CA6140车床拨叉（831006）工艺规程及专用_夹具设计(23页).docx

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1、-CA6140车床拨叉（831006）工艺规程及专用_夹具设计-第 23 页Hefei University课程设计COURSE PROJECT题目： CA6140车床拨叉（831006）工艺规程及专用夹具设计 系别： 机械工程系 专业： 机械设计制造及自动化 学制： 四年 姓名： 葛晨 学号： 1206011035 导师： 徐强 20 15 年 7月13 日前言机械制造技术课程设计是在我们学完了大学的全部基础课，以及大部分专业课之后进行的。这是我们在进行课程设计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，它在我们四年大学生活中占有重要的地位，本次课程设计旨在培养

2、学生设计机械加工工艺规程的工程实践能力，通过这次设计锻炼了我们综合运用过去所学全部课程进行机械制造工艺及结构设计的基本能力，为学生搞好毕业设计，走上工作岗位打下坚实的基础。本课程设计的目的在于：(1)培养学生运用机械制造工程学及相关课程(工程材料与热处理、机械设计、公差与技术测量等)的知识，结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决零件机械加工工艺问题，初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力。(2) 能根据被加工零件的技术要求，运用机床夹具设计的基本原理和方法，学会拟订机床夹具设计方案，完成夹具结构设计，提高结构设计能力。 (3)培养学生熟悉并运用有关手册、规范、图表等技术资料的

3、能力。(4)进一步培养学生识图、制图、运算和编写技术文件等基本技能。 此次课程设计对给定的零件图分析并进行工艺规程设计，其中考察了定位基准的选择，零件便面加工方法的选择，加工工艺路线的拟定及工序加工余量，工序尺寸，公差等相关知识，历时三个星期的设计加深了对所学知识的理解，有助于今后能够熟练地运用于工作中。设计过程中遇到一些疑问经过老师的悉心指导都得以解决，在此对老师表示衷心的感谢。适应性训练，从中锻炼自己分析问题，解决问题的能力，为今后工作打下一个良好的基础。 由于能力有限，设计尚有许多不足之处，恳请老师给与指教。目录第一章 课程设计任务3第二章 零件的工艺分析32.1 零件的作用和结构特点：

4、32.2零件的加工表面和技术要求分析：3第三章 工艺规程设计43.1生产纲领、确定生产类型43.2毛坯的选择与毛坯图说明43.3、工艺路线的确定53.3.1定位基准的选择53.3.2各表面加工方法的确定53.3.3工序的顺序安排63.4、加工余量、切削用量的确定83.4.1确定加工余量83.4.2确定切削用量10第四章 车床专用夹具设计18五、设计心得体会20六、参考文献21一、零件的分析1、零件的生产类型根据所给要求，以确定，本两件加工属大批量生产。2、零件的工艺分析此零件为连杆合件之一连杆盖，连杆盖的视图完整，尺寸、公差及技术要求齐全。此零件形状结构较为简单，零件各表面的加工并不困难，但是

5、基准孔81+0.021 0mm以及小头孔要求表面粗糙度Ra1.6偏高。基本思路为先加工大头孔再以其为基准来加工小头孔。在小头孔中间的大的沟槽需要用R67mm刀具去加工，同样在加工大头孔内表面的沟槽时也要用特殊的R25mm的刀具去加工。此外还应该注意：1.该连杆盖为整体铸造成型，其外形可不再加工，根据GB/T 6414-1999的规定，铸件尺寸公差代号为CT公差等级分为16级，由于零件的轮廓尺寸不大，形状不是很复杂，为大批量生产，从减少加工难度来说，经查机制工艺手册，毛坯采用铸造成型。 2. 连杆小头孔对A基准的平行度公差为0.01mm。3.大头孔两端的台阶面对B基准的对称度公差为0.3mm。4

