機(jī) 械 制 造 技 術(shù) 及 裝 備課程設(shè)計(jì)說明書

1、機(jī) 械 制 造 技 術(shù) 及 裝 備 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書設(shè)計(jì)題目（CA6140車床副變速撥叉）機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設(shè)計(jì)（大批） 班 級(jí) 118103219 設(shè) 計(jì) 者 汪 明 指導(dǎo)教師 梁發(fā)周 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院機(jī)械與材料學(xué)部目錄1 概述.p32 審查零件圖的工藝性.p33 選擇毛坯.p44 工藝規(guī)程設(shè)計(jì).p44.1 選擇定位基準(zhǔn)：.p44.2零件各部分加工方法的選擇.p44.3制定工藝路線.p55確定機(jī)械加工余量及毛坯尺寸、設(shè)計(jì)毛坯圖.p65.1確定加工余量.p65.2 確定毛坯尺寸.p65.3 確定圓角半徑.p65.4 確定拔模角.p65.5 確定分模位置.p65.6 確定毛

2、坯的熱處理.p66 工序設(shè)計(jì).p76.1 選擇加工設(shè)備與工藝裝備.p76.1.1 選擇機(jī)床.p76.1.2 選擇夾具.p86.1.3 選擇量具.p86.2 確定工序尺寸.p86.2.1 確定內(nèi)孔的工序尺寸.p86.2.2 確定軸向工序尺寸.p97 確定切削用量及時(shí)間定額.p117.1 銑 mm外圓柱兩端面以及兩叉頭左右兩側(cè).p117.2 加工14H9內(nèi)孔.p137.3 加工8.7mm孔.p157.4 銑槽 .p158 夾具設(shè)計(jì) 小 結(jié).p171 概述機(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)所獲得的感性知識(shí)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

3、初步學(xué)會(huì)綜合運(yùn)用以前學(xué)過的全部課程，并且獨(dú)立完成一項(xiàng)工程基本訓(xùn)練。同時(shí)，也為以后搞好畢業(yè)設(shè)計(jì)打下了良好基礎(chǔ)。通過課程設(shè)計(jì)達(dá)到以下目的：（1）、能熟練地運(yùn)用機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)的基本理論和夾具設(shè)計(jì)原理的知識(shí)，正確地解決一個(gè)零件在加工中的定位，夾緊以及合理制定工藝規(guī)程等問題方法，培養(yǎng)自我學(xué)習(xí)能力和解決問題能力。（2）、通過對(duì)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)夾具的訓(xùn)練，提高結(jié)構(gòu)能力設(shè)計(jì)。（3）、課程設(shè)計(jì)過程也是理論聯(lián)系實(shí)際的過程，并學(xué)會(huì)使用手冊(cè)，查詢相關(guān)資料等，增強(qiáng)解決實(shí)際工程問題的獨(dú)立能力。2 審查零件圖的工藝性撥叉副變速撥叉圖樣的視圖正確、完整，尺寸、公差及技術(shù)要

4、求齊全。零件各表面的加工并不困難。只是14H9的要求精度較高，且對(duì)應(yīng)軸線的直線度要求也較高，需進(jìn)行半精加工。槽14H13兩壁關(guān)于孔8.7軸線的對(duì)稱度有要求，需在數(shù)控機(jī)床上完成加工。圖1 副變速零件圖3 選擇毛坯零件材料為KTH350-10,考慮到零件在加工過程中所受沖擊力不大，并且為大批量生產(chǎn)，所以，選擇金屬模機(jī)械砂型鑄造毛坯。查機(jī)械設(shè)計(jì)工藝制造設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)表1.3-1。選用鑄件尺寸公差等級(jí)為CT10。保證的尺寸公差在1-3mm。4 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)4.1 選擇定位基準(zhǔn)：1：粗基準(zhǔn)選擇：以鑄件左邊的端面為主要粗基準(zhǔn)，以鑄件的24mm外圓為輔助粗基準(zhǔn)。2：精基準(zhǔn)選擇：本零件是帶孔的零件。其中14H9

