機械制造工藝學(xué)課程方案設(shè)計書實例

1、機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計任務(wù)書4,000 件）設(shè)計題目：撥叉（二）（CA6140）機械加工工藝規(guī)程編制及工裝設(shè)計（年產(chǎn)量:設(shè)計內(nèi)容：1.編制機械加工工藝規(guī)程，填寫工藝文獻 1套， 繪制零件毛坯圖1張2. 設(shè)計夾具1套，繪制夾具裝配圖和主要結(jié)構(gòu)零 件圖各1張3. 撰寫課程設(shè)計說明書 1份設(shè)計時間：、八 刖機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計是在我們完成了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課程、 技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進行的。通過機床加工工藝及夾具 設(shè)計，匯總所學(xué)專業(yè)知識如一體（如機械零件設(shè)計、金屬切削機 熟悉與理解，并為以后的實際工作奠定堅實的基礎(chǔ)！床、機械制造 工藝等）。讓我們對所學(xué)的專業(yè)課得以鞏固、復(fù)習(xí)及實用，在理論

2、與實踐上有機結(jié)合；使我們對各科的作用更加深刻的設(shè)計目的：機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計，是在學(xué)完機械制造工藝學(xué)及夾具設(shè)計原理課程，經(jīng)過生產(chǎn)實習(xí)取得感性知識后進行的一項教學(xué)環(huán)節(jié)；在老師的指導(dǎo)下，要求在設(shè)計中能初步學(xué)會綜合運用以前所學(xué)過的全部課 程，并且獨立完成的一項工程基本訓(xùn)練。同時，也為以后搞好畢業(yè)設(shè) 計打下良好基礎(chǔ)。通過課程設(shè)計達到以下目的：1、能熟練的運用機械制造工藝學(xué)的基本理論和夾具設(shè)計原理的 知識，正確地解決一個零件在加工中的定位， 夾緊以及合理制訂工藝 規(guī)程等問題的方法，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。2、通過對零件某道工序的夾具設(shè)計，學(xué)會工藝裝備設(shè)計的一般 方法。通過學(xué)生親手設(shè)計夾具的訓(xùn)

3、練，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計的能力。3、課程設(shè)計過程也是理論聯(lián)系實際的過程，并學(xué)會使用手冊、 查詢相關(guān)資料等，增強學(xué)生解決工程實際問題的獨立工作能力。一零件的分析甘卄2技術(shù)靈求磁 R3R5a2.毋越后醉亀毛VL3” MM 2C45.（一）、零件的作用：題目給定的撥叉（CA6140位于車床變速機構(gòu)中，主要起換擋使 主軸回轉(zhuǎn)運動按照 工作者的要求進行工作。工作過程：撥叉零件是 在傳動系統(tǒng)中撥動滑移齒輪，以實現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)速。轉(zhuǎn)向。其花鍵孔？25與軸的配合來傳遞凸輪曲線槽傳來的運動。零件的2個交叉頭補位與 滑移齒輪相配合。（二）、零件的工藝分析CA6140車床撥叉（二）共有兩個加工表面，它們之間有一定的位置 要求。1

4、、一花鍵孔的中心線為基準的加工面這一組面包括？25H7的六齒方花鍵孔、？22H2的花鍵低空及兩 端的2X 15°的倒角、距花鍵孔中心線上方22mm的平面以及距中心 線下方15mm的平面。2、以工件左端為基準的寬度為18H11的槽18H11的槽的2個內(nèi)表面與花鍵槽的中心線有垂直度公差 0.08二、工藝規(guī)程設(shè)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。加上工件的年產(chǎn)量為4000件，屬于大批量生產(chǎn)，采用金屬膜鑄造成型。根據(jù)機械加工工藝手 冊選擇鑄件的加工余量等級為7級，底面及側(cè)面澆注確定待加工表 面的加工余量為

