机械制造工艺学课程设计实例

第1页共20页机械制造工艺学课程设计任务书设计题目：拨叉（二）（CA6140）机械加工工艺规程编制及工装设计（年产量：4,000件）设计内容：1.编制机械加工工艺规程，填写工艺文献1套，绘制零件毛坯图1张2.设计夹具1套，绘制夹具装配图和主要结构零件图各1张3.撰写课程设计说明书1份设计时间：序言第2页共20页机械制造工艺学课程设计是在我们完成了大学的全部基础课程、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。通过机床加工工艺及夹具设计，汇总所学专业知识如一体(如《机械零件设计》、《金属切削机床》、《机械制造工艺》等)。让我们对所学的专业课得以巩固、复习及实用，在理论与实践上有机结合；使我们对各科的作用更加深刻的熟悉与理解，并为以后的实际工作奠定坚实的基础！设计目的：机械制造工艺学课程设计,是在学完机械制造工艺学及夹具设计原理课程，经过生产实习取得感性知识后进行的一项教学环节；在老师的指导下，要求在设计中能初步学会综合运用以前所学过的全部课程，并且独立完成的一项工程基本训练。同时，也为以后搞好毕业设计打下良好基础。通过课程设计达到以下目的：1、能熟练的运用机械制造工艺学的基本理论和夹具设计原理的知识，正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及合理制订工艺规程等问题的方法，培养学生分析问题和解决问题的能力。2、通过对零件某道工序的夹具设计，学会工艺装备设计的一般方法。通过学生亲手设计夹具的训练，提高结构设计的能力。3、课程设计过程也是理论联系实际的过程，并学会使用手册、查询相关资料等，增强学生解决工程实际问题的独立工作能力。第3页共20页一．零件的分析（一）、零件的作用：题目给定的拨叉（CA6140）位于车床变速机构中，主要起换挡使主轴回转运动按照工作者的要求进行工作。工作过程：拨叉零件是在传动系统中拨动滑移齿轮，以实现系统调速。转向。其花键孔Ø25与轴的配合来传递凸轮曲线槽传来的运动。零件的2个交叉头补位与滑移齿轮相配合。（二）、零件的工艺分析CA6140车床拨叉（二）共有两个加工表面，它们之间有一定的位置要求。1、一花键孔的中心线为基准的加工面第4页共20页这一组面包括Ø25H7的六齿方花键孔、Ø22H2的花键低空及两端的2×15°的倒角、距花键孔中心线上方22mm的平面以及距中心线下方15mm的平面。2、以工件左端为基准的宽度为18H11的槽18H11的槽的2个内表面与花键槽的中心线有垂直度公差0.08二、工艺规程设计（一）、确定毛坯的制造形式零件材料为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，故选择铸件毛坯。加上工件的年产量为4000件，属于大批量生产，采用金属膜铸造成型。根据《机械加工工艺手册》选择铸件的加工余量等级为7级，底面及侧面浇注确定待加工表面的加工余量为4mm。（二）、基准的选择第5页共20页1.粗基准的选择：因为要保证花键的中心线垂直于右端面，所以以Φ40的外圆表面作为粗基准。同时也以工件的右端面作为粗基准。2.精度基准的选择：为保证定位基准和工序基准重合，以零件的左面C面为精基准。（三）、制定工艺路线制定工艺路线得出发点,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,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,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.工艺路线方案一工序1粗、精铣工件的左端面（C面）工序2扩花键孔孔到Ø22工序3锪倒角花键孔2×15°第6页共20页工序4粗、精铣台阶面B面工序5钻孔2×M8，攻螺纹，钻Ø5锥孔工序6粗、精铣宽度为18的槽和槽的上表面的平面工序7拉花键工序8去毛刺工序9终检2.