機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)實(shí)例

1、機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)題目： 撥叉（二）（CA6140）機(jī)械加工工藝規(guī)程編制及工裝設(shè)計(jì)（年產(chǎn)量：4,000件）設(shè)計(jì)內(nèi)容： 1.編制機(jī)械加工工藝規(guī)程，填寫(xiě)工藝文獻(xiàn)1套，繪 制零件毛坯圖1張 2.設(shè)計(jì)夾具1套，繪制夾具裝配圖和主要結(jié)構(gòu)零件 圖各1張 3.撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1份 設(shè)計(jì)時(shí)間： 前 言機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)是在我們完成了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課程、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進(jìn)行的。通過(guò)機(jī)床加工工藝及夾具設(shè)計(jì)，匯總所學(xué)專業(yè)知識(shí)如一體(如機(jī)械零件設(shè)計(jì)、金屬切削機(jī)熟悉與理解，并為以后的實(shí)際工作奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)！床、機(jī)械制造工藝等)。讓我們對(duì)所學(xué)的專業(yè)課得以鞏固、復(fù)習(xí)及實(shí)用，在理論與實(shí)踐上有

2、機(jī)結(jié)合；使我們對(duì)各科的作用更加深刻的設(shè)計(jì)目的：機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì),是在學(xué)完機(jī)械制造工藝學(xué)及夾具設(shè)計(jì)原理課程，經(jīng)過(guò)生產(chǎn)實(shí)習(xí)取得感性知識(shí)后進(jìn)行的一項(xiàng)教學(xué)環(huán)節(jié)；在老師的指導(dǎo)下，要求在設(shè)計(jì)中能初步學(xué)會(huì)綜合運(yùn)用以前所學(xué)過(guò)的全部課程，并且獨(dú)立完成的一項(xiàng)工程基本訓(xùn)練。同時(shí)，也為以后搞好畢業(yè)設(shè)計(jì)打下良好基礎(chǔ)。通過(guò)課程設(shè)計(jì)達(dá)到以下目的：1、能熟練的運(yùn)用機(jī)械制造工藝學(xué)的基本理論和夾具設(shè)計(jì)原理的知識(shí)，正確地解決一個(gè)零件在加工中的定位，夾緊以及合理制訂工藝規(guī)程等問(wèn)題的方法，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。2、通過(guò)對(duì)零件某道工序的夾具設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)工藝裝備設(shè)計(jì)的一般方法。通過(guò)學(xué)生親手設(shè)計(jì)夾具的訓(xùn)練，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力

3、。3、課程設(shè)計(jì)過(guò)程也是理論聯(lián)系實(shí)際的過(guò)程，并學(xué)會(huì)使用手冊(cè)、查詢相關(guān)資料等，增強(qiáng)學(xué)生解決工程實(shí)際問(wèn)題的獨(dú)立工作能力。一零件的分析（一）、零件的作用：題目給定的撥叉（CA6140）位于車床變速機(jī)構(gòu)中，主要起換擋使主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)按照 工作者的要求進(jìn)行工作。工作過(guò)程：撥叉零件是在傳動(dòng)系統(tǒng)中撥動(dòng)滑移齒輪，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)速。轉(zhuǎn)向。其花鍵孔25與軸的配合來(lái)傳遞凸輪曲線槽傳來(lái)的運(yùn)動(dòng)。零件的2個(gè)交叉頭補(bǔ)位與滑移齒輪相配合。（二）、零件的工藝分析CA6140車床撥叉（二）共有兩個(gè)加工表面，它們之間有一定的位置要求。1、 一花鍵孔的中心線為基準(zhǔn)的加工面這一組面包括25H7的六齒方花鍵孔、22H2的花鍵低空及兩端的215

4、的倒角、距花鍵孔中心線上方22mm的平面以及距中心線下方15mm的平面。2、 以工件左端為基準(zhǔn)的寬度為18H11的槽18H11的槽的2個(gè)內(nèi)表面與花鍵槽的中心線有垂直度公差0.08二、 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)（一）、確定毛坯的制造形式零件材料為HT200?？紤]零件在機(jī)床運(yùn)行過(guò)程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡(jiǎn)單，故選擇鑄件毛坯。加上工件的年產(chǎn)量為4000件，屬于大批量生產(chǎn)，采用金屬膜鑄造成型。根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊(cè)選擇鑄件的加工余量等級(jí)為7級(jí)，底面及側(cè)面澆注確定待加工表面的加工余量為4mm。（二）、基準(zhǔn)的選擇1.粗基準(zhǔn)的選擇：因?yàn)橐ＷC花鍵的中心線垂直于右端面，所以以40的外圓表面作為粗基準(zhǔn)。同時(shí)也以工件的

