机械制造工艺课程设计说明书

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1、目录序言1一 零件的分析 2（一） 零件的作用 2（二） 零件的工艺分析2二 工艺规程的设计3（一） 确定毛坯的制造形式3（二） 基面的选择3（三） 制定工艺路线4（四） 机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定6（五） 确立切削用量及基本工时9三 夹具设计15（一） 问题的提出15（二） 夹具设计15四 工序简图20五 参考文献25序言 机械制造装备设计课程设计是我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及专业课之后进行的.这是我们在进行毕业设计之前对所学课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。通过机械设计装备及夹具设计的学习，汇

2、总所学专业知识如一体，让我们对所学的专业课得以巩固、复习及实用，在理论与实践上有机结合；使我们对各科的作用更加深刻的熟悉与理解，并为以后的实际工作奠定坚实的基础！在些次设计中我们主要是设计CA6140拨叉的铣床夹具。在此次课程设计过程中，我小组成员齐心协力、共同努力完成了此项设计。在此期间查阅了大量的书籍，并且得到了有关老师的指点。一、零件的分析（一） 零件的作用题目所给的零件是CA6140车床的拨叉。它位于车床变速机构中，主要起换档，使主轴回转运动按照工作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的22孔与操纵机构相连，二下方的55半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。通过上方的力拨

3、动下方的齿轮变速。两件零件铸为一体，加工时分开。（二） 零件的工艺分析零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此以下是拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：1、小头孔22以及与此孔相通的8的锥孔、M6螺纹孔。2、大头半圆孔55。3、大头半圆孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.07mm，小头孔上端面与其中心线的垂直度误差为0.05mm。由上面分析可知，可以粗加工拨叉下端面，然后以此作为基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，并且此拨叉零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术

4、要求采用常规的加工工艺均可保证。二、 工艺规程设计（一） 、确定毛坯的制造形式 零件材料为HT200，考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为中等批量，故选择木模手工砂型铸件毛坯。查手册知，加工余量2.0mm，拔模斜度3，收缩率1.0%，查机械制造工艺设计简明手册第38页表2.2-3，选用铸件尺寸公差等级为CT-12，加工余量等级为H。（二） 、基面的选择（1） 粗基准的选择 在选择粗基准时，一般遵循下列原则：（1）保证相互位置要求原则；（2）保证加工表面余量合理分配原则；（3）便于工件装夹原则；（4）粗基准一般不重复使用的原则；（5）为了保证所有加工表面有足够的加

5、工余量，选用加工余量小的表面作粗基准，不要用同一尺寸方向上。为了方便装夹，以及依据以不加工表面为基准和毛皮表面质量较好者为基准的原则，选底端面为基准。（2） 精基准的选择主要考虑基准重合的原则，选用统一的基准有利于保证零件的精度。多用“一面两孔”的定位方式定位，所以选择小头孔轴线和底面为精基准。(三) 、制定工艺路线 制定工艺路线的出发点，应当根据零件的几何形状、尺寸精度以及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度得到保证。在生产纲领已经确定的情况下，可以考虑采用机床配以专用工具卡，并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便是生产成本尽量下降。查机械制造工艺设计

6、简明手册第20页表1.4-7、1.4-8,选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：工艺路线方案一：工序 1： 以40的下平面为基准，粗铣两端通孔22上表面。工序 2： 精铣40上平面，保证表面粗糙度3.2。工序3： 扩、粗铰、精铰两端孔至22，保证表面粗糙度1.6工序4： 粗镗55的孔。工序 5： 半精镗55的孔，保证表面粗糙度3.2。工序6： 粗镗73孔的上端面。工序 7： 半精镗 73孔上端面，保证表面粗糙度3.2。工序 8： 钻6.9的孔、 钻8锥销孔。工序9： 攻丝、精铰8孔，保证粗糙度1.6。工序10： 切断。工序11： 检验。工艺路线芳案二：工序 1： 以40的下平面为基准，粗铣两端

7、通孔22上表面。工序2：精铣40上表面工序3：粗镗55的孔。工序4：半精镗55的孔，保证表面粗糙度3.2。工序5：扩、粗铰、精铰两小端头孔至22，保证表面粗糙度1.6。工序6： 粗铣73孔的两端面。工序7： 精铣73孔两端面，保证表面粗糙度3.2。工序8：钻6.9的孔、 钻8锥销孔。工序9：攻丝、精铰8孔，保证粗糙度1.6。工序10： 切断。工序11： 检验。工艺方案的比较及分析：上述两方案:方案一：是先加工内孔22, 再以22孔为基准加工55内孔,而方案二：先镗孔55,以底面及22外圆面为基准，再以55内孔及上平面加工22孔。由零件图可知22孔的设计基准为55孔的中心线，所以加工22孔时定位

