1、中北大学课程设计说明书1目 录1零件的工艺分析及生产类型的确定21.1零件的作用21.2零件的工艺分析22确定毛胚22.1确定毛胚种类22.2确定铸件加工余量及形状22.3绘制铸件零件图33 工艺规程设计33.1 确定毛坯制造形式33.2 基面的选择33.3 制定工艺路线33.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定54 确定切削用量及基本工具65 夹具设计105.1 任务的提出105.2 定位方案及定位装置的设计计算105.3 夹紧方案及装置的设计计算11设计总结 12参考文献12中北大学课程设计说明书21 零件的工艺分析及生产类型的确定 1.1 零件的作用 题目所给的零件是 CA6140
2、 车床的拨叉，它位于车床变速机构中，主要起换挡，使主轴回转运动按工作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的 22 孔语操作机构相连，下方的 55 半孔则是用于所控制齿轮所在的轴接触。通过上方的力波动下方的齿轮变速。两件铸为一体，加工时分开。1.2 零件的工艺分析零件的材料为 HT200，灰铸铁的生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，和适合磨削，为此以下是拨叉需要加工表面以及加工表面之间的位置要求。需要加工的表面：1.小孔的上端面、大孔的上下端面；2.小头孔 22mm 以及与此孔相通的 8mm 的锥孔、M8 螺纹孔；3.大头半圆孔 55mm；位置要求：小头孔上端面与小头空
3、中心线的垂直度误差为 0.05mm，打孔的上下断面与小头孔的中心线的垂直度误差为 0.07mm。由上面分析可知，可以粗加工拨叉底面，然后依次作为粗基准，采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。再根据加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，并且此拨叉零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规加工工艺均可保证。2 确定毛坯2.1 确定毛坯种类：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，生产类型为大批生产，故选择铸件毛坯。查机械制造工艺及设备设计指导手册324 页表 15-5选用铸件尺寸公差等级 CT9级。2.2 确定铸件加工余量及形状：机械
4、制造工艺及设备设计指导手册325 页表 15-7，选用加工余量为 MA-G级，并查表15-8确定各个加工面的铸件机械加工余量，铸件的分型面的选者及加工余量如下表所示：中北大学课程设计说明书3简图加工面代号基本尺寸加工余量等级加工余量说明D1 22mm G 3.0 2孔降一级双侧加工D2 55mm G 3.0 2 孔降一级双侧加工T2 75mm 6.5 单侧加工T3 58mm G 2.5 单侧加工T4 75mm 6.5 单侧加工表 12.3 绘制铸件零件图：附图 13、工艺规程设计3.1.确定毛坯的制造形式零件材料为 HT200，考虑到零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件架构又比较简单，生产类
5、型为大批生产，故选用铸件毛坯。选用铸件尺寸公差等级 CT9 级，一直此拨叉零件的生产纲领为 5000 件/年，零件的质量是 1.0Kg/个，科确定该批拨叉生产类型为大批生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程工序划分阶段：工序适当集中，加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。3.2.基面的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面的选择的正确与合理，可以是加工质量得到保证，生产效率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成大批报废，使生产无法正常经行。1.粗基准的选择：一零件的底面位置要定位粗基准，以两个小头孔外援表面为辅助粗基准。这样可以达到限制五个自由度，再加上垂
6、直的一个机械加紧，就可以达到完全定位。2.精基准的选择：考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，一粗加工后的底面为主要的定位精基准，以两个小头孔内圆柱便面为辅助精基准。当设计基准河工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门的计算，此处不再重复。3.3.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中北大学课程设计说明书4能得到合理的保证。在声场工龄一确认为大批生产的条件下，可以考虑采用万能行机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，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
