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制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)
機(jī)械制造工藝學(xué)
課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書
設(shè)計(jì)題目：制定831007撥叉的加工工藝，設(shè)計(jì)鉆M8鉆床夾具
班級(jí)：機(jī)電05—2班
學(xué)號(hào)：0501040232
設(shè)計(jì)者：董巖
指導(dǎo)教師：敖曉春
哈爾濱理工大學(xué)
2008年6月24號(hào)
機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書
題目: 制定831007撥叉的加工工藝，設(shè)計(jì)鉆M8 孔鉆床夾具
內(nèi)容：1.零件圖 1張
2.毛坯圖 1張
3.機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片 1張
4.機(jī)械加工工序卡片 1張
5.夾具零件圖 1張
6.夾具裝配圖 1張
7. 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 1份 目錄
設(shè)計(jì)說(shuō)明書----------------------------------------------1
設(shè)計(jì)任務(wù)書----------------------------------------------2
序言-------------------------------------------------------4
零件的分析----------------------------------------------5
（一）零件的作用---------------------------------------------------5
（二）零件的工藝分析----------------------------------------------5
確定生產(chǎn)類型------------------------------------------------6
確定毛坯-------------------------------------------------------7
（一） 確定毛坯種類----------------------------------------------7
（二） 確定鑄件加工余量及形狀----------------------------------7
工藝規(guī)程設(shè)計(jì)-----------------------------------------------8
(一) 選擇定位基準(zhǔn)------------------------------------------------8
（二）制定工藝路線-----------------------------------------------8
（三）選擇加工設(shè)備和工藝設(shè)備------------------------------------9
（四）機(jī)械加工余量、工序尺寸及公差的確定-----------------------------9
夾具設(shè)計(jì)-----------------------------------------------------15
(一) 問(wèn)題的提出-------------------------------------------------15
(二) 夾具設(shè)計(jì)---------------------------------------------------15
參考文獻(xiàn)-----------------------------------------------17
序言
機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)使我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進(jìn)行的.這是我們?cè)谶M(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對(duì)所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí),也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練,因此,它在我們四年的大學(xué)生活中占有重要的地位。
就我個(gè)人而言，我希望能通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)對(duì)自己未來(lái)將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，為今后參加祖國(guó)的“四化”建設(shè)打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。
由于能力所限，設(shè)計(jì)尚有許多不足之處，懇請(qǐng)各位老師給予指導(dǎo)。
一、零件的分析
（一）零件的作用
題目所給的零件是CA6140車床的撥叉。它位于車床變速機(jī)構(gòu)中，主要起換檔，使主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)按照工作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的φ22孔與操縱機(jī)構(gòu)相連，二下方的φ55半孔則是用于與所控制齒輪所在的軸接觸。通過(guò)上方的力撥動(dòng)下方的齒輪變速。兩件零件鑄為一體，加工時(shí)分開。
（二）零件的工藝分析
零件的材料為HT200，灰鑄鐵生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，鑄造性能優(yōu)良，但塑性較差、脆性高，不適合磨削，為此以下是撥叉需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求：
