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第一章 機械加工工藝規(guī)程 1
第一節(jié) 序言 1
第二節(jié) 零件的分析 2
1零件的作用 2
2零件圖 2
3零件的工藝分析 3
4工藝規(guī)程設(shè)計 4
4.1確定毛坯種類 4
4.2基面的選擇 5
4.3制定工藝路線 6
4.4機械加工余量工序尺寸及公差的確定 7
4.5確定切削用量及時間定額 9
第二章 夾具設(shè)計 16
1 定位基準的選擇 16
2切削力和夾緊力計算 16
3定位誤差分析 18
4夾具設(shè)計及操作的簡要說明 19
設(shè)計總結(jié) 21
參考文獻 22
第一章 機械加工工藝規(guī)程
第一節(jié) 序言
機械制造技術(shù)基礎(chǔ)學是以機械制造中的工藝問題為研究對象，實踐性較強的一門學科，通過對此門學科的課程設(shè)計，使我在下述各方面得到了鍛煉：
⒈能熟練運用機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程中的基本理論以及在生產(chǎn)實習中學到的實踐知識，正確的解決一個零件在加工中的定位、夾緊以及工藝路線的安排、工藝尺寸的確定等問題，保證零件的加工質(zhì)量。
⒉提高結(jié)構(gòu)設(shè)計能力。通過設(shè)計夾具的訓練，獲得根據(jù)被加工零件的加工要求，設(shè)計出高效、省力、既經(jīng)濟合理又能保證加工質(zhì)量的夾具的能力。
⒊學會使用手冊及圖表資料。
⒋培養(yǎng)了一定的創(chuàng)新能力。
通過對CA6140拔叉的工藝及夾具設(shè)計，匯總所學專業(yè)知識如一體(如《互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)》、《機械設(shè)計》、《金屬切削機床概論》、《機械制造工藝學》、《金屬切削原理與刀具》等)。讓我們對所學的專業(yè)課得以鞏固、復習及實用，在理論與實踐上有機結(jié)合；使我們對各科的作用更加深刻的熟悉與理解，并為以后的實際工作奠定堅實的基礎(chǔ)！
第二節(jié) 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φ22孔與操縱機構(gòu)相連，二下方的φ55半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。
2零件圖
3零件的工藝分析
零件的材料為HT200，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，為此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.小頭孔以及與此孔相通的的錐孔、螺紋孔
2.大頭半圓孔Ф55
3.小頭孔端面、大頭半圓孔上下Ф73端面，大頭半圓孔兩端面 與小頭孔中心線的垂直度誤差為0.07mm，小頭孔上端面與其中心線 的垂直度誤差為0.05mm。
由上面分析可知，可以粗加小頭孔端面，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
4工藝規(guī)程設(shè)計
4.1確定毛坯種類
1零件材料為HT250，零件結(jié)構(gòu)較簡單，中等批量生產(chǎn)，選擇砂型鑄造毛坯，查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》，表2-2-5，選用鑄件尺寸公差等級為CT-12。
2確定加工余量及形狀
加工余量
上端面 5
55上端面 5
55下端面 5
22孔 4
55 10
73 10
3繪制鑄件毛坯圖
4.2基面的選擇
定位基準是影響撥叉零件加工精度的關(guān)鍵因素。基準選擇得合理可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工過程中將問題百出，更有甚者，造成零件的大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。
（1）粗基準的選擇。對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準。而對有若干個不加工表面的工件，則應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗基準。根據(jù)這個基準選擇原則，現(xiàn)選取φ22 孔的不加工外輪廓表面作為粗基準，利用一組共兩塊V形塊支承這兩個φ40作主要定位面，限制5個自由度，再以一個銷釘限制最后1個自由度，達到完全定位,然后進行銑削。
（2）精基準的選擇。主要應該考慮基準重合的問題。當設(shè)計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算，這在以后還要專門計算，應該進行尺寸互算。
（3）加工階段的劃分
該撥叉加工質(zhì)量要求較高，可將加工階段劃分成粗加工、半精加工和精加工幾個階段。
(4）工序的集中和分散
本撥叉選用工序集中原則安排撥叉的加工工序。該撥叉的生產(chǎn)類型為成批生產(chǎn)，可以采用萬能型機床配以專用工裝、夾具，以提高生產(chǎn)率；而且運用工序集中原則使工件的裝夾次數(shù)少，不但可縮短輔助時間，而且由于在一次裝夾中加工了許多表面，有利于保證加工表面之間的相對位置精度要求。
(5) 加工原則:
1）遵循“先基準后其他”原則，首先加工基準——撥叉下端面
2）遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。
3）遵循“先主后次”原則.
