制造工藝學課程設計機械制造工藝學課程設計說明書設計題目 設計 “CA6140 車床撥叉”零件的機械加工工藝及工藝設備設計者 指導教師 哈爾濱理工大學目 錄設計任務書一.零件的分析二.工藝規(guī)程設計（一）確定毛坯的制造形式（二）基面的選擇（三）制訂工藝路線（四）機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定（五）確定切削用量及基本工時三.夾具設計（一）問題的提出（二）卡具的設計四.參考文獻附錄 相關機械圖哈 爾 濱 理 工 大 學機械制造工藝及夾具課程設計任務書設計題目：設計“CA6140 車床撥叉”零件的機械加工工藝，設計車 弧面。05. Φ?設計要求： 1、中批生產(chǎn)2、盡量選用通用設備設計內(nèi)容： 1、填寫設計任務書2、制定一個中等零件的加工工藝過程，填寫工藝過程卡和工序卡各一張;3、設計指導老師指定的工序夾具，繪制全套夾具圖紙，要求用計算機繪圖；4、編寫設計任務書一份，按照畢業(yè)論文的格式寫，要求打印文稿。班 級：學 生：指導老師：系 主 任：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。它位于車床變速機構(gòu)中，主要起換檔，使主軸回轉(zhuǎn)運動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。通過上方的力撥動下方的齒輪變速。兩件零件鑄為一體，加工時分開。（二） 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021.?孔有位置要求，孔壁上有一個裝配時鉆鉸的錐孔，一個 M8 的螺紋孔。下端有一個 47°的斜凸臺。這三個都沒有高的位置度要求。2. 以 φ50 為中心的加工表面這一組加工表面包括：φ50 的孔，以及其上下兩個端面。50.2?這兩組表面有一定的位置度要求,即 φ50 的孔上下兩個端面與 φ2050.2的孔有垂直度要求。021.?由上面分析可知，加工時應先加工一組表面，再以這組加工后表面為基準加工另外一組。二、 工藝規(guī)程設計(一)確定毛坯的制造形式零件材料為 HT200?？紤]零件在機床運行過程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡單，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）粗基準的選擇。對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準。而對有若干個不加工表面的工件，則應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。根據(jù)這個基準選擇原則，現(xiàn)選取 φ20孔的不加工外輪廓表面作為粗基準，利用一組共兩塊 V 形塊支承這021.?兩個 φ32 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,然后進行銑削。（2）精基準的選擇。主要應該考慮基準重合的問題。當設計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不再重復。（三）制定工藝路線制定工藝路線得出發(fā)點,應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證,在生產(chǎn)綱領已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機床配以專用工卡具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。1.工藝路線方案一工序一 粗、精銑 φ20 孔上端面。工序二 鉆、擴、鉸、精鉸 φ20、φ50 孔。工序三 粗、精銑 φ50 孔上端面工序四 粗、精銑 φ50、φ20 孔下端面。工序五 切斷。工序六 鉆 φ4 孔（裝配時鉆鉸錐孔） 。工序七 鉆一個 φ4 孔，攻 M6 螺紋。工序八 銑 47°凸臺。工序九 檢查。上面工序加工效率較高，但同時鉆三個孔，對設備有一定要求。且看另一個方案。（四）機械加工余量、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（φ20，φ50 端面） 。查《機械制造工藝設計簡明手冊》 （以下稱《工藝手冊》 ）表2.2～2.5，取 φ20，φ50 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 0mm2. 內(nèi)孔（φ50 已鑄成孔）查《工藝手冊》表 2.2～2.5，取 φ50 已鑄成孔長度余量為 3，即鑄成孔半徑為 44mm。工序尺寸加工余量：鉆孔 2mm擴孔 0.125mm鉸孔 0.035mm精鉸 0mm3. 