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機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)
課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū)
設(shè)計(jì)題目： 設(shè)計(jì)“CA6140車床手柄座831015”零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程
開(kāi)始日期： 2011年 6月 27日
完成日期： 2008年 7月 4日
學(xué)生姓名：
班級(jí)學(xué)號(hào)：
指導(dǎo)教師：
學(xué)校名稱：
機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)
題目：設(shè)計(jì)“CA6140車床手柄座831015”零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程（年產(chǎn)量為2000件）
內(nèi)容： 1.零件圖 1張
2.毛坯圖 1張
3.機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片 1張
4.機(jī)械加工工序卡片 1套
5.專用夾具裝配圖 1張
6.專用夾具專用零件圖 1張
7.設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 1份
2011年6月
序 言
機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)是在學(xué)習(xí)完了機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)和大部分專業(yè)課，并進(jìn)行了生產(chǎn)實(shí)習(xí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的又一個(gè)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。這次設(shè)計(jì)使我們能綜合運(yùn)用機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)中的基本理論，并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識(shí)，獨(dú)立地分析和解決了零件機(jī)械制造工藝問(wèn)題，為今后的畢業(yè)設(shè)計(jì)及未來(lái)從事的工作打下了良好的基礎(chǔ)。
在些次設(shè)計(jì)中我們主要是設(shè)計(jì)CA6140撥叉的機(jī)械加工工藝規(guī)程。在此次課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，我小組成員齊心協(xié)力、共同努力完成了此項(xiàng)設(shè)計(jì)。在此期間查閱了大量的書(shū)籍，并且得到了有關(guān)老師的指點(diǎn)。
2011年 6 月 27日
設(shè)計(jì)的目的
機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)是在學(xué)完了機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程進(jìn)行了生產(chǎn)實(shí)習(xí)之后的一個(gè)重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。學(xué)生通過(guò)設(shè)計(jì)能獲得綜合運(yùn)用過(guò)去所學(xué)過(guò)的全部課程進(jìn)行機(jī)械制造工藝及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本能力，為以后做好畢業(yè)設(shè)計(jì)、走上工作崗位進(jìn)行一次綜合訓(xùn)練和準(zhǔn)備。它要求學(xué)生綜合運(yùn)用本課程及有關(guān)先修課程的理論和實(shí)踐知識(shí)，進(jìn)行零件加工工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)。其目的如下：