7、案一工序 1. 粗铣 40mm 孔两头的端面.工序 2. 钻, 铰 22mm 孔至图样尺寸.工序 3. 粗镗中间孔上端面至 26mm,周径至 71mm;粗镗中间孔下端面至 22mm;工序 4. 精镗中间孔上端面至 21mm,周径至 73+0.5 0mm;精镗中间孔下端面至 20-0.07 -0.21mm.工序 5. 粗镗,半精镗 55mm 孔至图样尺寸.工序 6. 钻 8 的锥销孔到一半,然后与轴配做钻通,在钻 M8mm 的螺纹孔,攻螺纹孔.工序 7. 精铣两头孔端面至 50mm工序 8. 铣断.工序 9.去毛刺工序 10.终检.2工艺路线方案二工序 1.粗铣 40mm 孔两头的端面, 精铣
8、40mm 孔两头的端面至图样尺寸.工序 2.粗镗 73mm 孔的上下端面工序 3.粗镗,半精镗 55mm 孔至图样尺寸.工序 4. 精镗 73mm 孔的上下端面至图样尺寸.工序 5.钻、铰 22mm 孔至图样尺寸.工序 6.钻 M8 螺纹孔, 钻 8 的锥销孔到一半, 攻螺纹孔 .工序 7.铣断保证图样尺寸 .工序 8.去毛刺工序 9.终检.3.工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的特点在于: 方案一在加工三个面时都是用 22mm 孔的中心轴线来定位这样很容易就可以保证其与三个面的位置度要求，这样也体现了基准重合原则。方案二先加工完 22mm 的孔有垂直度要求的前面在加工孔.而方案一恰恰相反,
9、先加工完 22mm的孔, 再以孔的中心轴线来定位, 加工完与之有垂直度要求的三个方面.方案二的装夹次数少,中北大学课程设计说明书5但在加工 22mm 孔的时候 ,最多只能保证一个面定位面与之的垂直度要求.其他两个面很难保证。因此，此方案有很大的弊端。其他的工序尤为平常简单，不必具体讨论，这样比较得一下工艺方案：工序 1. 粗铣两头孔上端面至 54.5mm工序 2. 粗铣两端孔下端面至 51mm工序 3. 钻两头孔至 20mm工序 4. 精铰两端孔至 22+0.021 0mm工序 5. 精铣两端孔上端面至 50mm.工序 6. 粗镗中间孔下端面至 26mm，周径至 71mm，粗镗中间孔上端面至
10、22mm工序 7. 粗镗中间孔直径至 53mm工序 8. 精镗中间孔下端面至 21mm 周径至 73+0.5 0mm，精镗中间孔上端面至 20-0.07 -0.21mm.工序 9. 精镗中间孔直径至 55+0.4 0mm工序 10. 钻直径为 8mm 的锥销孔工序 11. 钻直径为 6.8mm 的螺纹底孔工序 12. 攻丝工序 13. 铣断工序 14. 去毛刺工序 15. 终检3.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定车床拨叉” 零件材料为，毛坯重量为,生产类型为大批生产，采用砂型铸造毛坯。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1.外圆表面（4
11、0mm 及 73mm 外表面）考虑到此表面为非加工表面，其精度为在为铸造即可。又因为它们是对称的两个零件最后还在需铣断，故对 40mm 的轴线的尺寸偏差为 120 1.25 的范围内。2.两小孔 220.21 0mm毛坯为实心，两孔精度要求介于之间，参照切屑用量加工简明手册确定工序尺寸及余量：钻孔：20mm 20mm中北大学课程设计说明书6铰孔；22+0.21 0mm 2mm3.中间孔（55mm 及 73mm）中间孔尺寸相对较大可以铸造，根据机械制造工艺手册和可知：孔的毛坯为49mm，73mm 的孔是在 55mm 孔的基础上镗削加工得到，其轴向尺寸上下表面为33.5mm，由于对轴向尺寸要求不高
12、，科直接铸造得到，参照切屑用量加工简明手册确定 73mm 工序尺寸及余量：粗镗：71mm Z1=6 mm Z2=5mm精镗：73mm Z=1mm参照切屑用量加工简明手册确定 55mm 工序尺寸及余量：粗镗：53mm 2Z=4mm精镗：55mm Z=1mm4.螺纹孔及锥销孔两孔都为实体参照切屑用量加工简明手册确定钻 8mm 圆柱销孔及 8mm 圆柱销孔及螺纹攻丝。5.铣断6.去毛刺7.终检4、确定切削用量及基本工时工序 1. 粗铣上端面至 54.5mm(1)计算切削用量：采用高速钢齿三面刃铣刀 D=45mm，Z=4 ，f=0.14-0.24mm/r, v=0.45m/s=27m/min,（文献
13、4表 13-5，文献 1 表 8-98、 8-99）则 ns=1000v/D=1000*27/45=190 r/min(2)选 X52K 立式铣床 ,由其参数校验得取 n=190r/min （文献 2 表 2.2.1、4.2-36 ）所以实际铣削速度是 v=*45*190/1000=26.8 mm/minfm =f*n*z=0.15*4*190=114 mm/min查机床说明书，选用 fm=100mm/min中北大学课程设计说明书7基本时间 tm=l+l1+l2/fm =0.45 min 其中 l1=3mm l2=2mm(3)校验机床功率 查简明手册Pcc=1.5kw,而机床所能提供功率为 P
14、cmPcc。故校验合格。工序 2. 粗铣两端孔下端面到 51mmf=0.14-0.24mm/r , v=0.45m/s, D =45mm , Z=4（文献 4 表 13-5，文献 1 表 8-98、8-99）选 X52K 立式铣床,则 ns=1000v/D=1000*27/45=190r/min取 n=190r/min （文献 2 表 2.2.1、4.2-36 ）所以实际铣削速度是 v=*45*190/1000=26.8mm/minfm =f*n*z=0.15*4*190=114mm/min基本时间 tm=L/fm =0.252 min工序 3. 钻两端孔至 21.8mmf=0.39-0.47
