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畢業(yè)設計說明書
題 目： CA6140車床撥叉加工工裝設計
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畢業(yè)設計說明書 中文摘要
CA6140車床撥叉加工工裝設計
摘要 車床變速用撥叉是某企業(yè)產品的主要零件之一。于是需要設計關鍵工序的專用夾具及加工用組合機床，而且夾具采用液壓驅動，組合機床采用液壓滑臺。工藝設計以保證質量穩(wěn)定、生產可靠為原則。對工件進行加工時，為了保證加工要求，首先要使工件相對于刀具及機床有正確的位置，并使這個位置在加工過程中不因外力的影響而變動。為此，在進行機械加工前，首先要將工件裝夾好。用夾具裝夾工件有下列優(yōu)點：能穩(wěn)定地保證工件的加工精度；能提高勞動生產率；能擴大機床的使用范圍；能降低成本。
關鍵詞 撥叉 工藝設計 機床 加工過程
畢業(yè)設計說明書 外文摘要
Variable-speed lathe processing equipment design
Abstract
Variable speed lathe with a fork is the product of one of the main parts. So the key processes necessary to design a special fixture and the combination of processing machine tools, fixtures and the use of hydraulic drives, hydraulic slide combination of the use of Taiwan machine tool. Process design to ensure stable quality, reliable production of principle. Processing of the workpiece, the processing requirements in order to ensure, first of all to the workpiece and the machine tool relative to a correct position, and this location is not in the process due to the impact of external changes. To this end, during the pre-machining the first workpiece to a good setup. Workpiece clamping fixture with the following advantages: can guarantee the stability of the machining accuracy of workpiece; will increase labor productivity; to expand the use of machine tools; to reduce costs.
Keywords fork Process design Machine tool Process
目錄
引言 - 1 -
1 零 件 的 分 析 - 1 -
1.1 零件的作用 - 1 -
1.2 零件的工藝分析 - 1 -
2 工 藝 規(guī) 程 設 計 - 2 -
2.1確定毛坯的制造形式 - 2 -
2.2 基面的選擇 - 2 -
2.2.1粗基準的選擇 - 3 -
2.2.2 精基準的選擇 - 3 -
2.3 制定工藝路線 - 3 -
2.3.1 工藝路線方案一 - 3 -
2.3.2 工藝路線方案二 - 3 -
2.3.3 工藝方案的比較與分析 - 4 -
2.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 - 5 -
2.5 確定切削量及基本工時 - 6 -
2）鉆頭磨鈍標準及壽命 - 7 -
3）切削速度 - 7 -
3 夾具設計 - 12 -
3.1 問題的提出 - 12 -
3.2 夾具設計 - 13 -
3.2. 1 定位基準選擇 - 13 -
3.2.2 切削力及夾緊力計算 - 13 -
3.3 具體夾具的裝配圖見附圖 - 14 -
3.4 夾具設計及操作的簡要說明 - 14 -
結 論 - 15 -
參考文獻 - 16 -
致 謝 - 17 -
CA6140車床撥叉加工工裝設計
引言
機械制造工藝學課畢業(yè)計使我們學完了大學的全部基礎課、技術基礎課以及大部分專業(yè)課之后進行的.這是我們在進行畢業(yè)設計之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習,也是一次理論聯(lián)系實際的訓練,因此,它在我們四年的大學生活中占有重要的地位。
就我個人而言，我希望能通過這次課程設計對自己未來將從事的工作進行一次適應性訓練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后參加祖國的“四化”建設打下一個良好的基礎。
由于能力所限，設計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指教。
1 零 件 的 分 析
1.1 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中，主要起換檔，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。零件上方的φ22孔與操縱機構相連，二下方的φ55mm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。
1.2 零件的工藝分析
零件的材料為HT200，灰鑄鐵生產工藝簡單，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
需要加工的表面：
1.小孔的上端面、大孔的上下端面；
