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河北農(nóng)業(yè)大學(xué)現(xiàn)代科技學(xué)院
機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計
題 目 制定撥叉零件的機械加工工藝及
銑削工序?qū)Ｓ脵C床夾具設(shè)計
學(xué) 部： 工程技術(shù)學(xué)部
專業(yè)班級：
學(xué) 號：
學(xué)生姓名：
指導(dǎo)教師：
教師職稱：
二零一五年七月十四日
目錄
封面 1
序言 3
第一章、零件的分析 4
1.1零件的作用 4
1.2零件的工藝分析 4
第二章、工藝規(guī)程設(shè)計 5
2.1確定毛坯的制造形式 5
2.2基面的選擇 5
2.3制定工藝路線 5
第三章、機械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定 7
3.1φ20孔徑加工余量計算 8
3.2φ50孔徑加工余量計算 8
3.3銑削Φ50上下端面加工余量計算 8
第四章、確立切削用量及基本工時 9
4.1典型工序工藝分析 9
4.2定位誤差分析 11
第五章、加工φ50上下端面圓周進給銑床設(shè)計 11
5.1問題的提出 11
5.2夾具設(shè)計 12
5.4機械傳動 14
5.5銑床夾具的裝配圖見附圖 16
5.6夾具三維效果圖如下 16
第六章、結(jié)論 17
6.1結(jié)論 17
參考文獻 18
序言
機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計使我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進行的.這是我們在進行畢業(yè)設(shè)計之前對所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí),也是一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練,因此,它在我們四年的大學(xué)生活中占有重要的地位。
就我個人而言，我希望能通過這次課程設(shè)計對自己未來將從事的工作進行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力。
通過設(shè)計，我能應(yīng)熟練運用機械制造工藝學(xué)的基本理論，正確地解決一個零件在加工中的定位、夾緊及工藝路線合理安排等問題，保證零件的加工質(zhì)量；提高結(jié)構(gòu)設(shè)計能力，學(xué)生通過自己設(shè)計夾具的訓(xùn)練，應(yīng)當(dāng)掌握如何根據(jù)被加工零件的加工要求，設(shè)計出高效、省力、經(jīng)濟、合理、又能保證加工質(zhì)量的夾具；學(xué)會使用手冊及圖表資料，掌握與本設(shè)計有關(guān)的各種資料并能夠熟練應(yīng)用，也懂的了如何將計算機輔助設(shè)計運用到課程設(shè)計以及以后的工種當(dāng)中，在這次設(shè)計中，我學(xué)會了CAXA,也更熟悉了solidworks和麥迪設(shè)計工具的使用。
由于能力所限，設(shè)計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指導(dǎo)。
第一章、零件的分析
1.1零件的作用
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φ20孔與操縱機構(gòu)相連，而下方的Φ50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。
1.2零件的工藝分析
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的表面以及加工表面之間的位置要求：
1. 以φ20為中心的加工表面
這一組加工表面包括：φ20的孔，以及其上下端面，上端面與孔有位置要求，孔壁上有一個裝配時鉆鉸的錐孔，一個M8的螺紋孔。下端有一個47°的斜凸臺。這三個都沒有高的位置度要求。
2. 以φ50為中心的加工表面
這一組加工表面包括：φ50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φ50的孔上下兩個端面與φ20的孔有垂直度要求。
由上面分析可知，加工時應(yīng)先加工一組表面，再以這組加工后表面為基準(zhǔn)加工另外一組。
第二章、工藝規(guī)程設(shè)計
2.1確定毛坯的制造形式
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，故選擇鑄件毛坯。
2.2基面的選擇
基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一。基面選擇得正確與合理可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中回問題百出，更有甚者，還會造成零件的大批報廢，是生產(chǎn)無法正常進行。
（1）粗基準(zhǔn)的選擇。對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。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(zhǔn)。根據(jù)這個基準(zhǔn)選擇原則，現(xiàn)選取φ20孔的不加工外輪廓表面作為粗基準(zhǔn)，利用一組共兩塊V形塊支承這兩個φ32作主要定位面，其中一個固定一個活動限制工件的5個自由度，再以一個平面支撐φ32下端面限制最后1個自由度，達到完全定位,然后進行銑削。
（2）精基準(zhǔn)的選擇。主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問題。當(dāng)設(shè)計基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時，應(yīng)該進行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不再重復(fù)。
