机械制造工艺学课程设计CA6140车床拨叉8310071.docx
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机械制造工艺学课程设计CA6140车床拨叉8310071
第一章机械加工工艺规程设计
第一节序言
我希望能通过这次课程设计，了解并认识一般机器零件的生产工艺过程，巩固和加深已学过的技术基础课和专业课的知识，理论联系实际，对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后的工作打下一个良好的基础，并且为后续课程的学习大好基础。
第二节零件的分析
（一）零件的作用
题目所给的零件是CA6140车床的拨叉。
它位于车床变速机构中，主要起换档，使主轴回转运动按照工作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。
零件上方的φ22孔与操纵机构相连，二下方的φ55半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。
通过上方的力拨动下方的齿轮变速。
两件零件铸为一体，加工时分开。
（二）零件的工艺分析
零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此以下是拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求
1.小头孔以及与此孔相通的的锥孔、螺
2.大头半圆孔Ф55
3.小头孔端面、大头半圆孔上下Ф73端面，大头半圆孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.07mm，小头孔上端面与其中心线的垂直度误差为0.05mm。
由上面分析可知，可以粗加小头孔端面，然后以此作为粗基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。
再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，并且此拨叉零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。
第三节工艺规程设计
（一）确定毛坯的制造形式
确定毛坯种类：
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，故选择铸件毛坯。
查《机械制造工艺及设备设计指导手册》（后称《指导手册》）选用铸件尺寸公差等级CT9级。
（二）基面的选择
定位基准是影响拨叉零件加工精度的关键因素。
基准选择得合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。
否则，加工过程中将问题百出，更有甚者，造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。
（1）粗基准的选择。
对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。
而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。
根据这个基准选择原则，现选取φ22孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一组共两块V形块支承这两个φ40作主要定位面，限制5个自由度，再以一个销钉限制最后1个自由度，达到完全定位,然后进行铣削。
（2）精基准的选择。
主要应该考虑基准重合的问题。
当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，应该进行尺寸互算。
（3）加工阶段的划分
该拨叉加工质量要求较高，可将加工阶段划分成粗加工、半精加工和精加工几个阶段。
（4）工序的集中和分散
本拨叉选用工序集中原则安排拨叉的加工工序。
该拨叉的生产类型为成批生产，可以采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证加工表面之间的相对位置精度要求。
（5）加工原则:
1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工基准——拨叉下端面
2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排加工工序。
3）遵循“先主后次”原则.
4）遵循“先面后孔”原则.
（三）制定工艺路线