工艺路线方案二工序1粗、精铣工件的左端面（C面）工序2扩花键孔到Ø22工序3锪倒角花键孔2×15°工序4拉花键工序5粗、精铣台阶面B面工序6粗、精铣宽度为18的槽和槽的上表面的平面工序7钻孔2×M8，攻螺纹，钻Ø5锥孔工序8去毛刺工序9终检3.工艺路线方案三工序1粗、精铣工件的左端面（C面）工序2扩花键孔到Ø22工序3锪倒角花键孔2×15°工序4粗、精铣台阶面B面工序5粗、精铣宽度为18的槽和槽的上表面的平面第7页共20页工序6钻孔2×M8，攻螺纹，钻Ø5锥孔工序7拉花键工序8去毛刺工序9终检工艺方案的比较和选择：方案二把拉花键放接在扩孔和倒角之后，因为花键孔的精度要求比较高，后面接下来的加工还要用花键孔来作为定位，易破坏拉花键的精度。所以应把拉花键放在最后一道工序，因为它的加工的精度要求比较高，加工是一次完成，不会破坏加工的精度要求。再看方案一和方案三，方案一把钻孔安排在加工好台阶面之后接着进行，之后又还要进行铣槽的工序，为了方面加工和合理安排加工顺序，所以还是把铣的部分安排在一起，方便加工。综上考虑，最终选择工艺路线方案三为最终方案。（四）、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定CA6140车床拨叉：零件材料为HT200，硬度190～210HB，毛坯重量0.8kg，生产类型大批量，铸造毛坯。1.端面（C面）的加工余量查《简明机械加工工艺手册》（以下简称“简明手册”）表10-6取铣削的加工余量：粗铣3mm精铣1mm2.花键底孔的加工余量第8页共20页内孔Ø20先铸出，所以取钻孔的双边加工余量为2mm，单边为1mm3.B面（台阶面）的加工余量查《简明手册》表1-22取铣削的加工余量：粗铣2mm精铣1mm4.宽度为18的槽查《机械加工工艺手册》表3.2-29取铣削的加工余量：粗铣3mm（双边余量）精铣1mm（双边）5.拉花键孔花键孔按外径定位查《机械加工工艺手册》表3.2-19取加工余量为2Z=1mm。6.其他尺寸直接铸造得到7.毛坯尺寸考虑到零件的很多表面没有粗糙度要求，不需要加工。从铸造出来即可符合使用要求，因此，只采取75×40的表面加工余量。查《机械加工工艺手册》表3.1-24，确定毛坯的尺寸公差为CT7,表3.1-21查得CT7=1.1mm。相应计算如下：名义尺寸：80+4=84mm最大极限尺寸=80+4+CT7=85.1mm最小极限尺寸=80+4-CT7=82.9mm第9页共20页具体毛坯尺寸见后附的毛坯图（五）、确立切削用量及基本工时确定切削用量及基本工时工序Ⅰ：铣削端面。本工序采用计算法确定切削用量。1．加工条件工件材料：HT200，查《简明手册》表10-3，取σb=195N/mm2=0.195GPa=195MPa。选取用金属型铸造。加工要求：粗铣7540mm右端面，然后精铣此端面。铣床：查《机械加工工艺手册》表9.1-2，选用X6132A卧式铣床。主轴转速30~1500r/min，机床功率9.06kw。最高表面粗糙度可达1.6。刀具：查《简明手册》表12-21，取刀具材料YG6。查《机械加工工艺手册》表9.2-11选取镶齿套式面铣刀（GB1129-85），刀具直径D=80mm，齿数z=10。Κr=90。2．计算切削用量⑴粗铣7540mm右端面进给量选择：根据《机械加工工艺手册》表9.4-1，工件夹具系统刚度为中等条件，取每齿进给量zf=0.2mm/z。背吃刀量pa=3mm。铣削速度：参考《简明手册》表11-28，选取铣削速度为60m/min。按《机械加工工艺手册》表9.2-11选取d/z=80/10，即铣刀直径80mm，铣刀齿数为10。第10页共20页由公式min/2388014.36010001000rdvn。铣床为8级级数，按机床手册及计算，有n=240r/min这一转速，与理论转速相近，即可选此转速。实际铣削速度min/28.6010008014.32401000mdnv。