机械制造工艺学设计说明书.doc

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1、 机械制造工艺学课程设计说明书 学生姓名： 学生学号： 院（系）： 机械 年级专业：12级机械设计及其自动化指导教师： 2014年12月 题目：设计“拨叉（831003）”零件的机械加工工艺规程及工艺装备（中批量生产）内容：1 零件图 1张 2 毛坯图 1张 3 机械加工工艺过程综合卡片 1套 4 结构设计装配图 1张 5 结构设计零件图 1张 6 课程设计说明书 1张 目录 序言 1一零件的分析（一）零件的作用 2（二）零件的工艺分析 2二工艺规程设计(一)确定毛坯的制造形式. 3(二)基准面的选择. 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 5 (五)确定切削

2、用量及基本工时. 8三 专用夹具设计(一)问题的提出 17(二)定位方案的设计 18(三)夹具体的设计 19(四)夹紧元件的设计 20（五）夹具操作的简要说明 21参考文献. 22 序言机械制造工艺学课程设计是我们学完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，它在我们的大学生活中占有重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题，解决问题的能力，为今后参加祖国的“四化”建设打下一个良好的基础。由于能力有限，设计上有许多不足之处，恳请老师给

3、于指教。 一、零件的分析（一）零件的作用 题目给定的零件是C6140拨叉,它位于车床变速机构中，主要其换挡作用。通过拨叉的拨动使车床滑移齿轮与不同的齿轮啮合从而达到要求的主轴转速。宽度为30mm的面的尺寸精度要求很高，在拨叉工作工程中，和如果拨叉和槽的配合尺寸精度不高或者它们之间的空隙很大时。滑移齿轮就达不到很高的定位精度，这样滑移齿轮就不能很好的与其他齿轮进行正确有效的啮合。从而影响整个传动系统的工作。所以拨叉宽度为30mm的面和槽之间要达到很高的配合精度。（二）零件的工艺分析 CA6140拨叉共有两组加工表面： 1、这一组加工表面包括:A端面和轴线与A端面相垂直的花键底孔 2、这一组加工表

4、面包括: 六个方齿花键孔,25mm花键底孔两端的275倒角。对于两组加工表面可先加工一组表面，再用专用夹具加工另一组表面。二、工艺规程设计（一）确定毛坯的制造形式此次所设计的拨叉材料为HT200，根据材料成型工艺可知用金属型铸造。该零件能够承受较大载荷和冲击载荷，能够满足使用要求。因为生产纲领为中批量生产。因为零件形状简单故毛坯形状需与零件的形状尽量接近，可选为铸出（二）基准面的选择1、粗基准的选择：因为要保证花键的中心线垂直于拨动滑移齿轮的右端面。所以以40的外圆表面为粗基准。2、精基准的选择：为了保证定位基准和加工工艺基准重合，所以选择零件的左端面为精基准。（三）制定工艺路线 工艺路线方案

5、： 工序一：铸造毛坯 工序二：1粗铣左端面至尺寸81 2精铣左端面至尺寸80 工序三：1以外圆为基准钻202扩孔至22 工序四：1车倒角1.5X1.5 工序五：拉花键工序六: 1粗铣沟槽2粗铣上平面工序七：1精铣沟槽2精铣上平面 工序八：1 钻螺纹通孔2X8 工序九：1 攻螺纹2XM8 工序十： 检验 （四）、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定：C6140拨叉材料为HT200毛坯质量为0.84kg，b=220MPa，HBS=157。 根据上述原始资料和加工工艺，分别确定各个加工表面的机械加工余量，工序尺寸以及毛坯尺寸。 根据零件图计算轮廓尺寸，长40mm，宽为80mm，高为75mm，故零件

6、最大轮廓尺寸为80mm。 选取公差等级CT由机械制造技术基础课程设计指南中表5-1可查得毛坯件的公差等级为810级，取为10级。 求铸件尺寸公差 根据加工面的基本尺寸和铸件公差等级CT，由机械制造技术基础课程设计指南中表5-3可查得尺寸公差为CT=3.2mm 求机械加工余量由机械制造技术基础课程设计指南表5-5查得机械加工余量等级范围为DF，取为E级 求RAM（要求的机械加工余量）对所有的加工表面取同一数值，由机械制造技术基础课程设计指南表5-4查得最大轮廓尺寸为80mm、机械加工余量为E级，得RAM数值为0.7mm。 求毛坯尺寸 2-M8通孔和5锥孔较小铸成实心；C、面单侧加工，应由机械制造