5、右端面作為粗基準(zhǔn)。2. 精度基準(zhǔn)的選擇：為保證定位基準(zhǔn)和工序基準(zhǔn)重合，以零件的左面C面為精基準(zhǔn)。（三）、制定工藝路線制定工藝路線得出發(fā)點(diǎn),應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證,在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用萬(wàn)能性機(jī)床配以專用工卡具,并盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。1. 工藝路線方案一工序1 粗、精銑工件的左端面（C面）工序2 擴(kuò)花鍵孔孔到22工序3 锪倒角花鍵孔215工序4 粗、精銑臺(tái)階面B面工序5 鉆孔2M8，攻螺紋，鉆5錐孔工序6 粗、精銑寬度為18的槽和槽的上表面的平面工序7 拉花鍵工序8 去毛刺

6、工序9 終檢2. 工藝路線方案二 工序1 粗、精銑工件的左端面（C面）工序2 擴(kuò)花鍵孔到22工序3 锪倒角花鍵孔215工序4 拉花鍵工序5 粗、精銑臺(tái)階面B面工序6 粗、精銑寬度為18的槽和槽的上表面的平面工序7 鉆孔2M8，攻螺紋，鉆5錐孔工序8 去毛刺工序9 終檢3. 工藝路線方案三工序1 粗、精銑工件的左端面（C面）工序2 擴(kuò)花鍵孔到22工序3 锪倒角花鍵孔215工序4 粗、精銑臺(tái)階面B面工序5 粗、精銑寬度為18的槽和槽的上表面的平面工序6 鉆孔2M8，攻螺紋，鉆5錐孔工序7 拉花鍵工序8 去毛刺工序9 終檢工藝方案的比較和選擇：方案二把拉花鍵放接在擴(kuò)孔和倒角之后，因?yàn)榛ㄦI孔的精度要求

7、比較高，后面接下來(lái)的加工還要用花鍵孔來(lái)作為定位，易破壞拉花鍵的精度。所以應(yīng)把拉花鍵放在最后一道工序，因?yàn)樗募庸さ木纫蟊容^高，加工是一次完成，不會(huì)破壞加工的精度要求。再看方案一和方案三，方案一把鉆孔安排在加工好臺(tái)階面之后接著進(jìn)行，之后又還要進(jìn)行銑槽的工序，為了方面加工和合理安排加工順序，所以還是把銑的部分安排在一起，方便加工。綜上考慮，最終選擇工藝路線方案三為最終方案。（四）、機(jī)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，硬度190210HB，毛坯重量0.8kg，生產(chǎn)類型大批量，鑄造毛坯。1. 端面（C面）的加工余量查簡(jiǎn)明機(jī)械加工工藝手冊(cè)（以下簡(jiǎn)稱“簡(jiǎn)明

8、手冊(cè)”）表10-6取銑削的加工余量：粗銑 3mm精銑 1mm2. 花鍵底孔的加工余量?jī)?nèi)孔20先鑄出，所以取鉆孔的雙邊加工余量為2mm，單邊為1mm3. B面（臺(tái)階面）的加工余量查簡(jiǎn)明手冊(cè)表1-22取銑削的加工余量：粗銑 2mm精銑 1mm4. 寬度為18的槽查機(jī)械加工工藝手冊(cè)表3.2-29取銑削的加工余量：粗銑 3mm（雙邊余量）精銑 1mm（雙邊）5.拉花鍵孔花鍵孔按外徑定位查機(jī)械加工工藝手冊(cè)表3.2-19取加工余量為2Z=1mm。6.其他尺寸直接鑄造得到7.毛坯尺寸考慮到零件的很多表面沒(méi)有粗糙度要求，不需要加工。從鑄造出來(lái)即可符合使用要求，因此，只采取7540的表面加工余量。查機(jī)械加工工藝