①培養(yǎng)學(xué)生解決機(jī)械加工工藝問(wèn)題的能力。通過(guò)課程設(shè)計(jì)，熟練運(yùn)用機(jī)械技術(shù)基礎(chǔ)課程中的基本理論及在生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識(shí)，正確地解決一個(gè)零件在加工中定位、加緊以及工藝路線安排、工藝尺寸確定等問(wèn)題，保證零件的加工質(zhì)量，初步具備設(shè)計(jì)一個(gè)中等復(fù)雜程度零件的能力。
②培養(yǎng)學(xué)生熟悉并運(yùn)用有關(guān)手冊(cè)、規(guī)范、圖表等技術(shù)資料的能力。
③進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生識(shí)圖、制圖、運(yùn)用和編寫(xiě)技術(shù)文件等基本技能。
二、零件的分析
(一) 零件的作用
題目所給的零件是CA6140車床的手柄座。它位于車床操作機(jī)構(gòu)中，可同時(shí)操縱離合器和制動(dòng)器，即同時(shí)控制主軸的開(kāi)、停、換向和制動(dòng)。操作過(guò)程如下：當(dāng)手把控制手柄座向上扳動(dòng)時(shí)，車床內(nèi)部的拉桿往外移，則齒扇向順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)齒條軸往右移動(dòng)，通過(guò)撥叉使滑套向右移，壓下羊角形擺塊的右角，從而使推拉桿向左移動(dòng)，于是左離合器接合，主軸正轉(zhuǎn)；同理，當(dāng)手把控制手柄座向下扳動(dòng)時(shí)，推拉桿右移，右離合器接合，主軸反轉(zhuǎn)。當(dāng)手把在中間位置時(shí)，推拉桿處于中間位置，左、右離合器均不接合，主軸的傳動(dòng)斷開(kāi)，此時(shí)齒條軸上的凸起部分正壓在制動(dòng)器杠桿的下端，制動(dòng)帶被拉緊，使主鈾制動(dòng)。
(二)零件的工藝分析
CA6140車床手柄座有多處加工表面，其間有一定位置要求。分述如下：
1．以為中心的加工表面
這一組的加工表面有的孔，以及上下端面，，下端面為的圓柱端面；孔壁上有距下端面11mm、與孔中心軸所在前視面呈角的螺紋孔，尺寸為M10-7H，另外還有一個(gè)尺寸為6H9的槽，孔與槽的總寬度為27.3H11。
2．以為中心的加工表面
該組的加工表面有的螺紋孔(有位置要求)，加工時(shí)測(cè)量深度為25mm，鉆孔深度為28mm。上孔壁有一個(gè)配鉸的錐銷通孔，該通孔有位置要求。
3．以為中心的加工表面
本組的加工表面有的孔(兩個(gè))，及其兩個(gè)內(nèi)端面(對(duì)稱)，兩端面均有位置要求，端面之間的距離為mm。，孔除了有位置要求以外還有平行度的形狀公差要求(與孔壁之間的平行度公差為)
4．以為中心的加工表面
這組的加工表面有的孔，該孔通至上的槽，并有位置要求。
由上面的分析可知，加工時(shí)應(yīng)先加工完一組表面，再以這組加工后的表面為基準(zhǔn)加工另外一組。
三、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。手柄座在使用過(guò)程中不經(jīng)常的變動(dòng)，它的只起支撐的作用，受到的沖擊不是很大，只是在縱向上受到很大的壓力。在加工過(guò)程中的精度保證很重要，它對(duì)工件的定位有一定的保證作用。
(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)程中會(huì)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)選取孔的下端面作為粗基準(zhǔn)，利用一組共兩塊V形塊分別支承和作主要定位面，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(mén)計(jì)算，此處不作介紹。
(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：備料
工序二：鑄造毛坯
工序三：粗銑上、下表面，精銑下表面；
