831008工艺设计

常熟理工学院课程设计说明书

目 录

前

言·································································································································································2 1 零件的分析········································································································································2

1．1 零件的作用····································································································································2 1．2 零件的工艺分析····························································································································2

2 工艺规程的设计·······························································································································3

2．1 毛坯的制造形式····························································································································3 2．2 基准面的选择································································································································3 2．2．1 粗基准的选择··························································································································3 2．2．2 精基准的选择··························································································································3 2．3 制定工艺路线································································································································4 2．4毛坯尺寸的确定·····························································································································4 2．5 确定切削用量及基本工时············································································································5

3 绘制零件图和编制工艺卡············································································································6 4 夹具设计············································································································································7

4．1 问题的提出·································································································································7 4．2 夹具体设计·································································································································7 4．2．1 定位基准的选择·················································································································7 4．2．2 切削力及夹紧力的计算·····································································································8 4. 2. 3切削扭矩的计算和验证…………………………………………………………8 4．2．4定位误差分析·····················································································································8 4．2．5 夹具设计及操作的简要说明·····························································································8

5 结论·····················································································································································9 6 参考文献············································································································································10

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前言

本课程设计设计的是CA6140车床上的拨叉831008，设计旨在提高CA6140车床拨叉的加工效率。拨叉的加工质量将直接影响机器的性能和使用寿命，由此我们首先对拨叉的结构特征和工艺进行了仔细的分析，然后确定了一套合理的加工方案，加工方案要求简单，操作方便，并能保证零件的加工质量。

此外，为了提高劳动生产率，降低劳动强度，保证加工质量，需设计专用夹具，以满足加工过程的需要。

1.零件工艺分析

1.1 零件的作用

题所给的是CA6140车床上的拨叉，它位于车床变速机构中，主要起换挡作用，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。零件上方的Φ20mm的孔与操作机构相连，下方的Ф50mm的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，两零件铸造为一体，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φ20为中心的加工表面

这一组加工表面包括：φ20 的孔，以及其上下端面，上端面与孔有位置要求，孔壁上有一个装配时钻铰的锥孔，一个M6的螺纹孔。

2. 以φ50为中心的加工表面

这一组加工表面包括：φ50 的孔，以及其上下两个端面。

这两组表面有一定的位置度要求,即φ50 的孔上下两个端面与φ20 的孔有垂直度要求。

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 毛坯制造形式

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 基准的选择

2.2.1 粗基准的选择 对零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准，而对若干个

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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，根据这个基准原则，现取Ф20mm的孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一组共两个短V形块支承两个Ф20mm孔的外轮廓作主要定位面，以消除3个自由度，再用一个支承板支撑在Ф72mm的上表面，以消除3个自由度。

2.2.2 精基准的选择 主要应考虑基准重合问题。当设计基准不重合时，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 工艺路线的制定

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。在生产纲领已确定为中批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，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 铸造毛坯

工序2 时效处理，（消除铸件造应力，便于机加工） 工序3 粗精铣底平面，粗铣φ32的上端面 工序4 钻、扩、铰φ20孔

工序5 精铣φ32的上端面，粗铣φ50上端面 工序6 精车φ50端面 工序7 粗、精镗φ50孔 工序8 钻锥孔φ8及M6底孔 工序9 攻螺纹M6

工序10 粗铣φ32 圆柱的侧面 工序10 切断

工序11 去毛刺 清洗 工序12 终检

2、工艺路线方案二: 工序1 铸造毛坯 工序2 半精铣底面 工序3 钻扩两孔φ20

工序4 粗镗 半精镗孔φ50 工序5 粗铣 半精铣φ50端面 工序6 粗铣 半精铣φ32端面 工序8 钻锥孔φ8及M6底孔 工序9 攻螺纹M6

工序10 半精绞 精绞两孔φ20 工序11 切断

工序12 去毛刺 清洗 工序13 终检

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3、工艺方案的确定:

上述两方案:方案一 是先加工平面和内孔φ20, 再以φ20孔为精基准加工φ50端面及φ50内孔,而方案二是先加工底面,以底面为基准加工φ20内孔和φ50孔.由方案一可见φ20孔为精基准加工各平面，易于保证各面与φ20孔的垂直度要求,同时以φ20为精基准加工φ50孔端面及内孔，既可保证其端面的垂直度要求 ,又使的设计基准与定位基准重合，可便于定位加工，且使定位误差大大减小，符合中批生产要求,方案 一较为合理。

