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1、攀枝花学院 学生课程设计（论文）题 目： CA6140车床拨叉加工工艺 及铣22孔上端面夹具设计 学生姓名： 学号： 所在院(系)： 机电工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 指导教师： 职称： 年 月 日 攀枝花学院教务处制攀枝花学院本科学生课程设计任务书题目CA6140车床拔叉加工工艺及铣22孔上端面夹具设计1、课程设计的目的1、培养学生理论联系实际的设计思想，训练学生综合运用专业基础课程、专业课程的理论知识，结合生产实际完成一般机电产品（或零部件）的设计制造方法及步骤的设计能力。2、强化专业各课程知识的掌握，对各课程的有机联系与应用加深理解；3、培养学生的系统设计能力与综
2、合应用知识解决工程问题的能力2、课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）对该零件制订出机械加工工艺规程，设计出主要的工艺装备（机床夹具）。最后完成机械加工工艺过程卡片，夹具的装配图及主要零件图1-2张以及设计说明书。学生需完成的任务：15000字以上的设计说明书2提交设计的各种图纸、表格。3、主要参考文献1、陈日曜，金属切削原理，北京：机械工业出版社，19932、吴圣庄，金属切削机床概论，北京：机械工业出版社，19933 王先逵，机械制造工艺学，北京：机械工业出版社，20024 刘友才，机床夹具设计，北京：机械工业出版社，1995 4、课程设计工作进度计划 明确设计要求，查资
3、料,进行方案分析设计 16学时 确定方案，进行相应内容的设计计算 32学时 完成图纸的绘制 32学时 完成加工工艺规程及工艺装备设计 32学时 整理说明书 16学时 小组答辩 8学时合计： 3周指导教师（签字）日期年 月 日教研室意见：年 月 日学生（签字）： 接受任务时间： 年 月 日注：任务书由指导教师填写。课程设计（论文）指导教师成绩评定表题目名称CA6140车床拔叉加工工艺及铣22孔上端面夹具设计评分项目分值得分评价内涵工作表现20%01学习态度6遵守各项纪律，工作刻苦努力，具有良好的科学工作态度。02科学实践、调研7通过实验、试验、查阅文献、深入生产实践等渠道获取与课程设计有关的材料
4、。03课题工作量7按期圆满完成规定的任务，工作量饱满。能力水平35%04综合运用知识的能力10能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题，能正确处理实验数据，能对课题进行理论分析，得出有价值的结论。05应用文献的能力5能独立查阅相关文献和从事其他调研；能提出并较好地论述课题的实施方案；有收集、加工各种信息及获取新知识的能力。06设计（实验）能力，方案的设计能力5能正确设计实验方案，独立进行装置安装、调试、操作等实验工作，数据正确、可靠；研究思路清晰、完整。07计算及计算机应用能力5具有较强的数据运算与处理能力；能运用计算机进行资料搜集、加工、处理和辅助设计等。08对计算或实验结果的分析能力（综合
5、分析能力、技术经济分析能力）10具有较强的数据收集、分析、处理、综合的能力。成果质量45%09插图（或图纸）质量、篇幅、设计（论文）规范化程度5符合本专业相关规范或规定要求；规范化符合本文件第五条要求。10设计说明书（论文）质量30综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结论严谨合理；实验正确，分析处理科学。11创新10对前人工作有改进或突破，或有独特见解。成绩指导教师评语指导教师签名： 年月日目录序言21 零件的分析31.1零件的作用31.2零件的工艺分析32 工艺规程设计42.1确定毛坯的制造形式42.2基面的选择42.3制定工艺路线42.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定73 切
