【文章內(nèi)容簡介】 前 言 畢業(yè)設(shè)計是學(xué)生在學(xué)校完成了大學(xué)四年的全部課程，并在進(jìn)行了生產(chǎn)實習(xí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的一個教學(xué)環(huán)節(jié)，也是學(xué)生在校學(xué)習(xí)階段的最后一個重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，是完成工程師基本訓(xùn)練的一個必不可少的過程。通過畢業(yè)設(shè)計培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識獨(dú)立解決本專業(yè)一般工程技術(shù)問題的能力，樹立正確的設(shè)計思想和工作作風(fēng)。 畢業(yè)設(shè)計是在畢業(yè)實習(xí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，根據(jù)自己的設(shè)計課題，在畢業(yè)實習(xí)期間認(rèn)真調(diào)查研究、搜索資料。 本次設(shè)計是提高 CA6140車 床上撥叉的加工效率，設(shè)計正確的加工工藝路線，以及某道工序的夾具。這次設(shè)計涉及到機(jī)床，機(jī)械加工工藝，工裝夾具等機(jī)制專業(yè)的幾乎所有的專業(yè)基礎(chǔ)知識。是一次全面地，系統(tǒng)地檢查自己在大學(xué)期間對專業(yè)知識學(xué)習(xí)的情況，在整個設(shè)計過程中做到嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真，一絲不茍的精神，盡量使自己的設(shè)計達(dá)到理想的水平，通過獨(dú)立的查找資料，分析，計算完成方案設(shè)計，圖紙設(shè)計和編寫技術(shù)文件等，設(shè)計了這套比較完整的加工工藝路線，使自己對機(jī)制專業(yè)有了更深刻的認(rèn)識。 由于時間短促，經(jīng)驗不足以及水平有限，本次設(shè)計難免許多不妥和錯誤之處，敬請批評指正，以便 及時改正。 河北工程大學(xué) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 6 零件的作用 題所給的是 CA6140 車床上的撥叉，它位于車床變速機(jī)構(gòu)中，主要起換擋作用，使主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動按照工作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩。零件上方的 Φ20mm 的孔與操作機(jī)構(gòu)相連，下方的 Ф50mm 的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，兩零件鑄造為一體，加工時分開。 零件的工藝分析 CA6140 車床上的撥叉共有兩處加工表面。其間有一定的位置要求，分述如下： 以 Ф20mm為中心的加工表面 這一 組加工表面包括： Ф20mm 的孔，以及其上下表面，孔壁上有一個裝配時要鉆鉸的 Ф8mm的錐孔，一個 M6 的螺紋孔，和一個缺口。 以 Ф50mm為中心的加工表面 這一組加工表面包括： Ф50mm的孔，以及其上、下端面； 這兩組表面有一定的位置要求； （ 1） Ф50mm的孔的上、下表面與 Ф20的孔的垂直度誤差為 。 （ 2） Ф20mm的孔的上、下表面與 Ф20的孔的垂直度誤差為 。 （ 3） Ф50mm、 Ф20mm的孔的上、下表面以及 Ф50mm的孔的內(nèi)表面的粗糙度誤差為 。 （ 4） Ф20mm的孔的內(nèi)表面的粗糙度誤差 為 ，精度為 IT7。 河北工程大學(xué) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 7 2. 工藝規(guī)程設(shè)計 毛坯的制造形式 零件材料為 HT200，考慮零件在機(jī)床運(yùn)行過程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡單，故選擇鑄件毛坯。 圖一 毛坯圖 基準(zhǔn)面的選擇 粗基準(zhǔn)的選擇 對零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)，而對若干個不加工表面的工件，則應(yīng)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(zhǔn)，根據(jù)這個基準(zhǔn)原則，現(xiàn)取Ф20mm的孔的不加工外輪廓表面作為粗基準(zhǔn)，利用一組共兩個短 V形塊支承兩個 Ф20mm孔的外輪河北工程大學(xué) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 8 廓作主要定位面，以消除 3 個自由度，再用一個支承板支撐在 Ф72mm的上表面，以消除 3 個自由度。 精基準(zhǔn)的選擇 主要應(yīng)考慮基準(zhǔn)重合問題。