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序言
機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)使我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進(jìn)行的.這是我們?cè)谶M(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對(duì)所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí),也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練,因此,它在我們四年的大學(xué)生活中占有重要的地位。
就我個(gè)人而言，我希望能通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)對(duì)自己未來(lái)將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，為今后參加祖國(guó)的“四化”建設(shè)打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。
由于能力所限，設(shè)計(jì)尚有許多不足之處，懇請(qǐng)各位老師給予指導(dǎo)。
一、零件的分析
1 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(jī)構(gòu)中，主要起換檔，使主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)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φ20孔與操縱機(jī)構(gòu)相連，二下方的φ50半孔則是用于與所控制齒輪所在的軸接觸。通過(guò)上方的力撥動(dòng)下方的齒輪變速。兩件零件鑄為一體，加工時(shí)分開。
2 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φ20為中心的加工表面
這一組加工表面包括：φ20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(gè)裝配時(shí)鉆鉸的錐孔，一個(gè)M8的螺紋孔。下端有一個(gè)47的斜凸臺(tái)。這三個(gè)都沒(méi)有高的位置度要求。
2. 以φ50為中心的加工表面
這一組加工表面包括：φ50的孔，以及其上下兩個(gè)端面。
這兩組表面有一定的位置度要求,即φ50的孔上下兩個(gè)端面與φ20的孔有垂直度要求。
由上面分析可知，加工時(shí)應(yīng)先加工一組表面，再以這組加工后表面為基準(zhǔn)加工另外一組。
二、 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
(一)確定毛坯的制造形式
零件材料為HT200?？紤]零件在機(jī)床運(yùn)行過(guò)程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡(jiǎn)單，故選擇鑄件毛坯。
（二）基面的選擇
基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過(guò)程中回問(wèn)題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件的大批報(bào)廢，是生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行。
（1）粗基準(zhǔn)的選擇。對(duì)于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。而對(duì)有若干個(gè)不加工表面的工件，則應(yīng)以與加工表面要求相對(duì)位置精度較高的不加工表面作粗基準(zhǔn)。根據(jù)這個(gè)基準(zhǔn)選擇原則，現(xiàn)選取φ20mm孔的不加工外輪廓表面作為粗基準(zhǔn)，利用一組共兩塊V形塊支承這兩個(gè)φ32mm作主要定位面，限制5個(gè)自由度，再以一個(gè)銷釘限制最后1個(gè)自由度，達(dá)到完全定位,然后進(jìn)行銑削。
（2）精基準(zhǔn)的選擇。主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問(wèn)題。當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算，這在以后還要專門計(jì)算，此處不再重復(fù)。
（三）制定工藝路線
制定工藝路線得出發(fā)點(diǎn),應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、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)已確定的情況下,可以考慮采用萬(wàn)能性機(jī)床配以專用工卡具,并盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