工序四：粗、精車孔；
工序五：插鍵槽6H9；
工序六：銑槽1443 mm；
工序七：鉆、拉孔；
工序八：鉆孔；
工序九：鉆、擴(kuò)螺紋孔；
工序十：鉆、鉗錐銷通孔、M10-7H；
工序十一：終檢。
（2）工藝路線方案二：
工序一：備料
工序二：鑄造毛坯
工序三：粗、精車；
工序四：粗銑上、下表面；
工序五：精銑下表面；
工序六：插鍵槽6H9 mm；
工序七：銑槽14 mm 43 mm；
工序八：鉆孔；
工序九：鉆、拉孔；
工序十：鉆、擴(kuò)；
工序十一：鉆、鉗錐銷通孔、M10-7H；
工序十二：終檢。
（3）、工藝方案的分析：
上述兩個(gè)工藝方案的特點(diǎn)在于：方案一是先加工上下表面為中心的一組工藝，然后加工的孔，再以的孔的孔為基準(zhǔn)加工的孔。方案二則是先加孔后再加工上下表面，再加工孔，此時(shí)方案二采用車床加工工序一，這樣有利提高效率，節(jié)省成本。經(jīng)比較可知，先加工上下表面，再以上下表面為基準(zhǔn)加工及插鍵槽，最后完成對(duì)的孔的定位。顯然方案一比方案二的裝夾次數(shù)減少了，同時(shí)也更好的保證了精度要求。
綜上所述，零件的具體工藝過(guò)程如下：
工序一：備料
工序二：鑄造毛坯
工序三：銑、半精銑凸臺(tái)端面和大端面，選用X51立式銑床；
工序四：鉆，擴(kuò)，鉸內(nèi)孔，選用Z535立式鉆床；
工序五：鉆，粗鉸，精鉸孔，選用Z525立式鉆床；
工序六：銑槽mm，選用X63臥式銑床；
工序七：鉆、粗鉸、精鉸螺紋孔，選用Z525立式鉆床；
工序八：鉆底孔，攻螺紋孔M10-H7mm，選用Z525立式鉆床；
工序九：鉆錐銷通孔，選用Z525立式鉆床；
工序十：拉鍵槽6H9mm；
工序十一：鉆槽底通孔鉆，選用Z525立式鉆床；
工序十二：終檢。
（四）機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定
“手柄座”零件材料為鑄鐵，硬度為HBS65～87，毛坯的重量約為2Kg，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采用砂型鑄模。相關(guān)數(shù)據(jù)參見(jiàn)零件圖。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（端面）。
查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》（以下稱《工藝手冊(cè)》）表2.2～2.5，取端面長(zhǎng)度余量均為2.5（均為雙邊加工）
銑削加工余量為：
粗銑 1mm
精銑 0mm
2．內(nèi)孔（已鑄成孔）
查《工藝手冊(cè)》表2.2～2.5，取已鑄成孔長(zhǎng)度余量為3，即鑄成孔半徑為21mm。
工序尺寸加工余量：
鉆孔 2mm
擴(kuò)孔 0.125mm
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)
1．工序三的切削用量及基本工時(shí)的確定：銑、半精銑凸臺(tái)端面和大端面。
⑴銑凸臺(tái)端面：
選擇銑刀半徑為25mm，齒數(shù)Z=6（見(jiàn)《工藝手冊(cè)》表3.1－27）
，（《切削》表3.7和《切削》表3.8）
（《切削》表3.9）
按機(jī)床選取
實(shí)際切削速度：
工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量：
銑床工作臺(tái)進(jìn)給量：
基本工時(shí)：
⑵半精銑凸臺(tái)端面：
加工余量為Z=1mm
切削速度為
選用主軸轉(zhuǎn)速為
工作臺(tái)進(jìn)給量：
基本工時(shí)：
⑶粗銑大端面：
進(jìn)行兩次銑削，第一次Z=2mm，第二次Z=1mm
選用主軸為
實(shí)際切削速度：
工作臺(tái)進(jìn)給量：
基本工時(shí)：
⑷半精銑大端面：
切削速度：
選用主軸為
工作臺(tái)進(jìn)給量：
基本工時(shí)：
2．工序四的切削用量及基本工時(shí)的確定：鉆→擴(kuò)→粗、精鉸通孔。
⑴鉆孔：
選擇高速鋼錐柄標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆（見(jiàn)《工藝手冊(cè)》表3.1－6）
（《切削》表2.7和《工藝》表4.2－16）