2.小頭孔mm以及與此孔相通的mm的錐孔、螺紋
孔；
3.大頭半圓孔mm；
位置要求：
小頭孔上端面與小頭孔中心線的垂直度誤差為0.05mm、大孔的上下端面與小頭孔中心線的垂直度誤差為0.07mm。
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。再根據各加工方法的經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，所以根據上述技術要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。
2 工 藝 規(guī) 程 設 計
2.1確定毛坯的制造形式
零件材料為HT200?？紤]到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，生產類型為大批生產，故選擇鑄件毛坯。選用鑄件尺寸公差等級CT9級，已知此撥叉零件的生產綱領為4000件/年，零件的質量是1.0Kg/個，可確定該撥叉生產類型為大批生產，所以初步確定工藝安排為：加工過程工序劃分階段；工序適當集中；加工設備以通用設備為主，大量采用專用工裝。
2.2 基面的選擇
基面的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一。基面選擇得正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產效率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成大批報廢，使生產無法正常進行。
2.2.1粗基準的選擇
以零件的底面為主要的定位粗基準，以兩個小頭孔外圓表面為輔助粗基準。這樣就可以達到限制五個自由度，再加上垂直的一個機械加緊，就可以達到完全定位。
2.2.2 精基準的選擇
考慮要保證零件的加工精度和裝夾準確方便，依據“基準重合”原則和“基準統(tǒng)一”原則，以粗加工后的底面為主要的定位精基準，以兩個小頭孔內圓柱表面為輔助的定位精基準。當設計基準和工序基準不重合時，應該進行尺寸換算，這在以后還要專門的計算，此處不再重復。
2.3 制定工藝路線
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。再生產綱領已確定為大批生產的條件下，可以考慮采用萬能性機床配以專用的夾具，并盡量使工序集中來提高生產率。處此之外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量下降。
2.3.1 工藝路線方案一
工序Ⅰ 粗銑Ф40mm孔的兩頭的端面，Ф73mm孔的上下端面。
工序Ⅱ 精銑Ф40mm孔的兩頭的端面，Ф73mm孔的上下端面。
工序Ⅲ 粗鏜、半精鏜、精鏜Ф55mm孔至圖樣尺寸。
工序Ⅳ 鉆、擴、鉸兩端Ф22mm孔至圖樣尺寸。
工序Ⅴ 鉆M8的螺紋孔，鉆Ф8的錐銷孔鉆到一半，攻M8的螺紋。
工序Ⅵ 銑斷保證圖樣尺寸。
工序Ⅶ 去毛刺，檢查。
2.3.2 工藝路線方案二
工序Ⅰ 粗銑Ф40mm孔的兩頭的端面。
工序Ⅱ 鉆、鉸兩端Ф22mm孔之圖樣尺寸。
工序Ⅲ 粗銑中間孔上端面至Ф25mm，周徑至Ф71mm；粗銑中間孔下端面至22mm，周徑至Ф71mm；精銑兩頭孔的端面至50mm；精銑中間孔上端面至25mm，周徑至Ф73mm；精銑中間孔下端面至周徑至Ф73mm；
工序Ⅳ 粗鏜、半精鏜、精鏜Ф55mm孔至圖樣尺寸。
工序Ⅴ 鉆Ф8mm的錐銷孔鉆到一半，然后與軸配做鉆通，再鉆M8x1mm的螺紋孔，攻M8x1mm的螺紋。
工序Ⅵ 銑斷保證圖樣尺寸
工序Ⅶ 去毛刺，檢查。
2.3.3 工藝方案的比較與分析
上述兩個工藝方案的特點在于：方案一是先加工完與Ф22mm的孔有垂直度要求的面再加工孔。而方案二悄悄相反，先是加工完Ф22mm的孔，再以孔的中心軸線來定位加工完與之有垂直度要求的三個面。方案一的裝夾次數少，但在加工Ф22mm的時候最多只能保證一個面定位面與之的垂直度要求。其他兩個面很難保證。因此，此方案有很大的弊端。方案二在加工三個面時都是用Ф22mm孔的中心軸線來定位這樣很容易就可以保證其與三個面的位置度要求。這樣也體現(xiàn)了基準重合的原則。很是審美！其他的工序尤為平常簡單無需再議。這樣一比較最終的工藝方案為：
工序Ⅰ 粗銑Ф40mm孔的兩頭的端面。
工序Ⅱ 鉆、鉸兩端Ф22mm孔之圖樣尺寸。
工序Ⅲ 粗銑中間孔上端面至Ф25mm，周徑至Ф71mm；粗銑中間孔下端面至22mm，周徑至Ф71mm；精銑兩頭孔的端面至50mm；精銑中間孔上端面至25mm，周徑至Ф73mm；精銑中間孔下端面至周徑至Ф73mm；
工序Ⅳ 粗鏜、半精鏜、精鏜Ф55mm孔至圖樣尺寸。
工序Ⅴ 鉆Ф8mm的錐銷孔鉆到一半，然后與軸配做鉆通，再鉆M8x1mm的螺紋孔，攻M8x1mm的螺紋。
工序Ⅵ 銑斷保證圖樣尺寸
工序Ⅶ 去毛刺，檢查。
以上工藝過程詳見“機械加工工藝過程綜合卡片”。
2.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
“CA6140車床撥叉”零件材料為HT200，毛坯重量約為1.6㎏,生產類型為大批生產，采用砂型鑄造毛坯。
根據上述原始資料及加工工藝，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：
1.外圓表面（Ф40mm及Ф73mm外表面）
考慮到此表面為非加工表面，其精度為鑄造精度CT9即可。又因它們是對稱的兩個零件最后還需銑斷，故對Ф40mm的中心軸線的尺寸偏差為120±1.25的范圍內。
2. 兩小孔
毛坯為實心，兩內孔精度要求界于IT7~IT8之間，參照《切屑加工簡明實用手冊》表8-21確定工序尺寸及余量：
鉆孔：Ф21.8mm 2Z=21.8mm
鉸孔：mm 2Z=0.2mm
3.中間孔（Ф55mm及Ф73mm）
中間孔尺寸相對較大可以鑄造，根據機械制造工藝設計手冊表1-13得：孔的鑄造毛坯為Ф49. Ф73的孔是在Ф55孔的基礎之上銑削加工得到，其軸向尺寸上下表面距離為30mm，由于其對軸向的尺寸要求不高，直接鑄造得到。參照《切屑加工簡明實用手冊》表8-95確定Ф73mm工序尺寸及余量：
粗銑：Ф71mm Z=4mm
精銑：Ф73mm Z=1mm
