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機 械 制 造 工 藝 學(xué) 課 程 設(shè) 計 說 明 書 設(shè)計題目 設(shè)計“撥叉”零件的機械加工工藝 及工藝裝備 設(shè) 計 者 王琨 班 級 機電05-1班 學(xué) 號 0501040103號 指 導(dǎo) 教 師 史紅 目 錄 序言...................................................................................4 零件的分析………………………………........................4 工藝規(guī)程設(shè)計………………………………....................5 確定毛坯的制造形式……………………………………5 基面的選擇………………………………………………5 制定工藝路線……………………………………………5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定…………5 確立切削用量及基本工時………………………………6 卡具設(shè)計…………………………………………………14 序言 課程設(shè)計是我們對所學(xué)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，我希望通過這次課程設(shè)計對自己未來將從事的工作進行一次適應(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！ 一． 零件的分析 （一）.零件的作用 題目所給的零件是CA6140機床上的撥叉，他位于機床變速箱內(nèi)。主要作用是用于機床的變速。 （二）零件的工藝分析： ， CA6140車床共有四處加工表面，其間有一定位置要求。分述如下： 1. 以φ25為中心的加工表面 這一組加工表面包括：φ25的孔，以及其上下端面。 2 以φ55為中心的加工表面 3 斜面的加工 4 撥槽的加工 由上面分析可知，加工時應(yīng)先加工一組表面，再以這組加工后表面為基準(zhǔn)加工另外一組。 二. 工藝規(guī)程設(shè)計 （一） 確定毛坯的制造形式。 零件的材料為HT200鑄鐵，考慮到零件的幾何形狀比較復(fù)雜。所以用鑄造的形式進行毛坯的制造。 （二） 基面的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一?；孢x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，加工工藝過程中回問題百出，更有甚者，還會造成零件的大批報廢，是生產(chǎn)無法正常進行。 （1）粗基準(zhǔn)的選擇。對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。而對有若干個不加工表面的工件，則應(yīng)以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗基準(zhǔn)。根據(jù)這個基準(zhǔn)選擇原則，現(xiàn)選取φ25孔的不加工外輪廓表面作為粗基準(zhǔn)，利用一組共兩塊壓板壓住這兩個φ40作主要定位面，限制5個自由度，再以一個銷釘限制最后1個自由度，達到完全定位,然后進行車削。 （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)計基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時，應(yīng)該進行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不再重復(fù)。 （三） 制訂工藝路線 1. 工藝路線方案 工序 1） 鑄造 2） 銑圓柱右端面 3） 鉆，擴，鉸孔 4） 銑斷 5） 車圓弧，車圓弧端面 6） 銑面 7） 銑16mm槽 8） 銑圓柱斜面 9） 去毛刺 10）檢查 （四） 機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “CA6140車床撥叉”；零件材料為HT200，毛坯重量1.12kg，生產(chǎn)類型中批量，鑄造毛坯。 據(jù)以上原始資料及加工路線，分別確定各家工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下： 1. 外圓表面延軸線方向長度方向的加工余量及公差（φ25，φ55端面）。 查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》（以下稱《工藝手冊》）表2.2～2.5，取φ25，φ55端面長度余量均為2.5（均為雙邊加工） 銑削加工余量為： 粗銑 1mm 精銑 0mm 2. 內(nèi)孔（φ55已鑄成孔） 查《工藝手冊》表2.2～2.5，取φ55已鑄成孔長度余量為3，即鑄成孔直徑為49mm。 工序尺寸加工余量： 鉆孔 2mm 擴孔 0.125mm 鉸孔 0.035mm 精鉸 0mm 3. 