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機 械 制 造 工 藝 學(xué)
課 程 設(shè) 計 說 明 書
設(shè)計題目 設(shè)計“撥叉”零件的機械加工工藝
及工藝裝備
設(shè) 計 者 王琨
班 級 機電05-1班
學(xué) 號 0501040103號
指 導(dǎo) 教 師 史紅
哈爾濱理工大學(xué)
機械制造工藝及夾具課程設(shè)計任務(wù)書
設(shè)計題目: 制定CA6140車床撥叉的加工工藝，設(shè)計車 55圓弧的車床和鉆25孔的鉆床夾具
設(shè)計要求:1.中批生產(chǎn);
2.盡量選用通用設(shè)備;
設(shè)計內(nèi)容: 1.繪制零件圖。
2.編制零件的加工工藝過程，并填寫加工工藝過程卡及工序卡各一張。
3.設(shè)計指定的工序夾具,繪制卡具裝配總圖,要求用計算機繪圖;
4.設(shè)計卡具的非標(biāo)零件圖，要求計算機繪圖。
5.編寫設(shè)計說明書一份,按畢業(yè)論文的格式打印文稿。
目 錄
序言...................................................................................4
零件的分析………………………………........................4
工藝規(guī)程設(shè)計………………………………....................5
確定毛坯的制造形式……………………………………5
基面的選擇………………………………………………5
制定工藝路線……………………………………………5
機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定…………5
確立切削用量及基本工時………………………………6
卡具設(shè)計…………………………………………………14
序言
課程設(shè)計是我們對所學(xué)課程的深入綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練，因此，它在我們的大學(xué)生活中占有重要的地位。另外在做完這次課程設(shè)計之后，我得到一次綜合性訓(xùn)練，我在想我能在下面幾方面得到鍛煉：
（1）運用機械制造工藝學(xué)課程中的基本理論以及在生產(chǎn)實習(xí)中學(xué)到的實踐知識，正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，保證零件的加工質(zhì)量。
（2）提高結(jié)構(gòu)設(shè)計能力。通過設(shè)計夾具的訓(xùn)練，獲得根據(jù)被加工零件的加工要求，設(shè)計出高效，省力，經(jīng)濟合理而能保證加工質(zhì)量的夾具的能力。
（3）學(xué)會使用手冊以及圖表資料。掌握與本設(shè)計有關(guān)的各種資料的名稱，出處，能夠做到熟練的運用。
就我個人而言，我希望通過這次課程設(shè)計對自己未來將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，為今后參加祖國建設(shè)打一個良好的基礎(chǔ)。
由于個人能力有限，設(shè)計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指教，本人將表示真誠的感謝！
一． 零件的分析
（一）.零件的作用
題目所給的零件是CA6140機床上的撥叉，他位于機床變速箱內(nèi)。主要作用是用于機床的變速。
（二）零件的工藝分析：
，
CA6140車床共有四處加工表面，其間有一定位置要求。分述如下：
1. 以φ25為中心的加工表面
這一組加工表面包括：φ25的孔，以及其上下端面。
2 以φ55為中心的加工表面
3 斜面的加工
4 撥槽的加工
由上面分析可知，加工時應(yīng)先加工一組表面，再以這組加工后表面為基準(zhǔn)加工另外一組。
二. 工藝規(guī)程設(shè)計
（一） 確定毛坯的制造形式。
零件的材料為HT200鑄鐵，考慮到零件的幾何形狀比較復(fù)雜。所以用鑄造的形式進(jìn)行毛坯的制造。
（二） 基面的選擇
基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一。基面選擇得正確與合理可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中回問題百出，更有甚者，還會造成零件的大批報廢，是生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。
（1）粗基準(zhǔn)的選擇。對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。而對有若干個不加工表面的工件，則應(yīng)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(zhǔn)。根據(jù)這個基準(zhǔn)選擇原則，現(xiàn)選取φ25孔的不加工外輪廓表面作為粗基準(zhǔn)，利用一組共兩塊壓板壓住這兩個φ40作主要定位面，限制5個自由度，再以一個銷釘限制最后1個自由度，達(dá)到完全定位,然后進(jìn)行車削。
（2）精基準(zhǔn)的選擇。主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問題。當(dāng)設(shè)計基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不再重復(fù)。
