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機(jī)械制造工藝學(xué)
課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書
設(shè)計(jì)題目 設(shè)計(jì)“CA6140車床831005（第2組）撥叉”零件的機(jī)械加工工藝及工藝設(shè)備
機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書
題目: 設(shè)計(jì)”CA6140車床撥叉”零件的機(jī)械加工工藝規(guī)則及工藝裝備
內(nèi)容： 1.零件圖 1張
2.毛坯圖 1張
3. 機(jī)械加工工藝過(guò)程綜合卡片 1張
4. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)裝配圖 1張
5. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)零件圖 1張
6. 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 1份
指導(dǎo)教師 ：劉念聰
學(xué) 號(hào) ：2200551050105
學(xué) 生 ：歐果
2007．12
一、零件的分析
（一） 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(jī)構(gòu)中，主要起換檔，使主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)按照工作者的要求工作，工作過(guò)程：撥叉零件是在傳動(dòng)系統(tǒng)中撥動(dòng)滑移齒輪，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)速，轉(zhuǎn)向。其花鍵孔Φ25mm通過(guò)與軸的配合來(lái)傳遞凸輪曲線槽傳來(lái)的運(yùn)動(dòng)，零件的兩個(gè)叉頭部位與滑移齒輪相配合。
（二） 零件的工藝分析
CA6140車床共有兩處加工表面，其間有一定位置要求。分述如下：
1， 零件孔Φ22mm的上下加工表面及花鍵孔Φ25mm
這一組加工表面包括：孔Φ22mm的上下加工表面，孔Φ22mm的內(nèi)表面，有粗糙度要求為Ra小于等于6.3um，Φ25mm的六齒花鍵孔，有粗糙度要求Ra小于等于3.2um，擴(kuò)兩端面孔，有粗糙度要求Ra=6.3um;
加工時(shí)以上下端面和外圓Φ40mm為基準(zhǔn)面，有由于上下端面須加工，根據(jù)“基準(zhǔn)先行”的原則，故應(yīng)先加工上下端面（采用互為基準(zhǔn)的原則），再加工孔Φ22mm, 六齒花鍵孔Φ25mm和擴(kuò)孔；
2， 孔Φ22mm兩側(cè)的撥叉端面
這一組加工表面包括：右側(cè)距離18mm的上下平面，Ra=3.2um，有精銑平面的要求，左側(cè)距離為8mm的上下平面，Ra=1.6um，同樣要求精銑；
加工時(shí)以孔22mm，花鍵孔25 mm和上下平面為基準(zhǔn)定位加工；
根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟(jì)精度及一般機(jī)床所能達(dá)到的位置精度，該零件沒有很難加工的表面尺寸，上述表面的技術(shù)要求采用常規(guī)加工工藝均可以保證，對(duì)于這兩組加工表面而言，可以先加工其中一組表面，然后借助于專用夾具加工另一組表面，并且保證它們的位置精度要求
（三） 零件的尺寸圖
二、 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
(一)確定毛坯的制造形式
1：零件材料為HT200。考慮零件在機(jī)床運(yùn)行過(guò)程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡(jiǎn)單，故選擇鑄件毛坯。
2：已知零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)是20000件每年,故查表（15-2），可確定其為大批生產(chǎn)，初步確定工藝安排的基本傾向?yàn)椋杭庸み^(guò)程劃分階段，工序適當(dāng)集中，加工設(shè)備主要以通用設(shè)備為主，采用專用夾具，這樣投資較少，投產(chǎn)快生產(chǎn)率較高，轉(zhuǎn)產(chǎn)較容易。
3：根據(jù)零件的材料確定毛坯為鑄件，材料為HT200，毛坯的鑄造方法為金屬模機(jī)械造型（表15-4），鑄件尺寸公差等級(jí)為CT9級(jí)（表15-5）
（二）基面的選擇
