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機電工程學(xué)院
機械制造工藝學(xué)
課程設(shè)計說明書
設(shè)計題目：設(shè)計“CA6140車床撥叉”零件的機械加工工藝及工藝設(shè)備
設(shè) 計 者：冉江林
院 系：機電工程學(xué)院
學(xué) 號：AP0708226
指導(dǎo)教師：耿愛農(nóng)
設(shè)計日期：2010年7月
目 錄
設(shè)計任務(wù)書………………………………………………………3
課程設(shè)計說明書正文……………………………………………4
一．序言 …………………………………………………………4
二．夾具的概述…………………………………………………4
2.1現(xiàn)代生產(chǎn)對夾具提出的新要求
2.2機床夾具及其功用
2.3機床夾具在機械加工中的作用
2.4機床夾具組成和分類
2.5機床夾具設(shè)計特點
2.6機床夾具的設(shè)計要求
三．零件的分析…………………………………………………7
3.1零件的工藝分析
四．工藝規(guī)程設(shè)計 ……………………………………………8
4.1確定毛坯的制造形式
4.2基面的選擇
4.3制定工藝路線
4.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
4.5確定切削用量及基本工時
五．夾具設(shè)計 ………………………………………………18
5.1定位基準(zhǔn)的選擇
5.2夾具參數(shù)分析
5.3切削力及夾緊力計算
課程小結(jié)……………………………………………………20
參考文獻(xiàn)……………………………………………………21
一、序 言
課程設(shè)計在我們學(xué)完大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課之后進(jìn)行的，這是我們在進(jìn)行課程設(shè)計對所學(xué)各課程的深入綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練，因此，它在我們的大學(xué)生活中占有重要的地位。另外在做完這次課程設(shè)計之后，我得到一次在畢業(yè)工作前的綜合性訓(xùn)練，我在想我能在下面幾方面得到鍛煉：
（1）運用機械制造工藝學(xué)課程中的基本理論以及在生產(chǎn)實習(xí)中學(xué)到的實踐知識，正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，保證零件的加工質(zhì)量。
（2）提高結(jié)構(gòu)設(shè)計能力。通過設(shè)計夾具的訓(xùn)練，獲得根據(jù)被加工零件的加工要求，設(shè)計出高效，省力，經(jīng)濟合理而能保證加工質(zhì)量的夾具的能力。
（3）學(xué)會使用手冊以及圖表資料。掌握與本設(shè)計有關(guān)的各種資料的名稱，出處，能夠做到熟練的運用。
就我個人而言，我希望通過這次畢業(yè)設(shè)計對自己未來將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，為今后參加祖國的“四化”建設(shè)打一個良好的基礎(chǔ)。
由于個人能力有限，設(shè)計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指教，本人將表示真誠的感謝！
二、機床夾具概述
2.1現(xiàn)代生產(chǎn)對夾具提出的新要求：
（1）、能迅速方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期；
（2）、能裝夾一組相似性特征的工件；
（3）、適用于精密加工的高精度的機床；
（4）、適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型技術(shù)；
（5）、采用液壓汞站等為動力源的高效夾緊裝置，進(jìn)一步提高勞動生產(chǎn)率。
2.2機床夾具及其功用
2.2.1機床夾具
夾具是一種裝夾工件的一種工藝裝備，它廣泛地應(yīng)用于機械制造過程的切削加工，熱處理裝配，焊接和檢測等工藝過程中。
在金屬切削機床工件是使用的夾具稱為機床夾具，在現(xiàn)代生產(chǎn)過程中，機床夾具是一種不可缺少的工藝裝備，它直接影響著加工的精度，勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品的制造成本等，故機床夾具的設(shè)計在企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計和制造以及生產(chǎn)技術(shù)裝備中占有極其主要的地位。機床夾具設(shè)計是一項重要的技術(shù)工件。
2.2.2機床夾具的功能
在機床上應(yīng)用夾具裝夾工件時，其主要功能是使工件定位和夾緊。
1.機床夾具的主要功能
機床夾具的主要功能是裝夾工件，使工件裝夾中的定位和夾緊。
（1）、定位
確定工件在夾具中占有正確的位置的過程，定位是通過工件定位基準(zhǔn)而與夾具定位元件的定位面接觸成配合實現(xiàn)的正的定位可以保證加工面的尺寸和位置的精度要求。
（2）.夾緊
工件定位后將其固定，使其在加工過程中保持定位位置不錯的操作。由于工件在加工時，受到各種力的作用若不將其固定，則工件會松動、脫離，因此夾緊為工件提高了安全和可靠的加工條件。
2．機床夾具的特殊功能
機床夾具的特殊功能主要是對刀與導(dǎo)向。
1）、對刀
調(diào)整刀具切削相對工件或夾具的正確位置如銑床夾具中餓對刀塊，它能迅速地確定銑刀相對于夾具的正確位置。
2）、導(dǎo)向
如銑床夾具中的鉆模板與鉆套，能迅速的確定鉆頭的位置，并引導(dǎo)其進(jìn)行鉆削，導(dǎo)向元件制成模板形成故鉆床夾具長稱為鉆模、鏜床夾具（鏜模）也是具有導(dǎo)向的功能的。
2.3機床夾具在機械加工中的作用
在機械加工中，使用機床夾具的目的主要有一些六個方面，然而在不同的生產(chǎn)條件下，應(yīng)該有不同的側(cè)重點。夾具設(shè)計時應(yīng)該綜合考慮加工的技術(shù)要求，生產(chǎn)成本個工人操作方面的要求以達(dá)到預(yù)期的效果。
2.4機床夾具組成和分類
（1）、系統(tǒng)元件
（2）、夾緊元件
（3）、夾具體
（4）、連接元件
（5）、對刀與導(dǎo)向裝置
（6）、其他元件或裝置
機床夾具的基本組成部分：
雖然各類機床夾具的結(jié)構(gòu)有所不同但按主要功能加以分析。機床夾具的基本組成部分是定位元件，夾緊裝置和夾具體三個部分，這也好似夾具體的主要內(nèi)容。
1.定位元件
定位元件是夾具的主要功能元件之一 ，通常當(dāng)工件定位基準(zhǔn)面的形狀確定后，定位元件的結(jié)構(gòu)也就確定了。
2.夾緊裝置也是夾具的主要元件之一，一般鉸鏈壓板、螺釘、夾緊裝置等。
3.夾具體
通常夾具作為鑄件的結(jié)構(gòu)、鍛件結(jié)構(gòu)、焊接結(jié)構(gòu)，形狀有回轉(zhuǎn)體形和底座等多種定位元件，夾緊裝置等分布在夾具體不同的位置上。
2.5 機床夾具的設(shè)計特點：
2.5.1用加劇裝夾工件的優(yōu)點如下：
1）、所保證加工精度 用夾具裝夾工件時工件相對刀具及機床的位置由夾具保證不受工人技術(shù)的影響，使一批工件的加工精度趨于一致。
2）、提高勞動生產(chǎn)率 使用夾具裝夾工件方便、快速工件不需劃線找正，可顯著的減少輔助工時，提高勞動生產(chǎn)率，工件在夾具裝夾后提高了工件的剛性，因此可加大切削用量，提高勞動生產(chǎn)率，可使用多工位夾具，并可采用高小夾緊機構(gòu)，進(jìn)一步提高勞動生產(chǎn)率。
