撥叉機械制造工藝學課程設計說明書.doc

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1、 湖南工業(yè)大學 課 程 設 計 資 料 袋 機械工程 學院（系、部） 2014~ 2015 學年第 1 學期 課程名稱 指導教師 職稱 學生姓名 專業(yè)班級 學號 題 目 撥叉的設計 成 績 起止日期 2015年 1 月 1 日～ 2015 年 1

2、 月 8 日 目 錄 清 單 序號 材 料 名 稱 資料數(shù)量 備 注 1 課程設計任務書 1 2 課程設計說明書 1 3 課程設計圖紙 1 張 4 5 6 湖南工業(yè)大學課程設計任務書 2014—2015 學年第 一 學期 機械工程 學院（系、部）機械設計與制造及自動化 專業(yè) 01 班級 課程名稱： 機械制造工藝學 設計題目： 撥叉加工工藝規(guī)

3、程制定 完成期限：自 2015年 1 月 1 日 至 2015 年 1 月8 日共 1 周 內(nèi) 容 及 任 務 1. 設計的主要技術參數(shù) 2. 設計任務 根據(jù)零件圖對零件進行工藝分析，編制工藝文件 3. 設計工作量 ① 根據(jù)零件圖對零件進行工藝分析 ② 計算零件的生產(chǎn)綱領，確定生產(chǎn)類型 ③ 確定毛坯的種類和制造方法 ④ 確定毛坯的尺寸和公差 ⑤ 擬定加工路線 ⑥ 確實各工序的加工余量，計算工序尺寸和公差 ⑦ 選擇各工序的機床設備及刀具、量具等工藝裝備

4、 ⑧ 確定各工序的切削用量 ⑨ 編制工藝文件 進 度 安 排 起止日期 工作內(nèi)容 2014年1月1日~2014年1月2日 零件的工藝分析 2014年1月2日~2014年1月6日 工藝規(guī)程設計以及制作工藝卡 2014年1月6日~2014年1月8日 整理、排版說明書以及準備答辯 參 考 資 料 【1】王先逵.機械制造工藝學［Ｍ］.北京：機械工業(yè)出版社，2006. 【2】陳錫渠.金屬切削原理與工具［Ｍ］.北京：北京大學出版社，2006. 【3】葛金印.機械制造技術基礎基本常識［Ｍ］.北京：高等教育出版社,2004. 【4】馬永杰.熱處理工藝方法600種［Ｍ］

5、.北京：化學工業(yè)出版社，2008. 【5】鄧文英.金屬工藝學［Ｍ］.北京：高等教育出版社，2008. 指導教師（簽字）： 年 月 日 系（教研室）主任（簽字）： 年 月 日 機械制造工藝學 課程設計說明書 撥叉的設計 起止日期： 2015年 1 月 1 日 至 2015 年 1 月 8 日 學 生 姓 名 班

6、 級 學 號 成 績 指 導 教 師（簽 字） 機械工程學院 2015年 1月 8日 目錄 1. 零件分析1 2. 確定生產(chǎn)類型和毛坯制造形式2 3. 選擇定位基準3 4. 選擇加工方法3 5. 制定工藝路線4 6. 確定加工余量及毛坯尺寸6 7. 工序設計10

7、 一， 零件分析 零件的功用分析： 題目所給的零件是CA6140車床的撥叉。它位于車床變速機構中，主要起換檔，使主軸回轉(zhuǎn)運動按照工作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的φ32孔與操縱機構相連，二下方的Φ48半孔則是用于與所控制齒輪所在的軸接觸。通過上方的力撥動下方的齒輪變速。兩件零件鑄為一體，加工時分開。 零件的工藝分析： 零件的材料為HT200，灰鑄鐵生產(chǎn)工藝簡單，鑄造性能優(yōu)良，但塑性較差、脆性高，不適合磨

