机械制造工艺学课程设计任务书

1、机械制造工艺学课程设计任务书设计题目： 拨叉（二）（CA6140）机械加工工艺规程编制及工装设计（年产量：4,000件）设计内容： 1.编制机械加工工艺规程，填写工艺文献1套，绘 制零件毛坯图1张 2.设计夹具1套，绘制夹具装配图和主要结构零件 图各1张 3.撰写课程设计说明书1份 设计时间： 序 言机械制造工艺学课程设计是在我们完成了大学的全部基础课程、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。通过机床加工工艺及夹具设计，汇总所学专业知识如一体(如机械零件设计、金属切削机床、机械制造工艺等)。让我们对所学的专业课得以巩固、复习及实用，在理论与实践上有机结合；使我们对各科的作用更加深刻的熟悉与理解

2、，并为以后的实际工作奠定坚实的基础！设计目的：机械制造工艺学课程设计,是在学完机械制造工艺学及夹具设计原理课程，经过生产实习取得感性知识后进行的一项教学环节；在老师的指导下，要求在设计中能初步学会综合运用以前所学过的全部课程，并且独立完成的一项工程基本训练。同时，也为以后搞好毕业设计打下良好基础。通过课程设计达到以下目的：1、能熟练的运用机械制造工艺学的基本理论和夹具设计原理的知识，正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及合理制订工艺规程等问题的方法，培养学生分析问题和解决问题的能力。2、通过对零件某道工序的夹具设计，学会工艺装备设计的一般方法。通过学生亲手设计夹具的训练，提高结构设计的能力

3、。3、课程设计过程也是理论联系实际的过程，并学会使用手册、查询相关资料等，增强学生解决工程实际问题的独立工作能力。一零件的分析（一）、零件的作用：题目给定的拨叉（CA6140）位于车床变速机构中，主要起换挡使主轴回转运动按照 工作者的要求进行工作。工作过程：拨叉零件是在传动系统中拨动滑移齿轮，以实现系统调速。转向。其花键孔Ø25与轴的配合来传递凸轮曲线槽传来的运动。零件的2个交叉头补位与滑移齿轮相配合。（二）、零件的工艺分析CA6140车床拨叉（二）共有两个加工表面，它们之间有一定的位置要求。1、 一花键孔的中心线为基准的加工面这一组面包括Ø25H7的六齿方花键孔、

4、6;22H2的花键低空及两端的2×15°的倒角、距花键孔中心线上方22mm的平面以及距中心线下方15mm的平面。2、 以工件左端为基准的宽度为18H11的槽18H11的槽的2个内表面与花键槽的中心线有垂直度公差0.08二、 工艺规程设计（一）、确定毛坯的制造形式零件材料为HT200。考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。加上工件的年产量为4000件，属于大批量生产，采用金属膜铸造成型。根据机械加工工艺手册选择铸件的加工余量等级为7级，底面及侧面浇注确定待加工表面的加工余量为4mm。（二）、基准的选择1.粗基准的选择：因为要保证花键的中心线

5、垂直于右端面，所以以40的外圆表面作为粗基准。同时也以工件的右端面作为粗基准。2. 精度基准的选择：为保证定位基准和工序基准重合，以零件的左面C面为精基准。（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。1. 工艺路线方案一工序1 粗、精铣工件的左端面（C面）工序2 扩花键孔孔到Ø22工序3 锪倒角花键孔2×15°工序4 粗、精铣台阶面B面工序5 钻孔2&

6、#215;M8，攻螺纹，钻Ø5锥孔工序6 粗、精铣宽度为18的槽和槽的上表面的平面工序7 拉花键工序8 去毛刺工序9 终检2. 工艺路线方案二 工序1 粗、精铣工件的左端面（C面）工序2 扩花键孔到Ø22工序3 锪倒角花键孔2×15°工序4 拉花键工序5 粗、精铣台阶面B面工序6 粗、精铣宽度为18的槽和槽的上表面的平面工序7 钻孔2×M8，攻螺纹，钻Ø5锥孔工序8 去毛刺工序9 终检3. 工艺路线方案三工序1 粗、精铣工件的左端面（C面）工序2 扩花键孔到Ø22工序3 锪倒角花键孔2×15°工序4 粗、