3）、能擴大機床的使用范圍
4）、能降低成本 在批量生產(chǎn)后使用夾具后，由于勞動生產(chǎn)率的提高，使用技術(shù)等級較低的工人以及廢品率下降等原因，明顯的降低了成本夾具制造成本分?jǐn)傇谝慌ぜ?，沒個工件制造的成本是極少的，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于由于提高勞動生產(chǎn)率而降低的成本，元件批量越大使用夾具所取得的經(jīng)濟效應(yīng)就越大。
5）、改善工人的勞動條件 用夾具裝夾工件方便、省力、安全。
當(dāng)采用氣動、液動等夾緊裝置時可減少工人的勞動強度，保證安全生產(chǎn)延長工人的操作壽命，提高企業(yè)整體的技術(shù)水平。
2.5.2機床夾具設(shè)計特點
機床夾具設(shè)計與其他裝備設(shè)計比較有較大的差別，主要表現(xiàn)在以下五個方面：
（1）、要有較短的設(shè)計和制造周期，一般沒有條件對夾具進(jìn)行原理性實驗和復(fù)雜的計算工作；
（2）、夾具的精度一般比工件的精度變了三倍；
（3）、夾具在一般情況下是單體制造的，重復(fù)制造的機會通常要求夾具在投產(chǎn)時一次成功。
（4）、夾具和操作工人的關(guān)系非常的密切，要求夾具與生產(chǎn)條件和操作密切結(jié)合。
（5）、夾具的社會協(xié)作制造條件較差，特別是商品化的元件較少，設(shè)計者要熟悉夾具的制造方法，以滿足設(shè)計的工藝要求。
2.6 機床夾具的設(shè)計要求：
設(shè)計夾具時，應(yīng)滿足下列四項基本要求
（1）、保證工件的加工精度 即在機械加工工藝系統(tǒng)中，夾具在滿足以下三項要求，工件在夾具中的定位，夾具在機床上的位置，刀具的正確位置。
（2）、保證工人的造作安全；
（3）、達(dá)到加工的造作生產(chǎn)率要求
（4）、滿足夾具一定的使用壽命和經(jīng)濟效應(yīng)
三、零件的分析
3.1零件的工藝分析
該零件兩個面都沒有尺寸精度的要求，也無粗糙度的要求。￠25的孔的粗糙度值要求1.6，需要精加工。因是大批量生產(chǎn)，所以需用鉆削。保證其加工精度。下面的叉口有3.2的粗糙度的要求，所以采用先粗銑再精銑來滿足精度的要求，同時保證￠25的孔和叉口的垂直度。同時該零件上還需加工40×16的槽，其粗糙度值為6.3，所以一次銑銷即可。但同時要滿足該槽與￠25的孔的垂直度。
四、工藝規(guī)程設(shè)計
4.1確定毛坯的制造形式
根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》（機械工業(yè)出版出版社、哈爾濱工業(yè)大學(xué)李益民主編） 零件材料為HT200，采用鑄造。根據(jù)《機械加工工藝師手冊》（機械工業(yè)出版出版社、楊叔子主編），得知大批量生產(chǎn)的鑄造方法有兩種金屬模機械砂型鑄造和壓鑄，由于壓鑄的設(shè)備太昂貴，根據(jù)手冊數(shù)據(jù)采用鑄造精度較高的金屬型鑄造。
4.2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擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，甚至還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。
（1）粗基準(zhǔn)的選擇。
因本零件毛坯是金屬模鑄造成型，鑄件精度較高，所以選擇Φ40mm圓一個端面作為粗基準(zhǔn)加工另一個端面。再加一個鉤形壓板和一個V形塊限制自由度，達(dá)到完全定位。
（2）精基準(zhǔn)的選擇。
主要因該考慮基準(zhǔn)重合的問題。當(dāng)設(shè)計基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不在重復(fù)。
4.3制定工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等級等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批生產(chǎn)的情況下，可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
工藝路線方案一：
工序Ⅰ： 鉆、擴、粗鉸、精鉸Φ25孔。以Φ40外圓和其端面為基準(zhǔn)，選用Z5120A立式鉆床加專用夾具。
工序Ⅱ：銑φ55的叉口及上、下端面。利用Φ25的孔定位，以兩個面作為基準(zhǔn)，選用X5020A立式銑床和專用夾具。
工序Ⅲ：粗、精銑的叉口的內(nèi)圓面。利用Φ25的孔定位，以兩個面作為基準(zhǔn)，選用X5020A立式銑床和專用夾具。
工序Ⅳ：粗銑35×3的外圓斜面。以Φ25的孔和Φ55的叉口定位，選用X5020A立式銑床加專用夾具。
工序Ⅴ：精銑35×3的外圓斜面。以Φ25的孔和Φ55的叉口定位，選用X5020A立式銑床加專用夾具。
工序Ⅵ：粗銑40×16的槽，以Φ25的孔定位，選用X5020A立式銑床加專用夾具。
工序Ⅶ：切斷φ55的叉口，用寬為4的切斷刀，選用X5020A立式銑床加專用夾具。
工序Ⅷ 檢驗。
工藝路線方案二：
工序Ⅰ： 鉆、擴、粗鉸、精鉸Φ25孔。以Φ40外圓和其端面為基準(zhǔn)，選用Z5120A立式鉆床加專用夾具。
工序Ⅱ：銑φ55的叉口及上、下端面。利用Φ25的孔定位，以兩個面作為基準(zhǔn)，選用X5020A立式銑床和專用夾具。
工序Ⅲ：粗、精銑的叉口的內(nèi)圓面。利用Φ25的孔定位，以兩個面作為基準(zhǔn)，選用X5020A立式銑床和專用夾具。
工序Ⅳ：切斷φ55叉口，用寬為4的切斷刀，選用X5020A立式銑床加專用夾具。
工序Ⅴ：粗銑35×3的外圓斜面。以Φ25的孔和Φ55的叉口定位，選用X5020A立式銑床加專用夾具。
工序Ⅵ：精銑35×3的外圓斜面。以Φ25的孔和Φ55的叉口定位，選用X5020A立式銑床加專用夾具。
工序Ⅶ：：粗銑40×16的槽，以Φ25的孔定位，選用X5020A立式銑床加專用夾具。
工序Ⅷ 檢驗。
以上工藝過程詳見附表1“機械加工工藝卡片”。
以上加工方案大致看來是合理的，但通過仔細(xì)考慮零件的技術(shù)要求以及可能采取的加工手段之后，就會發(fā)現(xiàn)仍有問題，主要表現(xiàn)在φ25的孔及其16的槽和φ55的端面加工要求上,以上三者之間具有位置精度要求。圖樣規(guī)定：先鉆mm的孔。由此可以看出：先鉆φ25的孔，再由它定位加工φ55的內(nèi)圓面及端面，保證φ25的孔與φ55的叉口的端面相垂直。因此，加工以鉆φ25的孔為準(zhǔn)。為了在加工時的裝夾方便，因此將切斷放在最后比較合適。為了避免造成一定的加工誤差；通過分析可以比較工藝路線方案一最為合理。
具體方案如下：
工序Ⅰ： 鉆、擴、粗鉸、精鉸Φ25孔。以Φ40外圓和其端面為基準(zhǔn)，選用Z5120A立式鉆床加專用夾具。
工序Ⅱ：銑φ55的叉口及上、下端面。利用Φ25的孔定位，以兩個面作為基準(zhǔn)，選用X5020A立式銑床和專用夾具。
工序Ⅲ：粗、精銑的叉口的內(nèi)圓面。利用Φ25的孔定位，以兩個面作為基準(zhǔn)，選用X5020A立式銑床和專用夾具。
工序Ⅳ：粗銑35×3的外圓斜面。以Φ25的孔和Φ55的叉口定位，選用X5020A立式銑床加專用夾具。
工序Ⅴ：精銑35×3的外圓斜面。以Φ25的孔和Φ55的叉口定位，選用X5020A立式銑床加專用夾具。
工序Ⅵ：粗銑40×16的槽，以Φ25的孔定位，選用X5020A立式銑床加專用夾具。
工序Ⅶ：切斷φ55的叉口，用寬為4的切斷刀，選用X5020A立式銑床加專用夾具。
工序Ⅷ 檢驗。
4.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
