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序言 機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)使我們學(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.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，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，為今后參加祖國(guó)的“四化”建設(shè)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)。 一、零件的分析 1 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φ20孔與操縱機(jī)構(gòu)相連，二下方的φ50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)。 2 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. 以φ20為中心的加工表面 這一組加工表面包括：φ20的孔，以及其上下端面，上端面與孔有位置要求，孔壁上有一個(gè)裝配時(shí)鉆鉸的錐孔，一個(gè)M8的螺紋孔。下端有一個(gè)47的斜凸臺(tái)。這三個(gè)都沒(méi)有高的位置度要求。 2. 以φ50為中心的加工表面 這一組加工表面包括：φ50的孔，以及其上下兩個(gè)端面。 這兩組表面有一定的位置度要求,即φ50的孔上下兩個(gè)端面與φ20的孔有垂直度要求。 由上面分析可知，加工時(shí)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(jì) (一)確定毛坯的制造形式 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。 （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。否則，加工工藝過(guò)程中回問(wèn)題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件的大批報(bào)廢，是生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行。 （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φ20孔的不加工外輪廓表面作為粗基準(zhǔn)，利用一組共兩塊V形塊支承這兩個(gè)φ32作主要定位面，限制5個(gè)自由度，再以一個(gè)銷釘限制最后1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(wèn)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，這在以后還要專門計(jì)算，此處不再重復(fù)。 （三）制定工藝路線 制定工藝路線得出發(fā)點(diǎn),應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證,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。 3.工藝路線方案 工序一 以φ32外圓為粗基準(zhǔn)，粗銑φ20孔下端面。 工序二 精銑φ20孔上下端面。 工序三 以φ20孔上端面為精基準(zhǔn)，鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸φ20孔，保證垂直度誤差不超過(guò)0.05mm,孔的精度達(dá)到IT7。 工序四 以φ20孔為精基準(zhǔn)，鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸φ50孔，保證空的精度達(dá)到IT7。 工序五 切斷。 工序六 以φ20孔為精基準(zhǔn)，粗銑φ50孔上下端面。 工序七 以φ20孔為精基準(zhǔn)，精銑φ50孔上下端面，保證端面相對(duì)孔的垂直度誤差不超過(guò)0.07。 工序八 以φ20孔為精基準(zhǔn)，鉆φ4孔（裝配時(shí)鉆鉸錐孔）。 工序九 以φ20孔為精基準(zhǔn)，鉆一個(gè)φ4孔，攻M6螺紋。 工序十 以φ20孔為精基準(zhǔn)，銑47凸臺(tái)。 工序十一 檢查。 雖然工序仍然是十一步，但是效率大大提高了。工序一和工序二比起工藝路線方案二快了一倍（實(shí)際銑削只有兩次，而且刀具不用調(diào)整）。多次加工φ50、φ20孔是精度要求所致。 以上工藝過(guò)程詳見(jiàn)圖3。 （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，毛皮重量2.2kg，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，分別確定各家工表面的機(jī)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(zhǎng)度方向的加工余量及公差（φ20，φ50端面）。 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)》）表2.2～2.5，取φ20，φ50端面長(zhǎng)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（φ50已鑄成孔） 查《工藝手冊(cè)》表2.2～2.5，取φ50已鑄成孔長(zhǎng)度余量為3，即鑄成孔半徑為44mm。 工序尺寸加工余量： 鉆孔 2mm 擴(kuò)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(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 以φ32外圓為粗基準(zhǔn)，粗銑φ20孔上下端面。 1. 加工條件 工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,鑄造。 加工要求：粗銑φ20孔上下端面。 機(jī)床：X6140臥式銑床。 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)《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=1.5mm，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=1.5mm，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=(32+80)/475=0.09min。 工序二 精銑φ20孔上下端面。 1. 加工條件 工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,鑄造。 加工要求：精銑φ20上下端面。 機(jī)床：X6140臥式銑床。 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)《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=1.0mm，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)》，查得 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=1.0mm，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=(32+80)/475=0.09min。 工序三 以φ20孔上端面為精基準(zhǔn)，鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸φ20孔，保證垂直度誤差不超過(guò)0.05mm,孔的精度達(dá)到IT7。 1. 選擇鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時(shí)do=18mm，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) 由于所有工步所用工時(shí)很短，所以使得切削用量一致，以減少輔助時(shí)間。 