机械制造工艺培训课程模板.doc

目录

序言

一． 零件分析 …………………………2
（一） 零件作用 …………………....3
（二） 零件工艺分析………………....3
二． 工艺规程设计………………………3
（一） 确定毛坯制造形式……………….4
（二） 基面选择…………………....4
（三） 制订工艺路线…………………..4
（四） 机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸确实定..7
（五） 确立切削用量及基础工时…………..9
三． 夹具设计……………………...…...16
（一） 问题提出……………………16
（二） 夹具设计…………………….17
四． 工序简图………………………….21
五． 参考文件………………………….26

序言

机械制造工艺学课程设计是我们学完了大学全部基础课、技术基础课和大部分专业课以后进行.这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程一次深入综合性总复习,也是一次理论联络实际训练,所以,它在我们四年大学生活中占相关键地位。

经过机械设计装备及夹具设计学习，汇总所学专业知识如一体，让我们对所学专业课得以巩固、复习及实用，在理论和实践上有机结合；使我们对各科作用愈加深刻熟悉和了解，并为以后实际工作奠定坚实基础！
在些次设计中我们关键是设计CA6140拨叉铣床夹具。在此次课程设计过程中，我小组组员齐心协力、共同努力完成了此项设计。在此期间查阅了大量书籍，而且得到了相关老师指点。
一、零件分析

（一） 零件作用
题目所给零件是CA6140车床拨叉。它在车床变速机构中，关键起换档，使主轴回转运动根据工作者要求工作，取得所需速度和扭矩作用。零件上方φ25孔和操纵机构相连，二下方φ60半孔则是用于和所控制齿轮所在轴接触。经过上方力拨动下方齿轮变速。两件零件铸为一体，加工时分开。
（二） 零件工艺分析
CA6140车床共有两处加工表面，其间有一定位置要求。分述以下：
1. 以φ25mm孔为中心加工表面
这一组加工表面包含：φ25H7mm孔，和φ42mm圆柱两端面，其中关键加工表面为φ25H7mm通孔。
2. 以φ60mm孔为中心加工表面
这一组加工表面包含：φ60H12孔，和φ60H12两个端面。关键是φ60H12孔。
3. 铣16H11槽
这一组加工表面包含：此槽端面，16H11mm槽底面，
16H11mm槽两侧面。
4. 以M22×1.5螺纹孔为中心加工表面。
这一组加工表面包含：M22×1.5螺纹孔，长32mm端面。
关键加工表面为M22×1.5螺纹孔。
这两组加工表面之间有着一定位置要求，关键是：
（1） φ60孔端面和φ25H7孔垂直度公差为0.1mm.。
（2） 16H11mm槽和φ25H7孔垂直度公差为0.08mm。
由上面分析可知，加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为基准加工另外一组。

二、 工艺规程设计

（一） 、确定毛坯制造形式
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，生产类型为中批生产，故选择木摸手工砂型铸件毛坯。查《机械制造工艺设计简明手册》第38页表2.2-3，选择铸件尺寸公差等级为CT-11，加工余量等级为H。
（二） 、基面选择
（1） 、粗基准选择
在选择粗基按时，通常遵照下列标准：（1）确保相互位置要求标准；（2）确保加工表面余量合理分配标准；（3）便于工件装夹标准；（4）粗基准通常不反复使用标准；（5）为了确保全部加工表面有足够加工余量，选择加工余量小表面作粗基准，不要用同一尺寸方向上。
为了方便装夹，和依据以不加工表面为基准和毛皮表面质量很好者为基准标准，选底端面为基准。
（2） 、精基准选择
关键考虑基准重合标准，选择统一基准有利于确保零件精度。多用“一面两孔”定位方法定位，所以选择小头孔轴线和底面为精基准。
(三) 、制订工艺路线
制订工艺路线出发点，应该依据零件几何形状、尺寸精度和位置精度等技术要求，和加工方法所能达成经济精度得到确保。在生产纲领已经确定情况下，能够考虑采取机床配以专用工具卡，并尽可能使工序集中来提升生产率。除此之外，还应该考虑经济效果，方便是生产成本尽可能下降。查《机械制造工艺设计简明手册》第20页表1.4-7、1.4-8,选择零件加工方法及工艺路线方案以下：
工艺路线方案一：