2.3制定工藝路線
制定工藝路線得出發(fā)點,應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證,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。
1.工藝路線方案一
工序一 鑄造毛坯
工序二 粗、精銑φ20孔上端面。
工序三 鉆、擴、鉸、精鉸φ20、φ50孔。
工序四 粗、精銑φ50孔上端面
工序五 粗、精銑φ50、φ20孔下端面。
工序六 切斷。
工序七 鉆φ4孔（裝配時鉆鉸錐孔）。
工序八 鉆一個φ4孔，攻M6螺紋。
工序九 鉆φ8的銷孔加工一半，裝配時在鉆絞。
工序十 銑47°凸臺。
工序十一 檢查。
上面工序加工效率較高，但同時鉆三個孔，對設(shè)備有一定要求。且看另一個方案。
2.工藝路線方案二
工序一 粗、精銑φ20孔上端面。
工序二 粗、精銑φ20孔下端面。
工序三 鉆、擴、鉸、精鉸φ20孔。
工序四 鉆、擴、鉸、精鉸φ50孔。
工序五 粗、精銑φ50孔上端面
工序六 粗、精銑φ50孔下端面。
工序七 切斷。
工序八 鉆φ4孔（裝配時鉆鉸錐孔）。
工序九 鉆一個φ4孔，攻M6螺紋。
工序十 鉆φ8的銷孔加工一半，裝配時在鉆絞。
工序十一銑47°凸臺。
工序十二 檢查。
上面工序可以適合大多數(shù)生產(chǎn)，但效率較低。
綜合考慮以上步驟，得到我的工藝路線。
如下圖2.3-1所示:
機械加工工藝過程卡片圖3.2-1
第三章、機械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定
“CA6140車床撥叉”；零件材料為HT200，硬度190～210HB，有solidworks評估得：單個成型零件質(zhì)量 = 0.282 千克體積 = 40329.648 立方毫米表面積 = 13611.254 平方毫米毛皮重量2.2kg。生產(chǎn)類型大批量，采用鑄造毛坯，兩件合鑄。
據(jù)以上原始資料及加工路線，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：(其中未注公差按IT14級加工)
3.1φ20孔徑加工余量計算
查表2.2-6砂型及殼型鑄造一般最小孔徑φ30，所以得到一下工序：
加工φ20孔，查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表φ20直接鉆出，工序尺寸、公差如下表3.1-1
表3.1-1
工序名稱
工序間余量/mm
工序經(jīng)濟精度/mm
工序基本尺寸/mm
標(biāo)注工序尺寸公差/mm
精鉸
0.06
H7()
φ20
φ20
粗鉸
0.14
H9()
Φ19.94
Φ19.94
擴
1.8
H11()
Φ19.8
Φ19.8
鉆
H12()
Φ18
Φ18
3.2φ50孔徑加工余量計算
查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》（以下稱《工藝手冊》）表2.2-5和2.3-8，φ50直接鉆出，工序尺寸、公差如下表3.1-2：
工序名稱
工序間余量/mm
工序經(jīng)濟精度/mm
工序基本尺寸/mm
標(biāo)注工序尺寸公差/mm
擴
1.5
IT11()
Φ50
Φ50
鉆
4
IT13()
Φ48.5
Φ48.5
鑄孔
2
Φ44.5
Φ44.52
表3.1-2
3.3銑削Φ50上下端面加工余量計算
查《工藝手冊》）表2.3-21平面加工余量以及2.2-5，其基本尺寸和工序尺寸、公差如下表3.1-3
工序名稱
工序間余量/mm
工序
工序基本尺寸/mm
標(biāo)注工序尺寸公差/mm
經(jīng)濟精度/mm
表面粗糙度Ra/μm
精銑
0.6
IT11()
3.2
12
12()
半精銑
2.0
IT12()
6.3
12.6
12.6()
粗銑
4
IT13()
12.5
14.6
14.6()
毛坯
2
18.6
18.62
表3.1-3
由于本設(shè)計規(guī)定的零件為大批量生產(chǎn)，應(yīng)該采用調(diào)整加工。因此在計算最大、最小加工余量時應(yīng)按調(diào)整法加工方式予以確認(rèn)。
第四章、確立切削用量及基本工時
4.1典型工序工藝分析
以φ20孔為精基準(zhǔn)，粗銑φ50孔上下端面。
以知
加工材料——HT200, ，鑄件
工件尺寸——銑削寬度ae=72mm,長度l=72mm的圓弧平面
加工要求——用標(biāo)準(zhǔn)硬質(zhì)合金端銑刀銑削，加工余量h=0.6mm,
機床——XA5032行立銑。
1. 選擇刀具
1） 根據(jù)查《切削手冊》表1.2選擇刀具：W18Cr4V硬質(zhì)合金鋼端銑刀,牌號YG6。
根據(jù)查《切削手冊》表3.1，查《切削手冊》，銑削寬度ae=72mm，選擇刀具直徑do=125mm。由于采用標(biāo)準(zhǔn)的硬質(zhì)合金端面銑刀。查《切削手冊》表3.13故取齒數(shù)采用z=12。
2.選擇切削用量
1)決定銑削深度ap由于加工余量不大，一次走刀即可完成所需長度。，銑削深度故可以
選擇：ap=0.6mm
2） 決定每齒進給量每齒進給量 機床功率為7.5kw。查《切削手冊》表3.5
f=0.14~0.24mm/z。
由于是對稱銑，選較小量f=0.14 mm/z。
3）選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具壽命 根據(jù)《切削手冊》表3.7，粗加工時后刀面最大磨損為
1.2~1.8查《切削手冊》表3.8，壽命T=180min
4）決定切削速度和每分針進給量切削速度可根據(jù)表《切削手冊》3.27中的公式計算，也可以直接由表查出。
根據(jù)《切削手冊》表3.13，當(dāng)do=125mm，z=4, ap<=4mm, f=0.14 mm/z時，查得： Vc＝110mm/s，n=281r/min,Vf=378mm/s
據(jù)XA6132銑床參數(shù)，選擇nc=300r/min,Vfc=375mm/s,則實際切削速度V c=3.14*80*475/1000=117.8m/min。
5)校驗機床功率 查《切削手冊》,而機床所能提供功率為Pcm=56.3kw>Pcc=2.7kw。
故校驗合格。
6）計算基本工時
tm＝L/ Vf=(72+9)/375×12=2.592min.
