(完整版)机械制造工艺学毕业课程设计实例

机械制造工艺学课程设计任务书

设计题目：拨叉（二）（CA6140）

机械加工工艺规程编制及工装设计（年产量：4,000件）设计内容： 1.编制机械加工工艺规程，填写工艺文献1套，绘

制零件毛坯图1张

2.设计夹具1套，绘制夹具装配图和主要结

构零件

图各1张

3.撰写课程设计说明书1份

设计时间：

前言

机械制造工艺学课程设计是在我们完成了大学的全部基础课程、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。通过机床加工工艺及夹具设计，汇总所学专业知识如一体(如《机械零件设计》、《金属切削机熟悉与理解，并为以后的实际工作奠定坚实的基础！床》、《机械制造工艺》等)。让我们对所学的专业课得以巩固、复习及实用，在理论与实践上有机结合；使我们对各科的作用更加深刻的

设计目的：

机械制造工艺学课程设计,是在学完机械制造工艺学及夹具设计原理课程，经过生产实习取得感性知识后进行的一项教学环节；在老师的指导下，要求在设计中能初步学会综合运用以前所学过的全部课程，并且独立完成的一项工程基本训练。同时，也为以后搞好毕业设计打下良好基础。通过课程设计达到以下目的：

1、能熟练的运用机械制造工艺学的基本理论和夹具设计原理的知识，正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及合理制订工艺规程等问题的方法，培养学生分析问题和解决问题的能力。

2、通过对零件某道工序的夹具设计，学会工艺装备设计的一般方法。通过学生亲手设计夹具的训练，提高结构设计的能力。

3、课程设计过程也是理论联系实际的过程，并学会使用手册、查询相关资料等，增强学生解决工程实际问题的独立工作能力。

一．零件的分析

（一）、零件的作用：

题目给定的拨叉（CA6140）位于车床变速机构中，主要起换挡使主轴回转运动按照工作者的要求进行工作。工作过程：拨叉零件是在传动系统中拨动滑移齿轮，以实现系统调速。转向。其花键孔?25与轴的配合来传递凸轮曲线槽传来的运动。零件的2个交叉头补位与滑移齿轮相配合。

（二）、零件的工艺分析

CA6140车床拨叉（二）共有两个加工表面，它们之间有一定的位置要求。

1、一花键孔的中心线为基准的加工面

这一组面包括?25H7的六齿方花键孔、?22H2的花键低空及两端的2×15°的倒角、距花键孔中心线上方22mm的平面以及距中心线下方15mm的平面。

2、以工件左端为基准的宽度为18H11的槽

18H11的槽的2个内表面与花键槽的中心线有垂直度公差0.08

二、工艺规程设计

（一）、确定毛坯的制造形式

零件材料为HT200。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，故选择铸件毛坯。加上工件的年产量为4000件，属于大批量生产，采用金属膜铸造成型。根据《机械加工工艺手册》选择铸件的加工余量等级为7级，底面及侧面浇注确定待加工表面的加工余量为4mm。