4）遵循“先面后孔”原則.
4.3制定工藝路線
制定工藝路線得出發(fā)點,應當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,可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具,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：
01 劃線
10 以下端面為基準，鉆18孔
20 以下端面為基準，粗車40, 55, 73上端面，55, 73內(nèi)圓
0 以下端面為基準，精車40, 55, 73上端面，55, 73內(nèi)圓
340 以上端面為基準，粗車55, 73下端面
50 以上端面為基準，精車55,73下端面
60 以上端面為擋板，以55, 73內(nèi)孔為基準，粗車18,至21.5，精度達IT8
70 以上端面為擋板，以55, 73內(nèi)孔為基準，精車21.5,至22，精度達IT7
80 鉆8圓錐孔
90 鉆7.8底孔，攻M8內(nèi)螺紋
100 銑斷
110 去毛刺
120 檢驗
4.4機械加工余量工序尺寸及公差的確定
圓柱表面工序尺寸：
前面已確定各表面加工余量，現(xiàn)確定各表面多工序的加工余量
加工表面
加工內(nèi)容
加工余量
精度等級
表面粗糙度
工序余量
鉆
18
IT10
最小
最大
粗車
3.5
IT8
3.2
3.2
精車
0.5
IT7
1.6
0.2
1.01
粗車
9
6.3
8.7
9.3
精車
1
3.2
0.7
1
粗車
9
6.3
8.7
9.3
精車
1
6.3
0.7
1
平面表面工序尺寸
加工表面
加工內(nèi)容
加工余量
精度等級
表面粗糙度
工序余量
40上下端面
粗車
4
6.3
3.7
4.3
精車
1
3.2
0.7
1.7
55上下端面
粗車
4
6.3
3.7
4.3
精車
1
3.2
0.7
1.7
73上下端面
粗車
4
6.3
3.7
4.3
精車
1
6.3
0.7
1.7
4.5確定切削用量及時間定額
工序01. 劃線
根據(jù)圖樣技術(shù)要求，在毛坯上用劃線工具畫出加工界限
工序10 鉆18孔
1. 選擇鉆頭
查《切削》，選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，=18
鉆頭采用雙錐后磨橫刃，查《切削》表2-1-2，取后角=120
二重刃長度=3.5，橫刃長度b=2，弧面長度=4，棱帶長度=1.5
查表2-2得2=120，=30
2. 選擇切削用量
（1） 確定進給量
按加工要求確定進給量，查《切削》表2-7，f=0.43~0.53
查《切削》表2-7，修正系數(shù)k=1.0
按鉆頭遷都選擇，查《切削》表2-8，鉆頭允許進給量為1.45mm/n，按機床進給機構(gòu)強度選擇：查《切削》表2-9，機床進給機構(gòu)允許軸向力為8330N時，進給偉f=0.93mm/n
以上三個進給量比較得出，受限制的進給量是加工要求，其值為0.43~0.53mm/n，最終選擇進給量f=0.48mm/n
根據(jù)《切削》表2-9，由進給量和鉆頭直徑得鉆孔是軸線力=5880N，軸向修正系數(shù)為1，故=5880，根據(jù)Z525立式鉆床使用說明書，機床進給機構(gòu)允許的最大軸向力為8830N，故所選進給量可用.