8、削，為此以下是撥叉需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求： 1.小頭孔Φ32以及與此孔相通的的通孔、 2.以φ55. 45為中心的加工表面 這一組加工表面包括：φ55的孔，以及其上下兩個端面。這兩組表面有一定的位置度要求,即φ55的孔上下兩個端面與φ20的孔有垂直度要求。 3.由上面分析可知，可以粗加工撥叉底面，然后以此作為粗基準采用專用夾具進行加工，并且保證位置精度要求。再根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟精度及機床所能達到的位置精度，并且此撥叉零件沒有復雜的加工曲面，所以根據(jù)上述技術要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。 二，確定生產(chǎn)類型和毛坯制造形式 確定生產(chǎn)類型： 已知此撥叉零件的生產(chǎn)

9、綱領為10000件/年，零件的質(zhì)量是1.0Kg/個，查《機械制造工藝及設備設計指導手冊》321頁表15-2，可確定該撥叉生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，所以初步確定工藝安排為：加工過程劃分階段；工序適當集中；加工設備以通用設備為主，大量采用專用工裝。 確定其毛坯生產(chǎn)形式： 零件材料為HT200。考慮零件在機床運行過程中所受沖擊不大，零件結構又比較簡單，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，故選擇鑄件毛坯。查《機械制造工藝及設備設計指導手冊》324頁表15-5選用鑄件尺寸公差等級CT9級。 該零件的形狀不是很復雜，因此毛坯形狀應與零件形狀大致相似。 三，選擇定位基準 1 粗基準的選擇： 以零件的小

10、頭上端面為主要的定位粗基準，以兩個小頭孔外圓表面為輔助粗基準。粗基準的選擇。對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準。而對有若干個不加工表面的工件，則應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗基準。根據(jù)這個基準選擇原則，現(xiàn)選取φ32孔的不加工外輪廓表面作為粗基準，利用一組共兩塊V形塊支承這兩個φ32作主要定位面，限制5個自由度，再以一個銷釘限制最后1個自由度，達到完全定位,然后進行銑削。 2 精基準的選擇： 考慮要保證零件的加工精度和裝夾準確方便，依據(jù)“基準重合”原則和“基準統(tǒng)一”原則，以粗加工后的底面為主要的定位精基準，以兩個小頭孔外圓柱表面為輔助的定位精基準。 四，選擇加工

11、方法 零件的材料為HT200，灰鑄鐵生產(chǎn)工藝簡單，鑄造性能優(yōu)良，但塑性較差、脆性高，不適合磨削，為此以下是撥叉需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求： 1、小頭孔Φ32以及與此孔相通的Φ8的通孔。 2、大頭半圓孔Φ60. 3、撥叉底面、小頭孔端面、大頭半圓孔端面，大頭半圓孔兩端面與小頭孔中心線的垂直度誤差為0.07mm，小頭孔上端面與其中心線的垂直度誤差為0.05mm。 由上面分析可知，可以粗加工撥叉下端面，然后以此作為基準采用專用夾具進行加工，并且保證位置精度要求。再根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟精度及機床所能達到的位置精度，并且此撥叉零件沒有復雜的加工曲面，所以根據(jù)上述技術要求采用常規(guī)的

12、加工工藝均可保證。 平面的加工： 平面的加工有很多種方法，車，銑，刨，磨，拉都可以，對于車削加工一般比較適用于回轉(zhuǎn)體，而我們這里工件為非回轉(zhuǎn)體，所以不適合選用車削加工，刨平面只適用于端面，所以不選用，介于該工件的最大精度為IT8，精銑能夠達到此精度，多以我們選用銑床來加工平面。 孔及退刀槽的加工： 孔的加工方法有鉆擴鉸，鏜，拉，磨等。對于該工件上的孔，都屬于未注公差，可一次性鉆出，但方孔需要用銑刀來銑。 五，制定工藝路線 5.1工序的集中與分散 選用工序集中原則安排軸承座的加工工序。該撥叉的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，可以采用萬能型機床配以專用工、夾具，

