機(jī)械制造工藝過程設(shè)計(jì)

1、前 言通過機(jī)床工藝及夾具設(shè)計(jì)，匯總所學(xué)專業(yè)知識如一體(如公差于配合、機(jī)械零件設(shè)計(jì)、機(jī)械原理、機(jī)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(shí)用，在理論與實(shí)踐上有機(jī)結(jié)合；使我們對各科的作用更加深刻的熟悉與理解，并為以后的實(shí)際工作奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)！在這次設(shè)計(jì)中，我們主要設(shè)計(jì)C6140撥叉的夾具。在設(shè)計(jì)中閱讀大量的參考資料并且得到老師的指導(dǎo)由于能力有限在設(shè)計(jì)中難免有不足之處，懇請各位老師、同學(xué)批評指正。一 設(shè)計(jì)的目的：機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì),是在學(xué)完機(jī)械制造工藝學(xué)及夾具設(shè)計(jì)原理課程，經(jīng)過生產(chǎn)實(shí)習(xí)取得感性知識后進(jìn)行的一項(xiàng)教學(xué)環(huán)節(jié)；在老師的指導(dǎo)下，要求在設(shè)計(jì)中能初步學(xué)會(huì)綜合運(yùn)用以前所學(xué)過的全部課程

2、，并且獨(dú)立完成的一項(xiàng)工程基本訓(xùn)練。同時(shí)，也為以后搞好畢業(yè)設(shè)計(jì)打下良好基礎(chǔ)。通過課程設(shè)計(jì)達(dá)到以下目的：1、通過對零件某道工序的夾具設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)工藝裝備設(shè)計(jì)的一般方法。通過學(xué)生親手設(shè)計(jì)夾具（或量具）的訓(xùn)練，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力。2、能熟練的運(yùn)用機(jī)械制造工藝學(xué)的基本理論和夾具設(shè)計(jì)原理的知識，正確地解決一個(gè)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。3、學(xué)會(huì)使用手冊及圖表資料。掌握與本設(shè)計(jì)有關(guān)的各種資料的名稱和出處，能夠做到熟練運(yùn)用。4、通過課程設(shè)計(jì)也提高了自己的編寫文件的能力二 零件的分析（一）、零件的作用：題目給定的零件是CA6140撥叉（見附圖1）它位于車床變速機(jī)構(gòu)中，主要起換檔，使主

3、軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)按照工作者的要求進(jìn)行工作。通過撥叉的撥動(dòng)使車床滑移齒輪與不同的齒輪嚙合從而達(dá)到要求的主軸轉(zhuǎn)速。寬度為30+0.0120mm的面寸精度要求很高，因?yàn)樵趽懿姘蝿?dòng)使滑移齒輪時(shí)如果槽的尺寸精度不高或間隙很大時(shí)，滑移齒輪得不到很高的位置精度。這樣滑移齒輪就不能很好的與其他齒輪進(jìn)行正確有效的嚙合。從而影響整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的工作。所以，寬度為30+0.0120mm的面和槽之間滑移齒輪的配合精度要求很高。（二）、零件的工藝分析：CA6140撥叉共有兩組加工表面。1. 以花鍵孔的中心線為基準(zhǔn)的加工面這一組面包括Ø26+0.230mm的六齒方花鍵孔、Ø23+0.280花鍵底孔兩端的2X1

4、50到角和距中心線為22mm的平面。2. 以工件右端面為基準(zhǔn)的Ø26+0.230mm的花鍵經(jīng)上述分析可知， 對于兩組加工表面，可先加工其中一組表面，然后借助于專用夾具加工另一組表面。二、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)(一) 確定毛坯的制造形成。 零件材料HT200、考慮到此零件的工作過程中并有變載荷和沖擊性載荷，因此選用鍛件，以使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件的工作可靠。由于生產(chǎn)綱領(lǐng)為中批生產(chǎn)而且零件的尺寸并不很大，故可采取模鍛成型。經(jīng)查金屬機(jī)械加工工藝人員手冊表5-5取等級為2級精度底面及側(cè)面澆注確定待加工表面的加工余量為3±0.8mm。毛坯零件圖見附圖：（二）基準(zhǔn)的選擇。1. 粗基準(zhǔn)的選