參照《切屑加工簡明實用手冊》表8-95確定Ф55mm工序尺寸及余量：
粗 鏜：Ф53mm 2Z=4mm
半精鏜：Ф54mm
精 鏜：Ф55mm
4.螺紋孔及銷孔
無可非議此銷尺寸鑄造為實體。
參照《切屑加工簡明實用手冊》表8-70確定鉆Ф8螺紋孔和Ф8圓柱銷孔及螺紋孔的攻絲。
5.銑斷
2.5 確定切削量及基本工時
工序Ⅰ 粗銑Ф40mm孔的兩頭的端面。
1. 加工條件
工件材料：HT200，硬度190～260HBS，σb =0.16Gpa，鑄造。
加工要求：粗銑兩頭端面至51mm、粗銑大孔端面至30mm。
機床：X52K立式銑床參數。
刀具：涂層硬質合金盤銑刀Ф45mm，選擇刀具前角γo＝＋5°后角αo＝8°，副后角αo’=8°，刀齒斜角λs=－10°,主刃Kr=60°,過渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°過渡刃寬bε=1mm。
2.計算切削用量
1）銑削深度 因為切削量較小，故可以選擇ap=2mm，一次走刀即可完成所需長度。
2）計算切削速度 按《簡明手冊》
V c=
算得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s
據X52K立式銑床參數，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,則實際切削速度 V c=3.14×80×475/1000=1.06m/s,實際進給量為
f zc=V fc/ncz=475/(300×10)=0.16mm/z。
3)校驗機床功率 查《簡明手冊》Pcc=1.5kw,而機床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗合格。
最終確定 ap=2mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=1.06m/s，f z=0.15mm/z。
4）計算基本工時
tm＝L/ Vf=9.4s。
工序Ⅱ 鉆、鉸兩端Ф22mm孔之圖樣尺寸。
1. 加工條件
工件材料：HT200，硬度190～260HBS，σb =0.16Gpa，鑄造。
加工要求：鉆孔至Ф21.8mm，精鉸至Ф22mm，保證孔壁粗糙度Ra=1.6μm。
機床：Z512臺式鉆床。
刀具：YG8硬質合金麻花鉆Ф21.8mm，鉆頭采用雙頭刃磨法，后角＝12°、二重刃長度=2.5mm、橫刀長b=1.5mm、寬l=3mm、棱帶長度 、° °、°。YG8硬質合金鉸刀Ф22mm。
2.計算切削量
1）查《切削用量簡明手冊》 。
按鉆頭強度選擇 按機床強度選擇，
最終決定選擇機床已有的進給量 。
2）鉆頭磨鈍標準及壽命
后刀面最大磨損限度（查《簡明手冊》）為0.5～０.８mm，壽命．
3）切削速度
查《切削用量簡明手冊》 修正系數 故。
查《簡明手冊》機床實際轉速為。
故實際的切削速度。
3. 計算基本工時
由于所有工步所用工時很短，所以使得切削用量一致，以減少輔助時間。
鉆和精鉸的切削用量如下：
鉆孔： 。
精鉸： 。
工序Ⅲ 粗銑中間孔上端面至Ф25mm，周徑至Ф71mm；粗銑中
間孔下端面至22mm，周徑至Ф71mm；精銑兩頭孔的端面至50mm；精銑中間孔上端面至25mm，周徑至Ф73mm；精銑中間孔下端面至周徑至Ф73mm。
1. 加工條件
工件材料：HT200，硬度190～260HBS，σb =0.16Gpa，鑄造。
加工要求：粗銑中間孔上端面至Ф25mm，周徑至Ф71mm；粗銑
中間孔下端面至22mm，周徑至Ф71mm；精銑兩頭孔的端面至50mm；保證粗糙度Ra=3.2μm；精銑中間孔上端面至25mm，周徑至Ф73mm；精銑中間孔下端面至保證20mm,周徑至Ф73mm，保證端面粗糙度Ra=3.2μm，保證孔壁粗糙度Ra=6.3μm。
機床：X63臥式銑床。
刀具：涂層硬質合金盤銑刀Ф45mm，選擇刀具前角γo＝＋5°后角αo＝8°，副后角αo’=8°，刀齒斜角λs=－10°,主刃Kr=60°,過渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°過渡刃寬bε=1mm。
2.計算切削量
1）銑削深度 因為切削量較小，故可以選擇ap=4mm，一次走刀即可完成所需長度。
2）計算切削速度 按《簡明手冊》
V c=
算得 Vc＝98mm/s，n=780r/min,Vf=490mm/s
據X52K立式銑床參數，選擇nc=750r/min,Vfc=475mm/s,則實際切削速度 V c=3.14×80×750/1000=1.78m/s,實際進給量為
f zc=V fc/ncz=750/(300×10)=0.25mm/z。
3)校驗機床功率 查《簡明手冊》Pcc=2kw,而機床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗合格。
最終確定 ap=1mm，nc=750r/min,Vfc=475mm/s，V c=1.78m/s， f z=0.15mm/z。
4）計算基本工時
粗銑中間孔上端面至Ф25 mm，周徑至Ф71mm；tm1=L/ Vf=13s
粗銑中間孔下端面至22mm，周徑至Ф71mm；tm2=L/ Vf=13s
精銑小孔上端面至50mm，tm3=L/ Vf=8s；
精銑中間孔上端面至周徑至Ф73mm，tm4= L/ Vf=10s；
精銑中間孔下端面至周徑至Ф73mm，tm5= L/ Vf=10s。
工序Ⅳ 粗鏜、半精鏜、精鏜Ф55mm孔至圖樣尺寸。
1. 加工條件
工件材料：HT200，硬度190～260HBS，σb =0.16Gpa，鑄造。
加工要求：粗鏜中間孔至Ф53mm、半精鏜中間孔至Ф54mm、精鏜中間孔至Ф55mm。
機床：T616臥式鏜床。
刀具：YG8硬質合金鏜刀。
2.計算切削量
單邊余量 分三次切除，則 第一次。根據《簡明手冊》4.2-20查得，取 。根據《簡明手冊》4.2-21查得，?。?。
3.計算切削基本工時：
同理，當第二次，第三次時，進給量和，機床主軸轉速都取64r/min，切削基本工時分別為100s和80s。
工序Ⅴ 鉆Ф8mm的錐銷孔鉆到一半，然后與軸配做鉆通，再鉆M8x1mm的螺紋孔，攻M8x1mm的螺紋。
1. 加工條件
