沈阳工业大学-机械制造工艺课程设计说明书.doc

机械制造工艺课程设计说明书机械制造工艺课程设计计算说明书设计题目： 机械加工工艺规程及卡具设计专业班级：机自0904班学号：090101103设计者：郑永宽指导老师：孙凤、金映丽2012年 8月28日目录绪 论 课程设计要求1第一节 课程设计要求1第一章 CA6140大拨叉零件图的分析与绘制2第一节 绘制CA6140大拨叉零件的布图2第二节 绘制CA6140大拨叉的零件图3第二章 CA6140大拨叉毛坯图尺寸的计算与绘制4第一节 绘制CA6140大拨叉毛坯图的布图4第二节 CA6140大拨叉毛坯图尺寸的计算52.2.1 生产纲领的计算52.2.2 生产类型的确定62.2.3 毛坯制造方法的确定62.2.4 铸件尺寸公差等级CT的选用62.2.5 铸件机械余量等级MA的确定62.2.6 铸件机械加工余量的选用62.2.7 铸件尺寸公差值的确定72.2.8 CA6140大拨叉毛坯图的绘制7第三章 编制机械加工工艺规程8第一节 零件的工艺分析8第二节 确定毛坯件的制造形式83.2.1 制定工艺路线83.2.2 机械加工余量、毛坯尺寸及工序尺寸的确定11铸件机械加工余量的选用11铸件尺寸公差值的确定12第四章 钻车床拨叉25、60卡具的设计21第一节 卡具设计方案的确定21第二节 定位原件的选用244.2.1钻套、衬套、钻模板设计与选用24快换钻套的选用24固定衬套的选用26V形块的选择27开槽沉头螺钉选择29参考文献30绪 论 课程设计要求第一节 课程设计要求1题目：CA6140典型零件机械加工工艺规程及典型工序夹具设计 1）车床变速大拨叉（P212） 2）车床变速小拨叉（P216） 3）车床三杠托架（P215） （每名学生只做其中一个零件）。2生产纲领：年产量:5000台 每台件数：1件， 废品率：1% 备品率：5%3设计要求： 绘制被加工零件图 2# 图纸 1张 绘制毛坯图 2# 图纸 1张 机械加工工艺过程综合卡片 1# 图纸 1张 某工序夹具总装配图 0# 或1# 图纸 1张 设计说明书 6000字以上 第一章 CA6140大拨叉零件图的分析与绘制第一节 绘制CA6140大拨叉零件的布图在绘制CA6140大拨叉零件的时候我们按照1：1的比例，所以我们选择在A2（594mm420mm）图纸上布图。图1.1.1第二节 绘制CA6140大拨叉的零件图 在绘制CA6140大拨叉零件的时候我们是按照1：1的比例画，所以我们选择在A2（594mm420mm）图纸上绘制零件图。图1.2.1第二章 CA6140大拨叉毛坯图尺寸的计算与绘制第一节 绘制CA6140大拨叉毛坯图的布图 在绘制CA6140大拨叉毛坯的时候我们是按照1：1的比例画的，所以我们选择在A2（594mm420mm）图纸上布图。 图2.1.1第二节 CA6140大拨叉毛坯图尺寸的计算2.2.1 生产纲领的计算 在制定机械加工工艺规程时，必须知道产品的生产纲领。生产纲领：包括备品率和废品率在内的该产品（或零件）的年产品。零件的生产纲领通常按下式计算： N=Qn1+%(1+%) 式中 N零件的生产纲领（件/年）； Q产品的年产量（台/年）； N每年产品中该零件的数量（件/台）； %备品率的百分比； %废品率的百分比。 Q5000（台/年）； N1（件/台）； %1%； %5%。 N=Qn1+%(1+%) N=50001+1%1+5% =5302.5 （件/年） N5302.5（件/年）；2.2.2 生产类型的确定 根据年生产纲领为 5302.5（件/年）查表2-1得生产类型为大批生产。2.2.3 毛坯制造方法的确定 根据生产类型和制造特点查表2-3确定毛坯的制造方法为：金属模机械砂型。2.2.4 铸件尺寸公差等级CT的选用 根据生产类型和制造方法查表4-2确定铸件尺寸公差等级的范围为8-10级，自己选用9级公差等级。2.2.5 铸件机械余量等级MA的确定 根据铸件机械加工余量等级的范围为8-10级和工件的制造方法确定铸件机械余量等级MA为：G2.2.6 铸件机械加工余量的选用 根据铸件尺寸公差等级CT（9级）、加工余量等级MA（G）和基本尺寸按照表4-1确定铸件机械加工余量。