第 一 章 、 引 言機 械 制 造 工 藝 學 課 程 設 計 幾 乎 是 每 一 所 現(xiàn) 代 工 科 綜 合 高 校 必 開的一門設計。 首先由于 機械制造已經(jīng)不是傳統(tǒng)意義上的機械制造 ， 即所謂的機械加工 。 它是集機械 、 電子 、 光學 、 信息科學 、 材料科學 、 生物科學 、激光學 、 管理學等最新成就為一體的一個新興技術(shù)與新興工業(yè) 。 制造技術(shù)不只是一些經(jīng)驗的積累 ， 實際上它是一個從產(chǎn)品設計 ——進入市 場 ——返回產(chǎn)品設計的大系統(tǒng)。 所以作為此學科的課程設計其重要性不言而喻，對于機械專業(yè)的學生來說，更是尤為重要。 其 次 當 今 世 界 正 在 發(fā) 生 的 深 刻 變 化 ， 對 制 造 業(yè) 產(chǎn) 生 了 深 刻 的 影響 ， 制造過程和制造工藝也有了新的內(nèi)涵 。 傳統(tǒng)制造業(yè)不斷吸收機械 、 信息、材料等方面的最新成果，并將其綜合應用于產(chǎn)品開發(fā)與設計 、制 造 、 檢 測 、 管 理 及 售 后 服 務 的 制 造 全 過 程 。 21世 紀 的 制 造 業(yè) 呈 現(xiàn)出高技術(shù)化、信息化、綠色化、極端化、服務增值等特點和趨勢。 最后此次課程設計是理論與實際的結(jié)合 ， 是對我們學生一次綜合 性的測試 ， 比較全面 、 系統(tǒng) 、 多方位考察我們的能力 ， 所以必須盡全力做到最好！ 第二 章、 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 ，如下圖所示。它位于車床變速 機構(gòu)中 ， 主要起換檔 ， 使主軸回轉(zhuǎn)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 φ 2 +0.0210與操縱機構(gòu)相連 ，而 方的 φ 5+0.40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 析以下是撥叉需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求： 1、 撥叉的上端面 ： 去除材料加工 ， 粗糙度要求 Ra3.2um， 與 Ф2 孔軸線垂直度要求為 0.5；2、 Ф2孔：公差為 Ф2+0.21，表面粗糙度要求為 Ra1.6um；3、 Ф5孔中心孔 ： 公差為 Ф5 +0.4， 內(nèi)表面粗糙度要求為 Ra3.2um； 4、 Ф73臺階孔 ： 公差為 Ф73 +0.5， 兩臺階面粗糙度要求 為 Ra3.2um,兩臺階面之間的距離為 20-.07-.21， 兩臺階面與 Ф2孔中心軸線垂直度要求為 0.7；5、 Ф8通孔 ： 錐銷孔加工一半 ， 裝配時鉆鉸 ， 內(nèi)表面粗糙度要 求 Ra1.6um；6、 M8的螺紋孔；7、 切斷槽：切斷面粗糙度要求為 Ra6.3um; 由上面分析可知 ， 可以粗加工撥叉底面 ， 然后以此作為粗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(jù)各加工方法的經(jīng)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(jù)上述技術(shù)要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。 