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1、目录第一章：设计的目的第二章：拨叉C的工艺分析2.1零件的功用2.2零件结构特点2.3主要技术要求2.4设计条件2.5选择毛坯的说明第三章：工艺规程设计3.1选择工艺基准的说明3.1.1粗基准的选择3.1.2精基准选择的原则3.2各工艺方案的分析、对比与取舍3.2.1加工方法确定3.2.2上端面的加工3.2.3孔的加工3.2.4加工工艺路线的比较3.3制定工艺路线83.3.1工序钻预制孔8 3.3.2工序 拉内花键83.3.3工序 粗、精铣18H11底槽93.3.4工序 粗、精铣上端面113.3.5工序 钻孔并攻丝12第四章：夹具的设计4.1问题的提出定位基准的选择4.2切削力及夹紧力的计算4
2、.3定位误差分析参考文献第一章：设计的目的机械制造专业课程设计是在学完了机械制造工艺学课程，并进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节，它要求学生全面地综合运用本课程及其有关先修课程的理论和实践知识，进行零件加工工艺规程的设计。其目的在于：1培养学生运用机械制造工艺学及有关课程(机械制造技术基础课程设计、机械制造技术基础、机械制造装备设计、典型零件机械加工生产实例)的知识，结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决工艺问题，初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力。2培养学生熟悉并运用有关手册、规范、图表等技术资料的能力。3进一步培养学生识图、制图、运算和编写技术文件等基本技能。第
3、二章：拨叉C的工艺分析2.1零件的功用：题目给定的零件是CA6140拨叉（见附图1）它位于车床变速机构中，主要起换档，移齿轮的配合精度要求很高。使主轴回转运动按照工作者的要求进行工作。宽度为30+0.0120mm的面寸精度要求很高，因为在拨叉拔动使滑移齿轮时如果槽的尺寸精度不高或间隙很大时，滑移齿轮得不到很高的位置精度。所以，宽度为30+0.0120mm的面的槽和滑移齿轮的配合精度要求很高。2.2零件结构特点拔叉84009的毛坯为铸造件，在零件图上只有2处位置误差要求，即上顶面与花键中心线的平行度误差0.10， 18H11槽的两侧面与花键中心线的垂直度误差0.08，零件外形上大体上与六面体相似
4、，形状大体如右图：上顶面与花键中心线的平行度误差0.10， 18H11槽的两侧面与花键中心线的垂直度误差0.082.3主要技术要求该拨叉零件的主要加工表面是平面、内花键和槽系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证内花键的加工精度容易。因此，对于拨叉C来说，加工过程中的主要问题是保证内花键的尺寸精度及位置精度，处理好内花键和平面之间的相互关系以及槽的各尺寸精度。2.4设计条件根据指导老师要求，设计此零件为铸件，成批大量生产，工艺的安排基本倾向于工序分散原则，设备的选用是通用设备和专用工装，工艺手段以常规工艺为主，新工艺为辅的原则。一个好的结构不但应该达到设计要求，而且要有好的机械加工工艺性，也就
5、是要有加工的可能性，要便于加工，要能保证加工的质量，同时是加工的劳动量最小。设计和工艺是密切相关的，又是相辅相成的。对于设计拨叉C的加工工艺来说，应选择能够满足内花键加工精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外，也要适当考虑经济因素。在满足精度要求及生产率的条件下，应选择价格较底的机床。2.5选择毛坯的说明CA6140车床拔叉，零件材料HT20-40，硬度190HB210HB，生产类型为大批量生产，毛坯为铸件，灰铸铁的机械加工余量按JZ67-62规定了灰铸铁铸件的三种精度等级和相应的铸件机械加工余量、尺寸偏差和重量偏差，在大批量生产的铸件，采用2级精度铸件，毛坯重量由金