各个加工表面的机械加工余量为：25mm的孔的加工余量为：25 mm 长度为90mm的表面和槽的加工余量为：2.5mm长度为3232的端面的加工余量为：2.5mm60mm的孔的加工余量为：2.5 mm 82mm孔的两端面的加工余量为：2.5 mm 2.2.7 铸件尺寸公差值的确定 根据铸件基本尺寸我们查表4-5可以确定铸件尺寸公差值。各个铸件尺寸的公差值分别为： 25mm的孔的尺寸公差值为：1.7 mm 长度为90mm的表面和槽的尺寸公差值为：2.2mm长度为3232的端面的尺寸公差值为：1.8mm60mm的孔的尺寸公差值为：2.0 mm 82mm孔的两端面的尺寸公差值为：2.2 mm 2.2.8 CA6140大拨叉毛坯图的绘制图2.3.1第三章 编制机械加工工艺规程第一节 零件的工艺分析 根据零件图可以看出零件的主要加工表面，分别为下：1. 2-25mm的孔2. 60mm的孔3. 长度为90mm的槽4. 82mm的两侧面5. 长度为90mm的表面6. 32 x 32 mm的端面7. M22-1.5的螺纹第二节 确定毛坯件的制造形式 由于该零件主要是承受压力，故选用材料为HT200；根据设计任务书计算出零件的生产纲领5302.5件，生产类行为大批生产，故采用金属模机械砂型，铸件尺寸公差为CT9、机械加工余量等级为MA-G。3.2.1 制定工艺路线 方案一：工序 工步 工序说明05 1 钻2-230+0.21 粗糙度要求为12.5 孔 2 扩孔至2-24.80+0.084 粗糙度要求为6.3 3 粗铰孔至2-24.940+0.33 粗糙度要求为3.2 4 精铰孔至2-250+0.21 粗糙度要求为1.6 5 扩孔55至600+0.30 粗糙度要求为3.210 1 铣断82 粗糙度要求为6.315 1 铣32 x 90 端面 粗糙度要求为 6.320 1铣直槽16H11 x8H12 粗糙度要求为6.3和3.225 1 铣82的两端面 粗糙度要求为3.230 1 铣 32 x 32顶面 粗糙度要求为6.335 1 钻孔至 200+0.21 粗糙度要求为6.3 2 粗铰孔至20.50+0.33 粗糙度要求为3.2 3 攻丝 M22 X 1.540 1 去毛刺、锐边倒钝45 1 清洗50 1 检查55 1 喷漆 方案二： 工序 工序说明05 粗、钻、扩、铰、精铰25、60孔10 粗、精铣60、25孔下端面。15 粗、精铣25孔上端面20 粗、精铣60孔上端面25 切断。30 铣螺纹孔端面。35 钻22孔（装配时钻铰锥孔）。40 攻M221.5螺纹。45 粗铣 半精铣 精铣槽所在的端面50 粗铣 半精铣 精铣16H11的槽。55 检查。方案三：工序 工序说明05 粗、精铣25孔上端面。10 粗、精铣25孔下端面。15 钻、扩、铰、精铰25孔。20 钻、扩、铰、精铰60孔。25 粗、精铣60孔上端面30 粗、精铣60孔下端面。35 切断。40 铣螺纹孔端面。45 钻22孔（装配时钻铰锥孔）。50 攻M221.5螺纹。55 粗铣 半精铣 精铣槽所在的端面60 粗、半精铣 精铣16H11的槽。65 检查。通过以上三个方案的确定，我们从中要选择一个合理的方案作为加工的工艺路线，经选择我们选择方案一。3.2.2 机械加工余量、毛坯尺寸及工序尺寸的确定 铸件机械加工余量的选用根据铸件尺寸公差等级CT（9级）、加工余量等级MA（G）和基本尺寸按照表4-1确定铸件机械加工余量。各个加工表面的机械加工余量为：25mm的孔的加工余量为：25 mm 长度为90mm的表面和槽的加工余量为：2.5mm长度为3232的端面的加工余量为：2.5mm60mm的孔的加工余量为：2.5 mm 82mm孔的两端面的加工余量为：2.5 mm 铸件尺寸公差值的确定 根据铸件基本尺寸我们查表4-5可以确定铸件尺寸公差值。