6、削用量及时间定额93.1粗铣22孔上端面93.2扩22孔93.3精铣22孔上端面103.4精铰22孔103.5粗镗、半精镗55孔103.6粗镗、半精镗73孔113.7 钻螺纹孔、攻螺纹、钻锥销孔133.8铣断144 夹具设计153.1问题的提出153.2夹具设计15设计总结17参考文献18序言机械制造工艺学课程设计是我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计，了解并认识一般机器零件的生产工艺过程，巩固和加深已学过的技术基础课和专业课的知识，理论联系实际，对自己未来将从
7、事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后的工作打下一个良好的基础，并且为后续课程的学习大好基础。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。 1 零件的分析1.1零件的作用题目所给的零件是CA6140车床的拨叉。它位于车床变速机构中，主要起换档，使主轴回转运动按照工作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的22孔与操纵机构相连，下方的55半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。通过上方的力拨动下方的齿轮变速。两件零件铸为一体，加工时分开。1.2零件的工艺分析此拔叉有两组加工表面，它们之间有一定的位置要求，现分述如下：1以22孔为中心的加工
8、表面这一组加工表面包括22内孔，8锥销孔，M8螺纹孔，以及22孔的上端面。2以55圆孔为中心的加工表面这一组的加工表面包括55圆孔的内表面，55圆孔的上下两端面，73的内表面。这两组加工表面之间有一定的位置要求，主要是：（1）40的上端面与22内孔的中心线的垂直度公差为0.05。（2）55圆孔的上下两端面与22内孔的中心线的垂直度公差为0.07。由上面分析可知，可以粗加小头孔上端面，然后以此作为精基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。再根据各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的加工工艺均可保证。 2 工艺规程设计
9、2.1确定毛坯的制造形式确定毛坯种类：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（后称指导手册）选用铸件尺寸公差等级CT9级。2.2基面的选择定位基准是影响拨叉零件加工精度的关键因素。基准选择得合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工过程中将问题百出，更有甚者，造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。（1）粗基准的选择对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。（2）精基准的选择主要应该考
10、虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。（3）加工阶段的划分该拨叉加工质量要求较高，可将加工阶段划分成粗加工、半精加工和精加工几个阶段。(4）工序的集中和分散本拨叉选用工序集中原则安排拨叉的加工工序。该拨叉的生产类型为成批生产，可以采用万能型机床配以专用工装、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证加工表面之间的相对位置精度要求。(5) 加工原则1）遵循“先基准后其他”原则。2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。3）遵循“先主后次”原则。4）遵循“先面后孔”原
11、则，首先加工拨叉上端面。2.3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工艺路线方案一工序 1：铸造毛坯。（预铸出55孔，22孔）工序 2：以40下表面为粗基准粗铣上表面。工序 3：半精铣40上平面，保证表面粗糙度3.2工序 4：扩两个22的孔。工序5：铰22的孔，保证表面粗糙度1.6。工序 6：粗镗55的孔。工序 7：半精镗55的孔，保证表面粗糙度3.2。工序 8：粗镗55孔的上端面。
