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目 錄 第 1 章 緒論 .............................................................................................................1 第 2 章 零件的分析 .................................................................................................2 2.1 零件的分析 ......................................................................................................2 2.1.1 零件的作用 ..........................................................................................2 2.1.2 零件的工藝分析 ..................................................................................2 2.2 工藝規(guī)程設計 ..................................................................................................2 2.3 制定工藝路線。 .............................................................................................3 2.4 機械加工余量。 .............................................................................................4 2.5 確定切削用量及基本工時。 ..........................................................................5 1 第 1 章 緒論 機械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產品，并把它們 裝備成機械裝備的行業(yè)。機械制造業(yè)的產品既可以直接供人們使用，也可 以為其它行業(yè)的生產提供裝備，社會上有著各種各樣的機械或機械制造業(yè) 的產品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國民經濟發(fā)展的重要行 業(yè)，是一個國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎及有力支柱。從某中意義上講，機 械制造水平的高低是衡量一個國家國民經濟綜合實力和科學技術水平的重 要指標。 零件加工工藝及夾具設計是在學完了機械制圖、機械制造技術基礎、 機械設計、機械工程材料等的基礎下，進行的一個全面的考核。正確地解 決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問 題，并設計出專用夾具，保證尺寸證零件的加工質量。本次設計也要培養(yǎng) 自己的自學與創(chuàng)新能力。因此本次設計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。 所以在設計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產實踐的需要， 只有將各種理論與生產實踐相結合，才能很好的完成本次設計。 本次設計水平有限，其中難免有缺點錯誤，敬請老師們批評指正。 2 第 2 章 零件的分析 2.1 零件的分析 2.1.1 零件的作用 題目給定的零件是 CA6140 撥叉（見附圖 1）它位于銑床變速機構中，主要起換檔，使 主軸回轉運動按照工作者的要求進行工作。寬度為 18+0.0120mm 的槽尺 寸精度要求很高，因為在撥叉拔動使滑 移齒輪時如果槽的尺寸精度不高或間隙 很大時，滑移齒輪得不到很高的位置精 度。所以，寬度為 18+0.0120mm 的槽和滑 移齒輪的配合精度要求很高。 2.1.2 零件的工藝分析 CA6140 撥叉共有兩組加工表面。 1. 以花鍵孔的中心線為基準的加工面 這一組面包括 25+0.230mm 的六齒方花鍵孔、22 +0.280花鍵底孔兩端的 2X150到 角和距中心線為 27mm 的平面。 2. 以工件右端面為基準的 8+0.030 mm 的槽和 18+0.120mm 的槽 經上述分析可知， 對于兩組加工表面，可先加工其中一組表面，然后借助于專 用夾具加工另一組表面。 