1、機械制造工藝學課程設計題目：撥叉零件的機械加工工藝及鉆20孔工序的專用夾具設計 姓名： 班級： 學號： 指導教師： 教師職稱： 目 錄1、零件的分析.11.1零件的作用.11.2零件的工藝分析.12、工藝規程設計.22.1確定毛坯的制造形式.22.2基面的選擇.22.3制定工藝路線.22.4機械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定.43、確立切削用量及基本工時.53.1鉆18孔.63.2擴19.8孔.73.3鉸19.94孔.73.4、精鉸20孔.84、卡具設計.94.1問題的提出.94.2卡具設計.95、設計體會.10參考文獻.111、零件的分析1.1零件的作用題目所給的零件是CA6140車床的

2、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，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。也可應用于控制離合器的嚙合、斷開的機構中，從而控制橫向或縱向進給。兩件零件鑄為一體，加工時分開。1.2零件的工藝分析 如圖所示，撥叉需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求：1、左端20孔，孔的精度達到IT7。以及與此孔相通的8的錐孔、M6螺紋孔。2、右端半圓孔50，孔的精度達到IT12。3、撥叉底面、小頭孔端面、大頭半圓孔端面。50的孔上下兩個端面與20的孔中心線的垂直度誤差為

3、0.07mm。上端面與孔有位置要求，垂直度誤差為0.05mm。由上面分析可知，可以粗加工撥叉下端面，然后以此作為基準采用專用夾具進行加工，并且保證位置精度要求。再根據各加工方法的經濟精度及機床所能達到的位置精度，并且此撥叉零件沒有復雜的加工曲面，所以根據上述技術要求采用常規的加工工藝均可保證。2、工藝規程設計2.1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，生產類型為中批生產，故選擇鑄件毛坯。查機械加工工藝規程設計第70頁常用的毛坯類型，根據砂型鑄造機器造型鑄件尺寸精度高、表面粗糙度值小，可以減少加工余量，適用于中批或大批量生產的特點，選擇

4、砂型鑄造機器造型毛坯。2.2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。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。根據這個基準選擇原則，現選取20mm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32mm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。精基準的選擇 主要應該考慮基準重合的

5、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。2.3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。現有三個方案進行比較參考：工藝路線方案一工序01 粗銑20、50下端面，以20上端面為基準；工序02 粗銑20上端面，以20下端面為基準；工序03 粗銑50上端面，以50下端面為定位基準；工序04 鉆、擴20孔，以32外圓和20上端面為基準；工序05

6、粗鏜50孔，以20中心線為定位基準；工序06 銑斜肩；工序07 精銑20下端面，以20上端面為基準；工序08 精銑20上端面，以20下端面為基準；工序09 粗鉸、精鉸20孔，以20中心線為基準；工序10 精銑50端面，以20中心線為基準；工序11 半精鏜50孔，以20中心線為定位基準；工序12 鉆、鉸8錐孔，以20下端面和零件中線為基準；工序13 鉆M6底孔，攻螺紋，以20下端面和零件中線為基準；工序14 銑斷，以20中心線為基準；工序15 去毛刺；工序16 終檢。方案一分析：工序較多，工序太分散，可以適合大多數生產，但效率較低。工藝方案二工序一 粗、精銑20孔上端面。工序二 鉆、擴、鉸、精鉸

7、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8孔（錐孔加工一半，裝配時鉆鉸）。工序七 鉆一個4孔，攻M6螺紋。工序八 銑47°凸臺。工序九 檢查。方案二分析：上面工序加工效率較高，違背先面后孔原則，基準不合理，對機器要求高。工藝方案三工序一 粗銑20、50下端面，以32外圓為粗基準；工序二 粗銑20孔上端面，以20下端面為基準；工序三 粗銑50上端面，以50下端面為基準；工序四 以20孔上端面和32外圓為精基準，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；工序四 以20孔為精基準，鉆、擴、鉸、