擴(kuò)鉸和精鉸的切削用量如下： 擴(kuò)鉆： 鉸孔： 精鉸： 工序四 以φ20孔為精基準(zhǔn)，鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸φ50孔，保證空的精度達(dá)到IT7。 1. 選擇鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時(shí)do=48mm，鉆頭采用雙頭刃磨法，后角αo＝11，二重刃長(zhǎng)度bε=11mm,橫刀長(zhǎng)b=5mm,弧面長(zhǎng)l=9mm,棱帶長(zhǎng)度 2.選擇切削用量 （1）決定進(jìn)給量 查《切》 按鉆頭強(qiáng)度選擇 按機(jī)床強(qiáng)度選擇 最終決定選擇Z550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0.8～1.2mm，壽命 擴(kuò)孔后刀面最大磨損限度（查《切》）為0.9～１.４mm，壽命 鉸和精鉸孔后刀面最大磨損限度（查《切》）為０.６～０.９mm，壽命 （3）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。 擴(kuò)鉸和精鉸的切削用量同理如下： 擴(kuò)鉆： 鉸孔： 精鉸： ３.計(jì)算工時(shí) 所有工步工時(shí)相同。 工序五 切斷。 工序六 以φ20孔為精基準(zhǔn)，粗銑φ50孔上下端面。 1. 加工條件 工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,鑄造。 機(jī)床：XA5032臥式銑床。 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=1２,故據(jù)《切削手冊(cè)》取刀具直徑do=125mm。 2. 切削用量 1） 銑削深度 因?yàn)榍邢髁枯^小，故可以選擇ap=1.5mm，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)》，查得 Vc＝110mm/s，n=281r/min,Vf=378mm/s 據(jù)XA6132銑床參數(shù)，選擇nc=300r/min,Vfc=375mm/s,則實(shí)際切削速度V c=3.14*80*475/1000=117.8m/min,實(shí)際進(jìn)給量為fzc=V fc/ncz=0.10mm/z。 5)校驗(yàn)機(jī)床功率 查《切削手冊(cè)》,而機(jī)床所能提供功率為Pcm=56.3kw>Pcc=2.7kw。故校驗(yàn)合格。 6）計(jì)算基本工時(shí) tm＝L/ Vf=(72+9)/375=0.216min. 工序七 以φ20孔為精基準(zhǔn)，精銑φ50孔上下端面，保證端面相對(duì)孔的垂直度誤差不超過(guò)0.07。 1. 加工條件 工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,鑄造。 機(jī)床：XA5032臥式銑床。 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=1２,故據(jù)《切削手冊(cè)》取刀具直徑do=125mm。 2. 切削用量 1） 銑削深度 因?yàn)榍邢髁枯^小，故可以選擇ap=1.0mm，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)》選f=0.5 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)》，將f降一級(jí)為f=0.5 mm/z。查得 Vc＝110mm/s，n=252r/min,Vf=577mm/s 據(jù)XA6132銑床參數(shù)，選擇nc=235r/min,Vfc=600mm/s,則實(shí)際切削速度V c=600.4,實(shí)際進(jìn)給量為fzc=V fc/ncz=0.21mm/z。 5)校驗(yàn)機(jī)床功率 查《切削手冊(cè)》,而機(jī)床所能提供功率為Pcm=56.3kw>Pcc=2.7kw。故校驗(yàn)合格。 6）計(jì)算基本工時(shí) tm＝L/ Vf=(72+9)/375=0.216min. 結(jié)果ap=1.0mm, f=0.21 mm/z, nc=235r/min,Vfc=600.4mm/s. 工序八 以φ20孔為精基準(zhǔn)，鉆φ4孔（裝配時(shí)鉆鉸錐孔）。 1. 選擇鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時(shí)do=4mm，后角αo＝16，二重刃長(zhǎng)度 2.選擇切削用量 （1）決定進(jìn)給量 查《切》 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 故滿足條件，校驗(yàn)成立。 ３.計(jì)算工時(shí) 工序九 以φ20孔為精基準(zhǔn)，鉆一個(gè)φ4孔，攻M6螺紋。 1. 選擇鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時(shí)do=4mm，后角αo＝16，二重刃長(zhǎng)度 2.選擇切削用量 （1）決定進(jìn)給量 查《切》 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 故滿足條件，校驗(yàn)成立。 ３.計(jì)算工時(shí) 螺紋鉆削由于沒(méi)有手冊(cè)可查，故以鉆削切削用量及其他鉆螺紋工序估算。祥見(jiàn)工藝卡片。 工序十 以φ20孔為精基準(zhǔn)，銑47凸臺(tái)。 工序十一 檢查。 其余幾步數(shù)據(jù)見(jiàn)工藝卡片。 三、 卡具設(shè)計(jì) 經(jīng)過(guò)與老師協(xié)商，決定設(shè)計(jì)第IX道工序——鉆M6孔的鉆床卡具。本卡具將用于Z525立式鉆床。刀具為M6絲錐，以及∮4的高速鋼麻花鉆。 1 問(wèn)題的提出 在給定的零件中，對(duì)本步加工的定位并未提出具體的要求，是自由公差，定位要求較低。因此，本步的重點(diǎn)應(yīng)在卡緊的方便與快速性上。 2 卡具設(shè)計(jì) 3 定位基準(zhǔn)的選擇 出于定位簡(jiǎn)單和快速的考慮，選擇∮20孔為基準(zhǔn)，即以一面上一長(zhǎng)銷（自由度限制數(shù)：5）配合以一擋銷（自由度限制數(shù)：1）使工件完全定位。再使用快速螺旋卡緊機(jī)構(gòu)進(jìn)行卡緊。 3 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。 軸向力 扭矩 由于扭矩很小，計(jì)算時(shí)可忽略。 卡緊力為 取系數(shù) S1=1.5 S2=S3=S4=1.1 則實(shí)際卡緊力為 F’=S1*S2*S3*S4*F=10.06N 使用快速螺旋定位機(jī)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。 3. 定位誤差分析 本工序采用一定位銷，一擋銷定位，工件始終靠近定位銷的一面，而擋銷的偏角會(huì)使工件自重帶來(lái)一定的平行于卡具體底版的水平力，因此，工件不在在定位銷正上方，進(jìn)而使加工位置有一定轉(zhuǎn)角誤差。但是，由于加工是自由公差，故應(yīng)當(dāng)能滿足定位要求。 4. 卡具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明 卡具的卡緊力不大，故使用手動(dòng)卡緊。為了提高生產(chǎn)力，使用快速螺旋卡緊機(jī)構(gòu)。 卡具上設(shè)置有鉆套，用于確定的鉆頭位置。 參考文獻(xiàn) 1. 東北重型機(jī)械學(xué)院.《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》. 2. 機(jī)械出版社.1983.《機(jī)床夾具圖冊(cè)》. 3. 趙家齊.1983.《機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指4. 導(dǎo)書(shū)》.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社. 13