其他尺寸直接鑄造得到由于本設計規(guī)定的零件為大批量生產(chǎn)，應該采用調(diào)整加工。因此在計算最大、最小加工余量時應按調(diào)整法加工方式予以確認。（五）確立切削用量及基本工時工序一 以 φ32 外圓為粗基準，粗銑 φ20 孔上下端面。1. 加工條件工件材料：HT200,σ b =0.16GPa HB=190~241,鑄造。加工要求：粗銑 φ20 孔上下端面。機床：X6140 臥式銑床。刀具：W18Cr4V 硬質(zhì)合金鋼端銑刀,牌號 YG6。銑削寬度 aePcc。故校驗合格。最終確定 ap=1.5mm，n c=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。6）計算基本工時tm＝L/ V f=(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,σ b =0.16GPa HB=190~241,鑄造。加工要求：精銑 φ20 上下端面。機床：X6140 臥式銑床。刀具：W18Cr4V 硬質(zhì)合金鋼端銑刀,牌號 YG6。銑削寬度 aePcc。故校驗合格。最終確定 ap=1.0mm，n c=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。6）計算基本工時tm＝L/ V f=(32+80)/475=0.09min。工序三 以 φ20 孔上端面為精基準，鉆、擴、鉸、精鉸 φ20 孔，保證垂直度誤差不超過 0.05mm,孔的精度達到 IT7。1. 選擇鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時 do=18mm，鉆頭采用雙頭刃磨法，后角α o＝12°，二重刃長度 bε=2.5mm,橫刀長 b=1.5mm,寬 l=3mm,棱帶長度° ° ° ml5.1?120??10?30??2.選擇切削用量（1）決定進給量查《切》 rmf/86.~7. 5.120?dl所以， /0?按鉆頭強度選擇 按機床強度選擇rf/5.1 rmf/3.?最終決定選擇機床已有的進給量 經(jīng)校驗rmf/48.0?校驗成功。max609Ff??（2）鉆頭磨鈍標準及壽命 后刀面最大磨損限度（查《切》 ）為 0.5～０.８mm，壽命 ．min60?T（3）切削速度查《切》 修正系數(shù) rvc/18?0.1?TVK.MV.1tvK故 。0.Kx.v10apv rc/8min/3.180rdvns??查《切》機床實際轉(zhuǎn)速為 in/27rc?故實際的切削速度 dvsc/4.150?（4）校驗扭矩功率所以 NmMc6?N2.?mcM?故滿足條件，校驗成立。EPkwP?0.2~71３.計算工時 in10.45.3????nfLtm由于所有工步所用工時很短，所以使得切削用量一致，以減少輔助時間。擴鉸和精鉸的切削用量如下：擴鉆： in/27r?rmf/48.0?min/4.15vc?md8.190鉸孔： i/rrf/. i/.vc4.0?精鉸： in/27rrmf/48.0?min/4.15vc?0ITd工序四 以 φ20 孔為精基準，鉆、擴、鉸、精鉸 φ50 孔，保證空的精度達到 IT7。1. 選擇鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時 do=48mm，鉆頭采用雙頭刃磨法，后角 α o＝11°，二重刃長度 bε=11mm,橫刀長 b=5mm,弧面長l=9mm,棱帶長度 ° ° ° ml31?120?10??30?2.選擇切削用量（1）決定進給量查《切》 rf/.~0按鉆頭強度選擇 按機床強度選擇mf2?rmf/53.0?最終決定選擇 Z550 機床已有的進給量 經(jīng)校驗rf/4.校驗成功。max450126FFf??（2）鉆頭磨鈍標準及壽命 后刀面最大磨損限度（查《切》 ）為 0.8～1.2mm，壽命 min140?T擴孔后刀面最大磨損限度（查《切》 ）為 0.9～１.４mm，壽命in60?T鉸和精鉸孔后刀面最大磨損限度（查《切》 ）為０.６～０.９mm，壽命m12（3）切削速度查《切》 修正系數(shù) rvc/00.1?TVK.MV0.1?tvK故 。.1?Kx.v10apv rmc/2min/6.320rdns?查《切》機床實際轉(zhuǎn)速為 i/125rc?故實際的切削速度 ndvsc/8.0?（4）校驗扭矩功率所以 NmMc362?N2.14?mcM?故滿足條件，校驗成立。kwPkE95.?擴鉸和精鉸的切削用量同理如下：擴鉆： min/125r?rmf/40.?min/5.19vc?d7.490鉸孔： i/rrf/. i/6.vcm3.0?精鉸： in/125rrmf/40.?min/.19vc?750ITd３.計算工時 in52.03.128????nfLtm所有工步工時相同。工序五 切斷。工序六 以 φ20 孔為精基準，粗銑 φ50 孔上下端面。1. 加工條件工件材料：HT200,σ b =0.16GPa HB=190~241,鑄造。