工件材料：HT200，硬度190～260HBS，σb =0.16Gpa，鑄造。
加工要求：先鉆Ф8mm的錐銷孔，鉆到一半后將與該孔配合的軸安裝進去，把兩者配做加工，為的使保證孔與軸的同軸度，同時在尺寸上保證距上端面10mm；再鉆M8x1mm的螺紋孔，攻M8x1mm的螺紋。
機床：組合機床。
刀具：Ф8mm麻花鉆、Ф7.5mm麻花鉆、Ф8mm的絲錐。
2.計算切削量
（1）鉆Ф8mm的錐銷孔
根據《切削手冊》查得，進給量為0.18～0.33mm/z,現(xiàn)取f=0.3mm/z，v=5m/min，則：
查《簡明手冊》表4.2-15，取。所以實際切削速度為：
計算切削基本工時：
（2）鉆M8的螺紋孔
刀具：Ф7.5mm麻花鉆。
根據《切削手冊》查得，進給量為0.18～0.33mm/z,現(xiàn)取f=0.3mm/z，v=5m/min，則：
查《簡明手冊》表4.2-15，取。所以實際切削速度為：
計算切削基本工時：
（3）攻M8x1mm的螺紋
刀具：絲錐M6，P=1mm
切削量選為：，機床主軸轉速為：，按機床使用說明書選?。海瑒t ；機動時，，計算切削基本工時：
工序Ⅵ 銑斷保證圖樣尺寸
1. 加工條件
工件材料：HT200，硬度190～260HBS，σb =0.16Gpa，鑄造。
加工要求：銑斷后保證兩邊對稱相等。
刀具：YG硬質合金圓盤銑刀，厚度為4mm。
機床：組合機床。
2.計算切削量
查《切削手冊》，選擇進給量為：,切削速度為：，則：
根據《簡明手冊》表4.2-39，取，故實際切削速度為：
查《切削手冊》表4.2-40，剛好有。
計算切削基本工時：
工序Ⅶ 去毛刺，檢查。
3 夾具設計
為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。并設計工序Ⅰ 粗銑Ф40mm孔的兩頭的端面。
3.1 問題的提出
本夾具是用來粗銑Ф40mm孔的兩頭的端面,包括后面工序的精銑，該工序完成后此端面主要作為后道工序的精基準，所以主要考慮如何提高勞動生產率,降低勞動強度和表面粗糙度要求。
3.2 夾具設計
3.2. 1 定位基準選擇
由于是第一道工序，只能是以底面為粗基準。由于底面是粗基準，所以采用四個球頭支撐釘。
3.2.2 切削力及夾緊力計算
1）.切削力
查表得其中： 修正系數
z=24
代入上式，可得 F=889.4N
因在計算切削力時，須把安全系數考慮在內。
安全系數 K=
其中：為基本安全系數1.5
為加工性質系數1.1
為刀具鈍化系數1.1
為斷續(xù)切削系數1.1
所以
2) 夾緊力
采用V型塊夾緊
防止轉動
=
K=2.5
=0.16
R=18
得出
=11.2
防止移動
=
K=2.5
=0.2
得出
=8686.1N
由于工件所受夾緊力大于工件所受的切削力，而且實際夾緊力大于所需夾緊力。故本夾具安全可靠。
3.3 具體夾具的裝配圖見附圖
3.4 夾具設計及操作的簡要說明
便于操作，降低成本。提高夾具性價比。本道工序為鏜床夾具選擇了壓緊螺釘夾緊方式。本工序為精鏜切削余量小，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)點就是結構如前所述，在設計夾具時，應該注意提高勞動生產率避免干涉。應使夾具
結構簡單，簡單緊湊。夾具的夾緊力不大，故使用手動夾緊。為了提高生產力，使用快速螺旋夾緊機構。
結 論
時間飛逝，本次畢業(yè)設計已經到尾聲了，回首這次設計，感概萬千。經過這次設計，我對砌塊成型機的布料系統(tǒng)進一步了解。混凝土砌塊成型機布料系統(tǒng)是成型機的重要組成部分，它的運行精度、運行平穩(wěn)性以及布料耙料器的耙料方式將直接影響制品的密實性(強度)，也對布料的均勻性、制品強度離散性有很大的影響。一般成型機布料系統(tǒng)由布料箱行走機構、布料箱體總成、耙料器總成和布料箱底板總成組成.
本次設計中，在指導老師的指導和建議下，我在一般砌塊成型機布料系統(tǒng)組成的基礎下，加上了一個壓塊機構，該機構通過驅動微型液壓缸推動擺桿，擺桿繞壓軸轉動，通過銷把轉矩傳遞給壓塊，獲得轉矩的壓塊對布料往下產生一定的壓力，從而能把更多的布料壓到下模箱的料槽了，這樣便可以提高磚塊的密實度，使磚塊的強度進一度得到提高。
除此之外，我初步學會了如何查找資料，如何應付一個問題，當然，堅持不懈和努力使必不可少的。這次設計是我們大學的最后一門課程，通過這門課程，我覺得對我們步入社會打下了一個很好的基礎。
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[18] 沈鴻，機械工程手冊，第14卷[M]．北京：機械工業(yè)出版社，1982.8.
[19]王光斗、王春福主編．機床夾具設計手冊．上海：上?？茖W技術出版社，2002,23.（5）.
[20]趙家齊主編．機械制造工藝學課程設計指導書．北京：機械工業(yè)出版社，2003,24.（1）.
[21] 孫巳德主編．機床夾具圖冊．北京：機械工業(yè)出版社，2000,28.（10）.
[22] 李慶余主編．機械制造裝備設計．北京：機械工業(yè)出版社,2009.10.
[23]王先逵主編．機械制造工藝學．北京：機械工業(yè)出版社，2002,30.（7）.
致 謝
本設計是在導師老師的悉心指導下完成的，他嚴謹的治學態(tài)度，精益求精的工作作風，敏捷的思維以及不拘一格的教導方式，都讓我感到由衷的敬佩，讓我看到了作為一名教師以身作則教育學生的風采特別是老師憨厚的笑容加上他那堅持不懈的那股韌勁，又深深地感染和激勵著我。在設計的過程中王老師比我們每一位學生更辛苦，為了指導我們做好設計經常性的加班熬夜，累了就喝杯茶水、抽跟煙繼續(xù)為我們內心的指導，在這里讓我深深的道一聲：老師，您辛苦了！我為我有您這樣的導師感到驕傲！是您的從嚴教導激勵我們不斷上進，克服設計中遇到的種種困難，學到更多的知識。
在此我還要感謝在我的設計過程中幫助過我的其他老師，有了你們的指導和意見使我的設計進行的更加順利。
同時我還要感謝跟我一組的同學，是我們的互幫互助使我們進步的更快，最后要感謝我宿舍的姐妹們和關心我的朋友、父母，感謝你們在我做設計是對我的關心！
和其他同學在本次畢業(yè)設計期間給予我的指導和幫助。由于個人能力所限，本設計難免存在缺點和錯誤，以及許多不足之處，懇請老師批評指正。