制定工艺路线得出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。
除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。
工艺路线方案一：
工序1：
以Ф40的上平面为基准加工下表面。
工序2：
以Ф40下表面粗铣上表面。
工序3：
铣φ40上平面，保证表面粗糙度3.2
工序4：
钻Ф22的孔。
工序5：
绞Ф22的孔，保证表面粗糙度1.6。
工序6：
粗镗Ф55的孔。
工序7：
半精镗Ф55的孔，保证表面粗糙度3.2。
工序8：
粗镗Ф55孔的上端面。
工序9：
半精镗Ф55孔上端面，保证表面粗糙度3.2。
工序10：
粗镗Ф55孔的下端面。
工序11：
半精镗Ф55孔下端面，保证表面粗糙度3.2。
为保证设计尺寸20在工序6至工序9应该进行尺寸链换算，由于零件的定位基准是Ф40的上表面，进行尺寸链换算如下：
（1）确定自由公差等级（查《机械制造工艺设计简明手册》P27页表1.4——24）
（2）确定封闭环，工序尺寸，尺寸链图。
列竖式：
计算工序尺寸A：
增环：
500-0.1
减环：
-250.0840
-200.210.07
封闭环：
50.294-0.03
由计算可得A的基本尺寸为5，上偏差.为0.294，下偏差为0.03时，才能保证设计尺寸。
250-0.084
20-0.07-0.02500-0.01
A
工序12：
钻锥孔Ф8及M8底孔。
工序13：
攻丝精绞Ф8孔，保证粗糙度1.6。
在加工M8螺纹时，为保证工序基准和定位基准重合，需要进行尺寸链换算。
（1）确定自由公差等级（查《机械制造工艺设计简明手册》P27页表1.4——24）
（2）确定封闭环，工序尺寸，尺寸链图。
列竖式：
计算工序尺寸A：
增环：
30-0.36-0.52
减环：
10+0.360
封闭环：
200-0.52
只有A的基本尺寸为30，上偏差为-0.36，下偏差为-0.52是才的保证M8螺纹的位置。
100-0.36
A
200-0.52
工序14：
切断。
工序15：
检验
工艺路线芳案二：
工序1：
以Ф40的上平面为基准加工下表面。
工序2：
以Ф40下表面粗铣下表面。
工序3：
铣φ40上平面，保证表面粗糙度3.2
工序4：
粗镗Ф55的孔。
工序5：
半精镗Ф55的孔，保证表面粗糙度3.2。
工序6：
钻Ф22的孔。
工序7：
绞Ф22的孔，保证表面粗糙度1.6。
工序8：
粗镗Ф55孔的上端面。
工序9：
半精镗Ф55孔上端面，保证表面粗糙度3.2。
工序10：
粗镗Ф55孔的下端面。
工序11：
半精镗Ф55孔下端面，保证表面粗糙度3.2。
为保证设计尺寸在工序6-----工序9应进行尺寸链换算.
（1）确定自由公差等级（查《机械制造工艺设计简明手册》P27页表1.4——24）
（2）确定封闭环，工序尺寸，尺寸链图
列竖式：
计算工序尺寸A：
增环：
500-0.1
减环：
-250.0840
-200.210.07
封闭环：
50.294-0.03
由计算可得A的基本尺寸为5，上偏差.为0.294，下偏差为0.03时，才能保证设计尺寸。
250-0.084
20-0.07-0.02500-0.01
A
工序12：
钻锥孔Ф8及M8底孔。
工序13：
攻丝精绞Ф8孔，保证粗糙度1.6。
为保证加工M8螺纹时，工序基准与定位基准重合，进行尺寸链换算.
（1）确定自由公差等级（查《机械制造工艺设计简明手册》P27页表1.4——24）
（2）确定封闭环，工序尺寸，尺寸链图。
列竖式：
计算工序尺寸A：
增环：
30-0.36-0.52
减环：
10+0.360
封闭环：
200-0.52
只有A的基本尺寸为30，上偏差为-0.36，下偏差为-0.52是才的保证M8螺纹的位置。
100-0.36
A
200-0.52
工序14：
切断。
工序15：
检验。
3.工艺方案的比较及分析：
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孔的设计基为准φ55孔的中心线，所以加工φ22孔时定位基准最好为φ55孔的中心线，可保证其加工的位子精度，符合大批生产要求,方案二较为合理。
最终工艺路线
工序1：
以Ф40的上平面为基准加工下表面。
工序2：
以Ф40下表面粗铣下表面。
工序3：
铣φ40上平面（以φ22孔外表面及底面为基准，选用X5032立式升降台铣床和专用夹具）
工序4：
粗镗Ф55的孔。
（以φ40上平面及φ22内孔为基准，选用TGX4132B立式单柱坐标镗床和专用夹具）
工序5：
半精镗Ф55的孔，保证表面粗糙度3.2。
工序6：
钻Ф22的孔（以φ40上平面及φ22孔外表面为基准，选用Z3025摇臂钻床和专用夹具）
