机械制造工艺学课程设计实例.pdf

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 机械制造工艺学课程设计是在我们完成了大学的全部基础课程、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，汇总所学专业知识如一体(如机械零件设计、金属切削机熟悉与理解，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 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知识后进行的一项教学环节；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、能熟练的运用机械制造工艺学的基本理论和夹具设计原理的知识，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，培养学生分析问题和解决问题的能力。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。通过学生亲手设计夹具的训练，提高结构设计的能力。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，增强学生解决工程实际问题的独立工作能力。一零件的分析 （一）、零件的作用：题目给定的拨叉（CA6140）位于车床变速机构中，主要起换挡使主轴回转运动按照 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与轴的配合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配合。（二）、零件的工艺分析 CA6140 车床拨叉（二）共有两个加工表面，它们之间有一定的位置要求。1、一花键孔的中心线为基准的加工面 这一组面包括 25H7 的六齿方花键孔、22H2 的花键低空及两端的 215的倒角、距花键孔中心线上方 22mm 的平面以及距中心线下方 15mm 的平面。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 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，故选择铸件毛坯。加上工件的年产量为 4000件，属于大批量生产，采用金属膜铸造成型。根据机械加工工艺手册选择铸件的加工余量等级为 7 级，底面及侧面浇注确定待加工表面的加工余量为 4mm。（二）、基准的选择 1.粗基准的选择：因为要保证花键的中心线垂直于右端面，所以以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.精度基准的选择：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 制定工艺路线得出发点,应当是使零件的几何形状、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况下,可以考虑采用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，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。1.2.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 215 工序 4 粗、精铣台阶面 B 面 工序 5 钻孔 2M8，攻螺纹，钻 5 锥孔 工序 6 粗、精铣宽度为 18 的槽和槽的上表面的平面 工序 7 拉花键 根据简明手册表 11-28，可取铣削速度 v=80m/min。10001000 80318.47/min3.14 80vnrd。查机床手册及计算，取铣床转速为 n=320r/min。实际铣削速度320 3.14 8080.384/min10001000n dvm。基本时间计算如粗铣 0.8 320256/minfvfnmm wl,1l,2l与粗铣加工相同。757.36820.64min39256mts。*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=r，查表 11-12，钻削速度取v钻=s=21m/min;扩钻孔时的切削速度0.40.4218.4/minvvm钻 由公式10001000 8.4121.60/min3.1422vnrd 按机床选取 n=140r/min。得实际钻削速度140 3.14229.7/min10001000n dvm 基本时间 t 由金属切削手册表 7-7 有：0(0.3)/TLds分 其中0.8 140112sfn分mm/s L 为钻削长度，0d为钻削直径。$800.3 22/1120.7min47Ts 工序三 锪倒角 由于此道工序用时较短，一次就可以完成，按经验选取时间为 3s.工序四 粗、精铣上端台阶面 工步 1 粗铣 刀具选择：YG 6 的 镶齿端面铣刀 机床:查机械加工工艺手册选取;立式铣床 X5020A 功率为：主轴转速范围为：40-1800 r/min 表选取：d/z=80/10 背吃刀量：2mm 查简明手册表 1-22 选取 进给量取fz=r 铣削速度根据简明手册表 11-28 选：V=60m/min 由公式d1000vn=（100060）/（）=238 r/min|按机床选取转速为 n=240r/min 所以，实际铣削速度 V=nd/1000=r/min 基本时间：由机械加工工艺手册表 主偏角 Kr=90 fmz=fznz=600mm/min 200125.0addle+（13）=92.423080805.022）（mm t=)(32lll/fmz=(80+82)/600=17s 工步 2 精铣！背吃刀量：1mm 查机械加工工艺手册表选每齿进给量：z/mm15.0fz 查简明手册表 11-28 选 铣削速度 V=75m/min d1000vn=（100075）/80)=298r/min 按机床选取转速 n=300r/min 则实际额铣削速度为 V=V=nd/1000=m/min 基本时间：fmz=fznz=30010=450 mm/min (t=)(321lll/fmz=(80+82)/450=23s 工序五 铣槽 工步 1 粗铣 机床还是选用上面所用型号的铣床 查机械加工工艺手册表 粗铣的背吃刀量 mm5.1ap（单边）按机械加工工艺手册表选取 直柄立铣刀 d/z=16/3 铣刀每齿进给量fz=z 刀具材料选用：高速钢 按简明手册选取铣削速度 V=18m/min d1000vn=(100018)/16)=358 r/min 按机床选取转速为：n=390r/min 基本时间 t：t=)(21lll/fmz 根据机械加工工艺手册表，式子中的)21(5.01dl mml22 i=aph1 l=40mm fmz=fznz=3390=min l1=16+2=10 mm 取mml22，i=2 所以，t=s34min56.022.18721040 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选取 fz=z、按简明手册表 11-28 取 Vc=25m/min，所以 n=1000v/d=1000 x25/x18=min 选取 450r/min 基本时间 t t=（l+l1+l2）/fmz fmz=fz x Z x n=162mm/min 所以 t=52x2/162=39s 工序六 钻孔 2-M8，攻螺纹，钻锥孔 安装 1）工步 1 ：钻孔 确定进给量 f：根据机械加工工艺手册表 104-1.