孔为精基准，粗铳650孔上下端面。1 .加工条件工件材料：HT200,b=0.16GPaHB=I90241,铸造。机床：XA5032卧式铳床。刀具：W18Cr4V硬质合金钢端铳刀,牌号YG6。铳削宽度a60,深度ap=4,齿数z=12,故据切削手册取刀具直径do=125mm.2 .切削用量1）铳削深度由于切削量较小，故可以选择ap=L5mm,一次走刀即可完毕所需长度。2）每齿进给量机床功率为7.5kwPcc=2.7kWo故校验6）计算基本工时tm=LV尸（72+9）/375=0.216min.工序七以620孔为精基准，精铳650孔上下端面，保证端面相对孔的垂直度误差不超过0.07o1 .
19、加工条件工件材料：HT200,b=0.16GPaHB=I90241,铸造。机床：XA5032卧式铳床。刀具：W18Cr4V硬质合金钢端铳刀,牌号YG6。铳削宽度a60,深度apPcc=2.7kWo故校验6）计算基本工时tm=LV尸（72+9）/375=0.216min.成果ap=1.0mm,f=0.21mmz,nc=235rmin,Vfc=600.4mms.工序八以620孔为精基准，钻“4孔（装配时钻较锥孔）。1 .选择钻头选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=4mm,后角o=16,二重刃长度2=1200=456=302 .选择切削用量（1）决定进给量查切f=OS-022nm/r按钻头强度选择f=
20、0.50mmr按机床强度选择f=0.53nm/r最终决定选择机床已经有的进给量=0.22mmj经校验校验成功。（2）钻头磨钝原则及寿命后刀面最大磨损程度（查切）为0.50.8mm,寿命T=20min.（3）切削速度查切VC=I8nvnr修正系数K7v=1.0XTwv=1.0Ktv=1.0Xv=1.0Klv=1.0Kapv=10故匕=18=y=1432r/rrrin叫查切机床实际转速为a=1360rn故实际的切削速度匕=需=17.1相机/广（4）校验扭矩功率McMm匕耳故满足条件，校验成立。nf 1360 x 0.224 + 2=0.02 min工序九以620孔为精基准，钻一种“4孔，攻M6螺纹
21、。1 .选择钻头选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=4mm,后角0=16,二重刃长度20=120a0=45o=302 .选择切削用量（1）决定进给量查切/=0.18022m机/r按钻头强度选择f=O.5O77wr按机床强度选择f=0.53mmr最终决定选择机床已经有的进给量f=0.22mm/r经校验校验成功。（2）钻头磨钝原则及寿命后刀面最大磨损程度（查切）为0.50.8mm,寿命T=20min.（3）切削速度查切vc=Smnr修正系数K7v=1.0KM,=1.0Kn,=1.0依V=1.0Klv=1.0Kapv=10故匕=18询？/r。=l=j432r/min欣。查切机床实际转速为C=1360r
22、/min故实际的切削速度vc=慧=1Ammir（4）校验扭矩功率MeMm匕及故满足条件，校验成立。.计算工时1.4+2itm=0.02rrnwnf1360x0.22螺纹钻削由于没有手册可查，故以钻削切削用量及其他钻螺纹工序估算。祥见工艺卡片。工序十以20孔为精基准，铳47凸台。工序H一检查。其他几步数据见工艺卡片。三、卡具设计3.1钻M6孔的钻床卡具通过与老师协商，决定设计第IX道工序一一钻M6孔的钻床卡具。本卡具将用于Z525立式钻床。刀具为M6丝锥，以及4的高速钢麻花钻。（一）问题的提出在给定的零件中，对本步加工的定位并未提出详细日勺规定，是自由公差，定位规定较低。因此，本步的重点应在卡紧
23、H勺以便与迅速性上。（二）卡具设计1 .定位基准的选择出于定位简朴和迅速的考虑，选择20孔为基准，即以一面上一长销（自由度限制数：5）配合以一挡销（自由度限制数：1）使工件完全定位。再使用迅速螺旋卡紧机构进行卡紧。2 .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。轴向力耳二Gd号=4200.006l0Xi。xl.0=252N扭矩Ml.=CMdUfyMkM=0.206X0.006201.081.0=7.416XlOYNM由于扭矩很小，计算时可忽视。卡紧力为F=%z=5.04N取系数S1=1.5S2=S3=S4=1.1则实际卡紧力为F,=S1*S2*S3*S4*F=1
