专业课课程设计之C6410车床拨叉及卡具设计

制造工艺学课程设计 机械制造工艺学 课程设计说明书 设计题目 设计“ 床拨叉”零件的机械加工工艺及工艺设备 设计者 官孝峰 指导教师 王伟杰 哈尔滨工业大学 机械制造工艺学课程设计任务书 题目 : 设计 ”床拨叉 ”零件的机械加工工艺规则及工艺装备 内容 ： 1 张 1 张 3. 机械加工工艺过程综合卡片 1 张 4. 结构设计装配图 1 张 5. 结构设计零件图 1 张 6. 课程设计说明书 1 张 班级 0008112 学生 官孝峰 指导教师 王伟杰 教研室主任 2004 年 1 月 序言 机械制造工艺学课程设计使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 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。 就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题 、 解决问题的能力，为今后参加祖国的“四化”建设打下一个良好的基础。 由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。 一 、 零件的分析 （一） 零件的作用 题目所给的零件是 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 20 孔与操纵机构相连，二下方的 50半孔则是用于与所控制齿轮所在的 轴接触。通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 床 共有两处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下： 1. 以 20 为中心的加工表面 这一组加工表面包括： 20 孔，以及其上下端面，上端面与孔有位置 要求，孔壁上有一个装配时钻铰的锥孔，一个 螺纹孔。下端有一个 47 的斜凸台。这三个都没有高的位置度要求。 2. 以 50 为中心的加工表面 这一组加工表面包括： 50 孔，以及其上下两个端面。 这两组表面有一定的位置度要求 ,即 50 的孔上下两个端面与 的孔有垂直度要求。 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 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，故选择铸件毛坯。 （二）基面的选择 基面选择是工艺规程设计中 的重要工作之一。基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证， 生产率得以提高。否则，加工工艺过程中回问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，是生产无法正常进行。 （ 1）粗基准的选择。对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。根据这个基准选择原则，现选取 20 的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一组共两块 V 形块支承 这两个 32作主要定位面，限制 5 个自由度，再以 一个销钉限制最后 1 个自由度， 达到完全定位 ,然后 进行铣削。 （ 2）精基准的选择。主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。 （三）制定工艺路线 制定工艺路线得出发点 ,应当是使零件的几何形状 、 尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证 ,在生产纲领已确定的情况下 ,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具 ,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，以便使生产成本尽量下降。 工序一 粗 、 精 铣 20 孔上端面 。 工序二 钻 、 扩 、 铰 、 精铰 20、 50 孔。 工序三 粗 、 精 铣 50 孔上端面 工序四 粗 、 精 铣 50、 20 孔下端面。 