2.2 工藝規(guī)程設計 (一) 確定毛坯的制造形成 零件材料 HT200、考慮到此零件的工作過程中并有變載荷和沖擊性載荷，因此 選用鍛件，以使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件的工作可靠。由于生產綱領為中 批生產而且零件的尺寸并不很大，故可采取模鍛成型。經查金屬機械加工工藝人 員手冊表 5-5 取等級為 2 級精度底面及側面澆注確定待加工表面的加工余量為 30.8mm。毛坯零件圖如下圖： （二）基準的選擇。 1. 粗基準的選擇：因為要保證花鍵的中心線垂直于右端面，所以以 40 的外 圓表面的粗基準。 3 2. 精度基準的選擇：為保證定位基準和工序基準重合，以零件的 A 面為精基準。 2.3 制定工藝路線。 方案一 工序： 1. 粗、精銑端面，鉆、擴花鍵底孔、倒兩端 15倒角。 2. 粗、精銑削 B 面。 3. 銑削 8+0.030mm 的槽。 4. 銑削 18+0.0120mm 的槽。 5. 拉花鍵。 方案二 工序： 1. 粗、精銑端面，鉆、擴花鍵底孔、倒兩端 15倒角。 2. 以 40mm 圓柱面為粗基準。 3. 拉花鍵。以 A 面為基準， 4. 銑削槽 B 面。以花鍵的中心線及 A 面為基準。選用 X62W 臥式銑床加專用 夾具 5. 銑削 8+0.030mm 的槽。以花鍵的中心線及 A 面為基準。選用 X62W 臥式銑床 加專用夾具。 6. 銑削 18+0.0120mm 的槽。以花鍵的中心線及 A 面為基準。選用 X62W 臥式銑床 加專用夾具。 方案分析： 上述兩方案中，工藝方案一把拉花鍵放在最后一道工序。但此方案中 2.3.4 工序 很難對工件進行定位和加緊、方案二中，把花鍵放在第一道工序的后邊，這樣，方案 二中的 3.4.5 道工序很容易對工件進行定位與加緊即以花鍵中心線和 A 面作為 3.4.5 道工序的定位基準。此方案定位精度高，專用夾具結構簡單、可靠， 最終擬定的方案如下： 工序號 工序名 稱 工序內容 車 間 工 段 設備 10 鑄造 鑄造毛坯 ，時效處理 20 銑 銑左端面 機 二 銑床 X52K 4 30 銑 銑右端面 機 二 銑床 X52K 40 鉆 鉆花鍵底孔 機 二 鉆床 Z525 50 鉆 擴花鍵底孔 機 二 鉆床 Z525 60 倒角 倒角 2x15 機 二 鉆床 Z525 70 拉 拉六齒方型花鍵 機 二 拉床 80 銑 粗銑 B 面 機 二 銑床 X62W 90 銑 精銑 B 面 機 二 銑床 X62W 100 銑 銑 800。03mm 的槽 機 二 銑床 X62W 110 銑 銑 1800。12mm 機 二 銑床 X62W 120 磨 磨寬為 1800。12mm 的槽 機 二 磨床M114W 130 鉗 去毛刺 140 檢 檢驗入庫 2.4 機械加工余量。 CA6140 的撥叉材料為 HT200。毛坯重量為 1.0 kg b =160MPa HBS 生產類型為 由大、中批量生產，采用模鍛鍛模。 根據上述的原始資料加工工藝，分別確定各個加工表面的機械加工余量，工序尺 寸以毛坯尺寸如下： 1. A 面的加工余量 A 面有 30.8mm 的加工余量，足夠把鑄鐵的硬質表面層切除 2. 矩形花鍵底孔。 要求以矩形花鍵的外徑定心，故采用拉削加工內孔尺寸為 22 0+0.28，見零件 圖，參照金屬機械加工工藝人員手冊 表 3-59 確定孔加工余量的分配。 鉆孔 20mm 擴孔 21mm 拉花鍵 花鍵孔要求以外徑定心：拉削時加工余量參照金屬機械加工工藝人員手冊 取 2=1mm 3. B 面的加工余量。 此工序分 2 個工步 1、粗銑 B 面 2、精銑 B 面。 精加工余量為 0.2mm 粗銑加工余量為 2.8mm 5 2.5 確定切削用量及基本工時。 工序 20 ：銑左端面 機床：銑床 X52K 刀具：硬質合金可轉位端銑刀（面銑刀） ，材料： ， ，齒數 ，此為粗15YT0Dm5Z 齒銑刀。 因其單邊余量：Z=2.2mm 所以銑削深度 ：pa2.m 每齒進給量 ：根據參考文獻 3表 2.473，取 ：根據參考文獻3表f ./fa 2.481，取銑削速度 .8/Vs 每齒進給量 ：根據參考文獻 3表 2.473，取 根據參考文獻3表f Zmf/18.0 2.481，取銑削速度 2.47/ 機床主軸轉速 ：n10601.97/in3.1rd 按照參考文獻3表 3.174，取 5n 實際銑削速度 ：v .42.4/1060nvms 進給量 ： fV18760.12/ffaZs 工作臺每分進給量 ： m./475minfV ：根據參考文獻 3表 2.481,取aa 切削工時 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知 ， l1l68l 刀具切入長度 ：1 210.5()(3lDa60)2m 刀具切出長度 ：取2l 走刀次數為 1 機動時間 ： jt 1240.36in7.5jmlf 機動時間 ： 1jt 682.19i.jlf 所以該工序總機動時間 10injjtt 工序 50：粗、精銑右端面。 機床：銑床 X52K 刀具：硬質合金可轉位端銑刀（面銑刀） ，材料： ， ，齒數 8，此為細齒銑15YT0Dm 刀。 