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1、目录目录 1序言 2一、零件的分析3零件的作用3零件的工艺分析3二、毛坯设计31、确定毛坯类型及制造形式32、确定加工余量33、余块分型面及浇注位置见毛坯工艺见图44.型芯尺寸45、绘制毛坯工艺简图4三、工艺设计41、选择定位基准 42、加工原则 53. 工艺方案的比较与分析 64、机械加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸的确定 75、机械加工余量、工序尺寸及公差的确定9四、夹具设计181、正确选择定位元件，加紧元件及加紧装置182、定位误差的分析计算183、夹紧力的计算，合理布置夹紧力的作用位置及方194、夹具设计及操作的简要说明20五、参考文献21序言机械制造工艺学课程设计使我们学完了大学的全部基
2、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,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从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，为今后参加祖国的“四化”建设打下一个良好的基础。一、零件的分析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
3、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。2、零件的工艺分析零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差，不适合磨削，以下则是拨叉零件需要加工的表面以及表面之间的位置要求。小孔以及与之相通的锥孔、螺纹孔。大头半圆孔55拨叉底面，小头孔端面，大头半圆孔端面，大头半圆孔端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.07mm，小头孔上端面与之中心线的垂直度误差为0.05由上面分析可知，可以粗加工拨叉底面，然后以此为粗基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度，再根据加工方法的经济精度以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，所以根据上述要求，采用常规
4、的加工工艺均可保证。二、毛坯设计1、确定毛坯类型及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。查机械制造工艺及设备设计指导手册324页表15-5选用铸件尺寸公差等级CT9级。已知该零件的生产类型为中等批量，所以初步确定工艺安排为；加工过程工序划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主2、确定加工余量机械制造工艺设计简明手册325页表15-7，选用加工余量为MA-G级，并查表15-8确定各个加工面的铸件机械加工余量，铸件的分型面的选者及加工余量如下表所示：简 图加工面代号基本尺寸加工余量等级加工余量说明D122G3孔降一级双侧加工D
5、255G3孔降一级双侧加工T273G3单侧加工T350G2.5单侧加工T473G3单侧加工3、余块分型面及浇注位置见毛坯工艺见图4.型芯尺寸型芯位置型芯尺寸22mm孔16mm55mm孔43mm5、绘制毛坯工艺简图三、工艺设计1、选择定位基准：基面的选择是工艺规程中的重要工作之一，基面选择正确与合理可以使加工质量得到保证，生产效率提高。（1）粗基准的选择在选择粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够多的余量，及保证不加工表面与加工表面间的尺寸，位置符合零件图样设计要求，粗基准的选择原则：重要表面余量均匀原则、表面间的相互位置要求原则 、余量足够原则 、定位可靠性原则 、不重复使用原则 对于
6、拨叉零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准，而对于有若干个不加工表面的工件，则应以与不加工表面为粗基准，根据这个基准选择原则，现选取拨叉俩个22孔德下端面为粗基准，利用俩个22的外轮廓作为主要定位面，再以一个销钉限制最后一个自由度，达到完全定位。（2）精基准的选择精基准的选择原则主要考虑如何减少误差，保证加工精度和安装方便以及以及设计基准和工序基准重合问题。当二者不重合时，应该进行换算。应遵循的原则：基准重合原则 、基准统一原则 、自为基准原则、互为基准反复加工原则、定位可靠性原则 、2、加工原则:1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工基准拨叉下端面2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，
