机械制造工艺设计过程设计

.wd前 言通过机床工艺及夹具设计，汇总所学专业知识如一体(如?公差于配合?、?机械零件设计?、?机械原理?、?机械制造工艺?等)。让我们对所学的专业课得以稳固、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，并为以后的实际工作奠定坚实的根基！在这次设计中，我们主要设计C6140拨叉的夹具。在设计中阅读大量的参考资料并且得到教师的指导由于能力有限在设计中难免有缺乏之处，恳请各位教师、同学批评指正。一 设计的目的：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展的一项教学环节；在教师的指导下，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根基。通过课程设计到达以下目的：1、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或量具的训练，提高构造设计的能力。2、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。3、学会使用手册及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称和出处，能够做到熟练运用。4、通过课程设计也提高了自己的编写文件的能力二 零件的分析一、零件的作用：题目给定的零件是CA6140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展工作。通过拨叉的拨动使车床滑移齿轮与不同的齿轮啮合从而到达要求的主轴转速。宽度为30+0.0120mm的面寸精度要求很高，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。这样滑移齿轮就不能很好的与其他齿轮进展正确有效的啮合。从而影响整个传动系统的工作。所以，宽度为30+0.0120mm的面和槽之间滑移齿轮的配合精度要求很高。二、零件的工艺分析：CA6140拨叉共有两组加工外表。1. 以花键孔的中心线为基准的加工面这一组面包括26+0.230mm的六齿方花键孔、23+0.280花键底孔两端的2X150到角和距中心线为22mm的平面。2. 以工件右端面为基准的26+0.230mm的花键经上述分析可知， 对于两组加工外表，可先加工其中一组外表，然后借助于专用夹具加工另一组外表。二、工艺规程设计(一) 确定毛坯的制造形成。 零件材料HT200、考虑到此零件的工作过程中并有变载荷和冲击性载荷，因此选用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件的工作可靠。由于生产纲领为中批生产而且零件的尺寸并不很大，故可采取模锻成型。经查?金属机械加工工艺人员手册?表5-5取等级为2级精度底面及侧面浇注确定待加工外表的加工余量为30.8mm。毛坯零件图见附图：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40的外圆外表的粗基准。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A面为精基准。三制定工艺路线工艺路线方案一：工序一：铸造毛坯；工序二：粗、半精铣左端面C面，工序三：终检，入库。工序四：拉花键25H7工序五：粗铣底面D面及18H11槽；工序六：半精铣底面D面及18H11槽；工序七：钻配作孔、螺纹孔；工序八：去毛刺；工序九：钻孔并扩花键底孔22并锪275倒角 工艺路线方案二：工序一：铸造毛坯；工序二：粗、半精铣左端面C面，工序三：钻孔并扩花键底孔22并锪275倒角；工序四：拉花键工序五：粗、半精铣底面D面；工序六：钻配作孔、螺纹孔；工序七：粗、半精铣槽；工序八：去毛刺；工序九：终检，入库。比较两种工序加工方案，考虑到加工过程中粗精铣同一面可用同一夹具和刀具，为了减少换夹具及刀具的时间，缩短加工工时提高加工效率，故采用第二种加工方案。四、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸确实定：CA6140的拨叉材料为HT200。毛坯重量为1.0 kgb =160MPa HBS 生产类型为由大、中批量生产，采用模锻锻模。 根据上述原始资料和加工工艺，分别确定各个加工外表的机械加工余量，工序尺寸以及毛坯尺寸。根据零件图计算轮廓尺寸，长40mm，宽为80mm，高为75mm，故零件最大轮廓尺寸为80mm。 选取公差等级CT由?机械制造技术根基课程设计指南?中表5-1可查得毛坯件的公差等级为810级，取为10级。 