1、 序言機械制造工藝學課程設計使我們學完了大學的全部基礎課、技術基礎課以及大部分專業課之后進行的.這是我們在進行畢業設計之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習,也是一次理論聯系實際的訓練,因此,它在我們四年的大學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計對自己未來將從事的工作進行一次適應性訓練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后參加祖國的“四化”建設打下一個良好的基礎。由于能力所限，設計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指導。一、零件的分析（一） 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中，主要起換檔，使主軸回轉運動按照工作者的要求工作

2、，獲得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的20孔與操縱機構相連，二下方的50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。（二） 零件的工藝分析CA6140車床共有兩處加工表面，其間有一定位置要求。分述如下：1.以20為中心的加工表面這一組加工表面包括：20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50為中心的加工表面這一組加工表面包括：50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50的孔上下兩個端面與20

3、的孔有垂直度要求。由上面分析可知，加工時應先加工一組表面，再以這組加工后表面為基準加工另外一組。二、 工藝規程設計(一)確定毛坯的制造形式零件材料為HT200。考慮零件在機床運行過程中所受沖擊不大，零件結構又比較簡單，故選擇鑄件毛坯。（二）基面的選擇基面選擇是工藝規程設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量得到保證，生產率得以提高。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，是生產無法正常進行。（1）粗基準的選擇。對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準。而對有若干個不加工表面的工件，則應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。根據這個基準

4、選擇原則，現選取20孔的不加工外輪廓表面作為粗基準，利用一組共兩塊V形塊支承這兩個32作主要定位面，限制5個自由度，再以一個銷釘限制最后1個自由度，達到完全定位,然后進行銑削。（2）精基準的選擇。主要應該考慮基準重合的問題。當設計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不再重復。（三）制定工藝路線制定工藝路線得出發點,應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證,在生產綱領已確定的情況下,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率。除此之外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量下降。1.工藝路線方案一工序一 粗、精銑

5、20孔上端面。工序二 鉆、擴、鉸、精鉸20、50孔。工序三 粗、精銑50孔上端面工序四 粗、精銑50、20孔下端面。工序五 切斷。工序六 鉆4孔（裝配時鉆鉸錐孔）。工序七 鉆一個4孔，攻M6螺紋。工序八 銑47°凸臺。工序九 檢查。上面工序加工效率較高，但同時鉆三個孔，對設備有一定要求。且看另一個方案。2.工藝路線方案二工序一 粗、精銑20孔上端面。工序二 粗、精銑20孔下端面。工序三 鉆、擴、鉸、精鉸20孔。工序四 鉆、擴、鉸、精鉸50孔。工序五 粗、精銑50孔上端面工序六 粗、精銑50孔下端面。工序七 切斷。工序八 鉆4孔（裝配時鉆鉸錐孔）。工序九 鉆一個4孔，攻M6螺紋。工序十

6、 銑47°凸臺。工序十一 檢查。上面工序可以適合大多數生產，但效率較低。綜合考慮以上步驟，得到我的工藝路線。3.工藝路線方案三工序一 以32外圓為粗基準，粗銑20孔下端面。工序二 精銑20孔上下端面。工序三 以20孔上端面和32外圓為精基準，擴、鉸、精鉸20孔，保證垂直度誤差不超過0.05mm,孔的精度達到IT7。工序四 以20孔為精基準，擴、鉸、精鉸50孔，保證空的精度達到IT11。工序五 切斷。工序六 以20孔為精基準，粗銑50孔上下端面。工序七 以20孔為精基準，精銑50孔上下端面，保證端面相對孔的垂直度誤差不超過0.07。工序八 以20孔為精基準，鉆4孔（裝配時鉆鉸錐孔）。工

7、序九 以20孔為精基準，鉆4孔，攻M6螺紋。工序十 以20孔為精基準，銑47°凸臺。工序十一 去毛刺，檢查。雖然工序仍然是十一步，但是效率大大提高了。工序一和工序二比起工藝路線方案二快了一倍（實際銑削只有兩次，而且刀具不用調整）。多次加工50、20孔是精度要求所致。以上工藝過程詳見圖3。（四）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190241HB，毛皮重量2.2kg，生產類型中批量，鑄造毛坯。按以上原始資料及加工路線，分別確定各家工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1、由于工件較小，為方便加工節省材料將兩件鑄在一起，同時加

