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1、湖南工業(yè)大學(xué)課 程 設(shè) 計資 料 袋 機械工程 學(xué)院（系、部） 2014 2015 學(xué)年第 1 學(xué)期 課程名稱 指導(dǎo)教師 職稱 學(xué)生姓名 專業(yè)班級 學(xué)號 題 目 撥叉的設(shè)計 成 績 起止日期 2015年 1 月 1 日 2015 年 1 月 8 日目 錄 清 單序號材 料 名 稱資料數(shù)量備 注1課程設(shè)計任務(wù)書12課程設(shè)計說明書13課程設(shè)計圖紙1張456湖南工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計任務(wù)書20142015 學(xué)年第 一 學(xué)期 機械工程 學(xué)院（系、部）機械設(shè)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(xué) 設(shè)計題目： 撥叉加工工藝規(guī)程制定 完成期限：自 2015年 1 月 1 日 至 2015 年
2、 1 月8 日共 1 周內(nèi)容及任務(wù)1. 設(shè)計的主要技術(shù)參數(shù) 2. 設(shè)計任務(wù) 根據(jù)零件圖對零件進行工藝分析，編制工藝文件3. 設(shè)計工作量 根據(jù)零件圖對零件進行工藝分析 計算零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)，確定生產(chǎn)類型 確定毛坯的種類和制造方法 確定毛坯的尺寸和公差 擬定加工路線 確實各工序的加工余量，計算工序尺寸和公差 選擇各工序的機床設(shè)備及刀具、量具等工藝裝備 確定各工序的切削用量 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(shè)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
3、逵.機械制造工藝學(xué).北京：機械工業(yè)出版社，2006.【2】陳錫渠.金屬切削原理與工具.北京：北京大學(xué)出版社，2006.【3】葛金印.機械制造技術(shù)基礎(chǔ)基本常識.北京：高等教育出版社,2004.【4】馬永杰.熱處理工藝方法600種.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.【5】鄧文英.金屬工藝學(xué).北京：高等教育出版社，2008.指導(dǎo)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(xué)課程設(shè)計說明書撥叉的設(shè)計起止日期： 2015年 1 月 1 日 至 2015 年 1 月 8 日學(xué) 生 姓 名 班 級 學(xué) 號 成 績 指 導(dǎo) 教 師（簽 字） 機械工程學(xué)院2015年 1月 8日目錄
4、1. 零件分析12. 確定生產(chǎn)類型和毛坯制造形式23. 選擇定位基準34. 選擇加工方法35. 制定工藝路線46. 確定加工余量及毛坯尺寸67. 工序設(shè)計10一， 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(gòu)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32孔與操縱機構(gòu)相連，二下方的48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，不適合磨削，為此以下是撥叉需要加工
5、的表面以及加工表面之間的位置要求：1.小頭孔32以及與此孔相通的的通孔、2.以55. 45為中心的加工表面這一組加工表面包括：55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55的孔上下兩個端面與20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(fù)雜的加工曲面，所以根據(jù)上述技術(shù)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)綱領(lǐng)為10000件/年，零件的質(zhì)量是1.0Kg/個，查機械制造工藝及
6、設(shè)備設(shè)計指導(dǎo)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(dāng)集中；加工設(shè)備以通用設(shè)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?？紤]零件在機床運行過程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)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(shè)備設(shè)計指導(dǎo)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(fù)雜，因此毛坯形狀應(yīng)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
7、粗基準。而對有若干個不加工表面的工件，則應(yīng)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32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32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
8、工表面之間的位置要求：1、小頭孔32以及與此孔相通的8的通孔。2、大頭半圓孔60.3、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(fù)雜的加工曲面，所以根據(jù)上述技術(shù)要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。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
9、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?？准巴说恫鄣募庸ぃ?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，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
10、）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(yīng)力，提高材料的綜合力學(xué)性能。該撥叉在工作過程中不承受沖擊載荷，也沒有各種應(yīng)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。 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(shù)要求，以及加工方法所能達到的經(jīng)濟精度，在生產(chǎn)綱領(lǐng)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
11、來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)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(shè)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32、48下端面，以T2為粗基準，采用X51立式銑床加專用 夾具；工序3精銑32、48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32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48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32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48上端面，以T4為定位基準，采用X
12、51立式銑床加專用夾具； 工序8鉆32孔，以32外圓和T2為基準，采用Z525立式鉆床加專用夾具；工序9擴32孔，以32外圓和T2為基準，采用Z525立式鉆床加專用夾具；工序10粗鉸32孔，以32外圓和T2為基準，采用Z525立式鉆床加專用夾具；工序11精鉸32孔，以32外圓和T2為基準，采用Z525立式鉆床加專用夾具；工序12粗鏜48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48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8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Z5
13、25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48IT12（D2）鑄件7.0CT12粗鏜4.0IT126.30.956.8半精鏜3.0IT103.22.93.2532IT7（D1）鉆18IT1117.8918擴1.8IT106.31.7161.910粗鉸0.14IT83.20.1070.224精鉸0.06IT71.60.0390.