15、mm/r , v=18m/min, D =21.8mm。由于本零件在加工孔时属于低刚度零件，故进给量系数应乘以 0.75，则 f=（0.39-0.47 ）*0.75=0.29-0.35（mm/r ） （文献 1 表 8-72、 8-73 文献 2 表 3.1-6）nw=1000v/D=1000*18/21.8=263 r/min选 Z535 立式钻床,取 n=275 r/min （文献 2 表 4.2-14、4.2-15）所以实际速度是 v=*21.8*275/1000=18.8 mm/min基本时间 t =l+l1+l2/fm =0.84 min tm=2t=1.68 minl1=8mm l
16、2=0mm工序 4. 精铰两端孔至 22+0.021 0mm 查机床说明书选取，f=0.57mm/r d=22mm ae=1mm （文献 1 表 8.2.3.3 文献 2 表 3.1-17）nw=1000v/D=1000*5/(22)=51.6 r/min 选 Z535 立式机床,取 n=68r/min（文献 2 表 4.2-14、 4.2-15）所以实际钻削速度是 v=22*68/1000=4.7mm/mint=(l+l1+l2)/(fn)=(50+8)/(0.57*68)=1.5min工序 5. 精铣两头孔上端面至 50mm中北大学课程设计说明书8f=0.1 mm/r, v=1m/s, D
17、 =45mm, Z=4（文献 4 表 13-5，文献 1 表 8-98、8-99）选 X52K 立式铣床,则 nw=1000v/D=1000*60/45=424.6 r/min取 n=475 r/min（文献 2 表 4.2-35、4.2-36）所以实际铣削速度是 v=（*45*475）/1000=67.12mm/minfm =f*n*z=0.1*4*475=190 mm/min基本时间 tm=L/fm =0.24 min工序 6.(1) 粗铣中间孔上端面至 23mm 周径至 71mm f=0.2 mm/r, v=1m/s, D =50mm , Z=10（文献 4 表 13-5，文献 1 表
18、8-98、8-99）则 nw=1000v/D=1000*60/80=382.116 r/min(2)选 X52K 立式铣床 ,由其参数校验得取 n=375r/min （文献 2 表 2.2.1、4.2-36 ）所以实际铣削速度是 v=*80*235/1000=58.9 mm/minfm =f*n*z=0.2*10*235=750 mm/min基本时间 t 总 =L/f=0.76min(2) 粗铣中间孔下端面至 22mm 周径至 71mm f=0.2 mm/r, v=1m/s, D =45mm , Z=4（文献 4 表 13-5，文献 1 表 8-98、8-99）则 nw=1000v/D=100
19、0*60/80=382.116 r/min(2)选 X52K 立式铣床 ,由其参数校验得取 n=375r/min （文献 2 表 2.2.1、4.2-36 ）所以实际铣削速度是 v=*80*235/1000=58.9 mm/minfm =f*n*z=0.2*10*235=750 mm/min基本时间 t 总 =L/f=0.76min工序 7.(1) 精铣中间孔下端面至 25mm 周径至 73+0.5 0mmf=0.2 mm/r, v=1m/s, D =50mm , Z=10（文献 4 表 13-5，文献 1 表 8-98、8-99）则 nw=1000v/D=1000*60/80=382.116
20、 r/min选 X52K 立式铣床,由其参数校验得中北大学课程设计说明书9取 n=375r/min （文献 2 表 2.2.1、4.2-36 ）所以实际铣削速度是 v=*80*235/1000=58.9 mm/minfm =f*n*z=0.2*10*235=750 mm/min基本时间 t 总 =L/f=0.78min(2) 精铣中间孔下端面至 20-0.07 -0.21mm 周径至 73+0.5 0mmf=0.2 mm/r, v=1m/s, D =50mm , Z=10（文献 4 表 13-5，文献 1 表 8-98、8-99）则 nw=1000v/D=1000*60/80=382.116
21、r/min(2)选 X52K 立式铣床 ,由其参数校验得取 n=375r/min （文献 2 表 2.2.1、4.2-36 ）所以实际铣削速度是 v=*80*235/1000=58.9 mm/minfm =f*n*z=0.2*10*235=750 mm/min基本时间 t 总 =L/f=0.78min工序 8. 粗镗中间孔中间段周径至 53mm f=0.5mm/r , v=100m/min（文献 1 表 8-87）nw=1000v/D=1000*100/53=600 r/min选 T740 卧式镗床,由于 T740 主轴转速为无级变速，所以取 n=600r/min（文献 2 表 4.2-19、