各个铸件尺寸的公差值分别为： 25mm的孔的尺寸公差值为：1.7 长度为90mm的表面和槽的尺寸公差值为：2.2mm长度为3232的端面的尺寸公差值为：1.8mm60mm的孔的尺寸公差值为：2.0 mm 82mm孔的两端面的尺寸公差值为：2.2 mm 计算工序05的加工尺寸工序 工步 工序说明05 1 钻2-230+0.21 粗糙度要求为12.5 孔 2 扩孔至2-24.80+0.084 粗糙度要求为6.3 3 粗铰孔至2-24.940+0.33 粗糙度要求为3.2 4 精铰孔至2-250+0.21 粗糙度要求为1.6 5 扩孔55至600+0.30 粗糙度要求为3.2（1）.加工条件 钻床：Z37 刀具：锥柄麻花钻、锥柄扩孔钻、高速钢机用铰刀、锥柄机用铰刀、锥齿套扩孔钻。计算：工步1 ns=1000vd0=4.67 r/s取实际切削速度： vw=d0nw1000=0.34m/s Tj=l+l1+l2Zafnw=25.96s Tf=Tj20%=5.19s T作=Tj+Tf=31.15 s工步2 ns=1000vd0=2.08 r/s取实际切削速度： vw=d0nw1000=0.162m/s Tj=l+l1+l2Zafnw=40.38s Tf=Tj20%=8.08s T作=Tj+Tf=48.46 s工步3 ns=1000vd0=0.933 r/s取实际切削速度： vw=d0nw1000=0.73m/s Tj=l+l1+l2Zafnw=32.15s Tf=Tj20%=6.43s T作=Tj+Tf=38.6 s工步4 ns=1000vd0=1.5 r/s取实际切削速度： vw=d0nw1000=0.118m/s Tj=l+l1+l2Zafnw=10.3s Tf=Tj20%=2.06s T作=Tj+Tf=12.36 s工步5 ns=1000vd0=0.75 r/s取实际切削速度： vw=d0nw1000=0.14m/s Tj=l+l1+l2Zafnw=10.7s Tf=Tj20%=2.1s T作=Tj+Tf=12.8s计算工序10的加工尺寸工序 工步 工序说明10 1 铣断82 粗糙度要求为6.3（1）.加工条件 铣床：X62 （由表8-7和ns确定）刀具：锯片铣刀 （表9-20）D=200mmB=4d=32Z（细）=50计算： 已知：ap=4 mm (由刀具B确定 ) ae=17mm (由工件确定 ) af=0.1mm/Z (由表6-16确定) v =0.3m/s (由表6-15确定) ns=1000vd0=10000.33.14200=0.478 r/s取nw=0.5r/s（表8-16），实际切削速度： vw=d0nw1000=3.142000.51000=0.314 m/s Tj=l+l1+l2Zafnw=82+12.36+4500.10.5=39.344 s Tf=Tj20%=39.34420%=7.8688 s T作=Tj+Tf=39.344+7.8688=47.2 s计算工序15的加工尺寸工序 工步 工序说明15 1 铣32 x 90 端面 粗糙度要求为 6.（1）.加工条件 铣床：X52K 刀具：镶齿套式面铣刀计算：工步1 ns=1000vd0=1.25 r/s取实际切削速度： vw=d0nw1000=0.294m/s Tj=l+l1+l2Zafnw=19.6s Tf=Tj20%=4s T作=Tj+Tf=23.6 s工步2 ns=1000vd0=1.25r/s取实际切削速度： vw=d0nw1000=0.294m/s Tj=l+l1+l2Zafnw=9.8s Tf=Tj20%=2s T作=Tj+Tf=11.8 s计算工序20的加工尺寸工序 工步 工序说明20 1铣直槽16H11 x8H12 粗糙度要求为6.3和3.2（1）.加工条件 铣床：X60 刀具：三面刃铣刀计算：工步1 ns=1.16r/s取实际切削速度： vw=d0nw1000=0.36m/s Tj=l+l1+l2Zafnw=62.8s Tf=Tj20%=12.6s T作=Tj+Tf=75.4 s计算工序25的加工尺寸工序 工步 工序说明25 1 铣82的两端面 粗糙度要求为3.2（1）.加工条件 铣床：X62 刀具：双面铣刀计算：工步1 ns=1/s取实际切削速度： vw=d0nw1000=0.314m/s Tj=l+l1+l2Zafnw=46s Tf=Tj20%=9.2s T作=Tj+Tf=55.2 s计算工序30的加工尺寸工序 工步 工序说明30 1 铣 32 x 32顶面 粗糙度要求为6.3（1）.