机械专业课程设计说明书.docx
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机械专业课程设计说明书
机械专业课程设计说明书
前 言 通过所学的专业课知识和金工实习使我们对机械设计制造有了一定的感性和理性认识。
这次机床工艺及夹具设计让我们对所学的专业课得以复习、巩固和应用。
是理论和实践相结合的有效手段。
不仅为大四的毕业设计做准备，而且为以后的工作打下一定的基础。
在这次设计中，我们主要设计C6140拨叉的夹具。
在设计中阅读大量的参考资料并且得到老师的指导于能力有限在设计中难免有不足之处，恳请各位老师、同学批评指正。
一、零件的分析 零件的作用 题目给定的零件是C6140拨叉它位于车床变 速机构中，主要其换挡作用。
通过拨叉的拨动使车床滑移齿轮与不同的齿轮啮合从而达到要求的主轴转速。
宽度为30mm的面的尺寸精度要求很高，在拨叉工作工程中，和如果拨叉和槽的配合尺寸精度不高或者它们之间的空隙很大时。
滑移齿轮就达不到很高的定位精度，这样滑移齿轮就不能很好的与其他齿轮进行正确有效的啮合。
从而影响整个传动系统的工作。
所以拨叉宽度为30mm的面和槽之间要达到很高的配合精度。
零件的工艺分析 CA6140拨叉共有两组加工表面：
1、这一组加工表面包括:
A端面和轴线与A端面相垂直的花键底孔 2、这一组加工表面包括:
六个方齿花键孔，及Φ25mm花键底孔两端的2×75°倒角。
对于两组加工表面可先加工一组表面，再用专用夹具加工另一组表面。
二、工艺规程设计 确定毛坯的制造形式 此次所设计的拨叉材料为HT200，根据材料成型工艺可知用金属型铸造。
该零件能够承受较大载荷和冲击载荷，能够满足使用要求。
因为生产纲领为大批量生产。
因为零件形状简单故毛坯形状需与零件的形状尽量接近，又因内孔很小，可不铸出。
毛坯零件图见附图2。
基准面的选择 1、粗基准的选择：
因为要保证花键的中心线垂直于拨动滑移齿轮的右端面。
所以以Φ40的外圆表面为粗基准。
2、精基准的选择：
为了保证定位基准和加工工艺基准重合，所以选择零件的左端面为精基准。
制定工艺路线 工艺路线方案一：
工序一：
铸造毛坯； 工序二：
粗、半精铣左端面C面， 工序三：
钻孔并扩花键底孔Φ22并锪2×75°倒角；工序四：
拉花键Φ25H7工序五：
粗、半精铣底面D面；工序六：
钻配作孔、螺纹孔；工序七：
粗、半精铣槽； 工序八：
去毛刺；工序九：
终检，入库。
工艺路线方案二：
工序一：
铸造毛坯； 工序二：
粗、半精铣左端面C面，工序三：
终检，入库。
工序四：
拉花键Φ25H7 工序五：
粗铣底面D面及18H11槽；工序六：
半精铣底面D面及18H11槽；工序七：
钻配作孔、螺纹孔；工序八：
去毛刺； 工序九：
钻孔并扩花键底孔Φ22并锪2×75°倒角；比较两种工序加工方案，考虑到加工过程中粗精铣同一面可用同一夹具和刀具，为了减少换夹具及刀具的时间，缩短加工工时提高加工效率，故采用第一种加工方案。
、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定：
C6140拨叉材料为HT200毛坯质量为，δb=220MPa，HBS=157。
根据上述原始资料和加工工艺，分别确定各个加工表面的机械加工余量，工序尺寸以及毛坯尺寸。
根据零件图计算轮廓尺寸，长40mm，宽为80mm，高为75mm，故零件最大轮廓尺寸为80mm。
选取公差等级CT《机械制造技术基础课程设计指南》中表5-1可查得毛坯件的公差等级为8~10级，，取为10级。
