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目 錄 一．零件的分析………………………………………………………………………… （一）零件的作用………………………………………………………………………… （二）零件的工藝分析………………………………………………………………… 二．工藝規(guī)程設計 （一）確定毛坯的制造形式…………………………………………………………… （二）基面的選擇……………………………………………………………………… （三）制定工藝路線…………………………………………………………………… （四）機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定……………………………… （五）確定切削用量及基本工時 設計總結…………………………………………………………………………………… 參考文獻…………………………………………………………………………………… 一、零件的分析 （一）零件的作用 題目所給的零件是CA6140車床上的撥叉，他位于車床變速箱內。主要作用是用于車床的變速起換檔作用，使主軸回轉運動按照工作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩。零件上方的Ф40孔與操縱機構相連，二下方的Ф55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，加工時分開。 （二）零件的工藝分析 需要加工的表面： 零件的材料為HT200，灰鑄鐵生產工藝簡單，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.以Ф22mm為中心的加工表面 這一組加工表面包括：Ф22mm的孔，上下表面，孔壁上Ф8mm的錐孔，M8的螺紋孔。 2.以Ф55為中心的加工表面 這一組加工表面包括: Ф55mm的孔及其上下表面。 3.加工表面之間的位置精度 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，可以粗加小頭孔端面，然后以此作為粗基準采用專用夾具進行加工，并且保證位置精度要求。再根據(jù)各加工方法的經濟精度及機床所能達到的位置精度，并且此撥叉零件沒有復雜的加工曲面，所以根據(jù)上述技術要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。 二、工藝規(guī)程設計 （一）確定毛坯的制造形式 零件材料為HT200?？紤]零件在機床運行過程中所受沖擊不大，零件結構又比較復雜且為薄壁零件，且為大批大量生產，故選擇精密鑄造毛坯，毛坯精度為Ⅱ級，兩件鑄為一件。 （二）基面的選擇 基面是影響撥叉零件加工精度的關鍵因素?；孢x擇得合理可以使加工質量得到保證，生產率得以提高。否則，加工過程中將問題百出，更有甚者，造成零件的大批報廢，使生產無法正常進行。 （1）粗基準的選擇 對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準。而對有若干個不加工表面的工件，則應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗基準。根據(jù)這個基準選擇原則，現(xiàn)選取下端面不加工表面作為粗基準，限制三個自由度，加工φ40mm上端面，φ75mm兩端面，φ55mm和φ25mm的孔。 （2）精基準的選擇 主要應該考慮基準重合的問題。因此選擇精加工過的φ25mm孔為精基準，限制四個自由度。 （三）制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。再生產綱領已確定為大批生產的條件下，可以考慮采用萬能性機床配以專用的夾具，并盡量使工序集中來提高生產率。