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目 录序言11零件的分析21.1零件的作用21.2零件的工艺分析22工艺规程的设计22.1确定毛坯的制造形式22.2基面的选择32.3制定工艺路线32.4机械加工余量 工序尺寸与毛坯尺寸的确定52.5确立切削用量与基本工时73夹具设计123.1夹具设计133.1夹具设计要点133.2车床夹具的安装误差143.3问题提出153.4夹具设计与其简要说明154课程设计心得165参考文献1717 / 18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、技术基础课以与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,它在我们三年的大学学习中占有重要的地位。就我个人而言，通过这次工艺课程设计，使我能够熟悉运用了相关手册图表，对识图、制图、运算与编制文件各个方面都得到了长足的进步，同时我也把这次课程设计当做一次很真实的岗前练兵，希望能通过这次课程设计，能够使我面对问题时能够更理性，更勇敢。这个题目不仅仅是我一个人的，这是我们六个人的成果，这使我第一次感到了团队我们配合的很默契，也很成功，尽管结果可能不像老师预期的那样好，但是我们都已经很尽力了，只因基础知识不够扎实，水平有限，希望指导老师能够多多包涵。1零件的分析1.1零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25孔与操纵机构相连，二下方的60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CA6140车床共有两处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下：（1） 以25mm孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：25H7mm的孔，以与42mm的圆柱两端面，其中主要加工表面为25H7mm通孔。（2） 以60mm孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：60H12的孔，以与60H12的两个端面。主要是60H12的孔。（3） 铣16H11的槽这一组加工表面包括：此槽的端面，16H11mm的槽的底面，16H11mm的槽两侧面。（4） 以M221.5螺纹孔为中心的加工表面。这一组加工表面包括：M221.5的螺纹孔，长32mm的端面。主要加工表面为M221.5螺纹孔。这两组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是：1） 60孔端面与25H7孔垂直度公差为0.1mm.。2） 16H11mm的槽与25H7的孔垂直度公差为0.08mm。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。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。2.2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，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，使生产无常进行。（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25孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一组（共两块）V形块支承这两个42外圆作主要定位面，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。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、尺寸精度与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，还应当考虑经济效益，以便使生产成本尽量下降。（1）工艺路线方案一工序一 粗、钻、扩、铰、精铰25、60孔工序二 粗、精铣60、25孔下端面。工序三 粗、精铣25孔上端面工序四 粗、精铣60孔上端面工序五 切断。工序六 铣螺纹孔端面。