求铸件尺寸公差根据加工面的基本尺寸和铸件公差等级CT，《机械制造技术基础课程设计指南》中表5-3可查得尺寸公差为CT= 求机械加工余量《机械制造技术基础课程设计指南》表5-5查得机械加工余量等级范围为D~F，取为E级 求RAM对所有的加工表面取同一数值，《机械制造技术基础课程设计指南》表5-4查得最大轮廓尺寸为80mm、机械加工余量为E级，得RAM数值为。
求毛坯尺寸2-M8通孔和Φ5锥孔较小铸成实心；C、Ｄ面单侧加工，应《机械制造技术基础课程设计指南》式5-2求出，即：
R=F+RAM+CT/2=80++/2= D面为单侧加工，毛坯尺寸机械制造技术基础课程设计指南》式5-1求出，即：
R=F+RAM+CT/2=72++/2=为了简化铸件的形状取R＝75mm 铸件毛坯尺寸公差与加工余量见下表：
项目公差等级CT加工面基本尺寸铸件尺寸公差机械加工余量等级RAM毛坯基本尺寸C面1080E D面1072E751、C面的单边总加工余量为Z＝。
查《机械制造技术基础课程设计指南》表5-49精加工余量故粗加工余量为Z＝ 2、D面精加工余量同C面Z＝1mm故D面粗加工余量Z＝2mm3、花键孔 要求以花键外径定心，故采用拉削加工 内空尺寸为?
22H12。
《机械制造技术基础课程设计指南》表5-42却定孔的加工余量分配：
钻孔：
?
20mm 扩孔：
?
22mm 拉花键孔（6-?
25H7*?
22H12*6H9）4、铣18H11槽 《机械制造技术基础课程设计指南》表5-41查得粗铣后半精铣宽度余量Z＝3mm粗铣后公差为+～+半精铣后公差为+确定切削用量及基本工时工序一：
铸造毛坯 工序二：
粗、半精铣左端面75×40面即C面。
一、粗铣面75×40面1、背吃刀量的确定 因为切削余量较小故一次切削就可切除所有余量故a10=z=。
2、进给量的确定。
选用硬质合金端铣刀刀具材料为YG6铣刀直径为8mm齿数为10，选用X5032，立式升降台铣床，功率为。
《实用机械加工工艺手册》表11－92可查得每齿进给量fz＝～取fz＝/z3、铣削速度的确定。
《实用机械加工工艺手册》表11-94可查得灰铸铁的硬度为150～225HBS，查得Vc=60~10m/min。
则主轴转速为n＝1000Vc/?
D＝～/min。
Vf＝fzZn＝ ～/mm。
故取n＝300r/min，Vf＝480mm/min。
切削工时：
《切削用量简明手册》表可查得入切量及超切量Y+?
=12mm。
故 L?
Y?
?
t＝ Vf ＝ 75?
12480 ＝。
二、精铣75×40面1、背吃刀量的确定 《实用机械加工工艺手册》表6-30查得半精铣的铣削用量为1mm，即ap＝1mm。
2、进给量的确定 选用与粗铣刀同样的刀具与机床，《实用机械加工工艺手册》表11-92要求表面粗糙度为查得每转进给量为～故取/r3、铣削速度的确定 《实用机械加工工艺手册》查得铣削速度为60～110m/min 则 机 床 主 轴 转 速 n ＝ 1000Vc/?
D=~/mim取n＝300r/min，则Vf＝150mm/min。
4、计算切削工时 《切削用量简明手册》表查得入切量和超切量 Y+?
＝12mm。
则 L?
Y?
?
t＝ Vf ＝ 80?
12150 ＝ 工序三钻Φ22花键底孔，扩花键底孔Φ22倒2×75倒角 1、钻Φ20的孔。
1）决定进给量 《切削用量简明手册》表选择高速钢麻花钻头其直径do＝20mm。
铸铁的硬度大于200HBS查得进给量f=~/r于Yd＝80/20＝4查得修正系数Ktf＝则f＝～/r。
《切削用量简明手册》表可查得钻头强度允许的进给量为f＝/r。
《切削用量简明手册》表可知机床进给机构强度所允许的钻削进给量。
选用Z525钻床表查得进给机构允许的最大抗力Fmax＝8830N，do?
