专业课程设计车床钻孔.doc

机 械 制 造 技 工 艺 学

课 程 设 计 说 明 书

设计题目： 设计CA6140车床拨叉831007加工工艺规程及工艺装备，设计钻 M8孔钻床夹具

设 计 者：
指引教师：

机械设计制造及其自动化
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机械制造工艺学课程设计任务书

设计题目：设计CA6140车床拨叉831007加工工艺，设计钻M8孔钻床夹具 设计规定：中批量生产 手动夹紧

装袋清单：
□ 1．零件图
□ 2．毛坯图
□ 3．夹具装配图
□ 4．夹具零件图
□ 5．机械加工工艺工序卡片
□ 6．设计阐明书

学 院：机电汽车工程学院
专业名称：机械设计制造及其自动化
学 号：
学生姓名：
指引教师：

前言
课程设计使咱们学完了大学所有基本课、技术基本课以及大某些专业课之后进行.这是咱们在进行毕业设计之前对所学各课程一次进一步综合性总复习,也是一次理论联系实际训练,因而,它在咱们大学生活中占有重要地位。
就我个人而言，我但愿能通过这次课程设计对自己将来将从事工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题能力，为此后打下一种良好基本。

1、零件分析
1.1 零件作用
题目所给零件是CA6140车床拨叉。它位于车床变速机构中，重要起换档，使主轴回转运动按照工作者规定工作，获得所需速度和扭矩作用。零件上方φ22mm孔与操纵机构相连，二下方φ55mm半孔则是用于与所控制齿轮所在轴接触。通过上方力拨动下方齿轮变速。两件零件铸为一体，加工时分开。

1.2 零件工艺分析
零件材料为HT200，灰铸铁生产工艺简朴，锻造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此如下是拨叉需要加工表面以及加工表面之间位置规定。
需要加工表面：
1.小孔上端面、大孔上下端面；
2.小头孔mm以及与此孔相通mm锥销孔、螺纹孔；
3.大头半圆孔mm；
1.3 位置规定：
小头孔上端面与小头孔中心线垂直度误差为0.05mm、大孔上下端面与小头孔中心线垂直度误差为0.07mm。
由上面分析可知，可以粗加工拨叉底面，然后以此作为粗基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度规定。再依照各加工办法经济精度及机床所能达到位置精度，并且此拨叉零件没有复杂加工曲面，因此依照上述技术规定采用常规加工工艺均可保证。

2、工艺规程设计
2.1拟定毛坯制造形式
零件材料为HT200。考虑到零件在机床运营过程中所受冲击不大，零件构造又比较简朴，生产类型为大批生产，故选取铸件毛坯。选用铸件尺寸公差级别CT9级，已知此拨叉零件生产大纲为40000/年，可拟定该拨叉生产类型为大批生产，因此初步拟定工艺安排为：加工过程工序划分阶段；工序恰当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。
2.2 基面选取
基面选取是工艺规程设计中重要工作之一。基面选取得对的与合理，可以使加工质量得到保证，生产效率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会导致大批报废，使生产无法正常进行。
2.2.1 粗基准选取：
以零件底面为重要定位粗基准，以两个小头孔外圆表面为辅助粗基准。这样就可以达到限制五个自由度，再加上垂直一种机械加快，就可以达到完全定位。
2.2.2 精基准选取：
考虑要保证零件加工精度和装夹精确以便，根据“基准重叠”原则和“基准统一”原则，以粗加工后底面为重要定位精基准，以两个小头孔内圆柱表面为辅助定位精基准。当设计基准和工序基准不重叠时，应当进行尺寸换算，这在后来还要专门计算，此处不再重复。
2.3 制定工艺路线
制定工艺路线出发点，应当是使零件几何形状、尺寸精度及位置精度等技术规定能得到合理保证。再生产大纲已拟定为大批生产条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。处此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。
2.3.1 工艺路线方案一：
工序Ⅰ 粗铣Ф40mm孔两头端面，Ф73mm孔上下端面。
工序Ⅱ 精铣Ф40mm孔两头端面，Ф73mm孔上下端面。
工序Ⅲ 粗镗、半精镗、精镗Ф55mm孔至图样尺寸。
工序Ⅳ 钻、扩、铰两端Ф22mm孔至图样尺寸。
工序Ⅴ 钻M8螺纹孔，钻Ф8mm锥销孔钻到一半，攻M8螺纹。
工序Ⅵ 倒角，4×R5mm。
工序Ⅶ 铣断保证图样尺寸。
工序Ⅷ 去毛刺，检查。