13、以提高生產(chǎn)率；而且運用工序集中原則使工件的裝夾次數(shù)少，不但可縮短輔助時間，而且由于在一次裝夾中加工了許多表面，有利于保證各加工表面的相對位置精度要求。 5.2,工序順序的安排 （1）遵循“先基準后其他”原則（2）遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，后安排精加撥叉加工工藝過程（3）遵循“先面后孔”原則右端面 5.3熱處理工序 鑄造成型后，對鑄件進行退火處理，可消除鑄造后產(chǎn)生的鑄造應力，提高材料的綜合力學性能。該撥叉在工作過程中不承受沖擊載荷，也沒有各種應力，故采用退火處理即可滿足零件的加工要求。 5.4輔助工序 在半精加工后，安排去毛刺、清洗和終檢工序。

14、綜上所述，該軸承座工序的安排順序為：在、熱處理——基準加工——粗加工——精加工。 5.5工序的安排根據(jù)零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求，以及加工方法所能達到的經(jīng)濟精度，在生產(chǎn)綱領已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機床配以專用工卡具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。查《機械制造工藝設計簡明手冊》第20頁表1.4-7、1.4-8、1.4-11，選擇零件的加工方法及工藝路線方案如下： 工序1 退火 工序2粗銑Φ32、Φ48下端面，以T2為粗基準，采用X51立式銑床加專用 夾具； 工序3精

15、銑Φ32、Φ48下端面，以T2為粗基準，采用X51立式銑床加專用夾具； 工序4粗銑Φ32上端面，以T1為定位基準，采用X51立式銑床加專用夾具； 工序5粗銑Φ48上端面，以T4為定位基準，采用X51立式銑床加專用夾具； 工序6精銑Φ32上端面，以T1為定位基準，采用X51立式銑床加專用夾具； 工序7精銑Φ48上端面，以T4為定位基準，采用X51立式銑床加專用夾具； 工序8鉆Φ32孔，以Φ32外圓和T2為基準，采用Z525立式鉆床加專用夾具； 工序9擴Φ32孔，以Φ32外圓和T2為基準，采用Z525立式鉆床加專用夾具； 工序10粗鉸Φ32孔，以Φ32外圓和T2為基準，采用Z

16、525立式鉆床加專用夾具； 工序11精鉸Φ32孔，以Φ32外圓和T2為基準，采用Z525立式鉆床加專用夾具； 工序12粗鏜Φ48孔，以D1為定位基準，采用T68臥式鏜床加專用夾具； 工序13半精鏜Φ48孔，以D1為定位基準，采用T616臥式鏜床加專用夾具； 工序14鉆、鉸Φ8錐孔，以T1和零件中線為基準，采用Z525立式鉆床加專用夾具； 工序15鉆M6底孔，攻螺紋，以T1和零件中線為基準，采用Z525立式鉆床并采用專用夾具； 工序16銑斷以D1為基準，采用X61臥式銑床加專用夾具； 工序17 去毛刺； 工序18 終檢。 六，確定加工余量及毛坯尺寸 1、圓柱表

17、面工序尺寸： 前面根據(jù)資料已初步確定工件各面的總加工余量，現(xiàn)在確定各表面的各個加工工序的加工余量如下： 加工表面 加工內(nèi)容 加工余量 精度等級 表面粗 糙度 工序余量 最小 最大 Φ48IT12 （D2） 鑄件 7.0 CT12 粗鏜 4.0 IT12 6.3 0.95 6.8 半精鏜 3.0 IT10 3.2 2.9 3.25 Φ32IT7 （D1） 鉆 18 IT11 17.89 18 擴 1.8 IT10 6.3 1.716 1.910 粗鉸 0.14 IT8 3.2