9、手冊(cè)表3.1-24，確定毛坯的尺寸公差為CT7,表3.1-21查得CT7=1.1mm。相應(yīng)計(jì)算如下：名義尺寸：80+4=84mm最大極限尺寸=80+4+CT7=85.1mm最小極限尺寸=80+4-CT7=82.9mm具體毛坯尺寸見(jiàn)后附的毛坯圖（五）、確立切削用量及基本工時(shí)確定切削用量及基本工時(shí)工序：銑削端面。本工序采用計(jì)算法確定切削用量。1 加工條件工件材料：HT200，查簡(jiǎn)明手冊(cè)表10-3，取b=195N/mm2=0.195GPa=195MPa。選取用金屬型鑄造。加工要求：粗銑右端面，然后精銑此端面。銑床：查機(jī)械加工工藝手冊(cè)表9.1-2，選用X6132A臥式銑床。主軸轉(zhuǎn)速301500r/mi

10、n，機(jī)床功率9.06kw。最高表面粗糙度可達(dá)1.6。刀具：查簡(jiǎn)明手冊(cè)表12-21，取刀具材料YG6。查機(jī)械加工工藝手冊(cè)表9.2-11選取鑲齒套式面銑刀（GB1129-85），刀具直徑D=80mm，齒數(shù)z=10。r=。2 計(jì)算切削用量粗銑右端面進(jìn)給量選擇：根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊(cè)表9.4-1，工件夾具系統(tǒng)剛度為中等條件，取每齒進(jìn)給量=0.2mm/z。背吃刀量=3mm。銑削速度：參考簡(jiǎn)明手冊(cè)表11-28，選取銑削速度為60m/min。按機(jī)械加工工藝手冊(cè)表9.2-11選取d/z=80/10，即銑刀直徑80mm，銑刀齒數(shù)為10。由公式。銑床為8級(jí)級(jí)數(shù)，按機(jī)床手冊(cè)及計(jì)算，有n=240r/min這一轉(zhuǎn)速，與理

11、論轉(zhuǎn)速相近，即可選此轉(zhuǎn)速。實(shí)際銑削速度。查機(jī)械加工工藝手冊(cè)表9.4-31，可知銑削基本時(shí)間，其中為工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量，=480mm/min。為工件銑削部分長(zhǎng)度，75mm；為切入行程長(zhǎng)度，有公式=7.36mm。為切出行程長(zhǎng)度，82mm。所以粗銑時(shí)基本時(shí)間為=（75+7.36+82）/480=0.342min=21s。精銑右端面銑床，刀具的選取同粗銑一致。背吃刀量=1mm，銑削速度：要求表面粗糙度為=3.2,查機(jī)械加工工藝手冊(cè)表9.4-3，每轉(zhuǎn)進(jìn)給量取=0.8mm/r。根據(jù)簡(jiǎn)明手冊(cè)表11-28，可取銑削速度v=80m/min。查機(jī)床手冊(cè)及計(jì)算，取銑床轉(zhuǎn)速為n=320r/min。實(shí)際銑削速度?；緯r(shí)

12、間計(jì)算如粗銑,與粗銑加工相同。工序2 擴(kuò)孔選用搖臂鉆床z3063，查簡(jiǎn)明手冊(cè)表14-12，鉆速范圍201600r/min。鉆頭材料：高速鋼由簡(jiǎn)明手冊(cè)表11-10查得每轉(zhuǎn)進(jìn)給量=0.8mm/r，查表11-12，鉆削速度取=0.35m/s=21m/min擴(kuò)鉆孔時(shí)的切削速度由公式按機(jī)床選取n=140r/min。得實(shí)際鉆削速度基本時(shí)間t由金屬切削手冊(cè)表7-7有：其中mm/sL為鉆削長(zhǎng)度，為鉆削直徑。工序三 锪倒角由于此道工序用時(shí)較短，一次就可以完成，按經(jīng)驗(yàn)選取時(shí)間為3s.工序四 粗、精銑上端臺(tái)階面工步1 粗銑刀具選擇：YG 6的 鑲齒端面銑刀 機(jī)床: 查機(jī)械加工工藝手冊(cè)選取 立式銑床 X5020A 功

13、率為：3.79Kw 主軸轉(zhuǎn)速范圍為：40-1800 r/min表9.2-11選?。?d/z=80/10背吃刀量：2mm查簡(jiǎn)明手冊(cè)表1-22選取進(jìn)給量取=0.25mm/r銑削速度根據(jù)簡(jiǎn)明手冊(cè)表11-28 選： V=60m/min由公式=（100060）/（3.1460）=238 r/min按機(jī)床選取轉(zhuǎn)速為 n=240r/min所以，實(shí)際銑削速度V=nd/1000=60.29 r/min基本時(shí)間：由機(jī)械加工工藝手冊(cè)表9.4-31 主偏角Kr=90=nz=600mm/min+（13）=mmt=/=(80+4.92+82)/600=0.28min=17s工步2 精銑背吃刀量：1mm查機(jī)械加工工藝手冊(cè)表