2.3.2 工艺路线方案二
工序Ⅰ 以底端面为基准，铣Ф40mm上端面，保证其尺寸规定及粗糙度，与Ф22垂直度为0.05。
工序Ⅱ 以毛坯底边为基准， 钻Ф20mm孔，扩孔至Ф21.8mm，铰孔至 Ф22+0.021 0mm，保证孔粗糙度。
工序Ⅲ 以Ф40为精基准，镗Ф55+0.5 0，镗Ф73+0.5 0保证其尺寸和粗糙度，与Ф22孔垂直度为0.07。
工序Ⅳ 以孔φ40为精基准，钻孔至φ7mm，铰孔至φ8mm保证孔内粗糙度为1.6。
工序Ⅴ 以φ22孔为精基准，钻φ7mm孔。
工序Ⅵ 以φ40上端面为精基准，攻M8mm螺纹。
工序Ⅶ 以φ22孔为精基准，将两件零件铣断，铣断量为4mm，使其粗糙度为6.3。
工序Ⅷ 去毛刺，检查。

2.3.3 工艺方案比较与分析
上述两个工艺方案特点在于：方案一是先加工完与Ф22mm孔有垂直度规定面再加工孔。而方案二悄悄相反，先是加工完Ф22mm孔，再以孔中心轴线来定位加工完与之有垂直度规定三个面。方案一装夹次数少，但在加工Ф22mm时候最多只能保证一种面定位面与之垂直度规定。其她两个面很难保证。因而，此方案有很大弊端。方案二在加工三个面时都是用Ф22mm孔中心轴线来定位这样很容易就可以保证其与三个面位置度规定。这样也体现了基准重叠原则。这样一比较最后工艺方案为：
工序Ⅰ以底端面为基准，铣Ф40mm上端面，保证其尺寸规定及粗糙度，与Ф22垂直度为0.05。
工序Ⅱ以毛坯底边为基准， 钻Ф20mm孔，扩孔至Ф21.8mm，铰孔至 Ф22+0.021 0mm，保证孔粗糙度。
工序Ⅲ以Ф40mm为精基准，镗Ф55+0.5 0mm，镗Ф73+0.5 0mm保证其尺寸和粗糙度，与Ф22mm孔垂直度为0.07。
工序Ⅳ 以孔φ40为精基准，钻孔至φ7mm，铰孔至φ8保证孔内粗糙度为1.6。
工序Ⅴ 以φ22mm孔为精基准，钻φ7mm孔。
工序Ⅵ 以φ40mm上端面为精基准，攻M8mm螺纹。
工序Ⅶ 以φ22mm孔为精基准，将两件零件铣断，铣断量为4mm，使其粗糙度为6.3。
工序Ⅷ 去毛刺，检查。

2.4 机械加工余量、工序尺寸及公差拟定:
“CA6140车床拨叉”零件材料为HT200，毛坯重量约为1.6㎏,生产类型为大批生产，采用砂型锻造毛坯。
依照上述原始资料及加工工艺，分别拟定各加工表面机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：
1.外圆表面（Ф40mm及Ф73mm外表面）
考虑到此表面为非加工表面，其精度为锻造精度CT9即可。又因它们是对称两个零件最后还需铣断，故对Ф40mm中心轴线尺寸偏差为120±1.25mm范畴内。
2. 两小孔mm。
毛坯为实心，两内孔精度规定界于IT7~IT8之间，参照《切屑加工简要实用手册》表8-21拟定工序尺寸及余量：
钻孔：Ф21.8mm 2Z=21.8mm
铰孔：mm 2Z=0.2mm
3.中间孔（Ф55mm及Ф73mm）
中间孔尺寸相对较大可以锻造，依照机械制造工艺设计手册表1-13得：孔锻造毛坯为Ф49mm、Ф73mm孔是在Ф55mm孔基本之上铣削加工得到，其轴向尺寸上下表面距离为35mm，由于其对轴向尺寸规定不高，直接锻造得到。参照《切屑加工简要实用手册》表8-95拟定Ф73mm工序尺寸及余量：
粗铣：Ф71mm Z=4mm
精铣：Ф73mm Z=1mm
参照《切屑加工简要实用手册》表8-95拟定Ф55mm工序尺寸及余量：
粗 镗：Ф53mm 2Z=4mm
半精镗：Ф54mm
精 镗：Ф55mm
4.螺纹孔及销孔
此销锻造为实体。
参照《切屑加工简要实用手册》表8-70拟定钻Ф8mm螺纹孔和Ф8mm圆柱销孔及螺纹孔攻丝。
5.铣断
3、拟定切削用量及基本工时
工序Ⅰ以底端面为基准，铣Ф40mm上端面，保证其尺寸规定及粗糙度，与Ф22mm垂直度为0.05。
1. 加工条件
工件材料：HT200，硬度190～260HBS，σb =0.16Gpa，锻造。
加工规定：粗铣两头端面至51mm、粗铣大孔端面至30mm。
机床：X52K立式铣床参数。
刀具：涂层硬质合金盘铣刀Ф45mm，选取刀具前角γo＝＋5°后角αo＝8°，副后角αo’=8°，刀齿斜角λs=－10°,主刃Kr=60°,过渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°过渡刃宽bε=1mm。
2.计算切削用量
（1）铣削深度 由于切削量较小，故可以选取ap=2mm，一次走刀即可完毕所需长度。
（2）计算切削速度 按《简要手册》
V c=
算得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s
据X52K立式铣床参数，选取nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度 V c=3.14×80×475/1000=1.06m/s,实际进给量为
f zc=V fc/ncz=475/(300×10)=0.16mm/z。
（3）校验机床功率 查《简要手册》Pcc=1.5kw,而机床所能提供功率为Pcm>Pcc。故校验合格。
最后拟定 ap=2mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，Vc=1.06m/s，
fz=0.15mm/z。

