1、哈尔滨理工大学机械制造技术基础课程设计-哈 尔 滨 理 工 大 学课 程 设 计全套图纸，加 153893706题 目：制定 CA6140车床拨叉的加工工艺，设计铣断双体夹具学 院： 机械动力工程学院 姓 名： 指导教师： 系 主 任： 哈尔滨理工大学机械制造技术基础课程设计-2011年 09月 21日目 录摘 要1前 言4 1 零件的分析511 零件的作用512 零件的工艺分析52 工艺规程的设计621 毛坯的制造形式622 基准面的选择6221 粗基准的选择6222 精基准的选哈尔滨理工大学机械制造技术基础课程设计-择623 制定工艺路线624 机械加工余量工序尺寸及毛坯尺寸的确定825
2、确定切削用量及基本工时83 绘制零件图和编制工艺卡2631 绘制零件图263. 2 编制工艺文件264 夹具设计2841 问题的提出2842 夹具体设计28421 定位基准的选择28422 切削力及夹紧力的计算28423 定位误差分析30424 夹具设计及操作的简要说明305 结论32哈尔滨理工大学机械制造技术基础课程设计-6 致谢337 参考文献34前 言毕业设计是学生在学校完成了大学四年的全部课程，并在进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节，也是学生在校学习阶段的最后一个重要的教学环节，是完成工程师基本训练的一个必不可少的过程。通过毕业设计培养学生综合运用所学知识独立解决本专业一般工程技
3、术问题的能力，树立正确的设计思想和工作作风。毕业设计是在毕业实习的基础上进行的，根据自己的设计课题，在毕业实习期间认真调查研究、搜索资料。本次设计是提高 CA6140 车床上拨叉的加工效率，设计正确的加工工艺路线，以及某道工序的夹具。这次设计涉及到机床，机械加工工艺，工装夹具等机制专业的几乎所有的专业基础知识。是一次全面地，系统地检查自己在大学期间对专业知识学习的情况，在整个设计过程中做到严谨认真，一丝不苟的精神，尽量使自己的设计达到理想的水平，通过独立的查找资料，分析，计算完成方案设计，图纸设计和编写技术文件等，设计了这套比较完整的加工工艺路线，使自己对机制专业有了更深刻的认识。由于时间短促
4、，经验不足以及水平有限，本次设计难免许多不妥和错误之处，敬请批评指正，以便及时改正。1.零件分析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 20mm 的孔与操作机构相连，下方的 50mm的半孔则哈尔滨理工大学机械制造技术基础课程设计-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 车床上的拨叉共有两处加工表面。其间有一定的位置要求，分述如下：1.2.1 以 20mm为中心的加工表面这一组加工表
5、面包括：20mm 的孔，以及其上下表面，孔壁上有一个装配时要钻铰的 8mm的锥孔，一个 M6 的螺纹孔，和一个缺口。1.2.2 以 50mm为中心的加工表面这一组加工表面包括：50mm 的孔，以及其上、下端面；这两组表面有一定的位置要求；（1） 50mm的孔的上、下表面与 20的孔的垂直度误差为0.07mm。（2） 20mm的孔的上、下表面与 20的孔的垂直度误差为0.05mm。（3） 50mm、20mm 的孔的上、下表面以及 50mm的孔的内表面的粗糙度误差为 3.2um。（4） 20mm的孔的内表面的粗糙度误差为 1.6um，精度为 IT7。2. 工艺规程设计2.1 毛坯的制造形式零件材料
6、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。哈尔滨理工大学机械制造技术基础课程设计-图一 毛坯图2.2 基准面的选择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 20mm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 20mm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72mm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，
7、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：工序一：退火哈尔滨理工大学机械制造技术基础课程设计-工序二：粗、精铣 20 mm、50 mm 的下表面，保证其粗糙度为 3.2 um工序三：以 20 mm 的下表面为精基准，粗、精铣 20 mm 的孔的上表面，保证其粗糙度为 3.2 um,其上、下表面尺寸
