机械制造工艺说明书.doc

机械制造工艺学课程设计任务书题目：设计“CA6140拨叉”零件的机械加工工艺规程及工艺装备内容：1. 零件图 1张2. 毛坯图 1张3. 机械加工工艺过程综合卡片 1张4. 夹具装配图 1张5. 夹具零件图 1张6. 课程设计说明书 1份 专 业 机械设计 班 级 机设093 学 生 舒新、樊路平、黄朝万、吴修羽 指导教师 何国旗 年 月 日目录 前言一、零件的工艺性分析1.1、零件的作用1.2、零件的工艺分析二、机械加工工艺规程设计2.1、确定毛坯的制造形成2.2、基准的选择2.2.1 粗基准的选择2.2.2 精基准的选择2.3、制定工艺路线2.3.1 工艺路线方案2.3.2 工艺路线方案二三、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定3.1、毛坯余量及尺寸的确定3.2、确定工序和基本工时四、夹具的设计五、体会与展望六、参考文献前 言机械制造工程学课程设计是在学完了机械制造工程学等课程，并进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节，它要求学生全面地综合运用本课程及其有关先修课程的理论和实践知识，进行零件加工工艺规程的设计和机床夹具的设计。其目的在于：1）培养学生运用机械制造工程学及相关课程的知识，结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决零件机械加工工艺问题，初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力。2）能根据被加工零件的技术要求，运用机床夹具设计的基本原理和方法，学会拟订机床夹具设计方案，完成夹具结构设计，提高结构设计能力。3）培养学生熟悉并运用有关手册、规范、图表等技术资料的能力。4）进一步培养学生识图、制图、运算和编写技术文件等基本技能。本次课程设计共分为五部分，分别是：绘制、分析零件图，进行工艺审查；选择毛坯制造方式，画毛坯图；拟订工艺路线，确定加工工序；机床夹具总体方案设计。针对这四大块内容，我们进行了认真的分析，明确的分工，并协调合作，共同完成了此次任务。团队共四人，每个人在此次课程设计中都做出了很大的贡献，具体分工明细在说明书及分工明细表中均会体现出来！就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己将要从事的工作进行一次适应性训练，从中更加锻炼自己，巩固和加深理论教学内容，培养我们综合运用所学理论，解决现代实际工艺设计问题的能力，为以后走上工作岗位打下一个良好的基础！由于能力水平有限，经验不足，设计中难免有许多不足之处，恳请老师给予批评指导！ 2011年10月25日一、零件的工艺性分析1.1、零件的作用（一）零件的作用：题目给定的零件是拨叉（见附图1）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进行工作。宽度为的槽尺寸精度要求很高，因为在拨叉拔动使滑移齿轮时如果槽的尺寸精度不高或间隙很大时，滑移齿轮得不到很高的位置精度。所以，宽度为的槽和滑移齿轮的配合精度要求很高。（二）零件的工艺性分析 图一拨叉的全部技术要求如下：项目公差等级偏差粗糙度定位基准的六尺方型花键孔花键孔中心线的花键底孔花键孔中心线两端的倒角花键孔中心线尺寸的槽花键孔中心线尺寸的槽花键孔中心线的花键槽宽花键孔中心线拨叉共有两组加工表面。1. 以花键孔的中心线为基准的加工面这一组面包括的六齿方型花键孔0花键底孔两端的倒角和距中心线为的平面。2. 以工件右端面为基准的的槽和的槽经上述分析可知，对于两组加工表面，可先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工另一组表面。二、机械加工工艺规程设计(一) 确定毛坯的制造形成。