当 HT200的b200MPa，加工此直径孔的 f=r，由于零件在加工孔后要螺纹，故进给量应乘以，则 f=（）=r。查简明手册表 2-35，选用Z525 立式钻床，根据机床选用 f=r 切削速度，根据简明手册表 2-15，得 V=19m/min，所以 Ns=1000v/dw=1000 x19/=903r/min 根据 Z525 机床，选用 Nw=960r/min，故实际切削速度为V=1000=min 切削加工时，l=11mm，查机械加工工艺手册104-43 有，l1=3mm，lf=（dwxcotkr/2）+3=（取 kr=45）则 tm1=（l+l1+lf）/Nwf=（11+3+）/=以上为一个孔的机动时间，故本工步的机动时间为 tm=2xtm1=工步 2 ：钻孔4mm 确定进给量 f：根据机械加工工艺手册表 104-1.当 HT200 的b200MPa，加工此直径孔的 f=r，查简明手册表 2-35，选用Z525 立式钻床，根据机床选用 f=r 切削速度，根据简明手册表 2-15，得 V=19m/min，所以 Ns=1000v/dw=1000 x19/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=min|切削加工时，l=11mm，查机械加工工艺手册104-43 有，l1=3mm，lf=（dwxcotkr/2）+3=5mm （取 kr=45）所以 tm2=（l+l1+lf）/Nwf=（11+3+5）/=安装 2 工步 1 ：M8 丝锥攻螺纹 2-M8 查机械加工工艺手册表 162-15.得切削速度 V=s=6m/min，Ns=238r/min 按机床选取 Nw=195r/min，则 V=x8x195/1000=min 机动加工时，l=11mm，l1=3mm，l2=3mm，攻 M8 孔 tm1=（l+l1+l2）x2/Nwfx2=|工步 2 ：铰5mm 锥孔 查表机械加工工艺手册164-40 得 f=r 安 Z525 立式钻床选取 f=r 查表机械加工工艺手册164-41 得 V=6m/min，则实际速度V=x5x195/1000=min 机动加工时 lw=11mm,lf=3mm-查机械加工工艺手册表164-43 可得。所以 tm=（lw+lf）/Nwf=（3+11）/=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=根据 金属切削手册 拉削速度一般在 1-8m/min 内。HB=，取 V=3m/min即 V=s 拉削工时 t=Zblk/1000VfzZ Zb 单面余量（25-22）/2=L 拉削表面长度 80mm 校准部分长度系数，取 K 机床返回行程系数，取 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=（）/（）=8s 最后，将以上各工序切削用量、工时定额的计算结果，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一定的技术要求。要求对中心线的平行度公差为。端面的粗糙度也有要求，要求为，所以采取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，我们应首先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.定位基准的选择 首先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，所以选择用花键孔中心线定位，再综合考虑，选择工件的左端面也作为定位基准。2.切削力的计算及夹紧力的计算 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计算公式：F=ndaaaWfQfUfwYffXfpzf0C 查表得：Cf=7750,Xf=,Yf=,Uf=,Wf=,Qf=af=,aw=30mm,ap=2mm.。带入数据计算 F=24080325.02.03.11.175.01027750=（N）因为铣削力是水平的，所以 实际的切削力 F=但是在计算切削力时，必须把安全系数考虑在内。安全系数 K=K1K2K3K4 其中选取：K1 为基本安全系数 K2 为加工安全系数*K3 为刀具钝化系数 K4 为断续切削系数 所以FKF修正 所以F修正=.=(N)本夹具采用的是斜楔机构夹紧，选楔角=15查机床夹具设计手册表 1-2-18，增力比为 i=为克服切削力，实际的夹紧力 N 应为：N(f1+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=所以 N=（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/毫米2）锁紧销钉的界面为 44 的一个界面，所以可以计算可以承受的力为：610N16=9760(N)查机床夹具设计手册表 1-2-18，增力比为 i=所以实际夹紧力可为：=（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、形状和位置公差，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配合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 采用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。本道工序的夹紧采用了机械夹紧，也即是采用斜楔机构夹紧，当转动扳手时让定位销钉和槽接触，即可完成锁紧。夹具体上还装有对刀块，由于采用的是端面铣刀，所以选择了安装直角对刀块；同时，夹具体的底面 4 个定位键使得整个夹具在机床工作 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具体的零件图后附。.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指导书 机械工业出版社 赵家齐 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 机床夹具设计手册第二版 上海科学技术出版社 洛阳工学院等三所院校编 金属切削手册第二版 上海科学技术出版社 上海市金属切削技术协会编 机械制图 高等教育出版社 王兰美 互换性与技术测量 中国计量出版社 莫雨松 工程材料 北京大学出版社 丁旭