机械制造技术课程设计-拨叉831006工艺及钻φ25孔夹具设计双件

4- 机械制造工艺学课程设计说明书设计题目：设计“CA6140车床拨叉”零件的机械加工工艺规程及工艺装备(中批量)全套设计图纸加V信153893706或扣3346389411设计人：xxx指导教师：xxx202X年12月25日目录一课程设计任务书………………2二序言………………3三设计说明………………41、零件的分析…………………41.1零件的作用……41.2零件的工艺分析……42、工艺规程设计……………42.1确定毛坯的制造形式……42.2基准的选择……………52.3制定工艺路线………52.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定……………72.5确定切削用量及基本工时…………………11四夹具设计…………………221、定位基准的选择………………222、切削力及夹紧力的计算………223、定位误差分析…………………224、夹具设计及操作的简要说明…………………23五心得体会…………………23六参考文献…………………24河北联合大学机械制造工艺学课程设计任务书设计题目：设计“CA6140车床拨叉”零件的机械加工工艺规程及工艺装备(中批量)设计内容：1．产品零件图1张2．产品毛坯图1张3．机械加工工艺卡片1套4．夹具总装图1张5.夹具零件图1张6．课程设计说明书1份班级：学生：xxx指导教师：xxx教研室主任：xxx2012年12月25日序言机械制造工艺学课程设计是我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及专业课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，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，为今后参加祖国的建设打下一个良好的基础。在设计期间我们查阅了大量的相关资料，并且得到了孙丽媛老师的亲切指导和大力帮助，在此表示感谢！由于能力有限，经验不足，设计中还有许多不足之处，恳请老师给予指教。设计说明计算与说明主要结果1零件的分析1.1零件的作用车床的拨叉位于车床变速机构中，主要起换档作用，使主轴回转运动按照操作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩。零件下方的孔与操纵机构相连，而上方的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。1.2零件的工艺分析拨叉共有两组加工表面，他们相互间有一定的位置要求。现分述如下：（1）以孔为中心的加工表面。这一组加工表面包括：的孔，及尺寸为的与孔相垂直的两侧面，还有毛坯分开后孔的端面，及孔和孔的中心距。其中，主要加工表面为的孔。（2）以为中心的加工表面。这一组加工表面包括：的孔，及孔壁上的侧面，以及距孔的端面，以及端面上的导向槽。其中，主要加工表面为的孔。这两组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是：孔外端面对孔中心线垂直度公差为0.1mm；的导向槽对孔中心线垂直度公差为0.08mm。由以上分析可知，对于这两组加工表面而言，可以先加工出一个基准表面，然后借助于专用夹具加工其它表面，并且保证他们之间的位置精度要求。2工艺规程设计2.1确定毛坯的制造形式零件材料为HT200，考虑到车床在加工中的变速虽然不像其它机器那么频繁。但是，零件在工作过程中，也经常要承受变载荷及冲击性载荷，且它的外型复杂，不易加工。因此，应该选用铸件以提高劳动生产率，保证精度，由于零件的年生产量为中批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，故可采用金属模机械砂型铸造，这样可以提高生产率，保证加工质量。2.2基准的选择2.2.1粗基准的选择选择粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量，使不加工表面与加工表面间的尺寸、位置符合图纸要求。