- 17 -
本科生畢業(yè)設計選題審批表
畢業(yè)設計題目
CA6140車床撥叉加工工裝設計
指 導 教 師
職 稱
學生具備條件
熟練做圖的能力、演算的能力，以及獨立分析問題的能力
選題完成形式
畢業(yè)設計說明書和圖紙
內 容 簡 要：
車床變速用撥叉是某企業(yè)產品的主要零件之一。于是需要設計關鍵工序的專用夾具及加工用組合機床，而且夾具采用液壓驅動，組合機床采用液壓滑臺。工藝設計以保證質量穩(wěn)定、生產可靠為原則。對工件進行加工時，為了保證加工要求，首先要使工件相對于刀具及機床有正確的位置，并使這個位置在加工過程中不因外力的影響而變動。為此，在進行機械加工前，首先要將工件裝夾好。用夾具裝夾工件有下列優(yōu)點：能穩(wěn)定地保證工件的加工精度；能提高勞動生產率；能擴大機床的使用范圍；能降低成本。
系主任簽字：
年 月 日
院長簽字：
年 月 日
2
選題的依據及意義（包括課題的理論價值和實踐價值；國內外的研究概況等）：
機械制造技術是研究產品設計、生產、加工制造、維修服務乃至回收再生的整個過程的工程學科，是以提高質量、效益、競爭力為目標，包含物質流、信息流和能量流的完整的系統(tǒng)工程。隨著社會的發(fā)展，人們對于產品的要求也發(fā)生了很大的變化，要求品種要多樣、更新要快捷、質量要高當、使用要方便、價格要合理、外形要美觀、售后服務要好、要滿足人們越來越高的要求，就必須采用先進的制造技術。
機械自動化，主要指在機械制造業(yè)中應用自動化技術，實現(xiàn)加工對象的連續(xù)自動生產，實現(xiàn)優(yōu)化有效的自動生產過程，加快生產投入物的加工變換和流動速度。機械自動化技術的應用與發(fā)展，是機械制造業(yè)技術改造、技術進步的主要手段和技術發(fā)展的主要方向。機械自動化的技術水準，不僅影響整個機械制造業(yè)的發(fā)展，而且對國民經濟各部門的技術進步有很大的直接影響。
近年來，我國的制造業(yè)不斷采用先進制造技術，但與工業(yè)發(fā)達國家相比，仍然存在一個階段性的整體上的差距。
工業(yè)發(fā)達國家較廣泛的采用高精密加工、精細加工、微細加工、微型機械和微米/納米技術、激光加工技術、電磁加工技術、超塑加工技術以及復合加工技術等新型加工方法。我國普及率不高，尚在開發(fā)、掌握之中。
與工業(yè)發(fā)達國家相比，我國的機械制造仍存在階段性的差距。集中表現(xiàn)為制造技術的落后——在設計方法和手段、制造工藝、制造過程自動化及管理技術諸方面都明顯落后于工業(yè)發(fā)達國家。制造技術的落后嚴重制約了機械工業(yè)的進一步發(fā)展，使我國機械傳動工業(yè)的技術來源大部分依賴引進國外技術，全員勞動生產率低，機械產品質量差，可靠性低，缺乏競爭力。
本課題研究內容
撥叉是一種輔助零件，通過撥叉控制滑套與旋轉齒輪的接合?；咨厦嬗型箟K，滑套的凸塊插入齒輪的凹位，把滑套與齒輪固連在一起，使齒輪帶動滑套，滑套帶動輸出軸，將動力從輸入軸傳送至輸出軸。擺動撥叉可以控制滑套與不同齒輪的結合與分離，達到換檔的目的。分析這種動力聯(lián)接方式可知，車換檔時要減速，這樣可以減少滑套與齒輪之間的沖擊，延長零件的使用壽命。
題目給定的零件是CA6140撥叉它位于車床變速機構中，主要起換檔，使主軸回轉運動按照工作者的要求進行工作。
本課題研究方案
零件材料為HT200灰鑄鐵，考慮到零件需加工表面少，精度要求不高，有強肋，且工作條件不差，既無交變載荷，又屬于間歇工作，故選用金屬型鑄件，以滿足不加工表面的粗糙度要求及生產綱量要求。零件形狀簡單，因此毛坯形狀需與零件的形狀盡量接近，又因內孔很小，不可鑄出。
該撥叉用在CA6140的主軸上，和其他零件配合，在改變轉速的時候承受輕微的載荷，所以應該保證本零件的重要工作表面符合技術要求。
研究的創(chuàng)新之處
（1）應用了新型材料
（2）應用了新的夾緊機構
研究過程(含完成期限)
第5周——查閱資料，擬訂課題
第6周——查閱相關車床撥叉機械的設計資料，并進行概述和文獻綜合。
第7-9周——完成設計并繪制零件圖。
第10-12周——完成裝配圖。
第13周——完成所有的圖紙并進一步修改。
第14-15周——在以上基礎上完成畢業(yè)設計說明書一篇。
第16周——修改設計，并定稿。
第17周——答辯，提交相關材料，結束設計。
指導教師意見
指導教師簽名：
年 月 日
教研室意見
教研室主任簽名：
年 月 日
院系意見
主管領導簽名：
年 月 日
畢業(yè)設計成績單
院系
專業(yè)
入學時間
學號
學生姓名
班級
周數
起止日期
指導教師
職稱
論文（設計）題目
CA6140車床撥叉加工工裝設計
指
導
教
師
評
語
建議成績
指導教師簽名
年 月 日
評
閱
人
評
語
建議成績
評閱人簽名
年 月 日
答辯與評分
綜合成績
答辯小組
負責人簽名
年 月 日
本成績單一式二份，一份裝訂在畢業(yè)論文（設計）中，一份入學生學籍檔案。
優(yōu)秀畢業(yè)設計推薦表
論文題目
CA6140車床撥叉加工工裝設計
學生姓名
劉漢清
學 號
27
專 業(yè)
機械設計制造及其自動化
學 院
信息學院
指導教師
王雙喜
審稿說明：
1.對論文內容、論文質量、學術水平（含文字、圖表、公式）的評價。
2.對論文具體說明推薦的理由。
3.推薦的論文稿件是否符合編寫規(guī)范要求。
推薦人意見：
推薦人簽字： 年 月 日
院長簽字： 年 月 日
本科生畢業(yè)設計
開題報告
題 目CA6140車床撥叉加工工裝設計
學院名稱
專業(yè)名稱
年 級
學生姓名
學 號
指導教師
職 稱
年 月 日
畢業(yè)設計外文資料翻譯
系 部：
專 業(yè)：
姓 名：
學 號：
外文出處： Process Planning and Concurrent Engineering
附 件： 1.外文資料翻譯譯文；2.外文原文。
指導教師評語：
簽名：
年 月 日
附件1：外文資料翻譯譯文
工序制訂與并行工程
產品設計是用于產品，及它的部件裝配的計劃。為了把產品設計轉化成一個實際存在的物體，這需要一個制造計劃。而制訂一個這樣的計劃的行動就叫做工序制訂。它是產品設計和制造之間的連接。工序制訂包括決定加工順序和制造產品所必須完成的裝配步驟。在這篇文章中，我們將對工序制訂和他的一些相關的主題進行解釋。