7、技术基础课程设计指南式5-2求出，即： R=F+RAM+CT/2=80+0.7+3.2/2=82.3mm D面为单侧加工，毛坯尺寸由机械制造技术基础课程设计指南式5-1求出，即： R=F+RAM+CT/2=72+0.7+3.2/2=74.3mm 为了简化铸件的形状取R75mm铸件毛坯尺寸公差与加工余量见下表项目C面D面公差等级CT1010加工面基本尺寸8072铸件尺寸公差3.23.2机械加工余量等级EERAM0.70.7毛坯基本尺寸82.3751、C面的单边总加工余量为Z2.3mm。查机械制造技术基础课程设计指南表5-49精加工余量故粗加工余量为Z1.3m2、D面精加工余量同C面Z1mm故D面

8、粗加工余量Z2mm3、花键孔要求以花键外径定心，故采用拉削加工内空尺寸为。由机械制造技术基础课程设计指南表5-42却定孔的加工余量分配：钻孔：20mm扩孔：22mm拉花键孔(6-25H7*6H9)（五）确定切削用量及基本工时 工序一：铸造毛坯 工序二：粗铣左端面至尺寸81 1、加工余量的确定 由前面可知粗加工加工余量为2 mm，加工余量较小故采用一次切削故ap2 mm。 2、切削用量的确定 由机械加工工艺手册表2.120选择高速钢立铣刀，铣刀直径为16 mm齿数为3。 由机械加工工艺手册表2.196查得加工材料为灰铸铁，铣削宽度为awdo/4，铣刀的铣削速度为v18.29m/min，每齿进给量

9、为0.0630.102 mm/z则主轴转速为 n=358.3577.2 r/min 取n460r/min，由此可得Vf0.093460 124.2 mm/min 3、铣削加工工时的计算 由机械加工工艺手册表2.194可查得 t 式中i为次给次数i 8 0.5do+（0.51.0）9 mm 12 mm取2 mm则 t5.86 min精铣 8030面 1、加工背吃刀量ap的确定由前面可知道精铣的加工余量为1 mm，故ap1 mm 2、进给量的确定由精铣加工工艺手册表2.172查得高速钢立铣刀直径为16 mm，选用与粗铣时同一铣刀和机床。铣削宽度为aw3 mm是的每齿进给量为0.080.05 mm/

10、z，因为表精度要求较高故fz0.06 mm/z 3、切削用量的确定由机械加工工艺手册表2.175查得铣刀磨钝标准查得后刀面最大磨损限度为0.20.25 mm。由机械加工工艺手册表2.176限度寿命查得限度寿命T=60min。由机械加工工艺手册表2.1-92查得Vc22 m/min，则铣床的主轴转速： n437.9 r/min取n460 r/min。 则Vffz*z*n0.06*3*460 =82.8 mm/min4、计算铣削加工工时由上面可知 t式中 、与上述所相同。 30/310将各参数代入上式可得： t10 11 min工序三：以外圆为基准钻20 1） 决定进给量由切削用量简明手册表2.7

11、选择高速钢麻花钻头其直径do20mm。铸铁的硬度大于200HBS查得进给量f=0.430.53mm/r由于Yd80/204查得修正系数Ktf0.95则f0.410.50mm/r。由切削用量简明手册表2.8可查得钻头强度允许的进给量为f1.75mm/r。由切削用量简明手册表2.9可知机床进给机构强度所允许的钻削进给量。选用Z525钻床由表2.35查得进给机构允许的最大抗力Fmax8830N，do20.5，查f0.93mm/s，故取f0.48由切削用量简明手册表2.19查得高速钢钻头钻孔的轴向力F5510N小于Fmax，故可用。2） 确定钻头的磨钝标准及寿命。由切削用量简明手册表2.12查的钻头后

12、刀面最大磨损量取0.6mm，寿命为T=15mim。 3）确定切削速度 286.6r/min 由切削用量简明手册表2.35取n272r/min则实际切削速度Vc17.1 m/min。4）检验机床扭矩及功率 由切削用量简明手册表2.20可查得f0.5 mm/r时，Mc76.81Nm。当nc272r/min时由切削用量简明手册表2.35可查得Mm144.2Nm。 由切削用量简明手册表2.23查得Pc1.1 kw。Pe2.60.817.76 kw。 因为McMm，PcPe，故所选切削用量可用。 f0.48mm/r ，nnc272r/min。Vc17m/min。计算基本工时： tm由切削用量简明手册表2

13、.29查得入切量与超切量分别为10mm和10mm。故： tm0.69 mim。工序四：以花键中心孔和左端面为基准粗铣底槽18H11 1、选择与加工8030平面同一规格的铣刀，同一铣床。 因为槽深为35 mm 故铣18H11槽时底边留有5 mm的加工余量，精铣以达到图纸所规定的表面粗糙度的要求故ap30 mm 2、切削用量的确定 由机械加工工艺手册表2.1-96查得切削速度为 V1829 m/min 每齿进给量为fz0.0630.102 mm/z取fz0.09 mm/z。则铣床主轴转速为 n=358.3577.2 r/min根据机床说明书可取n460 r/min。则实际转速为 Vffznz0.0

