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1、 機械制造工藝學 課程設計說明書 設計題目： 設計“CA6140車床”撥叉零件的機械加工 工藝規(guī)程及工藝裝備（小批量生產） 設計者 杜路 指導教師 朱玉蓉 題目 設計“CA6140車床”撥叉零件的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備（小批量生產） 一． 設計的目的： 機械制造工藝學課程設計,是在學完機械制造工藝學及夾具設計原理課程

2、，經過生產實習取得感性知識后進行的一項教學環(huán)節(jié)；在老師的指導下，要求在設計中能初步學會綜合運用以前所學過的全部課程，并且獨立完成的一項工程基本訓練。同時，也為以后搞好畢業(yè)設計打下良好基礎。通過課程設計達到以下目的： 1、能熟練的運用機械制造工藝學的基本理論和夾具設計原理的知識，正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及合理制訂工藝規(guī)程等問題的方法，培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力。 2、通過對零件某道工序的夾具設計，學會工藝裝備設計的一般方法。通過學生親手設計夾具（或量具）的訓練，提高結構設計的能力。 3、課程設計過程也是理論聯(lián)系實際的過程，并學會使用手冊、查詢相關資料等，增強學生解決工

3、程實際問題的獨立工作能力。 二． 零件的分析 （一）、零件的作用：題目給定的零件是CA6140撥叉它位于車床變速機構中，主要起換檔，使主軸回轉運動按照工作者的要求進行工作。寬度為18+0.0120mm的槽尺寸精度要求很高，因為在撥叉拔動使滑移齒輪時如果槽的尺寸精度不高或間很大時，滑移齒輪得不到很高的位置精度。所以，寬度為18+0.0120mm的槽和滑移齒輪的配合精度要求很高。 （二）、零件的工藝分析： 加工表面 尺寸及偏差mm 公差及精度等級 表面粗糙度um 撥叉左端面 80 IT13 撥叉右端面 80 IT13 6.3 六齒方花鍵孔 Ø25+0.

4、230 IT12 1.6 花鍵底孔 Ø22+0.280 IT12 6.3 右端面為基準的槽(小) 8+0.030 IT12 1.6 右端面為基準的槽（大） 18+0.120 IT12 3.2 CA6140撥叉共有兩組加工表面。 1. 以花鍵孔的中心線為基準的加工面 這一組面包括Ø25+0.230mm的六齒方花鍵孔、Ø22+0.280花鍵底孔兩端的2X150到角和距中心線為27mm的平面。 2. 以工件右端面為基準的8+0.030 mm的槽和18+0.120mm的槽 經上述分析可知， 對于兩組加工表面，可先加工其中一組表面，

5、然后借助于專用夾具加工另一組表面。 二、工藝規(guī)程設計 (一) 確定毛坯的制造形成。 零件材料HT200、考慮到此零件的工作過程中并有變載荷和沖擊性載荷，因此選用鍛件，以使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件的工作可靠。由于生產綱領為小批生產而且零件的尺寸并不很大，零件簡單，故可采取鑄模成型。經查《金屬機械加工工藝人員手冊》表5-5取等級為2級精度底面及側面澆注確定待加工表面的加工余量為3±0.8mm。 （二）基準的選擇。 1. 粗基準的選擇：因為要保證花鍵的中心線垂直于右端面，所以以Φ40的外圓表面的粗基準。 2. 精度基準的選擇：為保證定位基準和工序基準重合，以零

6、件的右面為精基準。 (二) 制定工藝路線。 工序： 1. 粗、精車端面，鉆、擴花鍵底孔、倒兩端15°倒角。 以Ф40mm圓柱面為粗基準。選用C3163-1轉塔式六角車床及三爪卡盤夾具。 2. 拉花鍵。以右面為基準， 3. 銑削8+0.030mm的槽。以花鍵的中心線及右面為基準。選用X62W臥式銑床加專用夾具。 4. 銑削18+0.0120mm的槽。以花鍵的中心線及右面為基準。選用X62W臥式銑床加專用夾具。 方案分析： 把花鍵放在第一道工序的后邊，這樣，方案二中的3.4.5道工序很容易對工件進行定位與加緊即以花鍵中心線和A面作為3.4.5道工序的