第 三 章 、 工 藝 規(guī) 程 設 計（一 ） 確定 毛坯 的制 造形 式 零件的材料為 HT20，灰鑄鐵生產(chǎn)工藝簡單，鑄造性能優(yōu)良，但塑性較差 、 脆性高 ， 不適合磨削 ， 考慮零件在機床運行過程中所受沖擊不大， 無交變載荷，屬于間歇性工作， 零件結(jié)構(gòu)又比較簡單 ， 生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn) ， 故選擇鑄件毛坯 ， 以滿足加工表面粗糙度要求及 生產(chǎn)綱領(lǐng)要求！ (二 )基面 的選 擇 基面的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一 。 基面的選擇得正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)效率得以提高 。否則 ， 加工工藝過程中會問題百出 ， 更有甚者 ， 還會造成零件大批報廢，造成巨大損失，所以我們必須高度重視。 1、 粗基準的選擇：以零件的底面為主要的定位粗基準，以兩個小頭孔外圓表面為輔助粗基準。 理由是撥叉下表面為不需要加工表面，鑄造后不易產(chǎn)生缺陷，沒有飛邊、澆口和冒口，表面相對光潔 。 2、 精基準的選擇 ： 考慮要保證零件的加工精度和裝夾準確 方便 ，依據(jù) “基準重合 ”原則和 “基準統(tǒng)一 ”原則 ， 以粗加工后的底面為主要 的定位精基準，以兩個小頭孔外圓柱表面為輔助的定位精基準。（三 ） 制定 工藝 路線 制定工藝路線的出發(fā)點 ， 應當使零件的幾何形狀 、 尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證 。 在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批量生產(chǎn)的條件下 ， 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(chǎn)率 。 除此之外 ， 還應當考慮經(jīng)濟效果 ， 以便使生產(chǎn) 成本盡量下降。 工藝路線方案如下：工序 I粗精銑 Ф40m孔的兩頭的端面；工序 I 鉆粗紋精鉸兩端 Ф2m小頭孔；工序 I粗精銑 Ф73m下臺階孔； 工序 IV粗精銑 Ф73上臺階孔；工序 V粗鏜、半精鏜 Ф5m中間孔；工序 VI鉆 Ф8m的推銷孔鉆到一半，然后與軸配做鉆通，再鉆 M8*1m的螺紋孔，攻 M8*1m的螺紋； 工序 VI銑斷；工序 VI去毛刺；工序 IX檢查。此方案是在加工臺階孔時都是用 2m孔的中心軸線來定位 ， 其 一這樣很容易就可以保證其與兩個面的位置要求 ， 其二也體現(xiàn)了基準重合的原則。因此此方案是較為合理的！ （四 ） 機械 加工 余量 、工 序尺 寸及 毛坯 尺寸 的確 定 （ 五 ） 確 定 切 削 用 量 及 基 本 工 時工序 I： 粗精銑左 端面1、 加工條件○ 1工件材料： HT20,σb=0.16GPaHB=190~241,鑄造?！?2加工要求：粗銑 φ2孔上端面?！?3機床： XA5032立式銑床?！?4刀具： W18Cr4V硬質(zhì)合金鋼端銑刀 ,牌號 YG6。銑削寬 度ae<=60,深度 apPc。故校驗合格。最終確定 ap=1.5m，nc=475r/in,Vfc=475m/s， Vc=19.3m/in， fz=0.16m/z。 ○ 4計算基本工時：粗銑時， tj=92.4/60=.14min，其 中l(wèi)m=l1+l2l3=75+314.=92.4m， Vf=nf30*2.=60r/in,輔助時間按照基本時間的百分比計算，可以取輔助時間為 0.15min；精銑時 ，t j=92.4/80=.2min，其中 lm=l1+l2l3=75+314.=92.4，Vf=nf60*.8=480r/in,輔助時間按照基本時間的百分比計算 ， 可以取輔助時間為 0.2min。