8、为 30mm，工序四：以 20 mm 的下表面为精基准，钻、扩、铰、精铰20 mm 的孔，保证其内表面粗糙度为 1.6 um，垂直度误差不超过 0.05mm 工序五：以 20 mm 的下表面为精基准，粗、半精镗 50 mm的孔，保证其内表面粗糙度为 3.2 um工序六；以 20 mm 的下表面为精基准，粗、精铣 50 mm 的上表面，保证其与孔的垂直度误差不超过 0.07mm，其上、下表面尺寸为 12mm工序七：铣断工序八：以 20 mm 的孔为精基准，钻 8 mm 的锥孔的一半4 mm，装配时钻铰 工序九：以 20mm的孔为精基准，钻 5mm的孔，攻 M6 的螺纹工序十：以 20 mm 的孔
9、为精基准，铣缺口，保证其粗糙度为12.5um工序十一：检查上面的工序可以是中批生产，但是其效率不高，并且工序四中的钻孔方法在钻孔是可能会偏离中心。经综合考虑，采用下面的方案二。工艺路线方案二：工序一；退火工序二：粗、精铣 20 mm、50 mm 的下表面，保证其粗糙度为 3.2 um工序三：以 20 mm 的下表面为精基准，粗、精铣 20 mm、50 mm 的孔的上表面，保证其粗糙度为 3.2 um，20 mm 的上、下表面尺寸为 30mm，50 mm的上、下表面尺寸为 12mm哈尔滨理工大学机械制造技术基础课程设计-工序四：以 20 mm 的下表面为精基准，钻、扩、铰、精铰2 0 mm 的孔
10、，保证其内表面粗糙度为 1.6 um，垂直度误差不超过 0.05 mm 工序五：以 20 mm 的下表面为精基准，粗、半精镗 50 mm的孔，保证其内表面粗糙度为 3.2 um工序六：铣断工序七：以 20 mm 的孔为精基准，钻 8 mm 的锥孔的一半4 mm，装配时钻铰 工序八：以 20 mm 的孔为精基准，钻 5 mm 的孔，攻 M6 的螺纹工序九：以 20 mm 的孔为精基准，铣缺口，保证其粗糙度为12.5 um工序十：检查2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“CA6140 车床拨叉”零件的材料为 HT200 硬度为 190210HB，毛坯重量为 2.2Kg,生产类型为中批量，
11、铸件毛坯。又由 （以下称工艺手册 表 1.3-1 查得毛坯的制造方法采用壳模铸造级，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、延轴线方向长度方向的加工余量及公差（20mm、50mm 端面）查工艺手册表 2.24 取 20mm、50mm 端面长度余量为 2.5mm(均为双边加工)。铣削加工余量为：a )粗铣： 1.5mm b)精铣：1mm毛坯尺寸及公差为：（35 土 0.3）mm （ 17 土 0.25）mm2、内孔（50mm 已铸成孔）查 工艺手册表 2.22.5，取 50mm已铸成长
12、度余量为 3mm，即已铸成孔 44mm。镗削加工余量为：a )粗镗： 2mm b)半精镗：1mm毛坯尺寸及公差为：（48 土 0.3）mm （ ） mm0.523、其他尺寸直接铸造得到。 哈尔滨理工大学机械制造技术基础课程设计-2.5 确定切削用量及基本工时2.5.1 工序二：粗、精铣孔 20mm、50mm 的下表面（1） 加工条件工件材料：HT200。 b=0.16GPa HBS=190210，铸件机床：XA5032 立式铣床刀具；W18Cr4V 硬质合金端铣刀 W18Cr4V 硬质合金端铣刀，牌号为 YG6，由切削用量简明手册 后称切削手册表 3.1 查得铣削宽度 ae Pcc,故校验合格
13、。最终确定 ap=1.5mm nc=475r/min vfc=600mm/min vc=119.3m/min fz=0.13mm/zf)计算基本工时mfLtV公式中： L=l+y+；根据切削手册表 3.26，可得 l+=12mm,所以L=l+y+=32+12=44mm故 =44/600=0.073minmt2)粗铣 50mm的下表面a)铣削 50mm的下表面与铣削 20mm的下表面的相关参数及其用量等都相同。即 ap=1.5mm nc=475r/min vfc=600mm/s vc=119.3m/min fz=0.13mm/zb)计算基本工时mfLtV公式中： L=l+y+；根据切削手册表 3
14、.26，可得 l+=0 所以L=l+y+=72mm故 =72/600=0.12minmt3)精铣孔 20mm的下表面a) 切削深度 因切削用量较小，故可以选择 ap=1.0mm, 一次走刀即可完成所需尺寸b)每齿进给量：由切削手册表 3.30 可知机床的功为 7.5KW，查切哈尔滨理工大学机械制造技术基础课程设计-削手册表 3.5 可得 f=0.50.7mm/r，由于是对称铣，选较小量 f=0.7mm/rc)查后刀面最大磨损及寿命查切削手册表 3.7，后刀面最大磨损为（1.01.5）mm查切削手册表 3.8, 寿命 T=180mind)计算切削速度 按切削手册表 3.27 中的公式：voc v