（2） 確定鉆頭磨鈍標準及壽命
查《切削》表2-1-2，得后刀面最大磨損限度為0.7mm，壽命T=50min
（3） 切削速度
查《切削》表2.30，切削速度計算公式為：
其中=11.1 =18 =0.25 =9 =0 =0.4 =0.48
m=0.125
查得修正系數(shù)=0.85
（4） 檢驗機床扭矩及攻率
查《切削》表2.20，當f<=0.51, <21時，
修正系數(shù)為1.2
故=43.16x1.2=51.8NM
查機床說明書，=144.2NM
查《切削》表2.23，鉆頭消耗攻率=1.7KW
查機床說明書，=2.8x0.81=2.26KW
因為<,<
故切削用量可用，即f=0.48，n=272，=13
3. 計算工時
查《切削》表2.29的=10
工序20 粗車40上端面，55上端面，55，73內(nèi)圓，以下端面為粗基準，加工后表面粗糙度達到6.3
1. 加工條件
工件材料：HT250，=170~240Mpa，鑄造，
加工要求：粗車40孔端面，加工余量4mm，加工后表面粗糙度達到6.3
機床：CA6140
刀具：YG6硬質(zhì)合金端面車刀，前角=10，后角=6，主偏角=15 副偏角=12，刃傾角=-6，取刀桿尺寸BxH=20x30
2. 切削用量
1） 切削深度
因為余量較小，選擇=2，一次走刀完成
2） 進給量
查《切削用量簡明手冊》表1-4，有刀桿尺寸和工件直徑，選取f=1mm/n
3） 確定刀具壽命和磨鈍標準
查《切削》表1.9，選后刀面最大磨損限度為0.9mm，因為是硬質(zhì)合金普通車刀，車刀壽命T=60min
4） 計算切削速度和每分鐘進給量
查《切削》表1.11，由灰鑄鐵硬度和進給量=1，選取=44
主軸轉(zhuǎn)速： ==
每分鐘進給量：
5） 校檢機床攻率
查《切削》表1.31，主軸允許攻率為7.5KW>
最終確定=4.0mm
=350mm/min =44m/min
6） 計算基本工時
查《切削手冊》表1.26，入切量及超切量為=12.5mm
= L=l+=160+12.5=172.5mm
==
粗車55, 73上端面，55, 73內(nèi)圓孔，加工后表面粗糙度達到6.3，切削用量與粗車40上端面相同
計算基本工時，查《切削》表1.26，入切量及超切量為=12.5mm
====0.24min
工序30 精車40上端面，以下端面為基準，加工后表面粗糙度達到3.2，保證55上端面垂直度要求
刀具：YG硬質(zhì)合金車刀
機床：CA6140
加工要求：精度40上端面，加工余量1mm，加工后表面粗糙度達到3.2
選擇=1mm，兩次走刀
查《切削》表1.6，進給量f=0.25~0.4mm/r，取f=0.4mm/r
查《切削》表1.11，查得=90m/min
==717r/min
查《簡明手冊》取=700
則實際切削速度v==88m/min
當=600r/min
每分鐘進給量=0.4x700=280mm
工時===0.59
精車55, 73上端面，55, 73內(nèi)圓孔，加工后滿足孔德公差要求，切削用量與精車40上端面相同
工時==*2=0.56min
工序40 粗車55, 73下端面，以上端面為基準
切削用量及工時與工序20一樣
工序50 精車55, 73下端面，以上端面為基準
切削用量及工時與工序30一樣，加工后滿足孔的公差要求
工序60 以上端面為擋板，以55, 73軸線為基準，粗車18到21.5，加工后精度達到IT18，表面粗糙度達到3.2
1.選擇刀具
查《機械手冊》表5.26，選擇硬質(zhì)合金鏜刀，取d=12,mm，總長L=125
2.選擇切削用量
查《課程設(shè)計》表5-69，取=2mm，選擇刀具類型為刀頭，切削速度=0.66~1.32m/s，=0.3~1.0mm/r
現(xiàn)取=0.9m/s=54m/min f=0.5mm/r
取主軸轉(zhuǎn)速=200
每分鐘進給量=0.5x200=100mm/r
基本工時==