6、.小头孔中间的沟槽，对基准B的对称度为0.2mm。5.铸件毛坯需要经过人工时效处理。6.材料 QT450-10 。7.连杆大小头孔平行度的检验，可采用穿入专用心轴，在平台上用等高的V型块支撑连杆大头孔心轴，测量大头孔心轴在最高位置时两端的差值，其差值一半即为平行度误差。第三章 工艺规程设计3.1生产纲领、确定生产类型 此零件为连杆盖，由设计任务书要求，此零件要求可知该零件的生产纲领为10000件/年，结合生产实际，备用率a%和废品率b%分别取3%和0.5%，带入公式得N=10000台/年*1件/台*（1+3%）*（1+0.5%）=10351.5件/年所以连杆盖的生产类型为成批的大批生产类型。3

7、.2毛坯的选择与毛坯图说明在各类机械中，连杆盖为为传动件,由于其在工作时处于运动中，经常受冲击和高压载荷，要求具有一定的强度和韧性。该零件的材料选择QT450-10，零件的轮廓尺寸不大，形状不是很复杂，为成批量生产模型，从减少加工难度来说，经查机制工艺手册，毛坯采用铸造成型。 因为零件形状并不复杂，但为减小加工时的切削用量和提高生产效率，节约毛坯材料，毛坯形状可以与零件形状接近。即外形做成台阶形，内部孔铸造出。 确定机械加工余量，及毛坯尺寸：1）确定机械加工余量 （1）铸件质量：零件表面无明显的裂纹等缺陷。 （2）加工精度：零件除孔以外的各表面为一般加工精度。 (3) 机械加工余量。根据铸件质

8、量、形状，以及各个加工部位的要求毛坯尺寸和余量如下2）表：毛坯尺寸和余量加工表面基本尺寸mm毛坯尺寸mm单边总加工余量mm大头孔直径 81 753零件厚度43482.5大头孔两端深度3.56.53铸造圆角R3-R53.3、工艺路线的确定3.3.1定位基准的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面的选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产效率得以提高。否则，加工工艺过程中会出现诸多问题，更有甚者还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。在连杆盖机械加工工艺过程中，首先以大头孔两端外圆面为粗基准，加工底端面和10孔，为后续加工提供精基准，这样整个工序加工过程中主要以这一面两孔两个精

9、基准为定位基准，把基准同一起来，减少了定位误差。为了不断改善基面的精度，基面的加工与主要表面的加工要适当配合；即在粗加工孔时，粗铣端面，在精加工时，精铣端面。3.3.2各表面加工方法的确定该零件的加工表面有内孔，端面，小孔及槽等，材料为QT450-10.参考有关磁疗，其加工方法的选择如下以毛坯底端面两外圆面为定位基准，加工底端面和台阶面，表面粗糙度为Ra1.6um，和10孔。在车床上加工小头孔，内槽，及倒角，内孔表面粗糙度为Ra1.6。铣小头孔沟槽，采用R67mm的成型铣刀去加工两个螺纹孔的加工：功螺纹孔大头孔81+0.021 0mm：内表面粗糙度为Ra1.6um，需进行粗镗-精镗，以及铣两端

10、面。此过程是将两连杆盖拼和在一起加工。大孔内表面的沟槽为钳工加工。3.3.3工序的顺序安排工序工序名称机床设备切削刀具量具1铸造毛坯2无损探伤，查是否有夹渣，气孔，疏松等缺陷。3清理毛刺、飞边，涂漆4时效处理5钻底端面两孔，铣地端面和台阶加工中心量规 6加工小头孔，内槽和倒角塞规7铣小头孔沟槽量规8车大头孔表面，镗大头孔和倒角量规9加工大孔内表面沟槽量规10检查各个部分的尺寸和精度11组装入库方案一： 工序1：铸造毛坯 工序2：清理毛刺、飞边，涂漆。 工序3：人工时效处理。 工序4：以毛坯底端面两外圆面为定位基准，加工底端面和台阶面，表面粗糙度为Ra1.6um，和10孔。 工序5：以一面两孔为