求铸件尺寸公差 根据加工面的 基本尺寸和铸件公差等级CT，由?机械制造技术根基课程设计指南?中表5-3可查得尺寸公差为CT=3.2mm 求机械加工余量由?机械制造技术根基课程设计指南?表5-5查得机械加工余量等级范围为DF，取为E级 求RAM要求的机械加工余量对所有的加工外表取同一数值，由?机械制造技术根基课程设计指南?表5-4查得最大轮廓尺寸为80mm、机械加工余量为E级，得RAM数值为0.7mm。 求毛坯尺寸 2-M8通孔和5锥孔较小铸成实心；C、面单侧加工，应由?机械制造技术根基课程设计指南?式5-2求出，即： R=F+RAM+CT/2=80+0.7+3.2/2=82.3mm D面为单侧加工，毛坯尺寸由机械制造技术根基课程设计指南?式5-1求出，即： R=F+RAM+CT/2=72+0.7+3.2/2=74.3mm为了简化铸件的形状取R75mm铸件毛坯尺寸公差与加工余量见下表：工程C面D面公差等级CT1010加工面 基本尺寸8072铸件尺寸公差3.23.2机械加工余量等级EERAM0.70.7毛坯 基本尺寸82.3751、C面的单边总加工余量为Z2.3mm。查?机械制造技术根基课程设计指南?表5-49精加工余量故粗加工余量为Z1.3m2、D面精加工余量同C面Z1mm故D面粗加工余量Z2mm3、花键孔要求以花键外径定心，故采用拉削加工内空尺寸为。由?机械制造技术根基课程设计指南?表5-42却定孔的加工余量分配：钻孔：20mm扩孔：22mm拉花键孔(6-25H7*6H9)4、铣18H11槽由?机械制造技术根基课程设计指南?表5-41查得粗铣后半精铣宽度余量Z3mm粗铣后公差为+0.18+0.27半精铣后公差为+0.11IT11五确定切削用量及 基本工时 工序一：铸造毛坯工序二：粗、半精铣左端面7540面即C面。一、 粗铣面7540面1、 背吃刀量确实定因为切削余量较小故一次切削就可切除所有余量故a10=z=1.3mm。2、 进给量确实定。选用硬质合金端铣刀刀具材料为YG6铣刀直径为8mm齿数为10，选用X5032，立式升降台铣床，功率为7.5KW。由?实用机械加工工艺手册?表1192可查得每齿进给量fz0.140.24mm取fz0.2mm/z3、 铣削速度确实定。由?实用机械加工工艺手册?表11-94可查得灰铸铁的硬度为150225HBS，查得Vc=6010m/min。那么主轴转速为n1000Vc/D238.8437.9r/min 。VffzZn477.6875.6r/mm。故取n300r/min ，Vf480mm/min。切削工时：由?切削用量简明手册?表3.26可查得入切量及超切量Y+=12mm。故 t 0.18mim。二、 精铣7540面1、 背吃刀量确实定由?实用机械加工工艺手册?表6-30查得半精铣的铣削用量为1mm ，即ap1mm。2、 进给量确实定选用与粗铣刀同样的刀具与机床，由?实用机械加工工艺手册?表11-92要求外表粗糙度为3.2查得每转进给量为0.51.0故取0.5mm/r3、 铣削速度确实定由?实用机械加工工艺手册?查得铣削速度为60110m/min那么机床主轴转速n1000Vc/D=238.8437.9r/mim取n300r/min，那么Vf150mm/min。4、 计算切削工时由?切削用量简明手册?表3.26查得入切量和超切量Y+12mm。那么 t 0.61mim工序三 钻22花键底孔，扩花键底孔22倒275o倒角一 、钻20的孔1） 决定进给量由?切削用量简明手册?表2.7选择高速钢麻花钻头其直径do20mm。铸铁的硬度大于200HBS查得进给量f=0.430.53mm/r由于Yd80/204查得修正系数Ktf0.95那么f0.410.50mm/r。由?切削用量简明手册?表2.8可查得钻头强度允许的进给量为f1.75mm/r。由?切削用量简明手册?表2.9可知机床进给机构强度所允许的钻削进给量。选用Z525钻床由表2.35查得进给机构允许的最大抗力Fmax8830N，do20.5，查f0.93mm/s，故取f0.48由?切削用量简明手册?表2.19查得高速钢钻头钻孔的轴向力F5510N小于Fmax，故可用。2） 确定钻头的磨钝标准及寿命。由?切削用量简明手册?表2.12查的钻头后刀面最大磨损量取0.6mm，寿命为T=15mim。 3 确定切削速度 286.6r/min 由?切削用量简明手册?表2.35取n272r/min那么实际切削速度Vc17.1 m/min。4检验机床扭矩及功率 由?切削用量简明手册?表2.20可查得f0.5 mm/r时，Mc76.81Nm。当nc272r/min时由?切削用量简明手册?表2.35可查得Mm144.2Nm。 由?切削用量简明手册?表2.23查得Pc1.1 kw。