設(shè)計“車床撥叉”零件的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備（中批生產(chǎn)） 機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計.doc

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1、機 械 制 造 工 藝 學(xué)課 程 設(shè) 計 說 明 書設(shè)計題目 設(shè)計“車床撥叉”零件的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備（中批生產(chǎn)）設(shè) 計 者 指導(dǎo)教師 南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院機械工程學(xué)院2011年 6 月 2 日南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計任務(wù)書 題目： 設(shè)計“車床撥叉”零件的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備（中批生產(chǎn)）內(nèi)容： 1.零件圖 1 張 2.機械加工工藝過程卡片 1 張 3.機械加工工序卡片 10 張 4.夾具設(shè)計裝配圖（CAD） 1 張 5.夾具設(shè)計三維裝配圖（Pro-E） 2 張 6.課程設(shè)計說明書 1 份 班 級 學(xué) 生 指 導(dǎo) 老 師 教研室主任 年 月 序 言機械制造

2、工藝學(xué)課程設(shè)計是我們學(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)課之后進行的.這是我們在進行畢業(yè)設(shè)計之前對所學(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。就我個人而言，我希望能通過這次課程設(shè)計，了解并認識一般機器零件的生產(chǎn)工藝過程，鞏固和加深已學(xué)過的技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的知識，理論聯(lián)系實際，對自己未來將從事的工作進行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后的工作打下一個良好的基礎(chǔ)，并且為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)大好基礎(chǔ)。由于能力所限，設(shè)計尚有許多不足之處，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

3、件是CA6140車床的撥叉。它位于車床變速機構(gòu)中，主要起換檔，使主軸回轉(zhuǎn)運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14孔與操縱機構(gòu)相連，二下方的40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)零件的工藝分析零件的材料為ZG45，45號鑄鋼，比較于鑄鐵，機械性能優(yōu)良，特別是韌性好。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14。2、大頭半圓孔40。3、撥叉底面、小頭孔兩端面及孔內(nèi)表面、大頭半圓孔兩端面，大頭半圓孔兩端面與小頭孔中心線的垂直度誤差為0.15mm.截斷面、大孔內(nèi)表面。由上面分析可知

4、，可以粗加工撥叉下端面，然后以此作為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(jīng)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(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、工藝規(guī)程設(shè)計（一）確定毛坯的鑄造形式：已知此撥叉零件的生產(chǎn)類型為中批量生產(chǎn)，所以初步確定工藝安排為：加工過程劃分階段；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。零件材料為ZG45?？紤]零件在機床運行過程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡單，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，故選擇鑄件毛坯。查機械制造工藝設(shè)計簡明手冊第41頁表2.2-5,選用鑄件尺寸公差等級為CT-12。（二）基

5、面的選擇：基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一?；孢x擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)效率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。1 粗基準的選擇：以零件的小頭上端面為主要的定位粗基準，以兩個小頭孔外圓表面為輔助粗基準。 2 精基準的選擇：考慮要保證零件的加工精度和裝夾準確方便，依據(jù)“基準重合”原則和“基準統(tǒng)一”原則，以粗加工后的底面為主要的定位精基準，以兩個小頭孔外圓柱表面為輔助的定位精基準。(三)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到的經(jīng)濟精度，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采

6、用萬能性機床配以專用工卡具,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)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。查機械制造工藝設(shè)計簡明手冊第20頁表1.4-7、1.4-8、1.4-11，選擇零件的加工方法及工藝路線方案如下：工序01 粗銑25、52下端面，以T2為粗基準，采用X51立式銑床加專用夾具；工序02 粗銑25上端面，以T1為定位基準，采用X51立式銑床加專用夾具；工序03 粗銑52上端面，以T4為定位基準，采用X51立式銑床加專用夾具；工序04 鉆、擴、鉸14孔，以25外圓和T2為基準，采用Z525立式鉆床加專用夾具；工序05 粗鏜40孔，以D1為定位基準，采用T616臥式鏜床加專用