12、工序 9：半精镗 55孔上端面，保证表面粗糙度3.2。工序10：粗镗55孔的下端面。工序11：半精镗 55孔下端面，保证表面粗糙度3.2。工序 12：钻M8螺纹孔，钻8锥销孔，攻M8螺纹。工序13：切断。工序14： 检验。2工艺路线方案二工序 1：铸造毛坯。（预铸出55孔，22孔） 工序 2：以40下表面为粗基准粗铣上表面。工序 3：半精铣40上平面，保证表面粗糙度3.2。工序4：粗镗55的孔。工序5：半精镗55的孔，保证表面粗糙度3.2。 工序6：扩22的孔。工序7：铰22的孔，保证表面粗糙度1.6。工序 8：粗镗55孔的上端面。工序9：半精镗 55孔上端面，保证表面粗糙度3.2。工序10：
13、粗镗55孔的下端面。工序11：半精镗 55孔下端面，保证表面粗糙度3.2。工序 12：钻M8螺纹孔，钻8锥销孔，攻M8螺纹。工序13：切断。工序14：检验。3工艺方案的比较及分析上述两方案中方案一：先加工40上端面，再加工内孔22，再以22孔为基准加工55内孔，而方案二：先加工40上端面，再镗孔55，再以55内孔及上平面为基准加工22孔。由零件图可知55内孔与40上端面均与孔22有垂直度要求，按照基准统一的原则，应先加工22的孔，以其为精基准，再加工其它表面。因此最终工艺过程如表2-1所示。表2-1 最终工艺路线表工序工序内容机床定位基准夹具或辅助工具刀具1铸造毛坯2粗铣22孔上端面XA503
14、2立式铣床22孔下端面及小头孔外圆专用夹具套式面铣刀3扩22孔Z525立式钻床22上端面及小头孔外圆专用夹具硬质合金扩孔钻4精铣22孔上端面XA5032立式铣床22孔及22孔下端面专用夹具错齿三面刃铣刀5铰22孔Z525立式钻床22孔上端面及小头孔外圆专用夹具硬质合金铰刀6粗镗55孔T68镗床22孔及上端面专用夹具YG6硬质合金镗刀7半精镗55孔T68镗床22孔及上端面专用夹具YG6硬质合金镗刀8粗镗上73孔T68镗床22孔及下端面专用夹具YG6硬质合金镗刀9半精镗上73孔T68镗床22孔及下端面专用夹具YG6硬质合金镗刀10粗镗下73孔T68镗床22孔及上端面专用夹具YG6硬质合金镗刀11半
15、精镗下73孔T68镗床22孔及上端面专用夹具YG6硬质合金镗刀12钻M8螺纹底孔Z525立式钻床22孔及上端面专用夹具高速钢麻花钻13攻丝Z525立式钻床22孔及上端面专用夹具丝锥M814钻8锥销孔Z525立式钻床22孔及上端面专用夹具高速钢麻花钻15铣断X61卧式铣床22孔及上端面专用夹具锯片铣刀16去毛刺17检查2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定CA6140车床拔叉零件材料为TH200,零件重量为1Kg，生产类型为大批大量生产，采用铸造毛坯。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及毛坯尺寸如表2-2所示。表2-2 机械加工余量及毛坯尺寸表加工表面工序名称工序
16、间余量/mm工序工序基本尺寸/mm标注工序尺寸公差/mm经济精度/mm表面粗糙度/um40上端面精铣1.0IT113.25050粗铣2.0IT126.35151铸件15353122内孔铰0.2IT71.62222扩1.8IT106.321.821.8铸件IT11202055内圆表面半精镗2IT103.25555粗镗3IT126.35353铸件1505013 切削用量及时间定额3.1粗铣22孔上端面（1）加工条件机床：XA5032立式铣床。刀具：套式面铣刀，D50mm,Z=5（2）切削用量查切削手册可得：=0.1mm/z，由机械设计手册可以直接查出铣削速度：V60m/min，采用套式面铣刀，D5
17、0mm,Z=5，则382r/min。按机床说明书，见机械制造技术基础此转速与382r/min相近的机床转速为355r/min。所以实际铣削速度V55.7m/min。则=Z=177.5mm/min。（3）计算基本工时：=1.13min3.2扩22孔（1）加工条件 机床：Z525立式钻床刀具：硬质合金扩孔钻，粗钻时d=20mm，钻头采用双头刃磨法，后角12，二重刃长度b=2.5mm,横刀长b=1.5mm,宽l=3mm,棱带长度, ,。 （2）选择切削用量查切削手册可得：， 所以，=0.8mm/r 。查机械加工工艺手册可得：14m/min，根据公式：=n=202r/min，查机械制造设计基础，选择立