因此，最后的加工路线确定如下： 工序1 铸造毛坯 工序2 时效处理

工序3 粗精铣底面/以φ32端面为基准，粗铣φ32的上端面/以底面为 基准

选用X52K立式和专用夹具

工序4 钻、扩、铰两孔φ20/以φ50内孔为基准，φ32外圆定位

选用Z3025摇臂钻床和专用夹具

工序5 精铣φ32上端面，粗铣φ50孔端面/以底面及φ32外围为基准

选用X62卧式铣床和专用夹具

工序6 精车φ50端面，粗精镗φ50孔/以底面和φ20内孔为基准

选用CA6140车床和专用夹具

工序7 钻锥孔φ8及M6底孔攻螺纹M6/以φ20内孔和φ20端面为基准

选用Z3025摇臂钻床及专用夹具

工序8 粗铣φ32圆柱侧面

选用X52K立式和专用夹具

工序9 切断/以φ20内孔及底面为基准

选用x62卧式铣床床和专用夹具

工序10 去毛刺清洗 工序11 终检

2.4 确定毛坯尺寸

拨叉零件材料为HT200 HB170—240，毛坯重量约1.0Kg生产中批采用机械砂型铸造毛坯。又由<<机械制造工艺设计简明手册>>表2.2-4查得加工余量等级为G级，选取尺寸公差等级为CT10。

根据以上资料及路线，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯如下：(1)、由于工件较小，为方便加工节省材料将两件铸在一起，同时加工。 (2)、铸件的圆角半径 按<<机械制造工艺简明设计手册>>表2.2.1 选则机械砂型R=3-5mm，拔模斜度外表面α圆柱铸成实心的。

4

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。毛坯热处理方式为自然失效处理以消除铸造应力。

(3)、两内孔φ20,考虑其孔径较小铸造困难，为简化铸造毛坯外型，现直接将φ32

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（4）在垂直方向上，查<<机械制造工艺设计简明手册>>表2.2~4得：取Ф20mm、Ф50mm两端面长度余量为2.5mm。

铣削加工余量为：1)粗铣：1.5mm 2)精铣：1mm 毛坯尺寸及公差为：（35土0.3）mm （ 17土0.25）mm

（5）内孔（Ф50mm已铸成孔）查《机械制造工艺设计简明手册》表2.2~2.5，取Ф50mm已铸成长度余量为3mm，即已铸成孔Ф44mm。 镗削加工余量为：1)粗镗：2mm 2)半精镗：1mm

0.50毛坯尺寸及公差为：（48土0.3）mm （50??0.25）mm

（6）其他尺寸直接铸造得到。 2.5 确定切削用量及基本工时 工序七： 钻Ф8的底孔，攻螺纹M6 （1）工艺装备

工艺要求；孔径do=7.8mm ,孔深6mm，钻孔径5.2mm，孔深6，攻螺纹M6 刀具： 高速钢麻花钻Ф7.8，Ф5.2；螺纹刀Ф6 机床：Z525立式钻床 夹具：专用夹具

量具：游标卡尺 （2）计算切削用量f 1) 决定进给量f 按加工要求决定进给量

根据《机械制造工艺简明手册》表2.7，当铸铁的强度 бb?200HBS do=7.8mm时，

f=（0.1~0.2）do=0.078~0.156mm/r 当铸铁的强度

бb??200HBS do=5.2mm时，f=0.053~0.104mm/r

按钻头强度决定进给量 根据表2.8，当бb=190MPa,do<=4.3mm,钻头强度允许的进给量f=0.5mm/r c)按机床进给机构强度决定进给量 根据表2.9，当бb??210MPa,do??10.2mm,机床进给机构允许的轴向力为8330N（Z525钻床允许的轴向力为8830N（见《机械制造工艺设计手册》表4.2-14）时，进给量为1.63mm/r。 从以上三个进给量比较可以看出，受限制的进给量是工艺要求，其值为f=(0.078~.156) mm/r，根据Z525钻床说明书，选f=0.1mm/r（见《机械》表5-113），又由《机械》表2.19可以查出钻孔时的轴向力，当f<=0.17mm/r do<=12mm时，轴向力Ff=1230N