7、后安排加工工序。3）遵循“先主后次”原则. 4）遵循“先面后孔”原则.考虑保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准统一和基准重合”原则,以粗加工底面为定 位粗基准。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。再生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用的夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。此外，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 粗铣两端小孔的上表面端面，中间孔的上下端面。工序 精铣两端小孔的上表面端面，中间孔的上下端面。工序 粗镗、半精镗、精镗55mm孔。工序 钻、扩、
8、铰两端22mm孔。工序 钻M8的螺纹孔，钻8的锥销孔钻到一半，攻M8的螺纹。工序 铣断。工序 去毛刺，检查。（2）工艺路线方案二工序 粗、精铣两端小头孔上端面。工序 钻、铰两端22mm孔。工序 粗镗55mm孔上端面；粗镗55mm孔下端面；精镗55mm孔上端面；精镗55mm孔下端面。工序 粗镗、半精镗、精镗55mm。工序 钻8mm的锥销孔钻到一半，然后与轴配做钻通，再钻M8x1mm的螺纹孔，攻M8x1mm的螺纹。工序 铣断。工序 去毛刺，检查。3. 工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先加工完与22mm的孔有垂直度要求的面再加工孔。而方案二悄悄相反，先是加工完22mm的孔，再
9、以孔的中心轴线来定位加工完与之有垂直度要求的三个面。方案一的装夹次数少，但在加工22mm的时候最多只能保证一个面定位面与之的垂直度要求，其他两个面很难保证。因此，此方案有很大的弊端。方案二在加工上下二个端面时用22mm孔的中心轴线来定位这样很容易就可以保证其与上下两端面的位置度要求，也体现了基准重合的原则，这样一比较最终的加工路线为以下：工序 粗、精铣22mm孔上端面，以22孔外表面及底面为基准，选用X52立式铣床和专用夹具。工序 扩、钻、铰两端22mm孔，以小头孔上平面及22孔外表面为基准，选用Z512台式钻床和专用夹具。工序 粗镗55mm孔上端面；粗镗55mm孔下端面；精镗55mm孔上端面
10、；精镗55mm孔下端面，以一面两孔为定位基准，选用TX617卧式镗铣床和专用夹具。工序 粗镗、半精镗、精镗55mm，以小头孔上端面及22内孔为基准，选用T616卧式镗床和专用夹具。工序 钻8mm的锥销孔钻到一半，然后与轴配做钻通，再钻M8x1mm的螺纹孔，攻M8x1mm的螺纹，以小头孔上端面及55内孔为基准，选用组合机床和专用夹具。工序 铣断。工序 去毛刺，检查。4、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，毛坯重量约为1.6,生产类型为大批生产，采用砂型铸造毛坯。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、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1.外
11、圆表面（40mm及73mm外表面）考虑到此表面为非加工表面，其精度为铸造精度CT9即可。2. 两小孔22毛坯为实心，两内孔精度要求界于IT7IT8之间，参照机械制造工艺设计简明手册表2.3-8确定工序尺寸及余量：钻孔：20mm 2z=4mm扩孔：21.8mm 2Z=1.8mm精铰孔：mm 2Z=0.2mm3.中间孔（55mm及73mm）中间孔尺寸相对较大可以铸造，根据机械制造工艺设计手册表1-13得：孔的铸造毛坯为49. 73的孔是在55孔的基础之上铣削加工得到，其轴向尺寸上下表面距离为30mm，由于其对轴向的尺寸要求不高，直接铸造得到。参照工艺简明手册表2.3-10确定55mm工序尺寸及余量
12、：粗 镗：53mm 2Z=4mm半精镗：54.5mm 2z=1.5精 镗：55mm 2z=0.54.螺纹孔及销孔此销尺寸铸造为实体。参照切屑加工简明手册表8-70确定钻8螺纹孔和8圆柱销孔及螺纹孔的攻丝。5.铣断前面根据资料已初步确定工件各面的总加工余量，现在确定各表面的各个加工工序的加工余量如下：1.圆柱表面工序尺寸：加工表面加工内容加工余量精度等级工序尺寸表面粗糙度铸件6CT949粗镗4IT12536.3半精镗1.5IT1054.5 3.2精镗0.5553.2铸件6CT916钻孔4IT12206.3扩孔1.8IT1021.83.2精铰孔0.2IT71.62 平面工序尺寸：工序号工序内容加工
13、余量工序尺寸经济精度公差铸件353CT9010粗铣两端小头孔上端面2.550.5IT120.3020粗镗中间孔上端面627IT120.21030粗镗中间孔下端面621IT120.21040精铣两端小头孔上端面0.550IT110.19050精镗中间孔上端面0.520.5IT110.13060精镗中间孔下端面0.520IT100.125、机械加工余量、工序尺寸及公差的确定1、圆柱表面工序尺寸：如上2、 平面工序尺寸：如上3、确定切削用量及时间定额：工序 粗铣22mm孔上端面，精铣22mm孔上端面。1. 加工条件工件材料：HT200，硬度190260HBS，b =0.16Gpa，铸造。加工要求：粗