5、和右端面為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，根據(jù)精基準(zhǔn)的選擇原則“基準(zhǔn)重合原則”，以及考慮到工件的裝夾與加工方便。在孔14H9未加工出來前可選用右端面為主要精基準(zhǔn)，以鑄件的24mm外圓為輔助精基準(zhǔn)。在孔14H9mm未加工出來后，以14H9mm的內(nèi)孔面為定位精基準(zhǔn)，右端面為輔助精基準(zhǔn)。4.2零件各部分加工方法的選擇本零件的加工面有：內(nèi)孔、平面以及槽，其材料為KTH350-10，參考機(jī)械制造工藝學(xué)其各部分加工方法如下：（1）圓柱左/右端面:由于表面粗糙度Ra為25m,只需進(jìn)行粗銑。（2）兩叉頭左/右側(cè)面：由于表面粗糙度Ra為6.3m,需進(jìn)行粗銑、半精銑。（3）14H9內(nèi)孔：由于公差等級(jí)為9級(jí)，且表面粗糙度為Ra3.2m,

6、需進(jìn)行鉆、擴(kuò)、鉸。 （4）兩叉頭內(nèi)側(cè)：由于表面粗糙度Ra為12.5m，只需進(jìn)行粗銑。（5）槽14H13：由于公差等級(jí)為13級(jí)，且表面粗糙度為Ra12.5m,只需進(jìn)行粗銑。（6）孔：由于表面粗糙度Ra為25m,只需進(jìn)行鉆孔即可。4.3制定工藝路線按照先粗后精的原則同時(shí)考慮到零件的幾何形狀，尺寸精度以及位置精度等技術(shù)要求，以及加工時(shí)的經(jīng)濟(jì)性，盡量使工序能夠集中起來。選擇零件的加工方法及工藝路線如下：工序1：以mm外圓柱面及其左端面定位，粗銑mm右端面。工序2: 以mm外圓柱面及其右端面定位，粗銑mm左端面。工序3：以mm圓柱右端面以及mm外圓柱面為定位，鉆，擴(kuò)，鉸H9mm孔。工序4：以H9mm內(nèi)孔

7、面及mm外圓柱右端面定位，粗銑兩叉頭內(nèi)側(cè)。工序5：以H9mm內(nèi)孔面及mm外圓柱左端面定位，粗銑14H13mm槽。工序6：以H9mm內(nèi)孔面及mm外圓柱右端面定位，鉆8.7mm的孔。工序7：以H9mm內(nèi)孔面及mm外圓柱右端面定位，粗銑兩叉頭至8mm。工序8：以H9mm內(nèi)孔面及mm外圓柱右端面定位，半精銑兩叉頭至mm。工序9：鉗工去毛刺，并到0.5×45°角。工序10：終檢。5確定機(jī)械加工余量及毛坯尺寸、設(shè)計(jì)毛坯圖 5.1確定加工余量由于該撥叉才有啥新機(jī)器造型，材料為可鍛鑄鐵，且為大批量生產(chǎn)，查機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)可選鑄件的尺寸公差等級(jí)為10級(jí)，又鑄件基本尺寸在63-100范

8、圍內(nèi)，故取鑄件尺寸公差數(shù)值為3.2，鑄件機(jī)械加工余量單側(cè)為4mm,雙側(cè)為3mm。5.2 確定毛坯尺寸本零件的外表面均屬于雙側(cè)切削，主要以粗加工為主，故取粗加工余量為3mm,但撥叉兩側(cè)面需進(jìn)行半精加工，取半精加工余量為1mm。可得毛坯尺寸表如下。其余尺寸可以直接鑄造出來。其毛坯圖如下。表1 副變速撥叉毛坯尺寸零件尺寸雙側(cè)余量機(jī)加工余量鑄件尺寸 703076311430343085.3 確定圓角半徑由于采用砂型鑄造，所以圓角計(jì)算公式，取，所以本鑄件內(nèi)外圓角取R=5mm。對(duì)于特殊位置24mm圓柱與撥叉連接處的圓角要求為R=2mm，故可直接取其為2mm。5.4 確定拔模角根據(jù)機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)可

9、查得，砂型鑄造外表面拔模斜度為0°30，內(nèi)表面拔模斜度為1°。5.5 確定分模位置本零件較復(fù)雜，分型面為不同平面組合而成。5.6 確定毛坯的熱處理鑄造完毛坯后應(yīng)安排正火處理，以消除殘留的鑄造應(yīng)力，以減少加工中的變形，同時(shí)改善加工性。圖2 副變速撥叉毛坯圖6 工序設(shè)計(jì)6.1 選擇加工設(shè)備與工藝裝備6.1.1 選擇機(jī)床（1） 工序1、2是粗銑。各工序的步數(shù)不多，成批生產(chǎn)不要求很高的生產(chǎn)率，故選擇立式銑床就能滿足要求，本零件外輪廓尺寸不大，精度要求不高，選用最常用的X51。（2） 工序3為孔加工，且一次定位需完成三個(gè)工步，可選用Z525的四聯(lián)鉆床，并采用隨行夾具。（3） 工序4為