要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置出发，进而保证拨叉在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。对本零件而言，则应以零件的底面为主要的定位粗基准。2.2.2精基准的选择选择精基准的原则：采用基准重合原则。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。对本零件而言，大头半圆孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.1mm，槽端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.08mm，则应以小头孔为精基准。2.3制定工艺路线制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等级等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为中批生产的情况下，可以选用适当机床配以专用夹具，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：毛坯件铸造。工序2：时效处理。工序3：粗、精铣φ55孔两端面。工序4：钻、扩、粗铰、精铰Φ25孔。工序5：中检。工序6：粗铣35×3斜面。工序7：粗、半精铣下底面。工序8：粗、半精铣40×16的槽。工序9：粗、半精镗φ55孔。工序10：切断。工序11：去毛刺。工序12：终检。（2）工艺路线方案二：工序1：毛坯件铸造。工序2：时效处理。工序3：粗、精铣φ55孔两端面。工序4：钻、扩、粗铰、精铰Φ25孔。工序5：中检。工序6：粗镗、半精镗φ55孔。工序7：切断。工序8：粗、半精铣下底面。工序9：粗、半精铣40×16的槽。工序10：粗铣35×3斜面。工序11：去毛刺。工序12：终检。（3）工艺方案的比较与分析以上加工方案大致看来是合理的，但通过仔细考虑零件的技术要求以及可能采取的加工手段之后，就会发现仍存在问题，主要表现在φ25的孔及其40×16的槽和φ55的端面加工要求上,以上三者之间具有垂直精度要求。图样分析可知：先加工φ55孔两端面，再钻φ25的孔，保证孔精度φ25以及其与φ55的叉口的端面相垂直。先钻φ25的孔，然后镗φ55孔再切断φ55的叉口，之所以先切断是为了使后续设计夹具更加方便、高效。加工时以钻φ25的孔为基准，以保证零件的位置精度要求。为了避免造成一定的加工误差，通过比较分析认为工艺路线方案二较为合理。具体方案如下：工序1：毛坯件铸造。工序2：时效处理。工序3：粗、半精铣φ55的上、下端面。利用短V型块定位，以其中一个加工平面及φ40外圆面作为基准，选用X52K立式铣床和专用夹具。工序4：钻、扩、粗铰、精铰Φ25孔。以Φ55孔和其下端面为基准，选用Z535立式钻床及专用夹具。工序5：中检。工序6：粗镗、半精镗φ55孔。以φ25孔及φ55孔下端面定位，选用T616卧式镗床及专用夹具。工序7：切断φ55的叉口，用宽为4的切断刀，选用X754卧式床身式铣床及专用夹具。工序8：粗、半精铣下端面。以Φ25的孔和Φ55的下端面定位，选用X61卧式铣床及专用夹具工序9：粗、半精铣40×16的槽。以Φ25的孔和Φ55的下端面定位，选用X61卧式铣床及专用夹具。工序10：粗铣35×3的斜面。以Φ25的孔和Φ55的下端面定位，选用X52K立式铣床及专用夹具.工序11：去毛刺。工序12：终检。以上工艺过程详见机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片。2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定零件材料为HT200，硬度150～255HBS，生产类型为中批量，铸造型毛坯。1）由于工件较小，为方便加工节省材料将两件铸在一起，同时加工。2）铸件的圆角半径由<<简明设计手册>>表2.2.1选则金属型铸造R=3-5mm拔模斜度外表面0～15°自然失效处理以消除铸造应力。3）两内孔,考虑其孔径较小铸造困难，为简化铸造毛坯外型，现直接将φ40圆柱铸成实心的。