第 一 章 、 引 言機(jī) 械 制 造 工 藝 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 幾 乎 是 每 一 所 現(xiàn) 代 工 科 綜 合 高 校 必 開的一門設(shè)計(jì)。 首先由于 機(jī)械制造已經(jīng)不是傳統(tǒng)意義上的機(jī)械制造 ， 即所謂的機(jī)械加工 。 它是集機(jī)械 、 電子 、 光學(xué) 、 信息科學(xué) 、 材料科學(xué) 、 生物科學(xué) 、激光學(xué) 、 管理學(xué)等最新成就為一體的一個(gè)新興技術(shù)與新興工業(yè) 。 制造技術(shù)不只是一些經(jīng)驗(yàn)的積累 ， 實(shí)際上它是一個(gè)從產(chǎn)品設(shè)計(jì) ——進(jìn)入市 場 ——返回產(chǎn)品設(shè)計(jì)的大系統(tǒng)。 所以作為此學(xué)科的課程設(shè)計(jì)其重要性不言而喻，對(duì)于機(jī)械專業(yè)的學(xué)生來說，更是尤為重要。 其 次 當(dāng) 今 世 界 正 在 發(fā) 生 的 深 刻 變 化 ， 對(duì) 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(jī)械 、 信息、材料等方面的最新成果，并將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品開發(fā)與設(shè)計(jì) 、制 造 、 檢 測 、 管 理 及 售 后 服 務(wù) 的 制 造 全 過 程 。 21世 紀(jì) 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(wù)增值等特點(diǎn)和趨勢(shì)。 最后此次課程設(shè)計(jì)是理論與實(shí)際的結(jié)合 ， 是對(duì)我們學(xué)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(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 φ 2 +0.0210與操縱機(jī)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(dòng)下方的齒輪變速。兩件零件鑄為一體，加工時(shí)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(tái)階孔 ： 公差為 Ф73 +0.5， 兩臺(tái)階面粗糙度要求 為 Ra3.2um,兩臺(tái)階面之間的距離為 20-.07-.21， 兩臺(tái)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(shí)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(zhǔn)采用專用夾具進(jìn)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(jì)精度及機(jī)床所能達(dá)到的位置精度 ， 并且此撥叉零件沒有復(fù)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(shè) 計(jì)（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(jī)床運(yùn)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(shè)計(jì)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(huì)問題百出 ， 更有甚者 ， 還會(huì)造成零件大批報(bào)廢，造成巨大損失，所以我們必須高度重視。 1、 粗基準(zhǔn)的選擇：以零件的底面為主要的定位粗基準(zhǔn)，以兩個(gè)小頭孔外圓表面為輔助粗基準(zhǔn)。 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(duì)光潔 。 2、 精基準(zhǔn)的選擇 ： 考慮要保證零件的加工精度和裝夾準(zhǔn)確 方便 ，依據(jù) “基準(zhǔn)重合 ”原則和 “基準(zhǔn)統(tǒng)一 ”原則 ， 以粗加工后的底面為主要 的定位精基準(zhǔn)，以兩個(gè)小頭孔外圓柱表面為輔助的定位精基準(zhǔn)。（三 ） 制定 工藝 路線 制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn) ， 應(yīng)當(dāng)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(jī)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(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)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(tái)階孔； 工序 IV粗精銑 Ф73上臺(tái)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(tái)階孔時(shí)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(gè)面的位置要求 ， 其二也體現(xiàn)了基準(zhǔn)重合的原則。因此此方案是較為合理的！ （四 ） 機(jī)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(shí)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(jī)床： XA5032立式銑床。○ 4刀具： W18Cr4V硬質(zhì)合金鋼端銑刀 ,牌號(hào) YG6。銑削寬 度ae<=60,深度 apPc。故校驗(yàn)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(jì)算基本工時(shí)：粗銑時(shí)， tj=92.4/60=.14min，其 中l(wèi)m=l1+l2l3=75+314.=92.4m， Vf=nf30*2.=60r/in,輔助時(shí)間按照基本時(shí)間的百分比計(jì)算，可以取輔助時(shí)間為 0.15min；精銑時(shí) ，t j=92.4/80=.2min，其中 lm=l1+l2l3=75+314.=92.4，Vf=nf60*.8=480r/in,輔助時(shí)間按照基本時(shí)間的百分比計(jì)算 ， 可以取輔助時(shí)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(cè) 》 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(jìn)給量：根據(jù)《切削用量簡明手冊(cè)》表 2-7，當(dāng)加工要求 為 H12-H13精度，鑄鐵的強(qiáng)度 σb=20MPa， f=0.78-0.96m/r，由于在中等剛性零件上鉆孔，故應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)及壽命 ： 表 2-1， 當(dāng) 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(shí) ： 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(shí) ， 輔助時(shí)間可以按照基 本時(shí)間的百分比來計(jì)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(kuò)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(shí)間， n和 f都不變，所 以 tj=0.42min。輔助時(shí)間可以按照基本時(shí)間的百分比來計(jì)算，所以可 取tf=0.4in。工序 I： 粗、精銑中間孔 Ф73m上臺(tái)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(jìn)給量○ 1粗銑 ： 根據(jù)手冊(cè)得 ， 加工材料為鑄鐵 ， 硬度為 180HBS， 則可 得進(jìn)給量 f=0.5-1.0m/r， 切削速度 Vc=10-5m/in， 選擇主軸進(jìn)給量為 f=0.62m/r；○ 2精銑：根據(jù)手冊(cè)，選擇精加工主軸進(jìn)給量 f=0.4m/r。3、切削速度○ 1粗銑：查得當(dāng) d0>2m，加工灰鑄鐵，銑鉆材料為硬質(zhì)合金時(shí)，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(shí)Vc=0.24m/s。