工序 I： 鉆孔、鉸孔 1、 鉆孔 ： 鉆頭的選擇見 《 切削用量簡明手冊 》 表 2-， 鉆頭的幾何形狀為：雙錐、修磨橫刃；其主要參數(shù)： d=Ф2m， β=30，bε=3.5m， αo＝ 12°， b=2m， l=4m。○ 1進給量：根據(jù)《切削用量簡明手冊》表 2-7，當加工要求 為 H12-H13精度，鑄鐵的強度 σb=20MPa， f=0.78-0.96m/r，由于在中等剛性零件上鉆孔，故應乘以孔深修正系數(shù) k=0.75， 則f=0.59-0.72m/r，根據(jù) z5215鉆床說明書，取 f=0.7m/r?！?2鉆頭磨鈍標準及壽命 ： 表 2-1， 當 d 0=2， 鉆頭最大磨損量取 0.6m，壽命 T=45min。○ 3切削速度：由表 2-13，鑄鐵硬度為 182-19HBS，鉆頭直徑為 d 0=2m，刀磨形式為修磨雙錐及橫刀，因此切削速 度V=16/in， n=10V/?D=25r/min,由此得取 n=30r/min?！?4基本工時 ： tj=L/nf=（ 80+10） /30*.72=0.42in， 入切量和超切量由表 2-9查得為 10m， 大批量生產(chǎn)時 ， 輔助時間可以按照基 本時間的百分比來計算，所以可取 tf=0.45min。 2、鉸孔刀具直徑 d0=2m，刀具幾何參數(shù)同上。由于擴孔和鉸孔的直徑相差不大 ， 因此選擇相同的主軸轉(zhuǎn)速 ， 即切削速度 V=20.7m/in，為了節(jié)省停車和調(diào)換走刀量等輔助時間， n和 f都不變，所 以 tj=0.42min。輔助時間可以按照基本時間的百分比來計算，所以可 取tf=0.4in。工序 I： 粗、精銑中間孔 Ф73m上臺階孔1、 刀具的選擇 已知長度方向的加工余量為 3m，故分為粗銑和精銑加工。選用專用特制刀具，直徑為 Ф73的鑲齒套式面銑刀。2、 進給量○ 1粗銑 ： 根據(jù)手冊得 ， 加工材料為鑄鐵 ， 硬度為 180HBS， 則可 得進給量 f=0.5-1.0m/r， 切削速度 Vc=10-5m/in， 選擇主軸進給量為 f=0.62m/r；○ 2精銑：根據(jù)手冊，選擇精加工主軸進給量 f=0.4m/r。3、切削速度○ 1粗銑：查得當 d0>2m，加工灰鑄鐵，銑鉆材料為硬質(zhì)合金時，銑鉆的壽命為 T=210in，根據(jù)公式 Vc=Cv*Kv/Tmapxvfyv,查表 得Cv=109， m=0.45， Xv=0.15， Yv=0.5，代入可算得 Vc=25m/in,又有 Vc=10-5/min，所以取 Vc=15m/in。則可 得 n=10Vc/?D=65.4r/in，由表查得選擇主軸轉(zhuǎn)速 n=63r/min，此 時Vc=0.24m/s。綜合得粗加工的主軸轉(zhuǎn)速為 n=63r/min，進給 量 f=0.62m/r，切削速度為 Vc=0.24m/s?！?2精銑：經(jīng)查表得 Vc=Cv*Kv/Tmapxvfyv=31.2m/in， 則n=10*31.2/31.4*73=136r/min。根據(jù)表選擇 n=125r/min，此時 有Vc=3.14*73*125/10=0.48/s。綜合得精加工的主軸轉(zhuǎn) 速 n=125r/min，進給量 f=0.4，切削速度 Vc=0.48m/s。4、 基本工時○ 1粗銑： tj1=（ L+l） /nf，其中 L=4m， l=2m， n=63r/min，f=0.62m/r，則有 t j1=0.154min=9.2s，根據(jù)《機械制造工藝設計簡明手冊》 P21表查得裝夾時間 tz1=0.5min?！?2精銑： tj2=（ L+l） /nf，其中 L=4， l=2m， n=125r/min，f=0.4m/r， 則有 t j=0.12min=7.2s， 根據(jù)手冊查得裝夾工作的時間 為tz2=0.5in?！?3單件時間定額：其中基本時 間Tj=t j1+tj2=0.154+0.12=0.274min，取輔助時間 Tf=裝夾工件時間 +卸下工件時間 +主軸開始轉(zhuǎn)動時間 +對刀時間 +變換進給時間 +清除切屑時間 =0.5*2+0.4*2+0.2+0.3+0.2+0.3=0.28min。