（三） 制訂工藝路線
1. 工藝路線方案
工序 1） 鑄造
2） 銑圓柱右端面
3） 鉆，擴，鉸孔
4） 銑斷
5） 車圓弧，車圓弧端面
6） 銑面
7） 銑16mm槽
8） 銑圓柱斜面
9） 去毛刺
10）檢查
（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1.12kg，生產(chǎn)類型中批量，鑄造毛坯。
據(jù)以上原始資料及加工路線，分別確定各家工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：
1. 外圓表面延軸線方向長度方向的加工余量及公差（φ25，φ55端面）。
查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》（以下稱《工藝手冊》）表2.2～2.5，取φ25，φ55端面長度余量均為2.5（均為雙邊加工）
銑削加工余量為：
粗銑 1mm
精銑 0mm
2. 內(nèi)孔（φ55已鑄成孔）
查《工藝手冊》表2.2～2.5，取φ55已鑄成孔長度余量為3，即鑄成孔直徑為49mm。
工序尺寸加工余量：
鉆孔 2mm
擴孔 0.125mm
鉸孔 0.035mm
精鉸 0mm
3. 其他尺寸直接鑄造得到
由于本設(shè)計規(guī)定的零件為中批量生產(chǎn)，應(yīng)該采用調(diào)整加工。因此在計算最大、最小加工余量時應(yīng)按調(diào)整法加工方式予以確認(rèn)。
（五）確立切削用量及基本工時
根據(jù)加工工藝，分別對各加工表面的機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定如下：
1. 銑圓柱右端面：選擇YT15硬質(zhì)合金刀片
1） 由表1 銑削深度時，端銑刀直徑為80mm，，Z=5
2） 銑刀幾何形狀 由表2
3） 選擇切削用量
（1）確定銑削深度 ：由于加工余量不大，可在一次走刀內(nèi)完成
（2）確定每齒進(jìn)給量 ：采用不對稱端銑以提高進(jìn)給量，根據(jù)表5 當(dāng)使用YT15銑床功率為7Kw時
4）選擇銑刀磨銑標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
由表7 銑刀刀齒后刀面最大磨損量為；由于銑刀直徑故耐用度
4） 確定切削速度v和每秒鐘進(jìn)給量
切削速度由表13 時
各修正系數(shù)為
故
根據(jù)X52k型立銑床說明書（表24）選擇
因此實際切削速度和每齒進(jìn)給量
5） 計算基本工時
式中 由表20 不對稱安裝銑刀入切削量及超切削量
故
2. 鉆，擴，鉸孔
1） 選擇鉆頭：選擇高速鋼麻花鉆頭，直徑
鉆頭幾何形狀為（表1及表2）：雙錐修磨橫刃，
2） 選擇切削用量
（1） 確定進(jìn)給量：由表5 當(dāng)加工要求為7級精度，材料鑄鐵時 時
由
時
按鉆頭強度確定進(jìn)給量 由表7 當(dāng)灰鑄鐵 時 時：
按機床進(jìn)給機構(gòu)強度確定進(jìn)給量 由表8 灰鑄鐵時
時：機床機構(gòu)允許的軸向力為9800N。Z535允許最大為15690N。
進(jìn)給量
由此可以看出受限制的進(jìn)給量是工藝要求，從中取
由表16 可以查出鉆孔時的軸向力在 時為：
軸向力修正系數(shù)為1.0 故
故 可用
2）確定鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度，
由表9 時 鉆頭后刀面最大磨損量取為
耐用度
3） 確定切削速度
由表10 加工性為第三類 雙橫刃磨的鉆頭 時
切削修正系數(shù)
故
4） 加工工時 其中
由表22
所以
擴孔： 24.7
按機床取
所以實際切削速度
工時： 切入
所以
鉸孔：
取機床標(biāo)準(zhǔn) 1.13r/s 所以實際切削速度：
所以工時：
3. 銑斷：選擇鋸片刀
1）銑削寬度
時，
各修正系數(shù)：
所以：
工時：
所以：
4. 車圓弧及端面
選刀桿尺寸： 刀片厚度：
粗車：
加工切削深度 由表4
根據(jù)表1 當(dāng)用YT15硬質(zhì)合金車刀加工鑄鐵時：
切削修正系數(shù)：
故
由機床
半精車：切削深度
由機床選
切削速度
由機床選
工時
5. 銑面
1） 確定切削深度
確定切削寬度：
由于加工余量不大，所以可一次走刀完成
2） 確定每齒進(jìn)給量
根據(jù)x52k銑床說明書，其功率為7kw,中等系統(tǒng)剛度
根據(jù)表3
現(xiàn)取
3） 選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐磨度
根據(jù)表7 銑刀刀齒后刀面最大磨損為 ，鑲齒銑刀（）耐用度
4） 確定切削速度和每秒進(jìn)給量
切削深度可根據(jù)表21中公式計算 也可查表
根據(jù)表9 當(dāng)
時，
各修正系數(shù)為：
故
根據(jù)機床說明書選擇
實際切削速度和每齒進(jìn)給量為：
5） 檢查機床功率
根據(jù)表5 當(dāng) 時，
切削功率的修正系數(shù)
所以實際切削功率為
根據(jù)機床說明書，機床主軸允許的功率為
因為，所以此切削用量可以采用。
即
6）計算工時
式中
根據(jù)表19 入切削量及超切削量
則
故
6. 銑槽 臥式銑床 直齒三面銑刀
1選擇切削用量
1） 確定銑削寬度
由于加工余量不是很大，所以一次走刀完成
2） 確定每齒進(jìn)給量
由機床 功率為 由表3
取
3） 銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