工序七 钻22孔（装配时钻铰锥孔）。工序八 攻M221.5螺纹。工序九 粗铣 半精铣 精铣槽所在的端面工序十 粗铣 半精铣 精铣16H11的槽。工序十一 检查。上面的工序加工不太合理，因为由经验告诉我们大多数都应该先铣平面再加工孔，那样会更能容易满足零件的加工要求，效率不高，但同时钻两个孔，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 粗、精铣25孔上端面。工序二 粗、精铣25孔下端面。工序三 钻、扩、铰、精铰25孔。工序四 钻、扩、铰、精铰60孔。工序五 粗、精铣60孔上端面工序六 粗、精铣60孔下端面。工序七 切断。工序八 铣螺纹孔端面。工序九 钻22孔（装配时钻铰锥孔）。工序十 攻M221.5螺纹。工序十一 粗铣 半精铣 精铣槽所在的端面工序十二 粗、半精铣 精铣16H11的槽。工序十三 检查。上面工序可以适合大多数生产，但是在全部工序中间的工序七把两件铣断，对以后的各工序的加工定位夹紧不方便，从而导致效率较低。再看另一方案。（3）工艺路线方案三工序一 粗、精铣25孔上端面。工序二 粗、精铣25孔下端面。工序三 钻、扩、铰、精铰25孔。工序四 钻、扩、铰、精铰60孔。工序五 粗、精铣60孔上端面工序六 粗、精铣60孔下端面。工序七 铣螺纹孔端面。工序八 钻22孔（装配时钻铰锥孔）。工序九 攻M221.5螺纹。工序十 粗铣 半精铣 精铣槽所在的端面。工序十一 粗、半精铣 精铣16H11的槽。工序十二 切断。工序十三 检查。此方案仍有先钻孔再铣平面的不足，所以这个方案仍不是最好的工艺路线综合考虑以上各方案的各不足因素，得到以下我的工艺路线。（4） 工艺路线方案四工序一 以42外圆为粗基准，粗铣25孔下端面。工序二 精铣25孔上下端面。工序三 以25孔上端面为精基准，钻、扩、铰、精铰25孔,孔的精度达到IT7。工序四 以25孔为精基准，粗铣60孔上下端面。工序五 以25孔为精基准，精铣60孔上下端面，保证端面相对孔的垂直度误差不超过0.1。工序六 以25孔为精基准，钻、镗、铰60孔，保证孔的精度达到IT8。工序七 以25孔为精基准，铣螺纹孔端面。工序八 以25孔为精基准，钻20孔（装配时钻铰锥孔）。工序九 以25孔为精基准，钻一个20孔，攻M221.5螺纹。工序十 以25孔为精基准，铣槽端面。工序十一 以25孔为精基准，铣16H11的槽保证槽的侧面相对孔的垂直度误差是0.08。工序十二 两件铣断工序十三 检查。虽然工序仍然是十三步，但是效率大大提高了。工序一和工序二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60、25孔是精度要求所致。以上工艺过程见附图。2.4机械加工余量、工序尺寸与毛皮尺寸的确定“CA6140车床拨叉”，零件材料为HT200，硬度190210HB，毛坯重量1.45kg，生产类型为中批量，铸造毛坯。据以上原始资料与加工路线，分别确定各家工表面的机械加工余量、工序尺寸与毛坯尺寸如下：（1） 外圆表面（42）考虑其零件外圆表面为非加工表面，所以外圆表面为铸造毛坯，没有粗糙度要求，因此直接铸造而成。（2）外圆表面沿轴线方向长度方向的加工余量与公差（25，60端面）。查机械制造工艺设计简明手册（以下称工艺手册）表3.126，取25，60端面长度余量均为2.5（均为双边加工）铣削加工余量为：粗铣 2mm半精铣 0.5mm（3）孔（60已铸成50的孔）查工艺手册表2.22.5，为了节省材料，取60孔已铸成孔长度余量为3，即铸成孔半径为50mm。工序尺寸加工余量：钻孔 5mm扩孔 0.5mm铰孔 0.1mm精铰 0mm同上，零件25的孔也已铸出15的孔。工序尺寸加工余量：钻孔至23 余量为8mm扩孔钻 1.8 mm粗铰孔 0.14 mm精铰孔 0.06 mm（4）槽端面至中心线垂直中心线方向长度加工余量铸出槽端面至中心线47mm的距离，余量为3mm。工序尺寸加工余量：粗铣端面 2.1 mm半精铣 0.7 mm精铣 0.2 mm（5）螺纹孔顶面加工余量铸出螺纹孔顶面至25孔轴线且垂直轴线方向40mm的距离，余量为4 mm工序尺寸加工余量：粗铣顶面 3.1 mm半精铣 0.7 mm精铣 0.2 mm （6）其他尺寸直接铸造得到由于本设计规定的零件为中批量生产，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。2.5确立切削用量与基本工时工序一 以42外圆为粗基准，粗铣25孔上下端面。