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轴向力的修正系数为1.0，故Ff=1230N 根据Z525钻床说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力为Fmax=8330N，由于Ff

3)决定切削速度 由《机械制造工艺简明手册》表2.15可知f=0.10mm/r时，标准钻头，do=5 .2mm时，Vt=20m/min

n?1000V ?do所以n=1224.89r/min

根据Z525钻床说明书,可考虑选择nc=1360r/min

由《机械手册》表2.15可知f=0.10mm/r时，标准钻头，do=7.8mm时，Vt=20m/min

所以n=1000X20/（3.14X7.8）=817r/min

根据Z525钻床说明书,可考虑选择nc=960r/min(见《机械制造工艺简明手册》表5-3) 4)计算基本工时

tm?L nf L=l+y+Δ 由《机械制造工艺简明手册》表5-142查得y+Δ=4mm 故 Tj=（6+4）/（960*0.1）=0.104min

由《机械制造工艺简明手册》表5-153查得装夹0.8min，变速0.02min，换钻头0.1min，更换钻套0.3min

3.编制工艺文件

编制工艺文件简述：

工艺过程 改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等,使其成为成品或半成品的过程。工艺过程又可分为铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、热处理、装配等工艺过程。

机械加工工艺过程 用机械加工方法,改变毛坯的形状、尺寸和表面质量,使其成为零件的过程。 零件的机械加工工艺过程由许多工序组合而成,每个工序又可分为若干个安装、工位、工步和走刀。

工序 一个或一组工人,在一个工作地对同一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过

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程。

安装 工件经一次装夹(定位和夹紧)后所完成的那一部分工序。

工位 为了完成一定的工序部分,一次装夹工件后,工件与夹具或设备的可动部分一起,相对刀具或设备的固定部分所占据的每一个位置。

工步 当加工表面、加工工具和切削用量中的转速和进给量均保持不变的情况下完成的那一部分工序。

4. 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。 经过与指导老师的协商，决定设计第Ⅵ道工序—钻Ф8的孔和钻M6的底孔和攻M6螺纹，本夹具将用于Z525立式钻床，刀具为高速钢钻头，对工件进行加工。 4.1问题的提出

本夹具是钻Ф8的孔和钻M6的底孔和攻M6螺纹，首先要考虑到设计的夹具要保证加工精度等技术要求，所以本工序以加工已完成的Ф20的孔和端面为基准，采用一面两销的定位元件进行定位，其次是考虑如何提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度。

4.2 夹具体设计 4.2.1 定位基准的选择

采用Ф20的内孔和其端面为基准，

由零件图可知：利用一个圆柱销和一个菱形销定位，消除三个自由度，再在

底面用夹具体定位消除三个自由度。以便达到所需要求。 4.2.2 切削力及夹紧力的计算

钻头：高速钢麻花钻 直径d=7.8mm 又由《机械》表3.28中的公式：

F=420dfk

其中： k=0.94,f=0.1,d=7.8（所选麻花钻的最大直径） 所以 F=488N

又在计算夹紧力时，必须把安全系数考虑在内。安全系数K?K1K2K3K4 其中 K1为基本安全系数1.1 K2为加工性质系数1.0 K3刀具钝化系数 1.0

K4为切削特点系数（连续切削）1.0 所以K=1.1x1.0x1.0x1.0=1.1

0.8

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根据工件以一面两孔定位，预紧力公式为Wk=kp/2u K=1.1,F=488N,摩擦系数u=0.16 Wk=1525

又由《机床夹具设计》 第三版表1-2-24查得 当螺纹的公称直径为10mm时 ，螺栓许用的夹紧力为3550N

由以上的数据可知：所选的螺旋机构提供的夹紧力大于所需的，且满足螺栓的许用夹紧力，故本夹具可以安全工作。 4.2.3切削扭矩的计算和验证

根据钻削时的转矩公式：Mc=0.206dfk得: 其中d=7.8（所选麻花钻最大值），f=0.1，k=0.94 则：MC=1.88 4.2.4定位误差分析

1）定位元件尺寸及公差的确定 本夹具的定位元件为一圆柱销和一菱形销，其参数由（《机床夹具设计手册》图5-3及其表选 两定位销的尺寸及公差为：Φ200?0.033mm（定位销的公差取h8）。