因其單邊余量：Z=2.2mm 所以銑削深度 ：pa2.m 6 每齒進給量 ：根據參考文獻 3表 2.473，取 根據參考文獻3表fa Zmaf/18.0 2.481，取銑削速度 2.47/Vms 每齒進給量 ：根據參考文獻 3表 2.473，取 ：根據參考文獻3表f .5/f 2.481，取銑削速度 .8/ 機床主軸轉速 ：n1026053/in3.14rd 按照參考文獻3表 3.131，取 實際銑削速度 ：v .1603.14/dnms 進給量 ：fV0.58/2ffaZ 工作臺每分進給量 ： m7/infVs 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知 ，l14l68l 刀具切入長度 ：精銑時11lD 刀具切出長度 ：取2l 走刀次數為 1 機動時間 ：2jt 12402.34min7jmlf 機動時間 ：jt 68.ijlf 所以該工序總機動時間 20.5injjtt 3、鉆孔、擴孔、倒角。 （1） 、鉆孔 鉆頭選擇：見切削用量簡明手冊表 2.2 鉆頭幾何形狀為（表 2.1 及表 2.2）：雙錐修磨具刃，鉆頭參數： 20 =30，2=118，2=70，b=3.5mm ,ao=12, =55,b=2mm，=4mm。 根據切削用量簡明手冊表 2-9 確定 f=0.48 、按機床進給強度決定進給量：根據表 2.9 ,當 b210MPa 020.5mm 可確定 f=0.75。 按 C3163-1 銑床說明書取 f=0.62mm/n. 、 決定鉆頭磨鈍標準及壽命 表 2.21，當 do=20mm、鉆頭最大磨損量取 0.6 壽命 T=45min. 、切削速度由切削用量簡明手冊 ，表 2.15 得 =21m/min n=1000V/ D=334.4 由機床技術資料得和 334.4 接近的有 280n/m 和 400n/min 7 取 280n/min 取 n=280m/min. 實際=17 m/min 、 基本工時，Tm=L/nf=(80+10)/280 x0.62=0.32 (min) 入切量及超切量由表 2.29. 查出 +=10mm 所以 Tm=L/nf=(80+10)/280 x0.62=0.32 (min) （2） 、擴孔 刀具直徑 do=21mm；刀具幾何參數同上。 由于兩孔直徑相差不大，為了節(jié)省停銑和調換走刀量等輔助時間，n 和 f 都不 變，所以 Tm 同上 Tm=0.32 倒角刀具 15锪鉆由于兩孔直徑相差不大，以表面粗度要求不高手動進給。 （3） 、倒角 刀具：專用刀具。此工步使用到專用刀具與手動進給。 檢驗機床功率 按切削用量簡明手冊表 1.2 可以查出當 160245HBS 2.80.6 41min3.4kw 按 C 銑床說明書主電機功率11 可見比小得多所以機床功率足夠所用切削用量符合要求 鉆削功率檢驗按切削用量簡明手冊表 2.21 當21 0.64 查得轉矩61.8N.M 切削用量簡明手冊表由表 2.32得功率公式 C McVc/30do=61.8x17/30 x21=1.67km 按 C 銑床說明書主電機功率11 可見C 比小得多，所以機床功率足夠，所用切削用量符合要 工序 拉花鍵孔 單面齒升：根據有關手冊，確定拉花鍵孔時花鍵拉刀的單面齒 為 0.06mm, 拉削速度 v=0.06m/s(3.6m/min) 切削工時 t=Zblk/1000vfzZ 式中： Zb 單面余量 1.5mm(由 21mm 拉削到 25mm)； 8 L 拉削表面長度，80mm； 考慮校準部分的長度系數，取 1.2； k 考慮機床返回行程系數，取 1.4 ； v 拉削速度（m/min） ； fz 拉刀單面齒升； Z 拉刀同時工作齒數，Z=l/p； P 拉刀齒距。 P=(1.25-1.5)sqrt80=1.35sqrt80=12mm 拉刀同時工作齒數 z=l/p=80/127 其本工時 Tm=1.5801.21.4/10003.60.067=0.13(min) 工序 粗銑，精銑 B 面。 加工要求：粗銑 B 面，精銑 B 面，Ra=3.2 。 用標準鑲齒圓柱銑刀粗銑 加工余量 3mm 機床 ：62W 加工工件尺寸：寬度：40mm 長度：28mm 1. 粗銑 1) 選擇刀具 根據切削用量簡明手冊表 3.1 銑削寬度 ae5mm 時。直徑為 do=50mm故 齒數，由于采用標準鑲齒圓柱銑刀 銑刀幾何參數（表 3.2）rn=10ao=16 2) 切削用量 留精銑的加工余量為 0.2，所以本道工步切削寬度 ac2.80.8，由于加工表 面精度要求 Ra=3.2 um.根據表 3.5 得每轉進給量0.5mm/r 就能滿足要求， 但考慮到62W 功率為 7.5kw，機床為中等系統(tǒng)剛度和62W 銑床說明書 所以 每轉進給量0.6mm/r 3) 選擇刀具磨鈍標準及刀具壽命。