5、4mm（二）、基準的選擇-A1. 粗基準的選擇：因為要保證花鍵的中心線垂直于右端面，所以以40的外圓表面作為粗基準。同時也以工件的右端面作為粗基準2. 精度基準的選擇：為保證定位基準和工序基準重合，以零件的左 面C面為精基準。（三）制定工藝路線制定工藝路線得出發(fā)點，應(yīng)當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(yīng)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1粗、精銑工件的左端面（C面）工序2擴花鍵孔孔到？22工序3锪倒角花鍵孔2X 15&#

6、176;工序4粗、精銑臺階面B面工序5鉆孔2X M8，攻螺紋，鉆?5錐孔工序6粗、精銑寬度為18的槽和槽的上表面的平面工序7拉花鍵工序8去毛刺工序9終檢2. 工藝路線方案二工序1粗、精銑工件的左端面（C面）工序2擴花鍵孔到?22工序3锪倒角花鍵孔2X15°工序4 拉花鍵工序5粗、精銑臺階面B面工序6粗、精銑寬度為18的槽和槽的上表面的平面工序7鉆孔2X M8，攻螺紋，鉆?5錐孔工序8 去毛刺工序9 終檢3. 工藝路線方案三工序1粗、精銑工件的左端面（C面）工序2擴花鍵孔到？22工序3锪倒角花鍵孔2X 15°工序4粗、精銑臺階面B面工序5粗、精銑寬度為18的槽和槽的上表面的平

7、面工序6鉆孔2X M8，攻螺紋，鉆?5錐孔工序7 拉花鍵工序8 去毛刺工序9 終檢工藝方案的比較和選擇：方案二把拉花鍵放接在擴孔和倒角之后，因為花鍵孔的精度要求比較高，后面接下來的加工還要用花鍵孔來作為 定位，易破壞拉花鍵的精度。所以應(yīng)把拉花鍵放在最后一道工序，因 為它的加工的精度要求比較高，加工是一次完成，不會破壞加工的精 度要求。再看方案一和方案三，方案一把鉆孔安排在加工好臺階面之 后接著進行，之后又還要進行銑槽的工序，為了方面加工和合理安排 加工順序，所以還是把銑的部分安排在一起，方便加工。綜上考慮, 最終選擇工藝路線方案三為最終方案。（四）、機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定CA6

8、140車床撥叉：零件材料為 HT200，硬度190210HB，毛坯重量0.8kg，生產(chǎn)類型大批量，鑄造毛坯。1. 端面（C面）的加工余量查簡明機械加工工藝手冊（以下簡稱“簡明手冊”）表10-6取銑 削的加工余量：粗銑 3mm精銑 1mm2. 花鍵底孔的加工余量內(nèi)孔？20先鑄出，所以取鉆孔的雙邊加工余量為 2mm,單邊為1mm3. B面（臺階面）的加工余量查簡明手冊表1-22取銑削的加工余量：粗銑 2mm精銑 1mm4. 寬度為18的槽查機械加工工藝手冊表 3.2-29取銑削的加工余量：粗銑 3mm （雙邊余量）精銑 1mm （雙邊）5. 拉花鍵孔花鍵孔按外徑定位 查機械加工工藝手冊表 3.2-

9、19取加工余量為2Z=1mm。6. 其他尺寸直接鑄造得到7. 毛坯尺寸考慮到零件的很多表面沒有粗糙度要求， 不需要加工。從鑄造出 來即可符合使用要求，因此，只采取75X 40的表面加工余量。查機 械加工工藝手冊表3.1-24，確定毛坯的尺寸公差為 CT7,表3.1-21 查得CT7=1.1mm相應(yīng)計算如下：名義尺寸：80+4=84mm最大極限尺寸=80+4+CT7=85.1mm最小極限尺寸=80+4-CT7=82.9mm具體毛坯尺寸見后附的毛坯圖（五）、確立切削用量及基本工時確定切削用量及基本工時工序I:銑削端面。本工序采用計算法確定切削用量。1. 加工條件工件材料：HT200，查簡明手冊表1

