2022年机械制造工艺学课程方案设计书实例.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 机械制造工艺学课程设计任务书设计题目：拨叉（二）（ CA6140）机械加工工艺规程编制及工装设计（年产量：4,000 件）设计内容： 1. 编制机械加工工艺规程,填写工艺文献 1 套,绘 制零件毛坯图 1 张 2. 设计夹具 1 套,绘制夹具装配图和主要结构零件 图各 1 张 3. 撰写课程设计说明书 1 份设计时间：前 言名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 机械制造工艺学课程设计是在我们完成了高校的全部基础课程、技术基础课以及大部分专业课之后进行的；通过机床加工工艺及夹具设计,汇总所学专业学问如一体 如机械零件设计、金属切削机熟识与懂得,并为以后的实际工作奠定坚实的基础！床、机械制造工艺等；让我们对所学的专业课得以巩固、复习及有用,在理论与实践上有机结合；使我们对各科的作用更加深 刻的设计目的：机械制造工艺学课程设计, 是在学完机械制造工艺学及夹具设计原理课程,经过生产实习取得感性学问后进行的一项教案环节；在老师的指导下,要求在设计中能初步学会综合运用以前所学过的全 部课程,并且独立完成的一项工程基本训练；同时,也为以后搞好毕业设计打下良好基础；通过课程设计达到以下目的：1、能娴熟的运用机械制造工艺学的基本理论和夹具设计原理的 学问,正确地解决一个零件在加工中的定位,夹紧以及合理制订工艺规程等问题的方法,培育同学分析问题和解决问题的才能；2、通过对零件某道工序的夹具设计,学会工艺装备设计的一般 方法；通过同学亲自设计夹具的训练,提高结构设计的才能；3、课程设计过程也是理论联系实际的过程,并学会使用手册、查询相关资料等,增强同学解决工程实际问题的独立工作才能；一零件的分析名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - （一）、零件的作用：题目给定的拨叉（使主轴回转运动依据CA6140）位于车床变速机构中,主要起换挡 工作者的要求进行工作；工作过程：拨叉零件是在传动系统中拨动滑移齿轮,以实现系统调速；转向；其花键孔.25 与轴的协作来传递凸轮曲线槽传来的运动；零件的 2 个交叉头 补位与滑移齿轮相协作；（二）、零件的工艺分析CA6140 车床拨叉（二）共有两个加工表面,它们之间有肯定的位置 要求；名师归纳总结 1、一花键孔的中心线为基准的加工面第 3 页,共 20 页这一组面包括.25H7 的六齿方花键孔、 .22H2 的花键低空及两- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 端的 2× 15° 的倒角、距花键孔中心线上方 心线下方 15mm的平面；22mm 的平面以及距中2、以工件左端为基准的宽度为 18H11的槽18H11的槽的 2 个内表面与花键槽的中心线有垂直度公差 0.08 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,零件结构又比较简洁,故挑选铸件毛坯；加上工件的年产量为4000 件,属于大批量生产,采纳金属膜铸造成型；依据机械加工工艺手册挑选铸件的加工余量等级为 待加工表面的加工余量为 4mm；（二）、基准的挑选7 级,底面及侧面浇注确定1. 粗基准的挑选：由于要保证花键的中心线垂直于右端面,所以以名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 40 的外圆表面作为粗基准；同时也以工件的右端面作为粗基准；2. 精度基准的挑选：为保证定位基准和工序基准重合,以零件的左 面 C面为精基准；（三）、制定工艺路线制定工艺路线得动身点,应当是使零件的几何外形、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证,在生产纲领已确定的情形下,可以考虑采纳万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率；除此之外,仍应当考虑经济成效,以便使生产成本尽量下降；1. 工艺路线方案一工序 1 粗、精铣工件的左端面（C 面）工序 2 扩花键孔孔到 .22 工序 3 锪倒角花键孔 2× 15°工序 4 粗、精铣台阶面 B 面工序 5 钻孔 2× M8,攻螺纹,钻 .5 锥孔工序 6 粗、精铣宽度为 工序 7 拉花键 工序 8 去毛刺 工序 9 终检 2. 