7、夾具；工序06 精銑25下端面，以T2為基準，采用X51立式銑床加專用夾具； 工序07 精銑25上端面，以T1為基準，采用X51立式銑床加專用夾具；工序08 精銑52下端面，以A為基準，采用X51立式銑床加專用夾具；工序09 精銑52上端面，以A為基準，采用X51立式銑床加專用夾具；工序10 銑斷，以A為基準，采用X60臥式銑床加專用夾具；工序 11 按圖示要求加工倒角工序12 去毛刺；工序13 終檢。（四）機械加工余量、工序尺寸及公差的確定: 一、確定鑄件加工余量及形狀：查機械制造工藝設(shè)計簡明手冊第41頁表2.2-5，選用加工余量為MA-H級，并查表2.2-4確定各個加工面的鑄件機械加工余量

8、，鑄件的分型面的選用及加工余量，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D114H102孔降一級雙側(cè)加工D240H3.52孔降一級雙側(cè)加工T225H5單側(cè)加工T352H5單側(cè)加工T410H5單側(cè)加工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40IT12（D2）鑄件7.0CT12332.8粗鏜4.0IT12 370+0.256.30.956.8半精鏜3.0IT10 400+0.13.22.93.2514IT7（D1）鉆18IT11120+0.

9、01017.8918擴1.8IT1013.80+0.0846.31.7161.910粗鉸0.14IT813.940+0.0350.1070.224精鉸0.06IT7140+0.0211.60.0390.0932、平面工序尺寸：工序號工序內(nèi)容加工余量基本尺寸經(jīng)濟精度工序尺寸偏差工序余量最小最大鑄件5.0CT1201粗銑25下端面4.034121.57.7502粗銑25上端面2.032.0121.57.7503粗銑52下端面4.012.0121.86.3806精銑25下端面2.03080.751.28307精銑25上端面2.02880.751.28308精銑52下端面2.021080.9511.0

10、16（五）確定切削用量及基本工時：工序01 粗銑20、50下端面，以T2為粗基準。1. 加工條件工件材料：ZG45,b =310570MPa，鑄造;工件尺寸：aemax=38mm，l=145mm;加工要求：粗銑14孔下端面，加工余量4mm;機床：X51立式銑床；刀具：YG6硬質(zhì)合金端銑刀。銑削寬度ae90,深度ap6,齒數(shù)z=12,故根據(jù)機械制造工藝設(shè)計簡明手冊（后簡稱簡明手冊）表3.1，取刀具直徑d0=125mm。根據(jù)切削用量手冊（后簡稱切削手冊）表3.16，選擇刀具前角00后角08，副后角0=10，刃傾角：s=10,主偏角Kr=60,過渡刃Kr=30,副偏角Kr=5。2. 切削用量1）確定

11、切削深度ap 因為余量較小，故選擇ap=4mm，一次走刀即可完成。2）確定每齒進給量fz 由于本工序為粗加工，尺寸精度和表面質(zhì)量可不考慮，從而可采用不對稱端銑，以提高進給量提高加工效率。根據(jù)切削手冊表3.5，使用YG6硬質(zhì)合金端銑刀加工，機床功率為4.5kw（據(jù)簡明手冊表4.2-35，X51立式銑床）時： fz=0.090.18mm/z故選擇：fz=0.18mm/z。3）確定刀具壽命及磨鈍標準 根據(jù)切削手冊表3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為1.5mm；由于銑刀直徑d0=125mm，故刀具使用壽命T=180min（據(jù)簡明手冊表3.8）。4）計算切削速度vc和每分鐘進給量vf根據(jù)切削手冊表3.1

12、6，當(dāng)d0=125mm，Z=12，ap7.5，fz0.18mm/z時，vt=98m/min,nt=250r/min,vft=471mm/min。各修正系數(shù)為：kMV= 1.0，kSV= 0.8。切削速度計算公式為：其中 ，將以上數(shù)據(jù)代入公式：確定機床主軸轉(zhuǎn)速： 。根據(jù)簡明手冊表4.2-36，選擇nc=300r/min,vfc=390mm/min,因此，實際進給量和每分鐘進給量為：vc=m/min=118m/minf zc=v fc/ncz=390/30012 mm/z=0.1mm/z5)校驗機床功率 根據(jù)切削手冊表3.24，近似為Pcc=3.3kw,根據(jù)機床使用說明書，主軸允許功率Pcm=4.

