机械制造技术基础课程设计说明书.doc

1、1机 械 制 造 技 术 基 础课程设计说明书题目： CA6140 车床拨叉 831008 的机械加工工艺规程制定及铣断工序专用夹具的设计姓 名：潘冠廷专业年级：机制 083院 系：机械与电子工程学院指导教师：冯涛 王宏斌 刘志杰完成日期：2011.03.042一.零件的工艺分析1.零件的功用题目所给的零件是极限开关座，所谓极限就是最后的一道防线，是作为限位来用的，他的工作原理是：在开关的一端有一可拨动的连杆（此连杆上动或下动均可切断电源） ，在设备上有一固定的突出凸铁，在线路限位失灵的情况下，开关连杆就会碰到设备上的突出凸铁，直接切断电源，从而保护人身与设备的安全，大多用在设备的往返部分上，

2、比如建筑用的升降机。2.零件的工作条件和结构特点这次课程设计主要设计是极限开关座的盖，此改必须在绝缘条件下工作。该极限开关座结构简单，无复杂面，用普通机床和刀具即可加工。3.主要加工面(1).以 36孔为中心的加工面：a.5锥销孔及其上下端面，双边。c.底部与对称中心面成 47du 的斜面d.孔壁上有装配时需要钻铰的 fai8 锥孔(2).以 fai50 半孔为中心的加工面：a.fai50 孔及其上下端面(fai20 孔与 fai50 半孔下端面为同一加工面 )4.设计基准拨叉下端面为高度方向设计基准，空的中心线为径向设计基准。设计基准如图 1.1.4。图 1.1.4如图：面 B、C 、D、E

3、 以面 A 为基准；面 G 以面 E 为基准；面 F 以面 B 为基准；螺纹孔 M6 中心线以截面 HH 为基准；锥孔 fai8 中心线以螺纹孔 M6 中心线为基准；面 M 以截面 JJ 和截面 KK 为基准；fai50 孔中心线以 fai20 孔中心线为基准；fai20 孔与 fai50 孔径向尺寸分别以各自中心线为基准。35.零件形状与位置精度分析fai20 孔的上端面对其中心线的垂直度误差为 0.05mm，且表面粗糙度值为 Ra=3.6um；孔 fai50 孔上端面和拨叉下端面对 fai20 孔中心线的垂直度误差为 0.07mm，且表面粗糙度值为Ra=3.2um；底部斜面粗糙度值为 Ra

4、=12.5um；fai50 孔内壁粗糙度值都为 Ra=3.2um；fai20 孔内壁粗糙度值都为 Ra=1.6um。由1P129 表 5.8 知，普通机床加工均可达到以上精度要求。二.毛坯的选择1.毛坯的类型及制造方法考虑拨叉在工作时端面承受压力，且不受重载冲击，断面硬度要高，耐磨性要好。因此，使用HT200 作为制造材料。又因为零件结构简单，生产类型为大批量，故选择砂型铸造，采用机器造型。另外，考虑到零件结构的特殊性，可将两个零件铸在一起，fai50 孔需要铸出，而 fai20 孔不必铸出，可在钻床上加工出来。2.加工总余量的确定查2P18 表 2-2，选用铸件尺寸公差等级为 CT9，加工余

5、量等级 MA 为 G 级，可以确定各个加工面的余量，如下表 2.2.1。表 2.2.1铸件图 加工面 基本尺寸 加工余量 备注D1 20 20 未铸出孔D2 50 2.5*2孔降一级双侧加工T2 30 2.5 单侧加工T3 12 2.5 单侧加工T4 12 2.5T1 30 2.5铸造分模面在上降一级3.铸件尺寸及其偏差的确定考虑加工余量，查2的铸件尺寸及偏差，如下表 2.3.1。表 2.3.1工序号 毛坯元素 偏差值 尺寸值10 小端高度 0.9 350.920 fai32 外圆面 0.9 320.930 大端高度 0.85 170.8540 fai50 孔径 1.4 451.450 fai

6、72 外圆面 1.1 721.160 加强筋 0.75 80.754.毛坯简图4图 2.4.1三.零件工艺规程的设计1.定位基准的选择(1).粗基准的选择选择时，应选择不加工的面作为粗基准。而在所有不加工表面中，应以与加工表面有相互位置精度要求的表面作为粗基准。对此零件来说，fai32 外圆面为不加工表面，且零件上下表面与此圆柱中心线有垂直度要求，因此选取 fai32 外圆面为粗基准。分析零件的加工工艺，fai32 外圆面只在第一道工序中使用一次，因此选取此面作为粗基准较为合适。(2).精基准的选择考虑零件的尺寸关系，依据“基准不变”与“基准重合”原则，选择粗铣后的底面和 fai20 孔的中心