工序五 切断。 工序六 钻 4 孔（装配时钻铰锥孔）。 工序七 钻一个 4 孔，攻 纹。 工序八 铣 47 凸台。 工序九 检查。 上面工序加工效率较高，但同时钻三个孔，对设备有一定要求。且看另一个方案。 工序一 粗 、 精 铣 20 孔上端面。 工序二 粗 、 精 铣 20 孔下端面。 工序三 钻 、 扩 、 铰 、 精铰 20 孔。 工序四 钻 、 扩 、 铰 、 精铰 50 孔。 工序五 粗 、 精 铣 50 孔上 端面 工序六 粗 、 精 铣 50 孔下端面。 工序七 切断。 工序八 钻 4 孔（装配时钻铰锥孔）。 工序九 钻一个 4 孔，攻 纹。 工序十 铣 47 凸台。 工序十一 检查。 上面工序可以适合大多数生产，但效率较低。 综合考虑以上步骤，得到我的工艺路线。 工序一 以 32 外圆为粗基准， 粗铣 20 孔 下 端面。 工序二 精 铣 20 孔上下端面。 工序三 以 20 孔上端面为精基准， 钻 、 扩 、 铰 、 精铰 20 孔 ，保证垂直度误差不超过 的精度达到 工序四 以 20 孔为精基准， 钻 、 扩 、 铰 、 精铰 50 孔 ，保证空的精度达到 工序五 切断 。 工序六 以 20 孔为精基准， 粗铣 50 孔上下端面。 工序七 以 20 孔为精基准， 精 铣 50 孔上下端面 ，保证端面相对孔的垂直度误差不超过 工序八 以 20 孔为精基准， 钻 4 孔（装配时钻铰锥孔）。 工序九 以 20 孔为精基准， 钻一个 4 孔，攻 纹。 工序十 以 20 孔为精基准， 铣 47 凸台。 工序十一 检查。 虽然工序仍然是十一步，但是效率大大提高了。工序一和工序二比起工艺路线方案二快了一倍（实际铣削只有两次，而且刀具不用调整）。多次加工 50、 20 孔是精度要求所致。 以上工艺过程详见图 3。 （四）机械加工余量 、 工序尺寸及毛皮尺寸的确定 ”床拨叉 ”；零件材料为 度 190 210皮重量 产类型大批量，铸造毛坯。 据以上原始资料及加工路线，分别确定各家工表面的机械加工余量 、 工序尺寸及毛坯尺寸如下： 1. 外圆表面延轴线方向长度方向的加工余量及公差（ 20， 50 端面）。 查机械制造工艺设计简明手册（以下称工艺手册）表 20， 50端面长度余量均为 为双边加工） 铣削加工余量为： 粗铣 1铣 0. 内孔（ 50已铸成孔） 查工艺手册表 50已铸成孔长度余量为 3，即铸成孔半径为 44 工序尺寸加工余量： 钻孔 2孔 孔 铰 0. 其他尺寸直接铸造得到 由于本设计规定的零件为大批量生产，应该采用调整加工。因此在计算最大 、 最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认。 （ 五）确立切削用量及基本工时 工序一 以 32 外圆为粗基准，粗铣 20 孔 上下 端面。 1. 加工条件 工件材料： b =B=190241,铸造。 加工要求：粗铣 20 孔 上下 端面。 机床： 式铣床 。 刀具： 质合金钢端铣刀 ,牌号 削宽度 校验合格。 最终确定 75r/75mm/s ， V c= f z=z。 6）计算基本工时 L/ 32+80)/475= 工序二 精 铣 20 孔上下端面。 1. 加工条件 工件材料： b =B=190241,铸造。 加工要求： 精 铣 20 上下 端面。 机床： 式铣床。 刀具： 质合金钢端铣刀 ,牌号 削宽度 校验合格。 最终确定 75r/75mm/s ， V c= f z=z。 6） 计算基本工时 L/ 32+80)/475= 工序三 以 20 孔上端面为精基准，钻 、 扩 、 铰 、 精铰 20 孔，保证垂直度误差不超过 的精度达到 1. 选择钻头 选择高速钢麻花钻钻头 ，粗钻时 8头采用双头刃磨法，后角 o 12 ，二重刃长度 刀长 b= l=3带长度 1202 100 30 （ 1）决定进给量 查切 所以， 按钻头强度选择 按机床强度选择 最终决定选择机床已有的进给量 经校验m a F f 校验成功。 （ 2）钻头磨钝标准及寿命 后刀面最大磨损限度（查切）为 . 命 （ 3） 切削速度 查切 18修正系数 10故 18 。 m 81 0 0 00rd vn s 查切机床实际转速为 72 故实际的切削速度 0 00 （ 4） 校验扭矩功率 c 60 m 所以 M 验成立。 