（二）、基准的选择

1.粗基准的选择：因为要保证花键的中心线垂直于右端面，所以以Φ40的外圆表面作为粗基准。同时也以工件的右端面作为粗基准。

2. 精度基准的选择：为保证定位基准和工序基准重合，以零件的左面C面为精基准。

（三）、制定工艺路线

制定工艺路线得出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证,在生产纲领已确定

的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。

1.工艺路线方案一

工序1 粗、精铣工件的左端面（C面）

工序2 扩花键孔孔到?22

工序3 锪倒角花键孔2×15°

工序4 粗、精铣台阶面B面

工序5 钻孔2×M8，攻螺纹，钻?5锥孔

工序6 粗、精铣宽度为18的槽和槽的上表面的平面

工序7 拉花键

工序8 去毛刺

工序9 终检

2.工艺路线方案二

工序1 粗、精铣工件的左端面（C面）

工序2 扩花键孔到?22

工序3 锪倒角花键孔2×15°

工序4 拉花键

工序5 粗、精铣台阶面B面

工序6 粗、精铣宽度为18的槽和槽的上表面的平面

工序7 钻孔2×M8，攻螺纹，钻?5锥孔

工序8 去毛刺

工序9 终检

3.工艺路线方案三

工序1 粗、精铣工件的左端面（C面）

工序2 扩花键孔到?22

工序3 锪倒角花键孔2×15°

工序4 粗、精铣台阶面B面

工序5 粗、精铣宽度为18的槽和槽的上表面的平面

工序6 钻孔2×M8，攻螺纹，钻?5锥孔

工序7 拉花键

工序8 去毛刺

工序9 终检

工艺方案的比较和选择：方案二把拉花键放接在扩孔和倒角之后，因为花键孔的精度要求比较高，后面接下来的加工还要用花键孔来作为定位，易破坏拉花键的精度。所以应把拉花键放在最后一道工序，因为它的加工的精度要求比较高，加工是一次完成，不会破坏加工的精度要求。再看方案一和方案三，方

案一把钻孔安排在加工好台阶面之后接着进行，之后又还要进行铣槽的工序，为了方面加工和合理安排加工顺序，所以还是把铣的部分安排在一起，方便加工。综上考虑，最终选择工艺路线方案三为最终方案。

（四）、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定

CA6140车床拨叉：零件材料为HT200，硬度190～210HB，毛坯重量0.8kg，生产类型大批量，铸造毛坯。

1.端面（C面）的加工余量

查《简明机械加工工艺手册》（以下简称“简明手册”）表10-6取铣削的加工余量：

粗铣3mm

精铣1mm

2.花键底孔的加工余量

内孔?20先铸出，所以取钻孔的双边加工余量为2mm，单边为1mm

3.B面（台阶面）的加工余量

查《简明手册》表1-22取铣削的加工余量：

粗铣2mm

精铣1mm

4.宽度为18的槽

查《机械加工工艺手册》表3.2-29取铣削的加工余量：

粗铣3mm（双边余量）

精铣1mm（双边）

5.拉花键孔

花键孔按外径定位

查《机械加工工艺手册》表3.2-19取加工余量为2Z=1mm。

6.其他尺寸直接铸造得到

7.毛坯尺寸

考虑到零件的很多表面没有粗糙度要求，不需要加工。从铸造出来即可符合使用要求，因此，只采取75×40的表面加工余量。查《机械加工工艺手册》表3.1-24，确定毛坯的尺寸公差为CT7,表3.1-21查得CT7=1.1mm。相应计算如下：名义尺寸：80+4=84mm

最大极限尺寸=80+4+CT7=85.1mm

最小极限尺寸=80+4-CT7=82.9mm

具体毛坯尺寸见后附的毛坯图

（五）、确立切削用量及基本工时

确定切削用量及基本工时

工序Ⅰ：铣削端面。本工序采用计算法确定切削用量。

1． 加工条件

工件材料：HT200，查《简明手册》表10-3，取σb=195Nmm 2=0.195GPa=195MPa 。选取用金属型铸造。

加工要求：粗铣右端面，然后精铣此端面。

铣床：查《机械加工工艺手册》表9.1-2，选用X6132A 卧式铣床。主轴转速30~1500rmin ，机床功率9.06kw 。最高表面粗糙度可达1.6。

刀具：查《简明手册》表12-21，取刀具材料YG6。查《机械加工工D=80mm ，齿数z=10。Κr=。

2． 计算切削用量

⑴粗铣右端面

进给量选择：根据《机械加工工艺手册》表9.4-1，工件夹具系统刚度为中等条件，取每齿进给量=0.2mmz 。

背吃刀量=3mm 。

铣削速度：参考《简明手册》表11-28，选取铣削速度为60mmin 。 按《机械加工工艺手册》表9.2-11选取dz=8010，即铣刀直径80mm ，铣刀齿数为10。 由公式min /23880

14.36010001000r d v n =??==π。

铣床为8级级数，按机床手册及计算，有n=240rmin 这一转速，与理论转速相近，即可选此转速。 实际铣削速度min /28.601000

8014.32401000m d n v =??==π。 查《机械加工工艺手册》表9.4-31，可知铣削基本时间，其中为工作台每分钟进给量，0.210240f z v f z n =??=??=480mmmin 。 为工件铣削部分长度，75mm ； 为切入行程长度，有公式()