8、基准最好为55孔的中心线，可保证其加工的位置精度，符合中批生产要求,方案二较为合理。 最终工艺路线工序 1： 以40的下平面为基准，粗铣两端通孔22上表面。工序2： 精铣40上表面（以22孔外表面及底面为基准，选用X5032立式升降台铣床和专用夹具）工序3：粗镗55的孔。（以40上平面及22内孔为基准，选用TGX4132B立式单柱坐标镗床和专用夹具）工序4： 精镗55的孔，保证表面粗糙度Ra3.2um。工序5： 扩、粗铰、精铰两小端头孔至22，保证表面粗糙度Ra1.6um（以40上平面及22孔外表面为基准，选用Z3025摇臂钻床和专用夹具）。工序6： 粗铣73孔的两端面。（以40上平面及22的

9、内孔为基准）工序7： 精铣73孔两端面，保证表面粗糙度Ra3.2um。工序8：钻6.9的孔、 钻8锥销孔。（以40上平面及22的内孔为基准）工序9： 攻丝、精铰M8螺纹孔，保证粗糙度Ra1.6um。工序10： 切断。工序11： 检验。（四） 、机械加工余量的确定、工序尺寸及毛坯的确定零件材料为HT200，考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为中批生产，故选择木摸手工砂型铸件毛坯。根据上述原始材料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1、 两端通孔22上表面考虑手工砂型铸件毛坯的表面粗糙度Ra12.5um,而加工表面的表面粗糙度要求为

10、Ra3.2um，工序基准尺寸为40mm的要求，故采用粗铣一次，精铣一次，粗铣加工余量2.0mm，（简明手册2.2-4尺寸公差等级CT-11，加工余量等级MA-H级），精铣加工余量1.0mm,（简明手册2.3-21)。2、 两端通孔考虑到通孔的表面粗糙度Ra1.6um，公差等级IT7，加工要求很高，故采用扩、粗铰、精铰的工序，根据简明手册P64表2.3-8查得如下数据：扩孔加工余量为1.8mm，工序经济精度等级为IT11，基本工序为50mm。粗铰加工余量为0.14mm，工序经济精度等级为IT8，表面粗糙度Ra3.2um，基本工序为50mm。精铰加工余量为0.06mm，工序经济精度等级为IT7，表

11、面粗糙度Ra1.6um，基本工序为50mm。3. 中间孔55考虑到中间孔55的表面粗糙度Ra3.2um，采用粗镗、半精镗的加工工序，根据简明手册P64表2.3-8查得如下数据：粗镗加工余量为2.0mm，表面粗糙度Ra3.2mm，基本工序为30mm。半精镗加工余量为2mm，表面粗糙度Ra6.4mm，基本工序为30mm。4. 中间孔20两端面根据表面粗糙度Ra3.2um，尺寸精度等级的要求，采用粗铣、精铣的工艺，粗细的加工余量,2.0mm，精铣加工余量为1.0mm，（简明手册表2.3-21）。（五）切削用量及基本工时的确定工序 1： 以40的下平面为基准，粗铣两端通孔22上表面。1） 已知毛坯加工

12、余量为2.0mm，毛坯长度方向的最大加工余量为2.0mm，一次加工即可。2） 根据实用金属切削加工工艺手册表10-212，选用YG8硬质合金刀，根据机械加工工艺手册P1019表8-14，每齿进给量f=0.20-0.29mm/z。3） 根据机械加工工艺手册P1021表30-23可以直接查出铣削速度：Vc=60-110m/min。取Vc=60m/min。4）现采用X51立式铣床参数（机械制造工艺设计简明手册明手册表4.2-36）取500r/min,故实际切削速度为Vc=62.8/min。5） 工作台每分钟进给量应该为差机床数据得（见机械制造工艺手册表4.2-37）取400m/min。6） 切削工时

13、：。工序2：精铣40上平面（1） 以22孔外表面及底面为基准，选用X5032立式升降台铣床和专用夹具。（2） 根据实用金属切削加工工艺手册（P942）表得，采用直柄立式铣刀，dw=40,z=8。又根据实用金属切削加工工艺手册（P942）表8-15得，每齿进给量，取。（3） 切削速度 Vc=10m/min。（4） 取主轴转速为80r/min,故实际切削速度为Vc=10m/min。（5） 工作台每分钟进给量应该为 查机床数据得（见机械制造工艺设计简明手册表4.2-37）取130m/min。（6） 切削工时：工序3：粗镗55的孔。（1） 、以40上平面及22内孔为基准，选用TGX4132B立式单柱坐

