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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，獲得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的φ22孔與操縱機(jī)構(gòu)相連，下方的φ55半孔則是用于與所控制齒輪所在的軸接觸。通過(guò)上方的力撥動(dòng)下方的齒輪變速。兩件零件鑄為一體，加工時(shí)分開(kāi)。
（二） 零件的工藝分析
零件的材料為HT200，灰鑄鐵生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)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：
1. 小頭孔以及與此孔相通的的錐孔、螺紋孔
2. 大頭半圓孔
3. 撥叉底面、小頭孔端面、大頭半圓孔端面，大頭半圓孔兩端面與小頭孔中心線的垂直度誤差為0.07mm，小頭孔上端面與其中心線的垂直度誤差為0.05mm。
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(zhǔn)采用專用夾具進(jìn)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(jì)精度及機(jī)床所能達(dá)到的位置精度，并且此撥叉零件沒(méi)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。
二 確定生產(chǎn)類型
已知此撥叉零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為Q=5000件/年，零件的質(zhì)量m=1.0件/臺(tái)，
結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際,備品率a%和廢品率b%分別取3%和0.5%.代入公式(1-1)得
N=5000件/年1件/臺(tái)(1+3%)(1+0.5%)=5152.5件/年
拔叉重量為1.0kg,由《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》(本說(shuō)明書(shū)中除特殊說(shuō)明外,其余查表均由此指導(dǎo)教程查得)表1-3知,拔叉屬輕型零件;由表1-4知,該拔叉的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn).所以初步確定工藝安排為：加工過(guò)程劃分階段；工序適當(dāng)集中；加工設(shè)備以通用設(shè)備為主，大量采用專用工裝。
三 確定毛坯
1 確定毛坯種類：
零件材料為HT200?？紤]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，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，故選擇鑄件毛坯。由表2-1選用鑄件尺寸公差等級(jí)CT12級(jí)。
2 確定鑄件加工余量及形狀：
由表2-5，選用加工余量為MA-G級(jí)，并查24頁(yè)表2-4確定各個(gè)加工面的鑄件機(jī)械加工余量，鑄件的分型面的選者及加工余量如下表所示：
3繪制鑄件零件圖(見(jiàn)附圖)
四 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
(一)選擇定位基準(zhǔn)：
1 粗基準(zhǔn)的選擇：以零件的兩個(gè)小頭孔外圓表面為主要的定位粗基準(zhǔn)，以小頭孔的底面為輔助粗基準(zhǔn)。
2 精基準(zhǔn)的選擇：考慮要保證零件的加工精度和裝夾準(zhǔn)確方便，依據(jù)“基準(zhǔn)重合”原則和“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則，以兩個(gè)小頭孔外圓柱表面為主要的定位精基準(zhǔn)，以加工后的小頭孔的上端面為輔助的定位精基準(zhǔn)。
（二）制定工藝路線
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，以及加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,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。查《機(jī)械制造工藝及設(shè)備設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè)》346頁(yè)表15-32、15-33、15-34，選擇零件的加工方法及工藝路線方案如機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片。
（三）選擇加工設(shè)備和工藝設(shè)備
1 機(jī)床的選擇：
工序010～060均為銑平面，可采用X51立式銑床。
工序070～110采用搖臂鉆床。
工序120采用鉆床。多刀具組合機(jī)床。
工序130采用銑斷機(jī)床。
2 選擇夾具：該撥叉的生產(chǎn)綱領(lǐng)為大批生產(chǎn)，所以采用專用夾具。
3 選擇刀具：在銑床上加工的各工序，采用硬質(zhì)合金銑刀即可保證加工質(zhì)量。在鉸孔，由于精度不高，可采用硬質(zhì)合金鉸刀。
4選擇量具：兩小頭孔、中間孔均采用極限量規(guī)。
5其他：對(duì)垂直度誤差采用千分表進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)角度尺寸利用專用夾具保證，其他尺寸采用通用量具即可。
（四）機(jī)械加工余量、工序尺寸及公差的確定
1圓柱表面工序尺寸：
前面根據(jù)資料已初步確定工件各面的總加工余量，現(xiàn)在確定7 、8加工工序鉆-擴(kuò)-粗鉸-精鉸φ22加工余量工序尺寸及公差如下：
由2-28可查得精鉸余量Z精鉸=0.06mm 粗鉸余量Z粗鉸=0.14mm 擴(kuò)孔余量Z擴(kuò)孔=1.8mm 鉆孔余量Z鉆=20mm
查表1-20可依次確定各工序的加工精度等級(jí)為,精鉸:IT7; 粗鉸:IT10; 擴(kuò)孔:IT11; 鉆孔:IT12.