14、9.4-3選每齒進(jìn)給量：查簡(jiǎn)明手冊(cè)表11-28選 銑削速度 V=75m/min=（100075）/(3.1480)=298r/min按機(jī)床選取轉(zhuǎn)速 n=300r/min則實(shí)際額銑削速度為V= V=nd/1000=75.36 m/min基本時(shí)間：=nz=0.1530010=450 mm/min t=/=(80+4.92+82)/450=23s工序五 銑槽工步1 粗銑機(jī)床還是選用上面所用型號(hào)的銑床查機(jī)械加工工藝手冊(cè)表3.2-29粗銑的背吃刀量 （單邊）按機(jī)械加工工藝手冊(cè)表9.2-2選取 直柄立銑刀 d/z=16/3銑刀每齒進(jìn)給量=0.16mm/z刀具材料選用 ：高速鋼按簡(jiǎn)明手冊(cè)選取銑削速度V=18

15、m/min=(100018)/(3.1416)=358 r/min按機(jī)床選取轉(zhuǎn)速為：n=390r/min基本時(shí)間t：t=/根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊(cè)表9.4-31，式子中的 i= l=40mm=nz=0.163390=187.2mm/min=0.516+2=10 mm 取， i=2所以，t=工步2 ：精銑被吃刀量ap2=1mm，雙邊選取d/z=18/3，按機(jī)械加工工藝手冊(cè)表9.4-3選取fz=0.12mm/z按簡(jiǎn)明手冊(cè)表11-28取Vc=25m/min，所以n=1000v/d=1000x25/x18=442.32r/min選取450r/min基本時(shí)間t t=（l+l1+l2）/fmzfmz=fz x

16、 Z x n=0.12x3x450=162mm/min所以t=52x2/162=0.64min=39s工序六 鉆孔2-M8，攻螺紋，鉆錐孔安裝1工步1 ：鉆孔2-6.7mm 確定進(jìn)給量f：根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊(cè)表104-1.當(dāng)HT200的b200MPa，加工此直徑孔的f=0.360.44mm/r，由于零件在加工孔后要螺紋，故進(jìn)給量應(yīng)乘以0.5，則f=（0.360.44）x0.5=0.180.22mm/r。查簡(jiǎn)明手冊(cè)表2-35，選用Z525立式鉆床，根據(jù)機(jī)床選用f=0.22mm/r 切削速度，根據(jù)簡(jiǎn)明手冊(cè)表2-15，得V=19m/min，所以 Ns=1000v/dw=1000x19/x6.7=90

17、3r/min根據(jù)Z525機(jī)床，選用 Nw=960r/min，故實(shí)際切削速度為V=x6.7x960/1000=20.2m/min切削加工時(shí)，l=11mm，查機(jī)械加工工藝手冊(cè)104-43有，l1=3mm，lf=（dwxcotkr/2）+3=6.35mm （取kr=45）則tm1=（l+l1+lf）/Nwf=（11+3+6.35）/960x0.22=0.0964min以上為一個(gè)孔的機(jī)動(dòng)時(shí)間，故本工步的機(jī)動(dòng)時(shí)間為tm=2xtm1=0.193min工步2 ：鉆孔4mm 確定進(jìn)給量f：根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊(cè)表104-1.當(dāng)HT200的b200MPa，加工此直徑孔的f=0.180.22mm/r，查簡(jiǎn)明手冊(cè)表2

18、-35，選用Z525立式鉆床，根據(jù)機(jī)床選用f=0.22mm/r 切削速度，根據(jù)簡(jiǎn)明手冊(cè)表2-15，得V=19m/min，所以 Ns=1000v/dw=1000x19/x4=1512r/min根據(jù)Z525立式鉆床，選用 Nw=960r/min，故實(shí)際切削速度為V=x4x960/1000=12.1m/min切削加工時(shí)，l=11mm，查機(jī)械加工工藝手冊(cè)104-43有，l1=3mm，lf=（dwxcotkr/2）+3=5mm （取kr=45）所以tm2=（l+l1+lf）/Nwf=（11+3+5）/960x0.22=0.0900min安裝2工步1 ：M8絲錐攻螺紋2-M8查機(jī)械加工工藝手冊(cè)表162-1