2.4.1毛坯的确定（一）毛坯的工艺要求（1）由于铸造件尺寸精度和表面粗糙度值低，因此零件上有与其它机件配合的表面需要进行机械加工。（2）为了使金属容易充满摸腔和减少工序，铸造件外形应力求简单、平直。（3）铸件的结构中应避免深孔或多孔结构。（4）铸件的整体结构应力求简单。（二）毛坯形状、尺寸要求（1）各加工面的几何形状应尽量简单。（2）工艺基准与设计基准相一致。（3）便于装夹、加工和检查。（4）结构要素统一，尽量使用普通设备和标准刀具进行加工。（三）毛坯尺寸的确定（1）铣φ55的上、下端面的加工余量与公差。该端面的表面粗糙度为3.2，所以先粗铣再半精铣。查《机械制造工艺设计简明手册》（以下简称《设计手册》哈尔滨工业大学出版社，李益民主编）中的表2.2-5查得铸件尺寸公差等级CT分为7-9级，选用8级，MA为F。再查表2.2-4查得：加工余量为2mm，由表2.2-1查得：公差值为T=1.1mm。（2）φ55孔的加工余量与公差。该端面的表面粗糙度为3.2，所以先粗镗再半精镗。查《设计手册》中的表2.2-5查得铸件尺寸公差等级CT分为7-9级，选用9级，MA为F。再查表2.2-4查得：加工余量为3.5×2=7mm，由表2.2-1查得：公差值为T=2.2mm。（3）下端面的加工余量与公差。该端面的表面粗糙度为3.2，所以先粗铣再半精铣。查《设计手册》中的表2.2-5查得铸件尺寸公差等级CT分为7-9级，选用8级，MA为F。再查表2.2-4查得：加工余量为3.5mm，由表2.2-1查得：公差值为T=2.0mm。2.4.2机械加工余量和工序尺寸的确定钻φ25孔的加工余量及公差。毛坯为实心，不铸出孔。该孔的精度要求为IT7，参照《设计手册》表2.3-8确定工序尺寸及余量为：钻孔φ23mm扩孔φ24.8mm2Z=1.8mm粗铰φ24.94mm2Z=0.14mm精铰φ25mm2Z=0.06mm由于本设计规定的零件为中批量生产，应该采用调整法加工，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定。φ25mm的孔的加工余量和工序间余量及公差分布图见图1。图1钻孔的精度等级：，表面粗糙度，尺寸偏差是.扩孔的精度等级：，表面粗糙度Ra=6.3um，尺寸偏差是0.21mm.粗铰的精度等级：，表面粗糙度Ra=3.2um，尺寸偏差是0.033mm。精铰的精度等级：IT=7，表面粗糙度，尺寸偏差是。如下表：钻孔扩孔粗铰精铰加工前尺寸最大φ23.21φ24.88φ24.97最小φ23φ24.8φ24.94加工后尺寸最大φ23.21φ24.88φ24.97φ25最小φ23φ24.8φ24.94φ25.02加工余量231.80.140.6镗φ55孔的加工余量及公差。镗孔：加工该组孔的工艺是：粗镗——半精镗粗镗：孔，其余量值为3mm；精镗：孔，其余量值为1mm；铸件毛坯的基本尺寸分别为：孔毛坯基本尺寸为：55-3-1=51mm，该孔经济精度为IT9。粗镗后工序尺寸为φ54。精镗后工序尺寸为。（3）粗、半精铣40×16的端面粗铣40×16的上表面Z=3.0mm半精铣40×16的上表面Z=1.0mm（4）粗、半精铣40×16槽此面的粗糙度要求为3.2，所以粗铣再半精铣。粗铣40×16的槽Z=6.0mm半精铣40×16的槽Z=2.0mm（5）粗铣35×3的上端面因为该面的粗糙度为6.3，所以粗铣一次即可。粗铣35×3的上端面Z=3mm(6)铣φ55的上、下端面因为上、下端面粗糙度为3.2，所以粗铣再半精铣。取：粗铣φ55上、下端面。2Z=3.0mm半精铣φ55上、下端面。2Z=1.0mm2.5确定切削用量及基本工时2.5.1工序3:粗、精铣φ55的上、下端面（1）粗铣两侧面机床：X52K立式铣床刀具：由《机械加工工艺师手册》表21-35选YG6硬质合金的端铣刀，，齿数，此为细齿铣刀,Kr=90°。因其单边余量：Z=1.5mm所以铣削深度：1.5mm根据铣床功率为7.5KW和刀具材料，由《金属切削速查速算手册》表7-36取：每齿进给量=0.2mm/Z由《机械加工工艺设计实用手册》表15-55取：铣削速度：。