工序 1： 以Ф40下平面为基准，粗铣两端通孔Ф22上表面。
工序 2： 精铣φ40上平面，确保表面粗糙度3.2。
工序3： 扩、粗铰、精铰两小端头孔至Ф22，确保表面粗糙度1.6
工序4： 粗镗Ф55孔。
工序 5： 半精镗Ф55孔，确保表面粗糙度3.2。
工序6： 粗镗Ф73孔上端面。
工序 7： 半精镗 Ф73孔上端面，确保表面粗糙度3.2。
工序 8： 钻Ф6.9孔、 钻Ф8锥销孔。
工序9： 攻丝、精铰Ф8孔，确保粗糙度1.6。
工序10： 切断。
工序11： 检验。
工艺路线芳案二：

工序 1： 以Ф40下平面为基准，粗铣两端通孔Ф22上表面。
工序2：精铣Ф40上表面
工序3：粗镗Ф55孔。
工序4：半精镗Ф55孔，确保表面粗糙度3.2。
工序5：扩、粗铰、精铰两小端头孔至Ф22，确保表面粗糙度1.6。
工序6： 粗铣Ф73孔两端面。
工序7： 精铣Ф73孔两端面，确保表面粗糙度3.2。
工序8：钻Ф6.9孔、 钻Ф8锥销孔。
工序9：攻丝、精铰Ф8孔，确保粗糙度1.6。
工序10： 切断。
工序11： 检验。
工艺方案比较及分析：
上述两方案:方案一：是先加工内孔φ22, 再以φ22孔为基准加工φ55内孔,而方案二：先镗孔φ55,以底面及φ22外圆面为基准，再以φ55内孔及上平面加工φ22孔。由零件图可知φ22孔设计基为准φ55孔中心线，所以加工φ22孔时定位基准最好为φ55孔中心线，可确保其加工位置精度，符合中批生产要求,方案二较为合理。

最终工艺路线

工序 1： 以Ф40下平面为基准，粗铣两端通孔Ф22上表面。
工序2： 精铣Ф40上表面（以φ22孔外表面及底面为基准，选择X5032立式升降台铣床和专用夹具）
工序3：粗镗Ф55孔。（以φ40上平面及φ22内孔为基准，选择TGX4132B立式单柱坐标镗床和专用夹具）
工序4： 精镗Ф55孔，确保表面粗糙度。
工序5： 扩、粗铰、精铰两小端头孔至Ф22，确保表面粗糙度（以φ40上平面及φ22孔外表面为基准，选择Z3025摇臂钻床和专用夹具）。
工序6： 粗铣Ф73孔两端面。（以φ40上平面及φ22内孔为基准）
工序7： 精铣Ф73孔两端面，确保表面粗糙度。
工序8：钻Ф6.9孔、 钻Ф8锥销孔。（以φ40上平面及φ22内孔为基准）
工序9： 攻丝、精铰M8螺纹孔，确保粗糙度。
工序10： 切断。
工序11： 检验。

（四） 、机械加工余量确实定、工序尺寸及毛坯确实定
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，生产类型为中批生产，故选择木摸手工砂型铸件毛坯。
依据上述原始材料及加工工艺，分别确定各加工表面机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸以下：
1、 两端通孔Ф22上表面
考虑手工砂型铸件毛坯表面粗糙度,而加工表面表面粗糙度要求为，工序基准尺寸为40mm要求，故采取粗铣一次，精铣一次，粗铣加工余量2.0mm，（《简明手册》2.2-4尺寸公差等级CT-11，加工余量等级MA-H级），精铣加工余量1.0mm,（《简明手册》2.3-21)。
2、 两端通孔
考虑到通孔表面粗糙度，公差等级IT7，加工要求很高，故采取扩、粗铰、精铰工序，依据《简明手册》P64表2.3-8查得以下数据：
精铰加工余量为0.06mm，工序经济精度等级为IT7，表面粗糙度，基础工序为50mm。
粗铰加工余量为0.14mm，工序经济精度等级为IT8，表面粗糙度，基础工序为50mm。
扩孔加工余量为1.8mm，工序经济精度等级为IT11，基础工序为50mm。
3. 中间孔
考虑到中间孔表面粗糙度，采取粗镗、半精镗加工工序，依据《简明手册》P64表2.3-8查得以下数据：
半精镗加工余量为1.5mm，表面粗糙度，基础工序为30mm。
粗镗加工余量为2.0mm，表面粗糙度，基础工序为30mm。
4. 中间孔两端面
依据表面粗糙度，尺寸精度等级要求，采取粗铣、精铣工艺，粗细加工余量,2.0mm，精铣加工余量为1.0mm，（《简明手册》表2.3-21）。
（五）切削用量及基础工时确实定