11、精基准定位，粗车小头孔至mm，半精车至mm，精车倒角，镗小头孔两凹槽。 工序7：以一面两孔定位，铣小头孔沟槽至mm。 工序8：加工左右螺纹孔，倒角，攻丝 工序9：以一面两孔定位半精镗大头孔至80.8mm，精镗至mm。 工序10：钳工加工大头孔内表面沟槽方案二： 工序1：粗铣有标识平面至46.5工序2：粗铣无标识平面至45工序3：粗钻小头孔至18工序4：拉结合面至86及大头孔至80工序5：粗铣下台阶面至25工序6：铣台阶面和配合面至25，4.5，94工序7：钻孔-攻丝-倒角工序8：精铣结合面到尺寸工序9：精铣有标识面到尺寸工序10：铣槽到尺寸工序11：精镗大头孔到尺寸工序12：粗铣轴瓦槽工序13

12、：镗小头孔到尺寸工序14：粗镗卡簧槽到尺寸对比以上两种方案，得出以下几种结论：一、方案一将粗加工和精加工分开，先粗后精，这样有利于保护重要表面。方案二几乎忽视基面先行、先主后次的原则，加工过的重要表面无法得到有效保护，重要表面的预期精度将无法保证。二、方案一很好的将先粗后精、先主后次原则同工序集中原则结合。三、方案一相比于方案二，能够大大的减少工人的工作量，更加人性化，生产效率更高。四、并且所要求的生产纲领并不大，所以无需用到拉床，可有效的降低成本，且能减少机床种类。3.4、加工余量、切削用量的确定3.4.1确定加工余量（1）小头孔查机有关资料可知该孔可在车床上加工，也可在钻床上加工。在老师的

13、知道下得知应在车床上加工，应为这样可使多道工序集中起来，既能保证加工精度，又提高了生产效率。查切削手册得精车得到、表面粗糙度Ra1.6、经济精度IT7 加工余量为0.06mm；查切削手册得半精车得到、表面粗糙度Ra2.0、经济精度IT8 、加工余量为0.14mm，查机械制造课程设计指导表3.2-27得上下偏差分别为 +0.033,0；查切削手册得粗车孔得到mm、表面粗糙度Rz30、经济精度IT10、加工余量为1.8mm，查机械制造课程设计指导表3.2-27得上下偏差分别为 +0.084,0；（2） mm大头孔查机械制造基础可知需要粗镗-半精镗-精镗查机切削手册得精镗得到mm、表面粗糙度Ra1.

14、6、经济精度IT7 加工余量为0.2mm； 查机切削手册得半精镗得到80.8mm、表面粗糙度Ra2.0、经济精度IT8 、加工余量为1mm，查机械制造课程设计指导表3.2-27得上下偏差分别为 +0.087,0；查机切削手册得粗镗得到mm、表面粗糙度Rz30、经济精度IT11 、加工余量为1mm，查切削手册表3.2-27得上下偏差分别为 +0.22,0；（3） mm两端面查机械制造基础可知需要需粗铣-精铣查切削手册得精铣得到mm、表面粗糙度Ra3.2、经济精度IT11 加工余量为1mm；查切削手册得精铣得到mm、表面粗糙度Ra3.2、经济精度IT11 加工余量为1mm；查切削手册粗铣得到mm、

15、表面粗糙度Rz50、经济精度IT12 加工余量为1.5mm；查切削手册粗铣得到mm、表面粗糙度Rz50、经济精度IT12 加工余量为1.5mm；（4） mm下底面查机械制造基础 表6-8可知需要需粗铣-精铣查切削手册精铣得到mm、表面粗糙度Ra1.6、经济精度IT9 加工余量为1mm；查切削手册粗铣得到mm、表面粗糙度Rz50、经济精度IT12 加工余量为12mm；（5） 台阶面查机械制造基础可知需要需粗铣-精铣查切削手册精铣得到mm、表面粗糙度Ra1.6、Ra6.3um，经济精度IT7、IT10 加工余量为1mm、1mm；查切削手册粗铣得到mm、表面粗糙度Rz50、Rz50um，经济精度IT