即單件時間定額為 Td=Tj+f=0.54min=3.24s。 工序 IV： 粗、精銑中間孔 Ф73m下臺階孔(同工序 I)工序 V： 粗鏜、半精鏜 Ф5m孔1、 刀具的選擇 刀具材料為 HT20，硬度 190-260HBS， σb=0.16GPa，鑄造。故采 用 T61臥式鏜床， YG8硬質(zhì)合金鏜刀。2、 切削用量單邊余量 Z=2.5m，可確定粗鏜 αr=2m，根據(jù)手冊得，可 取f=0.62m/s， n=20r/in；精鏜 α j=0.5，取 f=0.3m/s，n=125r/in。3、 基本工時○ 1粗鏜： t j1=L/nf=（ 20+2*1） /20*.62=0.18min，輔助時間可以按照基本時間的百分比來計算，所以可取 tf1=0.2in。○ 2精鏜 ： tj2=L/nf=（ 20+2*1） /125*0.3=0.59min， 輔助時間可以按照基本時間的百分比來計算，所以可取 t f2=0.5in。工序 VI： 鉆 Ф8m的推銷孔鉆到一半，然后與軸配做鉆通 ， 再鉆 M8*1m的螺紋孔，攻 M8*1m的螺紋1、 刀具的選擇 刀具材料為 HT20，硬度 190-260HBS， σb=0.16GPa，采用Ф8m麻花鉆， Ф7.5m麻花鉆， Ф8m的絲錐。2、 加工條件先鉆 Ф8m的錐銷孔 ， 鉆到一半后將與該孔配合的軸安裝進去 ， 把兩者配合做加工 ， 為的使保證孔與軸的同軸度 ， 同時在尺寸上保證距上端面 10m；再鉆 M8*1m的螺紋孔，攻 M8*1m的螺紋。3、切削用量○ 1鉆 Ф8m的錐銷孔：根據(jù)《切削手冊》查得，進給 量 f=0.18-0.3/z，現(xiàn)取 f=0.3m/z， v=5m/in，則 有 n=10V/?D=10*5/3.14*8=19r/min，即取 n=195r/min；所以實際切削速度為 v=0.1m/s?！?2鉆 Ф8m的螺紋孔 ： 刀具為 Ф7.5m麻花鉆 ； 根據(jù) 《 切削手冊》查得 f=0.18-0.3m/z，現(xiàn)取 f=0.3/z， v=5m/in，則可 得 n=10V/?D=10*5/3.14*7.5=21r/min，根據(jù)手冊取 n=195r/min，所以實際切削速度為 v=0.1m/s?！?3攻 M8*1m的螺紋：絲錐 M6， P=1m； 切削速度 為v=0.1m/s，機床主軸轉(zhuǎn)速為 n=219r/min，按機床使用說明選 定 n=195r/in， v=0.1m/s。4、基本工時L=6+4=10m，為了節(jié)省停車和調(diào)換走刀量等輔助時間， n和 f都不變，取 n=195r/in， f=0.2m/s：○ 1鉆 Ф8m的錐銷孔： tj1=L/nf=32s○ 2鉆 Ф8的螺紋孔： tj2=L/nf=32s○ 3攻 M8*1m的螺紋： tj3=L/nf=32s工序 VI： 銑斷保證圖樣尺寸 1、 刀具的選擇要求銑斷后保證兩邊對稱相等，選取質(zhì)合金圓盤銑刀，厚度為4m。 2、 切削用量 根據(jù)手冊選擇進給量為 f=0.3m/r，切削速度為 v=1m/s，則 有n=10V/?D=10*1/3.14*73=10r/in，根據(jù)《簡明手冊》， 取 n=10r/min，查《切削手冊》表 4.2-40，有 f=40m/in。