机械制造工艺培训课程.doc

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目录

序言

一． 零件的分析 …………………………2
（一） 零件的作用 …………………....3
（二） 零件的工艺分析………………....3
二． 工艺规程的设计………………………3
（一） 确定毛坯的制造形式……………….4
（二） 基面的选择…………………....4
（三） 制定工艺路线…………………..4
（四） 机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定..7
（五） 确立切削用量及基本工时…………..9
三． 夹具设计……………………...…...16
（一） 问题的提出……………………16
（二） 夹具设计…………………….17
四． 工序简图………………………….21
五． 参考文献………………………….26

序言

机械制造工艺学课程设计是我们学完了大学的全部基础课、 技术基础课以及大部分专业课之后进行的.这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。

经过机械设计装备及夹具设计的学习, 汇总所学专业知识如一体, 让我们对所学的专业课得以巩固、 复习及实用, 在理论与实践上有机结合; 使我们对各科的作用更加深刻的熟悉与理解, 并为以后的实际工作奠定坚实的基础!
在些次设计中我们主要是设计CA6140拨叉的铣床夹具。在此次课程设计过程中, 我小组成员齐心协力、 共同努力完成了此项设计。在此期间查阅了大量的书籍, 而且得到了有关老师的指点。
一、 零件的分析

（一） 零件的作用
题目所给的零件是CA6140车床的拨叉。它位于车床变速机构中, 主要起换档, 使主轴回转运动按照工作者的要求工作, 获得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的φ25孔与操纵机构相连, 二下方的φ60半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。经过上方的力拨动下方的齿轮变速。两件零件铸为一体, 加工时分开。
（二） 零件的工艺分析
CA6140车床共有两处加工表面, 其间有一定位置要求。分述如下:
1. 以φ25mm孔为中心的加工表面
这一组加工表面包括: φ25H7mm的孔, 以及φ42mm的圆柱两端面, 其中主要加工表面为φ25H7mm通孔。
2. 以φ60mm孔为中心的加工表面
这一组加工表面包括: φ60H12的孔, 以及φ60H12的两个端面。主要是φ60H12的孔。
3. 铣16H11的槽
这一组加工表面包括: 此槽的端面, 16H11mm的槽的底面,
16H11mm的槽两侧面。
4. 以M22×1.5螺纹孔为中心的加工表面。
这一组加工表面包括: M22×1.5的螺纹孔, 长32mm的端面。
主要加工表面为M22×1.5螺纹孔。
这两组加工表面之间有着一定的位置要求, 主要是:
（1） φ60孔端面与φ25H7孔垂直度公差为0.1mm.。
（2） 16H11mm的槽与φ25H7的孔垂直度公差为0.08mm。
由上面分析可知, 加工时应先加工一组表面, 再以这组加工后表面为基准加工另外一组。

二、 工艺规程设计

（一） 、 确定毛坯的制造形式
零件材料为HT200, 考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大, 零件结构又比较简单, 生产类型为中批生产, 故选择木摸手工砂型铸件毛坯。查《机械制造工艺设计简明手册》第38页表2.2-3, 选用铸件尺寸公差等级为CT-11, 加工余量等级为H。
（二） 、 基面的选择
（1） 、 粗基准的选择
在选择粗基准时, 一般遵循下列原则: ( 1) 保证相互位置要求原则; ( 2) 保证加工表面余量合理分配原则; ( 3) 便于工件装夹原则; ( 4) 粗基准一般不重复使用的原则; ( 5) 为了保证所有加工表面有足够的加工余量, 选用加工余量小的表面作粗基准, 不要用同一尺寸方向上。
为了方便装夹, 以及依据以不加工表面为基准和毛皮表面质量较好者为基准的原则, 选底端面为基准。
（2） 、 精基准的选择
主要考虑基准重合的原则, 选用统一的基准有利于保证零件的精度。多用”一面两孔”的定位方式定位, 因此选择小头孔轴线和底面为精基准。
(三) 、 制定工艺路线
制定工艺路线的出发点, 应当根据零件的几何形状、 尺寸精度以及位置精度等技术要求, 以及加工方法所能达到的经济精度得到保证。在生产纲领已经确定的情况下, 能够考虑采用机床配以专用工具卡, 并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外, 还应当考虑经济效果, 以便是生产成本尽量下降。查《机械制造工艺设计简明手册》第20页表1.4-7、 1.4-8,选择零件的加工方法及工艺路线方案如下:
工艺路线方案一:

工序 1: 以Ф40的下平面为基准, 粗铣两端通孔Ф22上表面。
工序 2: 精铣φ40上平面, 保证表面粗糙度3.2。
工序3: 扩、 粗铰、 精铰两小端头孔至Ф22, 保证表面粗糙度1.6
工序4: 粗镗Ф55的孔。
工序 5: 半精镗Ф55的孔, 保证表面粗糙度3.2。
工序6: 粗镗Ф73孔的上端面。
工序 7: 半精镗 Ф73孔上端面, 保证表面粗糙度3.2。
工序 8: 钻Ф6.9的孔、 钻Ф8锥销孔。
工序9: 攻丝、 精铰Ф8孔, 保证粗糙度1.6。
工序10: 切断。
工序11: 检验。
工艺路线芳案二:

工序 1: 以Ф40的下平面为基准, 粗铣两端通孔Ф22上表面。
工序2: 精铣Ф40上表面
工序3: 粗镗Ф55的孔。
工序4: 半精镗Ф55的孔, 保证表面粗糙度3.2。
工序5: 扩、 粗铰、 精铰两小端头孔至Ф22, 保证表面粗糙度1.6。
工序6: 粗铣Ф73孔的两端面。
工序7: 精铣Ф73孔两端面, 保证表面粗糙度3.2。
工序8: 钻Ф6.9的孔、 钻Ф8锥销孔。
工序9: 攻丝、 精铰Ф8孔, 保证粗糙度1.6。
工序10: 切断。
工序11: 检验。
工艺方案的比较及分析:
上述两方案:方案一: 是先加工内孔φ22, 再以φ22孔为基准加工φ55内孔,而方案二: 先镗孔φ55,以底面及φ22外圆面为基准, 再以φ55内孔及上平面加工φ22孔。由零件图可知φ22孔的设计基为准φ55孔的中心线, 因此加工φ22孔时定位基准最好为φ55孔的中心线, 可保证其加工的位置精度, 符合中批生产要求,方案二较为合理。

最终工艺路线

工序 1: 以Ф40的下平面为基准, 粗铣两端通孔Ф22上表面。
工序2: 精铣Ф40上表面( 以φ22孔外表面及底面为基准, 选用X5032立式升降台铣床和专用夹具)
工序3: 粗镗Ф55的孔。( 以φ40上平面及φ22内孔为基准, 选用TGX4132B立式单柱坐标镗床和专用夹具)
工序4: 精镗Ф55的孔, 保证表面粗糙度。
工序5: 扩、 粗铰、 精铰两小端头孔至Ф22, 保证表面粗糙度( 以φ40上平面及φ22孔外表面为基准, 选用Z3025摇臂钻床和专用夹具) 。
工序6: 粗铣Ф73孔的两端面。( 以φ40上平面及φ22的内孔为基准)
工序7: 精铣Ф73孔两端面, 保证表面粗糙度。
工序8: 钻Ф6.9的孔、 钻Ф8锥销孔。( 以φ40上平面及φ22的内孔为基准)
工序9: 攻丝、 精铰M8螺纹孔, 保证粗糙度。
工序10: 切断。
工序11: 检验。

（四） 、 机械加工余量的确定、 工序尺寸及毛坯的确定
零件材料为HT200, 考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大, 零件结构又比较简单, 生产类型为中批生产, 故选择木摸手工砂型铸件毛坯。
根据上述原始材料及加工工艺, 分别确定各加工表面的机械加工余量、 工序尺寸及毛坯尺寸如下:
1、 两端通孔Ф22上表面
考虑手工砂型铸件毛坯的表面粗糙度,而加工表面的表面粗糙度要求为, 工序基准尺寸为40mm的要求, 故采用粗铣一次, 精铣一次, 粗铣加工余量2.0mm, ( 《简明手册》2.2-4尺寸公差等级CT-11, 加工余量等级MA-H级) , 精铣加工余量1.0mm,( 《简明手册》2.3-21)。
2、 两端通孔
考虑到通孔的表面粗糙度, 公差等级IT7, 加工要求很高, 故采用扩、 粗铰、 精铰的工序, 根据《简明手册》P64表2.3-8查得如下数据:
精铰加工余量为0.06mm, 工序经济精度等级为IT7, 表面粗糙度, 基本工序为50mm。
粗铰加工余量为0.14mm, 工序经济精度等级为IT8, 表面粗糙度, 基本工序为50mm。
扩孔加工余量为1.8mm, 工序经济精度等级为IT11, 基本工序为50mm。
3. 中间孔
考虑到中间孔的表面粗糙度, 采用粗镗、 半精镗的加工工序, 根据《简明手册》P64表2.3-8查得如下数据:
半精镗加工余量为1.5mm, 表面粗糙度, 基本工序为30mm。
粗镗加工余量为2.0mm, 表面粗糙度, 基本工序为30mm。
4. 中间孔两端面
根据表面粗糙度, 尺寸精度等级的要求, 采用粗铣、 精铣的工艺, 粗细的加工余量,2.0mm, 精铣加工余量为1.0mm, ( 《简明手册》表2.3-21) 。
( 五) 切削用量及基本工时的确定