8、工。2、鑄件的圓角半徑 按表2.2.1<<簡明設計手冊>> 選則金屬型鑄造 R=3-5mm，拔模斜度外表面=0O30。毛坯熱處理方式為自然失效處理以消除鑄造應力。 3、兩內孔20 +0.0210,考慮其孔徑較小鑄造困難，為簡化鑄造毛坯外型，現直接將32圓柱鑄成實心的。4外圓表面延軸線方向長度方向的加工余量及公差（20，50端面）。查機械制造工藝設計簡明手冊（以下稱工藝手冊）表2.2.42.2.5，取20，50端面長度余量均為2.5（均為雙邊加工）銑削加工余量為：粗銑 2.0mm精銑 0.5mm 5、兩內孔精度要求IT7參照機械制造工藝設計簡明手冊（以下簡稱工藝手冊）表2

9、.3-8確定工序尺寸及余量為： 鉆孔： 18 擴孔： 19.8   2Z=1.8mm 半精絞： 19.94   2Z=0.14mm 精絞：   20+0.0210 6、內孔50+0.05+0.25 毛坯為鑄孔,內孔精度要求IT12表面粗糙度為Ra3.6,參照工藝手冊表2.3-10確定工序尺寸及余量為: 一次   鉆 48 二次   擴孔 49.75   2Z=1.75 三次   鉸空 49.93   2Z=0.18 四次   精鏜50+0.50+0.25   7.其他尺寸直接鑄造得到由于本設計規

10、定的零件為大批量生產，應該采用調整加工。因此在計算最大、最小加工余量時應按調整法加工方式予以確認。（五）確立切削用量及基本工時工序一 以32外圓為粗基準，粗銑20孔上下端面。1.加工條件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=190241,鑄造。機床：X62萬能銑床。刀具：W18Cr4V硬質合金鋼端銑刀,牌號YG6。銑削寬度ae<=60,深度ap<=4,齒數z=10,故根據切削用量簡明手冊（后簡稱切削）取刀具直徑do=80mm，根據切屑選擇刀具前角o5°后角o8°，副后角o=8°，刀齒斜角s=10°,主刃Kr=60°,過渡

11、刃Kr=30°,副刃Kr=5°過渡刃寬b=1mm。2.切削用量1）銑削深度 因為切削量較小，故可以選擇ap=2mm，一次走刀即可完成所需長度。2）每齒進給量根據X62萬能銑床說明書，機床功率為7.5KW。查切削表3.5，f=0.140.24mm/z。由于是對稱銑，選較小量f=0.14 mm/z。3）查后刀面最大磨損及壽命 查切削手冊表3.7，后刀面最大磨損為1.01.5mm。查切削手冊表3.8，壽命T=180min4）計算切削速度和每分鐘進給量V 查切屑表3.16，當d=80mm，z=10，ap=2mm，f z<=0.14時，V=97m/min，n=387r/min,

12、V=433mm/min。各修正系數為：K=K=K=0.89K=K=K=1.0故 V=VK=97×0.89×1.0=86.3m/minN=nk=387×0.89×1.0=344r/minV=VK=433×0.89×1.0=385.4mm/min根據X62型萬能銑床說明書選擇：N=375r/min , V=375mm/min因此實際切屑速度和每齒進給量為：V=5)校驗機床功率 查切削表3.24，當；， 時，Pcc=1.1kw。根據機床說明書，Pcm>Pcc，所選用切屑用量可用。最終確定 ap=2mm，n=375r/min,Vf=37

13、5mm/s，V c=94.2m/min，f z=0.1mm/z。6）計算基本工時tmL/ Vf=(32+80)/375=0.297min。因銑上下端面，故該工序工時為工序二 精銑20孔上下端面。1. 加工條件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=190241,鑄造。加工要求：精銑20上下端面。機床：X62萬能銑床。刀具：W18Cr4V硬質合金鋼端銑刀,牌號YG6。銑削寬度ae<=60,深度ap<=4,齒數z=10,故據切削用量簡明手冊（后簡稱切削）取刀具直徑do=80mm。選擇刀具前角o5°后角o8°，副后角o=8°，刀齒斜角s=10