3、 切削基本工時Tj=（ 72+30） /40=0.25min=15.3s工序 VI： 去毛刺，檢查 （六 ） 附表 “ 機械 加工 工藝 過程 綜合 卡片 ” （ 工序 I）。 說明：本人選擇的是工序 I，所以附工序 I的工藝卡片第 四 章 、 夾 具 的 設 計為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設 計專用夾具。 （一 ） 問題 的提 出本夾具設計是為了銑斷工件。該工序限制了 6個自由度，另外加上豎直方向的夾具裝置 。 還有在夾具保證工件能夠快速裝夾和卸下的前提下 ， 因此采用浮動杠桿同時夾緊左右端面 ， 以提高生產(chǎn)率 。 又由 于銑斷需確定刀具位置，即要對刀塊。 （二 ） 夾具 的設 計1、 定位 基準 的選 擇 底面對孔的中心線有一定的垂直度公差要求 ,因此應以地面為主要定位基準 .由于鑄件的公差要求較大 ,利用小頭孔的外圓表面作為輔助定位基準時 ,只有采用自動對中夾具才能同時保證對稱的兩個零件的大小孔的中心距的公差要求 .為了提高加工效率 ,現(xiàn)決定采用兩把 麻花鉆同時加工出兩個 8m的通孔 。2、 切削 力及 夾緊 力計 算 由于實際加工的經(jīng)驗可知 ,鉆削時的主要切削力為鉆頭的切削方 向 ,即垂直于第一定位基準面 ,在兩側(cè)只需要采用兩 個 V型塊適當夾緊后本夾具即可安全工作 .因此 ,無須再對切削力進行計算 。3、 定位 誤差 分析 零件圖規(guī)定大孔與小孔的中心距為 65m.采用自動對中夾具后 ,定位誤差取決于對中塊螺桿以及滑塊的制造誤差 .同時 ,對對中塊利用 調(diào)整螺釘進行調(diào)整并加裝鉆套后 ,鉆孔后的誤差只有 0.8m.在后續(xù)的銑斷工序中 ,利用中間大孔定位 ,孔壁與定位銷的配合間隙為0.5m.因此加工完成后大孔與小孔的中心距的最大誤差為 0.8+0.5=0.13m<0.2m 所以能滿足精度要求 。4、 說明 該夾具用于加工位置在同一中心線上的非回轉(zhuǎn)零件上半 徑 R=5~20㎜的孔，被加工孔中心距可達 123㎜。使用時，只需按被加工零件的要求，配置專門的鉆模板，通過手柄，使絲桿帶動 V型塊做自定心式移動，以便夾緊或松開零件。 5、 附夾 具裝 配圖 第五 章 、 后 記機械制造工藝學課程設計是在我們大三下學期進行的 ， 此時我們已經(jīng)學完全部的基礎課程和大部分專業(yè)課程 ， 這次設計是對我們之前 所學內(nèi)容的一次綜合測試，是一次理論與實際的綜合訓練。 首先它有利于加深我們對所學知識的理解 ， 進一步鞏固所學的專業(yè)知識 ， 提高我們的專業(yè)素質(zhì)和技能 ， 為以后畢業(yè)找工作打下良好的專業(yè)基礎 ； 此外 ， 由于此次課程設計是分組進行 ， 所以它又有助于提 高我們的團隊合作意識，提高我們的協(xié)調(diào)能力，增強集體榮譽感！ 其次衷心感謝老師給了我們這次設計機會 ， 提高了我們個人綜合能力 ， 加強了團隊合作意識 ， 同時也讓我們發(fā)現(xiàn)自身的不足 ， 努力提高自己！ 最后由于個人能力有限，不足之處敬請諒解！ 第 六 章 、 參 考 文 獻 【 1】 趙長發(fā)主編 ， 機械制造工藝學 。 哈爾濱工程大學出版社 ， 208；【 2】 趙家奇 編著， 機械制造工藝學課程設計指導書 第二 版 。 北京 ：機械工業(yè)出版社 ， 20； 【 3】 李云主 編著 ， 機械制造及設備指導手冊 。 北京 ： 機械工業(yè)出版社 ， 197；【 4】 孟少農(nóng)主 編， 機械加工工藝手冊 第二版。 北京 ： 機械工業(yè)出版社 ， 191； 【 5】 徐圣群主 編 ， 簡明加工工藝手冊 。 上海科學技術(shù)出版社 ， 191；【 6】戈曉嵐主編，機械工程材料。北京大學出版社， 206。