1 序言 機械制造工藝學課程設計使我們學完了大學的全部基礎課、技術基礎課以及大部分專業課之后進行的 .這是我們在進行畢業設計之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習 ,也是一 次理論聯系實際的訓練 ,因此 ,它在我們四年的大學生活中占有重要的地位。 就我個人而言，我希望能通過這次課程設計對自己未來將從事的工作進行一次適應性訓練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后參加祖國的 “四化 ”建設打下一個良好的基礎。 由于能力所限，設計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指導。 一、零件的分析 1 零件的作用 題目所給的零件是 CA6140車床的撥叉。它位于車床變速機構中，主要起換檔，使主軸回轉運動按照工作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的 20孔與操縱機構相連 ，二下方的 50半孔則是用于與所控制齒輪所在的軸接觸。通過上方的力撥動下方的齒輪變速。兩件零件鑄為一體，加工時分開。 2 3 需要 CAD圖紙，扣扣 414951605 2 3 零件的工藝分析 CA6140車床共有兩處加工表面，其間有一定位置要求。分述如下： 1. 以 20為中心的加工表面 這一組加工表面包括： 20 021.00 的孔，以及其上下端面，上端面與孔有位置要求，孔壁上有一個裝配時鉆鉸的錐孔，一個 M8的螺紋孔。下端有一個 47的斜凸臺。這三個都沒有高的位置度要求。 2. 以 50為中心的加工表面 這一組加工表面包括： 50 50.025.0 的孔，以及其上下兩個端面。 這兩組表面有一定的位置度要求 ,即 50 50.025.0 的孔上下兩個端面與20 021.00 的孔有垂直度要求。 由上面分析可知，加工時應先加工一組表面，再以這組加工后表面為基準加工另外一組。 二 、 工藝規程設計 4 (一 )確定毛坯的制造形式 零件材料為 HT200。考慮零件在機床運行過程中所受沖擊不大，零件結構又比較簡單，故選擇鑄件毛坯。 （二）基面的選擇 基面選擇是工藝規程設計中的重要工作之一。基面選擇得正確與合理可以使加工質量得到保證，生產率得以提高。否則，加工工藝過程 中回問題百出，更有甚者，還會造成零件的大批報廢，是生產無法正常進行。 （ 1）粗基準的選擇。對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準。而對有若干個不加工表面的工件，則應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗基準。根據這個基準選擇原則，現選取20 021.00 mm孔的不加工外輪廓表面作為粗基準，利用一組共 兩塊 V形塊支承這兩個 32mm作主要定位面，限制 5個自由度，再以一個銷釘限制最后 1個自由度，達到完全定位 ,然后進行銑削。 （ 2）精基準的選擇。主要應該考慮基準重合的問題。當設計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不再重復。 （三）制定工藝路線 制定工藝路線得出發點 ,應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證 ,在生產綱領已確定的情況下 ,可以考慮采用萬能性機床配以專用工卡具 ,并盡量使工序集中來提高生產率。除此之外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本 盡量下降。 1. 工藝路線方案一 工序一 鑄造毛坯。 工序二 粗、精銑 20mm孔上端面。 工序三 鉆、擴、鉸、精鉸 20mm、 50mm孔。 工序四 粗、精銑 50mm孔上端面 工序五 粗、精銑 50mm、 20mm孔下端面。 工序六 切斷。 工序七 鉆 4mm孔（裝配時鉆鉸錐孔）。 工序八 鉆一個 4mm孔，攻 M6mm螺紋。 工序九 銑 47凸臺。 工序十 去毛刺。 