工序7：
绞Ф22的孔，保证表面粗糙度1.6。
工序8：
粗镗Ф55孔的上端面。
（以φ40上平面及φ22的内孔为基准）
工序9：
半精镗Ф55孔上端面，保证表面粗糙度3.2。
工序10：
粗镗Ф55孔的下端面。
工序11：
半精镗Ф55孔下端面，保证表面粗糙度3.2。
工序12：
钻锥孔Ф8及M8底孔。
（以φ40上平面及φ22的内孔为基准）
工序13：
攻丝精绞Ф8孔，保证粗糙度1.6。
工序14：
切断。
工序15：
检验。
（四）机械加工余量、工序尺寸及公差的确定:
1、圆柱表面工序尺寸：
前面根据资料已初步确定工件各面的总加工余量，现在确定各表面的各个加工工序的加工余量如下：
加工
表面
加工
内容
加工余量
精度等级
工序
尺寸
表面粗
糙度
工序余量
最小
最大
φ55
IT12
铸件
7.0
CT12
粗镗
4.0
IT12
6.3
0.95
6.8
半精镗
3.0
IT10
3.2
2.9
3.25
φ20
IT7
钻
20
IT11
17.89
18
扩
1.8
IT10
6.3
1.716
1.910
粗铰
0.14
IT8
3.2
0.107
0.224
精铰
0.06
IT7
1.6
0.039
0.093
2、平面工序尺寸
工序号
工序
内容
加工
余量
基本
尺寸
经济
精度
工序尺寸偏差
工序余量
最小
最大
铸件
5.0
CT12
01
粗铣φ40孔下端面
4.0
58
12
1.5
7.75
02
粗铣φ40孔上端面
4.0
54
12
1.5
7.75
03
精铣φ40孔上端面
4.0
50
8
1.8
6.38
04
粗镗φ55孔的上下端面
4.0
26
12
0.75
1.283
05
精镗φ55孔的上下端面
1.0X2
20
8
0.75
1.283
第三章夹具设计
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。
（一）问题的提出：
本夹具是用来钻φ22孔，对φ22孔的加工有一定的技术要求，但在加工本工序时，φ22孔尚未加工，而且在扩φ22孔后，需要精绞，以达到所要求的精度。
（二）夹具设计：
1定位基准的选择：
由零件图可知，φ22孔的轴线与φ40的外圆的上表面有垂直度的要求，所以采用φ40的外圆的下表面作为主要的定位面，用一个固定V型块和一个活动V型块进行夹紧，夹紧方式采用手动夹紧。
2夹紧设计及操作的简要说明：
如前所述，在设计夹具时，应该注意提高生产率，为此，采用手动夹紧，此夹具的工作原理：
利用零件的上表面作为主要定位面，用一个固定V型块和一个活动V型，采用手动螺纹夹紧。
夹具装配图如下：
见附页
设计总结
夹具课程设计即将结束。
回顾整个过程，经过老师和同学的帮助，还有自己不懈的努力，终于定时定量的完成了这次课程设计。
课程设计作为机械制造与自动化专业的重点，使理论与实践结合，对理论知识加深了理解，使生产实习中的理解和认识也到了强化。
本次课程设计主要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运用了基准选择等知识，夹具设计的运用了工件定位、夹紧机构等知识。
通过此次设计，使我基本掌握了零件的加工过程分析、工艺文件的编制、专用夹具设计的方法和步骤等。
学会了查相关手册、选择使用工艺装备等等。
本次设计还存在很多不足之处。
由于对知识的掌握不够扎实，在设计过程中不能全面地考虑问题。
仍需要进一步研究和实践。
这次设计，让我对基本理论的综合运用及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练。
提高了思考、解决问题，创新设计的能力。
为以后的设计工作打下了较好基础。
本设计存在很多不足之处，最后恳请各位老师、同学批评指正！
参考文献
1、赵家奇,机械制造工艺学课程设计指导书（2版）,机械工业出版社,2006年.
2、曾志新,吕明主编,机械制造技术基础,:
武汉理工大学出版社,2001年.
3、李益明主编,机械制造工艺设计简明手册,机械工业出版社,1993年.
4、肖诗纲主编,切削用量手册,机械工业出版社,1993年.
5、金属切削机床夹具设计手册.上海柴油机厂工艺设备研究所编,机械工业出版社，1987年.
6.机械制造工艺设计简明手册/李益民主编.——北京：
机械工业出版社，1993年6月
7.机械制造工艺学/陈明主编.——北京：
机械工业出版社，2005.8
8.机械制造工艺学课程设计机床专用夹具图册/李旦，王杰等著.——2版。
——哈尔滨：
哈尔滨工业大学出版社，2005.2
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