16、12、IT12 加工余量为2.5mm；3.4.2确定切削用量（1）下底面面加工 精车选择刀具由表1.2,可选YG6硬质合金刀片由表3.2选择刀具形状kr=5o0=10o0=16o kr=60o s=-10o选择切削用量决定切削深度ap由于切削深度不大故ap=h=1mm由表3.5,当机床功率为7.5kw时,fz=0.40.6mm/r取fz=0.6mm/r决定车刀磨钝标准及寿命由表3.8 当d0=80mm时,后刀面最大磨损量取0.300.50mm,寿命T=180min决定切削速度和每分钟进给量由表3.16 当d0=80mm z=10 ap=2mm fz=0.6mm/r时vc=124mm/min n

17、=494r/min vf=395mm/min计算基本工时t=L/vf，式中L=l+y+，l=43mm由表查出y+k=8mm故t=0.109min （2）台阶面的加工1）（粗铣）选择刀具由表1.2,可选YG6硬质合金刀片由表3.1,由于ap=2.5mm,ae=24.5mm,则d0=80mm由表3.16,选择齿数z=10由表3.2选择刀具形状kr=5o0=10o0=12o kr=60o s=-10o选择切削用量决定切削深度ap由于切削深度不大故ap=h=2.5mm决定每齿进给f 采用对称端铣由表3.5,当机床功率为7.5kw时,fz=0.140.24mm/z取fz=0.14mm/z决定铣刀磨钝标准

18、及寿命由表3.8 当d0=80mm时,钻头后刀面最大磨损量取2.0mm,寿命T=180min决定切削速度和每分钟进给量由表3.16 当d0=80mm z=10 ap=2mm fz=0.14mm/z时v=97mm/min n=387r/min vf=433mm/min计算基本工时t=L/vf，式中L=l+y+，l=43mm由表查出y+k=8mm故t=0.139min2)精铣选择刀具由表1.2,可选YG6硬质合金刀片由表3.1,由于ap=1mm,ae=24.5mm,则d0=80mm由表3.16,选择齿数z=10由表3.2选择刀具形状kr=5o0=10o0=16o kr=60o s=-10o选择切削

19、用量决定切削深度ap由于切削深度不大故ap=h=1mm决定每齿进给f 采用对称端铣由表3.5,当机床功率为7.5kw时,fz=0.40.6mm/r取fz=0.6mm/r决定铣刀磨钝标准及寿命由表3.8 当d0=80mm时,钻头后刀面最大磨损量取0.300.50mm,寿命T=180min决定切削速度和每分钟进给量由表3.16 当d0=80mm z=10 ap=2mm fz=0.6mm/r时vc=124mm/min n=494r/min vf=395mm/min计算基本工时t=L/vft，式中L=l+y+，l=43mm由表查出y+k=8mm故t=0.109min（3)螺纹孔加工由机械加工工艺手册表

20、3.2-20，查的D=120，P=1.75.时，内螺纹小径麻花.钻钻头直径为10.20mm.。1.选择钻头选择高速钢麻花钻头，其直径=10.20mm钻头几何形状为（表2.1及表2.2）：标准：2.(1)选择切削用量：根据表2.7，当加工要求为H6精度，铸铁强度HBS=190200Mpa, =10.20mm时，f=0.520.64mm/r因为钻孔后还要丝锥攻螺纹，乘系数0.50，f=(0.520,64)*0.5=0.260.32mm/r(2)按钻头强度决定进给：根据表2.8，当HBS=190Mpa, =10.20mm,f=1.22mm/r.(3)按机床进给机构强度决定进给量：根据表2.9，当HB

21、S200, =10.20mm.标准钻头f=0.75mm/r.从以上三个量可以看出，f=0.260.32mm/r，选择f=0.28mm/r.由于加工通孔，为了避免孔即将钻通时，钻头钻断，故在孔即将钻穿时采用手动进给。决定钻头磨损及寿命，由表2.12，当=10.20mm，钻头最大后刀面磨损量为0.60mm,寿命T=35min.决切削速度。由表2.15,f=0.28mm/r, =10.20mm,标准钻头。由表2.31根据Z525钻床说明书，可考虑：根据表2.20.当HBS=190Mpa时，f0.22mm/r （4）小头孔的加工已知：加工材料QT450-10，硬度为190HBS，铸件，无外皮； 工艺要