工艺路线方案二18的槽和槽的上表面的平面工序 1 粗、精铣工件的左端面（C 面）工序 2 扩花键孔到 .22 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 工序 3 锪倒角花键孔 2× 15°工序 4 拉花键工序 5 粗、精铣台阶面 B 面工序 6 粗、精铣宽度为18的槽和槽的上表面的平面工序 7 钻孔 2× M8,攻螺纹,钻 .5 锥孔 工序 8 去毛刺 工序 9 终检 3. 工艺路线方案三 工序 1 粗、精铣工件的左端面（C 面）工序 2 扩花键孔到 .22 工序 3 锪倒角花键孔 2× 15°工序 4 粗、精铣台阶面 B 面工序 5 粗、精铣宽度为18的槽和槽的上表面的平面工序 6 钻孔 2× M8,攻螺纹,钻 .5 锥孔 工序 7 拉花键 工序 8 去毛刺 工序 9 终检 工艺方案的比较和挑选：方案二把拉花键放接在扩孔和倒角之后,由于花键孔的精度要求比较高,后面接下来的加工仍要用花键孔来 作为定位,易破坏拉花键的精度；所以应把拉花键放在最终一道工 序,由于它的加工的精度要求比较高,加工是一次完成,不会破坏 加工的精度要求；再看方案一和方案三,方案一把钻孔支配在加工名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 好台阶面之后接着进行,之后又仍要进行铣槽的工序,为了方面加工和合理支配加工次序,所以仍是把铣的部分支配在一起,便利加工；综上考虑,最终挑选工艺路线方案三为最终方案；（四）、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定CA6140 车床拨叉：零件材料为HT200,硬度 190210HB,毛坯重量 0.8kg,生产类型大批量,铸造毛坯；1. 端面（ C 面）的加工余量 查简明机械加工工艺手册（以下简称“ 简明手册” ）表 10-6 取 铣削的加工余量：粗铣 3mm 精铣 1mm 2. 花键底孔的加工余量内孔.20 先铸出,所以取钻孔的双边加工余量为2mm,单边为1mm 3. B 面（台阶面）的加工余量 查简明手册表 1-22 取铣削的加工余量：粗铣 2mm 精铣 1mm 4. 宽度为 18 的槽查机械加工工艺手册表 粗铣 3mm（双边余量）3.2-29取铣削的加工余量：名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 精铣 1mm（双边）5.拉花键孔花键孔按外径定位查机械加工工艺手册表 6.其他尺寸直接铸造得到 7.毛坯尺寸3.2-19取加工余量为 2Z=1mm；考虑到零件的许多表面没有粗糙度要求,不需要加工；从铸造出来即可符合使用要求,因此,只实行75× 40 的表面加工余量；查机械加工工艺手册表3.1-24 ,确定毛坯的尺寸公差为CT7,表3.1-21 查得 CT7=1.1mm；相应运算如下：名义尺寸： 80+4=84mm 最大极限尺寸 =80+4+CT7=85.1mm 最小极限尺寸 =80+4-CT7=82.9mm 详细毛坯尺寸见后附的毛坯图（五）、确立切削用量及基本工时确定切削用量及基本工时工序：铣削端面；本工序采纳运算法确定切削用量；名师归纳总结 1加工条件10-3 , 取 第 8 页,共 20 页工 件 材 料 ： HT200 , 查 简 明 手 册 表b=195N/mm 2=0.195GPa=195MPa；选取用金属型铸造；- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 加工要求：粗铣 7540mm右端面,然后精铣此端面；铣床：查机械加工工艺手册表 9.1-2,选用 X6132A 卧式铣床；主轴转速 301500r/min,机床功率 9.06kw；最高表面粗糙度可达1.6；刀具：查简明手册表 12-21,取刀具材料 YG6；查机械加工工艺手册表 9.2-11 选取镶齿套式面铣刀（GB1129-85）,刀具直径 D=80mm,齿数 z=10； r= 90 ；2运算切削用量粗铣 75 40mm右端面进给量挑选：依据机械加工工艺手册表9.4-1,工件夹具系统刚度为中等条件,取每齿进给量 zf=0.2mm/z；背吃刀量 a =3mm；铣削速度：参考简明手册表 11-28,选取铣削速度为 60m/min；按机械加工工艺手册表 9.2-11 选取 d/z=80/10,即铣刀直径80mm,铣刀齿数为 10；由公式n1000v100060238r/min；d3 .1480铣床为 8 级级数,按机床手册及运算,有 理论转速相近,即可选此转速；n=240r/min 这一转速,与实际铣削速度vnd2403 .148060.28m/min；10001000查 机 械 加 工 工 艺 手 册 表9.4-31 , 可 知 铣 削 基 本 时 间名师归纳总结 tmlwl 1l2, 其 中fv为 工 作 台 每分 钟 进 给 量 ,第 9 页,共 20 页vfvffzzn0.2 10240=480mm/min；- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - wl 