10、0-3 ,?。═b=195N/mm2=0.195GPa=195MPa 選取用金屬型鑄造。加工要求：粗銑75 40mm右端面，然后精銑此端面。主軸轉(zhuǎn)速301500r/min,機床功率9.06kw。最高表面粗糙度可達1.6。刀具：查簡明手冊表12-21，取刀具材料YG6。查機械加工工 藝手冊表 9.2-11選取鑲齒套式面銑刀(GB1129-85),刀具直徑 D=80mm,齒數(shù) z=10。Kr= 90。2. 計算切削用量粗銑75 40 mm右端面進給量選擇：根據(jù)機械加工工藝手冊表 9.4-1,工件夾具系統(tǒng)剛 度為中等條件，取每齒進給量fz=0.2mm/z。背吃刀量ap=3mm。銑削速度：參考簡明手冊

11、表11-28,選取銑削速度為60m/min。按機械加工工藝手冊表9.2-11選取d/z=80/10,即銑刀直徑80mm, 銑刀齒數(shù)為10。由公式"艷000 6°=238r/min。兀 d3.1480銑床為8級級數(shù)，按機床手冊及計算，有 n=240r/min這一轉(zhuǎn)速，與 理論轉(zhuǎn)速相近，即可選此轉(zhuǎn)速。實際銑削速度 v = n"：d = 240 3.14 80 = 60.28m/min。1000 1000查機械加工工藝手冊表 9.4-31，可知銑削基本時間tmw b I2 ,Vf其中vf為工作臺每分鐘進給量，Vf = fz z n =0.2 10 24O=480mm/m

12、in。lw為工件銑削部分長度，75mm;h為切入行程長度，有公式h =0.5 d-d2-ae213-0.5 80 - 802二4022 =7.36mm。I2為切出行程長度，82mm。所以粗銑時基本時間為 tm= (75+7.36+82) /480=0.342min二21s。精銑75 40 mm右端面銑床，刀具的選取同粗銑一致。背吃刀量 ap=1mm,銑削速度：要求表面粗糙度為 農(nóng)=3.2肝,查機械加工工藝手冊表9.4-3，每轉(zhuǎn)進給量取f =0.8mm/r根據(jù)簡明手冊表11-28，可取銑削速度v=80m/min1000v d1000 803.14 80= 318.47r /min查機床手冊及計算

13、，取銑床轉(zhuǎn)速為n=320r/mi n。實際銑削速度 vd = 320 3.14 80 = 80.384m/min 1000 1000基本時間計算如粗銑vf = f n =0.8 320 = 256mm/minlw, l1, l2與粗銑加工相同。tm75 7.36 82256= 0.64 min =39s。工序2擴孔選用搖臂鉆床Z3063,查簡明手冊表14-12,鉆速范圍201600r/min鉆頭材料：高速鋼查表11-12,鉆削速度取v鉆=0.35m/s=21m/min擴鉆孔時的切削速度v=0.4v鉆二0.4 2仁8.4m/min由公式1000v1000 8.43.14 22= 121.60r/

14、min按機床選取n=140r/min得實際鉆削速度v =仝衛(wèi)1000基本時間t140 3.14 22 小 ,.9.7m/min 1000由金屬切削手冊表7-7有：T =(L 0.3d°)/s分其中 s分二 f *n =0.8 140 = 112mm/sL為鉆削長度，d。為鉆削直徑。T = 80 0.3 22 /112 =0.7min =47s工序三 锪倒角3s.由于此道工序用時較短，一次就可以完成，按經(jīng)驗選取時間為工序四粗、精銑上端臺階面工步1粗銑刀具選擇：YG 6的鑲齒端面銑刀機床：查機械加工工藝手冊選取立式銑床X5020A功率為：3.79Kw主軸轉(zhuǎn)速范圍為：40-1800 r/m

15、i n表 9.2-11 選?。?d/z=80/10背吃刀量：2mm進給量取fz=0.25mm/r銑削速度根據(jù)簡明手冊表 11-28選：V=60m/mi n由公式 n =12°°1=( 1000 60) / (3.14 60) =238 r/min nd按機床選取轉(zhuǎn)速為 n=240r/mi n所以，實際銑削速度 V=n n d/1000=60.29 r/min基本時間：由機械加工工藝手冊表9.4-31主偏角Kr=90 °f mz = f *n *z=600mm/min1廣°.5 d。- ,.d20ae2 +( 13)=0.5(80- .802 -302)