()2210.51~3e l d d a =--+

=7.36mm 。

为切出行程长度，82mm 。

所以粗铣时基本时间为=（75+7.36+82）480=0.342min=21s 。 ⑵精铣右端面

铣床，刀具的选取同粗铣一致。

背吃刀量=1mm ，

铣削速度：要求表面粗糙度为=3.2,查《机械加工工艺手册》表

9.4-3，每转进给量取=0.8mmr 。

根据《简明手册》表11-28，可取铣削速度v=80mmin 。 1000100080318.47/min 3.1480v n r d π?===?。 查机床手册及计算，取铣床转速为n=320rmin 。 实际铣削速度320 3.148080.384/min 10001000

n d v m π??===。

基本时间计算如粗铣

0.8320256/min f v f n mm =?=?=

, ,与粗铣加工相同。

757.3682

0.64min 39256m t s +

+===。

工序2 扩孔

选用摇臂钻床z3063，查《简明手册》表14-12，钻速范围20~1600rmin 。

钻头材料：高速钢

由《简明手册》表11-10查得每转进给量=0.8mmr ，

查表11-12，钻削速度取=0.35ms=21mmin

扩钻孔时的切削速度0.40.4218.4/min v v m ==?=钻 由公式100010008.4

121.60/min 3.1422v

n r d π?===?

按机床选取n=140rmin 。 得实际钻削速度140 3.1422

9.7/min 10001000n d v m π??

===

基本时间t

由《金属切削手册》表7-7有：

其中mms

L 为钻削长度，为钻削直径。

()800.322/1120.7min 47T s =+?==

工序三锪倒角

由于此道工序用时较短，一次就可以完成，按经验选取时间为3s.

工序四粗、精铣上端台阶面

工步1 粗铣

刀具选择：YG 6的镶齿端面铣刀

机床: 查《机械加工工艺手册》选取

立式铣床X5020A 功率为：3.79Kw

表9.2-11选取：dz=8010

背吃刀量：2mm

查《简明手册》表1-22选取

进给量取=0.25mmr

铣削速度根据《简明手册》表11-28 选：V=60mmin

由公式=（100060）（3.1460）=238 rmin

按机床选取转速为n=240rmin

所以，实际铣削速度V=nπd1000=60.29 rmin

基本时间：

由《机械加工工艺手册》表9.4-31 主偏角Kr=90°

=nz=600mmmin

+（1~3）=92.423080805.022=+--）（mm

t==(80+4.92+82)600=0.28min=17s

工步2 精铣

背吃刀量：1mm

查《机械加工工艺手册》表9.4-3选每齿进给量：

查《简明手册》表11-28选 铣削速度 V=75mmin

=（1000×75）(3.14×80)=298rmin

按机床选取转速 n=300rmin

则实际额铣削速度为V= V=n πd1000=75.36 mmin

基本时间：

=nz=0.15×300×10=450 mmmin

t==(80+4.92+82)450=23s

工序五 铣槽

工步1 粗铣

机床还是选用上面所用型号的铣床

查《机械加工工艺手册》表3.2-29

粗铣的背吃刀量（单边）

按《机械加工工艺手册》表9.2-2选取 直柄立铣刀

dz=163 铣刀每齿进给量=0.16mmz

刀具材料选用 ：高速钢

按《简明手册》选取铣削速度V=18mmin

=(1000×18)(3.14×16)=358 rmin

按机床选取转速为：n=390rmin

基本时间t ：

t=

根据《机械加工工艺手册》表9.4-31，式子中的

i= l=40mm

=nz=0.16×3×390=187.2mmmin

=0.5×16+2=10 mm 取， i=2

所以，t=s 34min 56.022

.18721040==?++ 工步2 ：精铣

被吃刀量ap 2=1mm ，双边

选取dz=183，按《机械加工工艺手册》表9.4-3选取f z =0.12mmz 按《简明手册》表11-28取Vc=25mmin ，

所以n=1000v d=1000x25x18=442.32rmin

选取450rmin

基本时间t t=（l+l 1+l 2）fmz

fmz=fz x Z x n=0.12x3x450=162mmmin

所以t=52x2162=0.64min=39s

工序六钻孔2-M8，攻螺纹，钻锥孔

安装1

工步1 ：钻孔2-6.7mm

确定进给量f：根据《机械加工工艺手册》表10·4-1.当HT200的σb<200MPa，加工此直径孔的f=0.36～0.44mmr，由于零件在加工孔后要螺纹，故进给量应乘以0.5，则f=（0.36～0.44）x0.5=0.18～0.22mmr。查《简明手册》表2-35，选用Z525立式钻床，根据机床选用f=0.22mmr