（1） 加工条件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=200241,铸造。加工要求：粗铣25孔上下端面。机床： X53立式铣床。刀具： W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度ae=60,深度ap=4,齿数z=10,故据切削用量简明手册（后简称切削手册）取刀具直径do=80mm。选择刀具前角o0后角o15，副后角o=10，刀齿斜角s=15,主刃Kr=60,过渡刃Kr=30,副刃Kr=5过渡刃宽b=1.5mm。（2） 切削用量1）铣削深度 因为切削量较小，故可以选择ap=1.3mm，一次走刀即可完成所需长度。2）每齿进给量机床功率为10kw。查切削手册f=0.080.15mm/z。由于是对称铣，选较小量f=0.15 mm/z。3）查后刀面最大磨损与寿命查机械切削用量手册表8，寿命T=180min4）计算切削速度 按2表14，V=1.84n=7.32=6.445）计算基本工时tmL/ Vf=(90+36)/6.44=6.99min。工序二 精铣25孔上下端面。（1） 加工条件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=200241,铸造。加工要求：精铣25上下端面。机床： X6140卧式铣床。刀具： W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度ae=60,深度ap=4,齿数z=10,故据切削用量简明手册（后简称切削手册）取刀具直径do=80mm。选择刀具前角o5后角o8，副后角o=8，刀齿斜角s=10,主刃Kr=60,过渡刃Kr=30,副刃Kr=5过渡刃宽b=1mm。（2） 切削用量1） 铣削深度 因为切削量较小，故可以选择ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需长度。2） 每齿进给量机床功率为7.5kw。查切削手册表5 f=0.140.24mm/z。由于是对称铣，选较小量f=0.14 mm/z。3） 查后刀面最大磨损与寿命查切削手册表8，寿命T=180min4） 计算切削速度 按切削手册表14，查得 Vf6.44mm/s， 5） 计算基本工时tmL+182/ Vf=(2+182)/6.44=5.9min。工序三 以25孔上端面为精基准，钻、扩、铰、精铰25孔，孔的精度达到IT7。（1） 选择钻床与钻头选择Z5125A钻床，选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=23mm，钻头采用双头刃磨法，（2）选择切削用量1）决定进给量由do=23mm,查2表5 按钻头按机床强度查1表10.1-2选择最终决定选择机床已有的进给量2）耐用度查2表9T=4500s=75min3）切削速度查1表10.1-2n=50-2000r/min 取n=1000r/min. （3）计算工时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：选高速钢扩孔钻 铰孔：选高速钢铰刀 精铰：选高速钢铰刀 工序四 以25孔为精基准，钻、粗镗、 精镗60孔，保证孔的精度达到IT7。（1） 选择钻头选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=55mm，钻头采用双头刃磨法。选择Z5163A钻床 n=22.41000r/min, f=0.0631.2mm/r. （2）.选择切削用量1）决定进给量查2表5钻头进给量 按钻头强度选择 按机床强度选择最终决定选择Z5163A机床已有的进给量2）计算工时选择n=600r/min所以（3）选择镗刀选择高速钢镗刀， 粗镗时do=59.9mm选择卧式镗床T68,粗镗时 v=20-35 m/min,f=0.3-1.0 mm/r精镗时 v=15-30 m/min,f=0.15-0.5 mm/r工序五 粗铣 半精铣 精铣槽16H11的端面（1） 选择机床刀具选择立式铣床X53K硬质合金钢Yab端铣刀（2） 切削用量查2表5 f=0.140.24mm/rT=180min 取f=0.15mm/r v=1.84m/min n=7.32r/min （3） 计算工时半精铣工序六 精铣槽16H11本道工序精铣槽之前已进行了粗铣和半精铣工步，此工序精铣槽须满足各技术要求包括：槽宽16H11，槽深8H12，槽两侧面粗糙度为3.2，槽底面粗糙度为6.3。