（《切削》表2.15）硬度200－217
按機(jī)床選?。ā豆に嚒繁?.2－5）
實(shí)際切削速度：
基本工時(shí)：（《工藝》表6.2－5）
⑵擴(kuò)孔：
選擇高速鋼錐柄擴(kuò)孔鉆（《工藝》表3.1－8）
由《切削》表2.10得擴(kuò)孔鉆擴(kuò)孔時(shí)的進(jìn)給量，并由《工藝》表4.2－16取，擴(kuò)孔鉆擴(kuò)孔時(shí)的切削速度。
由《切削》表2.15得，故：
按機(jī)床選取
基本工時(shí)：
⑶鉸孔：
選擇高速鋼錐柄機(jī)用鉸刀（《工藝》表3.1－17），
由《切削》表2.24得，，，
由《工藝》表4.2－16得，
按機(jī)床選取，則：
基本工時(shí)：
3．工序五的削用量及基本工時(shí)的確定：鉆→粗鉸→精鉸孔。
⑴鉆孔：
選擇高速鋼錐柄麻花鉆（《工藝》表3.1－6）
由《切削》表2.7和《工藝》表4.2－16查得
（《切削》表2.15）
按機(jī)床選取
基本工時(shí)：
⑵粗鉸孔：
選擇的高速鋼鉸刀（《工藝》表2.11）
由《切削》表2.24和《工藝》表4.2－15查得
按機(jī)床選取
基本工時(shí)：
⑶精鉸孔：
選擇的鉸刀
按機(jī)床選取
基本工時(shí)：
4．工序六的切削用量及基本工時(shí)的確定：銑的槽。
選用高速鋼圓柱形銑刀，齒數(shù)Z=6
⑴第一次走刀：
按機(jī)床選取
工作臺(tái)進(jìn)給量：
基本工時(shí)：
⑵第二次走刀：
按機(jī)床選取
工作臺(tái)進(jìn)給量：
基本工時(shí)：
5．工序七的切削用量及基本工時(shí)的確定。
⑴鉆孔：
選擇高速鋼錐柄麻花鉆（《工藝》表3.5－6）
由《切削》表2.7和《工藝》表4.2－16查得
（《切削》表2.15）
按機(jī)床選取
基本工時(shí)：
⑵粗鉸孔：
選擇高速鋼錐柄機(jī)用鉸刀（《工藝》表3.1－17）
，，，
按機(jī)床選?。ā豆に嚒繁?2－15）
（《工藝》表4.2－16）
基本工時(shí)：
⑶精銑孔：
選擇高速鋼錐柄機(jī)用鉸刀（《工藝》表3.1－17）
由《切削》表2.24查得
，，
（《工藝》表42－16）
按機(jī)床選取
基本工時(shí)：
6．工序八的切削用量及基本工時(shí)的確定：鉆底孔，攻螺紋M10mm。
⑴鉆底孔：
選用高速鋼錐柄麻花鉆（《工藝》表3.1－6）
由《切削》表2.7和《工藝》表4.2－16查得
（《切削》表2.15）
按機(jī)床選取
基本工時(shí)：
⑵攻螺紋M10mm：
選擇M10mm高速鋼機(jī)用絲錐
等于工件螺紋的螺距，即
按機(jī)床選取
基本工時(shí)：
7．工序九的切削用量及基本工時(shí)的確定：加工的錐銷通孔。
⑴鉆的圓錐孔：
選擇的高速鋼麻花鉆
按機(jī)床選取
基本工時(shí)：
⑵鉸的孔：
選擇的鉸刀
按機(jī)床選取
基本工時(shí)：
8．工序十一的切削用量及基本工時(shí)的確定：加工的孔。
⑴鉆孔：
選擇的高速鋼錐柄麻花鉆
按機(jī)床選取
基本工時(shí)：
⑵鉸孔：
選擇的鉸刀
按機(jī)床選取
基本工時(shí)：
三、專用夾具設(shè)計(jì)
為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用的夾具。
有老師分配的任務(wù)，我被要求設(shè)計(jì)第Ⅳ道工序----鉆孔Φ25H8，本夾具將用于Z525立式鉆床。
(1)、定位方案
工件以下端面面及R13軸線為定位基準(zhǔn)，采用支撐板、定位銷組成定位方案，其中
定位銷限制工件的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)和兩個(gè)平動(dòng)4個(gè)自由度，支撐板限制工件的一個(gè)平動(dòng)和
一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)兩個(gè)自由度。這些定位裝置可以保證對(duì)零件六個(gè)自由度的限制，工件在夾
具中定位，若六個(gè)自由度都被限制時(shí)，稱為完全定位。
(2)定位誤差分析
零件的工序尺寸用定位銷定位，選工件的定位基準(zhǔn)和工序基準(zhǔn)都在圓形截面的圓心
上。由于基準(zhǔn)重合，不存在基準(zhǔn)不重合誤差。基準(zhǔn)移位誤差
=0.02mm
(3)夾緊機(jī)構(gòu)