根據切削用量簡明手冊表 3.7、銑刀刀齒后 刀面的最大磨損量為 0.6 鑲齒銑刀 do=50mm， 刀具壽命 T=120min（表 3.8） 4) 決定切削速度 Vc、可根據切削用量簡明手冊表 3.9 確定 Z=8, aP=40-70mm, ac=2.80.8, fz=f/z=0.0750.1mm/z Vc=(Cvdoqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv) 9 Cv=20,qv=0.7,Xv=0.3,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.3,m=0.25,Km=1.12, Ksv=0.8,KTv=0.82,Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79 Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)=23.7(m/min) n=1000V/ d=(1000 x23.7)/(3.14x50)=151r/min 根據 X62W 型銑床說明書選 n=160r/min Vc=3.14nd/1000=(160 x3.14x50)/1000=25.1m/min Vf=nf=160 x0.6=96mm/min 選 Vf=80mm/min 實際 fz=Vf/(nxz)=0.0625mm/z 5) 機床功率：根據切削用量簡明手冊 表 3.20 當 Vc=71m/min ae=2.8mm ap=41mm fz=0.08 Kmpc=1.4kw 切削功率的修正系數： 故 Pct0.8, 根據 X62W 型銑床說明書，機床主軸允許的功率為 Pcm=7.50.75=5.63kw 故 PccPcm 因此所決定的切削用量可以采用。 ae=2.8mm Vf=80m/minn=160r/min Vc=25.1m/min fz=0.0625mmm/z 6) 基本工時根據 切削用量簡明手冊表 3.5 Tm=(L+L1+)/Vf=(28+14)/80=0.525（min） L1+=14mm 2. 精銑 1）選擇刀具 刀具與上道工步是同一把刀。 2）切削用量 精銑的加工余量為 0.2，所以本道工步切削寬度 ae0.2mm，0.6 3）決定切削速度 Vc、可根據切削用量簡明手冊表 3.9 確定 ac=0.2mm, Vc=(Cvdoqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)=33.1m/min n=1000V/ d=(1000 x33.1)/(3.14x50)=211r/min 根據 X62W 型銑床說明書選 n=210r/min Vf=nf=210 x0.6=126mm/min、VF=125mm/min fz=Vf/(nxz)=0.074mm/Z 4）基本工時基本工時根據 切削用量簡明手冊表 3.5 Tm=(L+L1+)/Vf=(28+14)/125=0.336（min） L1+=14mm 工序 銑削 8+0.030mm 槽。 加工工件尺寸：8 +0.030mm , 長度 L=40mm 10 加工要求：高速鋼錯齒三面刃銑刀（精密級 K8）加工余量 8 用乳化液冷卻 機床：X62W 1) 選擇刀具：由加工尺寸公差 0-0.3 。所以銑刀精度為精密級 K8 銑刀參數：L=8mm D=63 d=22 d1=34 ro=15 ao=12an=6Z=16 2) 選擇切削量 由于槽的深度為 8mm, 故一次走完，ae=8mm ap=8mm 由切削用量簡明手冊表 3.3 確定 f=0.15-0.3mm/r 現取 f=0.3mm/r fz=0.3/16=0.018mm/z 3) 選擇銑刀磨鈍標準及刀具壽命：根據切削用量簡明手冊表 3.7,得最大磨損量 為 0.5 由表 3.8 確定刀具壽命：T=100min 其中 4) 決定切削速度 Vc 和每齒進給量 Vf、由切削用量簡明手冊3.27 的公式 Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)Kv Cv=25,qv=0.2,Xv=0.1,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.1,m=0.25,Km=1.12,Ksv=0.8,KTv=0.82, Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79 Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)Kv =82.86m/min n=1000Vc/ do=100082.86/3.1463=418.87r/min 根據 X62W 型銑床說明書選 nc=375r/min 實際速度 Vc= donc/1000=74.2m/min 選 Vfc=ncf=375X0.3=112.5mm/min 根據 X62W 型銑床說明書選選 Vf=110mm/min fzc=110/37516=0.018mm/z 5) 機床功率：根據切削用量簡明手冊表 3.28 公式 圓周力 fc=(CFapxffzyFaeVFZ/doaFnWF)KFC KTV=0.90 KMFC=0.94 由表 28 得 CF=30，XF=1.0，yF=0.65 ，UF=0.83 ，WF=0，qF=0.83 ，KFC=1.28 Fc=(CFapxffzyFaeVFZ/doqFnWF)KFC=30 X 8 X 0.018 X 8/ 63 X 375 =505.6 N M=FCdo/2103=15.9NM Pc=FcVc/1000=1.18km 根據 X62W 型銑床說明書，功率足夠。 