零件材料为，因为零件的工作过程有动载荷和冲击，故选用锻件。因为中批生产且尺寸不是很大，故采用模锻成型。经查金属机械加工工艺人员手册表取等级为级精度底面及侧面浇注确定待加工表面的加工余量为。毛坯零件图如下图图二。图二（二）基准的选择。1. 粗基准的选择：因为要保证花键的中心线垂直于右端面，所以以的外圆表面为粗基准。2. 精度基准的选择：为保证定位基准和工序基准重合，以零件的面为精基准。（三）制定工艺路线。 制定工艺路线时需要考虑的主要问题有：怎样选择定位基准；怎样确定加工方法；怎样安排加工顺序以及热处理、检验等其他工序。本零件的加工面有端面、内孔、花键、槽等，材料为HT200灰铸铁，参考机械制造工艺设计简明手册（以下简称工艺手册）表1.4-7、表1.4-8及表1.4-17其加工方法选择如下：、A端面：根据GB1800-79规定毛坯的公差等级为IT13，表面粗糙度为Ra12.5um，要达到零件的技术要求，公差等级为IT9，表面粗糙度为Ra3.2um，需要经过粗铣、 花键底孔：公差等级为IT12，表面粗糙度为Ra6.3um，毛坯为实心，未冲出孔，故采用粗铣、 槽的D端面：零件技术要求表面粗糙度达到Ra3.2，而毛坯的公差等级为IT13，表面粗糙度为Ra12.5，故需要采用粗铣半精铣。、 槽：零件技术要求槽的两侧端面表面粗糙度为Ra1.6um，槽的底端面为Ra6。3um，需要采用粗铣精铣，就可以达到公差等级为IT8表面粗糙度Ra1.6um。、 mm槽：零件技术要求槽的各端面要达到的表面粗糙度为Ra3.2um，需要采用粗铣半精铣、花键孔（6 mm ）：要求花键孔为外径定心，两侧面表面粗糙度为Ra3.2um底面表面粗糙度为Ra1.6um，故采用拉削加工、两处倒角：25 mm花键底孔两端处的275倒角，表面粗糙度为Ra6.3um，为了使工序集中，所以花键底孔的两端面的275倒角在Z525立式钻床上采用锪钻的方法即可 方案一工序：1. 粗车、精车端面，钻、扩花键底孔、倒两端倒角。2. 粗车、精铣削面。3. 铣削的槽。4. 铣削的槽。5. 用拉刀拉花键。6. 去毛刺。7. 终检。 方案二工序：1. 粗车、精车端面，钻、扩花键底孔、倒两端倒角。以圆柱面为粗基准。选用转塔式六角车床及三爪卡盘夹具。2. 拉花键。以面为基准。3. 铣削槽面。以花键的中心线及面为基准。选用卧式铣床加专用夹具4. 铣削的槽。以花键的中心线及面为基准。选用卧式铣床加专用夹具。5. 铣削的槽。以花键的中心线及面为基准。选用卧式铣床加专用夹具。6. 去毛刺。7. 终检。方案分析：上述两方案中，工艺方案一把拉花键放在最后一道工序。但此方案中工序很难对工件进行定位和加紧。方案二中，把花键放在第一道工序的后边，这样，方案二中的道工序很容易对工件进行定位与加紧即以花键中心线和面作为道工序的定位基准。此方案定位精度高，专用夹具结构简单、可靠，所以采用方案二比较合理。三、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 的拨叉材料为。毛坯重量为生产类型为大、中批量生产，采用模锻锻模造毛坯。根据上述的原始资料加工工艺，分别确定各个加工表面的机械加工余量，工序尺寸以毛坯尺寸如下：3.1 毛坯余量及尺寸的确定1. 面的加工余量 面有的加工余量，以达到把铸铁的硬质表面层切除的要求。2. 矩形花键底孔。要求以矩形花键的外径定心，故采用拉削加工内孔尺寸为，见零件图，参照金属机械加工工艺人员手册 表确定孔加工余量的分配：钻孔扩孔拉花键取（以外径定心）3. 右端面的加工余量。此工序有个工步：1、粗铣右端面 2、精铣右端面。精加工余量为，粗铣加工余量为。3.2 确定工序和基本工时工序：车削面。 1加工条件。工件材料：灰口铸铁（）、铸造。加工要求：粗、半精车面并保证的工序尺寸，。机床：（转塔式六角卧式车床）。刀具： 2、计算切削用量。（1）已知长度方向的加工余量为。实际端面的最大加工余量为。