切削速度，根据《简明手册》表2-15，得V=19mmin，所以N s=1000v dw=1000x19x6.7=903rmin

根据Z525机床，选用 Nw=960rmin，故实际切削速度为切削加工时，l=11mm，查《机械加工工艺手册》10·4-43有，l1=3mm，l f=（dwxcotkr2）+3=6.35mm （取kr=45°）

则tm1=（l+l1+l f）Nwf=（11+3+6.35）960x0.22=0.0964min

以上为一个孔的机动时间，故本工步的机动时间为tm=2xtm1=0.193min

工步2 ：钻孔4mm

确定进给量f：根据《机械加工工艺手册》表10·4-1.当HT200

的σb<200MPa，加工此直径孔的f=0.18～0.22mmr，查《简明手册》表2-35，选用Z525立式钻床，根据机床选用f=0.22mmr 切削速度，根据《简明手册》表2-15，得V=19mmin，所以Ns=1000v dw=1000x19x4=1512rmin

根据Z525立式钻床，选用Nw=960rmin，故实际切削速度为

切削加工时，l=11mm，查《机械加工工艺手册》10·4-43有，l1=3mm，l f=（dwxcotkr2）+3=5mm （取kr=45°）

所以tm2=（l+l1+l f）Nwf=（11+3+5）960x0.22=0.0900min

安装2

工步1 ：M8丝锥攻螺纹2-M8

查《机械加工工艺手册》表16·2-15.得切削速度V=0.1ms=6mmin，Ns=238rmin

机动加工时，l=11mm，l1=3mm，l2=3mm，

攻M8孔tm1=[（l+l1+l2）x2Nwf]x2=0.349min

工步2 ：铰5mm锥孔

查表《机械加工工艺手册》16·4-40 得f=0.08mmr 安Z525立式钻床选取f=0.1mmr

查表《机械加工工艺手册》16·4-41 得V=6mmin，则实际速度机动加工时 lw=11mm,lf=3mm------查《机械加工工艺手册》

表16·4-43可得。

所以tm=（l w+l f）Nwf=（3+11）195x0.1=0.718min

工序七拉花键

刀具：短形花键拉刀，表8-2《金属切削手册》

据表8-6选取拉刀齿开量 S齿=0.08mm

根据《金属切削手册》拉削速度一般在1-8mmin内。HB=195.6，取V=3mmin即V=0.05ms

拉削工时t=Zb·l·η·k1000VfzZ

Zb单面余量（25-22）2=1.5mm

L拉削表面长度 80mm

Η校准部分长度系数，取1.2

K机床返回行程系数，取1.4

Z拉刀同时工作齿数，取Z=7 表8-7

P拉刀齿距，取P=13 表8-7

t=（1.5x80x1.4x1.2）（1000x3x0.08x7）=0.12min=8s

最后，将以上各工序切削用量、工时定额的计算结果，连同其它加工数据，一并填入机械加工工艺过程综合卡片（后附）。

三、夹具设计

（一）、问题的提出

本夹具主要是用来粗、精铣工件的台阶面，这个端面对花键孔的中心线有一定的技术要求。要求对中心线的平行度公差为0.02。端面的粗糙度也有要求，要求为Ra3.2，所以采取一次粗加工再加一次精加工即可得到要求的精度。在本道工序加工时，我们应首先考虑保证台阶面的加工精度，如何提高生产效率，降低劳动强度。为此，设计专用夹具。

（二）、夹具设计

1.定位基准的选择

首先考虑台阶面的设计基准为花键孔中心线。而台阶面对花键孔的中心线有平行度要求，所以选择用花键孔中心线定位，再综合考虑，选择工件的左端面也作为定位基准。

2.切削力的计算及夹紧力的计算

刀具：YG 6镶齿端面铣刀?80 z=10

查《机械加工工艺手册》得切削力的计算公式：

F=

查表9.4-10得：Cf=7750,Xf=1.0,Yf=0.75,Uf=1.1,Wf=0.2,Qf=1.3 =0.25mm, =30mm, =2mm.

带入数据计算