7、线作为精基准。2.工艺路线的制定(1).根据零件尺寸及精度要求确定表面加工方案查3P137 表 5.8，P138 表 5.9，1P129 表 5.8 可知：a.端面尺寸精度和粗糙度要求经粗铣后精铣均可达到；b.fai20 和 fai50 两孔的上下表面要求粗糙度为 Ra=3.2um，粗铣后半精铣即可达到；c.fai20 孔要求公差等级为 IT7，表面粗糙度为 Ra=1.6um，钻孔后扩孔，再铰孔即可达到；d.fai50 孔要求公差等级为 IT12，表面粗糙度为 Ra=3.2um，粗镗后半精镗即可达到；e.铣断零件时要求断面粗糙度为 Ra=6.3，粗铣即可达到；f.47du 斜面要求表面粗糙度为

8、 Ra=12.5um，粗铣即可达到；g.fai8 锥孔可先钻出 fai6 的通孔，装配时再钻铰。(2).工艺路线方案的设定与比较方案一：工序号 工序名称 定位基准10 粗、精铣 fai20 与 fai50 下端面 fai32 外圆面20 粗、精铣 fai20 上端面 fai20 下端面30 粗、精铣 fai50 上端面 fai50 下端面40 钻、扩、铰、精铰 fai20 孔 fai20 下端面50 粗镗、半精镗 fai50 孔 fai20 孔60 铣断零件 fai20 孔570 钻 M6 底孔，攻丝 fai20 孔上端面、零件对称中心线80 铣 47du 斜面 fai20 孔下端面、零件对称

9、中心线90 钻 fai8 锥孔的底孔 fai6 fai20 孔上端面、零件对称中心线100 去毛刺110 检验方案二：工序号 工序名称 定位基准10 粗铣 fai20 与 fai50 下端面 fai32 外圆面20 粗铣 fai20 上端面 fai20 下端面30 粗铣 fai50 上端面 fai50 下端面40 钻、扩、粗铰 fai20 孔 fai20 下端面50 粗镗 fai50 孔 fai20 孔60 精铣 fai20 与 fai50 下端面 fai20 上端面、fai20 孔70 精铣 fai20 孔上端面 fai20 下端面、fai20 孔80 精铣 fai50 孔上端面 fai50

10、 下端面、fai20 孔90 精铰 fai20 孔 fai20 上端面100 半精镗 fai50 孔 fai20 孔110 铣断零件 fai20 孔120 钻 M6 底孔、攻丝 fai20 孔上端面、零件对称中心线130 钻 fai8 锥孔的底孔 fai6 fai20 孔上端面、零件对称中心线140 铣 47du 斜面 fai20 孔下端面、零件对称中心线150 去毛刺160 检验方案的比较：方案一中，粗加工与精加工混在一起，使得粗加工后要重新对刀进行精加工，因此效率很低，不经济，在整体上不符合“先粗后精”的加工原则。方案二为此作了修改，将粗加工与精加工分开，提高了效率。因此，方案而更为合理。

11、四.加工设备与工艺装备的选择1.机床设备及刀具的选择根据各个工序的加工方式查7可得到各加工方法所用到的机床和刀具如下：a.工序 10、20、30、60、70、80：X52K 立式铣床，套式面铣刀；b.工序 40：组合机床，高速钢麻花钻、锥柄扩孔钻、高速钢铰刀；c.工序 50、100：T68 卧式镗床，单刃镗刀；d.工序 90：Z525 立式钻床，高速钢铰刀；e.工序 110：X61 卧式铣床，细齿锯片铣刀；f.工序 120：组合机床，高速钢麻花钻、机用丝锥；g.工序 130：Z525 立式钻床，高速钢麻花钻；h.工序 140：X52K 立式铣床，三面刃铣刀。2.量具的选择查7可选择各个工序的量

12、具，铣断面可用游标卡尺，测量孔径可用内径百分尺和塞规，测量螺纹精度可用螺纹塞规。6五.机械加工工序设计1.圆柱表面工序尺寸查5得各工序尺寸如下表：加工表面 工序号 加工内容 加工量 精度等级 加工后尺寸40 钻孔 18 IT11 fai 0.1840 扩孔 1.8 IT10 fai .40940 粗铰 0.14 IT8 fai .31fai2040 精铰 0.06 IT7 fai 0.21铸件 2.5(单边 ) CT9 fai 4550 粗镗 2.0(单边 ) IT12 fai 0.28fai50100 半精镗 0.5(单边 ) IT12 fai .5022.平面工序尺寸查5得各工序尺寸如下表