機床：XA5032 臥式銑床。刀具：W18Cr4V 硬質(zhì)合金鋼端銑刀,牌號 YG6。銑削寬度 ae60,深度apPcc=2.7kw。故校驗合格。6）計算基本工時tm＝L/ V f=(72+9)/375=0.216min.工序七 以 φ20 孔為精基準，精銑 φ50 孔上下端面，保證端面相對孔的垂直度誤差不超過 0.07。1. 加工條件工件材料：HT200,σ b =0.16GPa HB=190~241,鑄造。機床：XA5032 臥式銑床。刀具：W18Cr4V 硬質(zhì)合金鋼端銑刀,牌號 YG6。銑削寬度 ae60,深度apPcc=2.7kw。故校驗合格。6）計算基本工時tm＝L/ V f=(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，鉆 φ4 孔（裝配時鉆鉸錐孔） 。1. 選擇鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時 do=4mm，后角 α o＝16° ，二重刃長度 ° ° ° 120??50?30??2.選擇切削用量（1）決定進給量查《切》 rmf/02~18.?按鉆頭強度選擇 按機床強度選擇f5. rmf/53.0?最終決定選擇機床已有的進給量 經(jīng)校驗校驗成功。rf/2.0?（2）鉆頭磨鈍標準及壽命 后刀面最大磨損限度（查《切》 ）為 0.5～0.8mm，壽命 ．in20?T（3）切削速度查《切》 修正系數(shù) rmvc/18?.1TVK.MV.1tvK故 。0.Kx.v10?apv rmc/8in/14320rdns?查《切》機床實際轉(zhuǎn)速為 in/1360rc?故實際的切削速度 mdvsc/.7?（4）校驗扭矩功率故滿足條件，校驗成立。mcM?EcP３.計算工時 min021364????nfLtm工序九 以 φ20 孔為精基準，鉆一個 φ4 孔，攻 M6 螺紋。1. 選擇鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時 do=4mm，后角 α o＝16° ，二重刃長度 ° ° ° 120??450?30??2.選擇切削用量（1）決定進給量查《切》 rmf/02~18.?按鉆頭強度選擇 按機床強度選擇f5. rmf/53.0?最終決定選擇機床已有的進給量 經(jīng)校驗校驗成功。rf/2.0?（2）鉆頭磨鈍標準及壽命 后刀面最大磨損限度（查《切》 ）為 0.5～0.8mm，壽命 ．in20?T（3）切削速度查《切》 修正系數(shù) rmvc/18?.1TVK.MV.1tvK故 。0.Kx.v10?apv rmc/8in/14320rdns?查《切》機床實際轉(zhuǎn)速為 in/1360rc?故實際的切削速度 mdvsc/.7?（4）校驗扭矩功率故滿足條件，校驗成立。mcM?EcP３.計算工時 in021364????nfLtm螺紋鉆削由于沒有手冊可查，故以鉆削切削用量及其他鉆螺紋工序估算。祥見工藝卡片。工序十 以 φ20 孔為精基準，銑 47°凸臺。工序十一 檢查。其余幾步數(shù)據(jù)見工藝卡片。三、 卡具設計（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，本步的重點應在卡緊的方便與快速性上。（二） 卡具設計1． 定位基準的選擇出于定位簡單和快速的考慮，選擇∮50 孔為基準，即以一面上一長銷（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構(gòu)進行卡緊。2． 切削力和卡緊力計算本步加工可按鉆削估算卡緊力。實際效果可以保證可靠的卡緊。軸向力 NkfdCFFyMi 52.01.06.428.10 ?????扭矩 Mfyzc ??68.0.20 4.7.由于扭矩很小，計算時可忽略?？ňo力為 NFf04.52??取系數(shù) S1=1.5 S2=S3=S4=1.1則實際卡緊力為 F’=S1*S2*S3*S4*F=10.06N使用快速螺旋定位機構(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，而擋銷的偏角會使工件自重帶來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，故應當能滿足定位要求。4. 卡具設計及操作的簡要說明卡具的卡緊力不大，故使用手動卡緊。為了提高生產(chǎn)力，使用快速螺旋卡緊機構(gòu)。四、參考文獻1.《機械制造工藝學課程設計指導書》 機械工業(yè)出版社 趙家齊 編2.《簡明機械加工工藝手冊》 上海科學技術出版社 徐圣群 主編3.《機床夾具設計手冊》第二版 上?？茖W技術出版社4． 《切削手冊》 機械工業(yè)出版社 艾興 肖詩綱 編5.《機械設計課程設計指導手冊手冊》 哈爾濱理工大學6. 《機床夾具圖冊》 機械工業(yè)出版社