8、精鉸50孔，保證孔的精度達到IT12；工序五 銑斜角；工序六 以20孔為精基準，精銑20孔下端面；工序七 以20孔為精基準，精銑50孔下端面，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，精銑20孔上端面；工序九 以20孔為精基準，精銑50孔上端面，保證端面相對孔的垂直度誤差不超過0.07；工序十 鉆、鉸8錐孔，以20下端面和零件中線為基準；工序十一 鉆M6底孔，攻螺紋，以20下端面和零件中線為基準；工序十二 銑斷，以20中心線為基準；工序十三 去毛刺；工序十四 終檢。經慎重比較，選擇工序三。2.4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

9、為HT200，硬度170220HB，生產類型中批量，鑄造毛坯據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：圖3-1 零件各部分標號1. 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）。查機械制造加工工藝設計員手冊（以下稱工藝手冊）第171頁表5-6及第182頁表，選用加工余量（1）20孔端面T2，余量為3mm，雙邊加工。 銑削加工余量為：粗銑 2.4mm，精銑 0.6mm，雙邊加工。（2）50孔端面T3，余量為3mm，雙邊加工。 銑削加工余量為：粗銑2.4mm，精銑0.6mm，雙邊加工。（3）50內孔（已鑄成孔）取50已鑄成孔單邊余量為3.5

10、mm，即鑄成孔43mm；工序加工后尺寸：第一次鉆孔：46mm；第二次鉆孔：48mm；擴 鉆 孔：49.93mm；粗 鉸：49.93mm；精 鉸：50mm；（4）20H7內孔（已鑄成孔）取20已鑄成孔單邊余量為3mm，即鑄成孔17mm；鉆孔：18mm；擴 鉆 孔：19.8mm；粗 鉸：19.94mm；精 鉸：20mm；（5）8錐孔，精度為IT9鉆孔：7.8mm；（公差書P140）鉸：8mm；（機械加工工藝學P159）（6）6孔鉆孔：4mm；攻螺紋：6（7）其他尺寸直接鑄造得到由于本設計規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3、確立切削用

11、量及基本工時在設計夾具時以工藝方案三中的第四道工序來進行設計和計算。工序四 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。工件材料為HT200，硬度170220HB,表面粗糙度為Ra3.2m，由簡明機械加工工藝手冊529頁查得選用Z5040圓柱立式鉆床。3.1鉆18孔選擇刀具 選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時do=18mm，鉆頭采用雙頭刃磨法，后角o12°，二重刃長度b=2.5mm,橫刀長b=1.5mm,寬l=3mm,棱帶長度 螺旋角°。 3.1.2選擇切削用量（1）決定進給量按加工要求選擇進給量：根據簡明機械加工工藝手冊

12、，由表10.4.1可查出：f=0.210.4mm/r由孔深與孔徑比 ，修正系數取=1.0所以，f=0.210.4mm/r 。按鉆頭強度選擇：f=1.5mm/r 。按機床強度選擇：f=0.4mm/r。最終決定選擇機床已有的進給量f=0.4mm/r經校驗 ，校驗成功。（2）鉆頭磨鈍標準及壽命查簡明機械加工工藝手冊824頁表8-1得后刀面最大磨損限度為0.3.mm，耐用度壽命（3）切削速度查實用切削加工手冊表3-52得，鉆孔時理論切削速度為：20m/min 所以，Vc=Vt*K=20*0.8=16m/min則查簡明機械加工工藝手冊取機床轉速為故實際的切削速度（4）校驗扭矩P及功率M 因為，查實用切削

13、加工手冊表2-21得：Mt=43.16N.m。修正系數Km=1.0，所以Mc=43.16N.m。由簡明機械加工工藝手冊查得，當n=300r/min時，Mm=120N.m。McMm，則校驗扭矩成功。因為，f0.5mm/r，Vc=16m/min，Pc=1.08kw。根據簡明機械加工工藝手冊得Pe=3*0.82=2.46kw，所以PcPe，選擇的切削用量可用。即：d=18mm，f=0.4mm/r，n=300r/min,v=16.96m/min。計算工時3.2擴19.8孔3.2.1選擇刀具 由簡明機械加工工藝手冊229頁查得選擇高速鋼19.8專用擴孔鉆。 3.2.2選擇切削用量（1）決定進給量最終決定