14、76;,主刃Kr=60°,過渡刃Kr=30°,副刃Kr=5°過渡刃寬b=1mm。2. 切削用量1） 銑削深度 因為切削量較小，故可以選擇ap=0.5mm，一次走刀即可完成所需長度。2）根據X62萬能銑床說明書，機床功率為7.5KW。查切削表3.5，f=0.140.24mm/z。由于是對稱銑，選較小量f=0.14 mm/z。3） 查后刀面最大磨損及壽命 查切削手冊表3.7，后刀面最大磨損為1.01.5mm。查切削手冊表3.8，壽命T=180min 4） 計算切削速度和每分鐘進給量查表3.16，當，時，各修正系數為：故根據X62萬能銑床說明書選擇： ，因此實際切削速度

15、和每齒進給量為：5)校驗機床功率 查切削表3.24，當，時，Pcc=1.1kw 查機床說明書Pcm>Pcc，故已選切削用量可用。最終確定 ap=0.5mm，n=475r/min,Vf=375mm/min，V c=119.3m/min，f z=0.08mm/z。6）計算基本工時tmL/ Vf=(32+80)/375=0.297min。因精銑上下端面，故該工序工時工序三 以20孔上端面為精基準，鉆、擴、鉸、精鉸20孔，保證垂直度誤差不超過0.05mm,孔的精度達到IT7。一鉆頭1. 選擇鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時do=18mm，鉆頭采用雙頭刃磨法，查切削表2.1，2.2，后角o12&

16、#176;，二重刃長度b=2.5mm,橫刀長b=1.5mm,寬l=3mm,棱帶長度 ° 2選擇機床，Z525機床3.選擇切削用量 （1）決定進給量查切 所以， 按鉆頭強度選擇 按機床強度選擇最終決定選擇機床已有的進給量 經校驗 校驗成功。 （2）鉆頭磨鈍標準及壽命后刀面最大磨損限度（查切）為0.5.mm，壽命（3）切削速度查切 修正系數 故。查切機床實際轉速為故實際的切削速度（4）校驗扭矩功率 所以 故滿足條件，校驗成立。.計算工時由于所有工步所用工時很短，所以使得切削用量一致，以減少輔助時間。擴鉸和精鉸的切削用量如下：擴鉆： 鉸孔： 精鉸： 工序四 以20孔為精基準，鉆、擴、鉸、精

17、鉸50孔，保證空的精度達到IT7。1. 選擇鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時do=48mm，鉆頭采用雙頭刃磨法，后角o11°，二重刃長度b=11mm,橫刀長b=5mm,弧面長l=9mm,棱帶長度 ° ° ° 2.選擇切削用量（1）決定進給量查切 按鉆頭強度選擇 按機床強度選擇最終決定選擇Z550機床已有的進給量 經校驗 校驗成功。（2）鉆頭磨鈍標準及壽命后刀面最大磨損限度（查切）為0.81.2mm，壽命擴孔后刀面最大磨損限度（查切）為0.9.mm，壽命鉸和精鉸孔后刀面最大磨損限度（查切）為.mm，壽命（3）切削速度查切 修正系數 故。查切機床實際轉速為

18、故實際的切削速度（4）校驗扭矩功率 所以 故滿足條件，校驗成立。擴鉸和精鉸的切削用量同理如下：擴鉆： 鉸孔： 精鉸： .計算工時所有工步工時相同。工序五 切斷。1.選擇工具   據切削手冊  (1)根據表1.2選擇YG6硬質合金刀具  根據表3.1 銑前深度ap4 銑削寬度ae90 端銑刀直徑D0=100mm 由于采用標準硬質合金端銑刀,故齒數Z=10 (2)銑刀幾何形狀查表(3.2) 由于 HBS=200>150,r0=0°0=8°Kr=45°Kre=30°        &#