工序70 以上端面為擋板，以55, 73軸線為基準，精車21.5到22，加工后精度達IT7，表面粗糙度達到7.6
取=0.5mm，走刀兩次
查《課程設(shè)計》表5-9，取=1.1m/s=66m/min f=0.3mm/r
去主軸轉(zhuǎn)速300r/min
每分鐘進給量=0.3x300=90mm/r
基本工時：==
工序80 鉆8孔，以22中心軸線為基準
刀具：專用刀具
機床：Z525立式鉆床
確定進給量：
查《切削》表2.7，f=0.22~0.26mm/r 現(xiàn)取f=0.24mm/r
查《切削》表2.15，v=14m/min
主軸轉(zhuǎn)速===571r/min
取=600r/min
則實際切削速度為v===14.7m/min
切削基本工時==
工序100 銑斷 以22中心軸線為基準
選擇鋸片銑刀,d=160mm，l=4mm，中齒，Z=40
采用X61臥銑
查《切削》表3.5，選擇進給量f=0.1mm/z，切削速度v=27m/min
則===54r/min
查《簡明機械加工工藝手冊》表4.2，取=100r/min
則實際切削速度v===50.2m/min
每分鐘進給量=z=0.1*40*100=400mm/min
基本工時====0.25min
第二章 夾具設(shè)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(shè)計專用夾具。
（一）問題的提出：
本夾具是用來銑斷φ55的孔，由于此孔為預鑄孔 ，在前面的加工過程中保證了加工精度，經(jīng)過與老師商議決定采用X5032立式升降臺銑床，設(shè)計銑斷夾具。
1 定位基準的選擇
擬定加工路線的第一步是選擇定位基準。定位基準的選擇必須合理，否則將直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出的零件質(zhì)量?；鶞蔬x擇不當往往會增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設(shè)計更加困難甚至達不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求。因此我們應該根據(jù)零件圖的技術(shù)要求，從保證零件的加工精度要求出發(fā)，合理選擇定位基準。此零件圖沒有較高的技術(shù)要求，也沒有較高的平行度和對稱度要求，所以我們應考慮如何提高勞動效率，降低勞動強度，提高加工精度。Φ25的孔和其兩端面都已加工好，為了使定位誤差減小，選擇已加工好的φ25孔和其端面作為定位精基準，來設(shè)計本道工序的夾具，以兩銷和兩已加工好的φ25孔的端面作為定位夾具。
為了提高加工效率，縮短輔助時間，決定用簡單的螺母作為夾緊機構(gòu)。
2切削力和夾緊力計算
（1）刀具： 高速鋼錯齒三面刃銑刀φ4
機床： x61W型萬能銑床
由[3] 所列公式 得
查表 9.4—8 得其中： 修正系數(shù)
z=24
代入上式，可得 F=889.4N
因在計算切削力時，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。
安全系數(shù) K=
其中：為基本安全系數(shù)1.5
為加工性質(zhì)系數(shù)1.1
為刀具鈍化系數(shù)1.1
為斷續(xù)切削系數(shù)1.1
所以
（2）夾緊力的計算
選用夾緊螺釘夾緊機 由
其中f為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取
F=+G G為工件自重
夾緊螺釘： 公稱直徑d=20mm，材料45鋼 性能級數(shù)為6.8級
螺釘疲勞極限：
極限應力幅：
許用應力幅：
螺釘?shù)膹姸刃：耍郝葆數(shù)脑S用切應力為
[s]=2.5~4 取[s]=4
得
滿足要求
經(jīng)校核： 滿足強度要求，夾具安全可靠，