机床主轴转速：，查《设计手册》表4.2-36取：r/min实际铣削速度：v=94.2m/min进给量：=aZ=0.28=1.6mm/r。工作台每分进给量：==1.6300=480mm/min。取=480mm/min。被切削层长度：由毛坯尺寸可知，刀具切入长度：刀具切入长度=19mm刀具切出长度：取机动时间为：t=。（2）半精铣两侧面机床：X52K立式铣床刀具：由《机械加工工艺师手册》表21-35选YG6硬质合金端铣刀，，齿数，此为细齿铣刀,Kr=90°。半精铣该平面的单边余量：Z=0.5mm铣削深度：0.5mm根据铣床功率为7.5KW和刀具材料由《金属切削速查速算手册》表7-36取：每转进给量=0.6mm/r。由《机械加工工艺设计实用手册》表15-55取铣削速度：V=110m/min。机床主轴转速：，取实际铣削速度：工作台每分进给量：被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：半精铣时刀具切出长度：取机动时间.2.5.2工序4：钻、扩、粗铰、精铰Φ25孔孔的直径为25mm，公差为H7，表面粗糙度。加工工序为钻、扩、铰，加工刀具分别为：钻孔——mm硬质合金锥柄麻花钻；扩孔——mm标准硬质合金扩孔钻；铰孔——mm标准高速铰刀。选择各工序切削用量。（1）确定钻削用量立式钻床：Z535钻头直径：D=23,，,莫氏锥度为2号确定进给量：由《切削加工简明实用手.第2版》表8-70～0.38mm/r,由于孔深度比，，=0.297～0.342mm/r。取=0.32mm/r。确定切削速度由《切削加工简明实用手册》表8-72得:按照公式计算主轴转速取n=750r/min实际切削速度为:3）切削深度：4）决定钻头磨钝标准及寿命由《切削用量简明手册》表2.12得，当d0=23时，钻头后刀面最大磨损量（0.8~1.2）取为1.0mm，刀具寿命T=75min。5）切削工时被切削层长度：由《设计手册》表6.2-5得:刀具切入长度：：刀具切出长度：取机动时间：当加工两个孔时（2）确定扩孔切削用量 扩刀：确定进给量和切削速度由《简明机械加工工艺手册》表11-15得：已知,得：取f=0.5mm/rv=22m/min取实际切削速度为=21.4m/min2）切削深度3）扩刀磨钝标准及寿命根据《切削用量简明手册》表2.12得，当d0=24.8mm时，扩孔钻后刀面最大磨损限度（0.9~1.4）为1.0，刀具寿命T=40min.4）切削工时：被切削层长度：由《设计手册》表6.2-5得:刀具切入长度，有：刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：当加工两个孔时（3）确定粗铰孔切削用量1）确定进给量由《简明机械加工工艺手册》得：。确定切削速度及取。取，实际铰孔速度铰刀磨钝标准及寿命根据《切削用量简明手册》表2.12得，铰刀后刀面最大磨损限度为0.9~1.4mm,刀具寿命T=120min。4)机动时间被切削层长度：由《设计手册》表6.2-5和表6.2-6得:刀具切入长度：刀具切出长度：走刀次数为1；机动时间：当加工两个孔时5）确定切削深度2=0.14mm（4）确定精铰孔切削用量1）确定进给量由《机械工人切削手册》得：。2)确定切削速度及取。取，实际铰孔速度3)铰刀磨钝标准及寿命根据《切削用量简明手册》表2.12得，铰刀后刀面最大磨损限度为0.9~1.4mm,刀具寿命T=120min。4)机动时间被切削层长度：由《设计手册》表6.2-5和表6.2-6得:刀具切入长度，有：刀具切出长度：走刀次数为1机动时间：当加工两个孔时3）确定切削深度2=0.06mm2.5.3工序6粗、半精镗孔：机床：T616卧式镗床刀具：硬质合金镗刀（1）粗镗孔切削深度：，毛坯孔径。进给量：由《切削加工简明实用手册》表8-86确定进给量。切削速度机床主轴转速：，实际切削速度：=64.0m/min工作台每分钟进给量：机动时间被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：取机动时间：（2）半精镗孔切削深度：，半精镗后孔径为进给量：由《切削加工简明实用手册》表8-87确定进给量切削速度=90m/min机床主轴转速：，取实际切削速度，：工作台每分钟进给量：被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：取机动时间：所以该工序总机动工时2.5.4工序7铣断机床：X754卧式床身式铣床。