（1） 选择机床与刀具机床 x61W型万能铣床刀具 错齿三面刃铣刀铣槽do=16mm查1表8国家标准 GB1118 D=160mm d=40mm L=16mm 齿数z=24（2）计算切削用量1）由1表9.41和3查得 走刀量 f=0.67 mm/r2）铣刀磨钝标准和耐用度由1表9.46查得 磨钝标准为 0.20.3表9.47查得 耐用度为 T=150min 3） 切削速度由1 式3.2查表 9.48 得其中：修正系数 m=0.5，代入上式，可得 v=49.5m/min=0.82m/s 4） 确定机床主轴速度由3 按机床选取主轴转速为6.33 r/s所以 实际切削速度为 5） 计算切削工时工序七 铣螺纹孔顶面（1） 选择机床与刀具机床：X53K立式铣床。刀具：硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。（2） 切削用量1） 铣削深度因为切削量较小，故可以选择ap=1.5mm，一次走刀即可完成所需长度。2） 刀具耐用度查2表 寿命T=180min。 3） 计算切削速度查2得 Vc0.38mm/s，n=1.53r/min,Vf=1.42mm/s工序八 两件铣断专用夹具的设计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，机床使用说明书降低劳动强度，需要设计专用的夹具。3.1 车床夹具设计要点：（1）定位装置的设计要求在车床上加工回转面时要求工件被加工面的轴线与车床主轴的旋转轴线重合，夹具上定位装置的结构和布置，必须保证这一点。因此，对于轴套类和盘类工件，要求夹具定位元件工作表面的对称中心线与夹具的回转轴线重合。对于壳体、接头或支座等工件，被加工的回转面轴线与工序基准之间有尺寸联系或相互位置精度要求时，应以夹具轴线为基准确定定位元件工作表面的位置。（2）夹紧装置的设计要求在车削过程中，由于工件和夹具随主轴旋转，除工件受切削扭矩的作用外，整个夹具还受到离心力的作用。此外，工件定位基准的位置相对于切削力和重力的方向是变化的。因此，夹紧机构必须产生足够的夹紧力，自锁性能要可靠。对于角铁式夹具，还应注意施力方式，防止引起夹具变形。（3）夹具与机床主轴的连接车床夹具与机床主轴的连接精度对夹具的回转精度有决定性的影响。因此，要求夹具的回转轴线与主轴轴线应具有尽可能高的同轴度。心轴类车床夹具以莫氏锥柄与机床主轴锥孔配合连接，用螺杆拉紧。有的心根据径向尺寸的大小，其它专用夹具在机床主轴上的安装连接一般有两种方式：1) 对于径向尺寸D140mm，或D(23)d的小型夹具，一般用锥柄安装在车床主轴的锥孔中，并用螺杆拉紧。这种连接方式定心精度较高。2) 对于径向尺寸较大的夹具。一般通过过渡盘与车床主轴头端连接。过渡盘的使用，使夹具省去了与特定机床的联接部分，从而增加了通用性，即通过同规格的过渡盘可用于别的机床。同时也便于用百分表在夹具校正环或定位面上找正的办法来减少其安装误差。因而在设计圆盘式车床夹具时，就应对定位面与校正面间的同轴度以与定位面对安装平面的垂直度误差提出严格要求。 （4）总体结构设计要求车床夹具一般是在悬臂的状态下工作，为保证加工的稳定性，夹具的结构应力求紧凑、轻便，悬伸长度要短，使重心尽可能靠近主轴。由于加工时夹具随同主轴旋转，如果夹具的总体结构不平衡，则在离心力的作用下将造成振动，影响工件的加工精度和表面粗糙度，加剧机床主轴和轴承的磨损。因此，车床夹具除了控制悬伸长度外，结构上还应基本平衡。角铁式车床夹具的定位装置与其它元件总是安装在主轴轴线的一边，不平衡现象最严重，所以在确定其结构时，特别要注意对它进行平衡。平衡的方法有两种：设置配重块或加工减重孔。为保证安全，夹具上的各种元件一般不允许突出夹具体圆形轮廓之外。此外，还应注意切屑缠绕和切削液飞溅等问题，必要时应设置防护罩。3.2车床夹具的安装误差夹具的安装误差值与下列因素有关：（1）夹具定位元件与本体安装基面的相互位置误差。（2）夹具安装基面本身的制造误差以与与安装面的连接误差。1）对于心轴。夹具的安装误差就是心轴工作表面轴线与中心孔或者心轴锥柄轴线间的同轴度误差。2）对于其它车床专用夹具，一般使用过渡盘与主轴轴颈连接。当过渡盘是与夹具分离的机床附件时，产生夹具安装误差的因素是：定位元件与夹具体止口轴线间的同轴度误差，或者相互位置尺寸误差；夹具体止口与过渡盘凸缘间的配合间隙，过渡盘定位孔与主轴轴颈间的配合间隙。