故分二次加工（粗车和半精车）。长度加工公差级取（入体方向）。 （2）进给量根据切削简明手册（第3版）表当刀杆尺寸为,时，以及工件直径为时（由于凸台面的存在所以直径取）。按车床说明书取。由于存在间歇加工所以实际进给量乘以，所以：。按车床说明书取。（3）计算切削速度。按切削简明手册表，切削速度的计算公式为（寿命选）刀具材料 ，其中：，修正系数见切削手册表，（4）确定机床主轴转速按车床说明书所以实际切削速度 （5）切削工时，按工艺手册表由于铸造毛坯表面粗糙不平以及存在硬皮，为了切除硬皮表层以及为下一道工步做好准备，。3、钻孔、扩孔、倒角。 （1）、钻孔钻头选择：见切削用量简明手册表钻头几何形状为（表及表）：双锥修磨具刃，钻头参数：，,。根据切削用量简明手册表确定。、按机床进给强度决定进给量：根据表 ,当， ，可确定。 按车床说明书，取。、 决定钻头磨钝标准及寿命 表，当，钻头最大磨损量取，寿命.、切削速度由切削用量简明手册，表得 ，。由机床技术资料得和接近的有和，取。取，实际。 、基本工时， 入切量及超切量由表，查出。 所以（2）、扩孔刀具直径；刀具几何参数同上。 由于两孔直径相差不大，为了节省停车和调换走刀量等辅助时间，和都不变，所以同上 。倒角刀具锪钻由于两孔直径相差不大，以表面粗度要求不高手动进给。（3）、倒角 刀具：专用刀具。此工步使用到专用刀具与手动进给。检验机床功率：按切削用量简明手册表可以查出，当时：，算得。按车床说明书，主电机功率。可见比小得多所以机床功率足够所用切削用量符合要求钻削功率检验按切削用量简明手册表 当时，。查得转矩由切削用量简明手册表得功率公式并计算得：按车床说明书可知主电机功率可见比小得多，所以机床功率足够，所用切削用量符合要工序 拉花键孔单面齿升：根据有关手册，确定拉花键孔时花键拉刀的单面齿为,拉削速度：切削工时：式中： 单面余量(由拉削到)； 拉削表面长度； 考虑校准部分的长度系数，取； 考虑机床返回行程系数，取； 拉削速度（）； 拉刀单面齿升； 拉刀同时工作齿数，； 拉刀齿距。 拉刀同时工作齿数：其本工时 工序 粗铣，精铣面。加工要求：粗铣面，精铣面，。用标准镶齿圆柱铣刀粗铣 加工余量机床：加工工件尺寸：宽度：， 长度：。1. 粗铣1) 选择刀具 根据切削用量简明手册表铣削宽度时。直径为，故齿数，由于采用标准镶齿圆柱铣刀，故铣刀几何参数（由表可得）为：，。 2) 切削用量 留精铣的加工余量为，所以本道工步切削宽度，由于加工表面精度要求。根据表得每转进给量就能满足要求，但考虑到功率为，机床为中等系统刚度和铣床的说明书，所以每转进给量。3) 选择刀具磨钝标准及刀具寿命。根据切削用量简明手册表，铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为，镶齿铣刀， 刀具寿命（由表可得）。4) 决定切削速度：可根据切削用量简明手册表确定, ,，, 根据型铣床说明书，选。 选， 实际5) 机床功率：根据切削用量简明手册表，当则，。 切削功率的修正系数：。根据型铣床说明书，机床主轴允许的功率为，故因此所决定的切削用量可以采用： ，6) 基本工时根据：由切削用量简明手册表，2. 精铣1）选择刀具 刀具与上道工步是同一把刀。 2）切削用量 精铣的加工余量为，所以本道工步切削宽度 ，。3）决定切削速度Vc、可根据切削用量简明手册表确定, 根据型铣床说明书选：4）基本工时：根据切削用量简明手册表可得，工序 铣削槽 加工工件尺寸：,长度。 加工要求：高速钢错齿三面刃铣刀（精密级），加工余量，用乳化液冷却机床：1) 选择刀具：由于加工尺寸公差为，故铣刀精度为精密级。 铣刀参数：，。2) 选择切削量由于槽的深度为, 故一次走完，。由切削用量简明手册表确定，现取， 3） 选择铣刀磨钝标准及刀具寿命：根据切削用量简明手册表,得最大磨损量为。由表确定刀具寿命：。4)决定切削速度和每齿进给量：由切削用量简明手册的公式可得： , , 。 