为工件铣削部分长度, 75mm；1l为切入行程长度,有公式l10.5dd22 a e1 30.5 802 802 402=7.36mm；2l为切出行程长度, 82mm；所以粗铣时基本时间为mt =（75+7.36+82）/480=0.342min=21s；精铣 75 40mm右端面铣床,刀具的选取同粗铣一样；背吃刀量 a =1mm,铣削速度：要求表面粗糙度为 R =3.2 m,查机械加工工艺手册表9.4-3,每转进给量取 f =0.8mm/r；依据简明手册表11-28,可取铣削速度 v=80m/min；n1000v100080318.47r/ min；n=320r/min；d3.1480查机床手册及运算,取铣床转速为实际铣削速度vn d3203.148080.384m/ min；10001000基本时间运算如粗铣名师归纳总结 fvfn0.8 320256 mm / min第 10 页,共 20 页wl ,1l ,2l 与粗铣加工相同；tm757.36820.64 min39s；256- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 工序 2 扩孔选 用 摇 臂 钻 床z3063, 查 简 明 手 册 表14-12 , 钻 速 范 围201600r/min；钻头材料：高速钢由简明手册表11-10查得每转进给量f =0.8mm/r,查表 11-12,钻削速度取 v钻 =0.35m/s=21m/min 扩钻孔时的切削速度v0.4 v 钻0.4 218.4 m/ min由公式n1000v10008.4 22121.60 / mind3.14按机床选取 n=140r/min；得实际钻削速度vn d1403.14229.7m/ min10001000基本时间 t 由金属切削手册表 7-7 有：T L 0.3 d 0 / s分其中 s 分 f n 0.8 140 112 mm/s L 为钻削长度,d 为钻削直径；T 80 0.3 22 /112 0.7min 47 s工序三 锪倒角由于此道工序用时较短,一次就可以完成,按体会选取时间为 3s. 工序四 粗、精铣上端台阶面工步 1 粗铣刀具挑选： YG 6 的 镶齿端面铣刀机床: 查机械加工工艺手册选取名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 立式铣床 X5020A 功率为： 3.79Kw 主轴转速范畴为： 40-1800 r/min 表 9.2-11选取： d/z=80/10 背吃刀量： 2mm 查简明手册表 1-22 选取 进给量取 f z=0.25mm/r 铣削速度依据简明手册表11-28 选： V=60m/min 由公式n1000v=（1000 60）/（3.14 60）=238 r/min d按机床选取转速为 n=240r/min 所以,实际铣削速度 基本时间：V=n d/1000=60.29 r/min 由机械加工工艺手册表9.4-31 主偏角 Kr=90°2.4 92mm fmz = fzn z=600mm/min l10 .5d0d20a2 e+（13）=0 5.（802 80302）t= ll2 l3/f mz =80+4.92+82/600=0.28min=17s 工步 2 精铣背吃刀量： 1mm 查机械加工工艺手册表9.4-3 选每齿进给量：fz0 . 15 mm/z查简明手册表11-28选 铣削速度 V=75m/min n1000v=（1000× 75）/3.14 × 80=298r/min d按机床选取转速 n=300r/min 就实际额铣削速度为V= V=n d/1000=75.36 m/min 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 基本时间：fmz= fz n z=0.15× 300× 10=450 mm/mint= l 1 l 2 l 3 /f mz =80+4.92+82/450=23s 工序五 铣槽工步 1 粗铣机床仍是选用上面所用型号的铣床查机械加工工艺手册表 3.2-29 粗铣的背吃刀量 ap 1 . 5 mm（单边）按机械加工工艺手册表9.2-2 选取 直柄立铣刀 d/z=16/3 铣刀每齿进给量 f z =0.16mm/z 刀具材料选用 ：高速钢按简明手册选取铣削速度V=18m/min × 16=358 r/min n1000v=1000× 18/3.14d按机床选取转速为： n=390r/min基本时间 t ：名师归纳总结 t= ll 1l2/f mzl15.0 d 12 第 13 页,共 20 页依据机械加工工艺手册表9.4-31,式子中的l22 mm i=h l=40mm ap 1fmz = fzn z=0.16× 3× 390=187.2mm/min l1=0.5× 16+2=10 mm 取l22mm, i=2 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 所以, t=4010220. 