14、0932、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5.0CT1201粗銑32孔下端面4.028.0121.57.7502粗銑32孔上端面4.028.0121.57.7503粗銑48孔上端面4.050.0121.86.3807精銑32孔下端面1.028.080.751.28308精銑32孔上端面1.028.080.751.28310精銑48孔端面1.0246.080.9511.016毛坯基本尺寸查機械制造工藝設(shè)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
15、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D132H12空降一級雙側(cè)加工D262H3.52空降一級雙側(cè)加工T253H5單側(cè)加工T365H5單側(cè)加工T485H5單側(cè)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D132mmG3.02孔降一級雙側(cè)加工D257mmG3.02孔降一級雙側(cè)加工T2117mm6.5單側(cè)加工T348mmG2.5單側(cè)加工T460mm6.5單側(cè)加工七，工序設(shè)計工序 粗銑20、50下端面，以T2為粗基準1. 加工條件工件材料：HT200,b =170240MPa，鑄造;工件尺寸：aemax=74mm，l=176mm;加工要求：粗銑20孔下端面，加工余量4mm;
16、機床：X51立式銑床；刀具：YG6硬質(zhì)合金端銑刀。銑削寬度ae90,深度ap6,齒數(shù)z=12,故根據(jù)機械制造工藝設(shè)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00后角08，副后角0=10，刃傾角s=10,主偏角Kr=60,過渡刃Kr=30,副偏角Kr=5。2. 切削用量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
17、功率為4.5kw（據(jù)簡明手冊表4.2-35，X51立式銑床）時： fz=0.090.18mm/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=180min（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(dāng)d0=125mm，Z=12，ap7.5，fz0.18mm/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：
18、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/minf zc=v fc/ncz=390/30012 mm/z=0.1mm/z5)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=3.375kwPcc。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 tmL/ vf，L=l+ y+，l=176mm.查切削
19、手冊表3. 26，入切量及超切量為：y+=40mm，則：tmL/ Vf=(176+40)/390=0.81min。工序2 粗銑32上端面，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。工序3 粗銑48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(dāng)時，工作臺每分鐘進給量應(yīng)為查說明書，取計算切削工時因此工序4 鉆20孔，以32外圓和T2為基準，保證垂直度誤差不超過0.05mm1. 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
20、錐后磨橫刀，后角o12，二重刃長度b=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(gòu)強度選擇：查切削手冊表2.9，機床進給機構(gòu)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：0.2150.265mm/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(yīng)在即將鉆穿時停止自動進給而改為手動進給。根據(jù)切削手冊表2.19查出,鉆孔
21、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(gòu)允許的最大軸向力為8830NFf，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(dāng)f0.26, do19mm時，Mt=31.78Nm，修正系數(shù)均為1.0，故MC=31.78 Nm。查機床使用說明書：Mm =144.2 Nm。查切削手冊表2.23,鉆頭消耗功率：Pc=1.3
22、kw。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20孔，以32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29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 ?；竟r 工序6 粗鏜48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
23、冊查得：因此：現(xiàn)采用X51立式銑床，?。海蕦嶋H切削速度為：當(dāng)時，工作臺每分鐘進給量應(yīng)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20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；查切削手冊表3.5，進給量，取為0.5mm/r參考有關(guān)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(dāng)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20上端面，以T1為基準切削用量同工序精銑時基本工時：min工序10 粗鉸32孔，以T2和48外圓為基準（1）
24、粗鉸至刀具：專用鉸刀機床：Z525立式鉆床根據(jù)有關(guān)手冊的規(guī)定，鉸刀的進給量為0.81.2mm/z,進給量取0.81mm/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11 精鉸32孔，以T2和50外圓為基準(2) 精鉸至刀具：機床：Z525立式鉆床根據(jù)有關(guān)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48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，?，F(xiàn)采用X51立式銑床，取 ，工
25、作臺每分鐘進給量應(yīng)為：查機床使用說明書，取 。銑削基本工時：工序13 半精鏜48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8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(yīng)為：查簡明手冊表4.2-40，剛好有。計算切削基本工時： 21
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