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1 全套图纸，加全套图纸，加 153893706153893706 序言序言 1 1 一、零件的分析一、零件的分析 1 1 1 1 零件的作用零件的作用 2 2 2 2 零件的工艺分析零件的工艺分析 2 2 1.1. 以以 2020 为中心的加工表面为中心的加工表面 2 2 2.2. 以以 5050 为中心的加工表面为中心的加工表面 2 2 二、二、 工艺规程设计工艺规程设计 2 2 ( (一一) )确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式 2 2 （二）基面的选择（二）基面的选择 2 2 （三）制定工艺路线（三）制定工艺路线 3 3 1.1. 工艺路线方案一工艺路线方案一 3 3 2.2.工艺路线方案二工艺路线方案二 3 3 3.3.工艺路线方案三工艺路线方案三 4 4 （四）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定（四）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定 4 4 （五）确立切削用量及基本工时（五）确立切削用量及基本工时 5 5 三、三、 卡具设计卡具设计 7 7 1 1 问题的提出问题的提出 7 7 2 2 卡具设计卡具设计 7 7 2 1 1 定位基准的选择定位基准的选择 7 7 2.2.力和卡紧力计算力和卡紧力计算 7 7 3.3. 定位误差分析定位误差分析 7 7 4.4. 卡具设计及操作的简要说明卡具设计及操作的简要说明 7 7 参考文献参考文献 8 8 序言 机械制造工艺学课程设计使我们学完了大学的全部基础课、技术基 础课以及大部分专业课之后进行的.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“四化”建设打下一个良好的基础。 由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。 一、零件的分析 1零件的作用零件的作用 题目所给的零件是CA6140车床的拨叉。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工作，获得所需的 速度和扭矩的作用。零件上方的20孔与操纵机构相连，二下方的 50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。 2零件的工艺分析零件的工艺分析 CA6140车床共有两处加工表面，其间有一定位置要求。分述如 下： 3 1. 以20为中心的加工表面 这一组加工表面包括：20的孔，以及其上下端面，上端面与孔 021 . 0 0 有位置要求，孔壁上有一个装配时钻铰的锥孔，一个M8的螺纹孔。下 端有一个47的斜凸台。这三个都没有高的位置度要求。 2. 以50为中心的加工表面 这一组加工表面包括：50的孔，以及其上下两个端面。 50 . 0 25 . 0 这两组表面有一定的位置度要求,即50的孔上下两个端面与20 50 . 0 25 . 0 的孔有垂直度要求。 021 . 0 0 由上面分析可知，加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为 基准加工另外一组。 二、 工艺规程设计 (一一)确定毛坯的制造形式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。 （二）基面的选择（二）基面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合 理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程 中回问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，是生产无法正 常进行。 （1）粗基准的选择。对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗 基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对 位置精度较高的不加工表面作粗基准。根据这个基准选择原则，现选 取20mm孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一组共两块V形 021 . 0 0 块支承这两个32mm作主要定位面，限制5个自由度，再以一个销钉限 制最后1个自由度，达到完全定位,然后进行铣削。 （2）精基准的选择。