基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一。基面選擇得正確與合理可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。
（1）粗基準(zhǔn)的選擇。對(duì)于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。而對(duì)有若干個(gè)不加工表面的工件，則應(yīng)以與加工表面要求相對(duì)位置精度較高的不加工表面作粗基準(zhǔn)。根據(jù)這個(gè)基準(zhǔn)選擇原則，現(xiàn)選取φ22孔的不加工外輪廓底面作為粗基準(zhǔn)，利用圓柱來(lái)定位，另外四爪握住兩邊來(lái)限制六個(gè)自由度，達(dá)到完全定位,然后進(jìn)行銑削。
（2）精基準(zhǔn)的選擇。主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問題。當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算。
（三）制定工藝路線
制定工藝路線，在生產(chǎn)綱領(lǐng)確定的情況下, 根據(jù)零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求來(lái)制定工藝路線。可以考慮采用萬(wàn)能性機(jī)床配以專用工卡具,并盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
1..工藝路線方案
工序一 鑄坯。
工序二 粗銑圓柱底面。
工序三 鉆圓柱成φ20的孔。
工序四 擴(kuò)鉸孔φ20到φ22。
工序五 粗車圓柱孔口斜度為20度。
工序六 粗銑右槽1側(cè)平面和高度為8mm（見圖）,粗銑高度為18mm的左槽2（見圖）。
工序七 精銑槽1的上下面和和里面、側(cè)面，精洗槽2的上下面和里面。
工序八 拉銷孔φ22成花鍵。
工序九 去毛刺。
工序十 檢驗(yàn)。
工序號(hào)
工序內(nèi)容
定位基準(zhǔn)
01
鑄件
02
粗銑下端面
孔的外圓，上端面
03
鉆孔
孔的外圓，下端面
04
擴(kuò)孔φ22
孔的外圓，下端面
05
車倒角，角度為20度
孔的上下端面
06
銑左邊鍵槽，銑右邊鍵槽
孔，下端面
07
精銑左右兩槽
孔，下端面
08
拉花鍵槽
孔的外圓，下端面
9
去毛刺
10
終檢
2，選擇機(jī)床
（1） 工序一，工序五，，工序七均為銑表面，可用XA5032銑床。
（2） 工序三為鉆孔，擴(kuò)孔工藝，可采用搖臂鉆床Z305B。
（3） 工序八為拉花鍵，采用普通拉床。
( 4 ) 工序六用車床。
3，選擇夾具:每個(gè)工序都可以采用專用的夾具,夾具后面再設(shè)計(jì)。
4，選擇刀具:在銑床上用高速鋼立銑刀，銑上下兩槽用三面刃銑刀，在車床上選普通車刀，內(nèi)拉床選矩形齒花鍵拉刀
5，選擇量具:精度要求較高的可用內(nèi)徑千分尺量程50～125，其余用游標(biāo)卡尺分度值為0.02
（四）機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定
”CA6140車床撥叉”；零件材料為HT200，硬度190～210HB，，生產(chǎn)類型大批量，鑄造毛坯。
據(jù)以上原始資料及加工路線，分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：
1. 查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》（以下稱《工藝手冊(cè)》
銑削加工余量為：
粗銑 2-4mm
半精銑 1-2mm
精銑 0-1mm
2. 圓柱（φ40用鑄成）內(nèi)孔φ22用鉆和擴(kuò)成，加工余量：
擴(kuò)孔 1.2mm
3．粗車加工余量：
粗 車 1.2mm
半精車 0.8mm
4．右凹槽:對(duì)于右凹槽的加工，由于事先未被鑄出，要滿足其槽的深度先需要粗銑，現(xiàn)確定其加工余量取8mm。為了保證槽兩邊的表面粗糙度和槽的水平尺寸的精度要求，需要進(jìn)行精銑槽的兩側(cè)面,加工余量取0.5mm。
5.左凹槽:由于此平面沒有加工，只加工平面的凹槽，其基本尺寸為槽寬 (精度較高，IT6級(jí))，槽的深度為15，可事先鑄出該凹槽，該槽的三個(gè)表面的粗糙度都為，在粗銑后精銑能達(dá)到粗糙度要求。
6.孔：鉆孔其尺寸為20mm，加工余量取2mm,擴(kuò)孔鉆，保留0.5mm的拉刀加工余量?？桌锏幕ㄦI槽用組合裝配式拉刀成型式的加工方式一次拉出。
7，其他尺寸直接鑄造得到
由于本設(shè)計(jì)規(guī)定的零件為大批量生產(chǎn)，應(yīng)該采用調(diào)整加工。因此在計(jì)算最大、最小加工余量時(shí)應(yīng)按調(diào)整法加工方式予以確認(rèn)。
（五）確立切削用量及基本工時(shí)