10、粗銑，且工步數(shù)較少，精度要求不高，選用最常用的X51。（4） 工序5、6為半精銑，工步數(shù)較少，精度要求不高，選用最常用的X51。（5） 工序7粗銑，精度要求不高，選用最常用的X51。（6） 工序8為鉆孔，精度要求不高，選用最常用的Z525。6.1.2 選擇夾具在各工序中由于是大批量生產(chǎn)，所以都采用專用夾具。6.1.3 選擇量具本零件屬于大批生產(chǎn)，一般采用通用量具，對(duì)于精度要求高，不易測量的可采用專用夾具。6.1.3.1 選擇各軸向測量量具工序2中要保證24圓柱兩端面的距離為70mm，且未標(biāo)注公差，取IT14級(jí)，T=0.74mm,按計(jì)量器具的不確定度選擇該表面加工時(shí)所用的量具，由于它所對(duì)應(yīng)的不確

11、定允許值為0.054mm，所以可選分度值為0.05mm的游標(biāo)卡尺。即取測量范圍為0-150mm，分度值為0.05mm的游標(biāo)卡尺。在此工序中，還要保證撥叉兩叉頭的厚度為8mm，未標(biāo)注公差，取IT14級(jí)，T=0.36mm，不確定允許值為0.029mm，所用的量具為分度值為0.02mm的游標(biāo)卡尺。即取測量范圍為0-150mm，分度值為0.02mm的游標(biāo)卡尺。兩個(gè)外部軸向測量在同一工序中，故可采用其中一個(gè)精度較高的游標(biāo)卡尺即可，故選用范圍為0-150mm，分度值為0.02mm的游標(biāo)卡尺。工序6中，加工撥叉的右側(cè)，且保證與24mm圓柱右端面的距離為5mm，由于未標(biāo)注公差，取IT14級(jí)，T=0.30mm,

12、其不確定允許值為0.016mm,故選用的量具為分度值為0.01mm的游標(biāo)卡尺，測量范圍為0-100mm。工序7中加工撥叉的左側(cè)，且保證撥叉厚度為mm，此時(shí)可采用專用量具，通規(guī)、止數(shù)如下：6.1.3.2 選擇加工孔用量具工序3中經(jīng)過鉆、擴(kuò)、鉸三次孔加工，鉆孔至12mm，擴(kuò)孔至13.8mm，鉸孔至mm。（1） 鉆孔時(shí)采用標(biāo)準(zhǔn)鉆頭，且其精度要求低，可不需要量具；（2） 擴(kuò)孔時(shí)，按計(jì)量器具的測量方法極限誤差選擇量具，由于公差等級(jí)為IT9，則K=20%.=KT=0.20.09=0.018mm。可選擇測量范圍為50-100mm的游標(biāo)卡尺，分度值為0.01mm；（3） 鉸孔時(shí)，由于精度要求較高，加工每個(gè)工件

13、都要進(jìn)行測量，故宜選擇極限量規(guī)，其具體尺寸如下:通規(guī)、止規(guī)工序8中，鉆8.7mm的內(nèi)孔時(shí)由于采用標(biāo)準(zhǔn)鉆頭，且其精度要求低，可不需要量具。6.1.3.3 選擇加工所用的量具銑槽時(shí)，由于采用了標(biāo)準(zhǔn)刀具，平時(shí)無需測量，但刀具磨損到一定時(shí)候時(shí)，應(yīng)進(jìn)行測量以便及時(shí)更換刀具，此時(shí)可以選擇通用量具。槽的精度為13級(jí)，T=0.27mm, 其不確定允許值為0.016mm,故選用的量具為分度值為0.01mm的游標(biāo)卡尺，測量范圍為0-100mm。6.2 確定工序尺寸確定工序尺寸的一般方法，由表面加工的最后工序往前推，最后工序的工序尺寸按零件圖的要求標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)無基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換時(shí)，統(tǒng)一表面多車加工的工序尺寸（或工步）的加工余量