上面工序加工效率較高，但同時鉆三個孔，對設備有一定要求。且看另 5 一個方案。 2.工藝路線方案二 工序一 鑄造毛坯。 工序二 粗、精銑 20mm孔上端面。 工序三 粗、精銑 20mm孔下端面。 工序四 鉆、擴、鉸、精鉸 20mm孔。 工序五 鉆、擴、鉸、精鉸 50mm孔。 工序六 粗、精銑 50mm孔上端面 工序七 粗、精銑 50mm孔下端面。 工序八 切斷。 工序九 鉆 4mm孔（裝配時鉆鉸錐孔）。 工序十 鉆一個 4mm孔，攻 M6mm螺紋。 工序十一 銑 47凸臺。 工序十二 去毛刺。 上面工序可以適合大多數生產，但效率較低。 綜合考慮以上步驟，得到我的工藝路線。 3.工藝路線方案三 工序一 工序二 以 32mm外圓為粗基準，粗銑 20mm孔下端 面。 工序三 精銑 20mm孔上下端面。 工序四 以 20mm孔上端面為精基準，鉆、擴、鉸、精鉸 20mm孔，保證垂直度誤差不超過 0.05mm,孔的精度達到 IT7。 工序五 以 20mm孔為精基準，鉆、擴、鉸、精鉸 50mm孔，保證孔的精度達到 IT7。 工序六 切斷。 工序七 以 20mm孔為精基準，粗銑 50mm孔上下端面。 工序八 以 20mm孔為精基準，精銑 50mm孔上下端面，保證端面相對孔的垂直度誤差不超過 0.07。 工序九 以 20mm孔為精基準，鉆 4mm孔（裝配時鉆鉸錐孔）。 工序十 以 20孔為精基準，鉆一個 4孔，攻 M6螺紋。 工序十一 以 20孔為精基準，銑 47凸臺。 工序十二 去毛刺。 雖然工序仍然是十二步，但是效率大大提高了。工序三和工序一比起工藝路線方案二快了一倍（實際銑削只有兩次，而且刀具不用調整）。多次加工 50、 20孔是精度要求所致。 6 以上工藝過程詳見工藝過程卡。 （四）機械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定 ”CA6140車床撥叉 ”；零件材料為 HT200，硬度 190 210HB，毛皮重量 2.2kg，生產類型中批量，鑄造毛坯。 據以上原始資料及加工路線，分別確定各家 工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下： 1. 外圓表面延軸線方向長度方向的加工余量及公差（ 20， 50端面）。 查機械制造加工工藝設計簡明手冊（以下稱工藝手冊）表 2.22.5，取 20， 50端面長度余量均為 2.5mm（均為雙邊加工） 銑削加工余量為： 粗銑 1.8mm 精銑 0.7mm 2. 內孔（ 50已鑄成孔） 查工藝手冊表 2.2 2.5，取 50已鑄成孔長度余量為 0.2mm，即鑄成孔直徑為 49.8mm。 工序尺寸加工余量： 鉸孔 0.075mm 精鉸孔 0.025mm 3. 其他尺寸直接鑄造得到 由于本設計規定的零件為大批量生產，應該采用調整加工。因此在計算最大、最小加工余量時應按調整法加工方式予以確認。 （ 五）確立切削用量及基本工時 在設計夾具時以工藝方案三中的第四道工序計算。 工序四 以 20孔上端面為精基準，鉆、擴、鉸、精鉸 20孔，保證垂直度誤差不超過 0.05mm,孔的精度達到 IT7。工件材料為 HT200，硬度190210HB,表面粗糙度為 aR 3.2 m ，選用 Z525立式鉆床。 1. 選擇鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時 do=18mm，鉆頭采用雙頭刃磨法，后角o 12，二重刃長度 b=2.5mm,橫刀長 b=1.5mm,寬 l=3mm,棱帶長度mml 5.11 1202 100 30 2.選擇切削用量 7 （ 1）決定進給量 按加工要求選擇進給量： 根據手冊，由表 10.4.1可查出： rmmf /86.070.0 由孔深與孔徑比 35.12030 dl ，修正系數取 lfK =1.0 所以， rmmf /86.070.0 。 按鉆頭強度選擇： rmmf /75.1 。 按機床強度選擇： rmmf /53.0 。 最終決定選擇機床已有的進給量 rmmf /48.0 經校驗 max609 0 FF f 校驗成功。 （ 2）鉆頭磨鈍標準及壽命 查手冊表 10.4-8后刀面最大磨損限度（查切）為 0.5 . mm，耐用度 min60T （ 3）切削速度 查加工工藝手冊表 10.4-9，鉆、擴、鉸孔時切屑速度計算公式為：vv yxpmZfaTdC 0KV m/min 查手冊得： CV =8.1， ZV =0.25， XV =0， yv =0.5， m=0.2 所以， =14.97m/min(0.25m/s) m in/21810000rd vn s 查手冊機床說明書 取實際轉速為 min/272 rn 故實際的切削速度 rmmndvc /151 0 0 00 （ 4）計算軸向力 F及校驗扭矩 Pm 及功率 M 查手冊軸向力，扭矩及功率的計算公式分別為： F=CF d0 FZ fFy KF （ N）， Pm = 030dMV（ kw） ,M=CM d0 MZ fmy KM (N.M) 查表得 : CF =420、 ZF =1.0、 yF =0.8、 C M 0.206、 ZM =2.0、 yM =0.8 由表 10.4-12,鉆孔條件改變時軸向力及扭矩 的修正系數分別為 :KMF=KMM=0.94,KXF =1.0,KXM =1.0,KVBF=1.0,KVBM =1.0 所以 :F=3950(N),M=34.88(N.M),PM =0.97(kw) 校驗機床功率 :由機床說明書 PE =2.8,機床效率 =0.81 8 機床有效功率為 :P E = PE =2.8 0.81=2.268(kw) 所以 , P E PM ,故選擇切削用量可用。 即： d0=18mm， f=0.48mm/r， n=272r/min,v=15m/min。 此時 ,F=3950N,M=34.88N.M, PM =0.97kw。 .計算工時 )18m i n (30.048.02 7 2 1030 snfLt m 由于所有工步所用工時很短，所以使得切削用量一致，以減少輔助時間。 擴鉸和精鉸的切削用量如下： 擴鉆： min/272 rn rmmf /48.0 min/15 mvc mmd 8.190 鉸孔： min/272 rn rmmf /48.0 min/15 mvc mmd 94.190 精鉸： min/272 rn rmmf /48.0 min/15 mvc 7200 ITd 三、 卡具設計 經過與老師協商，決定設計第四道工序 以 mm20 孔上端面為精基準，鉆擴鉸精鉸 mm20 孔，保證垂直精度誤差不超過 0.05mm，孔精度達 IT7。本卡具將用于 Z525立式鉆床。鉆頭選用高速鋼麻花鉆。 1 問題的提出 利用本夾具主要是鉆 mm20 兩孔，且孔與端面有一定得 位置精度要求。在本工序中 ，主要考慮保證其位置精度并提高勞動效率，及降低勞動強度。 2 卡具設計 3 定位基準的選擇 由零件圖可知， mm20 孔與其上下端面均有一定的垂直度要求，在本工藝中上下端面已銑并達到一定精度，故采用 mm20 孔的上端面為主要定位基準，使用 V型塊卡緊。 2.力和卡緊力計算 本步加工可按鉆削估算卡緊力。實際效果可以保 證可靠的卡緊。 由前計算可知： NF 3950 MNkfdCM MyMzMM 88.340 在計算卡緊力時，只考慮扭矩的影響，查手冊可得： 9 卡緊力： W= )(9 7 013.05.118.0 352s i n NfKDM 使用快速螺旋定位機構快速人工卡緊，調節卡緊力調節裝置，即可指定可靠的卡緊力。 3. 定位誤差分析 本工序采用 mm20 孔上端面定位，工序基準與定位基準重合，故其基準不重合誤差為 0，在本工藝中主要考慮鉆套所形成的誤差：)(010.02 040.0061.0 mm ，所以 021.002.0 故，可以保證孔的精度要求。 4. 卡具設計及操作的簡要說明 卡具的卡緊力不大，故使用手動卡緊。為了提高生產力，使用快速螺旋卡緊機構。 卡具上設置有鉆套，用于確定的鉆頭位置。安裝工件時，將星形螺釘連同活動 V形塊向右拉，工件以其上端面放在支承套上，工件一20 圓弧面對準固定 V形塊，然后推動星形螺釘使活動 V形塊靠緊工件右端的圓弧面，擰緊星形螺釘，通過鋼球使半圓鎖緊塊向兩邊張緊，從而鎖