處此之外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量下降。 1.工藝路線方案一 工序10 粗銑Ф40mm孔的兩頭的端面，Ф73mm孔的上下端面。 工序20 精銑Ф40mm孔的兩頭的端面，Ф73mm孔的上下端面。 工序30 粗鏜、半精鏜、精鏜Ф55mm孔至圖樣尺寸。 工序40 鉆、鉸兩端Ф22mm孔至圖樣尺寸。 工序50 鉆M8的螺紋孔，鉆Ф8的錐銷孔鉆到一半，然后與軸配做鉆通。 工序60 攻M8的螺紋。 工序70 銑斷保證圖樣尺寸。 工序80 去毛刺，檢查。 2.工藝路線方案二 工序10 以毛坯底邊為基準，鉆Ф20mm孔。 工序20 鉸孔Ф20mm孔至圖樣尺寸。 工序30 粗、精銑Ф40mm孔上端面。 工序40 粗鏜、半精鏜、精鏜Ф55mm孔和Ф73mm孔至圖樣尺寸。 工序50 鉆、鉸Ф8mm的錐銷孔鉆到一半，然后與軸配做鉆通。 工序60 鉆M8的螺紋孔。 工序70 攻M8螺紋。 工序80 銑斷保證圖樣尺寸。 工序90 去毛刺，檢查。 3. 工藝方案的比較與分析 上述兩個工藝方案的特點在于：方案一是先加工完與Ф22mm的孔有垂直度要求的面再加工孔。而方案二悄悄相反，先是加工完Ф22mm的孔，再以孔的中心軸線來定位加工完與之有垂直度要求的三個面。方案一的裝夾次數(shù)少，但在加工Ф22mm的時候最多只能保證一個面定位面與之的垂直度要求。其他兩個面很難保證。因此，此方案有很大的弊端。方案二在加工三個面時都是用Ф22mm孔的中心軸線來定位這樣很容易就可以保證其與三個面的位置度要求。這樣也體現(xiàn)了基準重合的原則。很是審美！其他的工序尤為平常簡單無需再議。這樣一比較最終的工藝方案為： 工序10 以毛坯底邊為基準，鉆Ф20mm孔。 工序20 鉸孔Ф20mm孔至圖樣尺寸。 工序30 粗、精銑Ф40mm孔上端面。 工序40 粗鏜、半精鏜、精鏜Ф55mm孔和Ф73mm孔至圖樣尺寸。 工序50 鉆、鉸Ф8mm的錐銷孔鉆到一半，然后與軸配做鉆通。 工序60 鉆M8的螺紋孔。 工序70 攻M8螺紋。 工序80 銑斷保證圖樣尺寸。 工序90 去毛刺，檢查。 以上工藝過程詳見“機械加工工藝過程綜合卡片”。 具體過程見機械加工工藝過程卡片。 （四）機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “CA6140車床撥叉”零件材料為HT200，毛坯重量約為1.6㎏,生產類型為大批生產，采用砂型鑄造毛坯。由《機械制造工藝及設備設計指導手冊》，選用加工余量為MA-G級，并查表2.2-3確定各個加工面的鑄件機械加工余量 根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下： 1.外圓表面（Ф40mm及Ф73mm外表面） 考慮到此表面為非加工表面，其精度為鑄造精度CT9即可。又因它們是對稱的兩個零件最后還需銑斷，故對Ф40mm的中心軸線的尺寸偏差為1201.25的范圍內。 2.兩小孔 毛坯為實心，兩內孔精度要求界于IT7~IT8之間，參照《切屑用量簡明手冊》確定工序尺寸及余量： 鉆孔：Ф20mm 2Z=20mm 鉸孔：mm 2Z=0.2mm 3.中間孔（Ф55mm及Ф73mm） 中間孔尺寸相對較大可以鑄造，根據(jù)機械制造工藝設計手冊得：孔的鑄造毛坯為Ф49. Ф73的孔是在Ф55孔的基礎之上銑削加工得到，其軸向尺寸上下表面距離為30mm，由于其對軸向的尺寸要求不高，直接鑄造得到。參照《切屑用量簡明手冊》確定Ф73mm工序尺寸及余量： 粗 鏜：Ф71mm 2Z=4mm 半精鏜 Ф72mm 精 鏜：Ф73mm 參照《切屑加工簡明實用手冊》表8-95確定Ф55mm工序尺寸及余量： 粗 鏜：Ф53mm 2Z=4mm 半精鏜：Ф54mm 精 鏜：Ф55mm 4.螺紋孔及銷孔 無可非議此銷尺寸鑄造為實體。 參照《切屑加工簡明實用手冊》表8-70確定鉆Ф8螺紋孔和Ф8圓柱銷孔及螺紋孔的攻絲。 5. 銑斷 （五）確定切削用量及基本工時 工序10 ：以毛坯底邊為基準，鉆Ф20mm孔。 