18、式钻床Z525取n=195m/min，故实际切削速度为V=13.4m/min。（3）计算基本工时=0.37min3.3精铣22孔上端面 （1）加工条件机床：XA5032立式铣床。刀具：错齿三面刃铣刀，d=40mm,D100mm,Z=10（2）切削用量查切削手册可得：=0.03mm/z，由机械设计手册可以直接查出铣削速度：V73m/min，采用套式面铣刀，D50mm,Z=5则581r/min。按机床说明书，见机械制造技术基础此转速与581r/min相近的机床转速为575r/min。所以实际铣削速度V72.3m/min。=Z=172mm/min（3）计算基本工时=1.57min3.4精铰22孔（1
19、）加工条件机床：Z525立式钻床。刀具：硬质合金铰刀（2）切削用量查机械制造设计基础可得：进给量1-2.6mm/r,切削速度为:V8m/min.所以1mm/r,V=8m/min,根据公式：，n=115r/min,根据切削说明书取n=97r/min,故实际切削速度为V=6.7m/min。（3）切削工时：=0.62min3.5粗镗、半精镗55孔(1)粗镗1）加工条件机床：镗床T68刀具：YG6硬质合金镗刀2)选择切削用量查切削手册可得：进给量 0.27mm/r，切削速度V0.2-0.4m/s，取V0.25m/s,则转速n=93.6r/min,查得T68标准转速n=100r/min,则实际速度V16
20、.02m/min。3）计算基本工时t=,因为镗刀主偏角,所以取5，取3，取5。代入公式可得：t=1.59min(2)半精镗1）加工条件机床：镗床T68刀具：YG6硬质合金镗刀2)选择切削用量查切削手册可得：进给量 0.15mm/r，切削速度V0.2-0.4m/s，取V0.3m/s,则转速n=104r/min,查得T68标准转速n=100r/min,则实际速度V17.28m/min。3）计算基本工时t=,因为镗刀主偏角,所以取5，取3，取5。代入公式可得：t=2.87min3.6粗镗、半精镗73孔（1）粗镗1）加工条件机床：镗床T68刀具：YG6硬质合金镗刀，刀具直径d=30mm。刀具主偏角90
21、度，副偏角15度，刃倾角-10度，前角10度，后角6度。2）切削用量由于加工余量为16mm，可分两次走刀。取其直径余量分别为10mm,6mm。所以5mm,3mm确定进给量：查机械制造技术基础课程设计指南表5-115可得0.26mm/r,0.5mm/r确定切削速度：根据机械制造技术基础课程设计指南表2-8,V=，式中208，0.2，0.4，m=0.28，=1.0*0.8*1.08*1.04=0.9，所以=74m/min，=62m/min，=305r/min，=278r/min，查机床转速表取370r/min，305r/min，则75.52m/min，67.997m/min。3）计算基本工时：根据
22、镗削机动时间的计算公式因为刀具主偏角为90度，所以取3，取5，取5,取=1。代入公式可得：0.19min,0.12min(2)半精镗 1）加工条件机床：镗床T68刀具：YG6硬质合金镗刀，刀具直径d=30mm。刀具主偏角90度，副偏角10度，刃倾角0度，前角15度，后角6度。2）切削用量确定背吃刀量：查机械加工工艺手册表2.4-66可得：0.6mm,0.4mm，可分两次走刀即可完成加工。确定进给量：查机械制造技术基础课程设计指南表5-115可得0.25mm/r,0.15mm/r确定切削速度：根据机械制造技术基础课程设计指南表2-8,V=式中2080.2，0.4，m=0.28，=1.0*0.8*
23、1.08*1.04=0.9，所以=115.6m/min，=169.1m/min，=504r/min，=737r/min，查机床转速表取480r/min，710r/min，则110.03m/min，160.7m/min。3）计算基本工时：根据镗削机动时间的计算公式，因为刀具主偏角为90度，所以取3，取5，取5,取=1。代入公式可得：0.15min,0.17min3.7 钻螺纹孔、攻螺纹、钻锥销孔（1）钻螺纹底孔6.9mm机床：Z525立式钻床。刀具：高速钢麻花钻。查切削手册可得：进给量 0.22mm/r，V=17m/min,则855.6r/min,查简明手册可取n=680r/min, 则实际切削
