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綜合課程設(shè)計(jì)
計(jì)算說(shuō)明書(shū)
設(shè)計(jì)題目：“CA6140車床撥叉”零件的機(jī)械加工工藝及工藝設(shè)備
專業(yè)班級(jí)：
學(xué)生姓名：
指導(dǎo)老師：
日期：
目 錄
一、工藝規(guī)程設(shè)計(jì) ………………………………………………………3
1．計(jì)算生產(chǎn)綱領(lǐng)，確定生產(chǎn)類型 …………………………………3
2．零件分析……………………………………………………………3
3．確定毛坯的制造方法………………………………………………3
4．?dāng)M定撥叉工藝路線…………………………………………………5
5．確定機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸 ………………………5
6．確定切削用量及基本工時(shí)…………………………………………6
二、夾具的設(shè)計(jì) ………………………………………………………………9
三、參考資料 …………………………………………………………………11
四，設(shè)計(jì)小結(jié)…………………………………………………………………11
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一：工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)題目：撥叉CA6140零件工藝規(guī)程及工裝設(shè)計(jì)
1、計(jì)算生產(chǎn)綱領(lǐng)，確定生產(chǎn)類型：
該零件是CA6140車床上的撥叉，按照老師的要求，設(shè)計(jì)此零件為大批量生產(chǎn)。
2、零件分析：
2.1、零件的作用：
撥叉是一種輔助零件，通過(guò)撥叉控制滑套與旋轉(zhuǎn)齒輪的接合?；咨厦嬗型箟K，滑套的凸塊插入齒輪的凹位，把滑套與齒輪固連在一起，使齒輪帶動(dòng)滑套，滑套帶動(dòng)輸出軸，將動(dòng)力從輸入軸傳送至輸出軸。擺動(dòng)撥叉可以控制滑套與不同齒輪的結(jié)合與分離，達(dá)到換檔的目的。分析這種動(dòng)力聯(lián)接方式可知，車換檔時(shí)要減速，這樣可以減少滑套與齒輪之間的沖擊，延長(zhǎng)零件的使用壽命。
2.2、零件的工藝分析
根據(jù)零件圖的尺寸及其精度要求，可以先加工A面及Φ22花鍵底孔，而后其它表面的加工以這兩個(gè)表面為精基準(zhǔn)進(jìn)行。
3、確定毛坯的制造方法
零件材料為HT200灰鑄鐵，考慮到零件需加工表面少，精度要求不高，有強(qiáng)肋，且工作條件不差，既無(wú)交變載荷，又屬于間歇工作，故選用金屬型鑄件，以滿足不加工表面的粗糙度要求及生產(chǎn)綱量要求。
零件形狀簡(jiǎn)單，因此毛坯形狀需與零件的形狀盡量接近，又因內(nèi)孔很小，不可鑄出。
4、擬定撥叉工藝路線
4.1定位基準(zhǔn)的選擇：
定位基準(zhǔn)的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一，定位基準(zhǔn)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，否則，加工工藝過(guò)程中會(huì)問(wèn)題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行。
⑴、粗基準(zhǔn)的選擇：
該零件屬于一般軸類零件，以外圓為粗基準(zhǔn)就已經(jīng)合理了（夾持長(zhǎng)四點(diǎn)定位），為保證A面與花鍵孔軸線垂直，以便于保證以該兩面為定位精基準(zhǔn)時(shí)其它表面的尺寸精度加工要求，可以把A面與花鍵底孔放在一個(gè)工序中加工，因而該工序總共要消除X，Y，Z，X，Y五個(gè)自由度（建立空間坐標(biāo)系為：以花鍵孔軸線方向?yàn)閆軸，垂直花鍵孔軸線，平行槽、花鍵、肋板對(duì)稱線并且從槽180+0.012指向80+0.03的方向?yàn)閄軸，同時(shí)垂直于X軸、Z軸的方向?yàn)閅軸，取坐標(biāo)原點(diǎn)為花鍵孔軸線與A面的交點(diǎn)為原點(diǎn)），用三爪卡盤(pán)卡
夾持外圓柱面。消除X，Y，X，Y 四個(gè)自由度，再用一個(gè)浮動(dòng)支承頂住B面，消除Z 自由度，達(dá)到定位要求。
⑵、精基準(zhǔn)的選擇：
主要考慮基準(zhǔn)重合問(wèn)題，要遵循基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，所以選擇用撥叉頭左端面作為精基準(zhǔn)。
4.2零件表面加工方法的選擇：
撥叉腳2端面：先粗至13mm，Ra6.3，再精銑至12mm，Ra6.3
4.3制定工藝路線：
?