19、160;           Kr=5° s=-20° 0=8° bq=1.2 2.選擇切削用量 (1)決定銑削深度ap (由于加工余量不大,鑄體為金屬型,鑄造表面粗糙度為12.56.3 所以可以在一次走刀內切完)ap=h=2mm (2)決定每齒進給量fz 當使用YG6銑床功率為7.5KW 查表3.5時 fz=0.140.24mm/z 取fz=0.18 (3)選擇銑刀磨純標準及刀具壽命 根據表3.7 銑刀刀齒刀面最大磨損量為粗加工時2.0,精加工時0.5,由于銑刀直徑d0=100mm 故刀具壽命T=180min (

20、查表3.8) (4)根據(表3.16)當d0=100mm Z=10 ap=2 fz=0.18 i=98m/min nt =32r/min ft=490mm/min 各修正系數為: km=kmn=kmf=0.89          Ks=ksn=ksf=0.8 故:c=t k=98×0.89×0.8=70m/min工序六 以20孔為精基準，粗銑50孔上下端面。1. 加工條件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=190241,鑄造。機床：XA5032臥式銑床。刀具：W18Cr4V硬質合金鋼端銑刀,牌號YG6。銑削寬度

21、ae>60,深度ap<=4,齒數z=1,故據切削手冊取刀具直徑do=125mm。2. 切削用量1） 銑削深度 因為切削量較小，故可以選擇ap=1.5mm，一次走刀即可完成所需長度。2） 每齒進給量 機床功率為7.5kw。查切削手冊f=0.140.24mm/z。由于是對稱銑，選較小量f=0.14 mm/z。3） 查后刀面最大磨損及壽命 查切削手冊表3.7，后刀面最大磨損為1.01.5mm。查切削手冊表3.8，壽命T=180min4） 計算切削速度 按切削手冊，查得 Vc110mm/s，n=281r/min,Vf=378mm/s據XA6132銑床參數，選擇nc=300r/min,Vfc

22、=375mm/s,則實際切削速度V c=3.14*80*475/1000=117.8m/min,實際進給量為fzc=V fc/ncz=0.10mm/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tmL/ Vf=(72+9)/375=0.216min.工序七 以20孔為精基準，精銑50孔上下端面，保證端面相對孔的垂直度誤差不超過0.07。1. 加工條件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=190241,鑄造。機床：XA5032臥式銑床。刀具：W18Cr4V硬質合金鋼端銑刀,牌號YG6。銑削寬度ae&g

23、t;60,深度ap<=4,齒數z=1,故據切削手冊取刀具直徑do=125mm。2. 切削用量1） 銑削深度 因為切削量較小，故可以選擇ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需長度。2） 每齒進給量 機床功率為7.5kw。查切削手冊選f=0.5 mm/z。3） 查后刀面最大磨損及壽命 查切削手冊表3.7，后刀面最大磨損為1.01.5mm。查切削手冊表3.8，壽命T=180min4） 計算切削速度 按切削手冊，將f降一級為f=0.5 mm/z。查得 Vc110mm/s，n=252r/min,Vf=577mm/s據XA6132銑床參數，選擇nc=235r/min,Vfc=600mm/s,則實際切

24、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tmL/ Vf=(72+9)/375=0.216min.結果ap=1.0mm, f=0.21 mm/z, nc=235r/min,Vfc=600.4mm/s.工序八 以20孔為精基準，鉆4孔（裝配時鉆鉸錐孔）。1. 選擇鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時do=4mm，后角o16°，二重刃長度 ° ° ° 2.選擇切削用量 （1）決定進給量查切 按鉆頭

25、強度選擇 按機床強度選擇最終決定選擇機床已有的進給量 經校驗校驗成功。 （2）鉆頭磨鈍標準及壽命后刀面最大磨損限度（查切）為0.50.8mm，壽命（3）切削速度查切 修正系數 故。查切機床實際轉速為故實際的切削速度（4）校驗扭矩功率 故滿足條件，校驗成立。.計算工時工序九 以20孔為精基準，鉆一個4孔，攻M6螺紋。1. 選擇鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時do=4mm，后角o16°，二重刃長度 ° ° ° 2.選擇切削用量 （1）決定進給量查切 按鉆頭強度選擇 按機床強度選擇最終決定選擇機床已有的進給量 經校驗校驗成功。 （2）鉆頭磨鈍標準及壽命后刀面