5、擇：因?yàn)橐ＷC花鍵的中心線垂直于右端面，所以以40的外圓表面的粗基準(zhǔn)。2. 精度基準(zhǔn)的選擇：為保證定位基準(zhǔn)和工序基準(zhǔn)重合，以零件的A面為精基準(zhǔn)。（三）制定工藝路線工藝路線方案一：工序一：鑄造毛坯；工序二：粗、半精銑左端面C面，工序三：終檢，入庫。工序四：拉花鍵25H7工序五：粗銑底面D面及18H11槽；工序六：半精銑底面D面及18H11槽；工序七：鉆配作孔、螺紋孔；工序八：去毛刺；工序九：鉆孔并擴(kuò)花鍵底孔22并锪2×75°倒角 工藝路線方案二：工序一：鑄造毛坯；工序二：粗、半精銑左端面C面，工序三：鉆孔并擴(kuò)花鍵底孔22并锪2×75°倒角；工序四：拉花鍵

6、工序五：粗、半精銑底面D面；工序六：鉆配作孔、螺紋孔；工序七：粗、半精銑槽；工序八：去毛刺；工序九：終檢，入庫。比較兩種工序加工方案，考慮到加工過程中粗精銑同一面可用同一夾具和刀具，為了減少換夾具及刀具的時(shí)間，縮短加工工時(shí)提高加工效率，故采用第二種加工方案。（四）、機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定： CA6140的撥叉材料為HT200。毛坯重量為1.0 kgb =160MPa HBS 生產(chǎn)類型為由大、中批量生產(chǎn)，采用模鍛鍛模。 根據(jù)上述原始資料和加工工藝，分別確定各個(gè)加工表面的機(jī)械加工余量，工序尺寸以及毛坯尺寸。 根據(jù)零件圖計(jì)算輪廓尺寸，長40mm，寬為80mm，高為75mm，故零件最大

7、輪廓尺寸為80mm。 選取公差等級CT由機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南中表5-1可查得毛坯件的公差等級為810級，取為10級。 求鑄件尺寸公差 根據(jù)加工面的基本尺寸和鑄件公差等級CT，由機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南中表5-3可查得尺寸公差為CT=3.2mm 求機(jī)械加工余量由機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南表5-5查得機(jī)械加工余量等級范圍為DF，取為E級 求RAM（要求的機(jī)械加工余量）對所有的加工表面取同一數(shù)值，由機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南表5-4查得最大輪廓尺寸為80mm、機(jī)械加工余量為E級，得RAM數(shù)值為0.7mm。 求毛坯尺寸 2-M8通孔和5錐孔較小鑄成實(shí)心；C、面單側(cè)加工，應(yīng)由機(jī)械制造技術(shù)

8、基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南式5-2求出，即： R=F+RAM+CT/2=80+0.7+3.2/2=82.3mm D面為單側(cè)加工，毛坯尺寸由機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南式5-1求出，即： R=F+RAM+CT/2=72+0.7+3.2/2=74.3mm為了簡化鑄件的形狀取R75mm 鑄件毛坯尺寸公差與加工余量見下表：項(xiàng)目C面D面公差等級CT1010加工面基本尺寸8072鑄件尺寸公差3.23.2機(jī)械加工余量等級EERAM0.70.7毛坯基本尺寸82.3751、C面的單邊總加工余量為Z2.3mm。查機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南表5-49精加工余量故粗加工余量為Z1.3m2、D面精加工余量同C面Z1mm故D面粗

9、加工余量Z2mm3、花鍵孔要求以花鍵外徑定心，故采用拉削加工內(nèi)空尺寸為。由機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南表5-42卻定孔的加工余量分配：鉆孔：20mm擴(kuò)孔：22mm拉花鍵孔(6-25H7*6H9)4、銑18H11槽由機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南表5-41查得粗銑后半精銑寬度余量Z3mm粗銑后公差為+0.18+0.27半精銑后公差為+0.11（IT11）（五）確定切削用量及基本工時(shí) 工序一：鑄造毛坯工序二：粗、半精銑左端面75×40面即C面。一、 粗銑面75×40面1、 背吃刀量的確定因?yàn)榍邢饔嗔枯^小故一次切削就可切除所有余量故a10=z=1.3mm。2、 進(jìn)給量的確定。選用硬