工序 1： 以Ф40下平面为基准，粗铣两端通孔Ф22上表面。
1） 已知毛坯加工余量为2.0mm，毛坯长度方向最大加工余量为2.0mm，一次加工即可。
2） 依据《实用金属切削加工工艺手册》表10-212，选择YG8硬质合金刀，依据《机械加工工艺手册》P1019表8-14，每齿进给量f=0.20-0.29mm/z。
3） 依据《机械加工工艺手册》P1021表30-23能够直接查出铣削速度：Vc=60-110m/min。取Vc=60m/min。
4）
现采取X51立式铣床参数（《机械制造工艺设计简明手册明手册》表4.2-36）取500r/min,故实际切削速度为Vc=62.8/min。
5） 工作台每分钟进给量应该为差机床数据得（见《机械制造工艺手册》表4.2-37）取400m/min。
6） 切削工时：。
工序2：精铣Ф40上平面
（1） 以φ22孔外表面及底面为基准，选择X5032立式升降台铣床和专用夹具。
（2） 依据《实用金属切削加工工艺手册》（P942）表得，采取直柄立式铣刀，dw=40,z=8。又依据《实用金属切削加工工艺手册》（P942）表8-15得，每齿进给量，取。
（3） 切削速度 Vc=10m/min。
（4） 取主轴转速为80r/min,故实际切削速度为Vc=10m/min。
（5） 工作台每分钟进给量应该为 查机床数据得（见《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-37）取130m/min。
（6） 切削工时：

工序3：粗镗Ф55孔。
（1） 、以φ40上平面及φ22内孔为基准，选择TGX4132B立式单柱坐标镗床和专用夹具。
（2） 选择硬质合金镗刀刀头，其加工余量z=3.0mm。
（3） 确定进给量，依据《实用金属切削加工工艺手册》P1278表，每齿进给量
（4） 主轴转速：

依据T68立式钻床参数《简明手册明手册》表4.2-20取n=300r/min,故实际切削速度为Vc=50.4m/min。
（5）切削工时：

工序4： 半精镗Ф55孔
（1）、选择硬质合金镗刀刀头，其加工余量z=1.0mm。
（2）、确定进给量，依据《实用金属切削加工工艺手册》P1307表，每齿进给量

（3）、主轴转速：

依据T68立式钻床参数《简明手册明手册》表4.2-20取n=350r/min,故实际切削速度为Vc=54.58m/min。
（4）、切削工时：
。

工序5：扩、粗铰、精铰两小端头孔至Ф22，确保表面粗糙度1.6。
1：扩孔Ф21.8mm
（1）、以φ40上平面及φ22孔外表面为基准，选择Z3025摇臂钻床和专用夹具。
（2）、加工余量z=0.08mm。
（3）、确定进给量，依据《简明手册》表5-6，每齿进给量。
（4）、依据《实用金属切削加工工艺手册》P1269表，扩孔切削速度是钻孔1/2左右，取Vc=40m/min。
（5）、主轴转速：

（6） 、切削工时：

2、粗铰两头孔φ21.94
（1）、选择硬质合金铣刀，其加工余量为z=0.14mm。
（2）、确定进给量，依据《实用金属切削加工工艺手册》P1278表，每齿进给量

（3）、主轴转速：

依据Z535立式钻床参数《简明手册明手册》表4.2-15取n=150r/min,故实际切削速度为Vc=10.339m/min。
(4)、切削工时：
。
3、精铰两头孔φ22
（1）、选择硬质合金铣刀，其加工余量为z=0.06mm。
（2）、确定进给量，依据《实用金属切削加工工艺手册》P1278表，每齿进给量及铣削速度