6、属机械加工工艺人员手册表5-2有零件80kg，偏差为7%，故毛坯估算约为1.0kg，采用2级精度铸件，顶面的加工余量和底面的加工余量忽略不计，两侧面的加工余量也忽略不计，由表5-4左右端面的加工余量为30.8，其余部分均为实心部分。毛坯如右图：第三章：工艺规程设计3.1选择工艺基准的说明3.1.1粗基准的选择选择粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量，使不加工表面与加工表面间的尺寸、位子符合图纸要求。粗基准选择应当满足以下要求：（1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。（2）选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。（3）应选择加工余量最小的表面作为粗基准。（4）应尽可能选择平整、
7、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。（5）粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证拨叉C在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从拨叉C零件图分析可知，选择作为拨叉C加工粗基准。3.1.2精基准选择的原则（1）基准重合原则。即尽可能选择设计基准作为定位基准。（2）基准统一原则，应尽可能选用统一的定位基准。基准的统一有利于保证各表面间的位置精度，避免基准转换所带来的误差，并且各工序所采用的夹具比较统一，从而可减少夹具设计和制造工作。（3）互为基准的原则。选择精基准时，有时两个被加工面，可以互为基准
8、反复加工。(4)自为基准原则。有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀，可以选择加工表面本身为基准。此外，还应选择工件上精度高。尺寸较大的表面为精基准，以保证定位稳固可靠。并考虑工件装夹和加工方便、夹具设计简单等。要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证拨叉C在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从拨叉C零件图分析可知，它的内花键槽，适于作精基准使用。选择精基准的原则时，考虑的重点是有利于保证工件的加工精度并使装夹准。3.2各工艺方案的分析、对比与取舍一个好的结构不但应该达到设计要求，而且要有好的机械加工工艺性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能保证加工的质量，同时是
9、加工的劳动量最小。设计和工艺是密切相关的，又是相辅相成的。对于设计拨叉C的加工工艺来说，应选择能够满足内花键加工精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外，也要适当考虑经济因素。在满足精度要求及生产率的条件下，应选择价格较底的机床。3.2.1加工方法确定在选择各表面、内花键及槽的加工方法时，要综合考虑以下因素（1）要考虑加工表面的精度和表面质量要求，根据各加工表面的技术要求，选择加工方法及分几次加工。（2）根据生产类型选择，在大批量生产中可专用的高效率的设备。在单件小批量生产中则常用通用设备和一般的加工方法。（3）考虑被加工材料的性质。（4）考虑工厂或车间的实际情况，同时
10、也应考虑不断改进现有加工方法和设备，推广新技术，提高工艺水平。（5）此外，还要考虑一些其它因素，如加工表面物理机械性能的特殊要求，工件形状和重量等。选择加工方法一般先按这个零件主要表面的技术要求选定最终加工方法。再选择前面各工序的加工方法。3.2.2 上端面的加工查机械加工工艺手册表2.1-12可以确定，上端面的加工方案为：粗铣精铣（），粗糙度为6.30.8，一般不淬硬的平面，精铣的粗糙度可以较小。3.2.3 孔的加工（1） 加工内花键前的预制孔加工查机械加工工艺手册表2.3-47，由于预制孔的精度为H12，所以确定预制孔的加工方案为：一次钻孔，由于在拉削过程中才能保证预制孔表面精度，所以，在
11、加工内花键前预制孔的精度可适当降低。（2） 内花键的加工通过拉刀实现花键的加工，由于拉削的精度高，所以能满足花键表面精度，同时也能保证预制孔表面精度。（3）2-M8螺纹孔的加工加工方案定为：钻，攻丝。3.2.4 加工工艺路线方案的比较在保证零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技术条件下，成批量生产可以考虑采用专用机床，以便提高生产率。但同时考虑到经济效果，降低生产成本，拟订两个加工工艺路线方案。见下表：表1.1加工工艺路线方案比较表工序号方案方案工序内容定位基准工序内容定位基准010钻预制孔底面和侧面钻预制孔底面和侧面020粗、精铣上端面已加工预制孔和侧面拉内花键 25H7已加工预制孔和侧面0