13、50.75kw=3.375kwPcc。故校驗合格。最終確定:ap=4.0mm，nc=300r/min，vf=390mm/s，vc=118m/min，fz=0.1mm/z。6）計算基本工時 tmL/ vf，L=l+ y+，l=176mm.查切削手冊表3. 26，入切量及超切量為：y+=40mm，則：tmL/ Vf=(176+40)/390=0.81min。工序02 粗銑25上端面，以T1為定位基準。 切削用量和時間定額及其計算過程同工序01。工序03 粗銑40上端面，以T4為定位基準刀具：YG6硬質(zhì)合金端銑刀，機床：X51立式銑床根據(jù)切削手冊查得，。根據(jù)簡明手冊表4.2-36查得，?。?，故實際切

14、削速度： 當(dāng)時，工作臺每分鐘進給量應(yīng)為：查說明書，取計算切削基本工時：因此，工序04 鉆、擴14孔，以25外圓和T2為基準，保證垂直度誤差不超過0.15mm,孔的精度達到IT10。1. 選擇鉆頭 根據(jù)切削手冊表2.1.2.2，選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時do=12mm，鉆頭采用雙錐后磨橫刀，后角o12，二重刃長度b=3.5mm,橫刀長b=2mm,寬l=4mm,棱帶長度， 2.選擇切削用量 （1）確定進給量按加工要求確定進給量：查切削手冊，l/d=30/123，由切削手冊表2.7,系數(shù)為0.5,則： 按鉆頭強度選擇:查切削手冊表2.8,鉆頭允許進給量為：；按機床進給機構(gòu)強度選擇：查切削手冊表2.

15、9，機床進給機構(gòu)允許軸向力為8330N時，進給量為。以上三個進給量比較得出，受限制的進給量是工藝要求，其值為：0.2150.265mm/r。根據(jù)簡明手冊表4.2-16,最終選擇進給量。由于是通孔加工，為避免即將鉆穿時鉆頭折斷，故應(yīng)在即將鉆穿時停止自動進給而改為手動進給。根據(jù)切削手冊表2.19查出,鉆孔時軸向力Ff=2500N，軸向力修正系數(shù)為1.0，故Ff=2500N。根據(jù)Z525立式鉆床使用說明書，機床進給機構(gòu)允許的最大軸向力為8830NFf，故所選進給量可用。（2）確定鉆頭磨鈍標準及壽命后刀面最大磨損限度（查簡明手冊）為0.6mm，壽命（3）切削速度查切削手冊表2.30，切削速度計算公式為

16、： （m/min）其中，d0=12，查得修正系數(shù)：，故實際的切削速度： （4）檢驗機床扭矩及功率查切削手冊表2.20，當(dāng)f0.26, do19mm時，Mt=31.78Nm，修正系數(shù)均為1.0，故MC=31.78 Nm。查機床使用說明書：Mm =144.2 Nm。查切削手冊表2.23,鉆頭消耗功率：Pc=1.3kw。查機床使用說明書，。由于，故切削用量可用，即：，3、計算工時4、擴孔至13.8查切削手冊表2.10，擴孔進給量為：，并由機床使用說明書最終選定進給量為：。根據(jù)資料，切削速度 ，其中為用鉆頭鉆同樣尺寸實心孔時的切削速度，故：，根據(jù)機床使用說明書選?。?。基本工時： 5、粗鉸、精鉸14孔

17、，以T2和32外圓為基準。（1）粗鉸至13.94mm刀具：專用鉸刀機床：Z525立式鉆床根據(jù)有關(guān)手冊的規(guī)定，鉸刀的進給量為0.81.2mm/z,進給量取0.81mm/r，機床主軸轉(zhuǎn)速取為=140r/min，則其切削速度為：。機動時切削工時，=38mm，(2) 精鉸至14mm刀具：機床：Z525立式鉆床根據(jù)有關(guān)手冊的規(guī)定，鉸刀的進給量取0.48mm/r，機床主軸轉(zhuǎn)速取為：=140r/min，則其切削速度為：機動時切削工時，=38mm工序05 鏜40孔1、粗鏜40孔，以D1為定位基準。機床：T60臥式鏜床單邊余量 可一次切除，則 。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，