18、 0.107 0.224 精鉸 0.06 IT7 1.6 0.039 0.093 2、平面工序尺寸： 工序號 工序內(nèi)容 加工余量 基本尺寸 經(jīng)濟精度 工序尺寸偏差 工序余量 最小 最大 鑄件 5.0 CT12 01 粗銑φ32孔下端面 4.0 28.0 12 1.5 7.75 02 粗銑φ32孔上端面 4.0 28.0 12 1.5 7.75 03 粗銑φ48孔上端面 4.0 50.0 12 1.8 6.38 07 精銑φ32孔下端面 1.0 28.0 8

19、 0.75 1.283 08 精銑φ32孔上端面 1.0 28.0 8 0.75 1.283 10 精銑φ48孔端面 1.02 46.0 8 0.951 1.016 毛坯基本尺寸查《機械制造工藝設計簡明手冊》第41頁表2.2-5，選用加工余量為MA-H級，并查表2.2-4確定各個加工面的鑄件機械加工余量，鑄件的分型面的選用及加工余量，如下表所示： 簡 圖 加工面代號 基 本 尺 寸 加工余量等級 加工余量 說 明 D1 32 H 12 空降一級雙側加工 D2

20、 62 H 3.52 空降一級雙側加工 T2 53 H 5 單側加工 T3 65 H 5 單側加工 T4 85 H 5 單側加工 簡 圖 加工面代號 基本尺寸 加工余量等級 加工余量 說明 D1 32mm G 3.02 孔降一級雙側加工 D2 57mm G 3.02 孔降一級雙側加工 T2 117mm 6.5 單側加工 T3 48mm G 2.5 單側加工 T4 60mm 6.5 單側加工 七，工序設計 工序Ⅰ 粗銑Φ20、Φ50下端面

21、，以T2為粗基準 1. 加工條件 工件材料：HT200,σb =170~240MPa，鑄造;工件尺寸：aemax=74mm，l=176mm; 加工要求：粗銑φ20孔下端面，加工余量4mm; 機床：X51立式銑床； 刀具：YG6硬質(zhì)合金端銑刀。銑削寬度ae≤90,深度ap≤6,齒數(shù)z=12,故根據(jù)《機械制造工藝設計簡明手冊》（后簡稱《簡明手冊》）表3.1，取刀具直徑d0=125mm。根據(jù)《切削用量手冊》（后簡稱《切削手冊》）表3.16，選擇刀具前角γ0＝0后角α0＝8，副后角α0’=10，刃傾角λs=－10,主偏角Kr=60,過渡刃Krε=30,副偏角Kr’=5。 2. 切削用量

22、1）確定切削深度ap 因為余量較小，故選擇ap=4mm，一次走刀即可完成。 2）確定每齒進給量fz 由于本工序為粗加工，尺寸精度和表面質(zhì)量可不考慮，從而可采用不對稱端銑，以提高進給量提高加工效率。根據(jù)《切削手冊》表3.5，使用YG6硬質(zhì)合金端銑刀加工，機床功率為4.5kw（據(jù)《簡明手冊》表4.2-35，X51立式銑床）時： fz=0.09~0.18mm/z 故選擇：fz=0.18mm/z。 3）確定刀具壽命及磨鈍標準 根據(jù)《切削手冊》表3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為1.5mm；由于銑刀直徑d0=125mm，故刀具使用壽命T=180

23、min（據(jù)《簡明手冊》表3.8）。 4）計算切削速度vc和每分鐘進給量vf 根據(jù)《切削手冊》表3.16，當d0=125mm，Z=12，ap≤7.5，fz≤0.18mm/z時，vt=98m/min,nt=250r/min,vft=471mm/min。各修正系數(shù)為：kMV= 1.0，kSV= 0.8。切削速度計算公式為： 其中 ，，，，，，，，，，，，，將以上數(shù)據(jù)代入公式： 確定機床主軸轉(zhuǎn)速： 。 根據(jù)《簡明手冊》表4.2-36，選擇nc=300r/min,vfc=390mm/min,因此，實際進給量和每分鐘進給量為： vc==m/min=118m/min f zc=v f