22、求孔径d=18mm，孔深l=45mm通孔，精度为H7，求（1）刀具；（2）切削用量；（3）基本工时（车）选择切削用量（所有数据未注明的均查自简明切削用量手册）决定进给量按加工要求决定进给量由表2.7，当加工要求为H13精度铸铁强度b=800mpa，d0=18mm时，f=0.700.86mm/r由于l/d=2.393，故f=0.70 0.86mm/r按车头强度决定进给量由表2-8 d0=18mm，HBS=190HBS时 f=1.6mm/r按机床进给机构强度决定进给量由表2.9当HBS270，d0=18mm，机床进给机构允许的轴向力为8330N时进给量f=1.45mm/r以上三个进给量比较可以看出

23、受限制的进给量是工艺要求，其值为f=0.700.86mm/r由表2.35可取f=0.81mm/r由表2.35可得2525机床进给机构强度允许的最大轴向力Fmax=8830N，由表2.19可查出车孔时轴向力当f=0.81mm时，轴向力8630NFmax,故f=0.81mm/r由表2.12 当d0=18mm时,车头后刀面最大磨损量取0.65mm,寿命T=60min决定切削速度由表2.15 HBS=190 f=0.81mm/r d=18mm时切削速度vt=15.12m/min计算基本工时t=L/nf，式中L=l+y+k，l=43mm由表2.29查出y+k=8.8mm故t=0.235min（粗车）选择

24、切削用量决定进给量由表2.11粗绞f=0.81mm 磨钝标准及寿命由表2.12 d020时,磨钝限度0.40.6mm,寿命T=60min切削速度由表2.24粗绞Vc=6m/min n粗车n=95.78 查车床说明书取粗车n=97 得粗车Vc=6.08m/min n计算基本工时tm=L/nf 式中L=l+y+k,l=43mm由表2.29查出y+k=8mm粗车tm=0.65min （精车）决定进给量由表2.11 精车f=0.62mm磨钝标准及寿命由表2.12 d020时,磨钝限度0.40.6mm,寿命T=60min切削速度由表2.24 精车Vc=8m/min 精车n=127.32取 精车n=140

25、得 精车Vc=8.80m/min3. 计算基本工时tm=L/nf 式中L=l+y+k,l=43mm由表2.29查出y+k=8mm精车tm=0.58min（6）大头孔加工粗镗：刀具的选择：有机械制造技术基础图2-44知高速钢寿命低不宜用于大规模生产故选择硬纸合金刀具由铸件材料为QT450-10知其抗拉强度为450Mpa,屈服强度310Mpa，硬度为190HBW。刀具的硬度强度均要高于被加工材料查机械加工工业手册表1.5-7取YT14，其硬度为90.5HRA，抗压强度4200Mpa，因此够用，刀具装夹形式焊接。由切削用量简明手册表1-9取刀具寿命为60MIN。机床选择：由金属加工工艺及工装设计表4

26、-72取刀具类型为刀头，并查得粗镗时V=0.30.66m/s取为=0.5m/s.f=0.31.0mm/r取为f=0.8mm/r,由机械加工使用手册选择机床型号为T68，其主轴轴线与工作台距离30-800mm而孔径D=81mm,因此够用。粗镗时在直径方向=3.8mm,由机械制造技术基础表2-2计算刀具受力。则C=903, =1.0,Y=0.75, =0, 取普遍值1.由=0.5m/s，=3.8mm，f=0.8mm/r（半精镗）由于选的是硬质合金刀具，耐热耐磨性较好，而被加工材料与空气接触面大，故不需要冷却液冷却。精镗：工序间余量第四章 车床专用夹具设计在机械加工中，为了迅速、准确地确定工件在机床