工序號(hào)
工序名稱
工 序 內(nèi) 容
車間
工段
設(shè)備
工 藝 裝 備
工時(shí)
準(zhǔn)件
單件
1
精銑撥叉頭兩端面
立式銑床
X51
端銑刀，游標(biāo)卡尺
2
精銑撥叉頭左端面
立式銑床
X51
端銑刀，游標(biāo)卡尺
3
粗?jǐn)U，精擴(kuò)，倒角25孔
四面組合鉆床
麻花鉆，擴(kuò)孔鉆，鉸刀
卡尺，塞規(guī)
4
校正撥叉腳
鉗工臺(tái)
手錘
5
粗銑撥叉腳兩端面
臥式雙面銑床
三面刃銑刀，游標(biāo)卡尺
6
銑叉爪口內(nèi)側(cè)面
立式銑床
X51
銑刀，游標(biāo)卡尺
7
粗銑操縱槽底面和內(nèi)側(cè)面
立式銑床
X51
鍵槽銑刀，卡規(guī)深度卡尺
8
精銑撥叉腳兩端面
臥式雙面銑床
三面刃銑刀，游標(biāo)卡尺
9
鉆，攻絲M22螺紋孔
四面組合鉆床
符合鉆頭，卡尺
10
去毛刺
鉗工臺(tái)
平挫
11
中檢
塞規(guī)，百分表，卡尺
12
熱處理—撥叉腳兩端面局部淬火
淬火機(jī)等
13
校正撥叉腳
鉗工臺(tái)
手錘
14
磨削撥叉腳兩端面
平面磨床
M7120A
砂輪，游標(biāo)卡尺
15
清洗
清洗機(jī)
16
終檢
塞規(guī)，百分表，卡尺
5、確定機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸，設(shè)計(jì)、繪制毛坯圖
1、確定毛坯余量
鑄鐵模鑄造的機(jī)械加工余量按GB/T11351-89確定。確定時(shí)根據(jù)零件重量來(lái)初步估算零件毛坯鑄件的重量，加工表面的加工精度，形狀復(fù)雜系數(shù)，由《工藝手冊(cè)》表2.2-3，表2.2-4，表2.2-5查得，除孔以外各內(nèi)外表面的加工總余量（毛坯余量），孔的加工總余量由表2.3-9查得，表2.3-9中的余量值為雙邊余量。具體見(jiàn)cad毛坯圖。
6、確定切削用量及基本工時(shí)（機(jī)動(dòng)時(shí)間）
在工藝文件中還要確定每一工步的切削用量。
(1)切削用量指：背吃刀量asp(即切削深度ap)、進(jìn)給量f及切削速度Vc 。
(2)確定方法是：確定切削深度——>確定進(jìn)給量——>確定切削速度
(3)具體要求是：
①由工序或工步余量確定切削深度：
精、半精加工全部余量在一次走刀中去除；
在中等功率機(jī)床上一次走刀ap可達(dá)8～10mm。
②按本工序或工步加工表面粗糙度確定進(jìn)給量：
對(duì)粗加工工序或工步按加工表面粗糙度初選進(jìn)給量后還要校驗(yàn)機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度