10、質(zhì)合金端銑刀刀具材料為YG6銑刀直徑為8mm齒數(shù)為10，選用X5032，立式升降臺銑床，功率為7.5KW。由實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊表1192可查得每齒進(jìn)給量fz0.140.24mm取fz0.2mm/z3、 銑削速度的確定。由實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊表11-94可查得灰鑄鐵的硬度為150225HBS，查得Vc=6010m/min。則主軸轉(zhuǎn)速為n1000Vc/D238.8437.9r/min 。VffzZn477.6875.6r/mm。故取n300r/min ，Vf480mm/min。切削工時(shí)：由切削用量簡明手冊表3.26可查得入切量及超切量Y+=12mm。故 t 0.18mim。二、 精銑75

11、5;40面1、 背吃刀量的確定由實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊表6-30查得半精銑的銑削用量為1mm ，即ap1mm。2、 進(jìn)給量的確定選用與粗銑刀同樣的刀具與機(jī)床，由實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊表11-92要求表面粗糙度為3.2查得每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為0.51.0故取0.5mm/r3、 銑削速度的確定由實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊查得銑削速度為60110m/min則機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n1000Vc/D=238.8437.9r/mim取n300r/min，則Vf150mm/min。4、 計(jì)算切削工時(shí)由切削用量簡明手冊表3.26查得入切量和超切量Y+12mm。則 t 0.61mim 工序三 鉆22花鍵底孔，擴(kuò)花鍵底孔22倒2×

12、;75o倒角一 、鉆20的孔1） 決定進(jìn)給量由切削用量簡明手冊表2.7選擇高速鋼麻花鉆頭其直徑do20mm。鑄鐵的硬度大于200HBS查得進(jìn)給量f=0.430.53mm/r由于Yd80/204查得修正系數(shù)Ktf0.95則f0.410.50mm/r。由切削用量簡明手冊表2.8可查得鉆頭強(qiáng)度允許的進(jìn)給量為f1.75mm/r。由切削用量簡明手冊表2.9可知機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度所允許的鉆削進(jìn)給量。選用Z525鉆床由表2.35查得進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的最大抗力Fmax8830N，do20.5，查f0.93mm/s，故取f0.48由切削用量簡明手冊表2.19查得高速鋼鉆頭鉆孔的軸向力F5510N小于Fmax，故可用。

13、2） 確定鉆頭的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命。由切削用量簡明手冊表2.12查的鉆頭后刀面最大磨損量取0.6mm，壽命為T=15mim。 3） 確定切削速度 286.6r/min 由切削用量簡明手冊表2.35取n272r/min則實(shí)際切削速度Vc17.1 m/min。4）檢驗(yàn)機(jī)床扭矩及功率 由切削用量簡明手冊表2.20可查得f0.5 mm/r時(shí)，Mc76.81Nm。當(dāng)nc272r/min時(shí)由切削用量簡明手冊表2.35可查得Mm144.2Nm。 由切削用量簡明手冊表2.23查得Pc1.1 kw。Pe2.6×0.817.76 kw。 因?yàn)镸cMm，PcPe，故所選切削用量可用。 f0.48mm/r ，n

14、nc272r/min。Vc17m/min。計(jì)算基本工時(shí)： tm由切削用量簡明手冊表2.29查得入切量與超切量分別為10mm和10mm。故： tm0.69 mim。二、擴(kuò)20孔。1、確定背吃刀量由切削用量簡明手冊查得背吃刀量為2mm。2、確定進(jìn)給量由切削用量簡明手冊查的f0.60.7mm/r。根據(jù)機(jī)床說明書取f0.62mm/r3、計(jì)算切削速度 5.78.5 m/min由此可知主軸的的轉(zhuǎn)速為： n82.5r/min根據(jù)機(jī)床說明書取n140r/min，則實(shí)際切削速度v9.67 m/min 4、計(jì)算切削工時(shí) 由切削用量簡明手冊表2.5可查得Kv3060，取Kv45。 由機(jī)械加工工藝手冊表查得tm，式中