根據(jù)生產(chǎn)要求，選用氣動(dòng)壓板夾緊機(jī)構(gòu)進(jìn)行夾緊，利用壓板直接夾緊工件。使用氣
動(dòng)夾緊裝置，適應(yīng)工件的大批量生產(chǎn)要求，并有效的提高了工作效率。
確定夾緊力的基本原則，夾緊力包括大小，方向和作用點(diǎn)三個(gè)要素，它們的確定是
夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中首先要解決的問(wèn)題。應(yīng)依據(jù)工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，加工要求并結(jié)合工件
加工中的受力狀況及定位元件的結(jié)構(gòu)和布置方式等中和考慮。
1，夾緊力方向的選擇
夾緊力的方向與工件定位基準(zhǔn)所處的位置，以及工件所受外力的作用方向等有關(guān)。
選擇時(shí)注意，應(yīng)垂直于主要定位基準(zhǔn)面。以保證工件夾緊的穩(wěn)定性，最好與切削力
和工件重力的方向一致，這樣所需夾緊力最小，應(yīng)盡量與工件剛度最大的方向一致，
以減少變形。
2，夾緊力作用點(diǎn)的選擇
夾緊力作用點(diǎn)的選擇對(duì)夾緊的穩(wěn)定性和工件變形有很大的影響。選擇時(shí)注意：應(yīng)落
在支撐元件上或幾個(gè)支撐元件所形成的支承面內(nèi)，應(yīng)落在工件剛度好的部位上，應(yīng)
盡量靠近加工面。
3，夾緊力的計(jì)算
（1）選擇氣動(dòng)夾緊裝置的氣缸
選擇氣缸類型為QGB無(wú)緩沖的普通氣缸（查《機(jī)械加工工藝裝備設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3-196），缸徑為40mm,工作壓力為0.4Mpa,周圍介質(zhì)溫度為-10 +80攝氏度，輸出力（在壓力為0.4Mpa時(shí)）。推力為50daN，拉力為42daN。行程范圍為40300mm。
（2）數(shù)值計(jì)算
夾緊力：
: 工作缸活塞直徑
：工作缸氣壓力
： 動(dòng)力源氣缸活塞直徑
： 動(dòng)力源氣缸活塞桿外徑（活塞桿直徑為0.25D0.2D）
：動(dòng)力源氣缸壓力為0.4Mpa
： 當(dāng)D小于100mm時(shí)，取=0.65 0.80，這里D=40mm，取=0.80
= 30mm ，=0.25=10mm。
經(jīng)計(jì)算：
夾緊力：
代入數(shù)值得到：
對(duì)刀裝置
采用直角對(duì)刀塊及平塞尺對(duì)刀。
夾具與機(jī)床聯(lián)接元件
采用四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)定為鍵，每?jī)蓚€(gè)定位鍵用螺釘固定在夾具體底面同一條直線位置上，用于確定銑床夾具相對(duì)于機(jī)床進(jìn)給方向的正確位置。要保證定位鍵的寬度與機(jī)床工作臺(tái)T型槽相匹配的要求。定位鍵可以承受一定的銑削扭矩，減輕夾緊螺栓、夾具體與機(jī)床的負(fù)荷，加強(qiáng)夾具加工過(guò)程的穩(wěn)定性。夾具體上設(shè)置四個(gè)坐耳，夾具在機(jī)床工作臺(tái)上定位后，用T形螺栓和螺母及墊片把夾具與機(jī)床固定夾緊。
夾具體
夾具體一般是夾具上最大和最復(fù)雜的基礎(chǔ)元件，在夾具體上，要安放組成該夾具所需要的各種元件，機(jī)構(gòu)，裝置，并且還要考慮便于裝卸工件以及在機(jī)床上的固定。因此夾具體的形狀和尺寸應(yīng)滿足一定的要求，它主要取決與工件的外廓尺寸和各類元件與裝置的布置情況以及加工性質(zhì)等。所以在專用夾具中，夾具體的形狀和尺寸很多是非標(biāo)準(zhǔn)的。
夾具體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足一下基本要求：
1 有足夠的強(qiáng)度和剛度
2 減輕重量，便于操作
3 安放穩(wěn)定，可靠
4 尺寸穩(wěn)定，有一定的精度
5 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，工藝性好
6 排屑方便
7 使用安全
參考文獻(xiàn)
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