加工条件 铣床：X52K 刀具：镶齿套面式铣刀计算：工步1 ns=1/s取实际切削速度： vw=d0nw1000=0.25m/s Tj=l+l1+l2Zafnw=51s Tf=Tj20%=10.2s T作=Tj+Tf=61.2 s计算工序35的加工尺寸工序 工步 工序说明35 1 钻孔至 200+0.21 粗糙度要求为6.3 2 粗铰孔至20.50+0.33 粗糙度要求为3.2 3 攻丝 M22 X 1.5（1）.加工条件 钻床：Z3040、Z525 刀具：高速钢铰刀、细柄机用铰刀计算：工步1 ns=5.33r/s取实际切削速度： vw=d0nw1000=0.35m/s Tj=l+l1+l2Zafnw=37.3s Tf=Tj20%=7.46s T作=Tj+Tf=44.76 s工步2 ns=3.3r/s取实际切削速度： vw=d0nw1000=0.212m/s Tj=l+l1+l2Zafnw=29s Tf=Tj20%=5.8s T作=Tj+Tf=34.8s工步3 ns=2.17r/s取实际切削速度： vw=d0nw1000=0.15m/s Tj=l+l1+l2Zafnw=22.2s Tf=Tj20%=4.1s T作=Tj+Tf=26.6 s第四章 钻车床拨叉25、60卡具的设计第一节 卡具设计方案的确定设计钻、铣、扩车床拨叉25、60铣床卡具。在确定夹具设计方案时应当遵循的原则是： 确保工件的加工质量； 工艺性好，结构尽量简单； 使用性好，操作省力高效； 定位、夹紧快速、准确，能提高生产率； 经济性好，制造成本低廉。确定最合理的设计方案。 确定定位方案，设计定位装置。定位应符合“六点定位原则”。定位元件尽可能选用标准件。 确定夹紧方案，设计夹紧机构。夹紧可以用手动、气动、液压或其它动力源。重点应考虑夹紧力的大小、方向、作用点，以及作用力的传递方式，保证不破坏定位，不造成工件过量变形，不会有活动度为零的“机构”，并且应满足生产率的要求。 确定夹具整体结构方案。定位、夹紧确定之后，还要确定其它机构，如对刀装置、导引元件、分度机构、顶出装置等。最后设计夹具体，将各种元件、机构有机地连接在一起。 夹具精度分析。在绘制的夹具结构草图上，标注出初步确定的定位元件的公差配合关系及相互位置精度，然后计算定位误差，根据误差不等式关系检验所规定的精度是否满足本工序加工技术要求，是否合理。否则应采取措施（如重新确定公差、更换定位元件、改变定位基准，必要时甚至改变原设计方案），然后重新分析计算。 夹具夹紧力分析。首先应计算切削力大小，它是计算夹紧力的主要依据。通常确定切削力有以下三种方法： 由经验公式算出； 由单位切削力算出； 由手册上提供的诺模图（如M-P-N图）查出。根据切削力、夹紧力的方向、大小，按静力平衡条件求得理论夹紧力。为了保证工件装夹的安全可靠，夹紧机构（或元件）产生的实际夹紧力，一般应为理论夹紧力的1.52.5倍。 （一）问题的提出在给定的零件中，对本步加工的定位提出具体的要求是一定的公差，定位要求较高。因此，本步的重点应在保证工件的定位，来保证三个孔的尺寸。具体要求：1、保证孔的尺寸。 2、保证图中其它的标尺寸。（二）分析资料 1：本到工序为中期加工孔25、60尺寸公差比较小，所以要保证工件有合适的定位， 2：本工序加工的要求主要保证位置尺寸，对孔的要求很高。 3：大批生产，工艺并不很复杂，所以夹具应当简化结构，降低夹具设计成本与制造成本，提高经济效益4：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。（三）确定结构方案 1、定位方式：为保证加工时将零件的位置固定，必须限制6个方向的自由度。为了方便装夹，故采用一个面两个v形定位快。 2、 选择定位元件，设计定位装置 一个面，两个v形块。 图4.1.1（四）设计制定夹具主要技术条件 1 ： 首先保证孔25、60尺寸。 2 ： 其次要保孔25、60的尺寸的表面粗糙度不大于1.6和3.2。第二节 定位原件的选用4.2.1钻套、衬套、钻模板设计与选用