工序Ⅱ 以毛坯底边为基准，钻Ф20mm孔，扩孔至Ф21.8mm，铰孔至Ф22+0.021 0mm，保证孔粗糙度。
1. 加工条件
工件材料：HT200，硬度190～260HBS，σb =0.16Gpa，锻造。
加工规定：钻孔至Ф21.8mm，精铰至Ф22mm，保证孔壁粗糙度Ra=1.6μm。
机床：Z512台式钻床。
刀具：YG8硬质合金麻花钻Ф21.8mm，钻头采用双头刃磨法，后角＝12°、二重刃长度=2.5mm、横刀长b=1.5mm、宽l=3mm、棱带长度 、° °、°。YG8硬质合金铰刀Ф22mm。
2.计算切削用量
（1）查《切削用量简要手册》 。
按钻头强度选取 按机床强度选取，最后决定选取机床已有进给量 。
（2）钻头磨钝原则及寿命　
后刀面最大磨损限度（查《简要手册》）为0.5～０.８mm，寿命．
（3）切削速度
查《切削用量简要手册》 修正系数 故。，查《简要手册》机床实际转速为。故实际切削速度。
3. 计算基本工时

工序Ⅲ 以Ф40为精基准，镗Ф55+0.5 0mm，镗Ф73+0.5 0mm保证其尺寸和粗糙度，与Ф22mm孔垂直度为0.07。
1. 加工条件
工件材料：HT200，硬度190～260HBS，σb =0.16Gpa，锻造。
加工规定：粗铣中间孔上端面至22mm，周径至Ф71mm；粗铣
中间孔下端面至24mm，周径至Ф71mm；精铣两头孔端面至50mm；保证粗糙度Ra=3.2μm；精铣中间孔上端面至20mm，周径至Ф73mm；精铣中间孔下端面至保证20mm,周径至Ф73mm，保证端面粗糙度Ra=3.2μm，保证孔壁粗糙度Ra=6.3μm。
机床：X63卧式铣床。
刀具：涂层硬质合金盘铣刀Ф45mm，选取刀具前角γo＝＋5°后角αo＝8°，副后角αo’=8°，刀齿斜角λs=－10°,主刃Kr=60°,过渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°过渡刃宽bε=1mm。
2.计算切削用量
（1）铣削深度 由于切削量较小，故可以选取ap=4mm，一次走刀即可完毕所需长度。
（2）计算切削速度 按《简要手册》
V c=
算得 Vc＝98mm/s，n=780r/min,Vf=490mm/s
据X52K立式铣床参数，选取nc=750r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度 V c=3.14×80×750/1000=1.78m/s,实际进给量为
f zc=V fc/ncz=750/(300×10)=0.25mm/z。
（3)校验机床功率 查《简要手册》Pcc=2kw,而机床所能提供功率为Pcm>Pcc。故校验合格。
最后拟定 ap=1mm，nc=750r/min,Vfc=475mm/s，V c=1.78m/s， f z=0.15mm/z。
3. 计算基本工时
粗铣中间孔上端面至Ф25 mm，周径至Ф71mm；tm1=L/Vf=13s
粗铣中间孔下端面至22mm，周径至Ф71mm；tm2=L/Vf=13s
精铣小孔上端面至50mm，tm3=L/Vf=8s；
精铣中间孔上端面至周径至Ф73mm，tm4= L/Vf=10s；
精铣中间孔下端面至周径至Ф73mm，tm5= L/Vf=10s。