14、标镗床和专用夹具。（2） 选用硬质合金镗刀刀头，其加工余量z=3.0mm。（3） 确定进给量，根据实用金属切削加工工艺手册P1278表，每齿进给量（4） 主轴转速：根据T68立式钻床参数简明手册明手册表4.2-20取n=300r/min,故实际切削速度为Vc=50.4m/min。 （5）切削工时：工序4： 半精镗55的孔（1）、选用硬质合金镗刀刀头，其加工余量z=1.0mm。（2）、确定进给量，根据实用金属切削加工工艺手册P1307表，每齿进给量 （3）、主轴转速：根据T68立式钻床参数简明手册明手册表4.2-20取n=350r/min,故实际切削速度为Vc=54.58m/min。（4）、切削

15、工时：。工序5：扩、粗铰、精铰两小端头孔至22，保证表面粗糙度1.6。1：扩孔21.8mm（1）、以40上平面及22孔外表面为基准，选用Z3025摇臂钻床和专用夹具。（2）、加工余量z=0.08mm。（3）、确定进给量，根据简明手册表5-6，每齿进给量。（4）、根据实用金属切削加工工艺手册P1269表，扩孔的切削速度是钻孔的1/2左右，取Vc=40m/min。（5）、主轴转速：（6） 、切削工时：2、粗铰两头孔21.94 （1）、选择硬质合金铣刀，其加工余量为z=0.14mm。 （2）、确定进给量，根据实用金属切削加工工艺手册P1278表，每齿进给量: （3）、主轴转速：根据Z535立式钻床参

16、数简明手册明手册表4.2-15取n=150r/min,故实际切削速度为Vc=10.339m/min。 (4)、切削工时：。3、精铰两头孔22 （1）、选择硬质合金铣刀，其加工余量为z=0.06mm。 （2）、确定进给量，根据实用金属切削加工工艺手册P1278表，每齿进给量及铣削速度： （3）、主轴转速：根据Z535立式钻床参数简明手册明手册表4.2-15取n=120r/min,故实际切削速度为Vc=8.294m/min。 (4)、切削工时：。工序6：粗铣73孔的两端面。 （1）、以40上平面及22的内孔为基准。根据工艺手册表，高速钢直尺的三面刃铣刀，加工余量z=34.10mm。 （2）、确定进

17、给量，根据实用金属切削加工工艺手册表8-15以及表8-17得，每齿进给量及铣削速度： （3）、主轴转速：根据X53T立式铣床参数机械制造工艺设计简明手册明手册表4.2-37取n=500r/min,故实际切削速度为Vc=50.265m/min。 （4）、工作台的每分钟进给量应为：。查机床数据机械制造工艺设计简明手册明手册表4.2-37，取。 （5）、切削工时： 。工序7： 精铣73孔两端面 （1）、根据工艺手册表，高速钢直尺的三面刃铣刀，加工余量z=0.5mm。 （2）、根据实用金属切削加工工艺手册表8-15以及表8-17得，每齿进给量及铣削速度： （3）、主轴转速：，根据X53T立式铣床参数机

18、械制造工艺设计简明手册明手册表4.2-36取n=600r/min,故实际切削速度为Vc=60.32m/min。 （4）、工作台的每分钟进给量，应该为：。查机械制造工艺设计简明手册明手册表4.2-37，取。 （5）、切削工时： 。工序8： 钻6.9的孔、 钻8锥销孔。（1）、以40上平面及22的内孔为基准。（2）、根据实用金属切削加工工艺手册P271表，选用直柄短麻花钻（硬质合金材料）螺纹直径8mm采用D=6.9mm的钻头，螺距P=1。（3）、确定进给量，根据机械制造工艺设计简明手册明手册表5-6，每齿进给量及铣削速度（4）、主轴转速：，根据T68立式钻床参数（机械制造工艺设计简明手册明手册表4

19、.2-20）取n=960r/min,故实际切削速度为Vc=20.81m/min。（5）、切削工时： ； 工序9：攻丝、精铰8孔 （1）、根据工艺手册表5-21得，螺纹直径8mm，采用6.9mm的钻头，螺距P=1。 （2）、切削速度根据简明手册表8-17，可直接查出铣削速度：Vc=11-12mm/min。Vc=12mm/min （3）、主轴转速n=420-1340r/min。 （4）、切削工时： 。工序10： 切断。 （1）、根据实用金属切削加工工艺手册P958表选择细齿锯片铣刀，D=125mm,厚度L=4mm，dl=34mm,z=80。 （2）、根据简明手册表8-16，每齿进给量。根据简明手册

