機械制造基礎課程設計說明書(撥叉)

1、<p><b>　　第一章 課程設計</b></p><p><b>　　1.1零件的分析</b></p><p>　　1.1.1零件的用途</p><p>　　題目所給的零件是CA6140車床831002的撥叉。該撥叉應用在車床變速箱的換檔機構中.使主軸回轉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。

2、零件上方的φ25孔與操縱機構相連，下方的φ60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。</p><p>　　該撥叉在改變檔位時要承受彎曲應力和沖擊載荷的作用,因此該零件應具有足夠的強度、剛度和韌性，以適應撥叉的工作條件。該零件的主要工作表面為撥叉腳兩端面和叉軸孔Φ25H7，在設計工藝規(guī)程時應重點予以保證。</p><p>　　1.

3、1.2零件的技術要求</p><p>　　按《指導教程》P2表1-1形式將該撥叉的全部技術要求列于表1-1中。</p><p>　　表1-1.撥叉零件技術要求表</p><p>　　1.1.3零件的工藝分析</p><p>　　零件的材料為HT200,灰鑄鐵生產(chǎn)工藝簡單,鑄造性能良好,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

4、表面以及加工表面之間的位置要求：</p><p>　　CA6140車床共有兩處加工表面，其間有一定位置要求。分述如下：</p><p>　　1. 以φ25mm孔為中心的加工表面</p><p>　　這一組加工表面包括：φ25H7mm的孔，以及φ42mm的圓柱兩端面，其 中主要加工表面為φ25H7mm通孔。</p><p>　

5、　2. 以φ60mm孔為中心的加工表面</p><p>　　這一組加工表面包括：φ60H7mm的孔，以及φ60H7mm的兩個端面。主要是φ60H7mm的孔。</p><p>　　3. 銑16H11mm的槽</p><p>　　這一組加工表面包括：此槽的端面，16H11mm的槽的底面，</p><p>　　16H11mm的槽兩側面。<

6、;/p><p>　　4. 以M22×1.5螺紋孔為中心的加工表面。</p><p>　　這一組加工表面包括：M22×1.5的螺紋孔，長32mm的端面。</p><p>　　主要加工表面為M22×1.5螺紋孔。</p><p>　　這兩組加工表面之間有著一定的位置要求，主要是：</p><p>

7、;　　φ60孔端面與φ25H7孔的垂直度公差為0.1mm.。</p><p>　　16H11mm的槽與φ25H7孔的垂直度公差為0.08mm。</p><p>　　由上面分析可知，加工時應先加工一組表面，再以這組加工后表面為基準加工另外一組。</p><p>　　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采用專用夾具進行加工，并且保證位置精度要求。再根據(jù)

8、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)上述技術要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。</p><p>　　1.1.4定零件的生產(chǎn)類型</p><p>　　依要求知:Q=4000臺/年,m=1件/臺;結合生產(chǎn)實際,備品率a%和廢品率b%分別取4%和0.7%.</p><p>　　按《指導教程》P2 公式(1-1) </

9、p><p>　　N=Qm (1+a%)(1+b%)=4000臺/年×1件/臺×(1+4%)×(1+0.7%)=4189件/年</p><p>　　撥叉重量為1.45千克,按《指導教程》P3表1-3可知撥叉屬于輕型零件;由表1-4知該撥叉的生產(chǎn)類型為成批生產(chǎn)中的中批量生產(chǎn).所以初步確定工藝安排為：加工過程劃分階段；工序適當集中；加工設備以通用設備為主，大量采用專用工

10、裝。</p><p>　　1.2工藝規(guī)程的設計</p><p>　　1.2.1確定毛坯的制造形式</p><p>　　零件材料為HT200。考慮零件在機床運行過程中所受沖擊不大，零件結構又比較簡單，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，故選擇鑄件毛坯。</p><p>　　1.2.2基面的選擇</p><p>　　基面選擇是工藝規(guī)程設計

11、中的重要工作之一。基面選擇得正確與合理可以使加工質量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，甚至還會造成零件的大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。</p><p><b>　　1.粗基準的選擇。</b></p><p>　　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

12、據(jù)這個基準選擇原則，現(xiàn)選取φ25H7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φ42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。</p><p><b>　　2.精基準的選擇。</b></p><p>　　主要應該考慮基準重合的問題。當設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，

13、此處不再重復。</p><p>　　1.2.3制定工藝路線</p><p>　　制定工藝路線的出發(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要求能得到合理的保證,在生產(chǎn)綱領已確定的情況下,可以考慮采用通用機床配以專用夾具,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。</p><p><b>　　工藝路線方案

14、</b></p><p>　　工序一 以φ42外圓為粗基準，粗銑φ25孔兩端面。</p><p>　　工序二 精銑φ25孔兩端面。</p><p>　　工序三 以φ25孔上端面為精基準，鉆、擴、鉸、精鉸φ25孔,使孔的精度達 到IT7。</p><p>　　工序四 以φ25孔為精基準，粗銑φ60孔兩端面