13、：基本尺寸工序号 工序内容 加工余量 公差等级fai20 端面 fai50 端面铸件 CT9 35.00.9 17.00.8510 粗铣 fai20 与 fai50 下端面 2.0 IT13 0.390.271520 粗铣 fai20 上端面 2.0 IT13 0.10.30 粗铣 fai50 上端面 2.0 IT13 .39.2760 精铣 fai20 与 fai50 下端面 0.5 IT11 0.1650.1570 精铣 fai20 孔上端面 0.5 IT11 0.30.80 精铣 fai50 孔上端面 0.5 IT11 .1.61823.切削用量的确定(1).工序 10：粗铣 fai20

14、 与 fai50 下端面本工序选用 YG6 硬质合金套式面铣刀，齿数 =10，直径 =80mm。zD因为是粗加工，故选背吃刀量 =2.0mm,一次走刀即可完成。pa查7P9.36 表 9-10，得到每齿进给量的推荐值为 =0.140.24mm/z，加工铸铁可取大值，即zf7=0.24mm/z。zf查7P9.40 表 9-14 知 =60120m/min。粗加工为提高生产效率，可选较大转速，取机床主轴转cv速 n=475r/min， m/min，在推荐范围内，因此铣削速度3.14807190cDn=119m/min。cv(2).工序 20：粗细 fai20 上端面本工序选用 YG6 套式面铣刀，

15、齿数 =10，直径 =63mm。zD背吃刀量与每齿进给量确定与工序 10 相同，即 =2.0mm， =0.24mm/z。pazf选取主轴转速 n=600r/min， m/min。3.1460190cnv(3).工序 30：粗铣 fai50 上端面背吃刀量与每齿进给量确定与工序 10 相同，即 =2.0mm， =0.24mm/z。pazf刀具选择与工序 10 相同，故 m/min。19cv(4).工序 40：钻、扩、粗铰 fai20 孔a.钻 fai18 的孔根据6选高速钢麻花钻头，d=18mm。查7P118 表 3-38，进给量 =0.430.53mm/r，取 =0.53mm/r。f f查7P

16、123 表 3-42，切削速度为 m/min。2cvb.扩孔至 fai19.8查7P183 表 3-121 知扩孔速度 =0.1660.3m/s，取 =0.25m/s。c cv进给量 =0.20.25mm/r，取 =0.25mm/r。ffc.粗铰孔至 fai19.94选用高速钢铰刀，进给量为 =1.0mm/r。f机床主轴转速为 n=140r/min，故 8.77m/min。1409.cDnv(5)工序 50：粗镗 fai50 孔本工序选用 T68 卧式镗床，单边加工余量为 2.0mm，因此背吃刀量为 =2.0mm。pa查7P101 表 322，得进给量 =0.52mm/r。f(6).工序 60

17、：精铣零件下端面本工序刀具选择与工序 10 相同，精加工 =0.5mm，每齿进给量 取较小值，即 =0.14mm/z。pazfzf切削速度 =119m/min。cv8(7).工序 70：精铣 fai20 上端面本工序刀具选择与工序 20 相同，切削用量与工序 60 相同。(8).工序 80：精铣 fai50 上端面：本工序刀具选择与工序 10 相同，切削用量与工序 60 相同。(9).工序 90：精铰 fai20 孔本工序加工余量为 0.06mm，进给量 =0.48mm/r。f当主轴转速为 n=140r/min，切削速度为 m/min。3.14208.0cDnv(10).刚需 100：半精镗

18、fai50 孔本工序加工余量为 1mm，一次切除。取背吃刀量 =0.5mm，查6得进给量 =0.250.4mm/r，取 =0.3mm/r。paff查7P213 表 4-7-1，主轴转速 n=630r/min，故 m/min，取3.1450698.0cDnv=100m/min。cv(11).工序 110：铣断零件本工序选用 X61 卧式铣床，刀具为细齿锯片铣刀， D=160mm，齿数 =50，宽度 B=4.0mm。z每齿进给量取 =0.1mm/z。zf去主轴转速为 n=100r/min，则切削速度为 m/min。3.14605.20cDnv(12).工序 120：钻 M6 底孔，攻丝a.钻 M6

19、 底孔查6P6.38 表 6-23，得钻底孔选钻头直径为 =5mm。d进给量可查6P7.21 表 7-9，取 =0.24mm/r，钻削速度 =25m/min。f vb.攻丝查6P6.37 表 6-22，选机用丝锥 M6，P=1mm。机床主轴转速为 n=400r/min，则 m/min。3.1460.70cdnv(13).工序 130：钻 fai8 锥孔的底孔本工序选用 Z525 立式钻床，钻头直径为 =6mm。查6得进给量 =0.220.26mm/r，取 =0.22mm/r。f f选主轴转速 n=680r/min， m/min。3.1468012.0cdnv(14).工序 140：铣 47du