加工材料——HT200, ，鑄件
工件尺寸——銑削寬度ae=72mm,長度l=72mm的圓弧平面
加工要求——用標(biāo)準(zhǔn)硬質(zhì)合金端銑刀銑削，加工余量h=4mm,
機床——XA5032行立銑。
2. 選擇刀具
3） 根據(jù)查《切削手冊》表1.2選擇刀具：W18Cr4V硬質(zhì)合金鋼端銑刀,牌號YG6。
根據(jù)查《切削手冊》表3.1，查《切削手冊》，銑削寬度ae=72mm，選擇刀具直徑do=125mm。由于采用標(biāo)準(zhǔn)的硬質(zhì)合金端面銑刀。查《切削手冊》表3.13故取齒數(shù)采用z=4。
2.選擇切削用量
1)決定銑削深度ap由于加工余量不大，一次走刀即可完成所需長度。，銑削深度故可以
選擇：ap=4mm
4） 決定每齒進給量每齒進給量 機床功率為7.5kw。查《切削手冊》表3.5
f=0.14~0.24mm/z。
由于是對稱銑，選較小量f=0.14 mm/z。
3）選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具壽命 根據(jù)《切削手冊》表3.7，粗加工時后刀面最大磨損為1.5~2.0mm
查《切削手冊》表3.8，壽命T=180min
4）決定切削速度和每分針進給量切削速度可根據(jù)表《切削手冊》3.27中的公式計算，也可以直接由表查出。按《切削手冊》，將f降一級為f=0.5 mm/z。查得 Vc＝110mm/s，n=252r/min,Vf=577mm/s
據(jù)XA6132銑床參數(shù)，選擇nc=235r/min,Vfc=600mm/s,則實際切削速度V c=600.4,實際進給量為fzc=V fc/ncz=0.21mm/z。
5)校驗機床功率 查《切削手冊》,而機床所能提供功率為Pcm=56.3kw>Pcc=2.7kw。故校驗合格。
6）計算基本工時
tm＝L/ Vf=(72+9)/375×12=2.592min.
結(jié)果ap=1.0mm, f=0.21 mm/z, nc=235r/min,Vfc=600.4mm/s.