工序Ⅳ 以孔φ40为精基准，钻孔至φ7，铰孔至φ8保证孔内粗糙度为1.6。
1. 加工条件
工件材料：HT200，硬度190～260HBS，σb =0.16Gpa，锻造。
机床：组合机床。
刀具：Ф8mm麻花钻、Ф7mm麻花钻
2.计算切削用量
依照《切削手册》查得，进给量为0.18～0.33mm/z,现取f=0.3mm/z，v=5m/min，则：

查《简要手册》表4.2-15，取。因此实际切削速度为：

3.计算切削基本工时：

工序Ⅴ 以φ22孔为精基准，钻φ7孔。
1. 加工条件
工件材料：HT200，硬度190～260HBS，σb =0.16Gpa，锻造。
机床：组合机床。
刀具：Ф7mm麻花钻、Ф8mm丝锥。
2.计算切削用量
刀具：Ф7mm麻花钻。
依照《切削手册》查得，进给量为0.18～0.33mm/z,现取f=0.3mm/z，v=5m/min，则：
查《简要手册》表4.2-15，取。因此实际切削速度为：

3计算切削基本工时：

工序Ⅵ 以φ40上端面为精基准，攻M8螺纹。
1.加工条件
工件材料：HT200，硬度190～260HBS，σb =0.16Gpa，锻造。
机床：组合机床。
刀具：Ф8mm丝锥。
2.切削用量
刀具：丝锥M6，P=1mm
切削用量选为：，机床主轴转速为：，按机床使用阐明书选用：，则 ；机动时，，
3.计算切削基本工时：

工序Ⅶ 以φ22mm孔为精基准，将两件两件铣断，铣断量为4，使其粗糙度为6.3
1. 加工条件
工件材料：HT200，硬度190～260HBS，σb =0.16Gpa，锻造。
加工规定：铣断后保证两边对称相等。
刀具：YG硬质合金圆盘铣刀，厚度为4mm。
机床：组合机床。
2.计算切削用量
查《切削手册》，选取进给量为：,切削速度为：，则：

