機(jī) 械 制 造 技 術(shù) 基 礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目 設(shè)計(jì)“CA6140車床撥叉”零件的機(jī)械加工工藝及工藝設(shè)備設(shè)計(jì)者 董超 指導(dǎo)教師 敖曉春 哈 爾 濱 理 工 大 學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化系2006年9月11日哈 爾 濱 理 工 大 學(xué)機(jī)械自造工藝及夾具課程設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)題目：制定CA6140C車床撥叉的加工工藝，設(shè)計(jì)鉆22mm孔的鉆床夾具設(shè)計(jì)要求：中批量生產(chǎn) 手動夾緊 通用工藝裝備 設(shè)計(jì)時(shí)間： 2006.9.112006.9.29設(shè)計(jì)內(nèi)容：1、熟悉零件圖； 2、繪制零件圖（一張）； 3、繪制毛坯圖（一張）； 4、編寫工藝過程卡片和工序卡片（各一張）； 5、繪制夾具總裝圖； 6、繪制夾具零件圖； 7、說明書班 級：機(jī) 械 03-1 班學(xué) 生： 董 超指導(dǎo)教師： 敖 曉 春系 主 任：2006年09月11日目錄目錄3序言3一、零件的分析4零件的作用4零件的工藝分析4二 . 確定生產(chǎn)類型4三 .確定毛坯4四.工藝規(guī)程設(shè)計(jì)5(一)選擇定位基準(zhǔn)：5（二）制定工藝路線5（三）選擇加工設(shè)備和工藝設(shè)備5(四）機(jī)械加工余量、工序尺寸及工時(shí)的確定6五、 夾具設(shè)計(jì)9(一)問題的提出9(二)夾具設(shè)計(jì)93.定位誤差分析104鉆床夾具的裝配圖見附圖10參考文獻(xiàn)：10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.這是我們在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對所學(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，我希望能通過這次課程設(shè)計(jì)對自己未來將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后參加祖國的“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22孔與操縱機(jī)構(gòu)相連，二下方的55半孔則是用于與所控制齒輪所在的軸接觸。通過上方的力撥動下方的齒輪變速。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)類型初步確定工藝安排為：。中批量生產(chǎn) 手動夾緊 通用工藝裝備三 確定毛坯1 確定毛坯種類：零件材料為HT200?？紤]零件在機(jī)床運(yùn)行過程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡單，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324頁表15-5選用鑄件尺寸公差等級CT9級。2 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325頁表15-7，選用加工余量為MA-G級，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：簡圖加工面代號基本尺寸加工余量等級加工余量說明D122mmG3.02孔降一級雙側(cè)加工D255mmG3.02孔降一級雙側(cè)加工T275mm6.5單側(cè)加工T358mmG2.5單側(cè)加工T475mm6.5單側(cè)加工3繪制鑄件零件圖：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,可以考慮采用萬能性機(jī)床配以專用工卡具,并盡量使工序集中來提高生產(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346頁表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、D1040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010060均為銑平面，可采用X6140臥式銑床。 工序070080采用鉆床。 工序090100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：對垂直度誤差采用千分表進(jìn)行檢測，對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工序尺寸表面粗糙度工序余量最小最大（D2）鑄件6CT9擴(kuò)孔5.8IT126.32.06.25半精鏜0.2IT103.20.050.25擴(kuò)孔5.84IT126.32.06.25精鉸孔0.06IT71.60.050.252 平面工序尺寸：工序號工序內(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2.5CT9010粗銑兩端小頭孔上端面258.5121.603.60020粗銑中間孔上端面627121.656.5030粗銑中間孔下端面621121.756.5040精銑兩端小頭孔上端面0.558110. 351.16050精銑中間孔上端面0.520.5100.471.12060精銑中間孔下端面0.520100.471.123確定切削用量及時(shí)間定額：工序010 以T1為粗基準(zhǔn)，粗銑22孔上端面。1. 加工條件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=190241,鑄造。加工要求：粗銑22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)簡明手冊（后簡稱簡明手冊）取刀具直徑do=80mm。選擇刀具前角o5°后角o8°，副后角o=8°，刀齒斜角s=10°,主刃Kr=60°,過渡刃Kr=30°,副刃Kr=5°過渡刃寬b=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度。