零件材料為HT200，硬度170~220HBS，毛坯重量約1.12kg。根據(jù)《機械加工工藝師手冊》（以下簡稱《工藝手冊》機械工業(yè)出版出版社、楊叔子主編）知生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，采用金屬模鑄造毛坯。
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、毛坯余量及尺寸的確定
毛坯余量及尺寸的確定主要是為了設(shè)計毛坯圖樣，從而為工件毛坯的制造作準(zhǔn)備，該工序在這里不做詳細(xì)說明，主要說明一下毛坯尺寸及相應(yīng)公差的確定，以便毛坯制造者參考。根據(jù)《機械加工工藝師手冊》（以下簡稱《工藝手冊》機械工業(yè)出版出版社、楊叔子主編），結(jié)合加工表面的精度要求和工廠實際，要合理地處理好毛坯余量同機械加工工序余量之間的不足。 （1）粗銑φ55的叉口的上、下端面的加工余量及公差。
該端面的表面粗糙度為3.2，所以先粗銑再精銑。查《機械加工余量手冊》（以下簡稱《余量手冊》機械工業(yè)出版社、孫本序主編）中的表4-2成批和大量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級，查得鑄件尺寸公等級CT分為7~9級，選用8級。MA為F。再查表4-2查得加工余量為2.0 mm。由《工藝手冊》表2.2-1至表2.2-4和《機械制造工藝與機床夾具》（機械工業(yè)出版出版社、劉守勇主編）中表1-15及工廠實際可得：Z=2.0mm，公差值為T=1.6mm。
(2)加工35×3的上表面的加工余量及公差。
同上方法得：2Z=4.0，公差值為1.3 mm。
（3）銑40×16的槽的上表面的加工余量及公差。
同上方法得：2Z=4.0，公差值為1.6 mm。
2、各加工表面的機械加工余量，工序尺寸及毛壞尺寸的確定
（1） 鉆φ25的孔加工余量及公差。
毛坯為實心，不沖出孔。該孔的精度要求在IT7~IT9之間，參照《工藝手冊》表2.3-9~表2.3-12確定工序尺寸及余量為：
查《工藝手冊》表2.2-5，成批和大量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級，查得鑄件尺寸公等級CT分為7~9級，選用8級。MA為F。公差值T=0.12 mm，
鉆孔φ23mm
擴孔φ24.8 mm 2Z=1.8 mm
鉸孔φ25 mm 2Z=0.2 mm
由于本設(shè)計規(guī)定的零件為大批量生產(chǎn)，應(yīng)該采用調(diào)整法加工，因此在計算最大、最小加工余量時，應(yīng)按調(diào)整法加工方式予以確定。
φ25 mm的孔的加工余量和工序間余量及公差分布圖見圖。
由圖可 知：
工
序
加
工
尺
寸
及
公
差
鑄件毛坯
鉆孔
擴孔
粗鉸
精鉸
加工前尺寸
最大
φ23
φ24.8
φ24.94
最小
φ22.5
φ24.45
φ24.79
加工后尺寸
最大
φ23
φ24.8
φ24.94
φ25
最小
φ22.5
φ24.45
φ24.79
φ24.95
加工余量
23
24.8
24.94
25
毛坯的實際尺寸為： 42（mm）
鉆孔時的最大尺寸： 23（mm）
鉆孔時的最小尺寸： 22.5（mm）
擴孔時的最大尺寸： 23 +1.8=24.8（mm）
擴孔時的最小尺寸： 24.8-0.35=24.45（mm）
粗鉸孔時的最大尺寸： 24.8+0.14=24.94（mm）
粗鉸孔時的最小尺寸： 24.94-0.15=24.79（mm）
精鉸孔時的最大尺寸： 24.94+0.06=25（mm）
精鉸孔時的最小尺寸： 25-0.05=24.95（mm）
(2)銑φ55的叉口及上、下端面
因為叉口的粗糙度為3.2，所以粗銑再精銑。參照《工藝手冊》表2.3-9~表2.3-12確定工序尺寸及余量為：
查《工藝手冊》表2.2-5，成批和大量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級，查得鑄件尺寸公等級CT分為7~9級，選用8級。MA為F。公差值T=1.4 mm
粗銑φ55的叉口及上、下端面余量1.0 mm。 2Z=2.0
精銑φ55的叉口及上、下端面。 2Z=2.0
（3）粗銑35×3的上端面
因為該面的粗糙度為6.3，所以粗銑一次即可。參照《工藝手冊》表2.3-9~表2.3-12確定工序尺寸及余量為：
查《工藝手冊》表2.2-5，成批和大量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級，查得鑄件尺寸公等級CT分為7~9級，選用8級。MA為F。公差值T=1.3mm
粗銑35×3的上端面 2z=2.0
（4）粗銑40×16的上表面
此面的粗糙度要求為3.2，所以分粗精加工即可。參照《工藝手冊》表2.3-9~表2.3-12確定工序尺寸及余量為：
查《工藝手冊》表2.2-5，成批和大量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級，查得鑄件尺寸公等級CT分為7~9級，選用8級。MA為F。公差值T=1.6mm，其偏差±0.7
粗銑40×16的上表面 2Z=2.0
（5）銑40×16的槽
此面的粗糙度要求為3.2，所以粗銑再精銑。參照《工藝手冊》表2.3-9~表2.3-12確定工序尺寸及余量為：
查《工藝手冊》表2.2-5，成批和大量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級，查得鑄件尺寸公等級CT分為7~9級，選用8級。MA為F。公差值T= 1.6mm 。
粗銑40×16的槽 2Z=2.0
精銑40×16的槽 2Z=2.0
（6）切斷φ55叉口
4.5確定切削用量及基本工時
工序Ⅰ： 鉆、擴、粗鉸、精鉸Φ25孔。
1.加工條件
工件材料：灰鑄鐵HT200
加工要求：鉆Φ25的孔，其表面粗糙度值為Rz=1.6 μm；先鉆Φ23的孔在擴Φ24.8的孔，再粗鉸Φ24.94孔，再精鉸Φ25孔。
機床：Z5125A立式鉆床。
刀具：Φ23麻花鉆，Φ24.8的擴刀，鉸刀。
2.計算切削用量
（1）鉆Φ23的孔。
①進(jìn)給量
查《機械制造工藝與機床夾具課程設(shè)計指導(dǎo)》P47表2-23鉆孔進(jìn)給量f為0.39~0.47 mm/r，由于零件在加工23mm孔時屬于低剛度零件，故進(jìn)給量應(yīng)乘系數(shù)0.75，則f=(0.39~0.47)×0.75=0.29~0.35mm/r，查表得出，現(xiàn)取f=0.25mm/r。此工序采用Φ23的麻花鉆。
所以進(jìn)給量f= 0.25mm/z
② 鉆削速度
切削速度：根據(jù)手冊表2.13及表2.14，查得切削速度V=18m/min。
根據(jù)手冊nw=300r/min,故切削速度為
③ 切削工時
l=23mm，l1=13.2mm.
查《工藝手冊》P9-143表9.4-31，切削工時計算公式：
① 擴孔的進(jìn)給量
查《切削用量手冊》表2.10規(guī)定,查得擴孔鉆擴Φ24.8的孔時的進(jìn)給量,并根據(jù)機床規(guī)格選取
F=0.3 mm/z
②切削速度
擴孔鉆擴孔的切削速度,根據(jù)《工藝手冊》表28-2確定為
V=0.4V 鉆
其中V 鉆為用鉆頭鉆同樣尺寸的實心孔時的切削速度.故
V=0.4×21.67=8.668m/min
按機床選取nw=195r/min.
③切削工時
切削工時時切入L1=1.8mm,切出L2=1.5mm
① 粗鉸孔時的進(jìn)給量
根據(jù)有關(guān)資料介紹,鉸孔時的進(jìn)給量和切削速度約為鉆孔時的1/2~1/3,故
F=1/3f鉆=1/3×0.3=0.1mm/r
V=1/3V鉆=1/3×21.67=7.22m/min
②切削速度
按機床選取nw=195r/min,所以實際切削速度
③切削工時
切削工時,切入l2=0.14mm,切出l1=1.5mm.