根據(jù)上述結(jié)果,再查標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值表可確定各工步公差值分別為,精鉸:0.021mm; 粗鉸:0.058mm; 擴(kuò)孔:0.075mm; 鉆孔:0.15mm
綜上所述,該工序各工步的工序尺寸及公差分別為,精鉸: φ2200.021mm; 粗鉸φ21.9400.058mm; 擴(kuò)孔:φ21.800.075mm; 鉆孔: φ2000.15mm.
2 平面工序尺寸：
1.1粗銑兩小頭孔上端面，加工余量為1.2mm，基本尺寸為，經(jīng)濟(jì)精度為CT12級(jí)。
1.2粗銑中間孔上端面，加工余量為4mm，基本尺寸為 mm，經(jīng)濟(jì)精度為CT12級(jí)。
1.3粗銑中間孔下端面，加工余量為4mm，基本尺寸為 mm，經(jīng)濟(jì)精度為CT12級(jí)。
1.4精銑小頭孔上端面，加工余量為0.5mm，基本尺寸為50mm，經(jīng)濟(jì)精度為CT11級(jí)。
1.5精銑中間孔上端面，加工余量為1mm，基本尺寸為 mm，經(jīng)濟(jì)精度為CT10級(jí)。
1.6精銑中間孔下端面，加工余量為1mm，基本尺寸為 mm，經(jīng)濟(jì)精度為CT10級(jí)。
（五）確定切削用量，切削速度和時(shí)間定額：
1工序1以小頭孔外圓表面為粗基準(zhǔn)，粗銑φ22孔上端面。
1.1 加工條件
工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,鑄造。
加工要求：粗銑φ22孔上端面。
機(jī)床：X51立式銑床。
刀具：W18Cr4V硬質(zhì)合金鋼端銑刀,牌號(hào)YG6。
銑削寬度ae<=60,深度ap<=4,齒數(shù)z=10,故據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》
（后簡(jiǎn)稱《簡(jiǎn)明手冊(cè)》）取刀具直徑do=80mm。
1.2 切削用量
銑削深度 因?yàn)榍邢髁枯^小，故可以選擇ap=1.2mm，
一次走刀即可完成所需長(zhǎng)度，按《教程》表5-7查得fz=0.2mm。
1.3計(jì)算切削速度 按《教程》表5-9，然后根據(jù)d/Z=80/10選取，VC=40m/min,再由公
式
算得 n＝159.24r/min,查《教程》表4-15得機(jī)床x51的轉(zhuǎn)速
為n=160r/min,因此由公式算得實(shí)際切削速度Vc=40.2mm/s。
1.4校驗(yàn)機(jī)床功率
查《簡(jiǎn)明手冊(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=1.2mm，n=160r/min, V c=40.2m/min，f z=0.2mm/z。
1.5計(jì)算基本工時(shí)
根據(jù)《教程》表5-43查得對(duì)稱銑tj＝l+l1+l2/fmz ，由于kr<
,
L2=2mm,解得tj=0.15min
輔助時(shí)間：ta=(0.15~0.2)tj=0.3min
2工序2 以小頭孔外圓表面為基準(zhǔn)粗銑φ55孔上下端面。
2.1 加工條件
工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,鑄造。
加工要求：粗銑φ55上端面。
機(jī)床：X51立式銑床。
刀具：直柄立式銑刀，按《教程》62頁(yè)表3-15查得，取d=71mm,d1=63mm,中齒z=8。
2.2 切削用量
2.2.1 銑削深度 因?yàn)榍邢髁枯^小，故可以選擇ap=4mm，一次走刀即可完成所需長(zhǎng)度。
2.2.2每齒進(jìn)給量 機(jī)床功率為7.5kw。查《簡(jiǎn)明手冊(cè)》f=0.2mm/z。
2.3查后刀面壽命
查《簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3.8，壽命T=180min