14、93460 124.2 mm/min 3、切削加工工时 由机械加工工艺手册表2.1-99查得 0.82 min工序六：以花键中心孔为基准粗铣上顶面1、 背吃刀量的确定因为切削余量较小故一次切削就可切除所有余量故a10=z=1.3mm。2、 进给量的确定。选用硬质合金端铣刀刀具材料为YG6铣刀直径为8mm齿数为10，选用X5032，立式升降台铣床，功率为7.5KW。由实用机械加工工艺手册表1192可查得每齿进给量fz0.140.24mm取fz0.2mm/z3、 铣削速度的确定。由实用机械加工工艺手册表11-94可查得灰铸铁的硬度为150225HBS，查得Vc=6010m/min。则主轴转速为n1

15、000Vc/D238.8437.9r/min 。VffzZn477.6875.6r/mm。故取n300r/min ，Vf480mm/min。切削工时：由切削用量简明手册表3.26可查得入切量及超切量Y+=12mm。故 t 0.18mim。工序三：以外圆为基准扩孔22H121、确定背吃刀量由切削用量简明手册查得背吃刀量为2mm。2、确定进给量由切削用量简明手册查的f0.60.7mm/r。根据机床说明书取f 0.62mm/r3、计算切削速度 5.78.5 m/min由此可知主轴的的转速为： n82.5r/min根据机床说明书取n140r/min，则实际切削速度v9.67 m/min 4、计算切削工

16、时 由切削用量简明手册表2.5可查得Kv3060，取Kv45。 由机械加工工艺手册表3.5.1查得tm，式中各参数：L=80mm，L11.7072.107，取L12mm。故tm0.8min 工序四：车倒角1.5X1.5工序七：以花键孔中心线为基准精铣上顶面1、 背吃刀量的确定由实用机械加工工艺手册表6-30查得半精铣的铣削用量为1mm ，即ap1mm。2、 进给量的确定选用与粗铣刀同样的刀具与机床，由实用机械加工工艺手册表11-92要求表面粗糙度为3.2查得每转进给量为0.51.0故取0.5mm/r3、 铣削速度的确定由实用机械加工工艺手册查得铣削速度为60110m/min则机床主轴转速n10

17、00Vc/D=238.8437.9r/mim取n300r/min，则Vf150mm/min。4、 计算切削工时由切削用量简明手册表3.26查得入切量和超切量Y+12mm。则 t 0.61mim工序七：以花键孔中心线和左端为基准精铣沟槽18H111、选取与粗铣18H11槽同一规格的铣刀，背吃刀量ap5 mm。 2、确定进给量由机械加工工艺手册表2.1-72查得每齿进给量为fz0.050.08 mm/z取fz0.06 mm/z。由机械加工工艺手册表2.1-75查得后刀面最大磨损限度为0.220.25 mm。由表2.1-76查得铣刀寿命为T60 min 3、切削用量的确定由机械加工工艺手册表2.1-

18、92查得V22 m/min，则主轴转速 n=437.9 r/min根据机床的说明书确定主轴转速为n460 r/min。则Vffznz82.8 mm/min工序八：1 钻螺纹通孔2X8 工序九：1 攻螺纹2XM8（一） 钻螺纹通孔2X8 1、选择切削用量 选择高速钢直柄麻花钻直径为7，钻头形状为双锥修磨横刃。由切削用量简明手册表2.7查得进给量f0.360.44mm/r，由切削用量简明手册表2.83和钻头允许的进给量确定进给量f0.86mm/r。由切削用量简明手册表2.9机床进给机构所允许的钻削进给量查得f1.6mm/r。故由Z525型立式钻创说明书取f0.36mm/r。 2、确定钻头磨钝标准及

19、寿命由切削用量简明手册表2.12查得磨钝标准为0.50.8寿命为T35min。 3、确定切削速度由切削用量简明手册表2.15查得切削速度为V18m/min。则主轴转速为 n818.9 r/min。由Z525钻床说明书由就近原则取n680 r/min。故实际切削速度为v14.9 m/min 4、校核机床扭矩及功率由切削用量简明手册表2.20查得 =420, =1 0.8，=0.206, 2.0, =0.8 420720.360.81 1298.3 N Mc0.206720.360.814.5 Nm Pc0.32 KW 根据Z525机床说明书可知Mm=42.2 Nm, Pe=2.8*0.81=2.