① 精鉸孔時的進(jìn)給量
根據(jù)有關(guān)資料介紹,鉸孔時的進(jìn)給量和切削速度約為鉆孔時的1/2~1/3,故
F=1/3f鉆=1/3×0.3=0.1mm/r
V=1/3V鉆=1/3×21.67=7.22m/min
②切削速度
按機床選取nw=195r/min,所以實際切削速度
③切削工時
切削工時,切入l2=0.06mm,切出l1=0mm.
工序Ⅱ：銑φ55的叉口的上、下端面。
① 進(jìn)給量
采用端銑刀，齒數(shù)4，每齒進(jìn)給量=0.15mm/z（《機械制造工藝與機床夾具課程設(shè)計指導(dǎo)》（吳拓、方瓊珊主編）。
故進(jìn)給量f=0.6mm
②銑削速度：
（m/min） （表9.4-8）
由《數(shù)控加工工藝》（田春霞主編）中第五章表5-6得切削速度為9~18m/min
根據(jù)實際情況查表得V=15 m/min
③切削工時
引入l=2mm，引出l1=2mm，l3=75mm。
查《工藝手冊》P9-143表9.4-31，切削工時計算公式：
工序Ⅲ銑φ55的叉口
①進(jìn)給量
由《工藝手冊》表3.1-29查得采用硬質(zhì)合金立銑刀,齒數(shù)為5個，由《數(shù)控加工工藝》（田春霞主編）中第五章表5-5得硬質(zhì)合金立銑刀每齒進(jìn)給量f為0.15~0.30，由手冊得f取0.15mm/z
故進(jìn)給量f=0.75 mm/z.
②銑削速度：
由《數(shù)控加工工藝》（田春霞主編）中第五章表5-6得硬質(zhì)合金立銑刀切削速度為45~90mm/min, 由手冊得V取70mm/min.
③切削工時
引入l=2mm，引出l1=2mm，l3=75mm。
查《工藝手冊》P9-143表9.4-31，切削工時計算公式：
工序Ⅳ：銑35×3的上端面。
① 進(jìn)給量
采用端銑刀，齒數(shù)4，每齒進(jìn)給量=0.15mm/z（《機械制造工藝與機床夾具課程設(shè)計指導(dǎo)》，吳拓、方瓊珊主編）。
故進(jìn)給量f=0.6mm
②銑削速度：
（m/min） （表9.4-8）
由《數(shù)控加工工藝》（田春霞主編）中第五章表5-6得切削速度為9~18m/min
根據(jù)實際情況查表得V=15 m/min
③切削工時
切入l=3mm,行程l1=35。
查《工藝手冊》P9-143表9.4-31，切削工時計算公式：
工序Ⅴ：銑40×16槽的表面。
① 進(jìn)給量
該槽面可用變速鋼三面刃銑刀加工，由前定余量為2mm故可一次銑出，銑刀規(guī)格為φ32，齒數(shù)為8。由《工藝手冊》表2.4-73，取每齒進(jìn)給量為0.15mm/z,ap=2mm故總的進(jìn)給量為f=0.15×8=1.2 mm/z。
②切削速度
由《工藝手冊》表3.1-74,取主軸轉(zhuǎn)速為190r/min。則相應(yīng)的切削速度為：
③切削工時
切入l=2mm切出l1=2mm,行程量l3=40mm。
查《工藝手冊》P9-143表9.4-31，切削工時計算公式：
工序Ⅵ銑40×16的槽。
進(jìn)給量
的槽可用高速鋼三面刃銑刀加工，銑刀規(guī)格為φ16，齒數(shù)為10。由《機械加工工藝師手冊》表21-5，取每齒進(jìn)給量為0.15mm/z,ap=2mm，故總的進(jìn)給量為f=0.15×10=1.5 mm/z。
②切削速度
由《工藝手冊》表3.1-74,取主軸轉(zhuǎn)速為190r/min。則相應(yīng)的切削速度為：
③切削工時
切入l=2mm，切出l1=2mm行程量l2=40mm。
查《工藝手冊》P9-143表9.4-31，切削工時計算公式：
工序Ⅶ：切斷φ55叉口。
工序Ⅷ：檢驗。
五、夾具設(shè)計
夾具是一種能夠使工件按一定的技術(shù)要求準(zhǔn)確定位和牢固夾緊的工藝裝備，它廣泛地運用于機械加工，檢測和裝配等整個工藝過程中。在現(xiàn)代化的機械和儀器的制造業(yè)中，提高加工精度和生產(chǎn)率，降低制造成本，一直都是生產(chǎn)廠家所追求的目標(biāo)。正確地設(shè)計并合理的使用夾具，是保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，從而降低生產(chǎn)成本的重要技術(shù)環(huán)節(jié)之一。同時也擴大各種機床使用范圍必不可少重要手段。
（1） 夾具的定位。
因為零件在銑斷的過程中會受到很大的外作用力，所以應(yīng)該把該零件用銷固定在水平的支承板上，使它在垂直面上無法運動，除此之外還應(yīng)在零件的兩端用轉(zhuǎn)動壓板固定住零件，限制它在水平面上的運動。根據(jù)零件的尺寸，我選用了直徑為25mm的菱形銷進(jìn)行固定。
（2） 夾具的相關(guān)參數(shù)。
A．進(jìn)給量
采用切斷刀，齒數(shù)4，每齒進(jìn)給量=0.15mm/z（《機械制造工藝與機床夾具課程設(shè)計指導(dǎo)》（吳拓、方瓊珊主編）。
故進(jìn)給量f=0.6mm
B. 刀具的選擇。
選擇刀具查《設(shè)計手冊》表3.1-4.1 選擇高速鋼鑲齒三面刃銑刀
C. 銑削速度：
（m/min） （表9.4-8）
由《數(shù)控加工工藝》（田春霞主編）中第五章表5-6得切削速度為9~18m/min
根據(jù)實際情況查表得V=15 m/min
D. 切削工時
切出l=2mm，切出l1=2mm,行程量=75mm。
查《工藝手冊》P9-143表9.4-31，切削工時計算公式：
（3）切削力、夾緊力的計算。
本步加工可按鉆削估算卡緊力，實際效果可以保證可靠的卡緊。
軸向力為：
扭矩為：
由于扭矩很小，計算時可忽略。
卡緊力為：
取系數(shù)為：
則實際卡緊力為：
使用快速螺旋定位機構(gòu)快速人工卡緊，調(diào)節(jié)卡緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的卡緊力。
（4）卡具設(shè)計及操作的簡要說明
卡具的卡緊力不大，故使用手動卡緊。為了提高生產(chǎn)力，使用快速螺旋卡緊機構(gòu)。
課程設(shè)計小結(jié)
通過這次課程設(shè)計，我有了很大的收獲學(xué)到了很多的東西；本次課程設(shè)計是我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課，專業(yè)基礎(chǔ)課后進(jìn)行的這是我們即將離開學(xué)院走上工作崗位之前對所學(xué)各課進(jìn)行的一次全面的、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，是我們在走上工作崗位之前一次極好的學(xué)習(xí)機會，因此它在我們的大學(xué)生活中占有積極重要的地位。
就我個人而言，我通過本次課程設(shè)計對自己在大學(xué)中所學(xué)的知識進(jìn)行一次良好的回顧，并在此基礎(chǔ)上有所提高，對自己將來從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性的訓(xùn)練，從而鍛煉自己發(fā)現(xiàn)問題、思考問題解決問題的能力，并培養(yǎng)認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶I(yè)精神，為以后參加國家的工業(yè)化建設(shè)打下一個良好的基礎(chǔ)，為早日實現(xiàn)國家的現(xiàn)代化貢獻(xiàn)一份力量。
由于個人的能力有限，設(shè)計尚有諸多不足之處懇請老師大力支持，再次不勝感謝。
參考文獻(xiàn)
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7、吳拓、方瓊珊主編. 機械制造工藝與機床夾具課程設(shè)計指導(dǎo)書.北京：機械工業(yè)出版社，2005