工序 1: 以Ф40的下平面为基准, 粗铣两端通孔Ф22上表面。
1） 已知毛坯加工余量为2.0mm, 毛坯长度方向的最大加工余量为2.0mm, 一次加工即可。
2） 根据《实用金属切削加工工艺手册》表10-212, 选用YG8硬质合金刀, 根据《机械加工工艺手册》P1019表8-14, 每齿进给量f=0.20-0.29mm/z。
3） 根据《机械加工工艺手册》P1021表30-23能够直接查出铣削速度: Vc=60-110m/min。取Vc=60m/min。
4）
现采用X51立式铣床参数( 《机械制造工艺设计简明手册明手册》表4.2-36) 取500r/min,故实际切削速度为Vc=62.8/min。
5） 工作台每分钟进给量应该为差机床数据得( 见《机械制造工艺手册》表4.2-37) 取400m/min。
6） 切削工时: 。
工序2: 精铣Ф40上平面
（1） 以φ22孔外表面及底面为基准, 选用X5032立式升降台铣床和专用夹具。
（2） 根据《实用金属切削加工工艺手册》( P942) 表得, 采用直柄立式铣刀, dw=40,z=8。又根据《实用金属切削加工工艺手册》( P942) 表8-15得, 每齿进给量, 取。
（3） 切削速度 Vc=10m/min。
（4） 取主轴转速为80r/min,故实际切削速度为Vc=10m/min。
（5） 工作台每分钟进给量应该为 查机床数据得( 见《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-37) 取130m/min。
（6） 切削工时:

工序3: 粗镗Ф55的孔。
（1） 、 以φ40上平面及φ22内孔为基准, 选用TGX4132B立式单柱坐标镗床和专用夹具。
（2） 选用硬质合金镗刀刀头, 其加工余量z=3.0mm。
（3） 确定进给量, 根据《实用金属切削加工工艺手册》P1278表, 每齿进给量
（4） 主轴转速:

根据T68立式钻床参数《简明手册明手册》表4.2-20取n=300r/min,故实际切削速度为Vc=50.4m/min。
( 5) 切削工时:

工序4: 半精镗Ф55的孔
( 1) 、 选用硬质合金镗刀刀头, 其加工余量z=1.0mm。
( 2) 、 确定进给量, 根据《实用金属切削加工工艺手册》P1307表, 每齿进给量

( 3) 、 主轴转速:

根据T68立式钻床参数《简明手册明手册》表4.2-20取n=350r/min,故实际切削速度为Vc=54.58m/min。
( 4) 、 切削工时:
。

工序5: 扩、 粗铰、 精铰两小端头孔至Ф22, 保证表面粗糙度1.6。
1: 扩孔Ф21.8mm
( 1) 、 以φ40上平面及φ22孔外表面为基准, 选用Z3025摇臂钻床和专用夹具。
( 2) 、 加工余量z=0.08mm。
( 3) 、 确定进给量, 根据《简明手册》表5-6, 每齿进给量。
( 4) 、 根据《实用金属切削加工工艺手册》P1269表, 扩孔的切削速度是钻孔的1/2左右, 取Vc=40m/min。
( 5) 、 主轴转速:

（6） 、 切削工时:

2、 粗铰两头孔φ21.94
( 1) 、 选择硬质合金铣刀, 其加工余量为z=0.14mm。
( 2) 、 确定进给量, 根据《实用金属切削加工工艺手册》P1278表, 每齿进给量

( 3) 、 主轴转速:

根据Z535立式钻床参数《简明手册明手册》表4.2-15取n=150r/min,故实际切削速度为Vc=10.339m/min。
(4)、 切削工时:
。
3、 精铰两头孔φ22
( 1) 、 选择硬质合金铣刀, 其加工余量为z=0.06mm。
( 2) 、 确定进给量, 根据《实用金属切削加工工艺手册》P1278表, 每齿进给量及铣削速度

( 3) 、 主轴转速:
根据Z535立式钻床参数《简明手册明手册》表4.2-15取n=120r/min,故实际切削速度为Vc=8.294m/min。
(4)、 切削工时:
。
工序6: 粗铣Ф73孔的两端面。

( 1) 、 以φ40上平面及φ22的内孔为基准。根据《工艺手册》表, 高速钢直尺的三面刃铣刀, 加工余量z=34.10mm。
( 2) 、 确定进给量, 根据《实用金属切削加工工艺手册》表8-15以及表8-17得, 每齿进给量及铣削速度:

( 3) 、 主轴转速:
根据X53T立式铣床参数《机械制造工艺设计简明手册明手册》表4.2-37取n=500r/min,故实际切削速度为Vc=50.265m/min。
( 4) 、 工作台的每分钟进给量, 应该为:
。查机床数据《机械制造工艺设计简明手册明手册》表4.2-37, 取。
( 5) 、 切削工时:
。
工序7: 精铣Ф73孔两端面

( 1) 、 根据《工艺手册》表, 高速钢直尺的三面刃铣刀, 加工余量z=0.5mm。
( 2) 、 根据《实用金属切削加工工艺手册》表8-15以及表8-17得, 每齿进给量及铣削速度:

( 3) 、 主轴转速:
, 根据X53T立式铣床参数《机械制造工艺设计简明手册明手册》表4.2-36取n=600r/min,故实际切削速度为Vc=60.32m/min。
( 4) 、 工作台的每分钟进给量, 应该为:
。查机床数据《机械制造工艺设计简明手册明手册》表4.2-37, 取。
( 5) 、 切削工时:
。
工序8: 工序8: 钻Ф6.9的孔、 钻Ф8锥销孔。

( 1) 、 以φ40上平面及φ22的内孔为基准。
( 2) 、 根据《实用金属切削加工工艺手册》P271表, 选用直柄短麻花钻( 硬质合金材料) 螺纹直径8mm采用D=6.9mm的钻头, 螺距P=1。
( 3) 、 确定进给量, 根据《简明手册》表5-6, 每齿进给量及铣削速度
( 4) 、 主轴转速:
, 根据T68立式钻床参数( 《简明手册》表4.2-20) 取n=960r/min,故实际切削速度为Vc=20.81m/min。
( 5) 、 切削工时:
;

工序9: 攻丝、 精铰Ф8孔

( 1) 、 根据《工艺手册》表5-21得, 螺纹直径8mm, 采用6.9mm的钻头, 螺距P=1。
( 2) 、 切削速度根据《简明手册》表8-17, 可直接查出铣削速度: Vc=11-12mm/min。Vc=12mm/min
( 3) 、 主轴转速n=420-1340r/min。
( 5) 、 切削工时:
。
工序10: 切断。
( 1) 、 根据《实用金属切削加工工艺手册》P958表选择细齿锯片铣刀, D=125mm,厚度L=4mm, dl=34mm,z=80。
( 2) 、 根据《简明手册》表8-16, 每齿进给量。根据《简明手册》表8-16, 能够查出铣削速度: Vc=70m/min。
( 3) 、 主轴转速:
根据X61卧式铣床参数( 《机械制造工艺设计简明手册明手册》表4.2-36) 取n=180r/min,故实际切削速度为Vc=70.69m/min。
( 4) 、 工作台的每分钟进给量, 应该为:
。查机床数据《机械制造工艺设计简明手册明手册》表4.2-37, 取。
( 5) 、 切削工时:

三、 夹具的设计

为了提高劳动生产率, 保证加工质量, 降低劳动强度, 需要设计专用的夹具, 设计工序为6、 7——粗铣, 精铣中间孔两端面。本夹具将运用于X53T立式铣床。刀具为高速钢直齿三角面刃, 对工件的两个端面同时进行加工。
（一） 、 问题的提出
本夹具主要是用来铣孔55两端面, 保证孔的加工高度为30。因此在加工本工序时, 主要考虑工件的位置精度及尺寸精度。
( 二) 、 夹具设计
1、 定位基准的选择
由零件图可知, 半圆孔两端面与小头孔重心线的垂直度误差为0.07mm,两端小头孔上端面与其中心线的垂直度误差为0.05mm, 应该选择小头孔保证该垂直度。以小头孔为第一定位基准, 还应以22孔上端面为第二基准, 从而保证工件在夹具上的位置。
为了提高加工效率, 现决定用两把高速钢直齿三面刃, 对工件的两个端面同时进行加工。同时为了缩短辅助时间, 采用手动加紧工件快换装置。
2、 切削力及夹紧力计算
刀具: 高速钢直齿三面刃, D=73mm, Z=10, L=6mm。
由实际加工的经验可知, 铣削时的主要切削力为铣刀的切削方向, 及垂直于工作台, 查《机械加工工艺师手册》P666 表21-5, 切削力计算公式为:
其中 , , 则
在22孔上端面只需要采用垫圈和六角螺母适当加紧后, 本夹具即可安全工作。
3、 定位误差分析
（1） 、 定位元件尺寸及公差的确定。夹具的主要定位元件为定位心轴, 定位心轴的尺寸与公差规定为: 与本零件在工作时和其相匹配轴的尺寸与公差相同, 及。
（2） 计算小头孔中心线与工作台的垂直度误差
心轴的材料采用碳钢, 弹性模量为E=200Gpa, d=20mm,
,,,

因此满足垂直度要求。
定位误差: 定心轴g6与孔的定位误差为:
对于加工要求位置的尺寸要求

在形状误差之内。
（3） 、 夹紧力的计算
根据《机械技工工艺师手册》的螺旋夹紧机构,
选由《机械技工工艺师手册》表17-25得
表17-26得,
表17-27得, 代入公式得

根据表17-29查得, 螺纹的许用夹紧力
4、 夹具设计及操作简明手册的要求说明
如前所述, 在设计夹具时, 应该考虑提高劳动生产率。夹具上装有对刀块, 可减去在一批零件的加工之前很好的对刀。
5、 设计总结
夹具课程设计即将结束。回顾整个过程, 经过老师和同学的帮助, 还有自己不懈的努力, 终于定时定量地完成了此次课程设计。课程设计作为机械设计制造及其自动化专业的重点, 使理论与实践完美结合, 同时加深了对理论知识的理解, 使生产实习中的理解和认识也得到了强化。

本次课程设计主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择等知识, 夹具设计的运用了工件定位、 夹紧机构等知识。经过此次设计, 使我们基本掌握了对零件加工过程的分析、 工艺文件的编制、 专用夹具设计的方法和步骤等。学会了查阅相关手册、 合理地选择使用工艺装备等等。可是本次设计还存在很多不足之处——由于对知识的掌握不够扎实, 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, 让我对基本理论的综合运用及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练。提高了思考、 解决问题, 创新设计的能力。为以后的设计工作打下了较好基础。本设计存在很多不足之处, 最后恳请各位老师、 同学批评指正!

附: 工序简图
海都学院

零件
名称

CA6140车床变速拨叉2
工序过程图

生产
类型

中等批量生产

工序

工
步

工序
说明

简图

机床

1

1
粗
铣
两
孔
上
端
面

X53T铣床

2

1
精
铣
两
孔
上
端
面

X53T铣床

3

1

粗镗的孔

T68卧式铣镗床

4

1

精镗的孔

T68卧式铣镗床

5

1

扩
的孔

Z525钻床

6

1

铰的孔

Z525钻床
8
1
钻Ф6.9的孔

Z525立式钻床

8
1
钻Ф8锥销孔
9
1
攻丝、 精铰M8螺纹孔

10

1

切
断

X61卧式
铣床

11

1

粗精铣中间孔两端面

X60卧式
铣床

参考文献:
[1] 曾志新 《机械制造技术基础》, 武汉理工大学出版社, ;
[2] 杨叔子 《机械加工工艺手册》, 机械工业出版社;
[3] 陈家芳 《实用金属切削加工工艺手册》, 上海科学技术出版社;
[4] 王建石 《机械加工常见刀具书籍速查手册》, 机械工业出版社;
[5] 李益民 《机械制造工艺设计简明手册明手册》, 哈尔滨工业大学 出版社;
[6] 甘永立 《几何量公差与检测》, 上海科学技术出版社, ;
[7] 陈宏均 《实用机械加工工艺手册》, 机械工业出版社;
[8] 濮良贵 《机械设计》, 高等教育出版社, ;
[9] 冯新安 《机械制造装备技术》,机械工业出版社, 。