主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准 与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算， 此处不再重复。 （三）制定工艺路线（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 4 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 工序一 铸造毛坯。 工序二 粗、精铣20mm孔上端面。 工序三 钻、扩、铰、精铰20mm、50mm孔。 工序四 粗、精铣50mm孔上端面 工序五 粗、精铣50mm、20mm孔下端面。 工序六 切断。 工序七 钻4mm孔（装配时钻铰锥孔） 。 工序八 钻一个4mm孔，攻M6mm螺纹。 工序九 铣47凸台。 工序十 去毛刺。 上面工序加工效率较高，但同时钻三个孔，对设备有一定要求。且看 另一个方案。 2.工艺路线方案二 工序一 铸造毛坯。 工序二 粗、精铣20mm孔上端面。 工序三 粗、精铣20mm孔下端面。 工序四 钻、扩、铰、精铰20mm孔。 工序五 钻、扩、铰、精铰50mm孔。 工序六 粗、精铣50mm孔上端面 工序七 粗、精铣50mm孔下端面。 工序八 切断。 工序九 钻4mm孔（装配时钻铰锥孔） 。 工序十 钻一个4mm孔，攻M6mm螺纹。 工序十一 铣47凸台。 工序十二 去毛刺。 上面工序可以适合大多数生产，但效率较低。 综合考虑以上步骤，得到我的工艺路线。 3.工艺路线方案三 工序一 工序二 以32mm外圆为粗基准，粗铣20mm孔下端面。 工序三 精铣20mm孔上下端面。 工序四 以20mm孔上端面为精基准，钻、扩、铰、精铰20mm孔， 5 保证垂直度误差不超过0.05mm,孔的精度达到IT7。 工序五 以20mm孔为精基准，钻、扩、铰、精铰50mm孔，保证孔 的精度达到IT7。 工序六 切断。 工序七 以20mm孔为精基准，粗铣50mm孔上下端面。 工序八 以20mm孔为精基准，精铣50mm孔上下端面，保证端面相 对孔的垂直度误差不超过0.07。 工序九 以20mm孔为精基准，钻4mm孔（装配时钻铰锥孔） 。 工序十 以20孔为精基准，钻一个4孔，攻M6螺纹。 工序十一 以20孔为精基准，铣47凸台。 工序十二 去毛刺。 虽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 工艺路线方案二快了一倍（实际铣削只有两次，而且刀具不用调整） 。 多次加工50、20孔是精度要求所致。 以上工艺过程详见工艺过程卡。 （四四）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定 ”CA6140车床拨叉”；零件材料为HT200，硬度190210HB，毛皮 重量2.2kg，生产类型中批量，铸造毛坯。 据以上原始资料及加工路线，分别确定各家工表面的机械加工余量、 工序尺寸及毛坯尺寸如下： 1. 外圆表面延轴线方向长度方向的加工余量及公差（20，50端 面） 。 查机械制造加工工艺设计简明手册 （以下称工艺手册 ）表 2.22.5，取20，50端面长度余量均为2.5mm（均为双边加工） 铣削加工余量为： 粗铣 1.8mm 精铣 0.7mm 2. 内孔（50已铸成孔） 查工艺手册表2.22.5，取50已铸成孔长度余量为0.2mm，即 铸成孔直径为49.8mm。 工序尺寸加工余量： 铰孔 0.075mm 精铰孔 0.025mm 6 3. 其他尺寸直接铸造得到 由于本设计规定的零件为大批量生产，应该采用调整加工。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认。 （五）确立切削用量及基本工时五）确立切削用量及基本工时 在设计夹具时以工艺方案三中的第四道工序计算。 工序四 以20孔上端面为精基准，钻、扩、铰、精铰20孔，保证垂直 度误差不超过0.05mm,孔的精度达到IT7。工件材料为HT200，硬度 190210HB,表面粗糙度为3.2，选用Z525立式钻床。 a Rm 1. 选择钻头 选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=18mm，钻头采用双头刃磨法，后 角o12，二重刃长度b=2.5mm,横刀长b=1.5mm,宽l=3mm,棱带长度 mml5 . 1 1 120210 0 30 2.选择切削用量 （1）决定进给量 按加工要求选择进给量： 根据手册 ，由表10.4.1可查出： rmmf/86 . 0 70 . 0 由孔深与孔径比 ，修正系数取=1.0 35 . 1 20 30 d l lf K 所以， 。 rmmf/86 . 0 70 . 0 按钻头强度选择： 。 rmmf/75 . 1 按机床强度选择：。 rmmf/53 . 0 最终决定选择机床已有的进给量 经校验 校 rmmf/48 . 