12、30粗、精铣18H11底槽已加工预制孔和侧面粗、精铣18H11底槽内花键和侧面040钻2-M8通孔，攻丝已加工预制孔和侧面粗、精铣上端面内花键和侧面050拉内花键 25H7已加工预制孔和侧面钻2-M8通孔，攻丝内花键和侧面060去毛刺，清洗去毛刺，清洗070检验检验加工工艺路线方案的论证：方案、主要区别在于在加工上端面及以下工序时，所选定位基准不同，方案选用预制孔为主要定位基准，方案选用花键作主要定位基准，很显然选用内花键做定位基准更符合设计要求，因为其表面精度更高，且和某些需加工面有位置精度要求。由以上分析：方案为合理、经济的加工工艺路线方案。具体的工艺过程如下表：表1.2加工工艺过程表工序
13、号工 种工作内容说 明010铸造金属型浇铸铸件毛坯尺寸：长： 宽： 高：预制孔、底槽不铸出020热处理退火030钻钻预制孔专用夹具装夹；轻型圆柱立式钻床040拉拉内花键专用夹具装夹；卧式拉床（L6120）050铣铣底槽18H11，深35mm专用夹具装夹；卧式铣床（）060铣粗、精铣上端面专用夹具装夹；卧式铣床（）070钻、铰、攻丝钻通孔6.7mm攻M8螺纹专用夹具装夹；摇臂钻床组合攻丝机080去毛刺清洗090检验入库3.3制定工艺路线3.3.1工序：钻预制孔机床：轻型圆柱立式钻床刀具：查实用机械加工工艺手册表10-175，选高速钢直柄麻花钻，钻预制孔到21.2mm，所以。进给量：根据机械加工工
14、艺手册表2.4-38，取切削速度：参照机械加工工艺手册表2.4-41，取机床主轴转速，有：，按照机械加工工艺手册表3.1-36，取所以实际切削速度：切削工时 被切削层长度：刀具切入长度： 刀具切出长度： 取走刀次数为1机动时间： 3.32工序：拉内花键机床：卧式拉床L6120。刀具：查复杂刀具设计手册表1.3-1，选择拉刀类型为矩形花键拉刀第三型号，该刀具特点：拉削长度大于30mm，同时加工齿数不小于5。材料：W18Cr4V做拉刀材料，柄部采用40Cr材料（具体刀具设计见拉刀设计）。拉削过程中，刀具进给方向和拉削方向一致，拉刀各齿齿升量详见拉刀设计，拉削的进给量即为单面的齿升量。查机械加工工艺
15、手册表2.4-118和2.4-119，确定拉削速度=0.1160.08，取。拉削工件长度：；拉刀长度：（见拉刀设计）；拉刀切出长度=510mm，取。走刀次数一次。根据以上数据代入公式（计算公式由机械加工工艺手册表2.5-20获得），得机动时间3.3.3工序：粗、精铣18H11底槽机床：立式升降台铣床（）刀具：根据实用机械加工工艺师手册表21-5选用高速钢镶齿三面刃铣刀。外径160mm，内径40mm，刀宽粗铣16mm，精铣18mm，齿数为24齿。（1）、粗铣16槽铣削深度：每齿进给量：查机械加工工艺手册表2.4-75，得，取。铣削速度：查机械加工工艺师手册表30-33，得机床主轴转速：查机械加工
16、工艺手册表3.1-74取实际切削速度：进给量：工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知 刀具切入长度： =81mm刀具切出长度：取走刀次数1次机动时间： 2精铣18槽 切削深度：根据机械加工工艺手册表查得：进给量,查机械加工工艺手册表2.4-82得切削速度，机床主轴转速：，查机械加工工艺手册表3.1-74取实际切削速度：进给量：工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度： =81mm刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间： 本工序机动时间3.3.4工序：粗、精铣上端面机床：立式升降台铣床刀具：根据实用机械加工工艺手册表10-231，选用高速钢错齿三面刃铣刀，规格为：
17、，齿数为12齿。（1）、粗铣上端面铣削深度：每齿进给量：查机械加工工艺手册表2.4-75，取。铣削速度：查实用机械加工工艺师手册表11-94，得，取机床主轴转速： 查机械加工工艺手册表3.1-74取实际切削速度：进给量：工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知 刀具切入长度： =82mm刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间： 2精铣上端面 切削深度：根据实用机械加工工艺师册表11-91查得：每齿进给量,取，根据实用机械加工工艺师册表11-94查得切削速度机床主轴转速：，按照机械加工工艺手册表3.1-74取实际切削速度：进给量：工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入