查《机械加工工艺手册》表9.4-31，可知铣削基本时间12wmfllltv，其中fv为工作台每分钟进给量，0.210240fzvfzn=480mm/min。wl为工件铣削部分长度，75mm；1l为切入行程长度，有公式2210.51~3eldda220.58080402=7.36mm。2l为切出行程长度，82mm。所以粗铣时基本时间为mt=（75+7.36+82）/480=0.342min=21s。⑵精铣7540mm右端面铣床，刀具的选取同粗铣一致。背吃刀量pa=1mm，铣削速度：要求表面粗糙度为aR=3.2m,查《机械加工工艺手册》表9.4-3，每转进给量取f=0.8mm/r。根据《简明手册》表11-28，可取铣削速度v=80m/min。1000100080318.47/min3.1480vnrd。查机床手册及计算，取铣床转速为n=320r/min。第11页共20页实际铣削速度3203.148080.384/min10001000ndvm。基本时间计算如粗铣0.8320256/minfvfnmmwl,1l,2l与粗铣加工相同。757.36820.64min39256mts。工序2扩孔选用摇臂钻床z3063，查《简明手册》表14-12，钻速范围20~1600r/min。钻头材料：高速钢由《简明手册》表11-10查得每转进给量f=0.8mm/r，查表11-12，钻削速度取v钻=0.35m/s=21m/min扩钻孔时的切削速度0.40.4218.4/minvvm钻由公式100010008.4121.60/min3.1422vnrd按机床选取n=140r/min。得实际钻削速度1403.14229.7/min10001000ndvm基本时间t由《金属切削手册》表7-7有：0(0.3)/TLds分其中0.8140112sfn分mm/sL为钻削长度，0d为钻削直径。800.322/1120.7min47Ts第12页共20页工序三锪倒角由于此道工序用时较短，一次就可以完成，按经验选取时间为3s.工序四粗、精铣上端台阶面工步1粗铣刀具选择：YG6的镶齿端面铣刀机床:查《机械加工工艺手册》选取立式铣床X5020A功率为：3.79Kw主轴转速范围为：40-1800r/min表9.2-11选取：d/z=80/10背吃刀量：2mm查《简明手册》表1-22选取进给量取fz=0.25mm/r铣削速度根据《简明手册》表11-28选：V=60m/min由公式d1000vn=（100060）/（3.1460）=238r/min按机床选取转速为n=240r/min所以，实际铣削速度V=nπd/1000=60.29r/min基本时间：由《机械加工工艺手册》表9.4-31主偏角Kr=90°fmz=fznz=600mm/min200125.0addle+（1~3）=92.423080805.022）（mmt=)(32lll/fmz=(80+4.92+82)/600=0.28min=17s第13页共20页工步2精铣背吃刀量：1mm查《机械加工工艺手册》表9.4-3选每齿进给量：z/mm15.0fz查《简明手册》表11-28选铣削速度V=75m/mind1000vn=（1000×75）/(3.14×80)=298r/min按机床选取转速n=300r/min则实际额铣削速度为V=V=nπd/1000=75.36m/min基本时间：fmz=fznz=0.15×300×10=450mm/mint=)(321lll/fmz=(80+4.92+82)/450=23s工序五铣槽工步1粗铣机床还是选用上面所用型号的铣床查《机械加工工艺手册》表3.2-29粗铣的背吃刀量mm5.1ap（单边）按《机械加工工艺手册》表9.2-2选取直柄立铣刀d/z=16/3铣刀每齿进给量fz=0.16mm/z刀具材料选用：高速钢按《简明手册》选取铣削速度V=18m/mind1000vn=(1000×18)/(3.14×16)=358r/min按机床选取转速为：n=390r/min第14页共20页基本时间t：t=)(21lll/fmz根