16、2 = 4.92mmt=(ll2 l3)/f mz=(80+4.92+82)/600=0.28min=17s工步2精銑背吃刀量：1mm查機械加工工藝手冊表 9.4-3選每齒進給量：fz=0.15mm/z查簡明手冊表11-28選銑削速度V=75m/minn 二二(1000x75)/(3.14 x80)=298r/min按機床選取轉(zhuǎn)速n=300r/min則實際額銑削速度為 V= V=n n d/1000=75.36 m/min基本時間：f mz = f *n *z=0.15x300x 10=450 mm/mint=(l1 J2 j3)/fmz=(80+4.92+82)/450=23s工序五銑槽工步

17、1粗銑 機床還是選用上面所用型號的銑床查機械加工工藝手冊表 3.2-29粗銑的背吃刀量 ap=1.5mm (單邊)按機械加工工藝手冊表 9.2-2選取 直柄立銑刀d/z=16/3銑刀每齒進給量fz=0.16mm/z刀具材料選用：高速鋼按簡明手冊選取銑削速度 V=18m/mi nn =lOO0v=(i00ox 18)/(3.14 x 16)=358 r/mi nd按機床選取轉(zhuǎn)速為：n=390r/mi n基本時間t:t=d h If根據(jù)機械加工工藝手冊表 9.4-31，式子中的|廣0.5d (12)hap1l=40mmf mzfn *z=0.16x3x390=187.2mm/minzl1=0.5X

18、 16+2=10 mm 取2=2mm,i=2所以，t=40 10 - 2 =0.56mi n = 34s187.2工步2 :精銑 被吃刀量ap2=1mm雙邊 選取d/z=18/3，按機械加工工藝手冊表 9.4-3選取fz=0.12mm/z按簡明手冊表11-28取Vc=25m/min,所以 n=100OV "=1000x25/ x18=442.32r/min選取 450r/minTT基本時間 t t= (l+l i+l 2) /fmzfmz=fz x Z x n=0.12x3x450=162mm/mi n所以 t=52x2/162=0.64min二39s工序六 鉆孔2-M8，攻螺紋，鉆

19、錐孔安裝1工步1 :鉆孔2-6.7mm確定進給量f :根據(jù)機械加工工藝手冊表 10 4-1.當HT200的 a b<200MPa加工此直徑孔的f=0.360.44mm/r，由于零件在加工 孔后要螺紋，故進給量應(yīng)乘以0.5 ,則f= (0.360.44) x0.5=0.18 0.22mm/r。查簡明手冊表2-35，選用Z525立式鉆床，根據(jù)機床 選用 f=0.22mm/r切削速度，根據(jù)簡明手冊表 2-15，得V=19m/min,所以Ns=1000V/ 二 dw=1000x19/ x6.7=903r/min根據(jù) Z525 機床，選用 Nw=960r/min ,故實際切削速度為31V= x6.

20、7x960/1000=20.2m/mi n切削加工時，l=11mm查機械加工工藝手冊10 4-43有，l1=3mm,JIlf= (dwxcotkr/2 ) +3=6.35mm (取 kr=45 ° )則 tm1= (l+l 1+l f) /Nwf= (11+3+6.35) /960x0.22=0.0964min以上為一個孔的機動時間，故本工步的機動時間為tm=2xtm1=0.193min工步2 :鉆孑L4mm(T確定進給量f :根據(jù)機械加工工藝手冊表 10 4-1.當HT200的b<200MPa加工此直徑孔的 f=0.180.22mm/r，查簡明手冊表2-35，選用Z525立式

21、鉆床，根據(jù)機床選用f=0.22mm/r切削速度，根據(jù)簡明手冊表 2-15，得V=19m/min,所以Ns=1000V/ 二 dw=1000x19/ x4=1512r/min根據(jù)Z525立式鉆床，選用Nw=960r/min ,故實際切削速度為JTV= x4x960/1000=12.1m/min切削加工時，l=11mm查機械加工工藝手冊104-43有，l1=3mm,lf= (dwxcotkr/2 ) +3=5mm (取 kr=45 ° )所以 tm2= (l+l 1+lf) /Nwf= (11+3+5) /960x0.22=0.0900min安裝2工步1: M8絲錐攻螺紋2-M8查機械加