零件图样规定 Φ20mm的孔的中心线与Φ50mm孔的中心线的长度误差为0.2mm，Φ20mm孔中的定位销与夹具体的垂直度误差为0.05mm，，此项技术要求应

?0.021由定位销宽配合中的侧向间隙保证。已知Φ20mm的宽为Φ200mm，定位销为

20.8

，销和孔的直径误差及其装备间隙造成了定位的基Φ200?0.033mm（定位销的公差取h8）准位移误差： △YX=△YY=§+Td1+Td2

得到△YX=△YY=?x?0.027?2?0.054mm<0.2mm 故最大侧向间隙能满足零件的精度要求。

（2）计算Φ20mm定位销的中心线与夹具体垂直度误差 定位销的宽度为Φ200?0.033mm 夹具体表面的粗糙度Ra?1.6um 故 ?max?0.0016?(?0.033)?0.0336?0.05mm 所以最大垂直度误差能满足零件精度要求

（3）圆柱销与菱形销配合限制了Z轴转动的自由度，同样，由于销孔的直径误差及其配合间隙造成了工件的转角误差：

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Sinα=+/-(TD1+Td1+ε1+TD2+Td2+ε2)/(2×L) 其中TD1=0.021，Td1 =0.033ε得 α=1.29′

4.2.5 夹具设计及操作的简要说明

如前所述，在设计夹具时，首先要考虑到能保证零件的加工精度，其次是要提高劳动生产率。为此，应先考虑所设计的夹具体与零件在夹具上的定位，在本道工序中，由于零件的底面的定位是用的夹具体，所以其表面粗糙度要求应比较高，视为关键面。又本道工序是铣断，其切削力不大，故在设计夹具时应考虑夹具的简单及利用常用的一些零件。为了提高生产率，可以考虑同时装夹几个零件，并且用了活动杠杆使操作更加节省时间。可以同时装夹四个零件，提高了生产率。

夹具上装有对刀块，可以使夹具在一批零件加工之前很好的对刀；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，以利于铣削加工。

1 =0，TD2=0.021 Td2=0.033，ε2=0

5结论

课程设计是学生一学期的最后一个重要的教学环节，其目的是培养学生综合运用所学的专业和基础理论知识，独立解决专业一般工程技术问题的能力。树立正确的设计思想和工作作风。

经过三周的课程设计，获得如下心得：

1.运用机械制造工艺及有关课程的知识，结合生产实习中学到的实践知识。独立地分析和解决工艺问题。初步具有设计一些中等复杂零件的能力。

2.能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法。学会拟定夹具设计方案。

3.熟悉并运用有关手册，能快速查表得到所需的数据。 4.有一定的识图制图能力。

通过设计，培养了我综合运用理论知识和专业知识的技能。熟悉一般机械零件的加工工艺过程，设计夹具的能力。

中国加入WTO以后，大量的机械产品技术进入我国市场。中国企业能够与国外产品竞争，拥有自己的国内外市场就必须产品的质量好，技术含量高，价格低廉，这就要求我们扎实学习先进的技术，认真研究。

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6参考文献

[1]、徐嘉元，曾家驹主编《机械制造工艺学》机械工业出版社 97.8 [2]、赵家齐：《机械制造工艺学课程设计指导书》，机械工业出版社 [3]、李益民主编：《机械制造工艺设计简明手册》，机械工业出版社 [4]、艾兴 肖诗纲主编.《切削用量简明手册》. 机械工业出版社, 1994 [5] 、浦林祥主编.《金属切削机床夹具设计手册》.机械工业出版社, 1984 [6]、王启平主编《机床夹具设计》哈工大出版社 85.12

[7]、东北重型机械学院主编《机床夹具设计手册》上海科学技术出版社 80.1 [8]、徐灏主编《机械设计手册》机械工业出版社 91.9 [9]、《机械制造工艺学》、《机床夹具设计》 （教材）

[10]、孙丽媛主编，《机械制造工艺及专用夹具设计指导》，冶金工业出版社2002 [11]、《机械零件设计手册》 [12]、《机床夹具设计图册》

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/60z6.html