8、黃云清主編.公差配合與測量技術(shù).北京：機械工業(yè)出版社，2001
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機械工程及自動化專業(yè)
機電工程學(xué)院
機械制造工藝學(xué)
課程設(shè)計說明書
設(shè)計題目：設(shè)計“CA6140車床撥叉”零件的機械加工工藝及工藝設(shè)備
設(shè) 計 者：冉江林
院 系：機電工程學(xué)院
學(xué) 號：AP0708226
指導(dǎo)教師：耿愛農(nóng)
設(shè)計日期：2010年7月
目 錄
設(shè)計任務(wù)書………………………………………………………3
課程設(shè)計說明書正文……………………………………………4
一．序言 …………………………………………………………4
二．夾具的概述…………………………………………………4
2.1現(xiàn)代生產(chǎn)對夾具提出的新要求
2.2機床夾具及其功用
2.3機床夾具在機械加工中的作用
2.4機床夾具組成和分類
2.5機床夾具設(shè)計特點
2.6機床夾具的設(shè)計要求
三．零件的分析…………………………………………………7
3.1零件的工藝分析
四．工藝規(guī)程設(shè)計 ……………………………………………8
4.1確定毛坯的制造形式
4.2基面的選擇
4.3制定工藝路線
4.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
4.5確定切削用量及基本工時
五．夾具設(shè)計 ………………………………………………18
5.1定位基準(zhǔn)的選擇
5.2夾具參數(shù)分析
5.3切削力及夾緊力計算
課程小結(jié)……………………………………………………20
參考文獻(xiàn)……………………………………………………21
一、序 言
課程設(shè)計在我們學(xué)完大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課之后進(jìn)行的，這是我們在進(jìn)行課程設(shè)計對所學(xué)各課程的深入綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練，因此，它在我們的大學(xué)生活中占有重要的地位。另外在做完這次課程設(shè)計之后，我得到一次在畢業(yè)工作前的綜合性訓(xùn)練，我在想我能在下面幾方面得到鍛煉：
（1）運用機械制造工藝學(xué)課程中的基本理論以及在生產(chǎn)實習(xí)中學(xué)到的實踐知識，正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，保證零件的加工質(zhì)量。
（2）提高結(jié)構(gòu)設(shè)計能力。通過設(shè)計夾具的訓(xùn)練，獲得根據(jù)被加工零件的加工要求，設(shè)計出高效，省力，經(jīng)濟合理而能保證加工質(zhì)量的夾具的能力。
（3）學(xué)會使用手冊以及圖表資料。掌握與本設(shè)計有關(guān)的各種資料的名稱，出處，能夠做到熟練的運用。
就我個人而言，我希望通過這次畢業(yè)設(shè)計對自己未來將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，為今后參加祖國的“四化”建設(shè)打一個良好的基礎(chǔ)。
由于個人能力有限，設(shè)計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指教，本人將表示真誠的感謝！
二、機床夾具概述
2.1現(xiàn)代生產(chǎn)對夾具提出的新要求：
（1）、能迅速方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期；
（2）、能裝夾一組相似性特征的工件；
（3）、適用于精密加工的高精度的機床；
（4）、適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型技術(shù)；
（5）、采用液壓汞站等為動力源的高效夾緊裝置，進(jìn)一步提高勞動生產(chǎn)率。
2.2機床夾具及其功用
2.2.1機床夾具
夾具是一種裝夾工件的一種工藝裝備，它廣泛地應(yīng)用于機械制造過程的切削加工，熱處理裝配，焊接和檢測等工藝過程中。
在金屬切削機床工件是使用的夾具稱為機床夾具，在現(xiàn)代生產(chǎn)過程中，機床夾具是一種不可缺少的工藝裝備，它直接影響著加工的精度，勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品的制造成本等，故機床夾具的設(shè)計在企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計和制造以及生產(chǎn)技術(shù)裝備中占有極其主要的地位。機床夾具設(shè)計是一項重要的技術(shù)工件。
2.2.2機床夾具的功能
在機床上應(yīng)用夾具裝夾工件時，其主要功能是使工件定位和夾緊。
1.機床夾具的主要功能
機床夾具的主要功能是裝夾工件，使工件裝夾中的定位和夾緊。
（1）、定位
確定工件在夾具中占有正確的位置的過程，定位是通過工件定位基準(zhǔn)而與夾具定位元件的定位面接觸成配合實現(xiàn)的正的定位可以保證加工面的尺寸和位置的精度要求。
（2）.夾緊
工件定位后將其固定，使其在加工過程中保持定位位置不錯的操作。由于工件在加工時，受到各種力的作用若不將其固定，則工件會松動、脫離，因此夾緊為工件提高了安全和可靠的加工條件。
2．機床夾具的特殊功能
機床夾具的特殊功能主要是對刀與導(dǎo)向。
1）、對刀
調(diào)整刀具切削相對工件或夾具的正確位置如銑床夾具中餓對刀塊，它能迅速地確定銑刀相對于夾具的正確位置。
2）、導(dǎo)向
如銑床夾具中的鉆模板與鉆套，能迅速的確定鉆頭的位置，并引導(dǎo)其進(jìn)行鉆削，導(dǎo)向元件制成模板形成故鉆床夾具長稱為鉆模、鏜床夾具（鏜模）也是具有導(dǎo)向的功能的。
2.3機床夾具在機械加工中的作用
在機械加工中，使用機床夾具的目的主要有一些六個方面，然而在不同的生產(chǎn)條件下，應(yīng)該有不同的側(cè)重點。夾具設(shè)計時應(yīng)該綜合考慮加工的技術(shù)要求，生產(chǎn)成本個工人操作方面的要求以達(dá)到預(yù)期的效果。
2.4機床夾具組成和分類
（1）、系統(tǒng)元件
（2）、夾緊元件
（3）、夾具體
（4）、連接元件
（5）、對刀與導(dǎo)向裝置
（6）、其他元件或裝置
機床夾具的基本組成部分：
雖然各類機床夾具的結(jié)構(gòu)有所不同但按主要功能加以分析。機床夾具的基本組成部分是定位元件，夾緊裝置和夾具體三個部分，這也好似夾具體的主要內(nèi)容。
1.定位元件
定位元件是夾具的主要功能元件之一 ，通常當(dāng)工件定位基準(zhǔn)面的形狀確定后，定位元件的結(jié)構(gòu)也就確定了。
2.夾緊裝置也是夾具的主要元件之一，一般鉸鏈壓板、螺釘、夾緊裝置等。
3.夾具體
通常夾具作為鑄件的結(jié)構(gòu)、鍛件結(jié)構(gòu)、焊接結(jié)構(gòu)，形狀有回轉(zhuǎn)體形和底座等多種定位元件，夾緊裝置等分布在夾具體不同的位置上。
2.5 機床夾具的設(shè)計特點：
2.5.1用加劇裝夾工件的優(yōu)點如下：
1）、所保證加工精度 用夾具裝夾工件時工件相對刀具及機床的位置由夾具保證不受工人技術(shù)的影響，使一批工件的加工精度趨于一致。
2）、提高勞動生產(chǎn)率 使用夾具裝夾工件方便、快速工件不需劃線找正，可顯著的減少輔助工時，提高勞動生產(chǎn)率，工件在夾具裝夾后提高了工件的剛性，因此可加大切削用量，提高勞動生產(chǎn)率，可使用多工位夾具，并可采用高小夾緊機構(gòu)，進(jìn)一步提高勞動生產(chǎn)率。