18、?。骸Ｓ嬎闱邢骰竟r：2、半精鏜40孔，以D1做定位基準。單邊余量,可一次切除，則 。由切削手冊表1.6查得，進給量取為0.27mm/r。由切削手冊表1.1查得，則：查簡明手冊表4.2-20，取為630r/min。加工基本工時：工序06 精銑14下端面，以T2為基準。刀具：YG6硬質(zhì)合金端銑刀；機床：X51立式銑床；查切削手冊表3.5，進給量為：，取為0.5mm/r參考有關(guān)手冊，確定，采用YG6硬質(zhì)合金端銑刀，則：現(xiàn)采用X51立式銑床，根據(jù)簡明手冊表4.2-36，取，故實際切削速度： 當(dāng)時，工作臺每分鐘進給量：，取為980mm/min本工序切削時間為：min工序07 精銑14上端面，以T1為

19、基準。切削用量同工序06精銑時基本工時：工序08 精銑52下端面，以D1為基準。機床：X51立式銑床刀具：硬質(zhì)合金立銑刀（鑲齒螺旋形刀片），由切削手冊表3.6查得：，,即27m/min，因此，。現(xiàn)采用X51立式銑床，取 ，工作臺每分鐘進給量應(yīng)為：，查機床使用說明書，取 。銑削基本工時：工序09 精銑52上端面，以D1為基準。同工序08工序10 銑斷，以D1為基準。選擇鋸片銑刀，d=160mm，l=4mm，中齒，Z=40采用X61臥式銑床查切削手冊，選擇進給量為：,切削速度為：，則：根據(jù)簡明手冊表4.2-39，取，故實際切削速度為：此時工作臺每分鐘進給量應(yīng)為：查切削手冊表4.2-40，剛好有。計

20、算切削基本工時：最后倒角，去毛刺，終檢。五、夾具設(shè)計為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具。并設(shè)計工序09工序09 精銑52上端面，以D1為基準。以A為基準，采用X51立式銑床加專用夾具，刀具為硬質(zhì)合金立銑刀。(一)問題的提出本夾具主要用來銑52上端面，與左側(cè)孔14有垂直度要求，此外，在本工序加工時還應(yīng)考慮如何提高勞動生產(chǎn)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(shè)計1、定位基準選擇 由零件圖可知，應(yīng)以此外52圓下端面為定位基準，保證基準重合，還應(yīng)以14孔軸線為基準，保證垂直度要求。 為了提高加工效率，現(xiàn)決定采用手動夾緊工件快換裝置，采用一

21、面兩銷定位的定位方式 2、切削力及夾緊力計算 刀具：硬質(zhì)合金立銑刀，。由實際加工的經(jīng)驗可知,銑削時的主要銑削力直于工作臺,查切削手冊表2.3，切削力計算公式為： 其中：，與加工材料有關(guān),取0.94；與刀具刃磨形狀有關(guān),取1.33；與刀具磨鈍標準有關(guān),取1.0，則： 在52圓下端面加支撐面即可解決。3、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兩個定位銷，這兩個定位銷的尺寸與公差規(guī)定為與本零件在工作時與其相匹配軸的尺寸與公差相同.（2）對刀裝置與工作臺的平行度誤差（2）計算定位銷軸與工作臺的平行度誤差。定位銷軸與夾具體孔的最大間隙為：夾具體孔的長度為14mm，則上述間隙引起的最大平行度誤差為：0.034/14，即0.24/100。4、夾具設(shè)計及操作的簡要說明夾具零件圖及夾具裝配圖見附頁 參考文獻 1、趙家奇,機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書(2版),機械工業(yè)出版社,2006年.2、曾志新,呂明主編,機械制造技術(shù)基礎(chǔ),:武漢理工大學(xué)出版社,2001年.3、李益明主編,機械制造工藝設(shè)計簡明手冊,機械工業(yè)出版社,1993年.4、肖詩綱主編,切削用量手冊,機械工業(yè)出版社,1993年.5、金屬切削機床夾具設(shè)計手冊.上海柴油機廠工藝設(shè)備研究所編,機械工業(yè)出版社，1987年.15