1. 小頭孔以及與此孔相通的的錐孔、螺紋孔
2. 大頭半圓孔
3. 撥叉底面、小頭孔端面、大頭半圓孔端面，大頭半圓孔兩端面與小頭孔中心線的垂直度誤差為0.07mm，小頭孔上端面與其中心線的垂直度誤差為0.05mm。
由上面分析可知，可以粗加工撥叉底面，然后以此作為粗基準(zhǔn)采用專用夾具進(jìn)行加工，并且保證位置精度要求。再根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟(jì)精度及機(jī)床所能達(dá)到的位置精度，并且此撥叉零件沒(méi)有復(fù)雜的加工曲面，所以根據(jù)上述技術(shù)要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。
二、 確定生產(chǎn)類型
已知此撥叉零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為10000件/年，零件的質(zhì)量是1.0Kg/個(gè)，查《機(jī)械制造工藝及設(shè)備設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè)》321頁(yè)表15-2，可確定該撥叉生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，所以初步確定工藝安排為：加工過(guò)程劃分階段；工序適當(dāng)集中；加工設(shè)備以通用設(shè)備為主，大量采用專用工裝。
三 、 確定毛坯
（一） 確定毛坯種類：零件材料為HT200?？紤]零件在機(jī)床運(yùn)行過(guò)程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡(jiǎn)單，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，故選擇鑄件毛坯。查《機(jī)械制造工藝及設(shè)備設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè)》324頁(yè)表15-5選用鑄件尺寸公差等級(jí)CT9級(jí)。
（二） 確定鑄件加工余量及形狀：
《機(jī)械制造工藝及設(shè)備設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè)》325頁(yè)表15-7，選用加工余量為MA-G級(jí)，并查表15-8確定各個(gè)加工面的鑄件機(jī)械加工余量，鑄件的分型面的選者及加工余量如下表所示：
簡(jiǎn)圖
加工面代號(hào)
基本尺寸
加工余量等級(jí)
加工余量
說(shuō)明
D1
22mm
G
3.02
孔降一級(jí)雙側(cè)加工
D2
55mm
G
3.02
孔降一級(jí)雙側(cè)加工
T2
73mm
6.5
單側(cè)加工
T3
50mm
G
2.5
單側(cè)加工
T4
73mm
6.5
單側(cè)加工
（三）繪制鑄件零件圖：見(jiàn)附頁(yè)
四 、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
(一)選擇定位基準(zhǔn)：
1 粗基準(zhǔn)的選擇：以零件的底面為主要的定位粗基準(zhǔn)，以兩個(gè)小頭孔外圓表面為輔助粗基準(zhǔn)。
2 精基準(zhǔn)的選擇：考慮要保證零件的加工精度和裝夾準(zhǔn)確方便，依據(jù)“基準(zhǔn)重合”原則和“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則，以粗加工后的底面為主要的定位精基準(zhǔn)，以兩個(gè)小頭孔外圓柱表面為輔助的定位精基準(zhǔn)。
（二）制定工藝路線
根據(jù)零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求，以及加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用萬(wàn)能性機(jī)床配以專用工卡具,并盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。查《機(jī)械制造工藝及設(shè)備設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè)》346頁(yè)表15-32、15-33、15-34，選擇零件的加工方法及工藝路線方案如下：
工序
工序內(nèi)容
定位基準(zhǔn)
工序
工序內(nèi)容
定位基準(zhǔn)
010
粗銑兩端小頭孔上端面
T1及小頭孔外圓
100
半精鏜中間孔
T1及小頭孔外圓
020
粗銑中間孔上端面
T1及小頭孔外圓
110
鉆2-錐銷孔、螺紋孔、功螺紋
T1及小頭孔
030
粗銑中間孔下端面
T3及小頭孔外圓
120
銑斷
T1、D1
040
精銑兩端小頭孔上端面
T1及小頭孔外圓
130
去毛刺
050
精銑中間孔上端面
T1及小頭孔外圓
140
檢查
060
精銑中間孔下端面
T3及小頭孔外圓
150
若某道工序有誤返工
070
擴(kuò)兩端小頭孔
T1及小頭孔外圓
080
精鉸兩端小頭孔
T1及小頭孔外圓
090
擴(kuò)中間孔
T1及小頭孔外圓
（三）選擇加工設(shè)備和工藝設(shè)備
1 機(jī)床的選擇：
工序010～060均為銑平面，可采用X6140臥式銑床。
工序070～080采用鉆床。
工序090～100采用鏜床。
工序110采用鉆床。多刀具組合機(jī)床。
工序120采用銑斷機(jī)床。
2 選擇夾具：該撥叉的生產(chǎn)綱領(lǐng)為大批生產(chǎn)，所以采用專用夾具。
3 選擇刀具：在銑床上加工的各工序，采用硬質(zhì)合金銑刀即可保證加工質(zhì)量。在鉸孔，由于精度不高，可采用硬質(zhì)合金鉸刀。
4選擇量具：兩小頭孔、中間孔均采用極限量規(guī)。
5其他：對(duì)垂直度誤差采用千分表進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)角度尺寸利用專用夾具保證，其他尺寸采用通用量具即可。
