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機(jī) 械 制 造 工 藝 學(xué)
課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū)
設(shè)計(jì)題目 設(shè)計(jì)“撥叉”零件的機(jī)械加工工藝
及工藝裝備
設(shè) 計(jì) 者
班 級(jí)
學(xué) 號(hào)
指 導(dǎo) 教 師
哈爾濱理工大學(xué)
機(jī)械制造工藝及夾具課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)
設(shè)計(jì)題目: 制定CA6140車(chē)床撥叉的加工工藝，設(shè)計(jì)鉆25孔的鉆床夾具
設(shè)計(jì)要求:1.中批生產(chǎn);
2.盡量選用通用設(shè)備;
設(shè)計(jì)內(nèi)容: 1.繪制零件圖。
2.編制零件的加工工藝過(guò)程，并填寫(xiě)加工工藝過(guò)程卡及工序卡各一張。
3.設(shè)計(jì)指定的工序夾具,繪制卡具裝配總圖,要求用計(jì)算機(jī)繪圖;
4.設(shè)計(jì)卡具的非標(biāo)零件圖，要求計(jì)算機(jī)繪圖。
5.編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)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(jì)………………………………....................5
確定毛坯的制造形式……………………………………5
基面的選擇………………………………………………5
制定工藝路線(xiàn)……………………………………………5
機(jī)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(shí)………………………………6
卡具設(shè)計(jì)…………………………………………………14
序言
課程設(shè)計(jì)是我們對(duì)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(shí)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(jì)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(yùn)用機(jī)械制造工藝學(xué)課程中的基本理論以及在生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識(shí)，正確地解決一個(gè)零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線(xiàn)安排，工藝尺寸確定等問(wèn)題，保證零件的加工質(zhì)量。
（2）提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力。通過(guò)設(shè)計(jì)夾具的訓(xùn)練，獲得根據(jù)被加工零件的加工要求，設(shè)計(jì)出高效，省力，經(jīng)濟(jì)合理而能保證加工質(zhì)量的夾具的能力。
（3）學(xué)會(huì)使用手冊(cè)以及圖表資料。掌握與本設(shè)計(jì)有關(guān)的各種資料的名稱(chēng)，出處，能夠做到熟練的運(yùn)用。
就我個(gè)人而言，我希望通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)對(duì)自己未來(lái)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(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，為今后參加祖國(guó)建設(shè)打一個(gè)良好的基礎(chǔ)。
由于個(gè)人能力有限，設(shè)計(jì)尚有許多不足之處，懇請(qǐng)各位老師給予指教，本人將表示真誠(chéng)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(jī)床上的撥叉，他位于機(jī)床變速箱內(nèi)。主要作用是用于機(jī)床的變速。
（二）零件的工藝分析：
，
CA6140車(chē)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(shí)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(jì)
（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(jì)中的重要工作之一?；孢x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(guò)程中回問(wèn)題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件的大批報(bào)廢，是生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行。
（1）粗基準(zhǔn)的選擇。對(duì)于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。而對(duì)有若干個(gè)不加工表面的工件，則應(yīng)以與加工表面要求相對(duì)位置精度較高的不加工表面作粗基準(zhǔn)。根據(jù)這個(gè)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(gè)φ40作主要定位面，限制5個(gè)自由度，再以一個(gè)銷(xiāo)釘限制最后1個(gè)自由度，達(dá)到完全定位,然后進(jìn)行車(chē)削。
（2）精基準(zhǔn)的選擇。主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問(wèn)題。當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算，這在以后還要專(zhuān)門(mén)計(jì)算，此處不再重復(fù)。
（三） 制訂工藝路線(xiàn)
1. 工藝路線(xiàn)方案
工序 1） 鑄造
2） 銑圓柱右端面
3） 鉆，擴(kuò)，鉸孔
4） 銑斷
5） 車(chē)圓弧，車(chē)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(jī)械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定
“CA6140車(chē)床撥叉”；零件材料為HT200，毛坯重量1.12kg，生產(chǎn)類(lèi)型中批量，鑄造毛坯。
據(jù)以上原始資料及加工路線(xiàn)，分別確定各家工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：
1. 外圓表面延軸線(xiàn)方向長(zhǎng)度方向的加工余量及公差（φ25，φ55端面）。
查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》（以下稱(chēng)《工藝手冊(cè)》）表2.2～2.5，取φ25，φ55端面長(zhǎng)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(cè)》表2.2～2.5，取φ55已鑄成孔長(zhǎng)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(kuò)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(jì)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(jì)算最大、最小加工余量時(shí)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(shí)