使用快速螺旋定位機構(gòu)快速人工夾緊，調(diào)節(jié)夾緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的夾緊力
3定位誤差分析
（1）定位元件尺寸及公差確定。
夾具的主要定位元件為一平面和二定位銷，孔與銷間隙配合。
（2） 工件的工序基準為孔心，當工件孔徑為最大，定位銷的孔徑為最小時，孔心在任意方向上的最大變動量等于孔與銷配合的最大間隙量。本夾具是用來在臥式鏜床上加工，所以工件上孔與夾具上的定位銷保持固定接觸。此時可求出孔心在接觸點與銷中心連線方向上的最大變動量為孔徑公差多一半。工件的定位基準為孔心。工序尺寸方向與固定接觸點和銷中心連線方向相同，則其定位誤差為： Td=Dmax-Dmin
該夾具以一面兩銷定位，兩定位銷孔尺寸公差為127。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公差。
與機床夾具有關(guān)的加工誤差，一般可用下式表示：
由參考文獻[5]可得：
⑴ 兩定位銷的定位誤差 ：
其中：
，
，
，
且：L=127mm ，得
⑵ 夾緊誤差 ：
其中接觸變形位移值：
查[5]表1～2～15有。
⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過
⑷ 夾具相對刀具位置誤差：取
誤差總和：
從以上的分析可見，所設(shè)計的夾具能滿足零件的加工精度要求。
4夾具設(shè)計及操作的簡要說明
如前所述，在設(shè)計夾具時，應該注意提高勞動生產(chǎn)率避免干涉。應使夾具結(jié)構(gòu)簡單，便于操作，降低成本。提高夾具性價比。本道工序為銑床夾具選擇了壓緊螺釘夾緊方式。本工序為銑余量小，切削力小，所以一般的手動夾緊就能達到本工序的要求。
本夾具的最大優(yōu)點就是結(jié)構(gòu)簡單緊湊。夾具的夾緊力不大，故使用手動夾緊。為了提高生產(chǎn)力，使用快速螺旋夾緊機構(gòu)。
設(shè)計總結(jié)
夾具課程設(shè)計即將結(jié)束?；仡櫿麄€過程，經(jīng)過老師和同學的幫助，還有自己不懈的努力，終于定時定量的完成了這次課程設(shè)計。課程設(shè)計作為機械制造與自動化專業(yè)的重點，使理論與實踐結(jié)合，對理論知識加深了理解，使生產(chǎn)實習中的理解和認識也到了強化。
本次課程設(shè)計主要是機械加工工藝規(guī)程設(shè)計和專用夾具設(shè)計。機械加工工藝規(guī)程設(shè)計運用了基準選擇等知識，夾具設(shè)計的運用了工件定位、夾緊機構(gòu)等知識。通過此次設(shè)計，使我基本掌握了零件的加工過程分析、工藝文件的編制、專用夾具設(shè)計的方法和步驟等。學會了查相關(guān)手冊、選擇使用工藝裝備等等。本次設(shè)計還存在很多不足之處。由于對知識的掌握不夠扎實，在設(shè)計過程中不能全面地考慮問題。仍需要進一步研究和實踐。
這次設(shè)計，讓我對基本理論的綜合運用及正確解決實際問題等方面得到了一次較好的訓練。提高了思考、解決問題，創(chuàng)新設(shè)計的能力。為以后的設(shè)計工作打下了較好基礎(chǔ)。本設(shè)計存在很多不足之處，最后懇請各位老師、同學批評指正！
參考文獻
1、趙家奇,機械制造工藝學課程設(shè)計指導書(2版),機械工業(yè)出版社,2006年.
2、李益明主編,機械制造工藝設(shè)計簡明手冊,機械工業(yè)出版社,1993年.
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5.機械制造工藝學/陳明主編.——北京：機械工業(yè)出版社，2005.8
6.機械制造工藝學課程設(shè)計機床專用夾具圖冊/李旦，王杰等著.——2版?！枮I：哈爾濱工業(yè)大學出版社，2005.2
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