56min34s1872.工步 2 ：精铣被吃刀量 ap2=1mm,双边选 取d/z=18/3 , 按 机 械 加 工 工 艺 手 册 表9.4-3选 取f z=0.12mm/z按简明手册表 11-28 取 Vc=25m/min,所以 n=1000v/ d=1000x25/ x18=442.32r/min 选取 450r/min 基本时间 t t=（l+l1+l2）/fmz fmz=fz x Z x n=0.12x3x450=162mm/min 所以 t=52x2/162=0.64min=39s 工序六 钻孔 2-M8,攻螺纹,钻锥孔安装 1 工步 1 ：钻孔 2-6.7mm 确定进给量f：依据机械加工工艺手册表10·4-1.当 HT200 的 b<200MPa,加工此直径孔的f=0.36 0.44mm/r,由于零件在加工孔 后 要 螺 纹 , 故 进 给 量 应 乘 以0.5 , 就f= （ 0.36 0.44 ）x0.5=0.18 0.22mm/r；查简明手册表 床,依据机床选用 f=0.22mm/r 2-35,选用 Z525 立式钻名师归纳总结 切削速度,依据简明手册表2-15,得 V=19m/min,所以第 14 页,共 20 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - Ns=1000v/dw=1000x19/x6.7=903r/min 根 据Z525机 床 , 选 用Nw=960r/min , 故 实 际 切 削 速 度 为V= x6.7x960/1000=20.2m/min 切 削 加 工 时 , l=11mm, 查 机 械 加 工 工 艺 手 册 10·4-43 有 ,l1=3mm,lf=（dwxcotkr/2 ）+3=6.35mm （取 kr=45° ）就 tm1=（l+l 1+l f ）/Nwf=（11+3+6.35）/960x0.22=0.0964min 以 上 为 一 个 孔 的 机 动 时 间 , 故 本 工 步 的 机 动 时 间 为 tm=2xtm1=0.193min 工步 2 ：钻孔4mm 10·4-1.当 HT200 的确定进给量f：依据机械加工工艺手册表b<200MPa,加工此直径孔的f=0.18 0.22mm/r,查简明手册表2-35,选用 Z525立式钻床,依据机床选用 f=0.22mm/r 切削速度,依据简明手册表2-15,得 V=19m/min,所以Ns=1000v/ dw=1000x19/ x4=1512r/min 根 据 Z525 立 式 钻 床 , 选 用 Nw=960r/min, 故 实 际 切 削 速 度 为 V= x4x960/1000=12.1m/min 切 削 加 工 时 , l=11mm, 查 机 械 加 工 工 艺 手 册 10·4-43 有 ,l1=3mm,lf=（dwxcotkr/2 ）+3=5mm （取 kr=45° ）所以 tm2=（l+l 1+l f ）/Nwf=（11+3+5）/960x0.22=0.0900min 安装 2 名师归纳总结 工步 1 ：M8丝锥攻螺纹 2-M8 第 15 页,共 20 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 查机械加工工艺手册表 Ns=238r/min 16·2-15.得切削速度 V=0.1m/s=6m/min,按机床选取 Nw=195r/min ,就 V= x8x195/1000=4.9m/min 机动加工时, l=11mm,l1=3mm,l2=3mm,攻 M8 孔 tm1=（l+l1+l2）x2/Nwfx2=0.349min 工步 2 ：铰5mm锥孔查表机械加工工艺手册床选取 f=0.1mm/r 查表机械加工工艺手册16·4-40 得 f=0.08mm/r 安 Z525 立式钻16·4-41 得 V=6m/min ,就实际速度V= x5x195/1000=3.06m/min 机动加工时 lw=11mm,lf=3mm-16·4-43可得；查机械加工工艺手册表所以 tm= （l w+l f ）/Nwf=（3+11）/195x0.1=0.718min 工序七 拉花键刀具：短形花键拉刀,表8-2金属切削手册据表 8-6 选取拉刀齿开量 S 齿=0.08mm 依据金属切削手册拉削速度一般在 V=3m/min即 V=0.05m/s 拉削工时 t=Zb· l · ·k/1000VfzZ Zb 单面余量（ 25-22）/2=1.5mm L 拉削表面长度 80mm 