（3）、主轴转速：
依据Z535立式钻床参数《简明手册明手册》表4.2-15取n=120r/min,故实际切削速度为Vc=8.294m/min。
(4)、切削工时：
。
工序6：粗铣Ф73孔两端面。

（1）、以φ40上平面及φ22内孔为基准。依据《工艺手册》表，高速钢直尺三面刃铣刀，加工余量z=34.10mm。
（2）、确定进给量，依据《实用金属切削加工工艺手册》表8-15和表8-17得，每齿进给量及铣削速度：

（3）、主轴转速：
依据X53T立式铣床参数《机械制造工艺设计简明手册明手册》表4.2-37取n=500r/min,故实际切削速度为Vc=50.265m/min。
（4）、工作台每分钟进给量，应该为：
。查机床数据《机械制造工艺设计简明手册明手册》表4.2-37，取。
（5）、切削工时：
。
工序7： 精铣Ф73孔两端面

（1）、依据《工艺手册》表，高速钢直尺三面刃铣刀，加工余量z=0.5mm。
（2）、依据《实用金属切削加工工艺手册》表8-15和表8-17得，每齿进给量及铣削速度：

（3）、主轴转速：
，依据X53T立式铣床参数《机械制造工艺设计简明手册明手册》表4.2-36取n=600r/min,故实际切削速度为Vc=60.32m/min。
（4）、工作台每分钟进给量，应该为：
。查机床数据《机械制造工艺设计简明手册明手册》表4.2-37，取。
（5）、切削工时：
。
工序8： 工序8：钻Ф6.9孔、 钻Ф8锥销孔。

（1）、以φ40上平面及φ22内孔为基准。
（2）、依据《实用金属切削加工工艺手册》P271表，选择直柄短麻花钻（硬质合金材料）螺纹直径8mm采取D=6.9mm钻头，螺距P=1。
（3）、确定进给量，依据《简明手册》表5-6，每齿进给量及铣削速度
（4）、主轴转速：
，依据T68立式钻床参数（《简明手册》表4.2-20）取n=960r/min,故实际切削速度为Vc=20.81m/min。
（5）、切削工时：
；

工序9：攻丝、精铰Ф8孔

（1）、依据《工艺手册》表5-21得，螺纹直径8mm，采取6.9mm钻头，螺距P=1。
（2）、切削速度依据《简明手册》表8-17，可直接查出铣削速度：Vc=11-12mm/min。Vc=12mm/min
（3）、主轴转速n=420-1340r/min。
（5）、切削工时：
。
工序10： 切断。
（1）、依据《实用金属切削加工工艺手册》P958表选择细齿锯片铣刀，D=125mm,厚度L=4mm，dl=34mm,z=80。
（2）、依据《简明手册》表8-16，每齿进给量。依据《简明手册》表8-16，能够查出铣削速度：Vc=70m/min。
（3）、主轴转速：
依据X61卧式铣床参数（《机械制造工艺设计简明手册明手册》表4.2-36）取n=180r/min,故实际切削速度为Vc=70.69m/min。
（4）、工作台每分钟进给量，应该为：
。查机床数据《机械制造工艺设计简明手册明手册》表4.2-37，取。
（5）、切削工时：

