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機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì) 機(jī)械制造工藝學(xué) 課程設(shè)計(jì)說明書 設(shè)計(jì)題目 設(shè)計(jì)“CA6140車床撥叉”零件的機(jī)械加工工藝及工藝設(shè)備 設(shè) 計(jì) 者 指導(dǎo)教師 長安大學(xué) 2008年03月29日 長安大學(xué) 機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 題目: 設(shè)計(jì)”CA6140車床撥叉”零件的機(jī)械加工工藝規(guī)則及工藝裝備 內(nèi)容： 1.零件圖 1張 2.毛坯圖 1張 3. 機(jī)械加工工藝過程綜合卡片 5張 4. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)裝配圖 1張 5. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)零件圖 1張 6. 課程設(shè)計(jì)說明書 1張 班 級 學(xué) 生 指 導(dǎo) 教師 教研室主任 2008年03月29日 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。這是我們在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對所學(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，我希望能通過這次課程設(shè)計(jì)對自己未來將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后參加祖國的“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，懇請各位老師給予指導(dǎo)。 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。零件的φ25孔與操縱機(jī)構(gòu)相連，φ55半孔則是用于與所控制齒輪所在的軸接觸。通過上方的力撥動(dòng)下方的齒輪變速。兩件零件鑄為一體，加工時(shí)分開。 （二） 零件的工藝分析 零件的材料為HT200，灰鑄鐵生產(chǎn)工藝簡單，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φ25； 2．大頭半圓孔Ф及其端面； 3．16×8槽； 4．φ40外圓斜面； 5．大頭半圓孔兩端面與小頭孔中心線的垂直度誤差為0.1mm； 6. 槽端面與小頭孔中心線的垂直度誤差為0.08mm。 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、 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) (一)確定毛坯的制造形式 已知此撥叉零件的生產(chǎn)類型為中批量生產(chǎn)，所以初步確定工藝安排為：加工過程劃分階段；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。 零件材料為HT200?？紤]零件在機(jī)床運(yùn)行過程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡單，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，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。基面選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)效率得以提高。否則，加工工藝過程中會(huì)問題百出，更有甚者，還會(huì)造成大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。 1） 粗基準(zhǔn)的選擇：按有關(guān)基準(zhǔn)的選擇原則，即當(dāng)零件有不加工表面時(shí)，應(yīng)以這些不加工表面作粗基準(zhǔn)；若零件有若干不加工表面時(shí)，則應(yīng)以與加工表面要求相對位置精度高的不加工表面作粗基準(zhǔn)。對本零件而言，則應(yīng)以零件的底面為主要的定位粗基準(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。對本零件而言，大頭半圓孔兩端面與小頭孔中心線的垂直度誤差為0.1mm，槽端面與小頭孔中心線的垂直度誤差為0.08mm，則應(yīng)以φ25小頭孔為精基準(zhǔn)。 （三）制定工藝路線 制訂工藝路線的出發(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)要求能達(dá)到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批量生產(chǎn)的情況下,可以考慮采用萬能性機(jī)床配以專用工夾具,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(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 1．工藝路線方案一 工序Ⅰ 車φ55圓與兩端面 工序Ⅱ 銑斷，使之為兩個(gè)零件 工序Ⅲ 銑16×8槽 工序Ⅳ 銑φ40外圓斜面 工序Ⅴ 加工φ25小頭孔 2．工藝路線方案二 工序Ⅰ 銑斷，使之為兩個(gè)零件 工序Ⅱ 加工φ25小頭孔 工序Ⅲ 銑16×8槽 工序Ⅳ 車φ55半圓與兩端面 工序Ⅴ 銑φ40外圓斜面 3．工藝方案的比較與分析 上述兩個(gè)方案的特點(diǎn)在于：方案一是先加工φ55圓與兩端面，以便于后續(xù)加工，并利用了兩件合鑄的優(yōu)勢，提高了工作效率，然后在銑床上把所有銑的工序全部弄完，省去了在各機(jī)床間切換的麻煩，最后加工孔；方案二是先切開工件，分別加工，然后加工小頭孔，再銑、再車、再銑……顯然，工序上不如方案一效率高。但由于圓與槽都與小頭孔有垂直度要求，可以先加工小頭孔，后加工槽；圓應(yīng)該利用兩件合鑄的優(yōu)勢，所以還是先加工φ55大圓。故可以將工序定為： 工序Ⅰ 粗，精車φ55圓與兩端面 工序Ⅱ 銑斷，使之為兩個(gè)零件 工序Ⅲ 加工φ25小頭孔 工序Ⅳ 銑16×8槽 工序Ⅴ 銑φ40外圓斜面 這樣，看起來工序簡潔且保證了垂直度的要求，還能充分利用兩件合鑄的優(yōu)勢。 以上工藝過程詳見附表1“機(jī)械加工工藝過程綜合卡片”。 （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，毛坯重量約為1.5kg，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，鑄造毛坯。 根據(jù)以上原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下： 1. 