3）、能擴大機床的使用范圍
4）、能降低成本 在批量生產(chǎn)后使用夾具后，由于勞動生產(chǎn)率的提高，使用技術(shù)等級較低的工人以及廢品率下降等原因，明顯的降低了成本夾具制造成本分?jǐn)傇谝慌ぜ?，沒個工件制造的成本是極少的，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于由于提高勞動生產(chǎn)率而降低的成本，元件批量越大使用夾具所取得的經(jīng)濟效應(yīng)就越大。
5）、改善工人的勞動條件 用夾具裝夾工件方便、省力、安全。
當(dāng)采用氣動、液動等夾緊裝置時可減少工人的勞動強度，保證安全生產(chǎn)延長工人的操作壽命，提高企業(yè)整體的技術(shù)水平。
2.5.2機床夾具設(shè)計特點
機床夾具設(shè)計與其他裝備設(shè)計比較有較大的差別，主要表現(xiàn)在以下五個方面：
（1）、要有較短的設(shè)計和制造周期，一般沒有條件對夾具進(jìn)行原理性實驗和復(fù)雜的計算工作；
（2）、夾具的精度一般比工件的精度變了三倍；
（3）、夾具在一般情況下是單體制造的，重復(fù)制造的機會通常要求夾具在投產(chǎn)時一次成功。
（4）、夾具和操作工人的關(guān)系非常的密切，要求夾具與生產(chǎn)條件和操作密切結(jié)合。
（5）、夾具的社會協(xié)作制造條件較差，特別是商品化的元件較少，設(shè)計者要熟悉夾具的制造方法，以滿足設(shè)計的工藝要求。
2.6 機床夾具的設(shè)計要求：
設(shè)計夾具時，應(yīng)滿足下列四項基本要求
（1）、保證工件的加工精度 即在機械加工工藝系統(tǒng)中，夾具在滿足以下三項要求，工件在夾具中的定位，夾具在機床上的位置，刀具的正確位置。
（2）、保證工人的造作安全；
（3）、達(dá)到加工的造作生產(chǎn)率要求
（4）、滿足夾具一定的使用壽命和經(jīng)濟效應(yīng)
三、零件的分析
3.1零件的工藝分析
該零件兩個面都沒有尺寸精度的要求，也無粗糙度的要求?！?5的孔的粗糙度值要求1.6，需要精加工。因是大批量生產(chǎn)，所以需用鉆削。保證其加工精度。下面的叉口有3.2的粗糙度的要求，所以采用先粗銑再精銑來滿足精度的要求，同時保證￠25的孔和叉口的垂直度。同時該零件上還需加工40×16的槽，其粗糙度值為6.3，所以一次銑銷即可。但同時要滿足該槽與￠25的孔的垂直度。
四、工藝規(guī)程設(shè)計
4.1確定毛坯的制造形式
根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》（機械工業(yè)出版出版社、哈爾濱工業(yè)大學(xué)李益民主編） 零件材料為HT200，采用鑄造。根據(jù)《機械加工工藝師手冊》（機械工業(yè)出版出版社、楊叔子主編），得知大批量生產(chǎn)的鑄造方法有兩種金屬模機械砂型鑄造和壓鑄，由于壓鑄的設(shè)備太昂貴，根據(jù)手冊數(shù)據(jù)采用鑄造精度較高的金屬型鑄造。
4.2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。基面選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，甚至還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。
（1）粗基準(zhǔn)的選擇。
因本零件毛坯是金屬模鑄造成型，鑄件精度較高，所以選擇Φ40mm圓一個端面作為粗基準(zhǔn)加工另一個端面。再加一個鉤形壓板和一個V形塊限制自由度，達(dá)到完全定位。
（2）精基準(zhǔn)的選擇。
主要因該考慮基準(zhǔn)重合的問題。當(dāng)設(shè)計基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不在重復(fù)。
4.3制定工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等級等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批生產(chǎn)的情況下，可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
工藝路線方案一：
工序Ⅰ： 鉆、擴、粗鉸、精鉸Φ25孔。以Φ40外圓和其端面為基準(zhǔn)，選用Z5120A立式鉆床加專用夾具。
工序Ⅱ：銑φ55的叉口及上、下端面。利用Φ25的孔定位，以兩個面作為基準(zhǔn)，選用X5020A立式銑床和專用夾具。
工序Ⅲ：粗、精銑的叉口的內(nèi)圓面。利用Φ25的孔定位，以兩個面作為基準(zhǔn)，選用X5020A立式銑床和專用夾具。
工序Ⅳ：粗銑35×3的外圓斜面。以Φ25的孔和Φ55的叉口定位，選用X5020A立式銑床加專用夾具。
工序Ⅴ：精銑35×3的外圓斜面。以Φ25的孔和Φ55的叉口定位，選用X5020A立式銑床加專用夾具。
工序Ⅵ：粗銑40×16的槽，以Φ25的孔定位，選用X5020A立式銑床加專用夾具。
工序Ⅶ：切斷φ55的叉口，用寬為4的切斷刀，選用X5020A立式銑床加專用夾具。
工序Ⅷ 檢驗。
工藝路線方案二：
工序Ⅰ： 鉆、擴、粗鉸、精鉸Φ25孔。以Φ40外圓和其端面為基準(zhǔn)，選用Z5120A立式鉆床加專用夾具。
工序Ⅱ：銑φ55的叉口及上、下端面。利用Φ25的孔定位，以兩個面作為基準(zhǔn)，選用X5020A立式銑床和專用夾具。
工序Ⅲ：粗、精銑的叉口的內(nèi)圓面。利用Φ25的孔定位，以兩個面作為基準(zhǔn)，選用X5020A立式銑床和專用夾具。
工序Ⅳ：切斷φ55叉口，用寬為4的切斷刀，選用X5020A立式銑床加專用夾具。
工序Ⅴ：粗銑35×3的外圓斜面。以Φ25的孔和Φ55的叉口定位，選用X5020A立式銑床加專用夾具。
工序Ⅵ：精銑35×3的外圓斜面。以Φ25的孔和Φ55的叉口定位，選用X5020A立式銑床加專用夾具。
工序Ⅶ：：粗銑40×16的槽，以Φ25的孔定位，選用X5020A立式銑床加專用夾具。
工序Ⅷ 檢驗。
以上工藝過程詳見附表1“機械加工工藝卡片”。
以上加工方案大致看來是合理的，但通過仔細(xì)考慮零件的技術(shù)要求以及可能采取的加工手段之后，就會發(fā)現(xiàn)仍有問題，主要表現(xiàn)在φ25的孔及其16的槽和φ55的端面加工要求上,以上三者之間具有位置精度要求。圖樣規(guī)定：先鉆mm的孔。由此可以看出：先鉆φ25的孔，再由它定位加工φ55的內(nèi)圓面及端面，保證φ25的孔與φ55的叉口的端面相垂直。因此，加工以鉆φ25的孔為準(zhǔn)。為了在加工時的裝夾方便，因此將切斷放在最后比較合適。為了避免造成一定的加工誤差；通過分析可以比較工藝路線方案一最為合理。
具體方案如下：
工序Ⅰ： 鉆、擴、粗鉸、精鉸Φ25孔。以Φ40外圓和其端面為基準(zhǔn)，選用Z5120A立式鉆床加專用夾具。
工序Ⅱ：銑φ55的叉口及上、下端面。利用Φ25的孔定位，以兩個面作為基準(zhǔn)，選用X5020A立式銑床和專用夾具。
工序Ⅲ：粗、精銑的叉口的內(nèi)圓面。利用Φ25的孔定位，以兩個面作為基準(zhǔn)，選用X5020A立式銑床和專用夾具。
工序Ⅳ：粗銑35×3的外圓斜面。以Φ25的孔和Φ55的叉口定位，選用X5020A立式銑床加專用夾具。
工序Ⅴ：精銑35×3的外圓斜面。以Φ25的孔和Φ55的叉口定位，選用X5020A立式銑床加專用夾具。
工序Ⅵ：粗銑40×16的槽，以Φ25的孔定位，選用X5020A立式銑床加專用夾具。
工序Ⅶ：切斷φ55的叉口，用寬為4的切斷刀，選用X5020A立式銑床加專用夾具。
工序Ⅷ 檢驗。
4.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