19、5.得切削速度V=0.1m/s=6m/min，Ns=238r/min按機(jī)床選取Nw=195r/min，則V=x8x195/1000=4.9m/min機(jī)動(dòng)加工時(shí)，l=11mm，l1=3mm，l2=3mm，攻M8孔 tm1=（l+l1+l2）x2/Nwfx2=0.349min工步2 ：鉸5mm錐孔查表機(jī)械加工工藝手冊(cè)164-40 得f=0.08mm/r 安Z525立式鉆床選取f=0.1mm/r查表機(jī)械加工工藝手冊(cè)164-41 得V=6m/min，則實(shí)際速度V=x5x195/1000=3.06m/min機(jī)動(dòng)加工時(shí) lw=11mm,lf=3mm-查機(jī)械加工工藝手冊(cè)表164-43可得。所以tm= （lw

20、+lf）/Nwf=（3+11）/195x0.1=0.718min工序七 拉花鍵刀具：短形花鍵拉刀，表8-2金屬切削手冊(cè)據(jù)表8-6選取拉刀齒開(kāi)量 S齒=0.08mm根據(jù)金屬切削手冊(cè)拉削速度一般在1-8m/min內(nèi)。HB=195.6，取V=3m/min即V=0.05m/s拉削工時(shí)t=Zblk/1000VfzZZb單面余量（25-22）/2=1.5mmL拉削表面長(zhǎng)度 80mm校準(zhǔn)部分長(zhǎng)度系數(shù)，取1.2K機(jī)床返回行程系數(shù)，取1.4Z拉刀同時(shí)工作齒數(shù)，取Z=7 表8-7P拉刀齒距，取P=13 表8-7t=（1.5x80x1.4x1.2）/（1000x3x0.08x7）=0.12min=8s最后，將以上各

21、工序切削用量、工時(shí)定額的計(jì)算結(jié)果，連同其它加工數(shù)據(jù)，一并填入機(jī)械加工工藝過(guò)程綜合卡片（后附）。三、夾具設(shè)計(jì)（一）、問(wèn)題的提出本夾具主要是用來(lái)粗、精銑工件的臺(tái)階面，這個(gè)端面對(duì)花鍵孔的中心線有一定的技術(shù)要求。要求對(duì)中心線的平行度公差為0.02。端面的粗糙度也有要求，要求為Ra3.2，所以采取一次粗加工再加一次精加工即可得到要求的精度。在本道工序加工時(shí)，我們應(yīng)首先考慮保證臺(tái)階面的加工精度，如何提高生產(chǎn)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。為此，設(shè)計(jì)專用夾具。（二）、夾具設(shè)計(jì)1.定位基準(zhǔn)的選擇首先考慮臺(tái)階面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為花鍵孔中心線。而臺(tái)階面對(duì)花鍵孔的中心線有平行度要求，所以選擇用花鍵孔中心線定位，再綜合考慮，選擇工件的

22、左端面也作為定位基準(zhǔn)。2.切削力的計(jì)算及夾緊力的計(jì)算刀具：YG 6鑲齒端面銑刀 80 z=10查機(jī)械加工工藝手冊(cè)得切削力的計(jì)算公式：F=查表9.4-10得：Cf=7750,Xf=1.0,Yf=0.75,Uf=1.1,Wf=0.2,Qf=1.3=0.25mm,=30mm,=2mm.帶入數(shù)據(jù)計(jì)算F=2591.56（N）因?yàn)殂娤髁κ撬降?，所?實(shí)際的切削力F=2591.56N但是在計(jì)算切削力時(shí)，必須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。安全系數(shù)K=K1K2K3K4其中選取：K1為基本安全系數(shù)1.5K2為加工安全系數(shù)1.1K3為刀具鈍化系數(shù)1.1K4為斷續(xù)切削系數(shù)1.1所以所以= 1.51.11.11.12591.56=5174.05(N)本夾具采用的是斜楔機(jī)構(gòu)夾緊，選楔角=15查機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)表1-2-18，增力比為i=1.93為克服切削力，實(shí)際的夾緊力N應(yīng)為：N(f1+f2)= 其中，f1和f2為夾具定位面及加緊面上的摩擦系數(shù)，f1=f2=0.