15、mprpzecdqvkTaxfyu也可以由表 3.16 查得 =124mm/s vf =395mm/min n=494r/min,根据cvXA5032 铣床参数，选 n=475r/min vf =375mm/min , 则实际的切削速度为10occdn所以 = =119.3m/min,实际进给量cv3.148075fczvfnz所以 = =0.08mm/zzvf375410e)校验机床功率 查切削手册表 3.24，Pcc=1.1KW,而机床所提供的功率 Pcm 为 1.7KW，所以 Pcm Pcc,故校验合格。最终确定 ap=1.0mm nc=475r/min vfc=375mm/min vc
16、=119.3mm/minf)计算基本工时mfLtV公式中： L=l+y+；根据切削手册表 3.26，可得 l+=80mm, 所以L=l+y+=32+80=112mm故 =112/375=0.3minmt2)精铣 50mm的下表面a)铣削 50mm的下表面与铣削 20mm的下表面的相关参数及其用量等都相同。即 a p=1.0mm nc=475r/min vfc=375mm/min vc=119.3mm/m哈尔滨理工大学机械制造技术基础课程设计-b)计算基本工时mfLtV公式中： L=l+y+；根据切削手册 表 3.26，可得 l+=80mm 所以L=l+y+=72+80=152mm故 =152/
17、375=0.405minmfLtV2.5.2 工序三：粗、精铣孔 20mm、50mm 的上表面本工序的切削用量及基本工时与工序一中的粗、精铣孔20mm、50mm 的下表面相同。2.5.3 工序四：钻、扩、铰、精铰 20mm的孔（一） 钻 18mm的孔（1）加工条件工艺要求：孔径 d=18mm, 孔深 l=30mm,通孔 ，用乳化液冷却机床 ：Z535 型立式钻床刀具 ：高速钢麻花钻头选择高速钢麻花钻头，其直径 do=18mm,钻头几何形状为：由切削手册表 2.1 及表 2.2 选修磨横刃，=28 o o=10o 2=118o 21=70o b=3.5mm b=2mm l=4mm(2) 切削用量
18、1) 决定进给量 fa)、按加工要求决定进给量 根据切削手册表 2.7，当铸铁的强度b 200HBS do=18mm 时，f=0.700.86mm/r Mc 又根据切削手册表 2.23，当 b=(170213)MPa do Mc 又根据切削手册表 2.23，当 b=(170213)MPa do Mc 又根据切削手册表 2.23，当 b=(170213)MPa do3,故取修正系数 K=0.8所以 f=(0.180.22)x0.8=(0.1440.176) mm/r b) 按钻头强度决定进给量 根据表 2.8，当 b=190MPa,do Mc哈尔滨理工大学机械制造技术基础课程设计-又根据切削手册
19、表 2.23，当 b=(170213)MPa do Mc又根据切削手册表 2.23，当 b=(170213)MPa do=10mm f=0.53mm/r vc=15.1m/min 时 Pc=1.0KW根据 Z525 钻床说明书, P cPE所以有 Mc Mm PcPE 故选择的切削用量可用。即 f=0.28mm/r n=nc=960r/min vc=13.6m/min(3)计算基本工时哈尔滨理工大学机械制造技术基础课程设计-mLtnfL=l+y+ 由切削手册表 2.29 查得 y+=2.5mm故 =0.03min62.5908mt（2）攻 M6 的螺纹由工艺设计手册 表 6.2-14 可知12
20、12moLllt ifnf其中：l 1=(13)p l2=(23)p公式中的 no为丝锥或工件回程的每分钟转数（r/min）; i 为使用丝锥的数量；n 为丝锥或工件每分钟转数（r/min） ；d 为螺纹大径；f 为工件每转进给量 等于工件螺纹的螺距 p由上述条件及相关资料有； f=p=1mm/r d=6mm n=680r/minno=680r/min i=1 所以(1) 切削速度 10odnv所以 = =10.7m/minv3.14680(2) 基本工时=0.03min22.5.16801mt2.5.8 工序九：铣缺口（1）加工条件工件尺寸：长为 25mm, 宽为 10mm机床：XA5032
21、 立式铣床刀具；W18Cr4V 硬质合金端铣刀 W18Cr4V 硬质合金端铣刀，牌号为 YG6，由切削用量简明手册后称切削手册表 3.1 查得铣削宽度 ae=90mm,深度 ap=6mm,齿数 Z=10时，取刀具直径 do=100mm。又由切削手册表 3.2选择刀具的前角 ro=+5o;哈尔滨理工大学机械制造技术基础课程设计-后角 ao=8o;副后角 ao=8o,刀齿斜角 s=-10o,主刃 Kr=60o,过渡刃 Kr=30o,副刃 Kr=5o,过渡刃宽 b=1mm(2)切削用量a)切削深度 因切削用量较小，故可以选择 ap=6mm,一次走刀即可完成所需尺寸。b)每齿进给量：由切削手册表 3.