零件材料為HT200，硬度170~220HBS，毛坯重量約1.12kg。根據(jù)《機械加工工藝師手冊》（以下簡稱《工藝手冊》機械工業(yè)出版出版社、楊叔子主編）知生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，采用金屬模鑄造毛坯。
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、毛坯余量及尺寸的確定
毛坯余量及尺寸的確定主要是為了設(shè)計毛坯圖樣，從而為工件毛坯的制造作準(zhǔn)備，該工序在這里不做詳細(xì)說明，主要說明一下毛坯尺寸及相應(yīng)公差的確定，以便毛坯制造者參考。根據(jù)《機械加工工藝師手冊》（以下簡稱《工藝手冊》機械工業(yè)出版出版社、楊叔子主編），結(jié)合加工表面的精度要求和工廠實際，要合理地處理好毛坯余量同機械加工工序余量之間的不足。 （1）粗銑φ55的叉口的上、下端面的加工余量及公差。
該端面的表面粗糙度為3.2，所以先粗銑再精銑。查《機械加工余量手冊》（以下簡稱《余量手冊》機械工業(yè)出版社、孫本序主編）中的表4-2成批和大量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級，查得鑄件尺寸公等級CT分為7~9級，選用8級。MA為F。再查表4-2查得加工余量為2.0 mm。由《工藝手冊》表2.2-1至表2.2-4和《機械制造工藝與機床夾具》（機械工業(yè)出版出版社、劉守勇主編）中表1-15及工廠實際可得：Z=2.0mm，公差值為T=1.6mm。
(2)加工35×3的上表面的加工余量及公差。
同上方法得：2Z=4.0，公差值為1.3 mm。
（3）銑40×16的槽的上表面的加工余量及公差。
同上方法得：2Z=4.0，公差值為1.6 mm。
2、各加工表面的機械加工余量，工序尺寸及毛壞尺寸的確定
（1） 鉆φ25的孔加工余量及公差。
毛坯為實心，不沖出孔。該孔的精度要求在IT7~IT9之間，參照《工藝手冊》表2.3-9~表2.3-12確定工序尺寸及余量為：
查《工藝手冊》表2.2-5，成批和大量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級，查得鑄件尺寸公等級CT分為7~9級，選用8級。MA為F。公差值T=0.12 mm，
鉆孔φ23mm
擴孔φ24.8 mm 2Z=1.8 mm
鉸孔φ25 mm 2Z=0.2 mm
由于本設(shè)計規(guī)定的零件為大批量生產(chǎn)，應(yīng)該采用調(diào)整法加工，因此在計算最大、最小加工余量時，應(yīng)按調(diào)整法加工方式予以確定。
φ25 mm的孔的加工余量和工序間余量及公差分布圖見圖。
由圖可 知：
工
序
加
工
尺
寸
及
公
差
鑄件毛坯
鉆孔
擴孔
粗鉸
精鉸
加工前尺寸
最大
φ23
φ24.8
φ24.94
最小
φ22.5
φ24.45
φ24.79
加工后尺寸
最大
φ23
φ24.8
φ24.94
φ25
最小
φ22.5
φ24.45
φ24.79
φ24.95
加工余量
23
24.8
24.94
25
毛坯的實際尺寸為： 42（mm）
鉆孔時的最大尺寸： 23（mm）
鉆孔時的最小尺寸： 22.5（mm）
擴孔時的最大尺寸： 23 +1.8=24.8（mm）
擴孔時的最小尺寸： 24.8-0.35=24.45（mm）
粗鉸孔時的最大尺寸： 24.8+0.14=24.94（mm）
粗鉸孔時的最小尺寸： 24.94-0.15=24.79（mm）
精鉸孔時的最大尺寸： 24.94+0.06=25（mm）
精鉸孔時的最小尺寸： 25-0.05=24.95（mm）
(2)銑φ55的叉口及上、下端面
因為叉口的粗糙度為3.2，所以粗銑再精銑。參照《工藝手冊》表2.3-9~表2.3-12確定工序尺寸及余量為：
查《工藝手冊》表2.2-5，成批和大量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級，查得鑄件尺寸公等級CT分為7~9級，選用8級。MA為F。公差值T=1.4 mm
粗銑φ55的叉口及上、下端面余量1.0 mm。 2Z=2.0
精銑φ55的叉口及上、下端面。 2Z=2.0
（3）粗銑35×3的上端面
因為該面的粗糙度為6.3，所以粗銑一次即可。參照《工藝手冊》表2.3-9~表2.3-12確定工序尺寸及余量為：
查《工藝手冊》表2.2-5，成批和大量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級，查得鑄件尺寸公等級CT分為7~9級，選用8級。MA為F。公差值T=1.3mm
粗銑35×3的上端面 2z=2.0
（4）粗銑40×16的上表面
此面的粗糙度要求為3.2，所以分粗精加工即可。參照《工藝手冊》表2.3-9~表2.3-12確定工序尺寸及余量為：
查《工藝手冊》表2.2-5，成批和大量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級，查得鑄件尺寸公等級CT分為7~9級，選用8級。MA為F。公差值T=1.6mm，其偏差±0.7
粗銑40×16的上表面 2Z=2.0
（5）銑40×16的槽
此面的粗糙度要求為3.2，所以粗銑再精銑。參照《工藝手冊》表2.3-9~表2.3-12確定工序尺寸及余量為：
查《工藝手冊》表2.2-5，成批和大量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級，查得鑄件尺寸公等級CT分為7~9級，選用8級。MA為F。公差值T= 1.6mm 。
粗銑40×16的槽 2Z=2.0
精銑40×16的槽 2Z=2.0
（6）切斷φ55叉口
4.5確定切削用量及基本工時
工序Ⅰ： 鉆、擴、粗鉸、精鉸Φ25孔。
1.加工條件
工件材料：灰鑄鐵HT200
加工要求：鉆Φ25的孔，其表面粗糙度值為Rz=1.6 μm；先鉆Φ23的孔在擴Φ24.8的孔，再粗鉸Φ24.94孔，再精鉸Φ25孔。
機床：Z5125A立式鉆床。
刀具：Φ23麻花鉆，Φ24.8的擴刀，鉸刀。
2.計算切削用量
（1）鉆Φ23的孔。
①進(jìn)給量
查《機械制造工藝與機床夾具課程設(shè)計指導(dǎo)》P47表2-23鉆孔進(jìn)給量f為0.39~0.47 mm/r，由于零件在加工23mm孔時屬于低剛度零件，故進(jìn)給量應(yīng)乘系數(shù)0.75，則f=(0.39~0.47)×0.75=0.29~0.35mm/r，查表得出，現(xiàn)取f=0.25mm/r。此工序采用Φ23的麻花鉆。
所以進(jìn)給量f= 0.25mm/z
② 鉆削速度
切削速度：根據(jù)手冊表2.13及表2.14，查得切削速度V=18m/min。
根據(jù)手冊nw=300r/min,故切削速度為
③ 切削工時
l=23mm，l1=13.2mm.
查《工藝手冊》P9-143表9.4-31，切削工時計算公式：
① 擴孔的進(jìn)給量
查《切削用量手冊》表2.10規(guī)定,查得擴孔鉆擴Φ24.8的孔時的進(jìn)給量,并根據(jù)機床規(guī)格選取
F=0.3 mm/z
②切削速度
擴孔鉆擴孔的切削速度,根據(jù)《工藝手冊》表28-2確定為
V=0.4V 鉆
其中V 鉆為用鉆頭鉆同樣尺寸的實心孔時的切削速度.故
V=0.4×21.67=8.668m/min
按機床選取nw=195r/min.
③切削工時
切削工時時切入L1=1.8mm,切出L2=1.5mm
① 粗鉸孔時的進(jìn)給量
根據(jù)有關(guān)資料介紹,鉸孔時的進(jìn)給量和切削速度約為鉆孔時的1/2~1/3,故
F=1/3f鉆=1/3×0.3=0.1mm/r
V=1/3V鉆=1/3×21.67=7.22m/min
②切削速度
按機床選取nw=195r/min,所以實際切削速度
③切削工時
切削工時,切入l2=0.14mm,切出l1=1.5mm.