14、有關(guān)。當(dāng)基準(zhǔn)不重合時(shí)，工序尺寸應(yīng)用尺寸鏈計(jì)算。6.2.1 確定內(nèi)孔的工序尺寸內(nèi)孔表面多次加工的工序尺寸只與加工余量有關(guān)。前面已確定零件各工序的加工余量，現(xiàn)由后往前計(jì)算工序尺寸。中間工序尺寸的公差按加工方法的經(jīng)濟(jì)精度確定。本零件各內(nèi)孔的各工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度如下表所示。表2 內(nèi)孔的各工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度加工表面工序雙邊余量工序尺寸及公差表面粗糙度鉆擴(kuò)鉸鉆擴(kuò)鉸鉆擴(kuò)鉸14H960.90.112Ra25mRa6.3mRa3.2m8.74.358.7Ra25m6.2.2 確定軸向工序尺寸圖3 工序軸向尺寸6.2.2.1確定各加工面的工序尺寸表3 各加工面的工序尺寸

15、工序加工表面總加工余量工序加工余量11、3023123304316510651076106.2.2.2 確定工序尺寸、該尺寸在工序6和工序2中應(yīng)達(dá)到零件的圖樣要求，則，=mm，=70mm，=5mm。6.2.2.3 確定工序尺寸、該尺寸只與加工余量有關(guān)，所以=+1=7mm，=+1=8mm，=+3=73mm、=-1=4mm。6.2.2.4 確定工序尺寸尺寸徐階工藝尺寸鏈來確定。工藝尺寸鏈如圖4所示。圖4 含尺寸L4的工藝尺寸鏈尺寸L4的基本尺寸：L4（基）=70-5-3-50.5mm=11.5mm尺寸L4的上偏差：EI（L4）=-（-0.12）-（-0.15）=0.27mm尺寸L4的下偏差：ES（

16、L4）=-0.06-0.15=-0.21mm所以L4的尺寸為：L4=mm，此尺寸為槽14H13mm的中心線距外圓柱左端面的距離。7 確定切削用量及時(shí)間定額7.1 銑mm外圓柱兩端面以及兩叉頭左右兩側(cè)加工條件：被加工材料KTH350-10 其最小抗拉強(qiáng)度為330MPa，最低延伸率為10的黑心可鍛鑄鐵。零件大小為x=70mm，y=85mm。加工要求：粗銑右端面，加工余量為3mm。1、刀具選擇：選擇硬質(zhì)合金端銑刀YG8，銑刀直徑80mm。背吃刀量，齒數(shù)12。2、切屑深度:因?yàn)榧庸び嗔枯^小，一次走刀即可完成。即。3、選用銑床：查機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南，選用X51立式銑床，同時(shí)查得主軸轉(zhuǎn)速：100

17、電動(dòng)機(jī)功率：4.5kw。4、確定切削速度和工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量。查機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南表2-17中公式計(jì)算查表74.8m/min5、工時(shí)定額的確定完成零件加工的一個(gè)工序的時(shí)間定額公式：其中-單件時(shí)間定額；-基本時(shí)間 ；-輔助時(shí)間；-布置工作時(shí)間；-休息及生理需要時(shí)間；-準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間；N-一批零件的數(shù)量。基本時(shí)間： 計(jì)算可得.輔助時(shí)間：=0.2=0.08min.布置工作時(shí)間：=0.05*0.48=0.024min.休息及生理需要時(shí)間=0.03*0.480.02min準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間在中批量生產(chǎn)中可以忽視。工時(shí)定額T=0.53min7.2 加工H9內(nèi)孔加工條件：被加工材料KTH350-10

18、其最小抗拉強(qiáng)度為330MPa，最低延伸率為10的黑心可鍛鑄鐵，孔直徑為14mm。鉆孔至12mm，擴(kuò)孔至13.8mm，鉸至14mm。1，選擇刀具：鉆孔時(shí)，高速鋼，鉆頭直徑12mm，擴(kuò)孔時(shí)，高速鋼，擴(kuò)孔刀直徑13.8mm，鉸孔時(shí)，YG8，鉸刀直徑為14mm。進(jìn)給量，切削速度 查機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)表， 算得擴(kuò)孔時(shí)，硬質(zhì)合金，擴(kuò)孔刀直徑13.8mm。2，選用鉆床：查機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)表，選用立式鉆床Z525。主軸最大行程175mm，主軸轉(zhuǎn)速97r/min，主軸最大轉(zhuǎn)矩245.25N，功率2.8kw。3，時(shí)間定額的確定完成零件加工的一個(gè)工序的時(shí)間定額公式：其中-單件時(shí)間定額；-基本時(shí)