③可用查表法或計(jì)算法得出切削速度Vc查，用公式 換算出查表或計(jì)算法所得的轉(zhuǎn)速nc查，根據(jù)Vc查在選擇機(jī)床實(shí)有的主軸轉(zhuǎn)速表中選取接近的主軸轉(zhuǎn)速n機(jī)作為實(shí)際的轉(zhuǎn)速，再用 換算出實(shí)際的切削速度Vc機(jī)填入工藝文件中。對(duì)粗加工，選取實(shí)際切削速度Vc機(jī)、實(shí)際進(jìn)給量f機(jī)和背吃刀量asp之后，還要校驗(yàn)機(jī)床功率是否足夠等，才能作為最后的切削用量填入工藝文件中。
6.1 撥叉腳端面A銑削用量及基本時(shí)間的確定：
(1)、加工條件
工件材料：HT200正火，δb=220MPa，190～220HBS
加工要求：粗銑撥叉腳端面。
機(jī)床選擇：為X51臥式銑床，采用端銑刀粗銑。
機(jī)床功率：4.5kw
工件裝夾：工件裝夾在銑床專用夾具上。
(2)、確定切削用量及基本工時(shí)
(2.1) 粗銑
1）、選擇刀具：
根據(jù)《工藝手冊(cè)》表3.1-27，選擇用一把YG6硬質(zhì)合金端銑刀，其參數(shù)為：銑刀外徑d0=100mm，銑刀齒數(shù)Z=10。
2）、確定銑削深度a p：
單邊加工余量Z=3，余量不大，一次走刀內(nèi)切完，則：a p=3mm
3）、確定每齒進(jìn)給量fz:
根據(jù)《切削手冊(cè)》表3.5，用硬質(zhì)合金銑刀在功率為4.5kw的X51銑床加工時(shí)，選擇每齒進(jìn)給量fz=0.14～0.24mm/z，由于是粗銑，取較大的值?，F(xiàn)取：
fz=0.15mm/z
4）、選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具耐用度：
根據(jù)《切削手冊(cè)》表3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為1.0～1.5mm，現(xiàn)取1.2mm，根據(jù)《切削手冊(cè)》表3.8銑刀直徑d0=100mm的硬質(zhì)合金端銑刀的耐用度T=180min。
5）、確定切削速度Vc：
根據(jù)《切削手冊(cè)》表3.16可以查Vc：
由 ap=3mm fz=0.15mm/z，查得
Vc=72mm/z n=235mm/z V?=360mm/z
根據(jù)X51型臥銑床說(shuō)明書(shū)
nc=160r/min V?c=40.2 mm/min (橫向)
實(shí)際切削速度和齒進(jìn)給量：
6）、計(jì)算基本工時(shí)：
t=28.8s
(2.2) 精銑
1）、選擇刀具：
根據(jù)《工藝手冊(cè)》表3.1-27，選擇用一把YG6硬質(zhì)合金端銑刀，銑刀外徑d0=100mm，銑刀齒數(shù)Z=10
2）、確定銑削深度ap：
由于單邊加工余量Z=1，故一次走刀內(nèi)切完，則：a p= 1 mm
3）、確定每齒進(jìn)給量fz:
由《切削手冊(cè)》表3.5，用硬質(zhì)合金銑刀在功率為4.5kw的X51銑床加工時(shí)，選擇每齒進(jìn)給量fz=0.14～0.24mm/z，半精銑取較小的值?，F(xiàn)?。?