15、。</p><p>　　工序五 以φ25孔為精基準，精銑φ60孔兩端面，保證端面相對孔的垂直度誤差不超過0.1。</p><p>　　工序六 以φ25孔為精基準，鉆、擴、鉸、精鉸φ60孔，保證空的精度達到IT7。</p><p>　　工序七 以φ25孔為精基準，銑螺紋孔端面。</p><p>　　工序八 以φ25孔為精

16、基準，鉆φ20孔。</p><p>　　工序九 以φ25孔為精基準，攻M22×1.5螺紋。</p><p>　　工序十 以φ25孔為精基準，銑槽端面。</p><p>　　工序十一 以φ25孔為精基準，銑16H11的槽保證槽的側面相對孔的垂直度誤差為0.08。</p><p>　　工序十二 撥叉叉腳銑斷</p

17、><p>　　工序十三 去毛刺。</p><p>　　工序十四 檢查。</p><p>　　選擇此工藝路線的理由有：</p><p>　　經(jīng)驗告訴我們，應該先銑平面再加工孔，那樣會更容易滿足零件的加工要求。故鉆φ25、φ60孔時應先銑這兩個孔的端面。</p><p>　　2、φ60孔端面與φ25H7孔垂直度公差為0

18、.1mm.，16H11mm的槽與φ25H7的孔垂直度公差為0.08mm。加工時應先加工一組表面，再以這組加工后表面為基準加工另外一組。</p><p>　　3、若把撥叉叉口銑斷放在中間，則對前面的各工序的加工定位夾緊不方便，從而導致效率較低。故把撥叉叉口銑斷放在后面。</p><p>　　撥叉工藝路線及設備、工裝的選用</p><p>　　以上工序過程詳見機械加工工

19、藝過程卡片。</p><p>　　1.2.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定</p><p>　　CA6140車床撥叉，零件材料為HT200，硬度190～210HB，毛坯重量1.45kg，生產(chǎn)類型為中批量，鑄造毛坯。據(jù)以上原始資料及加工路線，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：</p><p><b>　　外圓表面（φ42）&l

20、t;/b></p><p>　　考慮其零件外圓表面為非加工表面，所以外圓表面為鑄造毛坯，</p><p>　　沒有粗糙度要求，因此直接鑄造而成。</p><p>　　2. 外圓表面沿軸線方向長度方向的加工余量（φ25，φ60端面）。</p><p>　?。?）確定加工路線 由《指導教程》P11表1-8序號7得：粗銑---精銑。<

21、/p><p>　?。?）確定各工序的加工余量 取φ25，φ60端面長度余量均為2mm(均為雙邊加工)</p><p>　　銑削加工余量為:粗銑1.5mm 精銑0.5mm.</p><p>　　3. 內孔（φ60的孔已鑄成φ50的孔，φ25的孔已鑄成φ15的孔）</p><p>　　由《指導教程》P41表2-28</p><p&

22、gt;　　取φ60孔已鑄成孔長度余量為5，即鑄成孔直徑為50mm。</p><p>　　工序尺寸加工余量：鉆孔至φ55mm；擴孔4.5mm；鉸孔0.4mm；</p><p>　　精鉸 0.1mm。</p><p>　　φ25的孔工序尺寸加工余量：</p><p>　　鉆孔至φ23mm 余量為2mm； 擴孔1.8 mm； 粗鉸 0.14

23、 mm；</p><p>　　精鉸 0.06 mm</p><p>　　4.槽端面至中心線垂直中心線方向長度加工余量</p><p>　　由《指導教程》P41表2-26</p><p>　　鑄出槽端面至中心線47mm的距離，余量為3mm。</p><p><b>　　工序尺寸加工余量：</b>&

24、lt;/p><p>　　粗銑端面 2.1 mm；半精銑0.7 mm；精銑0.2 mm</p><p>　　5. 螺紋孔頂面加工余量</p><p>　　鑄出螺紋孔頂面至φ25孔軸線且垂直軸線方向40mm的距離，余量為4mm</p><p><b>　　工序尺寸加工余量：</b></p><p>

25、　　粗銑頂面3.1 mm ；半精銑0.7mm；精銑0.2 mm </p><p>　　6. 其他尺寸直接鑄造得到</p><p>　　由于本設計規(guī)定的零件為中批量生產(chǎn)，應該采用調整加工。因此在計算最大、最小加工余量時應按調整法加工方式予以確認。</p><p>　　1.2.5確立切削用量及基本工時</p><p><b>　　

26、工序六</b></p><p>　　以φ25孔為精基準，鉆、擴、鉸、精鉸φ60孔，保證孔的精度達到IT7。</p><p>　　鉆孔: 1. 選擇鉆頭</p><p>　　選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時do=55mm，鉆頭采用雙頭刃磨法,鉆頭幾何形狀為:β=28 ,2φ=120,2φ1 =70,bg=11mm,αο=12,ψ=55,b=6mm,l=11mm