27、上的位置，进行正确地确定工件与机床、刀具的相对位置关系，并在加工中始终保持这个正确位置的工艺装备称为机床夹具。机床夹具由定位装置、夹紧装置、夹具体、连接元件、对刀元件及其他元件或装置组成。它可以保证加工精度，稳定加工质量、提高劳动生产率，改善工人的劳动条件，降低对工人的技术要求，降低生产成本及扩大机床的工艺范围。专用夹具是针对某一工件的某一工序的加工要求而专门设计和制造的机床夹具。这类夹具专用性强，操作迅速方便，其优点是在产品相对稳定、批量较大的生产中可获得较高的加工精度和生产率，对工人的技术水平要求也相对较低。由于专用夹具的针对性极端，只能适用产品相对稳定的大批量生产中。前面已对连杆零件的结

28、构工艺性及零件的技术要求进行了分析，并确定了零件的机械加工工艺路线，制定了详细的加工工艺规程。下面将从制定的工艺路线中选择一道工序，对其加工中所需的工艺装备进行设计。为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。由指导老师的分配，决定设计第1道工序车加工中心的夹具设计。五、设计心得体会本次课程设计历时三周，是大学里以前其他课程设计没法比拟的，所包含的知识之多，从零件图的绘制到毛坯余量的确定；从拟定工艺路线到机械加工工序的设计，从工艺装备的选择到专用机床夹具等等。对我们过去所学的好多基础专业课进行了一次全面的复习检测与实际应用，在我们四年的大学学习过程中占很重要的地位。这次课

29、程设计分三个阶段进行，第一周画毛坯图拟定工艺路线；第二周确定机械加工余量填写工序过程卡以及工序卡各一套；第三周机床夹具的设计与说明书得撰写。由于第一次做这种类型的设计，好多问题我们不能把握的面面俱到，总是出现这样那样的问题，因此每做完一阶段的任务，我们都请教指导老师刘老师帮我们检查，通过老师指点的回顾和总结，可以系统地分析一下整个设计、学习过程中所存在的问题。通过总结，还可以把平时听课时还没有弄懂、弄透的问题加以学习巩固，获得更多的收获，达到了课程设计的预期目的和意义。虽然在课程设计中我遇到了不少困难，比如在加工顺序中我不知应该先加工哪一步，还有加工刀具的选择不清楚等，然而还是最终确定了这次课

30、程设计的工艺路线。在工艺路线制作及机械加工工序中，使我们对机械制造工艺学、金属切削机床等相关专业知识的理解更加深入，学到了许多东西，并成功完成了这次课设。此次课程设计对给定的零件图分析并进行工艺规程设计，其中考察了定位基准的选择，零件表面加工方法的选择，加工工艺路线的拟订及工序加工余量，工序尺寸，公差，机床夹具等相关知识，加深了对所学知识的理解，有助于今后工作。本次课程设计使我们学会了解决机械加工工艺问题的能力，提高结构设计能力，熟悉并运用有关手册、规范、图表等技术资料的能力，同时还具备了识图、制图、运算和编写技术文件等基本技能。在这里我们要感谢徐强老师三周的悉心指导和陪伴，通过你的讲解让我设

31、计的思路更加清晰，通过你对我们设计的分析让我们很快的找到设计问题的所在，在和你讨论的过程中我们学到很多知识。谢谢老师！六、参考文献 【1】肖继德 陈宁平主编.机械夹具设计.北京：机械工业出版社，1991【2】艾兴 肖诗纲主编.切削用量简明手册.北京: 机械工业出版社,2008【3】吴宗泽机主编. 械设计课程设计手册.北京：高等教育出版社，2012【4】赵雪松主编.机械制造技术基础.北京：华中科技大学出版社，2013【5】孟宪栋主编.机械夹具图册.北京：机械工业出版社，2014【6】赵家齐主编.机械制造工艺学课程设计指导书.北京：机械工业出版社，2000【7】东北重型机械学院，洛阳工学院，第一汽车制造厂职工大学 编.机械夹具图册.上海：上海科学技术出版社，1990