，查f＝/s，故取f＝《切削用量简明手册》表查得高速钢钻头钻孔的轴向力F＝5510N小于Fmax，故可用。
2）确定钻头的磨钝标准及寿命。
《切削用量简明手册》表查的钻头后刀面最大磨损 o 量取，寿命为T=15mim。
3）确定切削速度 n?
?
1000v?
do1000*18 *20 ＝/min 《切削用量简明手册》表取n＝272r/min则实际切削速度 Vc＝ ?
Dn1000＝ 272*20*＝m/min。
4）检验机床扭矩及功率 《切削用量简明手册》表可查得f?
mm/r时，Mc＝。
当nc＝272r/min时《切削用量简明手册》表可查得Mm＝。
《切削用量简明手册》表查得Pc＝kw。
Pe＝×＝kw。
因为Mc?
Mm，Pc?
Pe，故所选切削用量可用。
f＝/r，n＝nc＝272r/min。
Vc＝17m/min。
计算基本工时：
tm＝ Lnf 《切削用量简明手册》表查得入切量与超切量分别为10mm和10mm。
故：
tm＝ Lnf＝ 80?
10＝mim。
272*
二、扩?
20孔。
1、确定背吃刀量 《切削用量简明手册》查得背吃刀量为2mm。
2、确定进给量 《切削用量简明手册》查的f＝～/r。
根据机床说明书取f＝/r 3、计算切削速度 ?
11?
?
11?
V?
?
~?
Vn?
?
~?
*?
23?
?
23?
＝～m/min此可知主轴的的转速为：
n＝/min 根据机床说明书取n＝140r/min，则实际切削速度 v＝ 4、计算切削工时 《切削用量简明手册》表可查得Kv＝30～60，取Kv＝45。
《机械加工工艺手册》表查得tm＝ L?
L1?
L2fn140?
V1000＝m/min ，式 中各参数：
L=80mm，L1＝～，取L1＝2mm。
故 tm＝ 工序四拉花键孔 《机械加工工艺手册》表拉刀的齿开量查得矩形花键拉刀，工件材料铸铁的齿开量为～，取齿开量为。
拉削速度《机械加工工艺手册》表－65查得表面粗糙度要切Ra＝～，拉削速度为?
级的花键拉削速度为 Vc＝～m/min取Vc＝3m/min拉削级别《机械加工工艺手册》表－66查得。
拉削加工工时 t＝ ZbL?
k 1000vfzz25?
222式中Zb为单面余量Zb＝ ＝mm L为拉削表明长度L＝80mm ?
为拉削系数，取?
＝ K考虑机床返回行程系数取k＝v为拉削速度fz为拉刀单面齿开量 z为拉刀同时工作齿数z＝L/P P为拉刀齿距P＝80＝ ＝12mm所以拉刀同时工作齿数为 z＝L/P=80/12?
7所以 t＝ *80** 1000*3**7 ＝min 工序五粗、精铣80×30面一、粗铣80×30面1、加工余量的确定 前面可知粗加工加工余量为2mm，加工余量较小故采用一次切削故ap＝2mm。
2、切削用量的确定 《机械加工工艺手册》表－20选择高速钢立铣刀，铣刀直径为16mm齿数为3。
《机械加工工艺手册》表－96查得加工材料为灰铸铁，铣削宽度为aw＝do/4，铣刀的铣削速度为v＝/min，每齿进给量为～mm/z则主轴转速为 n＝ 1000v=~r/min?
nD取n＝460r/min，此可得Vf＝fzzn＝×3×460 ＝mm/min3、铣削加工工时的计算 《机械加工工艺手册》表－94可查得 t＝式中 i为次给次数i＝ 30?
do4Lw?
l1?
l2ivf8 l1＝+＝9mm l2＝1～2mm取l2＝2mm则 t＝ 80?
9?