20、26 KW, Fmax=8830 N 由于上面所算出的的数据都小于机床的各个相应的参数，故机床符合要求。5、计算钻削加工工时 由切削用量简明手册表2.29查得入切量和超切量y的值为6 mm。故 t 0.07 min 因为表面存在俩加工孔故加工工时为T=2t0.14 min。（二）、攻M8螺纹 由机械加工工艺手册表7.2-4选用M8细柄机用丝锥，在普通钻床上攻丝。 由机械加工工艺手册表7.2-13在普通钻床上攻丝切削速度表查得Vc1112 m/min。故钻床主轴的转速为： 我n437.9 477.7 r/min 由Z525的说明书的参数可取n392 r/min。故实际切削速度为 Vc9.8 mm

21、/min攻螺纹机动实际的计算 我tm 其中：工件螺纹的长度10 mm。 ：丝锥切削长度22 mm。 ：攻螺纹是的超切量（23）P取3。 ：攻螺纹是的转速392 r/min。 ：丝锥退出时的转速680 r/min。 P:螺距。 工序四：拉花键 由机械加工工艺手册表4.1-42拉刀的齿开量查得矩形花键拉刀，工件材料铸铁的齿开量为0.040.1mm，取齿开量为0.06mm。拉削速度由机械加工工艺手册表4.165查得表面粗糙度要切Ra1.252.5，拉削速度为级的花键拉削速度为 Vc4.53.5 m/min 取Vc3 m/min拉削级别由机械加工工艺手册表4.166查得。拉削加工工时 t式中Zb为单面

22、余量Zb 1.5 mmL为拉削表明长度 L80 mm为拉削系数，取1.2K 考虑机床返回行程系数取 k1.4v为拉削速度fz为拉刀单面齿开量z为拉刀同时工作齿数zL/PP为拉刀齿距 P（1.251.5）1.35 12 mm所以拉刀同时工作齿数为 zL/P=80/127所以 t 0.16 min三 专用夹具设计（一）问题的提出为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具经过与指导老师协商，决定设计第4道工序开档夹具。 （二） 定位方案的设计（1） 夹具的设计思想设计必须保证零件的加工精度，保证夹具的操作方便，夹紧可靠，使用安全，有合理的装卸空间，还要注意机构密封和防尘作用，使

23、设计的夹具完全符合要求。所以设计时要在满足精度的前提下提高劳动生产效率，降低劳动强度。（2） 工件在夹具中的定位与夹紧定位：一个带键的长心轴限制4个自由度，在工件左端面用两个支承钉限制一个自由度，在工件右端面用夹紧件限制一个自由度。这样就限制了工件在空间六个方向的活动性，使工件在空间占据了惟一确定的位置。夹紧：在工件两端用垫片和螺母实现螺旋夹紧。(右端改成用开槽垫圈可以节省装卸时间提高生产率（三） 夹具体的设计（1） 定位基准的选择由零件图可知，其设计基准为花键孔中心线和工件的右加工表面（A）为定位基准。因此选用工件以加工右端面（A）和花键心轴的中心线为主定位基准。（2）定位误差的分析由于槽的

24、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，只需保证夹具的花键心轴的制造精度和安装精度。（四） 夹紧元件的设计在加工过程中，工件会受到切削力、惯性力、离心力等外力的作用，为了保证在这些外力作用下，工件仍能在夹具中保持定位的正确位置，而不致发生位移或产生振动，一般在夹具结构中都必须设置一定的夹紧装置，把工件压紧夹牢在定位元件上。该工件选用螺旋夹紧机构，查机械加工工艺手册，夹紧力计算如下：，-螺纹升角-螺纹摩擦角-螺母端面与工件之间摩擦系数-螺杆中径则所需夹紧力=298N（五） 夹具操作的简要

25、说明如前所述,在设计夹具时,应该注意提高劳动率.为此,在螺母夹紧时采用开口垫圈,以便装卸,夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有正确的安装位置,以利于铣削加工。结果，本夹具总体的感觉还比较紧凑。夹具上装有对刀块装置，可使夹具在一批零件的加工之前很好的对刀（与塞尺配合使用）；同时，夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有一正确的安装位置，以有利于铣削加工。 参考文献1 白成轩机床夹具设计新原理北京：机械工业出版社，1997年2 徐鸿本机床夹具设计手册沈阳：辽宁科学出版社，2004年3 赵家齐机械制造工艺学课程设计指导书（第2版）北京：机械工业出版社，2000 年4 史全富等金属切削手册（第三版）上海：上海科学技术出版社，2000年5 陈家芳实用金属切削加工工艺手册（第二版）上海：上海科学技术出版社，2005年16 / 16