1. 工藝路線方案一
工序一 鑄造毛坯。
工序二 粗、精銑φ20mm孔上端面。
工序三 鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸φ20mm、φ50mm孔。
工序四 粗、精銑φ50mm孔上端面
工序五 粗、精銑φ50mm、φ20mm孔下端面。
工序六 切斷。
工序七 鉆φ4mm孔（裝配時(shí)鉆鉸錐孔）。
工序八 鉆一個(gè)φ4mm孔，攻M6mm螺紋。
工序九 銑47凸臺(tái)。
工序十 去毛刺。
上面工序加工效率較高，但同時(shí)鉆三個(gè)孔，對(duì)設(shè)備有一定要求。且看另一個(gè)方案。
2.工藝路線方案二
工序一 鑄造毛坯。
工序二 粗、精銑φ20mm孔上端面。
工序三 粗、精銑φ20mm孔下端面。
工序四 鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸φ20mm孔。
工序五 鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸φ50mm孔。
工序六 粗、精銑φ50mm孔上端面
工序七 粗、精銑φ50mm孔下端面。
工序八 切斷。
工序九 鉆φ4mm孔（裝配時(shí)鉆鉸錐孔）。
工序十 鉆一個(gè)φ4mm孔，攻M6mm螺紋。
工序十一 銑47凸臺(tái)。
工序十二 去毛刺。
上面工序可以適合大多數(shù)生產(chǎn)，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
工序二 以φ32mm外圓為粗基準(zhǔn)，粗銑φ20mm孔下端面。
工序三 精銑φ20mm孔上下端面。
工序四 以φ20mm孔上端面為精基準(zhǔn)，鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸φ20mm孔，保證垂直度誤差不超過(guò)0.05mm,孔的精度達(dá)到IT7。
工序五 以φ20mm孔為精基準(zhǔn)，鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸φ50mm孔，保證孔的精度達(dá)到IT7。
工序六 切斷。
工序七 以φ20mm孔為精基準(zhǔn)，粗銑φ50mm孔上下端面。
工序八 以φ20mm孔為精基準(zhǔn)，精銑φ50mm孔上下端面，保證端面相對(duì)孔的垂直度誤差不超過(guò)0.07。
工序九 以φ20mm孔為精基準(zhǔn)，鉆φ4mm孔（裝配時(shí)鉆鉸錐孔）。
工序十 以φ20孔為精基準(zhǔn)，鉆一個(gè)φ4孔，攻M6螺紋。
工序十一 以φ20孔為精基準(zhǔn)，銑47凸臺(tái)。
工序十二 去毛刺。
雖然工序仍然是十二步，但是效率大大提高了。工序三和工序一比起工藝路線方案二快了一倍（實(shí)際銑削只有兩次，而且刀具不用調(diào)整）。多次加工φ50、φ20孔是精度要求所致。
以上工藝過(guò)程詳見工藝過(guò)程卡。
（四）機(jī)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190～210HB，毛皮重量2.2kg，生產(chǎn)類型中批量，鑄造毛坯。
據(jù)以上原始資料及加工路線，分別確定各家工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：
1. 外圓表面延軸線方向長(zhǎng)度方向的加工余量及公差（φ20，φ50端面）。
查《機(jī)械制造加工工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》（以下稱《工藝手冊(cè)》）表2.2～2.5，取φ20，φ50端面長(zhǎng)度余量均為2.5mm（均為雙邊加工）
銑削加工余量為：
粗銑 1.8mm
精銑 0.7mm
2. 內(nèi)孔（φ50已鑄成孔）
查《工藝手冊(cè)》表2.2～2.5，取φ50已鑄成孔長(zhǎng)度余量為0.2mm，即鑄成孔直徑為49.8mm。
工序尺寸加工余量：
鉸孔 0.075mm
精鉸孔 0.025mm
3. 其他尺寸直接鑄造得到
由于本設(shè)計(jì)規(guī)定的零件為大批量生產(chǎn)，應(yīng)該采用調(diào)整加工。因此在計(jì)算最大、最小加工余量時(shí)應(yīng)按調(diào)整法加工方式予以確認(rèn)。
（五）確立切削用量及基本工時(shí)
在設(shè)計(jì)夾具時(shí)以工藝方案三中的第四道工序計(jì)算。
工序四 以φ20孔上端面為精基準(zhǔn)，鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸φ20孔，保證垂直度誤差不超過(guò)0.05mm,孔的精度達(dá)到IT7。工件材料為HT200，硬度190~210HB,表面粗糙度為3.2，選用Z525立式鉆床。
1. 選擇鉆頭
選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時(shí)do=18mm，鉆頭采用雙頭刃磨法，后角αo＝12，二重刃長(zhǎng)度bε=2.5mm,橫刀長(zhǎng)b=1.5mm,寬l=3mm,棱帶長(zhǎng)度
2.選擇切削用量
（1）決定進(jìn)給量
按加工要求選擇進(jìn)給量：