工序一 毛坯工序Ⅰ
用鑄造尺寸如毛坯圖（CAD毛坯圖）
工序二 銑圓柱下面
1. 加工條件
工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,鑄造。
加工要求：粗銑鑄件圓柱下面。
機(jī)床：銑床，XA5032臥式銑床。
刀具：硬質(zhì)合金鋼端銑刀,牌號(hào)YG6。銑削寬度ae<=40mm,深度ap<=1.5mm齒數(shù)z=10,故據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》（后簡(jiǎn)稱《切削手冊(cè)》）取刀具直徑do=80mm。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(guò)渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°過(guò)渡刃寬bε=1mm。
2. 切削用量
1）銑削深度 因?yàn)榍邢髁枯^小，故可以選擇ap=1.3mm，一次走刀即可完成所需長(zhǎng)度。
2）每齒進(jìn)給量 機(jī)床功率為7.5kw。查《切削手冊(cè)》f=0.14~0.24mm/z。由于是對(duì)稱銑，選較小量f=0.14 mm/z。
3）查后刀面最大磨損及壽命
查《切削手冊(cè)》表3.7，后刀面最大磨損為1.0~1.5mm。
查《切削手冊(cè)》表3.8，壽命T=180min
4）計(jì)算切削速度 按《切削手冊(cè)》，V c=
算得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s
據(jù)XA6132銑床參數(shù)，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,則實(shí)際切削速度V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,實(shí)際進(jìn)給量為f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。
5)校驗(yàn)機(jī)床功率 查《切削手冊(cè)》Pcc=1.1kw,而機(jī)床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗(yàn)合格。
最終確定 ap=1.3mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。
6）計(jì)算基本工時(shí)
tm＝L/ Vf=(40+40)/475=0.168min。
工序三 以φ22孔底面為精基準(zhǔn)，鉆、擴(kuò)φ22孔。
1. 選擇鉆頭
選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時(shí)do=20mm，鉆頭采用雙頭刃磨法，后角αo＝12°，二重刃長(zhǎng)度bε=2.5mm,橫刀長(zhǎng)b=1.5mm,寬l=3mm,棱帶長(zhǎng)度 ° ° °
2.選擇切削用量
（1）決定進(jìn)給量
查《切》 ，所以，
按鉆頭強(qiáng)度選擇 按機(jī)床強(qiáng)度選擇
最終決定選擇機(jī)床已有的進(jìn)給量 經(jīng)校驗(yàn) 校驗(yàn)成功。
（2）鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命
后刀面最大磨損限度（查《切》）為0.5～0.8mm，壽命．
?。?）切削速度
查《切》 修正系數(shù)
故。
查《切》機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速為
故實(shí)際的切削速度
（4）校驗(yàn)扭矩功率
所以
故滿足條件，校驗(yàn)成立。
3.計(jì)算工時(shí)
T=L/nf=65/272*1.45=0.163min
4 .擴(kuò)孔的切削用量如下：
擴(kuò)鉆：
工序五 以φ22孔底面為精基準(zhǔn)，倒20度角，用普通車床。
工序六 以φ20孔為精基準(zhǔn)，粗銑兩槽的三個(gè)端面，保證槽1，槽2上下面粗早粗糙度小于3.2。。
1. 加工條件 粗銑上平面的槽，精銑上平面的槽兩側(cè)
(1)粗銑上平面的槽： 由機(jī)械手冊(cè)可以直接查出銑削速度： 采用錯(cuò)齒三面刃銑刀，。則
計(jì)算工時(shí)
(2)精銑上平面的槽兩側(cè)： 由于是精加工銑削速度放大30％，其值： 采用錯(cuò)齒三面刃銑刀，，則：
計(jì)算工時(shí)
2， 粗銑下平面的槽，精銑下平面的槽的三個(gè)面
(1)粗銑下平面的槽： 由機(jī)械手冊(cè)可以直接查出銑削速度：
采用鑲齒三面刃銑刀，。則
計(jì)算工時(shí)