當(dāng)設(shè)計基準(zhǔn)不重合時，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不再重復(fù)。 制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)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) 已確定為中批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機(jī)床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，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。 工藝路線方案一： 工序一：退火 工序二：粗、精銑 Ф20 mm、 Ф50 mm的下表面，保證其粗糙度為 um 工序三：以 Ф20 mm的下表面為精基準(zhǔn)，粗、精銑 Ф20 mm的孔的上表面，保證其粗糙度為 um,其上、下表面尺寸為 30mm， 工序四：以 Ф20 mm 的下表面為精基準(zhǔn)，鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸 Ф20 mm的孔，保證其內(nèi)表面粗糙度為 um，垂直 度誤差不超過 工序五：以 Ф20 mm的下表面為精基準(zhǔn)，粗、半精鏜 Ф50 mm的孔，保證其內(nèi)表面粗糙度為 um 工序六；以 Ф20 mm的下表面為精基準(zhǔn)，粗、精銑 Ф50 mm的上表面，保證其與孔的垂直度誤差不超過 ，其上、下表面尺寸為 12mm 工序七：銑斷 工序八：以 Ф20 mm的孔為精基準(zhǔn)，鉆 Ф8 mm的錐孔的一半 Ф4 mm，裝配時鉆鉸 工序九：以 Ф20mm的孔為精基準(zhǔn)，鉆 Ф5mm 的孔，攻 M6 的螺紋 工序十：以 Ф20 mm的孔為精基準(zhǔn)，銑缺口 ，保證其粗糙度為 工序十一：檢查 上面的工序可以是中批生產(chǎn)，但是其效率不高，并且工序四中的鉆孔方法在鉆孔是可能會偏離中心。經(jīng)綜合考慮，采用下面的方案二。 工藝路線方案二： 工序一；退火 工序二：粗、精銑 Ф20 mm、 Ф50 mm的下表面，保證其粗糙度為 um 工序三：以 Ф20 mm的下表面為精基準(zhǔn)，粗、精銑 Ф20 mm、 Ф50 mm的孔的上表面，保證其粗糙度為 um， Ф20 mm的上、下表面尺寸為 30mm， Ф50 mm的上、下表面尺寸為 12mm 河北工程大學(xué) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 9 工序四 ：以 Ф20 mm 的下表面為精基準(zhǔn)，鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸 Ф2 0 mm的孔，保證其內(nèi)表面粗糙度為 um，垂直度誤差不超過 mm 工序五：以 Ф20 mm 的下表面為精基準(zhǔn)，粗、半精鏜 Ф50 mm的孔，保證其內(nèi)表面粗糙度為 um 工序六：銑斷 工序七：以 Ф20 mm的孔為精基準(zhǔn)，鉆 Ф8 mm的錐孔的一半 Ф4 mm，裝配時鉆鉸 工序八：以 Ф20 mm的孔為精基準(zhǔn)，鉆 Ф5 mm 的孔，攻 M6 的螺紋 工序九：以 Ф20 mm的孔為精基準(zhǔn)，銑缺口，保證其粗糙度為 um 工序十：檢查 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “ CA6140 車床撥叉”零件的材料為 HT200 硬度為 190~210HB，毛坯重量為 ,生產(chǎn)類型為中批量，鑄件毛坯。又由 機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊 （以下稱〈〈工藝手冊〉〉表 查得毛坯的制造方法采用殼模鑄造級，表 查得加工余量等級為 G 級，選取尺寸公差等級為 CT10。 根據(jù)以上資料及路線，分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯如下： 延軸線方向長度方向的加工余量及公差（ Ф20mm、 Ф50mm端面） 查《工藝 手冊》表 ~4取 Ф20mm、 Ф50mm端面長度余量為 (均為雙邊加工 )。 銑削加工余量為： a)粗銑： b)精銑： 1mm 毛坯尺寸及公差為： （ 35 土 ） mm （ 17 土 ） mm 內(nèi)孔（ Ф50mm已鑄成孔）查《工藝手冊》表 ~，取 Ф50mm已鑄成長度余量為 3mm，即已鑄成孔 Ф44mm。 鏜削加工余量為： a)粗鏜： 2mm b)半精鏜： 1mm 毛坯尺寸及公差為： （ 48 土 ） mm （ ?? ） mm 其他尺寸 直接鑄造得到。 確定切削用量及基本工時 工序二：粗、精銑孔 Ф20mm、 Ф50mm的下表面 （ 1） 加工條件 工件材料： HT200。 бb= HBS=190~210，鑄件 機(jī)床： XA5032 立式銑床 刀具； W18Cr4V硬質(zhì)合金端銑刀 W18Cr4V 硬質(zhì)合金端銑刀，牌號為 YG6，由《切削用量簡明手冊》〉后稱《切削手冊》表 查得銑削寬度 ae=60mm,深度 ap=4,齒數(shù) Z=10 時，取刀具直徑 do=80mm。