22、工工藝手冊表 16 2-15.得切削速度V=0.1m/s=6m/min ,Ns=238r/mi n按機床選取 Nw=195r/min，貝S V= x8x195/1000=4.9m/min機動加工時，l=11mnr, l1=3mm, l2=3mm,攻 M8 孑L tm1= (l+l 1+l 2) x2/Nwfx2=0.349min工步2:較門5mn錐孔查表機械加工工藝手冊16 4-40 得f=0.08mm/r安Z525立式鉆 床選取f=0.1mm/r查表機械加工工藝手冊16 4-41 得V=6m/min，則實際速度V= x5x195/1000=3.06m/mi n機動加工時 lw=11mm,lf

23、=3mm查機械加工工藝手冊表16 4-43 可得。所以 tm= (Iwf) /Nwf= (3+11) /195x0.1=0.718min工序七 拉花鍵刀具：短形花鍵拉刀，表8-2金屬切削手冊據(jù)表8-6選取拉刀齒開量 S齒=0.08mm根據(jù)金屬切削手冊拉削速度一般在1-8m/min內(nèi)。HB=195.6,取V=3m/min即 V=0.05m/s拉削工時 t=Zb I n k/1000VfzZZb 單面余量(25-22) /2=1.5mmL拉削表面長度80mmH校準部分長度系數(shù)，取1.2K機床返回行程系數(shù)，取1.4Z拉刀同時工作齒數(shù)，取 Z=7表8-7P拉刀齒距，取P=13表8-7t= (1.5x8

24、0x1.4x1.2 ) / (1000x3x0.08x7 ) =0.12min=8s最后，將以上各工序切削用量、工時定額的計算結(jié)果，連同其它加工數(shù)據(jù)，一并填入機械加工工藝過程綜合卡片(后附)。二、夾具設(shè)計（一）、問題的提出本夾具主要是用來粗、精銑工件的臺階面，這個端面對花鍵孔的 中心線有一定的技術(shù)要求。要求對中心線的平行度公差為 0.02。端面 的粗糙度也有要求，要求為 Ra3.2,所以采取一次粗加工再加一次精 加工即可得到要求的精度。在本道工序加工時，我們應(yīng)首先考慮保證 臺階面的加工精度，如何提高生產(chǎn)效率，降低勞動強度。為此，設(shè)計 專用夾具。（二）、夾具設(shè)計1. 定位基準的選擇首先考慮臺階面

25、的設(shè)計基準為花鍵孔中心線。 而臺階面對花鍵孔 的中心線有平行度要求，所以選擇用花鍵孔中心線定位，再綜合考慮， 選擇工件的左端面也作為定位基準。2. 切削力的計算及夾緊力的計算刀具：YG 6鑲齒端面銑刀？80z=10查機械加工工藝手冊得切削力的計算公式：Xf Yf UfF二Cf =p 9f aw廠Qf Wfd。查表 9.4-10得：Cf=7750,Xf=1.0,Yf=0.75,Uf=1.1,Wf=0.2,Qf=1.3a f =0.25mm,aw =30mm,ap =2mm.帶入數(shù)據(jù)計算0.751.1F=7750 2（0 25 023 10 =2591.56（ N）80 匯240因為銑削力是水平的，所以 實際的切削力F=2591.56N 但是在計算切削力時，必須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。安全系數(shù)K=K1 K2 K3 K4其中選取：K1為基本安全系數(shù)1.5K2為加工安全系數(shù)1.1K3為刀具鈍化系數(shù)1.1K4為斷續(xù)切削系數(shù)1.1所以F修正二K所以 F修正=1.5 1.1 1.1 1.1 2591.56=5174.05(N)本夾具采用的是斜楔機構(gòu)夾緊，選楔角=15。查機床夾