7、定位基準。此方案定位精度高，專用夾具結構簡單、可靠。 以上工藝過程詳見附表1“機械加工工藝過程工序卡片” (三) 機械加工余量。 CA6140的撥叉材料為HT200。毛坯重量為1.0 kgσb =160MPa HBS 生產類型為由大、中批量生產，采用模鍛鍛模。 根據(jù)上述的原始資料加工工藝，分別確定各個加工表面的機械加工余量，工序尺寸以毛坯尺寸如下： 1. 右面的加工余量 A面有3±0.8mm的加工余量，足夠把鑄鐵的硬質表面層切除 2. 矩形花鍵底孔。 要求以矩形花鍵的外徑定心，故采用拉削加工內孔尺寸為Φ22 0+0.28，見零件圖，確定孔加工余量的分配

8、。 鉆孔Φ20mm 擴孔Φ21mm 拉花鍵 花鍵孔要求以外徑定心：拉削時加工余量參照《金屬機械加工工藝人員手冊》取 2Ζ=1mm (五)確定切削用量及基本工時。 工序 Ⅰ ：車削右面。 1．加工條件。 工件材料：灰口鑄鐵HT200。 σb=145　MPa。鑄造。 加工要求：粗、半精車A面并保證28mm的工序尺寸，Ra=3.2µm 2、計算切削用量。 （1）已知長度方向的加工余量為3±0.8mm 。實際端面的最大加工余量為3.8mm 。故分二次加工（粗車和半精車）。長度加工公差IT １２級 取-0.46 mm （入 體方向） （

9、2）進給量、根據(jù)《切削簡明手冊》（第3版）表1.4 當?shù)稐U尺寸為16mm×25mm,ａｅ≤３mm時，以及工件直徑為Φ60mm時（由于凸臺B面的存在所以直徑取Φ60mm） ?=0.6-0.8mm/ｒ. 按C３１６３－１　車床說明書　取?=0.6 mm/n。 由于存在間歇加工所以進給量乘以k=0.75—0.85 所以：實際進給量f=0.6×0.8=0.48 mm/ｒ 按C３１６３－１　車床說明書　?＝0.53ｍｍ／ｒ （3）計算切削速度。切削速度的計算公式為（壽命選T=60min） 刀具材料YG6 V=Cv/(Tm·ap xv

10、·f yv) ·kv 其中：Cv=158 xv=0.15 yv=0.4 M=0.2修正系數(shù)Ko見《切削手冊》表1.28 kmv=1.15 kkv=0.8 kkrv=0.8 ksv=1.04 kBV=0.81 ∴Vc =158/( 600.2·20.15·0.53 0.4) ·1.15·0.8·0.8·0.81·0.97 =46.9(m/min) （4）確定機床主軸轉速 ns=1000vc/dw=229.8（r/min） 　ｎ＝200 r／min

11、 所以實際切削速度V=40.8m/min 2、精車 1) 已知粗加工余量為0.5mm。 2) 進給量f=0.15－0.25mm/r　　　?。妫?.16 mm/r 計算切削速度 按《切削用量簡明手冊》表1.27，切削速度的計算公式為（壽命選T=60min） V=Cv/(Tm·ap xv·f yv) ·kv =158/( 600.2·20.15·0.16 0.4) ·1.15·0.8·0.8·0.81·0.97 =83.85(m/min) 3) 確定機床主軸轉速. nw=100

12、0vc/ dw =410.8（r/min）按C3163－１　車床說明書　　取nw=400（r/min） 實際切削速度V=57.1m/min 4) 切削工時 Tm=(L+L1+L2+L3)/nwxf=22.5/400x0.16=0.35（min） 由于下一道工序是鉆孔，所以留下Ø20mm的臺階，所以L=(65-20)/2=22.5 mm L1=3.L2=0. L3=0 3、鉆孔、擴孔、倒角。 （1）、鉆孔 鉆頭選擇：見《切削用量簡明手冊》表2.2 鉆頭幾何形狀為（表2.1及表2.2）：雙錐修磨具刃，鉆頭參數(shù)： ｄ＝Ф20ｍｍ β=30&#