三、 夹具设计

为了提升劳动生产率，确保加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具，设计工序为6、7——粗铣，精铣中间孔两端面。本夹具将利用于X53T立式铣床。刀具为高速钢直齿三角面刃，对工件两个端面同时进行加工。
（一） 、问题提出
本夹具关键是用来铣孔55两端面，确保孔加工高度为30。所以在加工本工序时，关键考虑工件位置精度及尺寸精度。
（二）、夹具设计
1、定位基准选择
由零件图可知，半圆孔两端面和小头孔重心线垂直度误差为0.07mm,两端小头孔上端面和其中心线垂直度误差为0.05mm，应该选择小头孔确保该垂直度。以小头孔为第一定位基准，还应以22孔上端面为第二基准，从而确保工件在夹具上位置。
为了提升加工效率，现决定用两把高速钢直齿三面刃，对工件两个端面同时进行加工。同时为了缩短辅助时间，采取手动加紧工件快换装置。
2、 切削力及夹紧力计算
刀具：高速钢直齿三面刃，D=73mm，Z=10，L=6mm。
由实际加工经验可知，铣削时关键切削力为铣刀切削方向，及垂直于工作台，查《机械加工工艺师手册》P666 表21-5，切削力计算公式为：
其中 ，, 则
在22孔上端面只需要采取垫圈和六角螺母合适加紧后，本夹具即可安全工作。
3、 定位误差分析
（1） 、定位元件尺寸及公差确实定。夹具关键定位元件为定位心轴，定位心轴尺寸和公差要求为：和本零件在工作时和其相匹配轴尺寸和公差相同，及。
（2） 计算小头孔中心线和工作台垂直度误差
心轴材料采取碳钢，弹性模量为E=200Gpa, d=20mm,
,,,

所以满足垂直度要求。
定位误差：定心轴g6和孔定位误差为：
对于加工要求位置尺寸要求

在形状误差之内。
（3） 、夹紧力计算
依据《机械技工工艺师手册》螺旋夹紧机构，
选由《机械技工工艺师手册》表17-25得
表17-26得，
表17-27得，代入公式得

依据表17-29查得，螺纹许用夹紧力
4、 夹具设计及操作简明手册要求说明
如前所述，在设计夹具时，应该考虑提升劳动生产率。夹具上装有对刀块，可减去在一批零件加工之前很好对刀。
5、 设计总结
夹具课程设计立即结束。回顾整个过程，经过老师和同学帮助，还有自己不懈努力，最终定时定量地完成了此次课程设计。课程设计作为机械设计制造及其自动化专业关键，使理论和实践完美结合，同时加深了对理论知识了解，使生产实习中了解和认识也得到了强化。

此次课程设计关键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利用了基准选择等知识，夹具设计利用了工件定位、夹紧机构等知识。经过此次设计，使我们基础掌握了对零件加工过程分析、工艺文件编制、专用夹具设计方法和步骤等。学会了查阅相关手册、合理地选择使用工艺装备等等。不过此次设计还存在很多不足之处——因为对知识掌握不够扎实，在设计过程中不能全方面地考虑问题。仍需要深入研究和实践。

这次设计，让我对基础理论综合利用及正确处理实际问题等方面得到了一次很好训练。提升了思索、处理问题，创新设计能力。为以后设计工作打下了很好基础。本设计存在很多不足之处，最终恳请各位老师、同学批评指正！

附：工序简图
海全部学院

零件
名称

CA6140车床变速拨叉2
工序过程图

生产
类型

中等批量生产

工序

工
步

工序
说明

简图

机床

1

1
粗
铣
两
孔
上
端
面

X53T铣床

2

1
精
铣
两
孔
上
端
面

X53T铣床

3

1

粗镗孔

T68卧式铣镗床

4

1

精镗孔

T68卧式铣镗床

5

1

扩
孔

Z525钻床

6

1

铰孔

Z525钻床
8
1
钻Ф6.9孔

Z525立式钻床

8
1
钻Ф8锥销孔
9
1
攻丝、精铰M8螺纹孔

10

1

切
断

X61卧式
铣床

11

1

粗精铣中间孔两端面

X60卧式
铣床

参考文件：
[1] 曾志新 《机械制造技术基础》，武汉理工大学出版社，；
[2] 杨叔子 《机械加工工艺手册》，机械工业出版社；
[3] 陈家芳 《实用金属切削加工工艺手册》，上海科学技术出版社；
[4] 王建石 《机械加工常见刀具书籍速查手册》，机械工业出版社；
[5] 李益民 《机械制造工艺设计简明手册明手册》，哈尔滨工业大学 出版社；
[6] 甘永立 《几何量公差和检测》，上海科学技术出版社，；
[7] 陈宏均 《实用机械加工工艺手册》，机械工业出版社；
[8] 濮良贵 《机械设计》，高等教育出版社，；
[9] 冯新安 《机械制造装备技术》,机械工业出版社，。