7、精铣台阶面B面工序5 粗、精铣宽度为18的槽和槽的上表面的平面工序6 钻孔2×M8，攻螺纹，钻Ø5锥孔工序7 拉花键工序8 去毛刺工序9 终检工艺方案的比较和选择：方案二把拉花键放接在扩孔和倒角之后，因为花键孔的精度要求比较高，后面接下来的加工还要用花键孔来作为定位，易破坏拉花键的精度。所以应把拉花键放在最后一道工序，因为它的加工的精度要求比较高，加工是一次完成，不会破坏加工的精度要求。再看方案一和方案三，方案一把钻孔安排在加工好台阶面之后接着进行，之后又还要进行铣槽的工序，为了方面加工和合理安排加工顺序，所以还是把铣的部分安排在一起，方便加工。综上考虑，最终选择工艺路线方

8、案三为最终方案。（四）、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定CA6140车床拨叉：零件材料为HT200，硬度190210HB，毛坯重量0.8kg，生产类型大批量，铸造毛坯。1. 端面（C面）的加工余量查简明机械加工工艺手册（以下简称“简明手册”）表10-6取铣削的加工余量：粗铣 3mm精铣 1mm2. 花键底孔的加工余量内孔Ø20先铸出，所以取钻孔的双边加工余量为2mm，单边为1mm3. B面（台阶面）的加工余量查简明手册表1-22取铣削的加工余量：粗铣 2mm精铣 1mm4. 宽度为18的槽查机械加工工艺手册表3.2-29取铣削的加工余量：粗铣 3mm（双边余量）精铣 1mm（双

9、边）5.拉花键孔花键孔按外径定位查机械加工工艺手册表3.2-19取加工余量为2Z=1mm。6.其他尺寸直接铸造得到7.毛坯尺寸考虑到零件的很多表面没有粗糙度要求，不需要加工。从铸造出来即可符合使用要求，因此，只采取75×40的表面加工余量。查机械加工工艺手册表3.1-24，确定毛坯的尺寸公差为CT7,表3.1-21查得CT7=1.1mm。相应计算如下：名义尺寸：80+4=84mm最大极限尺寸=80+4+CT7=85.1mm最小极限尺寸=80+4-CT7=82.9mm具体毛坯尺寸见后附的毛坯图（五）、确立切削用量及基本工时确定切削用量及基本工时工序：铣削端面。本工序采用计算法确定切削用

10、量。1 加工条件工件材料：HT200，查简明手册表10-3，取b=195N/mm2=0.195GPa=195MPa。选取用金属型铸造。加工要求：粗铣右端面，然后精铣此端面。铣床：查机械加工工艺手册表9.1-2，选用X6132A卧式铣床。主轴转速301500r/min，机床功率9.06kw。最高表面粗糙度可达1.6。刀具：查简明手册表12-21，取刀具材料YG6。查机械加工工艺手册表9.2-11选取镶齿套式面铣刀（GB1129-85），刀具直径D=80mm，齿数z=10。r=。2 计算切削用量粗铣右端面进给量选择：根据机械加工工艺手册表9.4-1，工件夹具系统刚度为中等条件，取每齿进给量=0.2

11、mm/z。背吃刀量=3mm。铣削速度：参考简明手册表11-28，选取铣削速度为60m/min。按机械加工工艺手册表9.2-11选取d/z=80/10，即铣刀直径80mm，铣刀齿数为10。由公式。铣床为8级级数，按机床手册及计算，有n=240r/min这一转速，与理论转速相近，即可选此转速。实际铣削速度。查机械加工工艺手册表9.4-31，可知铣削基本时间，其中为工作台每分钟进给量，=480mm/min。为工件铣削部分长度，75mm；为切入行程长度，有公式=7.36mm。为切出行程长度，82mm。所以粗铣时基本时间为=（75+7.36+82）/480=0.342min=21s。精铣右端面铣床，刀具