又由《切削手冊》表 選擇刀具的前角 ro=+5o。后角 ao=8o。副后角 a’o=8 ,刀齒斜角 λ s=10o,主刃 Kr=60o,過渡刃 Krε=30o,副刃 Kr’=5o,過渡刃寬 bε=1mm 河北工程大學(xué) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 10 (2) 切削用量 1）粗銑 Ф20mm的下表面 a)切削深度 因切削用量較小，故可以選擇 ap=,一次走刀即可完成所需尺寸。 b)每齒進(jìn)給量：由《切削手冊》表 可知機(jī)床的功為 ，查《切削手冊》表 可得f=~,由于是對稱銑，選較小量 f=c)查后刀面最大磨損 及壽命 查《切削手冊》表 ，后刀面最大磨損為（ ~） mm 查《切削手冊》表 , 壽命 T=180min d)計算切削速度 按《切削手冊》表 中的公式： v o vcvm p rp v z v v ec d qvkT a x f y u a z? 也可以由表 查得 cv =98mm/s n=439r/min vf =490mm/s 又根據(jù) XA5032 銑床參數(shù)，選 n=475r/min vf =600mm/s， 則實際的切削速度為： 1000occ dnv ?? 即 cv = 80 4751000?? =,實際進(jìn)給量為： fczvcvfnz? 即 zvf = 600475 10? =e)校驗機(jī)床功率 查《切削手冊》表 ， Pcc=,而機(jī)床所提供的功率 Pcm 為 ，所以Pcm Pcc,故校驗合格。 最終確定 ap= nc=475r/min vfc=600mm/min vc=f)計算基本工時 m fLt V? 公式中： L=l+y+Δ；根據(jù)《切削手冊》表 ，可得 l+Δ=12mm,所以 L=l+y+Δ=32+12=44mm 故 mt =44/600= 2)粗銑 Ф50mm的下表面 a)銑削 Ф50mm 的下表面 與銑削 Ф20mm 的下表面的相關(guān)參數(shù)及其用量等都相同。即 ap= 河北工程大學(xué) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 11 nc=475r/min vfc=600mm/s vc=b)計算基本工時 m fLt V? 公式中： L=l+y+Δ；根據(jù)《切削手冊》表 ， 可得 l+Δ=0所以 L=l+y+Δ=72mm 故 mt =72/600= 3)精銑孔 Ф20mm的下表面 a) 切削深度 因切削用量 較小，故可以選擇 ap=, 一次走刀即可完成所需尺寸 b)每齒進(jìn)給量：由《切削手冊》表 可知機(jī)床的功為 ，查《切削手冊》表 可得f=~，由于是對稱銑，選較小量 f= c)查后刀面最大磨損及壽命 查《切削手冊》表 ，后刀面最大磨損為 （ ~） mm 查《切削手冊》表 , 壽命 T=180min d)計算切削速度 按《切削手冊》表 中的公式： v o vcvm p rp v z v v ec d qvkT a x f y u a z? 也可以由表 查 得 cv =124mm/s vf =395mm/min n=494r/min,根據(jù) XA5032 銑床參數(shù)，選 n=475r/min vf =375mm/min , 則實際的切削速度為 1000occ dnv ?? 所以 cv = 80 4751000?? =,實際進(jìn)給量 fczvcvfnz? 所 以 zvf = 375475 10? = e)校驗機(jī)床功率 查《切削手冊》表 ， Pcc=,而機(jī)床所提供的功率 Pcm 為 ，所以Pcm Pcc,故校驗合格。 最終確定 ap= nc=475r/min vfc=375mm/min vc=f)計算基本工時 河北工程大學(xué) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 12 m fLt V? 公式中： L=l+y+Δ；根據(jù)《切削手冊》表 ，可得 l+Δ=80mm, 所以 L=l+y+Δ=32+80=112mm 故 mt =112/375= 2)精銑 Ф50mm的下表面 a)銑削 Ф50mm 的下表面與銑削 Ф20mm 的下表面的相關(guān)參數(shù)及其用量等都相同。即 ap= nc=475r/min vfc=375mm/min vc=b)計算基本工時 m fLt V? 公式中： L=l+y+Δ；根據(jù)〈〈切削手冊〉 〉表 ，可得 l+Δ=80mm所以 L=l+y+Δ=72+80=152mm 故 m fLt V?=152/375= 工序三：粗、精銑孔 Ф20mm、 Ф50mm的上表面 本工序的切削用量及基本工時與工序一中的粗、精銑孔 Ф20mm、 Ф50mm的下表面相同。 