外圓表面沿軸線長度方向的加工余量及公差（φ25，φ55端面）。 查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)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(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 粗，精車φ55圓與兩端面 1. 加工條件 工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,鑄造。 加工要求：粗，精銑φ55圓以及上下端面。 機(jī)床：臥式車床CA6140 刀具：YW2內(nèi)圓車刀 YW3端面車刀 2. 計(jì)算切削用量 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度。 2）每齒進(jìn)給量 機(jī)床功率為7.5kw。查《切削手冊》f=0.14～0.24mm/z。由于是對稱銑，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》表3.7，后刀面最大磨損為1.0～1.5mm。 查《切削手冊》表3.8，壽命T=180min 4）計(jì)算切削速度 按《切削手冊》，V c= 算得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s 據(jù)臥式車床CA6140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》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 銑斷，使之為兩個(gè)零件 1. 加工條件 工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,鑄造。 加工要求：銑斷，使之為兩個(gè)零件 機(jī)床：X60銑床。 刀具：高速鋼鑲齒三面刃銑刀 工序三 加工φ25小頭孔 1. 加工條件 工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190～241,鑄造。 加工要求：加工φ25小頭孔 機(jī)床：立式鉆床Z535 選擇鉆頭：選擇高速鋼麻花鉆頭φ25mm，鉆孔至φ23mm， 擴(kuò)孔至φ24.8mm，鉸孔至φ24.94mm，精鉸孔至φ25mm 2.選擇切削用量 （1）決定進(jìn)給量 查《切削手冊》 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《切削手冊》）為0.5～0.8mm，壽命． ?。?）切削速度 查《切削手冊》 修正系數(shù) 故。 查《切削手冊》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 銑16×8槽 1. 加工條件 工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,鑄造。 加工要求：銑16×8槽 機(jī)床：X60銑床 選擇鉆頭：高速鋼鑲齒三面刃銑刀 （1）決定進(jìn)給量 查《切削手冊》 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《切削手冊》）為0.8～1.2mm，壽命 擴(kuò)孔后刀面最大磨損限度（查《切削手冊》）為0.9～1.4mm，壽命 鉸和精鉸孔后刀面最大磨損限度（查《切削手冊》）為0.6～0.9mm，壽命 （3）切削速度 查《切削手冊》 修正系數(shù) 故。 查《切削手冊》機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速為 故實(shí)際的切削速度 ３.計(jì)算工時(shí) 所有工步工時(shí)相同。 工序五 銑φ40外圓斜面 1. 加工條件 工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190～241,鑄造。 加工要求：銑16×8槽 機(jī)床：X60銑床 選擇鉆頭：高速鋼鑲齒三面刃銑刀 。 三、 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)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。 經(jīng)過與指導(dǎo)老師協(xié)商，決定設(shè)計(jì)加工孔φ25工序的夾具。本夾具將用于立式鉆床Z535，刀具為麻花鉆頭φ25mm，對工件φ25孔進(jìn)行鉆加工。 （一） 問題的提出 在給定的零件中，對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)在夾緊的方便與快速性上。 （二） 夾具設(shè)計(jì) 1． 定位基準(zhǔn)的選擇 出于定位簡單和快速的考慮，工件以φ40外圓、平面和側(cè)面為定位基準(zhǔn)，在V形塊、支承板和擋銷上實(shí)現(xiàn)完全定位。采用手動(dòng)螺旋快速夾緊機(jī)構(gòu)夾緊工件。 2． 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夾緊。 軸向力 扭矩 由于扭矩很小，計(jì)算時(shí)可忽略。 夾緊力為 取系數(shù) S1=1.5 S2=S3=S4=1.1 則實(shí)際夾緊力為 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 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)使工件自重帶來一定的平行于夾具體底版的水平力，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. 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明 夾具的夾緊力不大，故使用手動(dòng)夾緊。為了提高生產(chǎn)力，使用快速螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。 夾具上設(shè)置有鉆套，用于確定的鉆頭位置。 φ25孔加工鉆床夾具的裝配圖（見附圖） 四、 參考文獻(xiàn) 1．趙家奇，機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書—2版，北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000.10. 2．李旦.邵東向.王杰，機(jī)床專用夾具圖冊，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2000.10 3．孟少農(nóng),機(jī)械加工工藝手冊，北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1991.9. 4．徐圣群，簡明加工工藝手冊，上海:科學(xué)技術(shù)出版社，1991.2