24、c/ncz=390/30012 mm/z=0.1mm/z 5)校驗機床功率 根據(jù)《切削手冊》表3.24，近似為Pcc=3.3kw,根據(jù)機床使用說明書，主軸允許功率Pcm=4.50.75kw=3.375kw>Pcc。故校驗合格。最終確定:ap=4.0mm，nc=300r/min，vf=390mm/s，vc=118m/min，fz=0.1mm/z。 6）計算基本工時 tm＝L/ vf，L=l+ y+Δ，l=176mm. 查《切削手冊》表3. 26，入切量及超切量為：y+Δ=40mm，則： tm＝L/ Vf=(176+40)/390=0.81min。 工序2 粗銑Φ32上端

25、面，以T1為定位基準； 切削用量和時間定額及其計算過程同工序Ⅰ。 工序3 粗銑Φ48上端面，以T4為定位基準 刀具：YG6硬質(zhì)合金端銑刀， 機床：X51立式銑床 根據(jù)《切削手冊》查的， 現(xiàn)采用X51立式銑床，根據(jù)《簡明手冊》4.2-36查得取 ，故實際切削速度 當時，工作臺每分鐘進給量應為 查說明書，取 計算切削工時 因此 工序4 鉆Φ20孔，以Φ32外圓和T2為基準，保證垂直度誤差不超過0.05mm 1. 選擇鉆頭 根據(jù)《切削手冊》表2.1.2.2，選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時do=18mm，鉆頭采用雙錐后磨橫刀，后角αo＝12，二重刃長度bε=

26、3.5mm,橫刀長b=2mm,寬l=4mm,棱帶長度，， 2.選擇切削用量 （1）確定進給量 按加工要求確定進給量：查《切削手冊》，，，由《切削手冊》表2.7,系數(shù)為0.5,則： 按鉆頭強度選擇:查《切削手冊》表2.8,鉆頭允許進給量為：； 按機床進給機構強度選擇：查《切削手冊》表2.9，機床進給機構允許軸向力為8330N時，進給量為。 以上三個進給量比較得出，受限制的進給量是工藝要求，其值為：0.215~0.265mm/r。根據(jù)《簡明手冊》表4.2-16,最終選擇進給量。 由于是通孔加工，為避免即將鉆穿時鉆頭折斷，故應在即將鉆穿時停止自動進給而改為手動進給。 根據(jù)

27、《切削手冊》表2.19查出,鉆孔時軸向力Ff=2500N，軸向力修正系數(shù)為1.0，故Ff=2500N。根據(jù)Z525立式鉆床使用說明書，機床進給機構允許的最大軸向力為8830N﹥Ff，故所選進給量可用。 （2）確定鉆頭磨鈍標準及壽命　 后刀面最大磨損限度（查《簡明手冊》）為0.6mm，壽命． 　（3）切削速度 查《切削手冊》表2.30，切削速度計算公式為： （m/min） 其中，，，，，，，，，查得修正系數(shù)：，=，，，故實際的切削速度： （4）檢驗機床扭矩及功率 查《切削手冊》表2.20，當f≤0.26, do≤19mm時，Mt=31.78N?m，修正系數(shù)均為1.0，

28、故MC=31.78 N?m。 查機床使用說明書：Mm =144.2 N?m。 查《切削手冊》表2.23,鉆頭消耗功率：Pc=1.3kw。 查機床使用說明書，。 由于，，故切削用量可用，即： ，， 3、計算工時 工序5擴Φ20孔，以Φ32外圓和T2為基準，保證垂直度誤差不超過0.05mm,孔的精度達到IT10。 4、擴孔至Φ29 查《切削手冊》表2.10，擴孔進給量為：，并由機床使用說明書最終選定進給量為：。 根據(jù)資料，切削速度 ，其中為用鉆頭鉆同樣尺寸實心孔時的切削速度，故 根據(jù)機床使用說明書選取 。 基本工時 工序6