13、176;，2Φ=118°，2Φ=70°，bε=3.5mm ,ao=12°, Ψ=55°,b=2mm，=4mm。 ａ、按機床進給強度決定進給量：根據(jù)表2.9 ,當σb＝210MPa ｄ0＝20.5mm 可確定f=0.75。 　　　取 f=0.62mm/n. ｂ、 決定鉆頭磨鈍標準及壽命 表2.21，當do=20mm、鉆頭最大磨損量取0.6 壽命T=45min. ｃ、切削速度?。?21m/min n=1000V/D=334.4 由機床技術資料得和334.4接近的有280n/m和400n/min 取280n/min 取n=2

14、80m/min. 實際Ｖ=17 m/min ｄ、 基本工時，Tm=L/nf=(80+10)/280x0.62=0.32 (min) 入切量及超切量由表2.29. 查出Ψ+△=10mm 所以Tm=L/nf=(80+10)/280x0.62=0.32 (min) （2）、擴孔 刀具直徑do=21mm；刀具幾何參數(shù)同上。 由于兩孔直徑相差不大，為了節(jié)省停車和調換走刀量等輔助時間，n和f都不變，所以Tm同上 Tm=0.32 倒角刀具15°锪鉆由于兩孔直徑相差不大，以表面粗度要求不高手動進給。 （3）、倒角 刀具：專用刀具。此工步使用到專用刀具與手動進

15、給。 檢驗機床功率 可以查出　當σｂ＝160～245HBS ａｐ≤2.8ｍｍ　ｆ≤0.6ｍｍ／ｒ　 Ｖｃ≤41ｍ／min　?。校悖?.4kw 　 主電機功率Ｐ＝11ｋｗ 可見Ｐｃ比Ｐ小得多所以機床功率足夠所用切削用量符合要求 當ｄｏ＝21 ｍｍ　ｆ＝0.64 ｍｍ 查得轉矩Ｍ＝61.8　N.M 功率公式：ＰC＝McVc/30do=61.8x17/30x21=1.67km 主電機功率Ｐ＝11ｋｗ 可見ＰC比Ｐ小得多，所以機床功率足夠，所用切削用量符合要 工序Ⅲ 粗銑，精銑B面。 加工要求：粗銑B面，精銑B面，Ra=3.2ｕｍ。 用標準鑲齒圓柱銑刀粗銑

16、 加工余量3mm 機床 ：Ｘ62W 加工工件尺寸：寬度：40mm 長度：28mm 1. 粗銑 1) 選擇刀具 銑削寬度ae≤5mm時。直徑為do=50mm　故齒數(shù)Ｚ＝８，由于采用標準鑲齒圓柱銑刀 銑刀幾何參數(shù)（表3.2）rn=10°ao=16° 2) 切削用量 留精銑的加工余量為0.2，所以本道工步切削寬度ac＝2.8±0.8ｍｍ，由于加工表面精度要求Ra=3.2 um.根據(jù)表3.5得每轉進給量ｆ＝0.5～１mm/r就能滿足要求，但考慮到Ｘ62W功率為7.5kw，機床為中等系統(tǒng)剛度和Ｘ62W銑床說明書 所以每轉進給量ｆ＝0.6mm

17、/r 3) 選擇刀具磨鈍標準及刀具壽命。銑刀刀齒后刀面的最大磨損量為0.6鑲齒銑刀do=50mm， 刀具壽命 T=120min（表3.8） 4) 決定切削速度 Z=8, aP=40-70mm, ac=2.8±0.8ｍｍ, fz=f/z=0.0750.1mm/z Vc=(Cvdoqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv) Cv=20,qv=0.7,Xv=0.3,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.3,m=0.25,Km=1.12, Ksv=0.8,KTv=0.82,Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79