根據(jù)加工工藝，分別對(duì)各加工表面的機(jī)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(shí)，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(duì)稱(chēng)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(shí)
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(shí)
各修正系數(shù)為
故
根據(jù)X52k型立銑床說(shuō)明書(shū)（表24）選擇
因此實(shí)際切削速度和每齒進(jìn)給量
5） 計(jì)算基本工時(shí)
式中 由表20 不對(duì)稱(chēng)安裝銑刀入切削量及超切削量
故
2. 鉆，擴(kuò)，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(jí)精度，材料鑄鐵時(shí) 時(shí)
由
時(shí)
按鉆頭強(qiáng)度確定進(jìn)給量 由表7 當(dāng)灰鑄鐵 時(shí) 時(shí)：
按機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度確定進(jìn)給量 由表8 灰鑄鐵時(shí)
時(shí)：機(jī)床機(jī)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(shí)的軸向力在 時(shí)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(shí) 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(lèi) 雙橫刃磨的鉆頭 時(shí)
切削修正系數(shù)
故
4） 加工工時(shí) 其中
由表22
所以
擴(kuò)孔： 24.7
按機(jī)床取
所以實(shí)際切削速度
工時(shí)： 切入
所以
鉸孔：
取機(jī)床標(biāo)準(zhǔn) 1.13r/s 所以實(shí)際切削速度：
所以工時(shí)：
3. 銑斷：選擇鋸片刀
1）銑削寬度
時(shí)，
各修正系數(shù)：
所以：
工時(shí)：
所以：
4. 車(chē)圓弧及端面
選刀桿尺寸： 刀片厚度：
粗車(chē)：
加工切削深度 由表4
根據(jù)表1 當(dāng)用YT15硬質(zhì)合金車(chē)刀加工鑄鐵時(shí)：
切削修正系數(shù)：
故
由機(jī)床
半精車(chē)：切削深度
由機(jī)床選
切削速度
由機(jī)床選
工時(shí)
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(shuō)明書(shū)，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(jì)算 也可查表
根據(jù)表9 當(dāng)
時(shí)，
各修正系數(shù)為：
故
根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū)選擇
實(shí)際切削速度和每齒進(jìn)給量為：
5） 檢查機(jī)床功率
根據(jù)表5 當(dāng) 時(shí)，
切削功率的修正系數(shù)
所以實(shí)際切削功率為
根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū)，機(jī)床主軸允許的功率為
因?yàn)?，所以此切削用量可以采用?
即
6）計(jì)算工時(shí)
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(jī)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(shí)
各修正系數(shù)為：
故
基本工時(shí)：
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(shí)
各修正系數(shù)：
所以
基本工時(shí)：
三、夾具設(shè)計(jì)
（一） 定位基準(zhǔn)的選擇
由零件圖可知采用一面加固定V型塊和固定V型塊定位，這樣既簡(jiǎn)單。如上圖所示，一底面限制的自由度有3個(gè)，一個(gè)固定V型塊限制兩個(gè)自由度，一個(gè)固定V型塊限制限制一個(gè)自由度，為使定位可靠，加工穩(wěn)定，我所設(shè)計(jì)的定位方案，總共限制了工件的全部6個(gè)自由度，屬于完全定位。可是這種方案無(wú)法調(diào)節(jié)。如果毛坯超差還得通過(guò)偏心輪夾緊調(diào)節(jié)。
（二） 切削力及夾緊力的計(jì)算
主切削力
式中： ＝2mm，＝55.6m/min，f＝0.5mm/r，
查表22-1
計(jì)算結(jié)果 = 1752.74N
徑向切削力
式中： ＝2mm，＝55.6m/min，f＝0.5mm/r，
查表22-1
計(jì)算結(jié)果 = 598.03N
走刀力
式中： ＝2mm，＝55.6m/min，f＝0.5mm/r，
查表22-1
計(jì)算結(jié)果 = 1073.55N
選用壓板壓緊，實(shí)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。
壓板用偏心輪擰緊，由《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表1-2-23得擰緊力
根據(jù)杠桿原理壓板實(shí)際加緊力為
此時(shí)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采用孔端面，外圓V塊定位配合。
（2） 工件的工序基準(zhǔn)為孔心，當(dāng)工件孔徑為最大，定位銷(xiāo)的孔徑為最小時(shí)，孔心在任意方向上的最大變動(dòng)量等于孔與銷(xiāo)配合的最大間隙量。本夾具是用來(lái)在立式鉆床上加工，所以工件上孔與夾具上的支撐板保持固定接觸。此時(shí)可求出孔心在接觸點(diǎn)與銷(xiāo)中心連線(xiàn)方向上的最大變動(dòng)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(diǎn)和銷(xiāo)中心連線(xiàn)方向相同，則其定位誤差為： Td=Dmax-Dmin
本工序采用孔端面，外圓V塊定位，工件始終靠近定位銷(xiāo)的一面，而擋銷(xiāo)的偏角會(huì)使工件自重帶來(lái)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(xiāo)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(mǎn)足定位要求。
（四）夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明
本道工序?yàn)殂@床夾具選擇了偏心輪V塊夾緊方式。一般的手動(dòng)夾緊就能達(dá)到本工序的要求
本夾具的最大優(yōu)點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊。
夾具的夾緊力不大，故使用手動(dòng)夾緊。為了提高生產(chǎn)力，使用快速偏心輪夾緊機(jī)構(gòu)。
五 參考文獻(xiàn)
[1]趙家齊主編 機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)。北京：機(jī)械工業(yè)出版社
[2]東北重型機(jī)械學(xué)院，洛陽(yáng)農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)院編。機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè) 上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1979
[3] 艾興，肖詩(shī)綱主編。切削用量手冊(cè) 北京：機(jī)械工業(yè)出版社
[4] 金屬切削手冊(cè) 上海：上?？茖W(xué)文化技術(shù)出版社
18