首先，我們應該區(qū)別在這篇文章中被反復提到的工序制訂和生產計劃。工序制訂與如何制造產品和它的零件等工程技術問題有關。制造零件和裝配產品需要什么樣的設備和工具？工序制訂與產品制造物流管理有關系。它在工序制訂后面與原料分類及獲得滿足制造充分數量產品要求的資源有關。
工序制訂
工序制訂包括決定最適當的制造及裝配步驟和順序，可計劃的工序范圍和多樣性通常由于公司車間可用設備和技術能力而受到限制。在公司內部不能夠制造的零件必須到外部市場購買。工序制訂所提及的工序選擇同樣也受到詳細設計資料的限制。我們稍后將會回到這一點。
工序制訂通常是由制造工程師完成的。（工業(yè)工程師擁有其他權利。）工序制訂者必須熟悉工廠中詳細可用的制造流程并且能夠說明工程圖?；谥朴喺叩闹R，技術和經驗，用于制造每個零件的工序步驟以最合乎邏輯的順序被發(fā)展制訂。下列各項是在工序制訂范圍里的許多決定和詳細資料：
.設計圖的說明. 在工序制訂的開始，產品設計的這一部分（材料、尺寸、公差、表面處理、等等）必須進行分析。
.工序和順序. 工序制訂者必須選擇哪一個工序是必需的及必需工序的序列。此外還必須準備好一個簡短的工序步驟描述。
.設備選擇. 大體上，工序制訂者必須逐步展開利用工廠現(xiàn)有機器的計劃。另外，組件必須被購買或在新設備上的投資必須被制定。
.工具、沖模、鑄模、夾具、量具. 工序必須決定每個工序需要什么工具。這些工具的實際設計和制造通常通過委派工具設計部門和工具庫或者聯(lián)系專攻那種工具制造的外面廠商來完成。
.方法分析. 車間規(guī)劃、小工具、提升重物的提升間、甚至在一些人工操作情景中的肢體動作也被指定。
.操作步驟. 工作測量技術被用來為每個操作設定時間標準。
.切削工具和切削條件. 這些必須對加工操作通過推薦標準手冊來進行詳細說明。
零件工序制訂
對于單個零件，加工順序通過一種被稱為進路表的表格來進行文件證明備份。 （不是所有的公司使用進路表這個名字；另外的一個名字是“操作說明書。”）就如工程圖被用于詳細說明產品設計一樣，進路表被用于詳細說明工序計劃。他們是類似的，一個用于產品設計，另一個用于制造。典型的進路表，如圖21.1 中舉例，包括下列信息：（1）所有工作部分要執(zhí)行的操作都按照他們應當被執(zhí)行的順序列出來；（2）一個指出關于零件圖尺寸公差必須完成加工的每個操作的簡短描述；（3）用于完成這個操作的特定設備；（4）象沖模，鉆模，切削刀具，鉆夾具或夾具，和量具這樣的特定工具。一些公司還包括時間設置，周期標準和其他數據。他被稱為進路表是因為工序順序規(guī)定了零件在工廠中必須遵循的路線。如表21-1中，列出了在準備一個進路表時所需要的一些指導方針。
進路表
包含 XYZ在內的機械工廠
零件號
081099
材料 1050 H18 A1
序號
零件名稱
發(fā)電機軸
產品尺寸
60mm diam,206mm length
操作內容
面向末端(0.003mm).粗車直徑至52.00mm.在50.00mm處結束車削面向并車削長15.00mm直徑為42.00mm的軸肩
退刀結束.表面加工至200.00mm長.粗車直徑到52.0mm.至50.mm車削結束.
鉆4個直徑為7.5mm的孔
銑6.5mm深x方向5.00mm寬的槽
在對面銑寬10.00mm的槽
制訂者
MPGroover
校核: N.Needed
日期08/12/xx
頁數
1/1
注釋
加工方法
設備
裝備
時間設置
操作時間
10
20
30
40
50
lathe
L45
Drill
Mill
Mill
L45
G0810
D09
M32
F630
G0810
0.7hr
J555
F662
1.5hr
1.0hr
3.0min.
0.5hr
0.7hr
4.8min
5.2min
3.2min
6.2min
圖 21.1 詳細說明工序計劃的典型進路表
表21-1 準備一個進路表的典型指導方針
連續(xù)操作步驟的操作序號應該以10，20，30，等形式列出。如果必要的話這允許插入新的操作。
當一個工件從一個工作站到另一個工作站， 新的操作和序號必須進行詳細說明。
當一個工件從一個夾具到另一個夾具，盡管有可能在同一設備上，新的操作和序號也必須進行詳細說明。
當在一條生產線上如果一個工件從一個工人到另一個工人，新的操作和序號也必須進行詳細說明。
開始
原料
基礎工序
二級工序
特性加強工序
最后工序
完成零件
特性加強工序不一定是必須的
在特性加強之后,有時需要一些二級工序
圖21.2 在零件制造中的典型工序順序
制造單個零件的典型加工順序包括：（1）一個基本工序，（2）二級工序，（3） 提高物質特性工序，和（3）最后工序。在圖21.2中顯示了這種序列。一個基本工序決定了工件的起始造型。金屬鑄件，塑料成型，金屬精煉是基本工序中的實例。 起始造型常常必須通過改變起始造型操作（或者接近于最終造型）的二級工序來精制。二級工序習慣于和基本工序一起提供起始造型。當砂型鑄造是基本工序，車加工通常是二級工序。當軋鋼廠制造金屬片是基本工序，沖壓操作象沖裁和彎曲通常是二級工序。當塑料注入成型是基本工序時，二級工序通常是不必要的，因為他的大多數幾何特征制造通過別的方式如成型制造來完成。塑料成型和其他操作的二級工序被稱為凈成型工序的并發(fā)二級工序。需要一些但并不多的二級工序的操作就是所提到的近似凈成型工序。許多有印象的摸鍛件就是這一類。這類零件能夠經常在鍛造（初級工序）階段被成型，因此減少了必要的加工（二級工序）。
一旦模型被建立，許多零件的下一步是改良它們的機械物理性能。提高特性工序并不改變零件模型，然而，它卻能改變零件的物理特性。金屬零件的熱處理操作就是最普通的實例。類似的如玻璃通過熱處理來制造鋼化玻璃。對于大多數零件的制造來說，這些特性加強工序如在圖21.2指出的可選擇路徑那樣在加工工序中并不需要。
最后工序通常對零件（或裝配體）的表面提供一個涂層。例如電鍍，薄膜沉積技術，涂漆。表面處理的目的是改善外觀，改變顏色，或者表面保護防止腐蝕和磨損等等。在很多零件中最后工序是并不需要的；例如，塑料成型就很少需要最后程序。當必須需要最后程序，他通常是加工順序的最后一步。表21-2列出了一些普通原料加工的典型加工順序：