2.4計(jì)算切削速度 按《教程》表5-9選取Vc=40m/min，根據(jù)公式
，算得n=181.98r/min,查《教程》表4-15取n=210r/min,在由公式
算得實(shí)際切削速度Vc＝46.8m/min
2.5計(jì)算基本工時(shí)
根據(jù)《教程》表5-43查得對(duì)稱銑tj＝l+l1+l2/fmz ，由于kr<
,
L2=2mm,解得tj=0.20min
輔助時(shí)間：ta=(0.15~0.2)tj=0.4min
4工序4以小頭孔外圓表面為基準(zhǔn)半精銑φ55孔上下端面。
4.1 加工條件
工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,鑄造。
加工要求：粗銑φ55上端面。
機(jī)床：X51立式銑床。
刀具：直柄立式銑刀，
按《教程》62頁(yè)表3-15查得，取d=71mm,d1=63mm,中齒z=8。
4.2切削用量
按機(jī)床功率kw5~10，
工件-夾具系統(tǒng)剛度為中等時(shí)，按《教程》表5-7查得fz=0.12mm。
4.3計(jì)算切削速度 按《教程》表5-9選取Vc=49m/min，根據(jù)公式
，算得
n=219.8r/min,查《教程》表4-15取n=210r/min,在由公式
算得實(shí)際切削速度Vc＝46.8m/min。
4.4校驗(yàn)機(jī)床功率
查《簡(jiǎn)明手冊(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n=210r/min, V c=46.8m/min，f z=0.12mm/z。
4.5計(jì)算基本工時(shí)
tm＝L+l1/ fn=(4+1)/0.12*210=0.20min。
輔助時(shí)間：ta=(0.15~0.2)tj=0.4min
5.工序070和080以T1及小頭孔外圓為基準(zhǔn)，鉆、擴(kuò)、粗鉸、精鉸φ22孔，保證垂直度誤差不超過(guò)0.05mm,孔的精度達(dá)到IT7。.采用立式鉆床525型號(hào)
5.1鉆孔工步
(1)刀具:采用莫氏錐柄麻花鉆(20GB/T1438.1-1996)
(2)背吃刀量的確定 取a p=20mm
(3)進(jìn)給量的確定
由表5-22,選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.25mm/r
(4)切削速度的計(jì)算
由表5-22,按工件材料為鑄鐵的條件選取,切削速度v取18m/min. 由公式(5-1)n=1000v/d=100018/(3.1422)=286.6r/min,參照表4-9所列Z525型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速,取轉(zhuǎn)速n=272r/min.代入(5-1),求出實(shí)際鉆削速度v=nd/1000=2723.1420/1000=17m/min
(5)時(shí)間定額計(jì)算
根據(jù)表5-41,鉆孔的基本時(shí)間可由公式tj=L/fn=(l+l1+l2)/fn求得.式中l(wèi)=50mm, l2=1mm;l1=Dcotkr/2+(1~2)=20mm/2cot54.0+1mm=11.7mm,f=0.25mm/r,n=272r/min.將以上結(jié)果代入公式,得該工序基本時(shí)間tj=(50mm+11.7mm+1mm)/(0.25mm/r272r/min=0.92min=55.3s
(6)輔助時(shí)間tf的計(jì)算 由輔助時(shí)間與基本時(shí)間的關(guān)系為ta=(0.15~0.2) tj得鉆孔工步的輔助時(shí)間 tf=0.1555.3=8.30s
5.2擴(kuò)孔工步
(1)刀具:采用莫氏錐柄擴(kuò)孔鉆(B/T1141-1984)
(2)背吃刀量的確定 取ap=1.8mm
(3)進(jìn)給量的確定 由表4-10,選取f=1.1mm/r.