设计第道工序-钻镗37mm孔并倒角，本夹具将用z535立式钻床。刀具选用麻花钻。3.3问题提出本夹具主要用来钻镗37mm孔并倒角，本工序的加工的孔是后序工序的精基准，因此加工过程主要考虑的是孔的加工精度和质量。3.4、夹具设计1 ） 定位基准的选择；由零件图可知，加工37mm孔选用孔的两个端面和孔的外圆为基准来加工孔。2 ） 切削力与夹紧力计算：由于实际加工的经验可知,钻削时的主要切削力为钻头的切削方向,即垂直于第一定位基准面,在两侧只需要采用两个V型块适当夹紧后本夹具即可安全工作.因此,无须再对切削力进行计算.3 ） 定位误差的分析：（1）定位元件尺寸与公差的确定。夹具的主要定位元件为 60孔的两个端面和孔的外圆为基准来加工孔。孔的端面为精基准孔的外圆为粗基准，采用自动对中夹具后,定位误差取决于对中块螺杆以与滑块的制造误差，37mm孔对定位精度要求不高故夹具可满足。夹具的主要定位元件为37孔外端面零件图规定30两孔有一定的同轴度的要求，由定位基准知道，误差的主要来源于37孔端面的定位，而30两孔端面尺寸为77mm，37孔两端面的尺寸为76mm。侧隙不影响加工精度。4 ） 夹具设计与操作的简要说明； 如前所述，在设计夹具时，为提高生产率，为此，应首先着眼于机动加紧而不是手动加紧。因为这是提高劳动生产率的重要途径。本道工序就选用DQG型气缸。本工序是粗加工，切削力较大，为了夹紧工件，势必要增大气缸直径，而这样将使整个夹具过于庞大。因此，应首先降低切削力。目前采取的措施有：一是提高毛坯的精度，使最大切削深度降低，以降低切削力；二是选择比较理想的斜锲夹紧机构，尽量增加扩力比；三是：适当提高压缩空气的工作压力，以增加汽缸推力。使工作进行时，工作紧凑和保证加工要求。夹具体上装有对刀块，可使夹具在一批零件的加工之前很好地对刀，同时，夹具体底面上的一队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，以利于铣削加工4课程设计心得静静地完成这几乎是最后的一步，不敢想这是一种什么感觉，只知道马上就轻松多了，大学里所剩不多的几个课程设计，我和我的伙伴很认真的为它忙碌了这一段难忘的日子，每天愁啊愁，真正到了现在才发现，胡子长了，头发也长了，也知道饿了，好像整个人都憔悴了，也管不了那么多了，毕竟大学里闲的时间多，也难得充实一把，还是压抑不住自己心深处的兴奋。课程设计我就不多说了，有时候还是觉得不如其他同学做的好，大概真是水平不行吧，也懒得怪自己，毕竟也没轻松，每天瞎忙着，对得起自己就行了，至于答辩还得看指导教师的，听他们说挺好过的，心里还是七上八下的，毕竟时间有点紧，有些东西还是没有彻底的学透，只知道是那样用，还有其他同学帮助解决的，还需要更好的分析一下，该好好的一些人了，帮助过我的每一个人，你们了，以后的路我会更加努力的，让我们未来的路上风雨兼程。每一次课程设计都能长进不少，机械设计工艺学也不例外，把以前好多课，特别是那些基础课很好地又复习了一下，至于工艺课就更不用说了，尽管考试的不怎么样，有些激动也有些紧，一时间不知道该说些什么，这大概就是我的感受吧。这次课程设计我收获最大的就是对团队的认识，一个团队的成功，需要团队里的每一人做好自己的事情，情形不好的时候可以互相鼓励，累了的时候可以继续坚持，埋下一颗颗晶莹的汗水，除了成功收获的更重要的是友谊，而我们每一个人都能深深地感受到这一点。课程设计使我对生活的信念更加的坚定，也让我再一次在脸上写上笑容，前面的路还很长，每一次小的成功和失败都不应该长久的停留，没有最终的目标，我只能一路向前，回想昨天，就把它当成别人的故事，而我，明天会好的，把握一下今天吧，这种很悠闲的生活很容易使一个人腐化的，就像是那种生了锈的钢铁，一路向前，飞翔。5参考文献1崇凯.机械制造技术基础课程设计指南.化学工业，2006.122龙勋. 机械制造工艺学课程设计指导书与习题.:机械工业，2006.13孟少农，机械加工工艺手册.:机械工业，1991.94艾兴，肖诗纲.切削用量简明手册.:机械工业5益明.机械制造工艺设计简明手册.:工业大学出版6 家奇，机械制造工艺学课程设计指导书2版.:机械工业，2000.107 云，机械制造与设备指导手册. :机械工业，1997.88 王先逵编著。机械制造工艺学。（清华）：机械工业。
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