22、4.2-20 ）所以实际速度是 v =*53*600/1000=99.9 mm/min基本时间 t=l/(f*n)= 28/(0.5*400)=0.14 min工序 9. 精镗中间孔直径至 55+0.4 0mmap=1mm, f=0.2 mm/r, v=100m/min, （文献 1 表 8-88）则 nw=1000v/D=1000*60/(55)=347.42 r/min选 T740 卧式镗床,取 n=347 r/min（文献 2 表 4.2-19、4.2-20）所以实际镗削速度是 v=*55*347/1000=60 mm/mint=(l+l1+l2)/(f*n)=0.40 min工序 10
23、. 钻 M8 锥销孔f=0.5mm/r v=0.1m/s （文献 1 表 8-70、8-72 ）nw=1000v/D =(1000*6)/(8)= 238 r/min 中北大学课程设计说明书10选 Z535 立式钻床,取 n=195r/min（文献 2 表 4.2-14、4.2-15）所以实际钻削速度是 v=*8*195/1000=4.9 mm/mint=(l+l1+l2)/(f*n)=(40+3.5+1)/(0.5*195）=0.4min工序 11. 钻 M8 螺纹孔刀具：7.5mm 麻花钻f=1 mm/r v=0.1m/s（文献 1 表 8-70、8-72 ）则 nw=1000v/D=(1
24、000*6)/(7.5)=255 r/min选 Z535 立式钻床,取 n=195 r/min（文献 2 表 4.2-14、4.2-15）所以实际钻削速度是 v=*7.5*195/1000=4.6mm/minT=l/(f*n)=13.5/(0.3*195)=0.14 min工序 12. 攻丝 ap=0.6 f=1.25 mm/r v=6 m/min （文献 3 表 1-172）则 nw=1000v/D=(1000*6)/( 8)=238.9 r/min选 Z535 摇臂钻床,取 n=195 r/min（文献 2 表 4.2-14、4.2-15）所以实际钻削速度是 v=（*8*195）/1000
25、=4.9 mm/minT=l/(f*n)=14/(1.25*195)=0.057 min工序 13. 铣断f=400 mm/z z=4 个 v=0.1m/s（文献 4 表 13-5、13-9）nw=1000v/D=1000*0.1*60/(45)= 42.46 r/min选 X52K 立式铣床,取 n=30r/min（文献 2 表 4.2-35、4.2-36）所以实际钻削速度是 v=45*30/1000=4.23 mm/mint=(l+l1+l2)/(fn)=（73+2)/400=0.18 min工序 14. 去毛刺工序 15. 终检5 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，
26、需要设计专用夹具。并设计工序。5.1 任务的提出本夹具主要用来铣削上端面，使之成为下一道工序的基准，由于是大批量生产，因此要中北大学课程设计说明书11保证加工的精度，所以，本道工序加工时，主要应该考虑如何提高精度，在此基础上在一定程度上提高劳动生产率，降低劳动强度。5.2 定位方案及定位装置的设计计算1. 定位方案及定位装置的设计计算1）定位基准的选择根据零件的结构特性，结合工件加工精度要求和便于装夹的原则等因素，工件采用 1 个平面 2 个 V 型块定位。1 个平面限制 3 个自由度，固定的 V 型块限制 2 个自由度活动的 V型块限制一个自由度。2）定位元件及装置的设计：定位元件采用一面两
27、销定位机构5.3 夹紧方案及装置的设计计算1 夹紧方案的确定由于是大批量生产，为提高生产效率及产量，本夹具采用气动夹紧，方便拆卸工件。夹紧力大小的分析计算：铣削力计算：由文献 4 表 3.73 查得切削力公式其中NZDfaCFkeZpf 290451.024.1901.1.895.1.0.8.95.0 ,2,.1, fpef Kmc在计算切削力时必须把安全系数考虑在内，安全系数 K6543210其中， 为基本安全系数 1.2；1为加工性质系数为 1.3；2为刀具钝化系数为 1.2；3为断续切削系数为 1.3。4K5 =1中北大学课程设计说明书12所以， K=2.4计算得 Q=1160N 得所需
28、的夹紧力最小为 1160N.结 论课程设计是学生在校学习阶段的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。经过这次毕业设计，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
29、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。参考文献1杨叔子主编.机械加工工艺师首次.北京：机械工业出版社，2002.12李云主编. 机械制造工艺及设备设计指导手册.北京:机械工业出版社，1997.83冯道主编，机械零件切削加工工艺与技术标准实用手册.合肥: 安徽文化音像出版社，2003.9中北大学课程设计说明书134艾兴，肖诗纲.切削用量简明手册.北京:机械工业出版社5李益明.机械制造工艺设计简明手册.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版6赵家奇，机械制造工艺学课程设计指导书2 版.北京:机械工业出版社，2000.107于大国著. 机械制造工艺设计指南. 北京:国防工业出版社，2010.8