校准部分长度系数,取 1.2 1-8m/min 内； HB=195.6,取名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - K机床返回行程系数,取 1.4 Z 拉刀同时工作齿数,取 Z=7 表 8-7 P拉刀齿距,取 P=13 表 8-7 t= （1.5x80x1.4x1.2 ）/ （1000x3x0.08x7 ）=0.12min=8s 最终,将以上各工序切削用量、工时定额的运算结果,连同其它加工数据,一并填入机械加工工艺过程综合卡片（后附）；三、夹具设计（一）、问题的提出本夹具主要是用来粗、精铣工件的台阶面,这个端面对花键孔的中心线有肯定的技术要求；要求对中心线的平行度公差为 0.02；端面的粗糙度也有要求,要求为Ra3.2,所以实行一次粗加工再加一次精加工即可得到要求的精度；在本道工序加工时,我们应第一考 虑保证台阶面的加工精度,如何提高生产效率,降低劳动强度；为 此,设计专用夹具；（二）、夹具设计 1.定位基准的挑选 第一考虑台阶面的设计基准为花键孔中心线；而台阶面对花键 孔的中心线有平行度要求,所以挑选用花键孔中心线定位,再综合 考虑,挑选工件的左端面也作为定位基准；2.切削力的运算及夹紧力的运算名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 刀具： YG 6 镶齿端面铣刀 .80 z=10 查机械加工工艺手册得切削力的运算公式：F=C fXf a pQfYf a fWf nUf a wzd0查表 9.4-10得：Cf=7750,Xf=1.0,Yf=0.75,Uf=1.1,Wf=0.2,Qf=1.3 af =0.25mm,aw=30mm,ap =2mm. 带入数据运算F=77500 . 752 0 .1 3 . 25 080 2401 2. 31.10=2591.56（N）由于铣削力是水平的,所以实际的切削力 F=2591.56N 但是在运算切削力时,必需把安全系数考虑在内；安全系数 K=K1 K2 K3 K4 其中选取：K1 为基本安全系数 1.5 K2 为加工安全系数 1.1 K3 为刀具钝化系数 1.1 K4 为断续切削系数 1.1 所以 F修正 K F所以 F 修正 = 1.5 1.1 1.1 1.1 2591.56=5174.05N 本夹具采纳的是斜楔机构夹紧,选楔角 册表 1-2-18,增力比为 i=1.93 =15° 查机床夹具设计手名师归纳总结 为克服切削力,实际的夹紧力N 应为：第 18 页,共 20 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - Nf1+f2= F 修正其中, f1 和 f2 为夹具定位面及加紧面上的摩擦系数,f1=f2=0.25 所以 N=5174.05/0.5=10348.1（N）接触面是一个材料为 45 号刚的销钉,查切削手册表 3-5 得 45的抗拉强度为 61（公斤力 /毫 M 2 ）锁紧销钉的界面为 为：4 4 的一个界面,所以可以运算可以承担的力610N 16=9760N 查机床夹具设计手册表1-2-18,增力比为 i=1.93 所以实际夹紧力可为： 9760 1.93=188836.8（N）此时夹紧力大雨所需要的夹紧力,故本夹具可以安全工作；3. 定位误差分析 由于轴向尺寸的设计基准与定位基准重合,故轴向尺寸无基准 不重合度误差；径向尺寸无极限偏差、外形和位置公差,故径向尺寸无基准不重合度误差；即不必考虑定位误差,只需保证夹具的定 位圆柱销及与其协作的螺纹孔和花键的制造精度和安装精度；4. 夹具设计及操作说明 采纳一面一孔的方式来定位,孔当中用长圆柱销来定位；这样 只限制了 5 个自由度,所以再在工件的侧面加一支承钉,以限制最 后一个没有限制的自由度；本道工序的夹紧采纳了机械夹紧,也即 是采纳斜楔机构夹紧,当转动扳手时让定位销钉和槽接触,即可完成锁紧；名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 夹详细上仍装有对刀块,由于采纳的是端面铣刀,所以挑选了安装直角对刀块；同时,夹详细的底面 工作4 个定位键使得整个夹具在机床台上有一个正确的安装位置,有利于加工；铣床夹具的工装图和夹详细的零件图后附；. 参考文献书名出处作者机械制造工艺学机械工业出版社王先逵机械制造工艺学课程设计机械工业出版社赵家齐指导书简明机械加工工艺手册上海科学技术出版社徐胜群机械加工工艺手册第一卷机械工业出版社洛阳工学院等机床夹具设计手册其次版上海科学技术出版社三所院校编金属切削手册其次版上海科学技术出版社上海市金属切削技术协会编名师归纳总结 机械制图高等训练出版社王兰美第 20 页,共 20 页互换性与技术测量中国计量出版社莫雨松工程材料北京高校出版社丁旭- - - - - - -