18、 Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)=23.7(m/min) n=1000V/d=(1000x23.7)/(3.14x50)=151r/min 根據(jù)X62W型銑床說明書選n=160r/min Vc=3.14nd/1000=(160x3.14x50)/1000=25.1m/min Vf=nf=160x0.6=96mm/min 選Vf=80mm/min 實際fz=Vf/(nxz)=0.0625mm/z 5) 機床功率：當 Vc=71m/min ae=2.8mm ap=41mm fz=0.08 Kmpc=1.4k

19、w 切削功率的修正系數(shù)： 故Pct＜0.8, 根據(jù)X62W型銑床說明書，機床主軸允許的功率為 Pcm=7.5×0.75=5.63kw 故Pcc＜Pcm 因此所決定的切削用量可以采用。 ae=2.8mm Vf=80m/minn=160r/min Vc=25.1m/min fz=0.0625mmm/z 6) 基本工時根據(jù) Tm=(L+L1+△)/Vf=(28+14)/80=0.525（min） L1+△=14mm 2. 精銑 1）選擇刀具 刀具與上道工步是同一把刀。 2）切削用量 精銑的加工余量為0.2，所以本道工步切削寬度

20、 ae＝0.2mm，ｆ＝0.6 3）決定切削速度Vc、 ac=0.2mm, Vc=(Cvdoqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)=33.1m/min n=1000V/d=(1000x33.1)/(3.14x50)=211r/min根據(jù)X62W型銑床說明書選n=210r/min Vf=nf=210x0.6=126mm/min、VF=125mm/min fz=Vf/(nxz)=0.074mm/Z 4）基本工時基本工時根據(jù) Tm=(L+L1+△)/Vf=(28+14)/125=0.336（min） L1+△=14mm 工序Ⅳ 銑削8+0.030mm

21、槽。 加工工件尺寸：8+0.030mm , 長度L=40mm 加工要求：高速鋼錯齒三面刃銑刀（精密級K8）加工余量8 用乳化液冷卻 機床：X62W 1) 選擇刀具：由加工尺寸公差0-0.3 。所以銑刀精度為精密級K8 銑刀參數(shù)：L=8mm D=63 d=22 d1=34 ro=15° ao=12°an=6°Z=16 2) 選擇切削量 由于槽的深度為8mm, 故一次走完，ae=8mm ap=8mm 確定f=0.15-0.3mm/r 現(xiàn)取f=0.3mm/r fz=0.3/16=0.018mm/z 3) 選擇銑刀磨鈍

22、標準及刀具壽命：得最大磨損量為0.5 由表3.8確定刀具壽命：T=100min其中 4) 決定切削速度Vc和每齒進給量Vf、由《切削用量簡明手冊》3.27的公式 Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)·Kv Cv=25,qv=0.2,Xv=0.1,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.1,m=0.25,Km=1.12,Ksv=0.8,KTv=0.82, Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79 Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyv

23、xaexuvxZpv)·Kv =82.86m/min n=1000×Vc/do=1000×82.86/3.14×63=418.87r/min 根據(jù)X62W型銑床說明書選nc=375r/min 實際速度Vc=donc/1000=74.2m/min 選Vfc=ncf=375X0.3=112.5mm/min 根據(jù)X62W型銑床說明書選選Vf=110mm/min fzc=110/375×16=0.018mm/z 5) 機床功率： 圓周力 fc=(CFapxffzyFaeVFZ/doaFnWF)KFC KTV=0.90

24、KMFC=0.94 CF=30，XF=1.0，yF=0.65，UF=0.83，WF=0，qF=0.83，KFC=1.28 Fc=(CFapxffzyFaeVFZ/doqFnWF)KFC=30 X 8 X 0.018 X 8/ 63 X 375 =505.6 N M=FCdo/2×103=15.9N?M Pc=FcVc/1000=1.18km 根據(jù)X62W型銑床說明書，功率足夠。 6) 基本工時基本工時根據(jù) Tm=(L+L1+△)/Vf=(40+14)/110=0.49（min） L1+△=14mm 工序Ⅴ銑寬為180+0.