2）計(jì)算切削速度 按簡明手冊，V c=算得 Vc98mm/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 查簡明手冊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)tmL/ 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)55孔上下端面。1. 加工條件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=190241,鑄造。加工要求：精銑55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YG6。銑削寬度ae<=60,深度ap<=4,齒數(shù)z=10,故據(jù)簡明手冊取刀具直徑do=80mm。選擇刀具前角o5°后角o8°，副后角o=8°，刀齒斜角s=10°,主刃Kr=60°,過渡刃Kr=30°,副刃Kr=5°過渡刃寬b=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度。2） 每齒進(jìn)給量 機(jī)床功率為7.5kw。查簡明手冊f=0.140.24mm/z。由于是對稱銑，選較小量f=0.14 mm/z。3） 查后刀面最大磨損及壽命 查簡明手冊表3.7，后刀面最大磨損為1.01.5mm。查簡明手冊表3.8，壽命T=180min4） 計(jì)算切削速度 按簡明手冊，查得 Vc98mm/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 查簡明手冊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)tmL/ 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22孔，保證垂直度誤差不超過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o12°，二重刃長度b=2.5mm,橫刀長b=1.5mm,寬l=3mm,棱帶長度 ° ° ° 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（查簡明手冊）為0.5.mm，壽命（3）切削速度查切 修正系數(shù) 故。查簡明手冊機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速為故實(shí)際的切削速度.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55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o11°，二重刃長度b=11mm,橫刀長b=5mm,弧面長l=9mm,棱帶長度 ° ° ° 2.選擇切削用量（1）決定進(jìn)給量沒查簡明手冊 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（查簡明手冊）為0.81.2mm，壽命擴(kuò)孔后刀面最大磨損限度（查簡明手冊）為0.9.mm，壽命鉸和精鉸孔后刀面最大磨損限度（查簡明手冊）為.mm，壽命（3）切削速度查切 修正系數(shù) 故。查簡明手冊機(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： .計(jì)算工時(shí)所有工步工時(shí)相同。三、 夾具設(shè)計(jì)為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。并設(shè)計(jì)工序110鉆2-錐銷孔。本夾具將用于組合機(jī)床，刀具為兩根麻花鉆，對兩個(gè)孔同時(shí)加工。(一)問題的提出本夾具是用來鉆兩個(gè)22mm的小頭孔,零件圖中大小孔的中心距有公差要求,因此這兩個(gè)小頭孔的中心距也有一定的公差要求.另外,此中心線為三個(gè)側(cè)平面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn),有一定的垂直公差要求.但此工序只是粗加工,因此本工序加工時(shí)主要考慮如何提高勞動生產(chǎn)率,降低勞動強(qiáng)度,而精度則不是主要問題. (二)夾具設(shè)計(jì) 1定位基準(zhǔn)選擇 底面對孔的中心線有一定的垂直度公差要求,因此應(yīng)以地面為主要定位基準(zhǔn).由于鑄件的公差要求較大,利用小頭孔的外圓表面作為輔助定位基準(zhǔn)時(shí),只有采用自動對中夾具才能同時(shí)保證對稱的兩個(gè)零件的大小孔的中心距的公差要求.為了提高加工效率,現(xiàn)決定采用兩把麻花鉆同時(shí)加工出兩個(gè)8mm的通孔. 2切削力及夾緊力計(jì)算 由于實(shí)際加工的經(jīng)驗(yàn)可知,鉆削時(shí)的主要切削力為鉆頭的切削方向,即垂直于第一定位基準(zhǔn)面,在兩側(cè)只需要采用兩個(gè)V型塊適當(dāng)夾緊后本夾具即可安全工作.因此,無須再對切削力進(jìn)行計(jì)算.3定位誤差分析 零件圖規(guī)定大孔與小孔的中心距為65mm.采用自動對中夾具后,定位誤差取決于對中塊螺桿以及滑塊的制造誤差.同時(shí),對對中塊利用調(diào)整螺釘進(jìn)行調(diào)整并加裝鉆套后,鉆孔后的誤差只有0.08mm.在后續(xù)的銑斷工序中,利用中間大孔定位,孔壁與定位銷的配合間隙為0.05mm.因此加工完成后大孔與小孔的中心距的最大誤差為 0.08+0.05=0.130.2mm所以能滿足精度要求.4鉆床夾具的裝配圖見附圖參考文獻(xiàn): 趙家奇編,機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書2版.-北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000.10.李云主編,機(jī)械制造及設(shè)備指導(dǎo)手冊.- 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.-2-北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1991.9。13