14、铣22mm孔上端面，精铣22mm孔上端面。机床：X52K立式铣床。刀具：涂层硬质合金盘铣刀45mm，选择刀具前角o5后角o8，副后角o=8，刀齿斜角s=10,主刃Kr=60,过渡刃Kr=30,副刃Kr=5过渡刃宽b=1mm。2.计算切削用量1）铣削深度 因为切削量较小，故可以选择ap=2mm，一次走刀即可完成所需长度。2）计算切削速度 按简明手册V c=算得 Vc98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s据X52K立式铣床参数，选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度 V c=3.1480475/1000=1.06m/s,实际进给量为 f zc=V fc
15、/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。3)校验机床功率 查简明手册Pcc=1.5kw,而机床所能提供功率为PcmPcc。故校验合格。最终确定 ap=2mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=1.06m/s，f z=0.15mm/z。4）计算基本工时tmL/ Vf=9.4s。加工要求：精铣22mm孔上端面。刀具：YG6硬质合金端铣刀；机床：X52K立式铣床；查切削手册表3.5，进给量为：，取为0.5mm/r参考有关手册，确定，采用YG6硬质合金端铣刀，则：，主轴转速现采用X51立式铣床，根据简明手册表4.2-36，取，故实际切削速度：当时，工作台每分钟进给量：
16、，取为980mm/min本工序切削时间为：min工序工序 扩钻、铰两端22mm孔，保证垂直度误差不超过0.05mm,孔的精度达到IT7。1. 加工条件工件材料：HT200，硬度190260HBS，b =0.16Gpa，铸造。加工要求：扩钻孔至21.8mm，精铰至22mm，保证孔壁粗糙度Ra=1.6m。机床：Z512台式钻床。刀具：YG8硬质合金麻花钻21.8mm，钻头采用双头刃磨法，后角12、二重刃长度=2.5mm、横刀长b=1.5mm、宽l=3mm、棱带长度 、 、。YG8硬质合金铰刀22mm。2.计算切削用量1）查切削用量简明手册 。 按钻头强度选择 按机床强度选择，最终决定选择机床已有的
17、进给量 。2）钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查简明手册）为0.5.mm，寿命3）切削速度查切削用量简明手册 修正系数 故。查简明手册机床实际转速为。故实际的切削速度。3. 计算基本工时由于所有工步所用工时很短，所以使得切削用量一致，以减少辅助时间。钻和精铰的切削用量如下：扩钻孔： 。精铰： 。工序工序 粗镗55mm孔上下端面；精镗55mm孔上下端面。1. 加工条件工件材料：HT200，硬度190260HBS，b =0.16Gpa，铸造。加工要求：粗镗55mm孔上端面；粗镗55mm孔下端面；精镗55mm孔上端面；精镗55mm孔下端面，保证端面粗糙度Ra=3.2m，保证孔壁粗糙度Ra=6.
18、3m。机床：TX617卧式镗铣床。刀具：硬质合金镗刀45mm2.计算切削用量1）铣削深度 因为切削量较小，故可以选择ap=4.5mm，一次走刀即可完成所需长度。2）计算切削速度 按简明手册V c=算得 Vc98mm/s，n=780r/min,Vf=490mm/s据TX617卧式镗铣床参数，选择nc=750r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度 ：V c=3.1480750/1000=1.78m/s,实际进给量为：f zc=V fc/ncz=750/(30010)=0.25mm/z。3)校验机床功率 查简明手册Pcc=2kw,而机床所能提供功率为PcmPcc。故校验合格。最终确定 a
19、p=1mm，nc=750r/min,Vfc=475mm/s，V c=1.78m/s， fz=0.15mm/z。4）计算基本工时粗镗中间孔上端面；tm1=L/ Vf=13s粗镗中间孔下端面；tm2=L/ Vf=13s精镗中间孔上端面，tm3= L/ Vf=10s；精镗中间孔下端面，tm4= L/ Vf=10s工序工序 粗镗、半精镗、精镗55mm孔至图样尺寸。1. 加工条件工件材料：HT200，硬度190260HBS，b =0.16Gpa，铸造。加工要求：粗镗中间孔至53mm、半精镗中间孔至54mm、精镗中间孔至55mm。机床：T616卧式镗床。刀具：YG8硬质合金镗刀。2.计算切削用量单边余量
20、分三次切除，则 第一次。根据简明手册4.2-20查得，取 。根据简明手册4.2-21查得，取：。3.计算切削基本工时：同理，当第二次，第三次时，进给量和，机床主轴转速都取64r/min，切削基本工时分别为100s和80s。工序工序 钻8mm的锥销孔钻到一半，然后与轴配做钻通，再钻M8x1mm的螺纹孔，攻M8x1mm的螺纹。1. 加工条件工件材料：HT200，硬度190260HBS，b =0.16Gpa，铸造。加工要求：先钻8mm的锥销孔，钻到一半后将与该孔配合的轴安装进去，把两者配做加工，为的使保证孔与轴的同轴度，同时在尺寸上保证距上端面10mm；再钻M8x1mm的螺纹孔，攻M8x1mm的螺纹