20、表8-16，可以查出铣削速度：Vc=70m/min。 （3）、主轴转速：根据X61卧式铣床参数（简明手册表4.2-36）取n=180r/min,故实际切削速度为Vc=70.69m/min。 （4）、工作台的每分钟进给量，应该为：。查机床数据简明手册表4.2-37，取。 （5）、切削工时： 三、 夹具的设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用的夹具，设计工序为6、7粗铣，精铣中间孔两端面。本夹具将运用于X53T立式铣床。刀具为高速钢直齿三角面刃，对工件的两个端面同时进行加工。（一） 、问题的提出 本夹具主要是用来铣孔55两端面，保证孔的加工高度为30。因此在加工本工序时，

21、主要考虑工件的位置精度及尺寸精度。（二）、夹具设计1、定位基准的选择由零件图可知，半圆孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.07mm,两端小头孔上端面与其中心线的垂直度误差为0.05mm，应该选择小头孔保证该垂直度。以小头孔为第一定位基准，还应以22孔上端面为第二基准，从而保证工件在夹具上的位置。为了提高加工效率，现决定用两把高速钢直齿三面刃，对工件的两个端面同时进行加工。同时为了缩短辅助时间，采用手动加紧工件快换装置。2、 切削力及夹紧力计算刀具：高速钢直齿三面刃，D=73mm，Z=10，L=6mm。由实际加工的经验可知，铣削时的主要切削力为铣刀的切削方向，及垂直于工作台，查机械加工工艺师

22、手册P666 表21-5，切削力计算公式为：其中 ，, 则在22孔上端面只需要采用垫圈和六角螺母适当加紧后，本夹具即可安全工作。3、 定位误差分析（1） 、定位元件尺寸及公差的确定。夹具的主要定位元件为定位心轴，定位心轴的尺寸与公差规定为：与本零件在工作时和其相匹配轴的尺寸与公差相同，及22H7。（2） 计算小头孔中心线与工作台的垂直度误差 心轴的材料采用碳钢，弹性模量为E=200Gpa, d=20mm, , 所以满足垂直度要求。定位误差：定心轴g6与22H7孔的定位误差为：对于加工要求位置的尺寸要求在形状误差之内。（3） 、夹紧力的计算根据机械技工工艺师手册的螺旋夹紧机构， 选由机械技工工艺

23、师手册表17-25得表17-26得，表17-27得，代入公式得根据表17-29查得，螺纹的许用夹紧力4、 夹具设计及操作简明手册的要求说明如前所述，在设计夹具时，应该考虑提高劳动生产率。夹具上装有对刀块，可减去在一批零件的加工之前很好的对刀。5、 设计总结夹具课程设计即将结束。回顾整个过程，经过老师和同学的帮助，还有自己不懈的努力，终于定时定量地完成了此次课程设计。课程设计作为机械设计制造及其自动化专业的重点，使理论与实践完美结合，同时加深了对理论知识的理解，使生产实习中的理解和认识也得到了强化。本次课程设计主要是机械加工工艺规程设计和专用夹具设计。机械加工工艺规程设计运用了基准选择等知识，夹

24、具设计的运用了工件定位、夹紧机构等知识。通过此次设计，使我们基本掌握了对零件加工过程的分析、工艺文件的编制、专用夹具设计的方法和步骤等。学会了查阅相关手册、合理地选择使用工艺装备等等。但是本次设计还存在很多不足之处由于对知识的掌握不够扎实，在设计过程中不能全面地考虑问题。仍需要进一步研究和实践。这次设计，让我对基本理论的综合运用及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练。提高了思考、解决问题，创新设计的能力。为以后的设计工作打下了较好基础。本设计存在很多不足之处，最后恳请各位老师、同学批评指正！四、工序卡片：机电工程学院零件名称CA6140车床变速拨叉2工序过程图生产类型中等批量生产工序工步

25、工序说明简图机床11粗铣两孔上端面X53T铣床21精铣两孔上端面待添加的隐藏文字内容2X53T铣床31 粗镗的孔T68卧式铣镗床41精镗的孔T68卧式铣镗床51扩的孔Z525钻床61铰的孔Z525钻床81钻6.9的孔Z525立式钻床81 钻8锥销孔91攻丝、精铰M8螺纹孔101切断X61卧式铣床111粗精铣中间孔两端面X60卧式铣床五、参考文献：1 曾志新 机械制造技术基础，武汉理工大学出版社，2008；2 杨叔子 机械加工工艺师手册，机械工业出版社；3 陈家芳 实用金属切削加工工艺手册，上海科学技术出版社；4 王建石 机械加工常用刀具书籍速查手册，机械工业出版社；5 李益民 机械制造工艺设计简明手册明手册，哈尔滨工业大学 出版社；6 甘永立 几何量公差与检测，上海科学技术出版社，2008；7 陈宏均 实用机械加工工艺手册，机械工业出版社；8 濮良贵 机械设计，高等教育出版社，2001；9 关慧贞 机械制造装备设计,机械工业出版社，2009。