表21-2 一些典型加工順序
基本工序
開始原料
二級工序
最后成型
加強工序
最后工序
砂型鑄造
砂型鑄件
加工
車加工零件
（可選擇）
涂漆
拉摸鑄造
拉摸鑄件
（凈成型）
拉摸鑄造
（可選擇）
涂漆
玻璃鑄造
玻璃錠
擠壓 ，吹塑法
玻璃器皿
熱處理
（無）
注塑成型
模型制品
（凈成型）
成型塑料
（無）
（無）
軋扎
金屬片l
切割模
彎曲模
沖壓
（無）
電鍍 噴漆
軋扎
金屬片l
深沖壓
沖壓
（無）
電鍍 噴漆
鍛造
鍛件
（凈成型） 加工
機加工件
（無）
電鍍 噴漆
軋扎和 棒材拉拔
棒料
磨削加工
機加工件
熱處理
電鍍 噴漆
擠壓鋁
壓出型材
切削
擠壓零件
（無）
陽極電鍍 噴漆
霧化
金屬粉末
擠壓
PM 零件
燒結
噴漆
粉碎
陶器粉末
擠壓
陶器
燒結
上釉
錠拉拔
矽塊
鋸和碾磨
硅片
清洗
鋸 和 磨削
矽塊
氧化，
CVD，PVD
蝕化
IC芯片
表面處理
裝配工序制訂
一個既定產品的典型裝配方法由以下因素決定的：（1）預期產品數量；（2）裝配產品的復雜性，例如，不同組件的數量；和（3）常用裝配工序，例如，機械定位焊接。對于小數量產品，通常在人工裝配線上進行裝配。對于大量制造的一打或這樣組件的簡單零件，要采用適當的自動化裝配線。無論如何，這里有一個工作必須被完成的優(yōu)先順序。這個優(yōu)先需求經常用一個優(yōu)先表來進行圖表描繪。
裝配工序制訂包括裝配指令的發(fā)展，但是更詳細地，對于小批量生產，在一個崗位完成整個裝配。對于一個裝配線上的大批量生產，工序制訂由一種分配工作條件到裝配線個別工位并被叫做人工投入線性平衡法的程序組成。這種裝配線按照裝配線平衡解決方案決定的順序發(fā)送工作單元到個別工位。在個別組成，任意工具或夾具的工序制訂時，一條裝配線的決定，設計，和制造必須被完成,并且工作站的必須被列出來。
制造或購買決定
在工序制定過程中出現(xiàn)的一個重大問題是一個特定零件應該在公司內部的工廠內生產還是從外部銷售商處購買，并且這個問題的答案被認為是制造或購買決定。如果公司沒有技術設備或制造零件所必須的詳細制造工序中的專門技術，那么答案就很明顯了：因為沒有其他選擇零件必須購買。然而，在很多例子中，零件既可以在利用現(xiàn)有設備在內部制造或者可以從外部擁有相似制造能力的生產銷售商處購買。
在我們的關于制造或購買的決定的討論中，他應該認識到在開始幾乎所有的制造者從供應商那里購買原料。一個機械加工廠從一個金屬經銷商購買他的起動柄原料或從一個鑄造廠購買他的砂型鑄件。一個塑料成型廠從一個化工廠購買他的模塑料。一個沖壓廠可以去經銷商或直接從軋鋼廠購買金屬片。很少的公司能夠在操作中從原料一直進行垂直整合，這看來至少購買一些也許在他的工廠可以另外制造的零件是合理的。也有可能為公司使用的每一個組成要求制造或購買決定。
這里有許多影響制造或購買決定的因素。在表21-3中列出一列影響決定的因素和結果。一個人可能認為成本是決定是購買還是制造零件的最重要的因素。如果一個外部經銷商比公司工廠更精通于制造零件的工序，因而公司內部生產成本可能比經銷商賺取成本后的價格還要高?？墒?，如果購買決定導致公司工廠設備和勞動的閑置，可是購買零件的表面優(yōu)勢就會喪失?？紤]以下例子，例21.1制造或購買決定
為一個特定零件被引述的價格是100個單位的每單位$20.00。制造零件的成分如下所示：
單位原料成本=每單位$8.00
直接勞動成本=每單位6.00
勞動加班150%=每單位9.00
設備修理成本=每單位5.00
總計=每單位28.00
表21-3制造或購買決定因素
因素
在制造或購買決定的說明和效果
零件成本是如何比較的？
這也許被看作是在制造或購買決定的最重要的因素。然而，成本比較并不明顯，如例21.1
這種加工可以在內部使用嗎？
如果一個給定工序的設備和專門技術在內部不能用，那么購買是顯而易見的決定。經銷商經常適合精通特定工序，這使得他們在內外比較中有較強的成本競爭力。然而，如果公司不發(fā)展在對于制造該類型產品的重要特定工序的專門技術，這將影響公司的長期成本運算。
什么是產品總產量？
必需的單位總數在產品的生命上是主要因數。如果總生產量增大，這用意支持制造決定。較低的生產量支持購買決定。
什么是產品預期壽命？
較長的產品壽命趨向于支持這種決定
組成是不是一個標準項目？
標準目錄項目（舉例來說，硬件項目如螺栓，螺釘，螺母，和其他標準件）由那些專門制造這種產品的廠商以低成本制造。在標準件上，成本比較幾乎一直支持一個購買決定
供應商是否值得信賴？
一個經銷商在關鍵零件的交貨延誤將導致公司總裝配廠的停工。擁有保證交貨期和質量報告的供應商比那些有較少報告的供應商要受到優(yōu)先考慮的。
公司工廠是不是已經全能力操作？
在最高要求周期中，公司也許被迫從外部經銷商購買一部分必需的產品來增大列出工廠設備能力。
公司需要一個其它可能的供給來源嗎？
公司有時為他們的生產工廠從外部經銷商購買的零件來維持可選擇的貨源。
附件2：外文原文
Process Planning and Concurrent Engineering
The product design is the plan for the product and its components and subassemblies.To convert the product design into a physical entity ,a manufacturing plan is needed .The activity of developing such a plan is called process planning .It is the link between product design and manufacturing .Process planning involves determining the sequence of processing and assembly steps that must be accomplished to make the product .In the present chapter ,we examine processing planning and several related topics.