① 精鉸孔時的進(jìn)給量
根據(jù)有關(guān)資料介紹,鉸孔時的進(jìn)給量和切削速度約為鉆孔時的1/2~1/3,故
F=1/3f鉆=1/3×0.3=0.1mm/r
V=1/3V鉆=1/3×21.67=7.22m/min
②切削速度
按機床選取nw=195r/min,所以實際切削速度
③切削工時
切削工時,切入l2=0.06mm,切出l1=0mm.
工序Ⅱ：銑φ55的叉口的上、下端面。
① 進(jìn)給量
采用端銑刀，齒數(shù)4，每齒進(jìn)給量=0.15mm/z（《機械制造工藝與機床夾具課程設(shè)計指導(dǎo)》（吳拓、方瓊珊主編）。
故進(jìn)給量f=0.6mm
②銑削速度：
（m/min） （表9.4-8）
由《數(shù)控加工工藝》（田春霞主編）中第五章表5-6得切削速度為9~18m/min
根據(jù)實際情況查表得V=15 m/min
③切削工時
引入l=2mm，引出l1=2mm，l3=75mm。
查《工藝手冊》P9-143表9.4-31，切削工時計算公式：
工序Ⅲ銑φ55的叉口
①進(jìn)給量
由《工藝手冊》表3.1-29查得采用硬質(zhì)合金立銑刀,齒數(shù)為5個，由《數(shù)控加工工藝》（田春霞主編）中第五章表5-5得硬質(zhì)合金立銑刀每齒進(jìn)給量f為0.15~0.30，由手冊得f取0.15mm/z
故進(jìn)給量f=0.75 mm/z.
②銑削速度：
由《數(shù)控加工工藝》（田春霞主編）中第五章表5-6得硬質(zhì)合金立銑刀切削速度為45~90mm/min, 由手冊得V取70mm/min.
③切削工時
引入l=2mm，引出l1=2mm，l3=75mm。
查《工藝手冊》P9-143表9.4-31，切削工時計算公式：
工序Ⅳ：銑35×3的上端面。
① 進(jìn)給量
采用端銑刀，齒數(shù)4，每齒進(jìn)給量=0.15mm/z（《機械制造工藝與機床夾具課程設(shè)計指導(dǎo)》，吳拓、方瓊珊主編）。
故進(jìn)給量f=0.6mm
②銑削速度：
（m/min） （表9.4-8）
由《數(shù)控加工工藝》（田春霞主編）中第五章表5-6得切削速度為9~18m/min
根據(jù)實際情況查表得V=15 m/min
③切削工時
切入l=3mm,行程l1=35。
查《工藝手冊》P9-143表9.4-31，切削工時計算公式：
工序Ⅴ：銑40×16槽的表面。
① 進(jìn)給量
該槽面可用變速鋼三面刃銑刀加工，由前定余量為2mm故可一次銑出，銑刀規(guī)格為φ32，齒數(shù)為8。由《工藝手冊》表2.4-73，取每齒進(jìn)給量為0.15mm/z,ap=2mm故總的進(jìn)給量為f=0.15×8=1.2 mm/z。
②切削速度
由《工藝手冊》表3.1-74,取主軸轉(zhuǎn)速為190r/min。則相應(yīng)的切削速度為：
③切削工時
切入l=2mm切出l1=2mm,行程量l3=40mm。
查《工藝手冊》P9-143表9.4-31，切削工時計算公式：
工序Ⅵ銑40×16的槽。
進(jìn)給量
的槽可用高速鋼三面刃銑刀加工，銑刀規(guī)格為φ16，齒數(shù)為10。由《機械加工工藝師手冊》表21-5，取每齒進(jìn)給量為0.15mm/z,ap=2mm，故總的進(jìn)給量為f=0.15×10=1.5 mm/z。
②切削速度
由《工藝手冊》表3.1-74,取主軸轉(zhuǎn)速為190r/min。則相應(yīng)的切削速度為：
③切削工時
切入l=2mm，切出l1=2mm行程量l2=40mm。
查《工藝手冊》P9-143表9.4-31，切削工時計算公式：
工序Ⅶ：切斷φ55叉口。
工序Ⅷ：檢驗。
五、夾具設(shè)計
夾具是一種能夠使工件按一定的技術(shù)要求準(zhǔn)確定位和牢固夾緊的工藝裝備，它廣泛地運用于機械加工，檢測和裝配等整個工藝過程中。在現(xiàn)代化的機械和儀器的制造業(yè)中，提高加工精度和生產(chǎn)率，降低制造成本，一直都是生產(chǎn)廠家所追求的目標(biāo)。正確地設(shè)計并合理的使用夾具，是保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，從而降低生產(chǎn)成本的重要技術(shù)環(huán)節(jié)之一。同時也擴大各種機床使用范圍必不可少重要手段。
（1） 夾具的定位。
因為零件在銑斷的過程中會受到很大的外作用力，所以應(yīng)該把該零件用銷固定在水平的支承板上，使它在垂直面上無法運動，除此之外還應(yīng)在零件的兩端用轉(zhuǎn)動壓板固定住零件，限制它在水平面上的運動。根據(jù)零件的尺寸，我選用了直徑為25mm的菱形銷進(jìn)行固定。
（2） 夾具的相關(guān)參數(shù)。
A．進(jìn)給量
采用切斷刀，齒數(shù)4，每齒進(jìn)給量=0.15mm/z（《機械制造工藝與機床夾具課程設(shè)計指導(dǎo)》（吳拓、方瓊珊主編）。
故進(jìn)給量f=0.6mm
B. 刀具的選擇。
選擇刀具查《設(shè)計手冊》表3.1-4.1 選擇高速鋼鑲齒三面刃銑刀
C. 銑削速度：
（m/min） （表9.4-8）
由《數(shù)控加工工藝》（田春霞主編）中第五章表5-6得切削速度為9~18m/min
根據(jù)實際情況查表得V=15 m/min
D. 切削工時
切出l=2mm，切出l1=2mm,行程量=75mm。
查《工藝手冊》P9-143表9.4-31，切削工時計算公式：
（3）切削力、夾緊力的計算。
本步加工可按鉆削估算卡緊力，實際效果可以保證可靠的卡緊。
軸向力為：
扭矩為：
由于扭矩很小，計算時可忽略。
卡緊力為：
取系數(shù)為：
則實際卡緊力為：
使用快速螺旋定位機構(gòu)快速人工卡緊，調(diào)節(jié)卡緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的卡緊力。
（4）卡具設(shè)計及操作的簡要說明
卡具的卡緊力不大，故使用手動卡緊。為了提高生產(chǎn)力，使用快速螺旋卡緊機構(gòu)。
課程設(shè)計小結(jié)
通過這次課程設(shè)計，我有了很大的收獲學(xué)到了很多的東西；本次課程設(shè)計是我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課，專業(yè)基礎(chǔ)課后進(jìn)行的這是我們即將離開學(xué)院走上工作崗位之前對所學(xué)各課進(jìn)行的一次全面的、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，是我們在走上工作崗位之前一次極好的學(xué)習(xí)機會，因此它在我們的大學(xué)生活中占有積極重要的地位。
就我個人而言，我通過本次課程設(shè)計對自己在大學(xué)中所學(xué)的知識進(jìn)行一次良好的回顧，并在此基礎(chǔ)上有所提高，對自己將來從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性的訓(xùn)練，從而鍛煉自己發(fā)現(xiàn)問題、思考問題解決問題的能力，并培養(yǎng)認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶I(yè)精神，為以后參加國家的工業(yè)化建設(shè)打下一個良好的基礎(chǔ)，為早日實現(xiàn)國家的現(xiàn)代化貢獻(xiàn)一份力量。
由于個人的能力有限，設(shè)計尚有諸多不足之處懇請老師大力支持，再次不勝感謝。
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機械工程及自動化專業(yè)