机械制造工艺课程设计说明书(精).doc

目录序言一 零件的分析 2（一） 零件的作用 .。.。3(二) 零件的工艺分析.。3二 工艺规程的设计3（一） 确定毛坯的制造形式.4（二） 基面的选择.。4(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。.7(五） 确立切削用量及基本工时。.9三 夹具设计.。.。.。16（一) 问题的提出16（二） 夹具设计。17四 工序简图。21五 参考文献.26序言机械制造工艺学课程设计是我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学各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25孔与操纵机构相连，二下方的60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CA6140车床共有两处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下：1. 以25mm孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：25H7mm的孔，以及42mm的圆柱两端面，其中主要加工表面为25H7mm通孔。2. 以60mm孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：60H12的孔，以及60H12的两个端面。主要是60H12的孔。3. 铣16H11的槽这一组加工表面包括：此槽的端面,16H11mm的槽的底面，16H11mm的槽两侧面。4. 以M22×1.5螺纹孔为中心的加工表面。这一组加工表面包括：M22×1。5的螺纹孔,长32mm的端面。主要加工表面为M22×1.5螺纹孔.这两组加工表面之间有着一定的位置要求,主要是：（1） 60孔端面与25H7孔垂直度公差为0。1mm。.（2) 16H11mm的槽与25H7的孔垂直度公差为0。08mm。由上面分析可知，加工时应先加工一组表面,再以这组加工后表面为基准加工另外一组.2、工艺规程设计（1)、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,生产类型为中批生产，故选择木摸手工砂型铸件毛坯.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CT11,加工余量等级为H。（2)、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.(3、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简明手册第20页表1。47、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、精铰两小端头孔至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孔的设计基为准55孔的中心线，所以加工22孔时定位基准最好为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。工序5: 扩、粗铰、精铰两小端头孔至22，保证表面粗糙度（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的内孔为基准）工序7： 精铣73孔两端面，保证表面粗糙度。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。工序10: 切断。工序11： 检验。（4）、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，而加工表面的表面粗糙度要求为,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MAH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，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：精铰加工余量为0。06mm，工序经济精度等级为IT7,表面粗糙度，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，基本工序为50mm。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。3.中间孔考虑到中间孔的表面粗糙度,采用粗镗、半精镗的加工工序，根据简明手册P64表2。38查得如下数据:半精镗加工余量为1。5mm，表面粗糙度,基本工序为30mm。粗镗加工余量为2.0mm，表面粗糙度,基本工序为30mm。4.中间孔两端面根据表面粗糙度，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2.321）。（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10212,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3023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:。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4.220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4.220取n=350r/min,故实际切削速度为Vc=54.58m/min。（4）、切削工时：。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。215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）、确定进给量，根据实用金属切削加工工艺手册表815以及表817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。237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，应该为:。查机床数据机械制造工艺设计简明手册明手册表4.237，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815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4.2-36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8： 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，根据简明手册表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（简明手册表4。