20、 斜面本工序选用 X51 立式铣床，刀具选用 YG6 型三面刃铣刀，查6P9.15 取 D=63mm， =16。z每齿进给量 =0.1mm/z。zf主轴转速查7P226 表 4-16-1，得 n=100r/min。工作台每分钟进给量 mm/min，查7P226 表 4-16-2，取工作台0.160mzfn9每分钟进给量为 =165mm/min。mf六.专用夹具的设计1.工件定位方案的确定与定位装置的确定fai50 孔的中心线与 fai20 孔的中心线间有位置精度要求，因此选 fai20 孔为主要定位基准。定位元件采用支撑板、一个圆柱定位销和一个菱形定位销。其中，支撑板在零件底部，限制三个自由度

21、，圆柱销和菱形销限制三个自由度，原理图如下图 6.1.1。图 6.1.12.夹具的确定结合定位方案和定位元件，因生产类型为大批量生产，快速夹紧是关键，故采用移动压板式偏心夹紧机构。3.夹紧力的确定铣断时用高速钢细齿锯片铣刀， =160mm，齿数 =50，查7P105 表 3-25 得铣削力计算公式为0dz.830.65.83ZFezpCafdaz其中， =30， =12mm， =0.1mm/z， =4mm.z则 =156.48N0.83.650.8312145Z 查7P103 图 3-2、图 3-3，知：逆铣时水平分力为 =(11.2) ，顺铣时水平分力为 =(11.2) 。HFZHFZ取大者

22、，即 =1.2 ，因此 = =187.78N。HZ1.256.48考虑安全系数 ，1234K其中， 为基本安全系数， =1.5；11为加工性质系数， =1.1；22为刀具钝化系数， =1.1；3K3K10为断续切削系数， =1.1。4K4K则总的水平分力 。HF要克服水平铣削力 ，实际夹紧力为 ，则有下面的关系： 。N12()HNFK其中， 、 分别为工件底部与支撑板和工件上部与压紧件之间的摩擦系数，12，120.5因此 ，即夹紧力为 750N。312.187.50052HKFNN4.对刀块的选择考虑铣断时刀具纵向与横向尺寸都需确定，因此选用指教对刀块，对刀块尺寸见 P13。5.夹具的选择查8

23、P34 表 2-19，可得偏心夹紧机构参数推荐值。当作用力为 15 公斤力，偏心轮与加紧面和轴销的夹角均为 6du 时，直径 D=70mm 偏心轮可提供夹紧力 194 公斤力，合 1901.2N，满足要求。偏心轮尺寸如下图 6.5.1图 6.5.16.定位误差分析定位元件为一个圆柱销和一个菱形销，查8P95 表，选两个定位销的尺寸为 fai ，公差等0.132级为 6 级，则一个定位销与一个 fai20 孔的定位误差为 mm，故零件的0.21(.3).7定位误差 mm mm(0.2mm 为 fai20 孔与 fai50 孔中心线间的定位误差)，20.17.340.2即定位误差满足要求。11七.

24、主要定位元件、夹紧件尺寸的确定1 圆柱销2.菱形销3.球面垫圈124.偏心轮用压板5.支撑板136.定位键X61 卧式铣床工作台 T 形槽宽 B=14mm。7.直角对刀块14八.设计小结本次设计以机械制造基础为主，结合了各个基础学科，综合性较强。由于初次设计机床夹具，定会存在许多问题，还有很多方面没有考虑到。本设计存在不足，比如：工序 130 中采用立式钻床钻孔不太合理。因为孔的位置在零件侧面，钻孔时零件需要侧向放置，对夹具要求较高，因此选用摇臂钻床可改变钻头进给方向，更为合理。在设计夹具时应考虑尽量增多同时加工的零件的数量，以进一步提高生产率。九.参考文献1机械精度设计与检测基础 刘品 李哲 主编 哈尔滨工业大学出版社2实用铸工速查手册 刘瑞玲 谭剑波 编 河北科学技术出版社3机械制造技术基础 曾志新 吕明 主编 武汉理工大学出版社4使用机械加工手册 马贤智 主编 辽宁科学技术出版社5机械加工工艺设计手册 陈宏 主编 机械工业出版社6金属切削手册第二版 上海市金属切削技术协会 编 上海科学技术出版社7机械制造工艺设计手册 王绍俊 主编 哈尔滨工业大学出版社8机床夹具设计手册 上海科学技术出版社