（四）機(jī)械加工余量、工序尺寸及公差的確定
1圓柱表面工序尺寸：
前面根據(jù)資料已初步確定工件各面的總加工余量，現(xiàn)在確定各表面的各個(gè)加工工序的加工余量如下：
加工表面
加工內(nèi)容
加工余量
精度等級(jí)
工序尺寸
表面粗糙度
工序余量
最小
最大
（D2）
鑄件
6
CT9
擴(kuò)孔
5.8
IT12
6.3
2.0
6.25
半精鏜
0.2
IT10
3.2
0.05
0.25
擴(kuò)孔
5.84
IT12
6.3
2.0
6.25
精鉸孔
0.06
IT7
1.6
0.05
0.25
2 平面工序尺寸：
工序號(hào)
工序內(nèi)容
加工余量
基本尺寸
經(jīng)濟(jì)精度
工序尺寸偏差
工序余量
最小
最大
鑄件
2.5
CT9
010
粗銑兩端小頭孔上端面
2
58.5
12
1.60
3.60
020
粗銑中間孔上端面
6
27
12
1.65
6.5
030
粗銑中間孔下端面
6
21
12
1.75
6.5
040
精銑兩端小頭孔上端面
0.5
58
11
0. 35
1.16
050
精銑中間孔上端面
0.5
20.5
10
0.47
1.12
060
精銑中間孔下端面
0.5
20
10
0.47
1.12
3確定切削用量及時(shí)間定額：
工序010 以T1為粗基準(zhǔn)，粗銑φ22孔上端面。
1. 加工條件
工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,鑄造。
加工要求：粗銑φ22孔上端面。
機(jī)床：X6140臥式銑床。
刀具：W18Cr4V硬質(zhì)合金鋼端銑刀,牌號(hào)YG6。銑削寬度ae<=60,深度ap<=4,齒數(shù)z=10,故據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》（后簡(jiǎn)稱《簡(jiǎn)明手冊(cè)》）取刀具直徑do=80mm。選擇刀具前角γo＝＋5°后角αo＝8°，副后角αo’=8°，刀齒斜角λs=－10°,主刃Kr=60°,過(guò)渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°過(guò)渡刃寬bε=1mm。
2. 切削用量
1）銑削深度 因?yàn)榍邢髁枯^小，故可以選擇ap=1.5mm，一次走刀即可完成所需長(zhǎng)度。
2）計(jì)算切削速度 按《簡(jiǎn)明手冊(cè)》，V c=
算得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s
據(jù)XA6140銑床參數(shù)，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,則實(shí)際切削速度V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,實(shí)際進(jìn)給量為f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。
5)校驗(yàn)機(jī)床功率 查《簡(jiǎn)明手冊(cè)》Pcc=1.1kw,而機(jī)床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗(yàn)合格。
最終確定 ap=1.5mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。
6）計(jì)算基本工時(shí)
tm＝L/ Vf=(32+80)/475=0.09min。
工序020和工序030 以T1及小頭孔外圓為基準(zhǔn)φ55孔上下端面。
1. 加工條件
工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,鑄造。
加工要求：精銑φ55上端面。
機(jī)床：X6140臥式銑床。
刀具：W18Cr4V硬質(zhì)合金鋼端銑刀,牌號(hào)YG6。銑削寬度ae<=60,深度ap<=4,齒數(shù)z=10,故據(jù)《簡(jiǎn)明手冊(cè)》取刀具直徑do=80mm。選擇刀具前角γo＝＋5°后角αo＝8°，副后角αo’=8°，刀齒斜角λs=－10°,主刃Kr=60°,過(guò)渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°過(guò)渡刃寬bε=1mm。
2. 切削用量
1） 銑削深度 因?yàn)榍邢髁枯^小，故可以選擇ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需長(zhǎng)度。
2） 每齒進(jìn)給量 機(jī)床功率為7.5kw。查《簡(jiǎn)明手冊(cè)》f=0.14~0.24mm/z。由于是對(duì)稱銑，選較小量f=0.14 mm/z。
3） 查后刀面最大磨損及壽命
查《簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3.7，后刀面最大磨損為1.0~1.5mm。
查《簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3.8，壽命T=180min
4） 計(jì)算切削速度 按《簡(jiǎn)明手冊(cè)》，查得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s
據(jù)XA6132銑床參數(shù)，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,則實(shí)際切削速度V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,實(shí)際進(jìn)給量為f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。
5)校驗(yàn)機(jī)床功率 查《簡(jiǎn)明手冊(cè)》Pcc=1.1kw,而機(jī)床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗(yàn)合格。