24、0.06N使用迅速螺旋定位机构迅速人工卡紧，调整卡紧力调整装置，即可指定可靠的卡紧力。3 .定位误差分析本工序采用一定位销，一挡销定位，工件一直靠近定位销的一面，而挡销口勺偏角会使工件自重带来一定的平行于卡详细底版的水平力，因此，工件不在在定位销正上方，进而使加工位置有一定转角误差。不过，由于加工是自由公差，故应当能满足定位规定。4 .卡具设计及操作的简要阐明卡具的卡紧力不大，故使用手动卡紧。为了提高生产力，使用迅速螺旋卡紧机构。卡具上设置有钻套，用于确定的钻3.2粗、精铳032上平面夹具设计本夹具重要用来粗、精铳上平面。由于加工本道工序0工序简图可知。粗、精铳上平面时，粗糙度规定R“=6.3
25、相，上平面与下平面有平行度规定,并与工艺孔轴线分别垂直度的规定，本道工序是对传动箱上平面进行粗精加工。因此在本道工序加工时，重要应考虑提高劳动生产率，减少劳动强度。同步应保证加工尺寸精度和表面质量。定位基准的选择由零件图可知工艺孔B轴线所在平面有垂直度0规定，从定位和夹紧的角度来看，本工序中，定位基准是下平面，设计基准也是规定保证上、下两平面B平行度规定，定位基准与设计基准重叠，不需要重新计算上下平面的平行度，便可保证平行度的规定。在本工序只需保证下平面放平就行，保证下平面与两定位板对的贴合就行了。为了提高加工效率，现决定用两把铳刀0上平面同步进行粗精铳加工。同步进行采用手动夹紧。定位元件的设
26、计本工序选用的定位基准为一面两销定位，因此对应的夹具上的定位元件应是一面两销。因此进行定位元件09设计重要是对固定挡销和带大端面的短圆柱销进行设计。根据参照文献11带大端面的短圆柱销的构造尺寸参数如图所示。51带大端面的短圆柱销根据参照文献11固定挡销B构造如图所示。固定挡销定位误差分析本夹具选用B定位元件为一面两销定位。其定位误差重要为：销与孔B配合0.05mm,铳/钻模与销B误差0.02mm,铳/钻套与衬套0.029mm由公式e=(H2+h+b)maxHmax=(0.052+0.022+0.0292)lz2=0.06mme=0.0630/32=0.05625可见这种定位方案是可行的。铳削力
27、与夹紧力计算本夹具是在铳床上使用的，用于定位螺钉的不仅起到定位用，还用于夹紧，为了保证工件在加工工程中不产生振动，由计算公式Fj=FsL（dotg（+）2+rtg2）式（3.2）Fj一沿螺旋轴线作用的夹紧力FS-作用在六角螺母1.作用力的力臂（mm）do螺纹中径（mm）Q一螺纹升角（）弧一螺纹副的当量摩擦（）22螺杆（或螺母）端部与工件（或压块）日勺摩擦角（）r,一螺杆（或螺母）端部与工件（或压块）日勺当量摩擦半径（）根据参照文献6其回归方程为Fj=ktTs其中Fj螺栓夹紧力（N）；kt力矩系数（Cmr）TS一作用在螺母上的力矩（N.cm）；Fj=52023=10000N夹详细槽形与对刀装置设
28、计定向键安装在夹具底面B纵向槽中，一般使用两个。其距离尽量布置的远些。通过定向键与铳床工作台U形槽日勺配合，使夹具上定位元件日勺工作表面对于工作台的送进方向具有对的的位置。定向键可承受铳削时产生的扭转力矩，可减轻夹紧夹具的J螺栓的负荷，加强夹具在加工中的稳固性。根据参照文献11定向键的构造如图3.7所示。图3.7定向键根据参照文献11夹具U型槽的构造如图3.8所示。重要构造尺寸参数如下表3.5所示。表3.5U型槽的构造尺寸螺栓直径dDL12143020对刀装置由对刀块来实现，用来确定刀具与夹具的相对位置。由于本道工序是完毕传动箱体上平面尺寸为210X315mm的粗、精铳加工，因此选用直角对刀块
29、。根据GB2243-80直角对到刀块的构造和尺寸如图3.9所示。图3.9直角对刀块塞尺选用平塞尺，其构造如图3.10所示。塞尺尺寸如表3.6所示。表3.6平塞尺构造尺寸公称尺寸H允差dC3-0.0060.25夹紧装置及夹详细设计夹紧装置采用移动0压板来夹紧工件，采用的移动压板的好处就是加工完毕后，可以将压板松开，然后退后一定距离把工件取出。移动压板的构造如图3.11所示。图3.11移动压板重要构造尺寸参数如表3.7所示。表3.7移动压板构造尺寸LBb/KHh九m973011364081641.512夹详细的设计重要考虑零件的形状及将上述各重要元件联成一种整体。这些重要元件设计好后即可画出夹具的设计装配草图。整个夹具的构造夹具装配图ZJX-02所示。夹具设计及操作日勺简要阐明本夹具用于在立式铳床上加工传动箱体上平面，工件以与此相平行的下平面为及其侧面和水平面底为定位基准，在短销、支承板和支承钉上实现完全定位。采用转动压板夹紧工件。当加工完一边，可松开螺钉、螺母、支承钉来加工另一边。如夹具装配图所示。
