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綜合課程設計
計算說明書
設計題目：“CA6140車床撥叉”零件的機械加工工藝及工藝設備
專業(yè)班級：
學生姓名：
指導老師：
日期：
目 錄
一、工藝規(guī)程設計 ………………………………………………………3
1．計算生產(chǎn)綱領，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．擬定撥叉工藝路線…………………………………………………5
5．確定機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸 ………………………5
6．確定切削用量及基本工時…………………………………………6
二、夾具的設計 ………………………………………………………………9
三、參考資料 …………………………………………………………………11
四，設計小結…………………………………………………………………11
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一：工藝規(guī)程設計
設計題目：撥叉CA6140零件工藝規(guī)程及工裝設計
1、計算生產(chǎn)綱領，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，設計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，使齒輪帶動滑套，滑套帶動輸出軸，將動力從輸入軸傳送至輸出軸。擺動撥叉可以控制滑套與不同齒輪的結合與分離，達到換檔的目的。分析這種動力聯(lián)接方式可知，車換檔時要減速，這樣可以減少滑套與齒輪之間的沖擊，延長零件的使用壽命。
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表面為精基準進行。
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，有強肋，且工作條件不差，既無交變載荷，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定位基準的選擇：
定位基準的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一，定位基準選擇得正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高，否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。
⑴、粗基準的選擇：
該零件屬于一般軸類零件，以外圓為粗基準就已經(jīng)合理了（夾持長四點定位），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時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工序中加工，因而該工序總共要消除X，Y，Z，X，Y五個自由度（建立空間坐標系為：以花鍵孔軸線方向為Z軸，垂直花鍵孔軸線，平行槽、花鍵、肋板對稱線并且從槽180+0.012指向80+0.03的方向為X軸，同時垂直于X軸、Z軸的方向為Y軸，取坐標原點為花鍵孔軸線與A面的交點為原點），用三爪卡盤卡
夾持外圓柱面。消除X，Y，X，Y 四個自由度，再用一個浮動支承頂住B面，消除Z 自由度，達到定位要求。
⑵、精基準的選擇：
主要考慮基準重合問題，要遵循基準統(tǒng)一原則，所以選擇用撥叉頭左端面作為精基準。
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：
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工序號
工序名稱
工 序 內(nèi) 容
車間
工段
設備
工 藝 裝 備
工時
準件
單件
1
精銑撥叉頭兩端面
立式銑床
X51
端銑刀，游標卡尺
2
精銑撥叉頭左端面
立式銑床
X51
端銑刀，游標卡尺
3
粗擴，精擴，倒角25孔
四面組合鉆床
麻花鉆，擴孔鉆，鉸刀
卡尺，塞規(guī)
4
校正撥叉腳
鉗工臺
手錘
5
粗銑撥叉腳兩端面
臥式雙面銑床
三面刃銑刀，游標卡尺
6
銑叉爪口內(nèi)側面
立式銑床
X51
銑刀，游標卡尺
7
粗銑操縱槽底面和內(nèi)側面
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
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
淬火機等
13
校正撥叉腳
鉗工臺
手錘
14
磨削撥叉腳兩端面
平面磨床
M7120A
砂輪，游標卡尺
15
清洗
清洗機
16
終檢
塞規(guī)，百分表，卡尺
5、確定機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸，設計、繪制毛坯圖
1、確定毛坯余量
鑄鐵模鑄造的機械加工余量按GB/T11351-89確定。確定時根據(jù)零件重量來初步估算零件毛坯鑄件的重量，加工表面的加工精度，形狀復雜系數(shù)，由《工藝手冊》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cad毛坯圖。
6、確定切削用量及基本工時（機動時間）
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)、進給量f及切削速度Vc 。
(2)確定方法是：確定切削深度——>確定進給量——>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；
在中等功率機床上一次走刀ap可達8～10mm。
②按本工序或工步加工表面粗糙度確定進給量：
對粗加工工序或工步按加工表面粗糙度初選進給量后還要校驗機床進給機構強度