最終確定 ap=1.0mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。
6）計(jì)算基本工時(shí)
tm＝L/ Vf=(32+80)/475=0.09min。
工序070和080以T1及小頭孔外圓為基準(zhǔn)，擴(kuò)、精鉸φ22孔，保證垂直度誤差不超過(guò)0.05mm,孔的精度達(dá)到IT7。
1. 選擇鉆頭
選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時(shí)do=18mm，鉆頭采用雙頭刃磨法，后角αo＝12°，二重刃長(zhǎng)度bε=2.5mm,橫刀長(zhǎng)b=1.5mm,寬l=3mm,棱帶長(zhǎng)度 ° ° °
2.選擇切削用量
（1）決定進(jìn)給量
查《切》
所以，
按鉆頭強(qiáng)度選擇 按機(jī)床強(qiáng)度選擇
最終決定選擇機(jī)床已有的進(jìn)給量 經(jīng)校驗(yàn) 校驗(yàn)成功。
（2）鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命
后刀面最大磨損限度（查《簡(jiǎn)明手冊(cè)》）為0.5～０.８mm，壽命．
（3）切削速度
查《切》 修正系數(shù)
故。
查《簡(jiǎn)明手冊(cè)》機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速為
故實(shí)際的切削速度
３.計(jì)算工時(shí)
由于所有工步所用工時(shí)很短，所以使得切削用量一致，以減少輔助時(shí)間。
擴(kuò)鉸和精鉸的切削用量如下：
擴(kuò)鉆：
精鉸：
工序090和100 T1及小頭孔外圓為基準(zhǔn)，擴(kuò)、半精鏜φ55孔。
1. 選擇鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時(shí)do=48mm，鉆頭采用雙頭刃磨法，后角αo＝11°，二重刃長(zhǎng)度bε=11mm,橫刀長(zhǎng)b=5mm,弧面長(zhǎng)l=9mm,棱帶長(zhǎng)度 ° ° °
2.選擇切削用量
（1）決定進(jìn)給量
查《簡(jiǎn)明手冊(cè)》
按鉆頭強(qiáng)度選擇 按機(jī)床強(qiáng)度選擇
最終決定選擇Z550機(jī)床已有的進(jìn)給量 經(jīng)校驗(yàn) 校驗(yàn)成功。
（2）鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命
后刀面最大磨損限度（查《簡(jiǎn)明手冊(cè)》）為0.8～1.2mm，壽命
擴(kuò)孔后刀面最大磨損限度（查《簡(jiǎn)明手冊(cè)》）為0.9～１.４mm，壽命
鉸和精鉸孔后刀面最大磨損限度（查《簡(jiǎn)明手冊(cè)》）為０.６～０.９mm，壽命
（3）切削速度
查《切》 修正系數(shù)
故。
查《簡(jiǎn)明手冊(cè)》機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速為
故實(shí)際的切削速度
擴(kuò)鉸和半精鉸的切削用量同理如下：
擴(kuò)鉆：
半精鉸：
３.計(jì)算工時(shí)
所有工步工時(shí)相同。
五、 卡具設(shè)計(jì)
決定設(shè)計(jì)第110道工序——鉆M8孔的鉆床卡具。本卡具將用于Z525立式鉆床。刀具為M8絲錐，以及∮4的高速鋼麻花鉆。
（一） 問(wèn)題的提出
在給定的零件中，對(duì)本步加工的定位并未提出具體的要求，是自由公差，定位要求較低。因此，本步的重點(diǎn)應(yīng)在卡緊的方便與快速性上。
（二） 卡具設(shè)計(jì)
1． 定位基準(zhǔn)的選擇
出于定位簡(jiǎn)單和快速的考慮，選擇∮20孔為基準(zhǔn)，即以一面上一長(zhǎng)銷（自由度限制數(shù)：5）配合以一擋銷（自由度限制數(shù)：1）使工件完全定位。再使用快速螺旋卡緊機(jī)構(gòu)進(jìn)行卡緊。
2． 切削力和卡緊力計(jì)算
本步加工可按鉆削估算卡緊力。實(shí)際效果可以保證可靠的卡緊。
軸向力
扭矩
由于扭矩很小，計(jì)算時(shí)可忽略。
卡緊力為
取系數(shù) S1=1.5 S2=S3=S4=1.1
則實(shí)際卡緊力為 F’=S1*S2*S3*S4*F=10.06N
使用快速螺旋定位機(jī)構(gòu)快速人工卡緊，調(diào)節(jié)卡緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的卡緊力。
3. 定位誤差分析
本工序采用一定位銷，一擋銷定位，工件始終靠近定位銷的一面，而擋銷的偏角會(huì)使工件自重帶來(lái)一定的平行于卡具體底版的水平力，因此，工件不在在定位銷正上方，進(jìn)而使加工位置有一定轉(zhuǎn)角誤差。但是，由于加工是自由公差，故應(yīng)當(dāng)能滿足定位要求。
4. 卡具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明
卡具的卡緊力不大，故使用手動(dòng)卡緊。為了提高生產(chǎn)力，使用快速螺旋卡緊機(jī)構(gòu)。
卡具上設(shè)置有鉆套，用于確定的鉆頭位置。
六、參考文獻(xiàn)
趙家齊編,機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書.---哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1984.8
李云主編,機(jī)械制造及設(shè)備指導(dǎo)手冊(cè).-- 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1997.8
孟少農(nóng)主編,機(jī)械加工工藝手冊(cè).---2---北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1991.9
。
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