工序20 ：鉸孔Ф20mm孔至圖樣尺寸。 1. 加工條件 工件材料：HT200，硬度190～260HBS，σb =0.16Gpa，鑄造。 加工要求：鉆孔至Ф21.8mm，精鉸至Ф22mm，保證孔壁粗糙度Ra=1.6μm。 機床：Z353臺式鉆床。 刀具：高速鋼麻花鉆Ф20mm，鉆頭采用雙頭刃磨法，后角＝12、二重刃長度=2.5mm、橫刀長b=1.5mm、寬l=3mm、棱帶長度 、 、。YG8硬質合金鉸刀Ф22mm。 2、計算切削用量 （1）查《切削用量簡明手冊》 。 按鉆頭強度選擇 按機床強度選擇，最終決定選擇機床已有的進給量 。 （2）鉆頭磨鈍標準及壽命　 后刀面最大磨損限度（查《簡明手冊》）為0.5～０.８mm，壽命． （3）切削速度 查《切削用量簡明手冊》 修正系數(shù) 故。，查《簡明手冊》機床實際轉速為。故實際的切削速度。 3. 計算基本工時 工序30 ：粗、精銑Ф40mm孔上端面。 1、加工條件 工件材料：HT200，硬度190～260HBS，σb =0.16Gpa，鑄造。 加工要求：粗銑兩頭端面至51mm、粗銑大孔端面至30mm。 機床：X5032立式銑床參數(shù)。 刀具：高速鋼銑刀Ф45mm，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,過渡刃Krε=30,副刃Kr’=5過渡刃寬bε=1mm。 2、計算切削用量 （1）銑削深度 因為切削量較小，故可以選擇ap=2mm，一次走刀即可完成所需長度。 （2）計算切削速度 按《簡明手冊》 V c= 算得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s 據(jù)X5032立式銑床參數(shù)，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,則實際切削速度 V c=3.1480475/1000=1.06m/s,實際進給量為 f zc=V fc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。 （3）校驗機床功率 查《簡明手冊》Pcc=1.5kw,而機床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗合格。 最終確定 ap=2mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，Vc=1.06m/s， fz=0.15mm/z。 工序40 ：粗鏜、半精鏜、精鏜Ф55mm孔和Ф73mm孔至圖樣尺寸。 1、加工條件 工件材料：HT200，硬度190～260HBS，σb =0.16Gpa，鑄造。 加工要求：粗鏜中間孔至Ф53mm、半精鏜中間孔至Ф54mm、精鏜中間孔至Ф55mm，粗鏜中間孔至Ф71mm，半精鏜中間孔至Ф72mm，精鏜中間孔至Ф73mm。 機床：T616臥式鏜床。 刀具：高速鋼鏜刀。 2、計算切削用量 單邊余量 分三次切除，則 第一次。根據(jù)《簡明手冊》4.2-20查得，取 。根據(jù)《簡明手冊》4.2-21查得，取：。 3.計算切削基本工時： 同理，當?shù)诙?，第三次時，進給量和 =4s 同理，鏜Ф55孔用時是30秒 工序50 ：鉆Φ8錐銷孔鉆到一半，然后與軸配做鉆通。 1、 加工條件 工件材料：HT200，硬度190～260HBS，σb =0.16Gpa，鑄造。 加工要求：先鉆Φ8mm的錐銷孔，鉆到一半后將與該孔配合的軸安裝進去，把兩者配做加工。 機床：M2-M35。 刀具：Φ8mm麻花鉆，Φ7mm麻花鉆，Φ8mm的絲錐。 2、計算切削用量 （1）鉆Φ8mm的錐銷孔 根據(jù)《切削手冊》查得，，查組合機床使用說明書，現(xiàn)取，，計算機床主軸轉速： 查《簡明手冊》取，所以實際切削速度為： 計算切削基本工時： 工序60 ：鉆M8的螺紋孔 （1）鉆M8的螺紋孔 刀具：Φ7mm麻花鉆 根據(jù)《切削手冊》查得，進給量為0.18～0.33mm/z,現(xiàn)取f=0.3mm/z，v=5m/min，則： 查《簡明手冊》表4.2-15，取。