25、12mm槽 加工要求：用乳化液冷卻，加工工件尺寸，寬180+0.12mm，長L=40mm，加工余量23mm 由于此工步的設計尺寸精度要求很高，用銑削加工很難達到尺寸精度的要求，所以為了留給下一道公序磨削的加工余量，所以分兩步走，ae=23，ap=10mm， 1) 選擇刀具 銑刀參數(shù)：L=10 D=100mm d=30mm ro=15° ao=12°an=6°Z=24 2) 選擇銑削用量 由于槽的寬度為18mm, 故二次走完，ae=23mm ap=10mm f=0.5mm/r 現(xiàn)取f=0.8mm/r fz=0.5/24=0.02mm/z

26、 3）選擇銑刀磨鈍標準及刀具壽命：得最大磨損量為0.5 由表3.8確定刀具壽命：T=100min其中 4）確定切削速度Vc和每齒進給量：決定切削速度Vc和每齒進給量Vf、 Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)·Kv Cv=25,qv=0.2,Xv=0.1,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.1,m=0.25,Km=1.12, Ksv=0.8,KTv=0.82, Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79 Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXv

27、xfzxyvxaexuvxZpv)·Kv =98.6m/min n=1000×Vc/do=1000×98.6/3.14×100=314r/min 根據(jù)X62W型銑床說明書選nc=300r/min 實際速度Vc=donc/1000=94.2m/min 選Vfc=ncf=300X0.5=150mm/min 根據(jù)X62W型銑床說明書選選Vf=150mm/min fzc=150/300×24=0.020mm/z 5）基本工時基本工時根據(jù) Tm=(L+L1+△)?i/Vf=(40+20)X2/150=0.8（min） L1+△

28、=20mm i=2(走兩次) 工序Ⅵ 磨18mm槽， 保證尺寸18mm 銑Φ18+0.012㎜工序夾具設計 1．任務的提出 為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具 經過與指導老師協(xié)商，決定設計第4道工序——X62W臥式銑床加專用夾具。本夾具將用于X62W臥式銑床。刀具為高速鋼三刃銑刀，來對工件進行加工。 本夾具主要用來銑Φ18+0.012㎜，一次切削，所以主要應該考慮如何提高勞動生產率，降低勞動強度． 定位方案及定位裝置的設計計算 2．位方案的確定 根據(jù)加工工序及零件圖可知，要加工Φ18+0.012㎜，其設計基準為花鍵孔中心

29、線和工件的右加工表面（A）為定位基準。因此選用工件以加工右端面和花鍵心軸的中心線為主定位基準在垂直于加工方向上，不能產生移動和轉動。 3.定位誤差分析 由于槽的軸向尺寸的設計基準與定位基準重合，故軸向尺寸無基準不重合度誤差。徑向尺寸無極限偏差、形狀和位置公差，故徑向尺寸無基準不重合度誤差。即不必考慮定位誤差，只需保證夾具的花鍵心軸的制造精度和安裝精度。 夾具體零件圖 acidity, mL.; M--calibration of the molar concentration of sodium hydroxide standard solution, mo

30、I/L; V--amount of the volume of sodium hydroxide standard solution, Ml; M--the weight of the sample, g. Such as poor meets the requirements, take the arithmetic mean of the second determination as a result. Results one decimal. 6, allowing differential analyst simultaneously or in quick succession f

31、or the second determination, the absolute value of the difference of the results. This value should be no more than 1.0. 1, definitions and principles for determination of ash in starches, starch and ash: starch samples of ash the residue obtained after weight. Original sample residue weight of samp

32、le weight or weight expressed as a percentage of the dry weight of the sample. Samples of ash at 900 ℃ high temperature until ashing sample ... The Crucible: determination of Platinum or other conditions of the affected material, capacity of 50mL. Dryer: has effectively adequate drying agent and-per

33、forated metal plate or porcelain. Ashing furnaces: device for controlling and regulating temperature, offers 900 incineration temperature of 25 c. Analytical balance. Electric hot plate or Bunsen. 3, crucible of analysis steps preparation: Crucible must first wash with boiling dilute hydrochloric acid, then wash with a lot of water and then rinse with distilled water. Wash the Crucible within ashing furnace, heated at 900 to 25 ℃ 30min, and in the desiccator to cool to room temperature and then weighing,15