14、選擇機床已有的進給量f=0.4mm/r。（2）鉆頭磨鈍標準及壽命查簡明機械加工工藝手冊824頁表8-1得后刀面最大磨損限度為0.3.mm，耐用度壽命（3）切削速度查實用切削加工手冊表3-52得，擴孔時的切削速度為：V=0.4V鉆 所以，V= 0.4V鉆=0.4*16.96=6.78m/min則查簡明機械加工工藝手冊取機床轉速為計算工時3.3鉸19.94孔3.3.1選擇刀具 由簡明機械加工工藝手冊232頁查得選擇直柄機用絞刀（GB/T1132-2004），前角=5°，=9°，k=4°，=15°。3.3.2選擇切削用量（1）決定進給量最終決定選擇機床已有的進

15、給量f=0.35mm/r。（2）切削速度查實用切削加工手冊表3-53得，擴孔時的切削速度為：Vc=8-15m/min， 所以，初選Vc=10m/min則主軸轉速查簡明機械加工工藝手冊528頁選擇機床轉速為故實際的切削速度計算工時3.4、精鉸20孔3.4.1選擇刀具 由于鉸孔時所用的刀具精度滿足精鉸需求，為了節省工作時間，所以仍使用直柄機用絞刀。3.4.2選擇切削用量（1）決定進給量根據簡明機械加工工藝手冊查得，最終決定選擇機床已有的進給量f=0.3mm/r。（2）切削速度查實用切削加工手冊表3-52得，擴孔時的切削速度為：Vc=8 m/min，計算工時則整個工序四的工藝卡片如圖：4、卡具設計

16、經過與小組成員協商，決定設計第四道工序以孔上端面為精基準，鉆擴鉸精鉸孔，保證垂直精度誤差不超過0.05mm，孔精度達IT7。本卡具將用于Z5040圓柱立式鉆床。鉆頭選用高速鋼麻花鉆。4.1問題的提出 利用本夾具主要是鉆兩孔，且孔與端面有一定的位置精度要求。在本工序中，主要考慮保證其位置精度并提高勞動效率，及降低勞動強度。4.2卡具設計4.2.1定位基準的選擇 由零件圖可知，孔與其上下端面均有一定的垂直度要求，在本工藝中上下端面已銑并達到一定精度，故采用孔的上端面為主要定位基準，使用固定與活動V型塊卡緊。4.2.2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。由前計算可知：在

17、計算卡緊力時，只考慮扭矩的影響，查手冊可得：卡緊力：W=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。4.2.3定位誤差分析本工序采用孔上端面定位，工序基準與定位基準重合，故其基準不重合誤差為0，在本工藝中主要考慮鉆套所形成的誤差：，所以，所以可以保證孔的精度要求。4.2.4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，用于確定的鉆頭位置。安裝工件時，將星形螺釘連同活動V形塊向右拉，工件以其上端面放在支承套上，工件一圓弧面對準固定V形塊，然后推動星形螺釘使活動V形塊靠緊工件右端的圓弧面，擰緊星形

18、螺釘，通過鋼球使半圓鎖緊塊向兩邊張緊，從而鎖緊工件。兩V形塊做成兩側帶有斜度的斜面，在夾緊時產生向下的分力，防止工件產生上抬的趨勢。由于孔需要擴鉸，故采用快換鉆套。 本夾具結構簡單，操作方便，適用于成批生產小型連桿類零件。若將加工孔處的支承套做成浮動支承形式，則定位精度能進一步提高，但是相應結構要復雜些且增加了一些輔助時間。 5、設計體會 機械制造工藝學課程設計是我們學完了大學的全部機械類基礎課、技術基礎課以及大部分專業課之后進行的一次課程設計。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，這三個星期的課程設計無疑讓我自身的機械基礎知識又得到一次鞏固，正所謂溫故而知新，在同組隊員和老師的幫助和指導下，完成這些任務更使自己有了史無前例的自豪感。我希望能通過這次三個星期的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