綜合得粗加工的主軸轉(zhuǎn)速為 n=63r/min，進(jìn)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(shí) 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(jìn)給量 f=0.4，切削速度 Vc=0.48m/s。4、 基本工時(shí)○ 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(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)》 P21表查得裝夾時(shí)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(cè)查得裝夾工作的時(shí)間 為tz2=0.5in。○ 3單件時(shí)間定額：其中基本時(shí) 間Tj=t j1+tj2=0.154+0.12=0.274min，取輔助時(shí)間 Tf=裝夾工件時(shí)間 +卸下工件時(shí)間 +主軸開始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間 +對(duì)刀時(shí)間 +變換進(jìn)給時(shí)間 +清除切屑時(shí)間 =0.5*2+0.4*2+0.2+0.3+0.2+0.3=0.28min。即單件時(shí)間定額為 Td=Tj+f=0.54min=3.24s。 工序 IV： 粗、精銑中間孔 Ф73m下臺(tái)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(cè)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(shí)○ 1粗鏜： t j1=L/nf=（ 20+2*1） /20*.62=0.18min，輔助時(shí)間可以按照基本時(shí)間的百分比來計(jì)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(shí)間可以按照基本時(shí)間的百分比來計(jì)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(jìn)去 ， 把兩者配合做加工 ， 為的使保證孔與軸的同軸度 ， 同時(shí)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(cè)》查得，進(jìn)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(shí)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(cè)》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(cè)取 n=195r/min，所以實(shí)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(jī)床主軸轉(zhuǎn)速為 n=219r/min，按機(jī)床使用說明選 定 n=195r/in， v=0.1m/s。4、基本工時(shí)L=6+4=10m，為了節(jié)省停車和調(diào)換走刀量等輔助時(shí)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(duì)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(cè)選擇進(jìn)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(cè)》， 取 n=10r/min，查《切削手冊(cè)》表 4.2-40，有 f=40m/in。3、 切削基本工時(shí)Tj=（ 72+30） /40=0.25min=15.3s工序 VI： 去毛刺，檢查 （六 ） 附表 “ 機(jī)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(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)專用夾具。 （一 ） 問題 的提 出本夾具設(shè)計(jì)是為了銑斷工件。該工序限制了 6個(gè)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(dòng)杠桿同時(shí)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(duì)刀塊。 （二 ） 夾具 的設(shè) 計(jì)1、 定位 基準(zhǔn) 的選 擇 底面對(duì)孔的中心線有一定的垂直度公差要求 ,因此應(yīng)以地面為主要定位基準(zhǔn) .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(zhǔn)時(shí) ,只有采用自動(dòng)對(duì)中夾具才能同時(shí)保證對(duì)稱的兩個(gè)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(shí)加工出兩個(gè) 8m的通孔 。2、 切削 力及 夾緊 力計(jì) 算 由于實(shí)際加工的經(jīng)驗(yàn)可知 ,鉆削時(shí)的主要切削力為鉆頭的切削方 向 ,即垂直于第一定位基準(zhǔn)面 ,在兩側(cè)只需要采用兩 個(gè) V型塊適當(dāng)夾緊后本夾具即可安全工作 .因此 ,無須再對(duì)切削力進(jìn)行計(jì)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(dòng)對(duì)中夾具后 ,定位誤差取決于對(duì)中塊螺桿以及滑塊的制造誤差 .同時(shí) ,對(duì)對(duì)中塊利用 調(diào)整螺釘進(jìn)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(dá) 123㎜。使用時(shí)，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(dòng) V型塊做自定心式移動(dòng)，以便夾緊或松開零件。 5、 附夾 具裝 配圖 第五 章 、 后 記機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)是在我們大三下學(xué)期進(jìn)行的 ， 此時(shí)我們已經(jīng)學(xué)完全部的基礎(chǔ)課程和大部分專業(yè)課程 ， 這次設(shè)計(jì)是對(duì)我們之前 所學(xué)內(nèi)容的一次綜合測試，是一次理論與實(shí)際的綜合訓(xùn)練。 首先它有利于加深我們對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解 ， 進(jìn)一步鞏固所學(xué)的專業(yè)知識(shí) ， 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(chǔ) ； 此外 ， 由于此次課程設(shè)計(jì)是分組進(jìn)行 ， 所以它又有助于提 高我們的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)，提高我們的協(xié)調(diào)能力，增強(qiáng)集體榮譽(yù)感！ 其次衷心感謝老師給了我們這次設(shè)計(jì)機(jī)會(huì) ， 提高了我們個(gè)人綜合能力 ， 加強(qiáng)了團(tuán)隊(duì)合作意識(shí) ， 同時(shí)也讓我們發(fā)現(xiàn)自身的不足 ， 努力提高自己！ 最后由于個(gè)人能力有限，不足之處敬請(qǐng)諒解！ 第 六 章 、 參 考 文 獻(xiàn) 【 1】 趙長發(fā)主編 ， 機(jī)械制造工藝學(xué) 。 哈爾濱工程大學(xué)出版社 ， 208；【 2】 趙家奇 編著， 機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 第二 版 。 北京 ：機(jī)械工業(yè)出版社 ， 20； 【 3】 李云主 編著 ， 機(jī)械制造及設(shè)備指導(dǎo)手冊(cè) 。 北京 ： 機(jī)械工業(yè)出版社 ， 197；【 4】 孟少農(nóng)主 編， 機(jī)械加工工藝手冊(cè) 第二版。 北京 ： 機(jī)械工業(yè)出版社 ， 191； 【 5】 徐圣群主 編 ， 簡明加工工藝手冊(cè) 。 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 ， 191；【 6】戈曉嵐主編，機(jī)械工程材料。北京大學(xué)出版社， 206。