fz=0.14mm/z
4）、選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具耐用度：
根據(jù)《切削手冊(cè)》表3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為1.0～1.5mm，現(xiàn)取1.2mm，根據(jù)《切削手冊(cè)》表3.8銑刀直徑d0=100mm的硬質(zhì)合金端銑刀的耐用度T=180min。
5）、確定切削速度Vc：
根據(jù)《切削手冊(cè)》表3.16可以查Vc：
由 ap≤4mm ?z=0.14mm/z，查得：
Vc=110mm/z n=352mm/z V?=394mm/z
根據(jù)X51型臥銑床說(shuō)明書(shū)
nc=210 r/min V?c= 52.78mm/min
實(shí)際切削速度和每齒進(jìn)給量：
6）、計(jì)算基本工時(shí)：
t=28.8s
所以本工序的基本時(shí)間為：
T=t1+t2=28.8+28.8=57.6
二、夾具設(shè)計(jì)
為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)成本，需要設(shè)計(jì)專用夾具。
1、問(wèn)題的提出：
本夾具主要用于第4道工序銑撥叉腳2端面，由于該端面精度要求不高，所以，在本道工序加工時(shí)，要考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。
2、夾具設(shè)計(jì)的有關(guān)計(jì)算：
⑴、定位基準(zhǔn)的選擇：
?粗銑銑撥叉腳2端面時(shí)，應(yīng)該選取撥叉左端面作為基準(zhǔn)。所以?shī)A具設(shè)計(jì)時(shí)，底面應(yīng)該再加一塊擋板，這樣就把零件定位在夾具上了。
⑵、切削力及夾緊力計(jì)算：
刀具：YG6硬質(zhì)合金端銑刀
(見(jiàn)《切削手冊(cè)》表3.28)
其中：CF=54.5，ap=4.5，XF=0.9，fZ=0.18，YF=0.74，ae=28，UF=1.0，d0=100，qF=1.0，n=255，WF=0，Z=10
∴F=54.5×4.50.9×0.180.74×28×10/(100×2550)≈166.1(N)
水平分力：FH=1.1F實(shí)≈182.7(N)
垂直分力：FV=0.3F實(shí)≈49.8(N)
在計(jì)算切削力時(shí)，必須安全系數(shù)考慮在內(nèi)。
安全系數(shù): K=K1K2K3K4。
其中：K1=1.5 K2=1.1 K3=1.1 K4=1.1
∴F／=KFH=（1.5×1.1×1.1×1.1）×182.7=364.8 (N)
實(shí)際加緊力為F加= KFH/（U1*U2）=364.8/0.5=729.6 (N)
其中U1和U2為夾具定位面及加緊面上的磨擦系數(shù)，U1=U2=0.025
螺母選用M42x1.5細(xì)牙三角螺紋，產(chǎn)生的加緊力為
W=2M/D2tg(a+6055)+0.66(D3- d3 )/（D2- d2)
其中： M=19000 N.M D2=18mm a=2029， D=42mm d=25mm
解得： W=17845 (N)
此時(shí)螺母的加緊力W已大于所需的729.6的加緊力F加，故本夾具可安全工作。
心軸取材料為Q235
查表得Q235的許用彎曲應(yīng)力為： 158Mpa
彎曲應(yīng)力=M/Wz=32FL/ 3.14 d3=99.4X32X0.028/[3.14X(0.022)2]
=2.67<< 許用彎曲應(yīng)力158Mpa
(3)定位誤差分析
由于左端面是靠著夾具體上的，在誤差允許的情況下，肯定會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的誤差，所以應(yīng)該盡量底面與垂直面提高垂直?度，以減小誤差
。
3、夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及操作簡(jiǎn)要說(shuō)明：
如夾具圖所示，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，應(yīng)該注意提高勞動(dòng)率。為此，在螺母夾緊時(shí)采用開(kāi)口墊圈，以便裝卸，夾具體底面上的一對(duì)定位擋板可使整個(gè)夾具在機(jī)床工作臺(tái)上有正確的安裝位置，以利于銑削加工。夾具上裝有對(duì)刀塊裝置，可使夾具在一批零件的加工之前很好的對(duì)刀（與塞尺配合使用）；同時(shí)，夾具體底面上的一對(duì)定位鍵可使整個(gè)夾具在機(jī)床工作臺(tái)上有一正確的安裝位置，以有利于銑削加工。
銑床夾具的裝配圖及夾具體零件圖分別見(jiàn)cad圖。
三，主要參考文獻(xiàn)
1．鄒青主編.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2004.8
2．譚建榮主編.圖學(xué)基礎(chǔ)教程.北京:高等教育出版社,1999.10
3.??? 吳宗澤主編.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè).北京: 高等教育出版社,2006.5
4. 艾 興等編.切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002
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8．朱冬梅等編.畫(huà)法幾何及機(jī)械制圖.北京:高等大學(xué)出版社,2000
四，設(shè)計(jì)小結(jié)
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。
?????? 就我個(gè)人而言，我希望能通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)對(duì)自己未來(lái)將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，為今后的事業(yè)打下一定的基礎(chǔ)。
????由于能力所限，設(shè)計(jì)尚有許多不足之處，請(qǐng)樓老師給予指導(dǎo)和改正。
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