15、各參數(shù)：L=80mm，L11.7072.107，取L12mm。故tm0.8min工序四 拉花鍵孔由機(jī)械加工工藝手冊表4.1-42拉刀的齒開量查得矩形花鍵拉刀，工件材料鑄鐵的齒開量為0.040.1mm，取齒開量為0.06mm。拉削速度由機(jī)械加工工藝手冊表4.165查得表面粗糙度要切Ra1.252.5，拉削速度為級的花鍵拉削速度為 Vc4.53.5 m/min 取Vc3 m/min拉削級別由機(jī)械加工工藝手冊表4.166查得。拉削加工工時(shí) t式中Zb為單面余量Zb 1.5 mmL為拉削表明長度 L80 mm為拉削系數(shù)，取1.2K 考慮機(jī)床返回行程系數(shù)取 k1.4v為拉削速度fz為拉刀單面齒開量z為拉

16、刀同時(shí)工作齒數(shù)zL/PP為拉刀齒距 P（1.251.5）1.35 12 mm所以拉刀同時(shí)工作齒數(shù)為 zL/P=80/127所以 t 0.16 min工序五 粗、精銑80×30面 一、粗銑80×30面 1、加工余量的確定 由前面可知粗加工加工余量為2 mm，加工余量較小故采用一次切削故ap2 mm。 2、切削用量的確定 由機(jī)械加工工藝手冊表2.120選擇高速鋼立銑刀，銑刀直徑為16 mm齒數(shù)為3。 由機(jī)械加工工藝手冊表2.196查得加工材料為灰鑄鐵，銑削寬度為awdo/4，銑刀的銑削速度為v18.29m/min，每齒進(jìn)給量為0.0630.102 mm/z則主軸轉(zhuǎn)速為 n=35

17、8.3577.2 r/min 取n460r/min，由此可得Vf0.09×3×460 124.2 mm/min 3、銑削加工工時(shí)的計(jì)算 由機(jī)械加工工藝手冊表2.194可查得 t 式中i為次給次數(shù)i 8 0.5do+（0.51.0）9 mm 12 mm取2 mm則 t5.86 min精銑 80×30面 1、加工背吃刀量ap的確定由前面可知道精銑的加工余量為1 mm，故ap1 mm 2、進(jìn)給量的確定由精銑加工工藝手冊表2.172查得高速鋼立銑刀直徑為16 mm，選用與粗銑時(shí)同一銑刀和機(jī)床。銑削寬度為aw3 mm是的每齒進(jìn)給量為0.080.05 mm/z，因?yàn)楸砭纫?/p>

18、較高故fz0.06 mm/z 3、切削用量的確定由機(jī)械加工工藝手冊表2.175查得銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)查得后刀面最大磨損限度為0.20.25 mm。由機(jī)械加工工藝手冊表2.176限度壽命查得限度壽命T=60min。由機(jī)械加工工藝手冊表2.1-92查得Vc22 m/min，則銑床的主軸轉(zhuǎn)速： n437.9 r/min取n460 r/min。 則Vffz*z*n0.06*3*460 =82.8 mm/min 4、計(jì)算銑削加工工時(shí)由上面可知 t式中 、與上述所相同。 30/310將各參數(shù)代入上式可得： t×10 11 min工序六 鉆兩M8底孔及攻螺紋 1、選擇切削用量 選擇高速鋼直柄麻花鉆直徑為

19、7，鉆頭形狀為雙錐修磨橫刃。由切削用量簡明手冊表2.7查得進(jìn)給量f0.360.44mm/r，由切削用量簡明手冊表2.83和鉆頭允許的進(jìn)給量確定進(jìn)給量f0.86mm/r。由切削用量簡明手冊表2.9機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)所允許的鉆削進(jìn)給量查得f1.6mm/r。故由Z525型立式鉆創(chuàng)說明書取f0.36mm/r。 2、確定鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命由切削用量簡明手冊表2.12查得磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為0.50.8壽命為T35min。 3、確定切削速度由切削用量簡明手冊表2.15查得切削速度為V18m/min。則主軸轉(zhuǎn)速為 n818.9 r/min。由Z525鉆床說明書由就近原則取n680 r/min。故實(shí)際切削速度為v14.9 m