依照《简要手册》表4.2-39，取，故实际切削速度为：

查《切削手册》表4.2-40，刚好有。
3.计算切削基本工时：

工序Ⅷ 去毛刺，检查。

4、夹具设计
（一）机床夹具功用
1、稳定保证工件加工精度
用夹具装夹工件时，工件相对于刀具及机床位置精度由夹具保证，不受工人技术水平影响，是一批工件加工精度趋于一致。
2、减少辅助工时，提高生产率
使用夹具装夹工件无需划线找证，可明显地减少辅助工时，以便快捷；可提高工件刚性，使用较大切削用量；可实现多件、多工位同步装夹，可采用高效夹紧机构，提高劳动生产率。
3、扩大机床使用范畴，实现一机多能
依照加工机床成形运动，附以不通类型夹具，可扩大机床工艺范畴，为了提高劳动生产率，保证加工质量，减少劳动强度，需要设计专用夹具。
（二）问题提出
本夹具重要用来钻M8两个小孔，这两个小孔对φ40上端面有个位置度规定
（三）夹具设计
1、拟定毛坯制造形式
零件材料为HT200。考虑零件在机床运营过程中所受冲击不大，零件构造又比较简朴，生产类型为中批生产，故选取木摸手工砂型铸件毛坯。锻造时两件铸在一起
2、定位基准选取
由零件图可知，M8两小孔相对于两个φ40孔上端面有位置度规定，其设计基准就是φ40孔上端面，为了使定位误差为零，应选取以φ22孔为定位基准，采用“一面两孔”进行定位，即用一种平面，限制3个自由度和一种短圆柱销，一种销边销共限制了3个自由度，达到完全定位。
3 、定位误差分析
（1）定位元件尺寸及公差拟定。夹具重要定位元件为一种平面、以短圆柱销一种销边销，短圆柱销和销边销尺寸与公差现规定与本零件φ22孔尺寸与公差相似:即φ22+00.021
所谓定位误差，是指由于定位导致加工面相对于工序基准位置误差，由于对于一批工件而言，刀具经调节后位置是不动，即被加工表面位置相对于定位基准是不变，因此定位误差就是工序基准在 加工尺寸方向上最大变动量。
（2）导致定位误差因素：
由于定位基准与工序基准不一定引起定位误差，称基准不重叠误差，即工序基准对定位基准在加工方向上最大变动量，用ΔB表达。
由于定位副制造误差及其配合间隙所引起定位误差，称为基准定位误差，即定位误差相对位置在加工尺寸方向上最大变动量。
4、夹紧装置设计规定
夹紧装置是夹具重要构成某些，合理设计夹紧装置有助于保证工件加工质量。提高生产率和减轻工人劳动强度，因而对夹紧装置提出如下规定：
（1）工件在夹紧过程中，不能破坏工件在定位时所获得对的位置
（2）夹紧力方向应可靠、恰当。也就是即要保证工件在加工过程中不产生移动或震动，同步又必要使工件不产生不恰当变形和表面损伤
（3）夹紧动作要精确迅速，以便提高生产效率
（4）操作简便，省力，安全，以改进工人劳动条件，减轻劳动强度
（5）构造简朴，易于制造
5、夹紧力方向
（1）夹紧力作用方向应不破坏工件精确性和可靠性，普通规定夹紧力方向应指向重要定位基面，把工件压向定位元件重要定位表面上。
（2）夹紧力方向应使工件变形尽量变小，使工件夹紧某些属于套筒零件，显然轴向夹紧要比要比径向夹紧使工件变形要小。
（3）夹紧力方向应使所需夹紧力也许小，在保证夹紧可靠前提下，减小夹紧力可以减轻工人劳动强度，提高生产效率，同步可以使机构轻便，紧凑以及减少工件变形，，为此，应使加快力Q方向最佳与切削力下，工件重力G方向，这时所需夹紧力为最小。
6、夹紧力作用点
（1）夹紧力作用点应接近支撑元件几何中心，或几种支撑元件所形成支撑面内
（2）夹紧力作用点应落在工件刚度较好部位上
（3）夹紧力作用点应尽量接近被加工表面，这样可以减小切削力对工件导致翻转力矩，必要时应在工件刚性差部位增长辅助支撑并施加附加夹紧力。
7、夹紧方案选取
（1）切削力计算
刀具：硬质合金麻花钻，。
由实际加工经验可知,钻削时重要切削力为钻头切削方向,即垂直于工作台，切削力计算公式为：
其中：，，，，，
，与加工材料关于,取0.92；与刀具刃磨形状关于,取1.33；与刀具磨钝原则关于,取1.0，故，则：

（2）加快方案选取
由上述计算可见切削力较小，在Φ22孔下端面采用开口垫圈和带肩六角螺母恰当夹紧后本夹具即可安全工作
设计总结
夹具课程设计即将结束。回顾整个过程，通过教师和同窗协助，尚有自己不懈努力，终于定期定量完毕了这次课程设计。课程设计作为机械制造与自动化专业重点，使理论与实践结合，对理论知识加深了理解，使生产实习中理解和结识也到了强化。
本次课程设计重要是机械加工工艺规程设计和专用夹具设计。机械加工工艺规程设计运用了基准选取等知识，夹具设计运用了工件定位、夹紧机构等知识。通过本次设计，使我基本掌握了零件加工过程分析、工艺文献编制、专用夹具设计办法和环节等。学会了查有关手册、选取使用工艺装备等等。本次设计还存在诸多局限性之处。由于对知识掌握不够夯实，在设计过程中不能全面地考虑问题。仍需要进一步研究和实践。
这次设计，让我对基本理论综合运用及对的解决实际问题等方面得到了一次较好训练。提高了思考、解决问题，创新设计能力。为后来设计工作打下了较好基本。本设计存在诸多局限性之处，最后恳请教师、同窗批评指正！
参照文献

1. 杨叔子，机械加工工艺师手册[M]，北京：机械工业出版社，。
2. 上海金属切削技术协会，金属切削手册[M]，上海：上海科学技术出版社，。
3. 顾崇衔，机械制造工艺学，陕西：山西科学技术出版社1996。
4. 方昆凡，公差与配合手册[M]，北京：机械工业出版社，1999。
5. 赵家齐，机械制造工艺学课程设计指引书，北京：机械工业出版社，。
6. 邓文英，金属工艺学，北京：高等教诲出版社，