(4)切削速度的計(jì)算
由表5-22,按工件材料為鑄鐵的條件選取,切削速度v取4m/min. 由公式(5-1)n=1000v/d=10004/(3.1421.8)=58.43r/min,參照表4-9所列Z525型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速,取轉(zhuǎn)速n=97r/min.代入(5-1),求出實(shí)際鉆削速度v=nd/1000=2723.1421.8/1000=6.64m/min
(5)時(shí)間定額計(jì)算
由D=21.8mm l=50mm l2=3mm得
l1=(D-d)cotkr+(1~2)=(21.8-20)/2cot54.0+1=1.6mm=30.7s
(6)輔助時(shí)間tf的計(jì)算 由輔助時(shí)間與基本時(shí)間的關(guān)系為ta=(0.15~0.2) tj得鉆孔工步的輔助時(shí)間 tf=0.1530.7=4.6s
5.3粗鉸工步
(1)刀具:采用錐柄機(jī)用鉸刀(GB/T1133-1984)
(2)背吃刀量的確定 取a p0.14mm
(3)進(jìn)給量的確定 由表5-31,選取f=1.0mm/r.
(4)切削速度的計(jì)算
由表5-31,取v=4m/min.
由公式(5-1) n=1000v/d=10004/(3.1420)=63.7r/min,參照表4-9所列Z525型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速,取轉(zhuǎn)速n=97r/min.代入(5-1),求出實(shí)際切削速度v= nd/1000=973.1420/1000=6.1m/min
(5)時(shí)間定額計(jì)算
根據(jù)表5-41,鉆孔的基本時(shí)間可由公式tj=L/fn=(l+l1+l2)/fn,式中l(wèi)1 l2由表5-42按kr=15.0 ap=(D-d)/2=(21.94mm-21.8mm)/2=0.08mm的條件查得l1=0.37mm l2=15mm;而l=50mm f=1.0mm/r n=97r/min
將以上結(jié)果代入公式,得該工序的基本時(shí)間tj=(50mm+0.37mm+15mm)/(1.0mm/r97r/min)=0.67min=40.4s
(5)輔助時(shí)間tf的計(jì)算
由輔助時(shí)間與基本時(shí)間的關(guān)系為ta=(0.15~0.2) tj得鉆孔工步的輔助時(shí)間 tf=0.1540.4=6.06s
5.4精鉸工步
(1)刀具:采用錐柄機(jī)用鉸刀(GB/T1133-1984)
(2)背吃刀量的確定 取ap=0.06mm
(3)進(jìn)給量的確定 由表5-31,選取f=0.8mm/r.
(4)切削速度的計(jì)算 由表5-31,取v=6m/min.由公式(5-1) n=1000v/d=10006/(3.1420=95.5r/min, 參照表4-9所列Z525型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速,取轉(zhuǎn)速n=97r/min.代入(5-1),求出實(shí)際切削速度v= nd/1000=973.1420/1000=6.1m/min
(5)時(shí)間定額計(jì)算
根據(jù)表5-42,鉆孔的基本時(shí)間可由公式tj=L/fn=(l+l1+l2)/fn,式中l(wèi)1 l2由表5-42按kr=15.0 ap=(D-d)/2=(22mm-21.96mm)/2=0.02mm的條件查得l1=0.19mm l2=13mm;而l=50mm f=0.8mm/r
n=97r/min,將以上結(jié)果代入公式,得該工序的基本時(shí)間tj=(50mm+0.19mm+13mm)/(0.8mm/r97r/min)=0.81min=48.8s
(6)輔助時(shí)間tf的計(jì)算
由輔助時(shí)間與基本時(shí)間的關(guān)系為ta=(0.15~0.2) tj得鉆孔工步的輔助時(shí)間 tf=0.1548.8=7.32s
五 總結(jié)
機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)是我們學(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(jìn)行的系統(tǒng)性設(shè)計(jì).這是我們?cè)谶M(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對(duì)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(shí)際的訓(xùn)練,因此,它在我們四年的大學(xué)生活中占有重要的地位。
就我個(gè)人而言，通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，使我對(duì)專業(yè)知識(shí)了解得更扎實(shí)，也從中鍛煉了自己分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，為今后參加工作打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。
由于能力所限，設(shè)計(jì)尚有許多不足之處，懇請(qǐng)各位老師給予指導(dǎo)。
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