Pe2.60.817.76 kw。 因为McMm，PcPe，故所选切削用量可用。 f0.48mm/r ，nnc272r/min。Vc17m/min。计算 基本工时： tm由?切削用量简明手册?表2.29查得入切量与超切量分别为10mm和10mm。故： tm0.69 mim。二、扩20孔。1、确定背吃刀量由?切削用量简明手册?查得背吃刀量为2mm。2、确定进给量由?切削用量简明手册?查的f0.60.7mm/r。根据机床说明书取f0.62mm/r3、计算切削速度 5.78.5 m/min由此可知主轴的的转速为： n82.5r/min根据机床说明书取n140r/min，那么实际切削速度v9.67 m/min 4、计算切削工时 由?切削用量简明手册?表2.5可查得Kv3060，取Kv45。 由?机械加工工艺手册?表3.5.1查得tm，式中各参数：L=80mm，L11.7072.107，取L12mm。故tm0.8min工序四 拉花键孔由?机械加工工艺手册?表4.1-42拉刀的齿开量查得矩形花键拉刀，工件材料铸铁的齿开量为0.040.1mm，取齿开量为0.06mm。拉削速度由?机械加工工艺手册?表4.165查得外表粗糙度要切Ra1.252.5，拉削速度为级的花键拉削速度为 Vc4.53.5 m/min 取Vc3 m/min拉削级别由?机械加工工艺手册?表4.166查得。拉削加工工时 t式中Zb为单面余量Zb1.5 mmL为拉削说明长度 L80 mm为拉削系数，取1.2K 考虑机床返回行程系数取 k1.4v为拉削速度fz为拉刀单面齿开量z为拉刀同时工作齿数zL/PP为拉刀齿距 P1.251.51.35 12 mm所以拉刀同时工作齿数为 zL/P=80/127所以t 0.16 min工序五 粗、精铣8030面 一、粗铣8030面 1、加工余量确实定 由前面可知粗加工加工余量为2 mm，加工余量较小故采用一次切削故ap2 mm。 2、切削用量确实定 由?机械加工工艺手册?表2.120选择高速钢立铣刀，铣刀直径为16 mm齿数为3。 由?机械加工工艺手册?表2.196查得加工材料为灰铸铁，铣削宽度为awdo/4，铣刀的铣削速度为v18.29m/min，每齿进给量为0.0630.102 mm/z那么主轴转速为 n=358.3577.2 r/min 取n460r/min，由此可得Vf0.093460 124.2 mm/min 3、铣削加工工时的计算 由?机械加工工艺手册?表2.194可查得 t 式中i为次给次数i80.5do+0.51.09 mm12 mm取2 mm那么t5.86 min精铣 8030面 1、加工背吃刀量ap确实定由前面可知道精铣的加工余量为1 mm，故ap1 mm 2、进给量确实定由?精铣加工工艺手册?表2.172查得高速钢立铣刀直径为16 mm，选用与粗铣时同一铣刀和机床。铣削宽度为aw3 mm是的每齿进给量为0.080.05 mm/z，因为表精度要求较高故fz0.06 mm/z 3、切削用量确实定由?机械加工工艺手册?表2.175查得铣刀磨钝标准查得后刀面最大磨损限度为0.20.25 mm。由?机械加工工艺手册?表2.176限度寿命查得限度寿命T=60min。由?机械加工工艺手册?表2.1-92查得Vc22 m/min，那么铣床的主轴转速： n437.9 r/min取n460 r/min。 那么Vffz*z*n0.06*3*460 =82.8 mm/min 4、计算铣削加工工时由上面可知 t式中、与上述所一样。30/310将各参数代入上式可得： t10 11 min工序六 钻两M8底孔及攻螺纹 1、选择切削用量 选择高速钢直柄麻花钻直径为7，钻头形状为双锥修磨横刃。由?切削用量简明手册?表2.7查得进给量f0.360.44mm/r，由?切削用量简明手册?表2.83和钻头允许的进给量确定进给量f0.86mm/r。由?切削用量简明手册?表2.9机床进给机构所允许的钻削进给量查得f1.6mm/r。故由Z525型立式钻创说明书取f0.36mm/r。 2、确定钻头磨钝标准及寿命由?切削用量简明手册?表2.12查得磨钝标准为0.50.8寿命为T35min。 3、确定切削速度由?切削用量简明手册?表2.15查得切削速度为V18m/min。那么主轴转速为 n818.9 r/min。由Z525钻床说明书由就近原那么取n680 r/min。故实际切削速度为v14.9 m/min 4、校核机床扭矩及功率由?切削用量简明手册?表2.20查得=420, =1 0.8，=0.206, 2.0, =0.8420720.360.81 1298.3 N Mc0.206720.360.814.5 Nm Pc0.32 KW根据Z525机床说明书可知Mm=42.2 Nm, Pe=2.8*0.81=2.26 KW, Fmax=8830 N 由于上面所算出的的数据都小于机床的各个相应的参数，故机床符合要求。