③可用查表法或計算法得出切削速度Vc查，用公式 換算出查表或計算法所得的轉(zhuǎn)速nc查，根據(jù)Vc查在選擇機床實有的主軸轉(zhuǎn)速表中選取接近的主軸轉(zhuǎn)速n機作為實際的轉(zhuǎn)速，再用 換算出實際的切削速度Vc機填入工藝文件中。對粗加工，選取實際切削速度Vc機、實際進給量f機和背吃刀量asp之后，還要校驗機床功率是否足夠等，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。
機床選擇：為X51臥式銑床，采用端銑刀粗銑。
機床功率：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
(2.1) 粗銑
1）、選擇刀具：
根據(jù)《工藝手冊》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）、確定每齒進給量fz:
根據(jù)《切削手冊》表3.5，用硬質(zhì)合金銑刀在功率為4.5kw的X51銑床加工時，選擇每齒進給量fz=0.14～0.24mm/z，由于是粗銑，取較大的值?，F(xiàn)取：
fz=0.15mm/z
4）、選擇銑刀磨鈍標準及刀具耐用度：
根據(jù)《切削手冊》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》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》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型臥銑床說明書
nc=160r/min V?c=40.2 mm/min (橫向)
實際切削速度和齒進給量：
6）、計算基本工時：
t=28.8s
(2.2) 精銑
1）、選擇刀具：
根據(jù)《工藝手冊》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）、確定每齒進給量fz:
由《切削手冊》表3.5，用硬質(zhì)合金銑刀在功率為4.5kw的X51銑床加工時，選擇每齒進給量fz=0.14～0.24mm/z，半精銑取較小的值?，F(xiàn)取：
fz=0.14mm/z
4）、選擇銑刀磨鈍標準及刀具耐用度：
根據(jù)《切削手冊》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》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》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型臥銑床說明書
nc=210 r/min V?c= 52.78mm/min
實際切削速度和每齒進給量：
6）、計算基本工時：
t=28.8s
所以本工序的基本時間為：
T=t1+t2=28.8+28.8=57.6
二、夾具設計
為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動成本，需要設計專用夾具。
1、問題的提出：
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，要考慮如何提高勞動生產(chǎn)率。
2、夾具設計的有關計算：
⑴、定位基準的選擇：
?粗銑銑撥叉腳2端面時，應該選取撥叉左端面作為基準。所以夾具設計時，底面應該再加一塊擋板，這樣就把零件定位在夾具上了。
⑵、切削力及夾緊力計算：
刀具：YG6硬質(zhì)合金端銑刀
(見《切削手冊》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≈182.7(N)
垂直分力：FV=0.3F實≈49.8(N)
在計算切削力時，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的許用彎曲應力為： 158Mpa
彎曲應力=M/Wz=32FL/ 3.14 d3=99.4X32X0.028/[3.14X(0.022)2]
=2.67<< 許用彎曲應力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，肯定會產(chǎn)生相應的誤差，所以應該盡量底面與垂直面提高垂直?度，以減小誤差
。
3、夾具結構設計及操作簡要說明：
如夾具圖所示，在設計夾具時，應該注意提高勞動率。為此，在螺母夾緊時采用開口墊圈，以便裝卸，夾具體底面上的一對定位擋板可使整個夾具在機床工作臺上有正確的安裝位置，以利于銑削加工。夾具上裝有對刀塊裝置，可使夾具在一批零件的加工之前很好的對刀（與塞尺配合使用）；同時，夾具體底面上的一對定位鍵可使整個夾具在機床工作臺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cad圖。
三，主要參考文獻
1．鄒青主編.機械制造技術基礎課程設計指導教程.北京：機械工業(yè)出版社,2004.8
2．譚建榮主編.圖學基礎教程.北京:高等教育出版社,1999.10
3.??? 吳宗澤主編.機械設計課程設計手冊.北京: 高等教育出版社,2006.5
4. 艾 興等編.切削用量簡明手冊.北京:機械工業(yè)出版社,2002
5．楊興俊等編.互換性及測量技術.北京：中國計量出版社，2007.6
8．朱冬梅等編.畫法幾何及機械制圖.北京:高等大學出版社,2000
四，設計小結
這是我們在進行畢業(yè)設計之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習,也是一次理論聯(lián)系實際的訓練。
?????? 就我個人而言，我希望能通過這次課程設計對自己未來將從事的工作進行一次適應性訓練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后的事業(yè)打下一定的基礎。
????由于能力所限，設計尚有許多不足之處，請樓老師給予指導和改正。
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