22、30 可知机床的功为 7.5KW，查切削手册表 3.5 可得 f=0.140.24mm/z,由于是对称铣，选较小量f=0.14mm/zc)查后刀面最大磨损及寿命查切削手册表 3.7，后刀面最大磨损为（1.01.5）mm查切削手册表 3.8, 寿命 T=180mind)计算切削速度 按切削手册表 3.27 中的公式voc vmprpzecdqvkTaxfyu也可以由表 3.16 查得 =77m/min nt=245r/min vft =385m/min cv各修正系数为：K mv=Kmn=Kmvf=1.0Ksv=Ksn=Ksvf=0.8故 Vc=VtKv=77x1.0x0.8=61.6m/min
23、n= ntkn=245x1.0x0.8=196r/min vf=vftkvt=385x1.0x0.8=308mm/min又根据 XA5032 铣床参数，选 n=235r/min vf =375mm/s，则实际的切削速度为：10occdnv所以 = =73.8m/min,实际进给量为： cv3.14025fczvfnz哈尔滨理工大学机械制造技术基础课程设计-所以 = =0.16mm/zzvf375210e)校验机床功率 查切削手册表 3.24， 当 b=(174207)MPa ae=70mm ap=6mm do=100mm Z=10 vfc=385mm/min 近似为Pcc=4.6KW根据 XA
24、5032 型立铣说明书（切削手册表 3.30） ，机床主轴允许的功率为 Pcm=7.5x0.75=5.63KW故 PccPcm 因此选择的切削用量可以采用 即ap=6mm vf=375mm/min n=235r/min vc=73.8m/min fz=0.14mm/zf)计算基本工时mfLtV公式中： L=l+y+；根据切削手册表 3.26，可得 l+=0mm, 所以L=l+y+=25mm故 =25/375=0.07minmfLtV3. 绘制零件图和编制工艺文件3.1 绘制零件图哈尔滨理工大学机械制造技术基础课程设计-图二:零件图1.1 3.2 编制工艺文件1 机械加工工艺过程的组成工艺过程
25、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。哈尔滨理工大
26、学机械制造技术基础课程设计-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。2 工序的合理组合确定加工方法以后,就要按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等具体生产条件确定工艺过程的工序数.确定工序数有两种基本原则可供选择.工序分散原则 工序多,工艺过程长,每个工序所包含的加工内容很少,极端情况下每个工序只有一个工步,所使用的工艺设备与装备比较简单,易于调整和掌握,有利于选用合理的切削用量,减少基本时间,设备数量多,生产面积大.工序集中原则 零件的各个表面的加工集中在少数几个工序内完成,每个工序的内容和工步都较多,有利于采用高效的机床,生产计划
27、和生产组织工作得到简化,生产面积和操作工人数量减少,工件装夹次数减少,辅助时间缩短,加工表面间的位置精度易于保证,设备、工装投资大,调整、维护复杂,生产准备工作量大.批量小时往往采用在通用机床上工序集中的原则,批量大时即可按工序分散原则组织流水线生产,也可利用高生产率的通用设备按工序集中原则组织生产.将工艺规程的内容，填入具有规定的格式的卡片中，使之成为生产准备和施工依据的工艺规程文件。“机械加工工艺过程卡”和“机械加工工序卡”附后所示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，决定设计第道工序铣断双体，本夹具将用于 XA6132 卧式铣床，刀具为高速钢细齿圆锯片铣刀，对工件进行加工。4.1 问题的提出本夹具主要用于铣开双体，并且铣开的表面与 的孔有一定的20m公差要求，又在加工本道工序时， 的孔已经进行了加工，因此，20