2＝min精铣80×30面 1、加工背吃刀量ap的确定 前面可知道精铣的加工余量为1mm，故ap＝1mm2、进给量的确定 《精铣加工工艺手册》表－72查得高速钢立铣刀直径为16mm，选用与粗铣时同一铣刀和机床。
铣削宽度为aw＝3mm是的每齿进给量为～mm/z，因为表精度要求较高故fz＝mm/z3、切削用量的确定 《机械加工工艺手册》表－75查得铣刀磨钝标准查得后刀面最大磨损限度为～mm。
《机械加工工艺手册》表－76限度寿命查得限度寿命T=60min。
《机械加工工艺手册》表查得Vc＝22m/min，则铣床的主轴转速：
n＝n?
取n＝460r/min。
则Vf＝fz*z*n＝*3*460 =mm/min4、计算铣削加工工时 1000v＝r/min?
do上面可知 t＝式中 lw、l1、l2与上述所相同。
i＝30/3＝10将各参数代入上式可得：
t＝ 80?
9?
2×10?
l1?
l2ivf ＝11min工序六钻两M8底孔及攻螺纹 1、选择切削用量 选择高速钢直柄麻花钻直径为Φ7，钻头形状为双锥修磨横刃。
《切削用量简明手册》表查得进给量f＝～/r，《切削用量简明手册》表和钻头允许的进给量确定进给量f＝/r。
《切削用量简明手册》表机床进给机构所允许的钻削进给量查得f＝/r。
故Z525型立式钻创说明书取f＝/r。
2、确定钻头磨钝标准及寿命 《切削用量简明手册》表查得磨钝标准为～寿命为T＝35min。
3、确定切削速度 《切削用量简明手册》表查得切削速度为V＝18m/min。
则主轴转速为
n＝ 1000v＝r/min。
?
DZ525钻床说明书就近原则取n＝680r/min。
故实际切削速度为v＝m/min4、校核机床扭矩及功率 《切削用量简明手册》表查得 Ff?
CFdoZFfyFkF M Mc?
CMdoZfyKM M Pc?
McVc30d CF=420,ZF=1yF＝，CM=,,yM= Ff＝420×7××1 ＝N Mc＝×7××1＝Nm Pc＝ 415*＝KW30*72 2 根据Z525机床说明书可知Mm=Nm,Pe=*=KW,Fmax=8830N于上面所算出的的数据都小于机床的各个相应的参数，故机床符合要求。
5、计算钻削加工工时 《切削用量简明手册》表查得入切量和超切量y＋?
的值为6mm。
故 t＝ 10?
6L?
y?
?
＝ *680nf ＝min 因为表面存在俩加工孔故加工工时为T=2t＝min。
二、攻M8螺纹 《机械加工工艺手册》表选用M8细柄机用丝锥，在普通钻床上攻丝。
《机械加工工艺手册》表在普通钻床上攻丝切削速度表查得Vc＝11～12m/min。
故钻床主轴的转速为：
我n＝ 1000Vc?
D＝～r/min Z525的说明书的参数可取n＝392r/min。
故实际切削速度为 Vc＝mm/min攻螺纹机动实际的计算 我tm＝ l1?
l?
?
?
11?
?
?
?
?
?
p?
nn1?
其中：
l：
工件螺纹的长度l＝10mm。
l1：
丝锥切削长度l1＝22mm。
?
：
攻螺纹是的超切量?
＝P取?
＝3。
n：
攻螺纹是的转速n＝392r/min。
n1：
丝锥退出时的转速n1＝680r/min。
P:
螺距。
工序七铣18H11的槽 一、粗铣18H11槽 1、选择与加工80×30平面同一规格的铣刀，同一铣床。
因为槽深为35mm故铣18H11槽时底边留有5mm的加工余量，精铣以达到图纸所规定的表面粗糙度的要求故ap＝30mm 2、切削用量的确定 《机械加工工艺手册》表查得切削速度为 V＝18～29m/min 每齿进给量为fz＝～mm/z取fz＝mm/z。
则铣床主轴转速为 n＝ 1000V?