19、間 ；-輔助時(shí)間；-布置工作時(shí)間；-休息及生理需要時(shí)間；-準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間；N-一批零件的數(shù)量。鉆孔的基本時(shí)間：；計(jì)算可得：輔助時(shí)間：=0.2=0.76min.布置工作時(shí)間：=0.05*3.8=0.19min.休息及生理需要時(shí)間=0.03*3.80.11min準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間在中批量生產(chǎn)中可以忽視。工時(shí)定額4.86min擴(kuò)孔的基本時(shí)間：；計(jì)算可得：輔助時(shí)間：=0.2=1.02min.布置工作時(shí)間：=0.05*5.1=0.26min.休息及生理需要時(shí)間=0.03*5.10.15min準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間在中批量生產(chǎn)中可以忽視。工時(shí)定額6.53min鉸孔的基本時(shí)間：；計(jì)算可得：輔助時(shí)間：=0.2=0.98m

20、in.布置工作時(shí)間：=0.05*4.9=0.25min.休息及生理需要時(shí)間=0.03*4.90.15min準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間在中批量生產(chǎn)中可以忽視。工時(shí)定額6.28min加工H9mm孔所用的額定工時(shí)為：T=17.6min7.3 加工mm孔加工條件：被加工材料KTH350-10 其最小抗拉強(qiáng)度為330MPa，最低延伸率為10的黑心可鍛鑄鐵，孔直徑為8.7mm。直接鉆孔至8.7mm。1，選擇刀具：鉆孔時(shí)，高速鋼，鉆頭直徑8.7mm。進(jìn)給量，切削速度 查機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)表2-13 算得。2，選用鉆床：查機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)表5-64，選用立式鉆床Z525。主軸最大行程175mm，主軸

21、轉(zhuǎn)速97r/min，主軸最大轉(zhuǎn)矩245.25N，功率2.8kw。3，時(shí)間定額的確定完成零件加工的一個(gè)工序的時(shí)間定額公式：其中單件時(shí)間定額；-基本時(shí)間 ；-輔助時(shí)間；-布置工作時(shí)間；-休息及生理需要時(shí)間；-準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間；N-一批零件的數(shù)量。鉆孔的基本時(shí)間：；計(jì)算可得：輔助時(shí)間：=0.2=0.46min.布置工作時(shí)間：=0.05*2.3=0.12min.休息及生理需要時(shí)間=0.03*2.3=0.07min準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間在中批量生產(chǎn)中可以忽視。工時(shí)定額2.95min加工H13mm孔所用的額定工時(shí)為:2.95min7.4 銑槽1、加工情況：銑槽寬：14mm，槽長度：19mm，槽深度16mm。被加工材

22、料KTH350-10 其最小抗拉強(qiáng)度為350MPa，最低延伸率為10的黑心可鍛鑄鐵。2、選用刀具：YG8硬質(zhì)合金盤銑刀。銑刀直徑為80mm，寬度14mm，齒數(shù)20。3、選機(jī)床：查機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南表5-74，選用X62型臥式銑床。機(jī)床功率為7.5kw。每齒進(jìn)給量為0.06-0.1mm/z。取f=0.08mm/z。確定切屑速度和工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量。查機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南表2-17中公式計(jì)算 式中，計(jì)算得25.4m/min根據(jù)X62型臥式銑床工作臺(tái)進(jìn)給表，選擇n=60r/min=1r/s，則實(shí)際的切削速度v=0.36m/s，工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量為：根據(jù)X62型臥式銑床工作臺(tái)進(jìn)給表，選擇。則實(shí)際的每齒進(jìn)給量為5，工時(shí)定額的確定完成零件加工的一個(gè)工序的時(shí)間定額公式：其中-單件時(shí)間定額；-基本時(shí)間 ；-輔助時(shí)間；-布置工作時(shí)間；-休息及生理需要時(shí)間；-準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間；N-一批零件的數(shù)量。基本時(shí)間： 計(jì)算可得.輔助時(shí)間：=0.2=0.16min.