27、.</p><p>　　選擇Z5163A鉆床 n=22.4~1000r/min, f=0.063~1.2mm/r. </p><p><b>　　2.選擇切削用量</b></p><p><b>　?。?）決定進給量</b></p><p>　　查《切削手冊》表2.7,當加工要求為H7精度,鑄鐵

28、的強度</p><p>　　σb<800MPa,d0=55mm時, </p><p>　　按鉆頭強度選擇 按機床強度選擇</p><p>　　最終決定選擇Z5163A機床已有的進給量 </p><p><b>　?。?）計算工時</b></p><p>　　選擇n=600r/min所以

29、　</p><p>　　擴孔：選高速鋼擴孔鉆 取f=2mm/r </p><p>　　鉸孔：選高速鋼鉸刀 ,取f=3.15mm/r</p><p>　　精鉸：選高速鋼鉸刀 取f=3.15mm/r </p><p><b>　　1.3夾具設計</b></p><p>　　設

30、計工序——鉆、擴、鉸、精鉸φ60H7孔的夾具。</p><p><b>　　1.3.1夾具設計</b></p><p>　　1.3.1.1基準的選擇</p><p>　　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

31、具設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。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，來設計本道工序的夾具，以長圓柱銷3、浮動支承塊1和擋銷2上實現(xiàn)完全定位。</p><p>　　為了提高加工效率，縮短輔助時間，采用DQG型氣缸4通過對稱布置的兩套鉸鏈機構和壓

32、板夾緊工件。</p><p>　　1.3.1.2削力和夾緊力計算</p><p><b>　　（1）切削力的計算</b></p><p>　　刀具：高速鋼麻花鉆 d=55mm</p><p>　　機床： 立式鉆床Z5163A</p><p>　　其中D為鉆頭直徑；f為每轉進給量；Kp為修正系數(shù)&

33、lt;/p><p>　　Kp=(бb/736）0.75＝（450/736）0.75＝0.691。</p><p>　　所以 M=0.88 ×55×2.250.9×10.8×0.691＝46.3Nm</p><p>　　Ff =371×2.251.3×10.7×0.691＝735.7N

34、</p><p><b>　?。?）夾緊力的計算</b></p><p>　　在本工步中為防止工件轉動所需的最小夾緊力為Fj=KMsin45o/(f1Rsin45o+f2R)=3×46.3×sin45o/(0.25×30×sin45o+0.7×30)=3.07N</p><p>　　防止工件移動

35、所需的夾緊力為</p><p>　　Fj＝KFsin45o/(f3sin45o+f4）＝3×735.7×sin45o/（0.25×sin45o+0.7）</p><p><b>　　＝1764N</b></p><p>　　1.3.1.3位誤差分析</p><p>　　定位尺寸公差的確定，工

36、件的Φ60mm孔對平行度和垂直度要求不高，工件的平行度，平行度的誤差主要有鉆套的不同同軸度引起的,鉆套的同軸度小于0.005完全能滿足工件的要求。</p><p>　　1.3.1.4具設計及操作的簡要說明</p><p>　　如前所述，在設計夾具時，應該注意提高勞動生產(chǎn)率避免干涉。應使夾具結構簡單，便于操作，降低成本。提高夾具性價比。采用DQG型氣缸4通過對稱布置的兩套鉸鏈機構和壓板夾緊工

37、件。本夾具上有鉆模，所以無需對刀裝置。</p><p><b>　　第二章 總結</b></p><p><b>　　2.1設計小結</b></p><p>　　本文是CA6410車床撥叉831002的加工工藝和夾具設計，設計的總體過程可以概括為，首先對撥叉零件的結構、形狀及材料作整體分析，然后初選加工工藝方案，并對工藝方

38、案進行確定合理的工藝路線，然后計算分析尺寸，并制定出工藝卡片，最后是夾具的設計。</p><p>　　本次課程設計綜合了大學三年里所學的知識，是理論與實際相結合的一個成果。由于專業(yè)知識有限，在設計過程中遇到的問題主要通過老師的講解，同學們的討論以及查閱資料來解決。通過課程設計，我對課本理論知識有了更深刻了理解，同時，我的看圖，繪圖能力也有了較大的提高。這對我以后的工作打下了良好的基礎。</p>&l

39、t;p><b>　　2.2鳴謝</b></p><p>　　本次課程設計綜合了大學三年里所學的專業(yè)知識，是理論與實際相結合的一次考驗。通過這次設計，我的綜合運用知識的能力有了很大的提高，尤其是看圖、繪圖、設計能力，為我今后的工作打下了良好的基礎。在此過程中，我進一步加深了對課本知識的理解，進一步了解了零件的工藝以及夾具設計過程，收獲頗豐。</p><p>　　本

40、次設計是在張世亮老師的悉心指導和幫助下完成的。我的機械工藝知識有限，在設計中常常碰到問題，老師和同學不厭其煩的指導，不斷地點拔迷津，提供相關資料，才使其順利完成。在此，我向老師表示最真誠的感謝。同時，感謝同學的支持和幫助。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　1、機械制造技術基礎/于駿一，鄒青主編.北京：機械工業(yè)出版社，2009.2<