6) 基本工時基本工時根據 切削用量簡明手冊表 3.5 Tm=(L+L1+)/Vf=(40+14)/110=0.49（min） L1+=14mm 工序銑寬為 180+0.12mm 槽 加工要求：用乳化液冷卻，加工工件尺寸，寬 180+0.12mm，長 L=40mm，加工余 11 量 23mm 由于此工步的設計尺寸精度要求很高，用銑削加工很難達到尺寸精度的要求，所 以為了留給下一道公序磨削的加工余量，所以分兩步走，ae=23，ap=10mm， 1) 選擇刀具 銑刀參數：L=10 D=100mm d=30mm ro=15 ao=12an=6Z=24 2) 選擇銑削用量 由于槽的寬度為 18mm, 故二次走完，ae=23mm ap=10mm 由切削用量簡明手冊表 3.3 確定 f=0.5mm/r 現取 f=0.8mm/r fz=0.5/24=0.02mm/z 3）選擇銑刀磨鈍標準及刀具壽命：根據切削用量簡明手冊表 3.7,得最大磨損量 為 0.5 由表 3.8 確定刀具壽命：T=100min 其中 4）確定切削速度 Vc 和每齒進給量：決定切削速度 Vc 和每齒進給量 Vf、由切削用 量簡明手冊3.27 的公式 Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)Kv Cv=25,qv=0.2,Xv=0.1,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.1,m=0.25,Km=1.12, Ksv=0.8,KTv=0.82, Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79 Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)Kv =98.6m/min n=1000Vc/ do=100098.6/3.14100=314r/min 根據 X62W 型銑床說明書選 nc=300r/min 實際速度 Vc= donc/1000=94.2m/min 選 Vfc=ncf=300X0.5=150mm/min 根據 X62W 型銑床說明書選選 Vf=150mm/min fzc=150/30024=0.020mm/z 5）基本工時基本工時根據 切削用量簡明手冊表 3.5 Tm=(L+L1+)i/Vf=(40+20)X2/150=0.8（min） L1+=20mm i=2(走兩次) 工序 磨 18mm 槽， 保證尺寸 18mm 1) 選擇砂輪。 見切削手冊第三章中磨料選擇各表，結果為 GZ46KV6P35040127 其含義為：磨輪磨料為棕剛玉，為了防止粒度過小而磨輪 12 堵塞，所以選用為粒度為 46#，硬度為軟 2 級。 平型砂輪，其尺寸為 16640（DdH） 。 2) 切削用量的選擇。砂輪轉速 n 砂 =3000r/min(見機床說明書)， v 砂 =2.5m/s 進給量 f=50mm/min 雙單行程 fr=0.015mm 3) 切削工時。當加工 1 個表面時 Tm=(L+y+)i K/50=3.1min 最后，將以上各個工序切削用、工時定額的計算結果，連同其它加工數據，一起填入 機械加工工藝卡片中，見附后表。 13 參 考 文 獻 1 東北重型機械學院，洛陽農業(yè)機械學院，長春汽銑廠工人大學，機床夾具設 計手冊M ，上海：上?？茖W技術出版社，117130。 2 張進生。機械制造工藝與夾具設計指導 。機械工業(yè)出版社，117175。 3 李慶壽。機床夾具設計 。機械工業(yè)出版社，117171。 4 李洪。機械加工工藝手冊 。北京出版社，117130。 5 上海市金屬切削技術協(xié)會。金屬切削手冊 。上?？茖W技術出版社， 2544。 6 黃如林，劉新佳，汪群。切削加工簡明實用手冊 ?；瘜W工業(yè)出版社， 2544。 7 余光國，馬俊，張興發(fā)，機床夾具設計M，重慶：重慶大學出版社， 117175。 8 周永強，高等學校課程設計指導M ，北京：中國建材工業(yè)出版社，2555。 17 劉文劍，曹天河，趙維，夾具工程師手冊M，哈爾濱：黑龍江科學技術出 版社，11787。 10 王光斗，王春福。機床夾具設計手冊 。上?？茖W技術出版社，2555。 11 東北重型機械學院，洛陽農業(yè)機械學院，長春汽銑廠工人大學。機床夾具設 計手冊.上?？茖W技術出版社，11784。 12 李慶壽，機械制造工藝裝備設計適用手冊M，銀州：寧夏人民出版社， 117171。 17 廖念釗，莫雨松，李碩根，互換性與技術測量M，中國計量出版社， 2555：17-117。 14 王光斗，王春福，機床夾具設計手冊M ，上海科學技術出版社，2555。 15 樂兌謙，金屬切削刀具，機械工業(yè)出版社，2545：4-17