29、粗鏜Φ48孔，以D1為定位基準 機床：T68臥式鏜床 單邊余量 由《簡明手冊》4.2-20查得取 由《簡明手冊》4.2-21查得取 計算切削工時 工序7 銑斜肩，以D1和T2為定位基準 刀具：硬質(zhì)合金三面刃銑刀 機床：X51立式銑床 根據(jù)《簡明手冊》查得：。根據(jù)《切削手冊》查得：因此： 現(xiàn)采用X51立式銑床，取：，故實際切削速度為： 當時，工作臺每分鐘進給量應為： 根據(jù)《切削手冊》表4.2-37查得,?。?。 計算切削基本工時： 因此： 工序8 精銑Φ20下端面，以T2為基準 刀具：YG6硬質(zhì)合金端銑刀； 機床：X51立式銑床； 查

30、《切削手冊》表3.5，進給量，取為0.5mm/r 參考有關手冊，確定，采用YG6硬質(zhì)合金端銑刀，，則： 現(xiàn)采用X51立式銑床，根據(jù)《簡明手冊》表4.2-36，取 故實際切削速度： 當時，工作臺每分鐘進給量：，取為980mm/min 本工序切削時間為：min 工序9 精銑Φ20上端面，以T1為基準 切削用量同工序Ⅶ 精銑時 基本工時：min 工序10 粗鉸Φ32孔，以T2和Φ48外圓為基準 （1）粗鉸至 刀具：專用鉸刀 機床：Z525立式鉆床 根據(jù)有關手冊的規(guī)定，鉸刀的進給量為0.8～1.2mm/z,進給量取0.81mm/r，機床主軸轉(zhuǎn)

31、速取為=140r/min，則其切削速度為： 。 機動時切削工時，=38mm， 工序11 精鉸Φ32孔，以T2和Φ50外圓為基準 (2) 精鉸至 刀具： 機床：Z525立式鉆床 根據(jù)有關手冊的規(guī)定，鉸刀的進給量取0.48mm/r，機床主軸轉(zhuǎn)速取為：=140r/min，則其切削速度為： 機動時切削工時，=38mm 工序12精銑Φ48端面，以D1為基準。 機床：X51立式銑床 刀具：硬質(zhì)合金立銑刀（鑲螺旋形刀片），由《切削手冊》表3.6查得：,即27m/min，因此，。現(xiàn)采用X51立式銑床，取 ，工作臺每分鐘進給量應為： 查機床使用說明書，取 。 銑削基本工時：

32、 工序13 半精鏜Φ48孔，以D1做定位基準。 單邊余量,可一次切除，則 。 由《切削手冊》表1.6查得，進給量取為0.27mm/r。由《切削手冊》表1.1查得，，則： 查《簡明手冊》表4.2-20，取為630r/min。 加工基本工時： 工序14 鉆、鉸Φ8錐孔，以T1和零件中線為基準。 刀具：專用刀具 機床：Z525立式鉆床 確定進給量：根據(jù)《切削手冊》表2.7查得，， 查Z525機床使用說明書，現(xiàn)取。查《切削手冊》表2.15， ，計算機床主軸轉(zhuǎn)速： 按機床選取，所以實際切削速度為： 計算切削基本工時： 工序15 銑斷，以D1為基準。 選擇鋸片銑刀，d=160mm，l=4mm，中齒，Z=40 采用X61臥式銑床，查《簡明手冊》，選擇進給量為：,切削速度為：，則： 根據(jù)《簡明手冊》表4.2-39，取，故實際切削速度為： 此時工作臺每分鐘進給量應為： 查《簡明手冊》表4.2-40，剛好有。 計算切削基本工時： 21