20、/min 4、校核機(jī)床扭矩及功率由切削用量簡明手冊表2.20查得 =420, =1 0.8，=0.206, 2.0, =0.8 420×72×0.360.8×1 1298.3 N Mc0.206×72×0.360.8×14.5 Nm Pc0.32 KW根據(jù)Z525機(jī)床說明書可知Mm=42.2 Nm, Pe=2.8*0.81=2.26 KW, Fmax=8830 N 由于上面所算出的的數(shù)據(jù)都小于機(jī)床的各個(gè)相應(yīng)的參數(shù)，故機(jī)床符合要求。5、計(jì)算鉆削加工工時(shí) 由切削用量簡明手冊表2.29查得入切量和超切量y的值為6 mm。故 t 0.07 m

21、in 因?yàn)楸砻娲嬖趥z加工孔故加工工時(shí)為T=2t0.14 min。二、攻M8螺紋 由機(jī)械加工工藝手冊表7.2-4選用M8細(xì)柄機(jī)用絲錐，在普通鉆床上攻絲。 由機(jī)械加工工藝手冊表7.2-13在普通鉆床上攻絲切削速度表查得Vc1112 m/min。故鉆床主軸的轉(zhuǎn)速為： 我n437.9 477.7 r/min 由Z525的說明書的參數(shù)可取n392 r/min。故實(shí)際切削速度為 Vc9.8 mm/min攻螺紋機(jī)動(dòng)實(shí)際的計(jì)算 我tm 其中：工件螺紋的長度10 mm。 ：絲錐切削長度22 mm。 ：攻螺紋是的超切量（23）P取3。 ：攻螺紋是的轉(zhuǎn)速392 r/min。 ：絲錐退出時(shí)的轉(zhuǎn)速680 r/min。

22、P:螺距。工序七 銑18H11的槽 一、粗銑18H11槽1、選擇與加工80×30平面同一規(guī)格的銑刀，同一銑床。 因?yàn)椴凵顬?5 mm 故銑18H11槽時(shí)底邊留有5 mm的加工余量，精銑以達(dá)到圖紙所規(guī)定的表面粗糙度的要求故ap30 mm 2、切削用量的確定 由機(jī)械加工工藝手冊表2.1-96查得切削速度為 V1829 m/min 每齒進(jìn)給量為fz0.0630.102 mm/z取fz0.09 mm/z。則銑床主軸轉(zhuǎn)速為 n=358.3577.2 r/min根據(jù)機(jī)床說明書可取n460 r/min。則實(shí)際轉(zhuǎn)速為 Vffznz0.09×3×460 124.2 mm/min 3

23、、切削加工工時(shí) 由機(jī)械加工工藝手冊表2.1-99查得 0.82 min二、半精銑18H11槽 1、選取與粗銑18H11槽同一規(guī)格的銑刀，背吃刀量ap5 mm。 2、確定進(jìn)給量由機(jī)械加工工藝手冊表2.1-72查得每齒進(jìn)給量為fz0.050.08 mm/z取fz0.06 mm/z。由機(jī)械加工工藝手冊表2.1-75查得后刀面最大磨損限度為0.220.25 mm。由表2.1-76查得銑刀壽命為T60 min 3、切削用量的確定由機(jī)械加工工藝手冊表2.1-92查得V22 m/min，則主軸轉(zhuǎn)速 n=437.9 r/min根據(jù)機(jī)床的說明書確定主軸轉(zhuǎn)速為n460 r/min。則Vffznz82.8 mm/min 4、計(jì)算切削工時(shí)由機(jī)械加工工藝手冊表2.1-99查得 1.2 min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)分析決定設(shè)計(jì)第七道工序銑18H11槽的銑床專用夾具開檔夾具。一、 問題的提出本夾具用來銑18H11槽，該槽相對于花鍵孔中心有一定的技術(shù)要求。因此在本道工序加工時(shí)，在考慮零件的技術(shù)要求的前提下降低勞動(dòng)強(qiáng)度提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。二、 夾具設(shè)計(jì)1、定位基準(zhǔn)的選擇由零件圖可知，其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為花鍵孔中心線和工件的右加