21、。机床：组合机床。刀具：8mm麻花钻、7.5mm麻花钻、8mm的丝锥。2.计算切削用量（1）钻8mm的锥销孔根据切削手册查得，进给量为0.180.33mm/z,现取f=0.3mm/z，v=5m/min，则：查简明手册表4.2-15，取。所以实际切削速度为：计算切削基本工时：（2）钻M8的螺纹孔刀具：7.5mm麻花钻。根据切削手册查得，进给量为0.180.33mm/z,现取f=0.3mm/z，v=5m/min，则：查简明手册表4.2-15，取。所以实际切削速度为：计算切削基本工时：（3）攻M8x1mm的螺纹刀具：丝锥M6，P=1mm切削用量选为：，机床主轴转速为：，按机床使用说明书选取：，则 ；
22、机动时，计算切削基本工时：工序工序 铣断保证图样尺寸1. 加工条件工件材料：HT200，硬度190260HBS，b =0.16Gpa，铸造。加工要求：铣断后保证两边对称相等。刀具：YG硬质合金圆盘铣刀，厚度为4mm。机床：组合机床。2.计算切削用量查切削手册，选择进给量为：,切削速度为：，则：根据简明手册表4.2-39，取，故实际切削速度为：查切削手册表4.2-40，刚好有。计算切削基本工时：工序工序 去毛刺，检查四、夹具设计1、正确选择定位元件，加紧元件及加紧装置定位元件：圆柱销和菱形销、两个22孔的上端面夹紧装置：螺旋夹紧机构2、定位误差的分析计算利用一面两销进行定位，平面限制三个自由度，
23、圆柱销限制两个自由度。X,Y方向的定位误差如同单圆柱销定位，均为：=0.007+0.009+0.021=0.037mm。而菱形销限制了绕Z方向的转动自由度，孔与菱形销在Y方向的定位误差：=0.227+0.009+0.021=0.257mm，它实际上限制工件绕Z轴的转动。由于存在间隙，因而使工件产生一个转角误差：=（0.037+0.257）（2X119.6）=O.OO7.5为销与孔的最小间隙 为销的公差 为孔的公差（1）定位元件尺寸及公差的确定。夹具的主要定位元件为一个平面、以短圆柱销一个销边销，短圆柱销和销边销的尺寸与公差现规定与本零件22孔的尺寸与公差相同:即22+00.021（2）造成定位
24、误差的原因：由于定位基准与工序基准不一定引起的定位误差，称基准不重合误差，即工序基准对定位基准在加工方向上的最大变动量，用B表示。由于定位副制造误差及其配合间隙所引起的定位误差，称为基准定位误差，即定位误差的相对位置在加工尺寸方向上的最大变动量。3、夹紧力的计算，合理布置夹紧力的作用位置及方向1、夹紧力的大小：切削刀具：硬质合金镗刀切削力： 式中：1.5mm，50m/min，f0.5mm/r，（）计算结果 = 1459.699N选用压板压紧，实际加紧力N应为式中，和是夹具定位面及加紧面上的摩擦系数，0.5。压板用螺母拧紧，由机床夹具设计手册表1-2-23得螺母拧紧力根据杠杆原理压板实际加紧力为
25、此时已大于所需的1460N的夹紧力，故本夹具可安全工作。2、夹紧力的方向（1）夹紧力的作用方向应不破坏工件的准确性和可靠性，一般要求夹紧力的方向应指向主要定位基面，把工件压向定位元件的主要定位表面上。（2）夹紧力方向应使工件变形尽可能变小，使工件的夹紧部分属于套筒零件，显然轴向夹紧要比要比径向夹紧使工件变形要小。（3）夹紧力方向应使所需夹紧力可能小，在保证夹紧可靠的前提下，减小夹紧力可以减轻工人的劳动强度，提高生产效率，同时可以使机构轻便，紧凑以及减少工件变形，为此，应使加紧力Q的方向最好与切削力下，工件重力G的方向，这时所需夹紧力为最小。3、夹紧力的作用点（1）夹紧力作用点应靠近支撑元件的几
26、何中心，或几个支撑元件所形成的支撑面内（2）夹紧力的作用点应落在工件刚度较好的部位上（3）夹紧力的作用点应尽可能靠近被加工表面，这样可以减小切削力对工件造成的翻转力矩，必要时应在工件刚性差的部位增加辅助支撑并施加附加夹紧力。4、夹具设计及操作的简要说明如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为镗床夹具选择了移动压板压紧方式。本工序为车圆弧，切削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。本夹具的最大优点就是结构简单紧凑。夹具的夹紧力不大，故使用手动夹紧。为了提高生产力，使用快速螺旋夹紧机构.参考文献： 1、庞思勤,吕明主编,机械制造技术基础,:武汉理工大学出版社。2、李益明主编,机械制造工艺设计简明手册,机械工业出版社,1993年.3、肖诗纲主编,切削用量手册,机械工业出版社,1993年.4、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，1987年.5、赵家奇,机械制造工艺学课程设计指导书(2版),机械工业出版社,2006年。6、曾志新,吕明主编,机械制造技术基础,:武汉理工大学出版社,2001年。7、陈明主编机械制造工艺学：机械工业出版社，2005.8。8、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 2005.8