工序四：鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸 Ф20mm的孔 （一） 鉆 Ф18mm的孔 （ 1）加工條件 工藝要求：孔徑 d=18mm, 孔深 l=30mm,通孔 ，用乳化液冷卻 機(jī)床 ： Z535 型立式鉆床 刀具 ：高速鋼麻花鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆頭，其直徑 do=18mm,鉆頭幾何形狀為：由《切削手冊》表 及表 選修磨橫刃， β=28o αo=10o 2Φ=118o 2Φ1=70o bε= b=2mm l=4mm (2) 切削用量 1) 決定進(jìn)給量 f a)、按加工要求決定進(jìn)給量 根據(jù)《切削手冊》表 ，當(dāng)鑄鐵的強(qiáng)度 бb= 200HBS do=18mm 時， f=~ 由于 L/d=30/18=3,故取修正系數(shù) K=1 所以 f=(~)x1=(~)mm/r b) 按鉆頭強(qiáng)度決定進(jìn)給量 根據(jù)表 ，當(dāng) бb=190MPa,do=18mm,鉆頭強(qiáng)度允許的進(jìn)給量 f=河北工程大學(xué) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 13 c)按機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度決定進(jìn)給量 根據(jù)表 ，當(dāng) бb?? 210MPa,do?? ,機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的軸向力為 11760N（ Z535 鉆 床允許的軸向力為 15696N（見《工藝設(shè)計手冊》表 ）時，進(jìn)給量為 。 從以上三個進(jìn)給量比較可以看出，受限制的進(jìn)給量是工藝要求，其值為 f=~，根據(jù) Z535鉆床說明書，選 f=（見《工藝設(shè)計手冊》表 ），又由《切削手冊》表 可以查出鉆孔時的軸向力，當(dāng) f==21mm 時，軸向力 Ff=7260N 軸向力的修正系數(shù)為 ，故 Ff=7260N 根據(jù) Z535 鉆床說明書，機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度允許的最大軸向力為 Fmax=15696N，由于 FfFmax,故f=。 2）決定鉆頭的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命 由《切削手冊》表 ，當(dāng) do=18 mm 時，鉆頭后刀面最大磨鈍量取為 （ ~） mm,壽命 T=60min 3)決定切削速度 由《切削手冊》表 可知 f=，雙修磨橫刃的鉆頭， do=18 mm時， Vt=17m/min 切削速度的修正系數(shù)由《切削手冊》表 可知 Ktv= Kmv= KTv= Klv= 所以 V=VtxKv==1000oVn d?? 所以 n =1000 18?? =255r/min 根據(jù) Z535 鉆床說明書 ,可考慮選擇 nc=275r/min(見《工藝設(shè)計手冊》表 ) 4）檢驗機(jī)床扭轉(zhuǎn)及功率 根據(jù)《切削手冊》表 ，當(dāng) f=， do=19 mm 時 Mc=, 根據(jù) Z535 鉆床說明書 ,當(dāng) nc=275r/min， Mm Mc 又根據(jù)《切削手冊》表 ，當(dāng) бb=(170~213)MPa do=20mm f==時 Pc= 根據(jù) Z535 鉆床說明書 , PcPE 所以有 Mc Mm PcPE 故選擇的切削用量可用。 即 f=(3)計算基本工時 mLt nf? 河北工程大學(xué) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 14 L=l+y+Δ 由 《切削手冊》表 查得 y+Δ=9mm 故 30 9275 mt ?? ?= （ 二 ） 擴(kuò) （ 1）加工條件 工藝要求：孔徑 d=, 孔深 l=30mm,通孔 ，用乳化液冷卻 機(jī)床 ： Z535 型立式鉆床 刀具 ：高速鋼擴(kuò)孔鉆頭 選擇高速鋼擴(kuò)孔鉆頭，其直徑 do=,鉆頭幾何形狀為：由《切削手冊》表 ro=18o ao=10o kr=60o krε=30o β=15o ba1=1mm (2) 切削用量 1) 決定進(jìn)給量 f a)、按加工要求決定進(jìn)給量 根據(jù)《切削手冊》表 ，當(dāng)鑄鐵的強(qiáng)度 бb? 200HBS do=時， f=(~)mm/r 由于 L/d=30/= 因擴(kuò)孔之后還須鉸孔 ，故取修正系數(shù) K= 所以 f=(~)=(~)mm/r b) 按鉆頭強(qiáng)度決定進(jìn)給量 根據(jù)表 ， 當(dāng) бb=190MPa,do=,鉆頭強(qiáng)度允 許的進(jìn)給量f=c)按機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度決定進(jìn)給量 根據(jù)表 ，當(dāng) бb?? 210MPa,do?? ,機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的軸向力為 11760N（ Z535 鉆床允許的軸向力為 15696N（見《工藝設(shè)計手冊》表 ）時，進(jìn)給量為 。 從以上三個進(jìn)給量比較可以看出，受限制的進(jìn)給量是工藝要求，其值為 f=（ ~） mm/r，根據(jù)Z535 鉆床說明書，選 f=（見《工藝設(shè)計手冊》表 ），又