(2)精銑下平面的槽的三個(gè)面： 由于是精加工銑削速度放大30％，其值： 采用鑲齒三面刃銑刀，。則
計(jì)算工時(shí)
工序八 拉銷花鍵
用拉刀拉銷花鍵單面齒升：根據(jù)有關(guān)手冊(cè)，確定拉花鍵時(shí)花鍵拉刀的單面齒升為0.06mm，拉削速度拉刀同時(shí)工作齒數(shù)
切削工時(shí)
花鍵孔的工序尺寸：
加工表面
加工內(nèi)容
加工余量
精度等級(jí)
表面粗糙度
工序尺寸
Φ25mm
拉花鍵
1.8mm
CT8
6.4um
24.8mm
鉸孔
0.2mm
3.2um
25mm
工序九 去毛刺
工序十 檢查。
其余幾步數(shù)據(jù)見工藝卡片。
三、 夾具設(shè)計(jì)
經(jīng)過(guò)仔細(xì)分析決定設(shè)計(jì)銑右端面銑床床卡具。在確定夾具設(shè)計(jì)方案時(shí)應(yīng)當(dāng)遵循的原則是：① 確保工件的加工質(zhì)量；② 工藝性好，結(jié)構(gòu)盡量簡(jiǎn)單；③ 使用性好，操作省力高效；④ 定位、夾緊快速、準(zhǔn)確，能提高生產(chǎn)率；⑤ 經(jīng)濟(jì)性好，制造成本低廉。確定最合理的設(shè)計(jì)方案。
⑴ 確定定位方案，設(shè)計(jì)定位裝置。定位應(yīng)符合“六點(diǎn)定位原則”。定位元件盡可能選用標(biāo)準(zhǔn)件。
⑵ 確定夾緊方案，設(shè)計(jì)夾緊機(jī)構(gòu)。夾緊可以用手動(dòng)、氣動(dòng)、液壓或其它動(dòng)力源。重點(diǎn)應(yīng)考慮夾緊力的大小、方向、作用點(diǎn)，以及作用力的傳遞方式，保證不破壞定位，不造成工件過(guò)量變形，不會(huì)有活動(dòng)度為零的“機(jī)構(gòu)”，并且應(yīng)滿足生產(chǎn)率的要求。
⑶ 確定夾具整體結(jié)構(gòu)方案。定位、夾緊確定之后，還要確定其它機(jī)構(gòu)，如對(duì)刀裝置、導(dǎo)引元件、分度機(jī)構(gòu)、頂出裝置等。最后設(shè)計(jì)夾具體，將各種元件、機(jī)構(gòu)有機(jī)地連接在一起。
⑷ 夾具精度分析。在繪制的夾具結(jié)構(gòu)草圖上，標(biāo)注出初步確定的定位元件的公差配合關(guān)系及相互位置精度，然后計(jì)算定位誤差，根據(jù)誤差不等式關(guān)系檢驗(yàn)所規(guī)定的精度是否滿足本工序加工技術(shù)要求，是否合理。否則應(yīng)采取措施（如重新確定公差、更換定位元件、改變定位基準(zhǔn)，必要時(shí)甚至改變?cè)O(shè)計(jì)方案），然后重新分析計(jì)算。
⑸ 夾具夾緊力分析。首先應(yīng)計(jì)算切削力大小，它是計(jì)算夾緊力的主要依據(jù)。通常確定切削力有以下三種方法：① 由經(jīng)驗(yàn)公式算出；② 由單位切削力算出；③ 由手冊(cè)上提供的諾模圖（如M-P-N圖）查出。根據(jù)切削力、夾緊力的方向、大小，按靜力平衡條件求得理論夾緊力。為了保證工件裝夾的安全可靠，夾緊機(jī)構(gòu)（或元件）產(chǎn)生的實(shí)際夾緊力，一般應(yīng)為理論夾緊力的1.5~2.5倍。
（一）問題的提出
在給定的零件中，對(duì)本步加工的定位提出具體的要求是一定的公差，定位要求較高。因此，本步的重點(diǎn)應(yīng)在保證工件的定位，來(lái)保證右端面的尺寸。
具體要求：1、保證右端面的尺寸。
2、保證圖中其它的標(biāo)尺寸。
（二）分析資料
1：本到工序?yàn)橹衅诩庸?，孔?2尺寸公差比較大，所以可以得到保證，工件有合適的定位，
2：本工序加工的要求主要保證位置尺寸，對(duì)槽的要求很高。
3：大批生產(chǎn)，工藝并不很復(fù)雜，所以?shī)A具應(yīng)當(dāng)簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，降低夾具設(shè)計(jì)成本與制造成本，提高經(jīng)濟(jì)效益
4：切削力和卡緊力計(jì)算
本步加工可按鉆削估算卡緊力。實(shí)際效果可以保證可靠的卡緊。
（三）確定結(jié)構(gòu)方案
1、定位方式：為保證加工時(shí)將零件的位置固定，必須限制6個(gè)方向的自由度。為了方便裝夾，故采用一孔兩鉤完成完全定位。
2、 選擇定位元件，設(shè)計(jì)定位裝置
A：類型：兩鉤，支撐板，長(zhǎng)圓柱銷。
B：確定定位元件尺寸及配合公差：
1.長(zhǎng)圓柱銷的尺寸為φ22。
2.帶有螺母和螺栓的兩鉤。
（四）設(shè)計(jì)制定夾具主要技術(shù)條件
1： 首先保證右端面的尺寸和表面粗糙度不大于3.2。
2 ：其次要保證花鍵的尺寸。
3：同時(shí)保證花鍵粗糙度。
4：繪制夾具零件圖（見CAD圖）。
（附）機(jī)械加工工序卡：