4.2定位誤差分析
由于加工的零件的設(shè)計基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重和。
所以：同時，
=+=0
第五章、加工φ50上下端面圓周進給銑床設(shè)計
5.1問題的提出
本夾具是用來精銑φ50m上端面,零件圖中φ50的上端面與φ20中心孔的軸線有形位公差要求,因此必須保證φ50的下端面與φ20中心孔。此工序是粗加工,因此本工序加工時主要考慮如何提高勞動生產(chǎn)率,降低勞動強度,而精度則不是主要問題。
5.2夾具設(shè)計
1.定位基準(zhǔn)選擇
φ20中心孔的軸線對φ50的下端面有一定的垂直度公差要求,因此應(yīng)以φ20中心孔為主要定位基準(zhǔn)。由于鑄件的公差要求較大,利用φ20孔的下端面作為精基準(zhǔn)定位時,還必須采用一個輔助銷釘對工件的旋轉(zhuǎn)自由度進行限制。
2.切削力及夾緊力計算
由于實際加工的經(jīng)驗可知,銑削時的主要切削力為銑刀頭的切削方向,即垂直于第一定位基準(zhǔn)面,由于本工序夾緊的方向與切削力垂直，所以必須對夾緊力進行估算。
銑削力查《現(xiàn)代夾具設(shè)計手冊》表3-91
當(dāng)銑削灰鑄鐵時，工件背吃刀量取=2mm, 銑削寬度=11mm, 銑刀直徑D=125mm,齒數(shù)z=4,=0.21mm/z.由于同時加工兩面，所以則其銑削力P如下：
由于采用組合刀具，所以扭矩可以不計
卡緊力計算
查《現(xiàn)代夾具設(shè)計手冊》表3-21為
卡緊力計算公式
其中：
K=k0k1k2k3k4k5k6=1.51.21.01.01.01.01.0=1.8
=78.8mm 1=39mm =bh[]
=bh[] 擠=2912200MP=48N
=0.2 =0.8
=773N
5.3液壓油路設(shè)計
使用液壓缸夾緊，采用活塞式液壓缸油路圖如下5.3-1：
圓周進給銑床液壓夾具系給銑床液壓夾具系統(tǒng)示意圖5.3-1
1.油箱 2. 過濾器 3.油泵 4.直動型溢流閥5.管道 6.壓力表7.單向閥8.可調(diào)式節(jié)流閥 9.手動換向閥10. 液壓旋轉(zhuǎn)接頭11.活塞油缸、、
油路采用定量泵，當(dāng)液壓油路工作時，夾緊工件時，當(dāng)系統(tǒng)壓力增大時，會使流量需求減小。此時溢流閥開啟，使多余流量溢回油箱，保證溢流閥進口工作壓力，從而保持在整個加工過程中，保持這加持工件的預(yù)緊力。
該液壓油路由于是用于回轉(zhuǎn)類工作臺上，所以該裝置采用了12通的液壓旋轉(zhuǎn)接頭
其結(jié)構(gòu)如下圖5.3-2：
12通的液壓旋轉(zhuǎn)接頭5.3-2
定子邊與液壓源相連接的，液壓缸與轉(zhuǎn)子邊相連接，從而保障了避免油路出現(xiàn)如下情況，如下圖情況5.3-3
5.3-3
液壓缸的設(shè)計與采用：
工件所需的預(yù)緊力773N，采用差動式活塞缸估算液壓缸工作油壓：
采用活塞直徑D=25，活塞桿采用直徑d=15mm
5.4機械傳動
結(jié)構(gòu)采用了渦輪類回轉(zhuǎn)支撐和蝸桿，蝸桿作為輸入軸，采用渦輪渦桿傳動，從而電機的輸出可以直接接到輸入渦桿，減少了中間的傳動機構(gòu)的減速器的設(shè)計。
渦輪蝸桿的設(shè)計參數(shù)設(shè)計時，采用到了電腦輔助設(shè)計，利用到了麥迪設(shè)計工具，從而生成了符合設(shè)計的渦輪蝸桿。
其機械傳動部份結(jié)構(gòu)簡圖如下5.4-1和5.4-2：
渦輪回轉(zhuǎn)支撐結(jié)構(gòu)示意圖5.4-1
渦輪回轉(zhuǎn)支撐結(jié)構(gòu)示意圖5.4-2
回轉(zhuǎn)支承是一種能夠承受綜合載荷的大型軸承，可以同時承受較大的軸向、徑向負(fù)荷和傾覆力矩。本夾具采用的是內(nèi)圈有齒，外圈固定行，有利于減少夾具空間尺寸。
5.5銑床夾具的裝配圖見附圖
5.6夾具三維效果圖如下
第六章、結(jié)論
6.1結(jié)論
課程設(shè)計是學(xué)生在校學(xué)習(xí)階段的一個重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，其目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)的專業(yè)和基礎(chǔ)理論知識，獨立解決專業(yè)一般工程技術(shù)問題的能力。樹立正確的設(shè)計思想和工作作風(fēng)。
經(jīng)過半個月的畢業(yè)設(shè)計，獲得如下心得：
1.運用機械制造工藝及有關(guān)課程的知識，結(jié)合生產(chǎn)實習(xí)中學(xué)到的實踐知識。獨立地分析和解決工藝問題。初步具有設(shè)計一些中等復(fù)雜零件的能力。
2.能根據(jù)被加工零件的技術(shù)要求，運用夾具設(shè)計的基本原理和方法。學(xué)會擬定夾具設(shè)計方案。
3.熟悉并運用有關(guān)手冊，能快速查表得到所需的數(shù)據(jù)。
4.有一定的識圖制圖能力。
通過設(shè)計，培養(yǎng)了我綜合運用理論知識和專業(yè)知識的技能。熟悉一般機械零件的加工工藝過程，設(shè)計夾具的能力。
參考文獻
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