5、计算钻削加工工时 由?切削用量简明手册?表2.29查得入切量和超切量y的值为6 mm。故 t 0.07 min 因为外表存在俩加工孔故加工工时为T=2t0.14 min。二、攻M8螺纹 由?机械加工工艺手册?表7.2-4选用M8细柄机用丝锥，在普通钻床上攻丝。 由?机械加工工艺手册?表7.2-13在普通钻床上攻丝切削速度表查得Vc1112 m/min。故钻床主轴的转速为： 我n437.9 477.7 r/min 由Z525的说明书的参数可取n392 r/min。故实际切削速度为 Vc9.8 mm/min攻螺纹机动实际的计算 我tm 其中：工件螺纹的长度10 mm。：丝锥切削长度22 mm。：攻螺纹是的超切量23P取3。：攻螺纹是的转速392 r/min。：丝锥退出时的转速680 r/min。 P:螺距。工序七 铣18H11的槽一、粗铣18H11槽1、选择与加工8030平面同一规格的铣刀，同一铣床。 因为槽深为35 mm 故铣18H11槽时底边留有5 mm的加工余量，精铣以到达图纸所规定的外表粗糙度的要求故ap30 mm 2、切削用量确实定 由?机械加工工艺手册?表2.1-96查得切削速度为 V1829 m/min 每齿进给量为fz0.0630.102 mm/z取fz0.09 mm/z。那么铣床主轴转速为 n=358.3577.2 r/min根据机床说明书可取n460 r/min。那么实际转速为 Vffznz0.093460 124.2 mm/min 3、切削加工工时 由?机械加工工艺手册?表2.1-99查得0.82 min二、半精铣18H11槽 1、选取与粗铣18H11槽同一规格的铣刀，背吃刀量ap5 mm。 2、确定进给量由?机械加工工艺手册?表2.1-72查得每齿进给量为fz0.050.08 mm/z取fz0.06 mm/z。由?机械加工工艺手册?表2.1-75查得后刀面最大磨损限度为0.220.25 mm。由表2.1-76查得铣刀寿命为T60 min 3、切削用量确实定由?机械加工工艺手册?表2.1-92查得V22 m/min，那么主轴转速 n=437.9 r/min根据机床的说明书确定主轴转速为n460 r/min。那么Vffznz82.8 mm/min 4、计算切削工时由?机械加工工艺手册?表2.1-99查得 1.2 min三、 夹具设计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。经分析决定设计第七道工序铣18H11槽的铣床专用夹具开档夹具。一、 问题的提出本夹具用来铣18H11槽，该槽相对于花键孔中心有一定的技术要求。因此在本道工序加工时，在考虑零件的技术要求的前提下降低劳动强度提高劳动生产率。二、 夹具设计1、定位基准的选择由零件图可知，其设计基准为花键孔中心线和工件的右加工外表A为定位基准。因此选用工件以加工右端面A和花键心轴的中心线为主定位基准。2.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。3.夹紧机构 根据零件的定位方案、加工方法、生产率要求，运用手动夹紧可以满足。采用螺旋夹紧机构，通过拧紧夹紧螺母7使工件夹紧，有效提高了工作效率。手动螺旋夹紧是可靠的，可免去夹紧力计算。4.对刀装置 夹具上装有对刀块装置，可使夹具在一批零件的加工之前很好的对刀与塞尺配合使用；同时，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一正确的安装位置，以有利于铣削加工5.夹具与机床连接元件 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。6.使用说明 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较紧7. 构造特点 该夹具构造简单，操作方便，容易铸成，加工定位方便。参考文献：1、冯道 ?机械零件切削加工工艺与技术标准实用手册? 机械工业出版社2、王光斗 王春福 ?机床夹具设计手册? 上海科学技术出版社3、孟宪栋 刘彤安 ?机床夹具图册? 机械工业出版社4、艾兴 肖诗纲 ?切削用量简明手册? 机械工业出版社5、吴宗泽 罗盛国 ?机械设计课程设计手册? 高等教育出版社6、 ?机械加工工艺手册? 机械工业出版社7、陈铁鸣 ?机械设计? 哈尔滨工业大学出版社8、?机械加工工艺手册?1、2卷 主编王先逵 机械工业出版社9、?机械加工工艺手册? 主编李洪 北京出版社10、?实用机械加工工艺手册? 主编陈宏钧 机械工业出版