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521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=1112mm/min。Vc=12mm/min（3）、主轴转速n=420-1340r/min.（5）、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（机械制造工艺设计简明手册明手册表4.236）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：3、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。（1）、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,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重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.（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， 选由机械技工工艺师手册表1725得参考标准（ 7 ）社会主义现代化建设新时期： 1984年，上海列入首批十四个沿海开放城市.1990年，上海浦东成为对外开放区。Z525 上海宝山钢铁公司是新时期代表性的工程项目.钻床 2001年6月15日，中国、俄罗斯联邦、哈萨克斯坦、吉尔吉斯斯坦、塔吉克斯坦和乌兹别克斯坦6国元首举行会晤并签署上海合作组织成立宣言，上海合作组织（Shanghai Cooperation Organization ,简称SCO）正式成立，它是一个具有广泛合作领域的区域合作组织。2001年10月15日至21日，第九次亚太经合组织（APEC)会议在上海举行,举办了包括领导人会议、外交和贸易双部长会议等21场会议和活动，中外宾客达13万余人.这是中国首次承办的规模最大、规格最高的多边国际活动。二、世界近代现代城市化进程1 中国古代都城的发展特点:第一、古代都城移动的空间呈现出三条轨迹。第一阶段，从商朝盘庚迁殷、都城稳定开始到北宋为止，都城一般都建立在中原地区，这里是关中平原中央，地形开阔,享有水上交通的便利，可以与诸侯国进行便利的经济文化往来。中唐以后因为气候的变迁及关中地区的过度开垦，黄河、渭河泥沙大增，渭河及黄河三门峡一带漕运十分困难，致使天子也常常不得不“逐粮而居”，就食东都洛阳。关中已失去了容纳国都的经济基础.国都城址向经济文化发展更有前途的东部转移已成为历史发展的必然趋势。本阶段前期都城呈现出由西向东迁移的轨迹:镐京、长安-洛阳。后期由于经济重心的南移，都城迁移呈现由北向南迁移的趋势：长安、洛阳-开封。第二阶段，从北宋至清朝百多年间，都城完全离开中原移到临海地区，都城的迁移又出现由南向北移动的趋势：临安-北京。北京位于东北大平原、华北大平原和内蒙古高原三大地理单元的结合处。经过辽、金、元、明、清五代,从陪都发展成为首都前后也近1000年。这里处于北方民族文化交流的有利地位。大运河的续修将中国另外两大地理单元，即长江流域与珠江流域连接起来,使北京得到长江流域经济与文化的支持。8第二、古代都城既是统治阶级的政治中心，又是全国的经济文化中心。这点同西欧社会早期封建国家都城只是政治中心、与商业和经济中心的城市分离有明显的区别； 第三、在中国封建社会中,皇权和神权是社会统治的中心，有至上的权威，这种社会状况反映在城市布局中，就是皇宫和宗庙居于城市的中心，作为商品交换场所的“市”在都城中则偏于一隅。古代都市的建筑布局，都是整齐划一，有纵贯全城的中轴线，两边是对称分布。第四、古代都城的规划体系分为两个重要发展阶段。从曹魏到隋唐都城的规划都表现为封闭的棋盘形状，“坊"、“市”分开(商业区和居民区严格分开），店铺全部集中在市里,是典型的封闭式市场模式。从宋都东京到明清都城北京，由于商品经济的发展，各地贸易的日渐频繁，城市的布局呈现出开放式街道规划。北宋东京( 开封里城的中心被宫城所占据，而在交通便利的汴河两岸形成繁荣的商业活动场所。中国历史上长期实行的“坊”、“市”分设制度至此已经不再存在。北宋张择端的清明上河图描绘的就是东京汴河两岸繁华的商业活动.第五、古代都城随着封建国家的繁荣强盛，在对外经济文化交流中逐渐形成国际性的大都市。从隋朝开始，京都长安成为少数民族和周边国家商贸往来的中心,后来唐都长安、元大都在经济文化交流中都具有世界性的特点。随着明朝中后期实行海禁，闭关锁国以后,古代都城的这一特点才逐渐丧失;（2）中国近代城市的发展特点及原因 进入近代以后，随着国门的打开，西方资本主义的入侵，中国的自然经济逐步解体，民族资本主义获得一定的发展。外国资本主义、洋务派、民族资产阶级纷纷在交通便利、被开辟为通商口岸的沿江、沿海地区开设工厂，在这些地区涌现出一批近代城市。（3） 中国六大古都：我国古代的都城是当时政治、经济、文化的中心.我国古著名都城有六个：西安、洛阳、开封、杭州、南京、北京。在此建都的朝代或政权及当时的名称如下表:地名Z525立式钻床杭州断 X61 卧式 铣床备注1现今地名建都朝代钻6.9的孔责任部门古都名称现今建都朝代1古都名称现今地名基本建设信息建都朝代古都名称西安项目核准（备案）时间西周镐京8/洛阳曹魏洛阳1南宋钻8锥销孔临安工程三部9开封魏1电站实际装机容量大梁西汉攻丝、精铰M8螺纹孔长安10西晋后梁1项目开工时间开封府前赵北魏后晋项目投产发电时间东京前秦11参建单位名称及资质后秦后唐1后周建设单位西魏粗精铣中间孔两端面南京名称东吴建业/北宋X60卧式铣床北周东晋建康工程二部资质及证书编号设计单位名称资质及证书编号北京燕蓟施工单位参考文献:1 名称曾志新 机械制造技术基础,武汉理工大学出版社， 2008 ; 2 杨叔子 机械加工工艺手册,机械工业出版社；资质及证书编号监理单位名称技术开发部隋朝南朝资质及证书编号金中都调试单位 唐朝南唐江宁府名称元朝资质及证书编号大都4洛阳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; 东周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;洛邑设计过程管控明朝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；应天府明朝甘永立 几何量公差与检测,上海科学技术出版社， 2008 ； 北京7 陈宏均 实用机械加工工艺手册,机械工业出版社;光伏组件、逆变器招投标文件（技术部分)及技术协议 8 濮良贵 机械设计，高等教育出版社,2001；设计、设备相关标准9 冯新安 机械制造装备技术,机械工业出版社，2009。