18、长度： =81mm刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间： 本工序机动时间3.3.5工序：钻孔并攻丝机床：摇臂钻床刀具：根据参照机械加工工艺手册表4.3-9硬质合金锥柄麻花钻头。1钻孔钻孔前铸件为实心，根据上文所的加工余量先钻孔到再攻丝，所以。钻削深度：进给量：根据机械加工工艺手册表2.4-38，取切削速度：参照机械加工工艺手册表2.4-41，取机床主轴转速，有：，按照机械加工工艺手册表3.1-31取所以实际切削速度：切削工时 被切削层长度：刀具切入长度： 刀具切出长度： 取走刀次数为1，钻孔数为2个机动时间： 2攻2-M8螺纹通孔刀具：钒钢机动丝锥 进给量：查机械加工工艺手册表1.8-1得所加
19、工螺纹孔螺距,因此进给量切削速度：参照机械加工工艺手册表2.4-105，取机床主轴转速：，取丝锥回转转速：取实际切削速度： 被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：，加工数为2机动时间：本工序机动时间：。第四章：夹具的设计4.1问题的提出定位基准的选择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思考准备设计开档夹具。 由零件图可知，其设计基准为花键孔中心线和工件的右加工表面（A）为定位基准。因此选用工件以加工右端面（A）和花键心轴的中心线为主定位基准。4.2 切削力及夹紧力的计算刀具：高速钢直齿三面刃铣刀铣刀参数：L=10 D=100mm d=30mm ro=15ao
20、=12an=6Z=24 （由金属切削原理与刀具表15.7查得）CFc =282 ap =10mm fZ = 0.02mm/s ae =25mm do=100 Z= 24 kFc=(HB/198)0.55解得Fc=200N在计算切削力时，必须考虑安全系数。安全系数K= k1 k2 k3 k4查资料，有： k1为基本安全系数1.5 k1为加工性质系数1.1 k1为刀具钝化系数1.1 k1为断续切削系数1.1切削力为F=KFc=1.51.11.11.1200=400N实际夹紧力为Fj= FK/U1U2=400/0.5=800N，其中U1和U2为夹具定位面及加紧面上的磨擦系数，U1U2=0.5螺母选用
21、M16X1.5细牙三角螺纹，由机械设计螺纹联接的预紧力公式，产生的加紧力为：其中： T=19000 N.M d2=14.8mm =2029, Do=1.5d fc=1.5(f为摩擦系数，无润滑时f0.10.2)解得F0=10405N此时螺母的夹紧力F0已大于所需的800(N)的加紧力，故本夹具可安全工作。4.3 定位误差分析由于槽的轴向尺寸的设计基准与定位基准重合，故轴向尺寸无基准不重合度误差。径向尺寸无极限偏差、形状和位置公差，故径向尺寸无基准不重合度误差。即不必考虑定位误差，只需保证夹具的花键心轴的制造精度和安装精度。参考资料1、尹成湖，李宝章，杜金萍.机械制造技术基础课程设计.北京.高等
22、教育出版社.2009 2、尹成湖等.机械制造技术基础.北京.高等教育出版社.20083、李庆余.机械制造装备设计. 北京.机械工业出版社.20084、陈宏钧等。典型零件机械加工生产实例. 北京.机械工业出版社.20065、孟少农.机械加工工艺手册 第一卷. 北京.机械工业出版社.19916、东北重型机械学院等.机床夹具设计手册. 上海.上海科学技术出版社.19907、赵如福.金属机械加工工艺人员手册. 上海.上海科学技术出版社.19908、徐圣群.简明机械加工工艺手册.上海.上海科学技术出版社.19919、王小华.机床夹具图册.北京.机械工业出版社.199110、孟宪栋等.机床夹具图册.北京.机械工业出版社.199211、刘文剑夹具工程师手册M哈尔滨：黑龙江科技出版社，198712、余光国.机床夹具设计.重庆.重庆大学出版社.199513、杨黎明机床夹具设计手册M北京：国防工业出版社，199614、李洪.机械加工工艺手册. 北京.北京出版社.1990