12、的选取同粗铣一致。背吃刀量=1mm，铣削速度：要求表面粗糙度为=3.2,查机械加工工艺手册表9.4-3，每转进给量取=0.8mm/r。根据简明手册表11-28，可取铣削速度v=80m/min。查机床手册及计算，取铣床转速为n=320r/min。实际铣削速度。基本时间计算如粗铣,与粗铣加工相同。工序2 扩孔选用摇臂钻床z3063，查简明手册表14-12，钻速范围201600r/min。钻头材料：高速钢由简明手册表11-10查得每转进给量=0.8mm/r，查表11-12，钻削速度取=0.35m/s=21m/min扩钻孔时的切削速度由公式按机床选取n=140r/min。得实际钻削速度基本时间t由金属

13、切削手册表7-7有：其中mm/sL为钻削长度，为钻削直径。工序三 锪倒角由于此道工序用时较短，一次就可以完成，按经验选取时间为3s.工序四 粗、精铣上端台阶面工步1 粗铣刀具选择：YG 6的 镶齿端面铣刀 机床: 查机械加工工艺手册选取 立式铣床 X5020A 功率为：3.79Kw 主轴转速范围为：40-1800 r/min表9.2-11选取： d/z=80/10背吃刀量：2mm查简明手册表1-22选取进给量取=0.25mm/r铣削速度根据简明手册表11-28 选： V=60m/min由公式=（100060）/（3.1460）=238 r/min按机床选取转速为 n=240r/min所以，实际

14、铣削速度V=nd/1000=60.29 r/min基本时间：由机械加工工艺手册表9.4-31 主偏角Kr=90°=nz=600mm/min+（13）=mmt=/=(80+4.92+82)/600=0.28min=17s工步2 精铣背吃刀量：1mm查机械加工工艺手册表9.4-3选每齿进给量：查简明手册表11-28选 铣削速度 V=75m/min=（1000×75）/(3.14×80)=298r/min按机床选取转速 n=300r/min则实际额铣削速度为V= V=nd/1000=75.36 m/min基本时间：=nz=0.15×300×10=45

15、0 mm/min t=/=(80+4.92+82)/450=23s工序五 铣槽工步1 粗铣机床还是选用上面所用型号的铣床查机械加工工艺手册表3.2-29粗铣的背吃刀量 （单边）按机械加工工艺手册表9.2-2选取 直柄立铣刀 d/z=16/3铣刀每齿进给量=0.16mm/z刀具材料选用 ：高速钢按简明手册选取铣削速度V=18m/min=(1000×18)/(3.14×16)=358 r/min按机床选取转速为：n=390r/min基本时间t：t=/根据机械加工工艺手册表9.4-31，式子中的 i= l=40mm=nz=0.16×3×390=187.2mm/

16、min=0.5×16+2=10 mm 取， i=2所以，t=工步2 ：精铣被吃刀量ap2=1mm，双边选取d/z=18/3，按机械加工工艺手册表9.4-3选取fz=0.12mm/z按简明手册表11-28取Vc=25m/min，所以n=1000v/d=1000x25/x18=442.32r/min选取450r/min基本时间t t=（l+l1+l2）/fmzfmz=fz x Z x n=0.12x3x450=162mm/min所以t=52x2/162=0.64min=39s工序六 钻孔2-M8，攻螺纹，钻锥孔安装1工步1 ：钻孔2-6.7mm 确定进给量f：根据机械加工工艺手册表10&

17、#183;4-1.当HT200的b<200MPa，加工此直径孔的f=0.360.44mm/r，由于零件在加工孔后要螺纹，故进给量应乘以0.5，则f=（0.360.44）x0.5=0.180.22mm/r。查简明手册表2-35，选用Z525立式钻床，根据机床选用f=0.22mm/r 切削速度，根据简明手册表2-15，得V=19m/min，所以 Ns=1000v/dw=1000x19/x6.7=903r/min根据Z525机床，选用 Nw=960r/min，故实际切削速度为V=x6.7x960/1000=20.2m/min切削加工时，l=11mm，查机械加工工艺手册10·4-43有