刀具：由《机械加工工艺设计实用手册》表12-91取：细齿锯片铣刀，D=100L=4d=22Z=80由《实用金属切削手册》表6-13得:每齿进给量f,则进给量：切削速度机床主轴转速：取n=63r/min实际切削速度工作台每分进给量：取机动时间被切削层长度：由毛坯尺寸可知，刀具切入长度:刀具切出长度：取=4mm机动时间：2.5.5工序8：粗、半精铣下端面机床：X61卧式铣床。刀具：由《机械加工设计实用手册》表12-84，选硬质合金圆柱形铣刀，D=50，L=63，d=22,齿数，此为细齿铣刀。（1）粗铣下端面因其单边余量：Z=2.5mm所以铣削深度：由《机械加工设计实用手册》表15-50每齿进给量由表15-55取铣削速度机床主轴转速：，实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量：取机动时间被切削层长度：由毛坯尺寸可知。刀具切入长度：刀具切出长度：取=4mm机动时间（2）半精铣下端面精铣该平面的单边余量：Z=1.0mm铣削深度：由《机械加工设计实用手册》表15-54和表15-55取每转进给量铣削速度机床主轴转速：，取实际铣削速度：工作台每分进给量：取机动时间被切削层长度：由毛坯尺寸可知。刀具切入长度：刀具切出长度：取=4mm机动时间2.5.6工序9：粗、半精铣40×16的槽机床：X61卧式铣床。刀具：由《机械加工设计实用手册》表12-85，选硬质合金直齿三面刃铣刀，D=80，L=16，d=27,齿数Z=18。（1）粗铣槽进给量,切削速度，机床主轴转速：，取实际切削速度：进给量：工作台每分进给量：取机动时间被切削层长度：由毛坯尺寸可知。刀具切入长度：刀具切出长度：取=4mm机动时间（2）半精铣槽进给量,切削速度，机床主轴转速：，取实际切削速度：工作台每分进给量：取机动时间被切削层长度：由毛坯尺寸可知。刀具切入长度：刀具切出长度：取=4mm机动时间2.5.6工序10：粗铣35×3的斜面机床：选用X52K立式铣床刀具：由《机械加工设计实用手册》表12-82，选套式立铣刀，D=63，L=40，d=27,齿数Z=8。进给量,切削速度，机床主轴转速：，取实际切削速度：进给量：工作台每分进给量：取机动时间被切削层长度：由毛坯尺寸可知，刀具切入长度：=7.3mm刀具切出长度：取机动时间：。夹具设计夹具是一种能够使工件按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装备，它广泛地运用于机械加工，检测和装配等整个工艺过程中。在现代化的机械和仪器的制造业中，提高加工精度和生产率，降低制造成本，一直都是生产厂家所追求的目标。正确地设计并合理的使用夹具，是保证加工质量和提高生产率，从而降低生产成本的重要技术环节之一。同时也扩大各种机床使用范围必不可少重要手段。4.1定位基准的选择出于定位简单和快速的考虑，选择φ40外表面及底面为基准，即用两个对中夹紧的V型块对中夹紧，底面起支撑作用。再使用快速螺旋卡紧机构进行卡紧。

4.2切削力及夹紧力的计算刀具：杆直径为30，高速刚刀头径向力计算：根据手册《切削手册》，表1.22得径向力Fr=990N进给力计算：根据手册《切削手册》，表1.23得进给力Fa=1350消耗功率P=1.2kw。选用结构简单,加紧可靠的螺旋加紧,提高效率,采用螺母开口垫圈合加紧为了克服径向力F,实际加紧力F应为F=kt\rf其中r=2(R3-r3)\3(R2-r2)查<<机械制造工艺学表>>14-1=2(723-503)\3(722-502)=0.031mF=1.3*40\0.1*0.031=16774N由式d=(4*1.3F0\3.14[δ])0.5[δ]=δs\S=640\4=180MPa查表(5-7)S=4d=(4*1.3*16774\3.14*180)0.5=12.4mm查手册得M16d=15.217>12.4取M16。4.3定位误差分析本工序采用两V型块对中夹紧，可以保证孔的中心始终在工件的中心，保证孔的位置精度，由于对