其他尺寸直接鑄造得到 由于本設(shè)計規(guī)定的零件為中批量生產(chǎn)，應(yīng)該采用調(diào)整加工。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認。 （五）確立切削用量及基本工時 根據(jù)加工工藝，分別對各加工表面的機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定如下： 1. 銑圓柱右端面：選擇YT15硬質(zhì)合金刀片 1） 由表1 銑削深度時，端銑刀直徑為80mm，，Z=5 2） 銑刀幾何形狀 由表2 3） 選擇切削用量 （1）確定銑削深度 ：由于加工余量不大，可在一次走刀內(nèi)完成 （2）確定每齒進給量 ：采用不對稱端銑以提高進給量，根據(jù)表5 當(dāng)使用YT15銑床功率為7Kw時 4）選擇銑刀磨銑標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 由表7 銑刀刀齒后刀面最大磨損量為；由于銑刀直徑故耐用度 4） 確定切削速度v和每秒鐘進給量 切削速度由表13 時 各修正系數(shù)為 故 根據(jù)X52k型立銑床說明書（表24）選擇 因此實際切削速度和每齒進給量 5） 計算基本工時 式中 由表20 不對稱安裝銑刀入切削量及超切削量 故 2. 鉆，擴，鉸孔 1） 選擇鉆頭：選擇高速鋼麻花鉆頭，直徑 鉆頭幾何形狀為（表1及表2）：雙錐修磨橫刃， 2） 選擇切削用量 （1） 確定進給量：由表5 當(dāng)加工要求為7級精度，材料鑄鐵時 時 由 時 按鉆頭強度確定進給量 由表7 當(dāng)灰鑄鐵 時 時： 按機床進給機構(gòu)強度確定進給量 由表8 灰鑄鐵時 時：機床機構(gòu)允許的軸向力為9800N。Z535允許最大為15690N。 進給量 由此可以看出受限制的進給量是工藝要求，從中取 由表16 可以查出鉆孔時的軸向力在 時為： 軸向力修正系數(shù)為1.0 故 故 可用 2）確定鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度， 由表9 時 鉆頭后刀面最大磨損量取為 耐用度 3） 確定切削速度 由表10 加工性為第三類 雙橫刃磨的鉆頭 時 切削修正系數(shù) 故 4） 加工工時 其中 由表22 所以 擴孔： 24.7 按機床取 所以實際切削速度 工時： 切入 所以 鉸孔： 取機床標(biāo)準(zhǔn) 1.13r/s 所以實際切削速度： 所以工時： 3. 銑斷：選擇鋸片刀 1）銑削寬度 時， 各修正系數(shù)： 所以： 工時： 所以： 4. 車圓弧及端面 選刀桿尺寸： 刀片厚度： 粗車： 加工切削深度 由表4 根據(jù)表1 當(dāng)用YT15硬質(zhì)合金車刀加工鑄鐵時： 切削修正系數(shù)： 故 由機床 半精車：切削深度 由機床選 切削速度 由機床選 工時 5. 銑面 1） 確定切削深度 確定切削寬度： 由于加工余量不大，所以可一次走刀完成 2） 確定每齒進給量 根據(jù)x52k銑床說明書，其功率為7kw,中等系統(tǒng)剛度 根據(jù)表3 現(xiàn)取 3） 選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐磨度 根據(jù)表7 銑刀刀齒后刀面最大磨損為 ，鑲齒銑刀（）耐用度 4） 確定切削速度和每秒進給量 切削深度可根據(jù)表21中公式計算 也可查表 根據(jù)表9 當(dāng) 時， 各修正系數(shù)為： 故 根據(jù)機床說明書選擇 實際切削速度和每齒進給量為： 5） 檢查機床功率 根據(jù)表5 當(dāng) 時， 切削功率的修正系數(shù) 所以實際切削功率為 根據(jù)機床說明書，機床主軸允許的功率為 因為，所以此切削用量可以采用。 即 6）計算工時 式中 根據(jù)表19 入切削量及超切削量 則 故 6. 銑槽 臥式銑床 直齒三面銑刀 1選擇切削用量 1） 確定銑削寬度 由于加工余量不是很大，所以一次走刀完成 2） 確定每齒進給量 由機床 功率為 由表3 取 3） 銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 由表7 最大磨損量為 耐用度為： 4） 確定切削速度和每秒進給量 由表9 當(dāng) 時 各修正系數(shù)為： 故 基本工時： 7. 銑圓柱斜面 選YT15硬質(zhì)合金刀片 每齒進給量 銑床功率為7 取 銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 由表7 銑刀刀齒后刀面最大磨損量 由表8 耐用度 確定切削速度和每秒進給量 由表13 時 各修正系數(shù)： 所以 基本工時： 三、夾具設(shè)計 第二章 夾具設(shè)計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具。 （一）問題的提出： 本夾具是用來銑斷，由于此孔為預(yù)鑄孔 ，在前面的加工過程中保證了加工精度，經(jīng)過與老師商議決定采用升降臺銑床，設(shè)計銑斷夾具。 