由表7 最大磨損量為 耐用度為：
4） 確定切削速度和每秒進(jìn)給量
由表9 當(dāng) 時
各修正系數(shù)為：
故
基本工時：
7. 銑圓柱斜面
選YT15硬質(zhì)合金刀片
每齒進(jìn)給量 銑床功率為7
取
銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 由表7 銑刀刀齒后刀面最大磨損量
由表8 耐用度
確定切削速度和每秒進(jìn)給量
由表13 時
各修正系數(shù)：
所以
基本工時：
三、鉆25夾具設(shè)計
（一） 定位基準(zhǔn)的選擇
由零件圖可知，工藝孔位于零件中心偏左，其有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并應(yīng)與頂面垂直。為了保證所鉆、鉸的孔與頂面垂直并保證工藝孔能在后續(xù)的孔系加工工序中使各重要支承孔的加工余量均勻。根據(jù)基準(zhǔn)重合、基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。在選擇工藝孔的加工定位基準(zhǔn)時，應(yīng)盡量選擇上一道工序即粗、精銑Φ25下表面工序的定位基準(zhǔn)，以及設(shè)計基準(zhǔn)作為其定位基準(zhǔn)。因此加工工藝孔的定位基準(zhǔn)應(yīng)選擇選用Φ45外圓面作為定位基準(zhǔn)，用V型塊定位限制4個自由度。再以Φ25下表面加3個支撐釘定位作為主要定位基面以限制工件的三個自由度。
為了提高加工效率，根據(jù)工序要求先采用標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆刀具對工藝孔Φ25進(jìn)行鉆削加工；然后采用標(biāo)準(zhǔn)高速鋼擴孔鉆對其進(jìn)行擴孔加工；最后采用標(biāo)準(zhǔn)高速鉸刀對工藝孔Φ25進(jìn)行鉸孔加工。
（二） 切削力及夾緊力的計算
切削刀具：鉆頭，則
由于本道工序主要完成工藝孔的鉆、擴、鉸加工，而鉆削力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于擴和鉸的切削力。因此切削力應(yīng)以鉆削力為準(zhǔn)。由參考文獻(xiàn)[9]得：
鉆削力
鉆削力矩
式中：
本道工序加工工藝孔時，工件的Φ45外圓面與V形塊靠緊。采用帶光面壓塊的壓緊螺釘夾緊機構(gòu)夾緊，該機構(gòu)主要靠壓緊螺釘夾緊，屬于單個普通螺旋夾緊。根據(jù)參考文獻(xiàn)[11]可查得夾緊力計算公式：
式（3.1）
式中： —單個螺旋夾緊產(chǎn)生的夾緊力（N）；
—原始作用力（N）；
—作用力臂（mm）；
—螺桿端部與工件間的當(dāng)量摩擦半徑（mm）；
—螺桿端部與工件間的摩擦角（°）；
—螺紋中徑之半（mm）；
—螺紋升角（°）；
—螺旋副的當(dāng)量摩擦角（°）。
由式（3.1）根據(jù)參考文獻(xiàn)[11]表1-2-23可查得點接觸的單個普通螺旋夾緊力：
選用氣缸壓緊，實際加緊力N應(yīng)為
式中，和是夾具定位面及加緊面上的摩擦系數(shù)，＝＝0.5。
氣缸壓緊，由《機床夾具設(shè)計手冊》表1-2-23得擰緊力
根據(jù)杠桿原理壓板實際加緊力為
此時已大于所需的夾緊力，故本夾具可安全工作。
（三） 定位誤差分析
定位元件尺寸及公差確定。
夾具的主要定位元件為一平面和兩定位銷，孔與銷間隙配合。
（2） 工件的工序基準(zhǔn)為孔心，當(dāng)工件孔徑為最大，定位銷的孔徑為最小時，孔心在任意方向上的最大變動量等于孔與銷配合的最大間隙量。本夾具是用來在臥式鏜床上加工，所以工件上孔與夾具上的定位銷保持固定接觸。此時可求出孔心在接觸點與銷中心連線方向上的最大變動量為孔徑公差多一半。工件的定位基準(zhǔn)為孔心。工序尺寸方向與固定接觸點和銷中心連線方向相同，則其定位誤差為： Td=Dmax-Dmin
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，而擋銷的偏角會使工件自重帶來一定的平行于夾具體底版的水平力，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。
（四）夾具設(shè)計及操作的簡要說明
如前所述，在設(shè)計夾具時，應(yīng)該注意提高勞動生產(chǎn)率避免干涉。應(yīng)使夾具結(jié)構(gòu)簡單，便于操作，降低成本。提高夾具性價比。本道工序為車床夾具選擇了壓板夾緊方式所以一般的手動夾緊就能達(dá)到本工序的要求
本夾具的最大優(yōu)點就是結(jié)構(gòu)簡單緊湊。
夾具的夾緊力不大，故使用氣缸壓緊夾緊。為了提高生產(chǎn)力，使用快速螺旋夾緊機構(gòu)。
五 參考文獻(xiàn)
[1]趙家齊主編 機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書。北京：機械工業(yè)出版社
[2]東北重型機械學(xué)院，洛陽農(nóng)業(yè)機械學(xué)院編。機床夾具設(shè)計手冊 上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，1979
[3] 艾興，肖詩綱主編。切削用量手冊 北京：機械工業(yè)出版社
[4] 金屬切削手冊 上海：上?？茖W(xué)文化技術(shù)出版社
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