D=～r/min 根据机床说明书可取n＝460r/min。
则实际转速为 Vf＝fznz＝×3×460 ＝mm/min3、切削加工工时 《机械加工工艺手册》表查得 tm?
＝ lw?
l1?
l2iVf40?
9?
2 ＝min二、半精铣18H11槽 1、选取与粗铣18H11槽同一规格的铣刀，背吃刀量ap＝5mm。
2、确定进给量 《机械加工工艺手册》表查得每齿进给量为fz＝～mm/z取fz＝mm/z。
《机械加工工艺手册》表查得后刀面最大磨损限度为～mm。
表查得铣刀寿命为T＝60min3、切削用量的确定 《机械加工工艺手册》表查得V＝22m/min，则主轴转速 n＝ 1000V?
D=r/min 根据机床的说明书确定主轴转速为n＝460r/min。
则Vf＝fznz＝mm/min4、计算切削工时 《机械加工工艺手册》表查得 tm?
lw?
l1?
l2iVf40?
9?
2*2 ?
＝min 夹具设计1．定位基准的选择 零件图可知，其设计基准为花键孔中心线和工件的右加工表面为定位基准。
因此选用工件以加工右端面和花键心轴的中心线为主定位基准。
2.定位误差分析 于槽的轴向尺寸的设计基准与定位基准重合，故轴向尺寸无基准不重合度误差。
径向尺寸无极限偏差、形状和位置公差，故径向尺寸无基准不重合度误差。
即不必考虑定位误差，只需保 证夹具的花键心轴的制造精度和安装精度。
3．夹具设计及操作说明 如前所述,在设计夹具时,应该注意提高劳动率.为此,在螺母夹紧时采用开口垫圈,以便装卸,夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有正确的安装位置,以利于铣削加工。
结果，本夹具总体的感觉还比较紧凑。
夹具上装有对刀块装置，可使夹具在一批零件的加工之前很好的对刀；同时，夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有一正确的安装位置，以有利于铣削加工。
铣床夹具的装配图及夹具体零件图分别见附图3附图4。
夹具设计 问题的提出 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 经过与指导老师协商，决定设计第4道工序——开档夹具。
夹具设计 1．定位基准的选择 零件图可知，其设计基准为花键孔中心线和工件的右加工
表面为定位基准。
因此选用工件以加工右端面和花键心轴的中心线为主定位基准。
2.定位误差分析 于槽的轴向尺寸的设计基准与定位基准重合，故轴向尺寸无基准不重合度误差。
径向尺寸无极限偏差、形状和位置公差，故径向尺寸无基准不重合度误差。
即不必考虑定位误差，只需保证夹具的花键心轴的制造精度和安装精度。
3．夹具设计及操作说明 如前所述,在设计夹具时,应该注意提高劳动率.为此,在螺母夹紧时采用开口垫圈,以便装卸,夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有正确的安装位置,以利于铣削加工。
结果，本夹具总体的感觉还比较紧凑。
夹具上装有对刀块装置，可使夹具在一批零件的加工之前很好的对刀；同时，夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有一正确的安装位置，以有利于铣削加工。
铣床夹具的装配图及夹具体零件图分别见附图3附图4。
小 结 为期3周的夹具课程设计已经接近尾声，回顾整个过程，我组4名同学在老师的指导下，取得了可喜的成绩，课程设计作为《机械制造工艺学》、《机床夹具设计》课程的重要环节，使理论与实践更加接近，加深了理论知识的理解，强化了生产实习中的感性认识。
本次课程设计主要经历了两个阶段：
第一阶段是机械加工工艺规程设计，第二阶段是专用夹具设计。
第一阶段我们运用了基准选择、切削用量选择计算、机床选用、时间定额计算等方面的知识；夹具设计的阶段运用了工件定位、夹紧机构及零件结构设计等方面的知识。
通过此次设计，使我们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。
总的来说，这次设计，使我们在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。
提高了我们的思考、解决问题创新设计的能力，为以后的设计工作打下了较好的基础。
于能力所限，设计中还有许多不足之处，恳请各位老师、同学们批评指正！
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