18、，l1=3mm，lf=（dwxcotkr/2）+3=6.35mm （取kr=45°）则tm1=（l+l1+lf）/Nwf=（11+3+6.35）/960x0.22=0.0964min以上为一个孔的机动时间，故本工步的机动时间为tm=2xtm1=0.193min工步2 ：钻孔4mm 确定进给量f：根据机械加工工艺手册表10·4-1.当HT200的b<200MPa，加工此直径孔的f=0.180.22mm/r，查简明手册表2-35，选用Z525立式钻床，根据机床选用f=0.22mm/r 切削速度，根据简明手册表2-15，得V=19m/min，所以 Ns=1000v/dw=1

19、000x19/x4=1512r/min根据Z525立式钻床，选用 Nw=960r/min，故实际切削速度为V=x4x960/1000=12.1m/min切削加工时，l=11mm，查机械加工工艺手册10·4-43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安装2工步1 ：M8丝锥攻螺纹2-M8查机械加工工艺手册表16·2-15.得切削速度V=0.1m/s=6m/min，Ns=238r/min按机床选取Nw=195r/min，则V=x8x1

20、95/1000=4.9m/min机动加工时，l=11mm，l1=3mm，l2=3mm，攻M8孔 tm1=（l+l1+l2）x2/Nwfx2=0.349min工步2 ：铰5mm锥孔查表机械加工工艺手册16·4-40 得f=0.08mm/r 安Z525立式钻床选取f=0.1mm/r查表机械加工工艺手册16·4-41 得V=6m/min，则实际速度V=x5x195/1000=3.06m/min机动加工时 lw=11mm,lf=3mm-查机械加工工艺手册表16·4-43可得。所以tm= （lw+lf）/Nwf=（3+11）/195x0.1=0.718min工序七 拉花键刀

21、具：短形花键拉刀，表8-2金属切削手册据表8-6选取拉刀齿开量 S齿=0.08mm根据金属切削手册拉削速度一般在1-8m/min内。HB=195.6，取V=3m/min即V=0.05m/s拉削工时t=Zb·l··k/1000VfzZZb单面余量（25-22）/2=1.5mmL拉削表面长度 80mm校准部分长度系数，取1.2K机床返回行程系数，取1.4Z拉刀同时工作齿数，取Z=7 表8-7P拉刀齿距，取P=13 表8-7t=（1.5x80x1.4x1.2）/（1000x3x0.08x7）=0.12min=8s最后，将以上各工序切削用量、工时定额的计算结果，连同其它加

22、工数据，一并填入机械加工工艺过程综合卡片（后附）。三、夹具设计（一）、问题的提出本夹具主要是用来粗、精铣工件的台阶面，这个端面对花键孔的中心线有一定的技术要求。要求对中心线的平行度公差为0.02。端面的粗糙度也有要求，要求为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。在本道工序加工时，我们应首先考虑保证台阶面的加工精度，如何提高生产效率，降低劳动强度。为此，设计专用夹具。（二）、夹具设计1.定位基准的选择首先考虑台阶面的设计基准为花键孔中心线。而台阶面对花键孔的中心线有平行度要求，所以选择用花键孔中心线定位，再综合考虑，选择工件的左端面也作为定位基准。2.切削力的计算及夹紧

23、力的计算刀具：YG 6镶齿端面铣刀 ø80 z=10查机械加工工艺手册得切削力的计算公式：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.带入数据计算F=2591.56（N）因为铣削力是水平的，所以 实际的切削力F=2591.56N但是在计算切削力时，必须把安全系数考虑在内。安全系数K=K1K2K3K4其中选取：K1为基本安全系数1.5K2为加工安全系数1.1K3为刀具钝化系数1.1K4为断续切削系数1.1所以所以= 1.51.11.11.12591.56=5174.05(N)本夹具采用的是斜楔机构夹紧，选楔角=15°查机床夹具设计手册表1-2-18，增力比为i=1.93为克服切削力，实际的夹紧力N应为：N(f1+f2)= 其中，f