0 max 6090FFf 验成功。 （2）钻头磨钝标准及寿命 查手册表10.4-8后刀面最大磨损限度（查切 ）为 0.5.mm，耐用度 min60T （3）切削速度 查加工工艺手册表10.4-9，钻、扩、铰孔时切屑速度计算公式为： K m/min v v yx p m Z faT dC 0 V 查手册得：C =8.1，Z =0.25，X =0，y =0.5，m=0.2 VVVv 所以， =14.97m/min(0.25m/s) min/218 1000 0 r d v ns 7 查手册机床说明书取实际转速为 min/272rn 故实际的切削速度 rmm nd vc/15 1000 0 （4）计算轴向力F及校验扭矩P 及功率M m 查手册轴向力，扭矩及功率的计算公式分别为： F=C dfK （N） ，P =（kw）,M=C dfK (N.M) F 0 F Z F y F m0 30d MV M 0 M Z m y M 查表得: C =420、Z =1.0、y =0.8、C0.206、Z =2.0、y =0.8 FFF MMM 由表10.4-12,钻孔条件改变时轴向力及扭矩的修正系数分别为: K=K=0.94,K=1.0,K=1.0,K=1.0,K=1.0 MFMMXFXM VBFVBM 所以:F=3950(N),M=34.88(N.M),P =0.97(kw) M 校验机床功率:由机床说明书P =2.8,机床效率 =0.81 E 机床有效功率为:P= P=2.80.81=2.268(kw) EE 所以 , P P ,故选择切削用量可用。 EM 即：d =18mm，f=0.48mm/r，n=272r/min,v=15m/min。 0 此时,F=3950N,M=34.88N.M, P =0.97kw。 M .计算工时 )18min(30 . 0 48 . 0 272 1030 s nf L tm 由于所有工步所用工时很短，所以使得切削用量一致，以减少辅助 时间。 扩铰和精铰的切削用量如下： 扩钻： min/272rn rmmf/48 . 0 min/15mvcmmd 8 . 19 0 铰孔： min/272rn rmmf/48 . 0 min/15mvcmmd94.19 0 精铰： min/272rn rmmf/48 . 0 min/15mvc720 0 ITd 三、 卡具设计 经过与老师协商，决定设计第四道工序以孔上端面为精基 mm20 准，钻扩铰精铰孔，保证垂直精度误差不超过0.05mm，孔精度 mm20 达IT7。本卡具将用于Z525立式钻床。钻头选用高速钢麻花钻。 1问题的提出 利用本夹具主要是钻两孔，且孔与端面有一定得 位置精 mm20 8 度要求。在本工序中 ，主要考虑保证其位置精度并提高劳动效率， 及降低劳动强度。 2卡具设计 3 定位基准的选择 由零件图可知，孔与其上下端面均有一定的垂直度要求， mm20 在本工艺中上下端面已铣并达到一定精度，故采用孔的 mm20 上端面为主要定位基准，使用V型块卡紧。 2.力和卡紧力计算 本步加工可按钻削估算卡紧力。实际效果可以保证可靠的卡紧。 由前计算可知： NF3950 MNkfdCM M yMzM M 88.34 0 在计算卡紧力时，只考虑扭矩的影响，查手册可得： 卡紧力：W= )(9701 3 . 0 5 . 1 18 . 0 35 2 sinN f K D M 使用快速螺旋定位机构快速人工卡紧，调节卡紧力调节装置，即可 指定可靠的卡紧力。 3. 定位误差分析 本工序采用孔上端面定位，工序基准与定位基准重合，故其 mm20 基准不重合误差为0，在本工艺中主要考虑钻套所形成的误差： ，所以 )(010 . 0 2 040 . 0 061 . 0 mm 021 . 0 02 . 0 故，可以保证孔的精度要求。 4. 卡具设计及操作的简要说明 卡具的卡紧力不大，故使用手动卡紧。为了提高生产力，使用快速 螺旋卡紧机构。 卡具上设置有钻套，用于确定的钻头位置。安装工件时，将星形螺 钉连同活动V形块向右拉，工件以其上端面放在支承套上，工件一 圆弧面对准固定V形块，然后推动星形螺钉使活动V形块靠紧工 20 件右端的圆弧面，拧紧星形螺钉，通过钢球使半圆锁紧块向两边张 紧，从而锁紧工件。两V形块做成两侧带有斜度的斜面，在夹紧时 产生向下的分力，防止工件产生上抬的趋势。由于孔需要扩 mm20 铰，故采用快换钻套。 本夹具结构简单，操作方便，适用于成批生产小型连杆类零件。若 将加工孔处的支承套做成浮动支承形式，则定位精度能进一 mm20 步提高，但是相应结构要复杂些且增加了一些辅助时间。 9 参考文献参考文献 1. 东北重型机械学院.机床夹具设计手册. 2. 机械出版社.1983.机床夹具图册. 3. 赵家齐.1983.机械制造工艺学课程设计指4. 导书.哈尔滨工业 大学出版社.
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