26、最大磨損限度（查切）為0.50.8mm，壽命（3）切削速度查切 修正系數 故。查切機床實際轉速為故實際的切削速度（4）校驗扭矩功率 故滿足條件，校驗成立。.計算工時螺紋鉆削由于沒有手冊可查，故以鉆削切削用量及其他鉆螺紋工序估算。祥見工藝卡片。工序十 以20孔為精基準，銑47°凸臺。工序十一 檢查。其余幾步數據見工藝卡片。三、 卡具設計3.1鉆M6孔的鉆床卡具經過與老師協商，決定設計第IX道工序鉆M6孔的鉆床卡具。本卡具將用于Z525立式鉆床。刀具為M6絲錐，以及4的高速鋼麻花鉆。（一） 問題的提出在給定的零件中，對本步加工的定位并未提出具體的要求，是自由公差，定位要求較低。因此，本步

27、的重點應在卡緊的方便與快速性上。（二） 卡具設計1 定位基準的選擇出于定位簡單和快速的考慮，選擇20孔為基準，即以一面上一長銷（自由度限制數：5）配合以一擋銷（自由度限制數：1）使工件完全定位。再使用快速螺旋卡緊機構進行卡緊。2 切削力和卡緊力計算本步加工可按鉆削估算卡緊力。實際效果可以保證可靠的卡緊。軸向力 扭矩 由于扭矩很小，計算時可忽略。卡緊力為取系數 S1=1.5 S2=S3=S4=1.1則實際卡緊力為 F=S1*S2*S3*S4*F=10.06N使用快速螺旋定位機構快速人工卡緊，調節卡緊力調節裝置，即可指定可靠的卡緊力。3. 定位誤差分析本工序采用一定位銷，一擋銷定位，工件始終靠近定

28、位銷的一面，而擋銷的偏角會使工件自重帶來一定的平行于卡具體底版的水平力，因此，工件不在在定位銷正上方，進而使加工位置有一定轉角誤差。但是，由于加工是自由公差，故應當能滿足定位要求。4. 卡具設計及操作的簡要說明卡具的卡緊力不大，故使用手動卡緊。為了提高生產力，使用快速螺旋卡緊機構。卡具上設置有鉆套，用于確定的鉆3.2粗、精銑32上平面夾具設計本夾具主要用來粗、精銑上平面。由于加工本道工序的工序簡圖可知。粗、精銑上平面時，粗糙度要求，上平面與下平面有平行度要求,并與工藝孔軸線分別垂直度的要求，本道工序是對傳動箱上平面進行粗精加工。因此在本道工序加工時，主要應考慮提高勞動生產率，降低勞動強度。同時

29、應保證加工尺寸精度和表面質量。3.2.1定位基準的選擇由零件圖可知工藝孔的軸線所在平面有垂直度的要求，從定位和夾緊的角度來看，本工序中，定位基準是下平面，設計基準也是要求保證上、下兩平面的平行度要求，定位基準與設計基準重合，不需要重新計算上下平面的平行度，便可保證平行度的要求。在本工序只需保證下平面放平就行，保證下平面與兩定位板正確貼合就行了。為了提高加工效率，現決定用兩把銑刀的上平面同時進行粗精銑加工。同時進行采用手動夾緊。3.2.2定位元件的設計本工序選用的定位基準為一面兩銷定位，所以相應的夾具上的定位元件應是一面兩銷。因此進行定位元件的設計主要是對固定擋銷和帶大端面的短圓柱銷進行設計。根

30、據參考文獻11帶大端面的短圓柱銷的結構尺寸參數如圖所示。帶大端面的短圓柱銷根據參考文獻11固定擋銷的結構如圖所示。 固定擋銷3.2.3定位誤差分析本夾具選用的定位元件為一面兩銷定位。其定位誤差主要為：銷與孔的配合0.05mm，銑/鉆模與銷的誤差0.02mm，銑/鉆套與襯套0.029mm由公式e=(H/2+h+b)×max/Hmax=(0.052+0.022+0.0292)1/2 =0.06mm e=0.06×30/32=0.05625可見這種定位方案是可行的。3.2.4銑削力與夾緊力計算本夾具是在銑床上使用的，用于定位螺釘的不但起到定位用，還用于夾緊，為了保證工件在加工工程中不產生振動，由計算公式 Fj=FsL/(d0tg(+1)/2+rt