福建农林大学机械制造工艺学课程设计终稿

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XX农林大学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。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,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、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25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25H7的六齿方花键孔、22H2的花键低空及两端的215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22工序3 锪倒角花键孔215工序4 粗、精铣台阶面B面工序5 钻孔2M8,攻螺纹,钻5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22工序3 锪倒角花键孔215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2M8,攻螺纹,钻5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22工序3 锪倒角花键孔215工序4 粗、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2M8,攻螺纹,钻5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20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7540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=0.2mm/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=/=/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=100075/=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=0.1530010=450 mm/mint=/=/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=/=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=0.163390=187.2mm/min=0.516+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104-1.当HT200的b200MPa,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=0.360.44x0.5=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104-43有,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104-1.当HT200的b200MPa,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=1000x19/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104-43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162-15.得切削速度V=0.1m/s=6m/min,Ns=238r/min按机床选取Nw=195r/min,则V=x8x195/1000=4.9m/min机动加工时,l=11mm,l1=3mm,l2=3mm,攻M8孔 tm1=l+l1+l2x2/Nwfx2=0.349min工步2 ：铰5mm锥孔查表机械加工工艺手册164-40 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164-41 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164-43可得。所以tm= lw+lf/Nwf=3+11/195x0.1=0.718min工序七 拉花键刀具：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=Zblk/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力的计算刀具：YG 6镶齿端面铣刀 80 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=2591.56N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=其中,f1和f2为夹具定位面及加紧面上的摩擦系数,f1=f2=0.25所以N=5174.05/0.5=10348.1N接触面是一个材料为45号刚的销钉,查切削手册表3-5得45的抗拉强度为61公斤力/毫米锁紧销钉的界面为44的一个界面,所以可以计算可以承受的力为：610N16=9760查机床夹具设计手册表1-2-18,增力比为i=1.93所以实际夹紧力可为：97601.93=188836.8N此时夹紧力大雨所需要的夹紧力,故本夹具可以安全工作。3.定位误差分析由于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,只需保证夹具的定位圆柱销及与其配合的螺纹孔和花键的制造精度和安装精度。4.夹具设计及操作说明采用一面一孔的方式来定位,孔当中用长圆柱销来定位。这样只限制了5个自由度,所以再在工件的侧面加一支承钉,以限制最后一个没有限制的自由度。本道工序的夹紧采用了机械夹紧,也即是采用斜楔机构夹紧,当转动扳手时让定位销钉和槽接触,即可完成锁紧。夹具体上还装有对刀块,由于采用的是端面铣刀,所以选择了安装直角对刀块；同时,夹具体的底面4个定位键使得整个夹具在机床工作台上有一个正确的安装位置,有利于加工。铣床夹具的工装图和夹具体的零件图后附。.参考文献书名出处作者机械制造工艺学机械工业王先逵机械制造工艺学课程设计指导书机械工业赵家齐简明机械加工工艺手册XX科学技术徐胜群机械加工工艺手册第一卷机械工业机床夹具设计手册第二版XX科学技术XX工学院等三所院校编金属切削手册第二版XX科学技术XX市金属切削技术协会编机械制图高等教育王兰美互换性与技术测量中国计量莫雨松工程材料大学丁旭19 / 19