所以實際切削速度為： 計算切削基本工時： 工序70 ：攻M8的螺紋 （1）攻M8的螺紋 刀具：絲錐M6，P=1mm 切削用量選為：，機床主軸轉速為：，按機床使用說明書選?。海瑒t ；機動時，，計算切削基本工時： 三、夾具設計 為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。并設計工序Ⅴ——鉆M8的螺紋底孔。 (一)問題的提出 本夾具主要用來鉆M8螺紋底孔，該孔為斜孔，跟撥叉的中線有一定的角度要求，在加工時應保證孔的角度要求。此外，在本工序加工時還應考慮如何提高勞動生產率，降低勞動強度，而其位置尺寸為自由公差，精度不是主要問題。 (二)夾具設計 1、定位基準的選擇 由零件圖可知，M8兩小孔相對于兩個φ40孔上端面有位置度要求，其設計基準就是φ40孔上端面，為了使定位誤差為零，應選擇以φ22孔為定位基準，采用“一面兩孔”進行定位，即用一個平面，限制3個自由度和一個短圓柱銷，一個銷邊銷共限制了3個自由度，達到完全定位。 2、定位誤差分析 （1）定位元件尺寸及公差的確定。夾具的主要定位元件為一個平面、以短圓柱銷一個銷邊銷，短圓柱銷和銷邊銷的尺寸與公差現(xiàn)規(guī)定與本零件φ22孔的尺寸與公差相同:即φ22+00.021 所謂定位誤差，是指由于定位造成的加工面相對于工序基準的位置誤差，因為對于一批工件而言，刀具經調整后位置是不動的，即被加工表面的位置相對于定位基準是不變的，所以定位誤差就是工序基準在 加工尺寸方向上的最大變動量。 3.切削力及夾緊力計算 刀具：高速鋼麻花鉆，d = 6.7mm。 由實際加工的經驗可知,鉆削時的主要切削力為鉆頭的切削方向,即垂直于工作臺, 查《切削手冊》表2.32，切削力計算公式為： Ff=CFd0ZFfykF 其中：CF = 410，ZF = 1.2， y = 0.75 F ，d0 = 6.7mm， f = 0.25， k F = k MF * k xF * k hF ，kMF 與加工材料有關,取0.94；k xF與刀具刃磨形狀有關,取1.33； khF與刀具磨鈍標準有關,取1.0，則： F = 410 *6.7 1.2 *0.250.75 *1.25=1775.7N 在 Φ20孔兩個端面只需要采用開口墊圈和六角螺母適當夾緊后本夾具即可安全 工作. 4.夾具設計及操作的簡要說明 如前所述，在設計夾具時，應該考慮提高勞動生產率。為此，設計采用了快換裝 置。拆卸時，松開夾緊螺母1~2扣，拔下開口墊圈，實現(xiàn)工件的快換。攻螺紋時，松 開壓緊螺母即可替換可換鉆套，進行攻螺紋加工。 5. 鉆床夾具的裝配圖見1號圖 。 設計總結 工藝設計課程設計即將結束?；仡櫿麄€過程，經過老師和同學的幫助，還有自己不懈的努力，終于定時定量的完成了這次課程設計。課程設計作為機械制造與自動化專業(yè)的重點，使理論與實踐結合，對理論知識加深了理解，使生產實習中的理解和認識也得到了強化。 本次課程設計主要是機械加工工藝規(guī)程設計。機械加工工藝規(guī)程設計運用了基準選擇等知識。通過此次設計，使我基本掌握了零件的加工過程分析、工藝文件的編制、專用夾具設計的方法和步驟等。學會了查相關手冊、選擇使用工藝裝備等等。本次設計還存在很多不足之處。由于對知識的掌握不夠扎實，在設計過程中不能全面地考慮問題。仍需要進一步研究和實踐。 這次設計，讓我對基本理論的綜合運用及正確解決實際問題等方面得到了一次較好的訓練。提高了思考、解決問題，創(chuàng)新設計的能力。為以后的設計工作打下了較好基礎。 參考文獻： [1] 黃鶴汀，王芙蓉，楊建明. 機械制造裝備. 機械工業(yè)出版社，2009. 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