根據(jù)《手冊(cè)》，由表10.4.1可查出：
由孔深與孔徑比 ，修正系數(shù)取=1.0
所以， 。
按鉆頭強(qiáng)度選擇： 。
按機(jī)床強(qiáng)度選擇：。
最終決定選擇機(jī)床已有的進(jìn)給量 經(jīng)校驗(yàn) 校驗(yàn)成功。
（2）鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命
查《手冊(cè)》表10.4-8后刀面最大磨損限度（查《切》）為0.5～０.８mm，耐用度．
（3）切削速度
查《加工工藝手冊(cè)》表10.4-9，鉆、擴(kuò)、鉸孔時(shí)切屑速度計(jì)算公式為：Km/min
查《手冊(cè)》得：C=8.1，Z=0.25，X=0，y=0.5，m=0.2
所以，=14.97m/min(0.25m/s)
查《手冊(cè)》機(jī)床說(shuō)明書取實(shí)際轉(zhuǎn)速為
故實(shí)際的切削速度
（4）計(jì)算軸向力F及校驗(yàn)扭矩P及功率M
查《手冊(cè)》軸向力，扭矩及功率的計(jì)算公式分別為：
F=CdfK（N），P=（kw）,M=CdfK(N.M)
查表得: C=420、Z=1.0、y=0.8、C0.206、Z=2.0、y =0.8
由表10.4-12,鉆孔條件改變時(shí)軸向力及扭矩的修正系數(shù)分別為:K=K=0.94,K=1.0,K=1.0,K=1.0,K=1.0
所以:F=3950(N),M=34.88(N.M),P=0.97(kw)
校驗(yàn)機(jī)床功率:由機(jī)床說(shuō)明書P=2.8,機(jī)床效率=0.81
機(jī)床有效功率為:P= P=2.8×0.81=2.268(kw)
所以 , P> P,故選擇切削用量可用。
即：d=18mm，f=0.48mm/r，n=272r/min,v=15m/min。
此時(shí),F=3950N,M=34.88N.M, P=0.97kw。
３.計(jì)算工時(shí)
由于所有工步所用工時(shí)很短，所以使得切削用量一致，以減少輔助時(shí)間。
擴(kuò)鉸和精鉸的切削用量如下：
擴(kuò)鉆：
鉸孔：
精鉸：
三、 卡具設(shè)計(jì)
經(jīng)過(guò)與老師協(xié)商，決定設(shè)計(jì)第四道工序——以孔上端面為精基準(zhǔn)，鉆擴(kuò)鉸精鉸孔，保證垂直精度誤差不超過(guò)0.05mm，孔精度達(dá)IT7。本卡具將用于Z525立式鉆床。鉆頭選用高速鋼麻花鉆。
1 問(wèn)題的提出
利用本夾具主要是鉆兩孔，且孔與端面有一定得 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(dòng)效率，及降低勞動(dòng)強(qiáng)度。
2 卡具設(shè)計(jì)
3 定位基準(zhǔn)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(dá)到一定精度，故采用孔的上端面為主要定位基準(zhǔn)，使用V型塊卡緊。
2.力和卡緊力計(jì)算
本步加工可按鉆削估算卡緊力。實(shí)際效果可以保證可靠的卡緊。
由前計(jì)算可知：
在計(jì)算卡緊力時(shí)，只考慮扭矩的影響，查《手冊(cè)》可得：
卡緊力：W=
使用快速螺旋定位機(jī)構(gòu)快速人工卡緊，調(diào)節(jié)卡緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的卡緊力。
3. 定位誤差分析
本工序采用孔上端面定位，工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合，故其基準(zhǔn)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
故，可以保證孔的精度要求。
4. 卡具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明
卡具的卡緊力不大，故使用手動(dòng)卡緊。為了提高生產(chǎn)力，使用快速螺旋卡緊機(jī)構(gòu)。
卡具上設(shè)置有鉆套，用于確定的鉆頭位置。安裝工件時(shí)，將星形螺釘連同活動(dòng)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(duì)準(zhǔn)固定V形塊，然后推動(dòng)星形螺釘使活動(dòng)V形塊靠緊工件右端的圓弧面，擰緊星形螺釘，通過(guò)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(cè)帶有斜度的斜面，在夾緊時(shí)產(chǎn)生向下的分力，防止工件產(chǎn)生上抬的趨勢(shì)。由于孔需要擴(kuò)鉸，故采用快換鉆套。
本夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，適用于成批生產(chǎn)小型連桿類零件。若將加工孔處的支承套做成浮動(dòng)支承形式，則定位精度能進(jìn)一步提高，但是相應(yīng)結(jié)構(gòu)要復(fù)雜些且增加了一些輔助時(shí)間。
參考文獻(xiàn)
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