m 2 1030 m 由于所有工步 所用工时很短，所以使得 切削用量一致， 以减少辅助时间。 扩铰和精铰的切削用量如下： 扩钻： 72 铰孔： 72 精铰： 72 7200 工序四 以 20 孔为精基准，钻 、 扩 、 铰 、 精铰 50 孔，保证空的精度达到 1. 选择钻头 选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时 8头采用双头刃磨法，后角 o 11 ，二重刃长度 11刀长 b=5面长 l=9带长度 1 1202 100 30 （ 1）决定进给量 查切 按钻头强度选择 2 按机床强度选择 最终决定选择 床已有的进给量 经校验m a F f 校验成功。 （ 2）钻头磨钝标准及寿命 后刀面最大磨损限度（查切）为 命 扩孔后刀面最大磨损限度（查切）为 . 命 铰和精铰孔后刀面最大磨损限度（查切）为 . 命 （ 3） 切削速度 查切 20修正系数 10故 c /20 。 m vn s 查切机床实际转速为 25 故实际的切削速度 0 00 （ 4）校验扭矩功率 c 362 m 所以 M c 故满足条件，校验成立。 扩铰和精铰的切削用量同理如下： 扩 钻 ： 25 铰 孔 ： 25 精 铰 ： 25 7500 m 5 1817 m 所有工步工时相同。 工序五 切断。 工序六 以 20 孔为精基准， 粗铣 50 孔上下端面。 1. 加工条件 工件材料： b =B=190241,铸造。 机床： 式铣床。 刀具： 质合金钢端铣刀 ,牌号 削宽度 0,深度 校验合格。 6）计算基本工时 L/ 72+9)/375=工序七 以 20 孔为精基准， 精 铣 50 孔上下端面，保证端面相对孔的垂直度误差不超过 1. 加工条件 工件材料： b =B=190241,铸造。 机床： 式铣床。 刀具： 质合金钢端铣刀 ,牌号 削宽度 0,深度 校验合格。 6）计算基本工时 L/ 72+9)/375=结果 f=mm/z, 35r/s. 工序八 以 20 孔为精基准，钻 4 孔（装配时钻铰锥孔）。 1. 选择钻头 选择高速钢麻花 钻钻头，粗钻时 角 o 16 ，二重刃长度 1202 450 30 （ 1）决定进给量 查切 0 22 按钻头强度选择 按机床强度选择 最终决定选择机床已有的进给量 经校验校验成功。 （ 2）钻头磨钝标准及寿命 后刀面最大磨损限度（查切）为 命 （ 3）切削速度 查切 18修正系数 10故 18 。 m 4 3 21 0 0 00rd vn s 查切机床实际转速为 360 故实际的切削速度 （ 4）校验扭矩功率 M P 故满足条件，校验成立。 m 6 0 24 m 工序九 以 20 孔为精基准，钻一个 4 孔，攻 纹。 1. 选择钻头 选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时 角 o 16 ，二重刃长度 1202 450 30 （ 1）决定进给量 查切 0 22 按钻头强度选择 按机床强度选择 最终决定选择机床已有 的进给量 经校验校验成功。 （ 2）钻头磨钝标准及寿命 后刀面最大磨损限度（查切）为 命 （ 3）切削速度 查切 18修正系数 10故 18 。 m 4 3 21 0 0 00rd vn s 查切机床实际转速为 360 故实际的切削速度 （ 4）校验扭矩功率 M P 故满足条件，校验成立。 m 6 0 24 m 螺纹钻削由于没有手册可查，故以钻削切削用量及其他钻螺纹工序估算。祥见工艺卡片。 工序十 以 20 孔为精基准，铣 47 凸台。 工序十一 检查。 其余 几步数据见工艺卡片。 三 、 卡具设计 经过与老师协商，决定设计第 工序 钻 的钻床卡具。本卡具将用于 式钻床。刀具为 锥，以及 4 的高速钢麻花钻 。 （一） 问题的提出 在给定的零件中，对本步加工的定位并未提出具体的要求，是自由公差 ，定位要求较低 。 因此，本步的重点应在卡紧的方便与快速 性 上 。 （二） 卡具设计 1 定位基准的选择 出于定位简单和 快速的考 虑，选择 20 孔为基准， 即以一面 上 一长销（自由度限制数： 5）配合以一挡销（自由度限制数： 1）使工件完全定位。再使用快速螺旋卡紧机构进行卡紧。 2 切削力和卡紧力计算 本步加工可按钻削估算卡紧力。实际效果可以保证可靠的卡紧。 轴向力 0 扭 矩 04 1 算时可忽略。 卡紧力为