24、速度为V14.73m/min。计算基本工时：超切量和入切量分别为2mm，则：0.087min(2)攻螺纹M8机床：Z525立式钻床。刀具：丝锥M8,P1.25mm。切削用量选为：V7.5m/min,机床主轴转速为298r/min,取n=272r/min,则V6.8m/min, 则：0.038min(3)钻锥销孔机床：Z525立式钻床刀具：高速钢麻花钻查切削手册可得：进给量0.22mm/r，V=17m/min,则685r/min,查简明手册可取n=680r/min, 则实际切削速度为V16.75m/min。计算基本工时：超切量和入切量分别为5mm，则：0.334min3.8铣断机床：X61卧式铣
25、床刀具：锯片铣刀d=160mm,l=4mm,Z=40采用X61卧式铣床,查切削手册可得进给量 0.10mm/z，V=27m/min,则54r/min, 查简明手册可取n=100r/min, 则实际切削速度为V50.2m/min,此时工作台每分钟进给量为Zn=400mm/min。查切削手册可得400mm/min。计算基本工时：超切量和入切量分别为15mm，则：0.258min 4 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，需要设计专用夹具。经过与老师协商，决定设计第二道工序粗铣22孔上端面的铣床夹具，本夹具将用于XA5032立式铣床，刀具为套式面铣刀。 3.1问题的提出本夹具是用来
26、粗铣40mm圆柱的上端面，该工序完成后此端面主要作为后道工序的精基准，所以主要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度和表面粗糙度要求。3.2夹具设计1定位基准选择由于是第一道工序，只能是以底面为粗基准。2切削力及夹紧力计算（1）切削力(见切削手册表3.28)其中：=650，=1.5，=1.0，=0.16，=0.72，=40，=0.86，=80， =0.86，wF=0，z=10代入上式，可得F=1435N因在计算切削力时，必须把安全系数考虑在内，安全系数K=。其中：为基本安全系数1.5；为加工性质系数1.1；为刀具钝化系数1.1；为断续切削系数1.1；所以KF=2865N(2)夹紧力为克服水平切削
27、力，实际夹紧力N应为2N（+）取0.25则N2825（N）查夹具工程师手册，得典型螺旋夹紧机构夹紧力计算公式W=取螺纹公称直径M10，手柄长度L60，手柄作用力Q50N。则夹紧力W3930N2825N，故本夹具安全可靠。设计总结夹具课程设计即将结束，回顾整个过程，经过老师和同学的帮助，还有自己不懈的努力，终于定时定量的完成了这次课程设计。课程设计作为机械制造与自动化专业的重点，使理论与实践结合，对理论知识加深了理解，使生产实习中的理解和认识也到了强化。本次课程设计主要是机械加工工艺规程设计和专用夹具设计。机械加工工艺规程设计运用了基准选择等知识，夹具设计的运用了工件定位、夹紧机构等知识。通过此
28、次设计，使我基本掌握了零件的加工过程分析、工艺文件的编制、专用夹具设计的方法和步骤等。学会了查相关手册、选择使用工艺装备等等。本次设计还存在很多不足之处。由于对知识的掌握不够扎实，在设计过程中不能全面地考虑问题。仍需要进一步研究和实践。这次设计，让我对基本理论的综合运用及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练。提高了思考、解决问题，创新设计的能力。为以后的设计工作打下了较好基础。本设计存在很多不足之处，最后恳请各位老师、同学批评指正！参考文献1王先逵主编机械制造工艺学（第2版）北京：机械工业出版社，20062赵家齐机械制造工艺学课程设计指导书（第2版）北京：机械工业出版社，20003李益明主编机械制造工艺设计简明手册北京：机械工业出版社，19934金属切削机床夹具设计手册.上海柴油机厂工艺设备研究所编,机械工业出版社，19875李益民主编机械制造工艺设计简明手册北京：机械工业出版社，19936陈明主编机械制造工艺学北京：机械工业出版社，20057李旦，王杰等著机械制造工艺学课程设计机床专用夹具图册（第2版）哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2005