1 定位基準(zhǔn)的選擇 擬定加工路線的第一步是選擇定位基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)的選擇必須合理，否則將直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出的零件質(zhì)量。基準(zhǔn)選擇不當(dāng)往往會增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設(shè)計更加困難甚至達不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求。因此我們應(yīng)該根據(jù)零件圖的技術(shù)要求，從保證零件的加工精度要求出發(fā)，合理選擇定位基準(zhǔn)。此零件圖沒有較高的技術(shù)要求，也沒有較高的平行度和對稱度要求，所以我們應(yīng)考慮如何提高勞動效率，降低勞動強度，提高加工精度。Φ25的孔和其兩端面都已加工好，為了使定位誤差減小，選擇已加工好的φ25孔和其端面作為定位精基準(zhǔn)，來設(shè)計本道工序的夾具，以兩銷和兩已加工好的φ25孔的端面作為定位夾具。 為了提高加工效率，縮短輔助時間，決定用簡單的螺母作為夾緊機構(gòu)。 2切削力和夾緊力計算 （1）刀具： 高速鋼錯齒三面刃銑刀φ4 機床： x61W型萬能銑床 由[3] 所列公式 得 查表 9.4—8 得其中： 修正系數(shù) z=24 代入上式，可得 F=889.4N 因在計算切削力時，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。 安全系數(shù) K= 其中：為基本安全系數(shù)1.5 為加工性質(zhì)系數(shù)1.1 為刀具鈍化系數(shù)1.1 為斷續(xù)切削系數(shù)1.1 所以 （2）夾緊力的計算 選用夾緊螺釘夾緊機 由 其中f為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取 F=+G G為工件自重 夾緊螺釘： 公稱直徑d=20mm，材料45鋼 性能級數(shù)為6.8級 螺釘疲勞極限： 極限應(yīng)力幅： 許用應(yīng)力幅： 螺釘?shù)膹姸刃：耍郝葆數(shù)脑S用切應(yīng)力為 [s]=2.5~4 取[s]=4 得 滿足要求 經(jīng)校核： 滿足強度要求，夾具安全可靠， 使用快速螺旋定位機構(gòu)快速人工夾緊，調(diào)節(jié)夾緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的夾緊力 3定位誤差分析 （1）定位元件尺寸及公差確定。 夾具的主要定位元件為一平面和二定位銷，孔與銷間隙配合。 （2） 工件的工序基準(zhǔn)為孔心，當(dāng)工件孔徑為最大，定位銷的孔徑為最小時，孔心在任意方向上的最大變動量等于孔與銷配合的最大間隙量。本夾具是用來在臥式鏜床上加工，所以工件上孔與夾具上的定位銷保持固定接觸。此時可求出孔心在接觸點與銷中心連線方向上的最大變動量為孔徑公差多一半。工件的定位基準(zhǔn)為孔心。工序尺寸方向與固定接觸點和銷中心連線方向相同，則其定位誤差為： Td=Dmax-Dmin 該夾具以一面兩銷定位，兩定位銷孔尺寸公差為127。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公差。 與機床夾具有關(guān)的加工誤差，一般可用下式表示： 由參考文獻[5]可得： ⑴ 兩定位銷的定位誤差 ： 其中： ， ， ， 且：L=127mm ，得 ⑵ 夾緊誤差 ： 其中接觸變形位移值： 查[5]表1～2～15有。 ⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過 ⑷ 夾具相對刀具位置誤差：取 誤差總和： 從以上的分析可見，所設(shè)計的夾具能滿足零件的加工精度要求。 4夾具設(shè)計及操作的簡要說明 如前所述，在設(shè)計夾具時，應(yīng)該注意提高勞動生產(chǎn)率避免干涉。應(yīng)使夾具結(jié)構(gòu)簡單，便于操作，降低成本。提高夾具性價比。本道工序為銑床夾具選擇了壓緊螺釘夾緊方式。本工序為銑余量小，切削力小，所以一般的手動夾緊就能達到本工序的要求。 本夾具的最大優(yōu)點就是結(jié)構(gòu)簡單緊湊。夾具的夾緊力不大，故使用手動夾緊。為了提高生產(chǎn)力，使用快速螺旋夾緊機構(gòu)。 五 參考文獻 [1]趙家齊主編 機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書。北京：機械工業(yè)出版社 [2]東北重型機械學(xué)院，洛陽農(nóng)業(yè)機械學(xué)院編。機床夾具設(shè)計手冊 上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1979 [3] 艾興，肖詩綱主編。切削用量手冊 北京：機械工業(yè)出版社 [4] 金屬切削手冊 上海：上?？茖W(xué)文化技術(shù)出版社 18