根据型铣床说明书选实际速度 选，根据型铣床说明书选，5) 机床功率：根据切削用量简明手册表 公式 圆周力：，由表得，。 根据型铣床说明书，功率足够。6) 基本工时：根据切削用量简明手册表， 工序 磨8mm槽，保证尺寸8mm 1) 选择砂轮。见切削手册第三章中磨料选择各表，结果为GZ46KV6P35040127其含义为：磨轮磨料为棕刚玉，为了防止粒度过小而磨轮堵塞，所以选用为粒度为46#，硬度为软2级。 平型砂轮，其尺寸为16640（DdH）。2) 切削用量的选择。砂轮转速n砂=3000r/min(见机床说明书)，v砂=2.5m/s进给量f=50mm/min 双单行程 fr=0.015mm3) 切削工时。当加工1个表面时 Tm=(L+y+)i K/50=3.1min 工序VI 铣宽为槽加工要求：用乳化液冷却，加工工件尺寸，宽，长，加工余量。 由于此工步的设计尺寸精度要求很高，用铣削加工很难达到尺寸精度的要求，所以为了留给下一道公序磨削的加工余量，所以分两步走，。1) 选择刀具铣刀参数： ，。2) 选择铣削用量由于槽的宽度为, 故二次走完，由切削用量简明手册表，可以确定。现取，。3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命：根据切削。用量简明手册表,得最大磨损量为。表确定刀具寿命：。4）确定切削速度和每齿进给量：决定切削速度和每齿进给量由切削用量简明手册3.27的公式可计算得： , 根据型铣床说明书选。实际速度： 。选。根据型铣床说明书选。5）基本工时基本工时根据 切削用量简明手册表， (走两次)工序VII磨槽，保证尺寸。 1) 选择砂轮。查切削手册第三章中磨料选择各表，可得：其含义为：磨轮磨料为棕刚玉，为了防止粒度过小而磨轮堵塞，所以选用为粒度为，硬度为软级。 平型砂轮，其尺寸为。2) 切削用量的选择。砂轮转速(见机床说明书)，。进给量， 双单行程 。3) 切削工时。当加工个表面时 最后，将以上各个工序切削用、工时定额的计算结果，连同其它加工数据，一起填入机械加工工艺卡片中，见附后表。四、夹具设计（一）问题的提出为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具经过与指导老师协商，决定设计第道工序铣宽为槽的铣床夹具。本夹具将用与卧式铣床。刀具为高速钢直齿三面刃铣刀，来对工件进行加工。 本夹具主要用来铣宽为的槽，由于采用宽为的精密级高速钢直齿三面刃铣刀，一次铣削，所以主要应该考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度（二）夹具设计 1定位基准的选择由零件图可知，宽为和的槽，其设计基准为花键孔中心线和工件的右加工表面为定位基准。因此选用工件以加工右端面和花键心轴的中心线为主定位基准。 2切削力及夹紧力的计算刀具：高速钢直齿三面刃铣刀，, 。 (见切削手册表)解得其中，, 。在计算切削力时，必须考虑安全系数。安全系数水平切削分力，。垂直切削分力，。其中：为基本安全系数 为加工性质系数 为刀具钝化系数 为断续切削系数实际加紧力为：其中和为夹具定位面及加紧面上的磨擦系数，。螺母选用细牙三角螺纹，产生的加紧力为解得：其中：，此时螺母的加紧力已大于所需的的加紧力，故本夹具可安全工作。3.定位误差分析由于槽的轴向尺寸的设计基准与定位基准重合，故轴向尺寸无基准不重合度误差。径向尺寸无极限偏差、形状和位置公差，故径向尺寸无基准不重合度误差。即不必考虑定位误差，只需保证夹具的花键心轴的制造精度和安装精度。4夹具设计及操作说明如前所述,在设计夹具时,应该注意提高劳动率.为此,在螺母夹紧时采用开口垫圈,以便装卸,夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有正确的安装位置,以利于铣削加工。结果，本夹具总体的感觉还比