At the outset ,we should distinguish between process planning and production planning ,which is covered in the following chapter. Process planning is concerned with the engineering and technological issues of how to make the products and its parts. What types of equipment and tooling are required to fabricate the parts and assemble the product ? Production planning is concerned with the logistics of making the product .After process planning is concerned with ordering the materials and obtaining the resources required to make the product in sufficient quantities to satisfy demand for it.
Process Planning
Process planning involves determining the most appropriate manufacturing and assembly processes and the sequence in which they should be accomplished to produce a given part or product according to specifications set forth in the product design documentation.The scope and variety of processes that can be planned are generally limited by the available processing equipment and technological capabilities of the company of plant .Parts that cannot be made internally must be purchased from outside vendors. It should be mentioned that the choice of processes is also limited by the details of the product design.This is a point we will return to later.
Process planning is usually accomplished by manufacturing engineers .（Other titles include in industrial engineer.) The process planner must be familiar with the particular manufacturing processes available in the factory and be able to interpret engineering drawings .Based on the planner’s knowledge,skill,and experience ,the processing steps are developed in the most logical sequence to make each part .Following is a list of the many decisions and details usually include within the scope of process planning :
.Interpretation of design drawings. The part of product design must be analyzed (materials,dimensions,tolerances ,surface finished,etc.) at the start of the process planning procedure.
.Process and sequence. The process planner must select which processes are required and their sequence.A brief description of processing steps must be prepared.
.Equipment selection . In general , process planners must develop plans that utilize existing equipment in the plant .Otherwise ,the component must be purchased ,or an investment must be made in new equipment .
.Tools ,dies,molds,fixtures,and gages. The process must decide what tooling is required for each processing step.The actual design and fabrication of these tools is usually delegated to a tool design department and tool room ,or an outside vendor specializing in that type of tool is contacted.
Methods analysis . Workplace layout ,small tools ,hoists for lifting heavy parts ,even in some cases hand and body motions must be specified for manual operations .The industrial engineering department is usually responsible for this area.
.Work standards. Work measurement techniques are used to set time standards for each operation .
.Cutting tools and cutting conditions. These must be specified for machining operations ,often with reference to standard handbook recommendations.
Process Planning for parts
For individual parts,the processing sequence is documented on a form called a route sheet .(Not all companies use the name route sheet ;another name is “operation sheet .”)Just as engineering drawings are used to specify the product design ,route sheets are used to specify the process plan .They are counterparts,one for product design ,the other for manufacturing .A typical route sheet ,illustrated in Fig.21.1,includes the following information: (1) all operations to be performed on the work part ,listed in the order in which they should be performed ; (2) a brief description of each operation indicating the processing to be accomplished,with references to dimensions and tolerances on the part drawing; (3) the specific machines on which the work to be done; and (4) special tooling such as dies molds ,cutting tools,jigs or fixtures ,and gages.Some companies also include setup times ,cycle time standards,and other data.It is called a route sheet because the processing sequence defines the route that the part must follow in the factory .Some of the guidelines in preparing a route sheet are listed in Table 21-1.
Decisions on process to be used to fabricate a given part are based largely on the starting material for the part .This starting material is selected by the product designer.Once the material has been specified ,the range of the possible processing operation is reduced considerably .The product designer’s decisions on starting material are based primarily on functional requirements ,although economics and manufacturability a role in the selection.
Route Sheet
XYZ Machine Shop,Inc.
Part no.
081099
Material 1050 H18 A1
No.
Part name
Shaft ,generator
Stock size
60mm diam,206mm length
Operation description
Face end (approacx.3 mm).Rough turn to 52.00 mm diam Finish turn to 50.00 mm diam.Face and turn shoulder to 42.00 mm diam.and 15.00 mm lenghth
Reverse end.Face end to 200.00mm length.Rough turn to 52.00mm diam.Finish turn to 50.00mm diam
Drill 4radial holes 7.50mm diam
Mill 6.5 mm deep X 5.00 mm wide slot
Mill 10.00 mm wide flat ,opposite side.
Planner
MPGroover
Check by: N.Needed
Date 08/12/xx
Page
1/1
Comments
Dept
Machine
Tooling
Setup
Sdt
10
20
30
40
50
lathe
L45
Drill
Mill
Mill
L45
G0810
D09
M32
F630
G0810
0.7hr
J555
F662
1.5hr
1.0hr
3.0min.
0.5hr
0.7hr
4.8min
5.2min
3.2min
6.2min
Fig.21.1 Typical routes sheet for specifying the process plan
Table 21-1 Typical Guidelines in Preparing a Route Sheet
.Operation numbers for consecutive processing steps should be listed as 10,20,30,etc
This allows new operations to be inserted if necessary.
.A new operation and number shouled be specified when a work part leaves one workstation and is transferred to another station.
.A new operation and number should be specified if a part is transferred to another workholder(e.g...,jig or fixture),even if it is on the same machine tool.
.A new operation and number should be specified if the work part is transferred from one worker to another ,as on a production line.
Starting raw material
Basic process
Secondary process
Property-enhancing processes
Finishing operations
Finished part
Property-enhancing processes not always required
Additionary secondary processes sometimes required following property enhancement
Fig.21.2 Typical sequence of processes required in part fabrication
A typical processing sequence to fabricate an individual part consists of : (1) a basic process,(2)secondary processes ,(3) operations to enhance physical properties,and (4)finishing operations.The sequence is shown in Fig.21.2. A basic process determines the starting geometry of the workpart.Metal casting ,plastic molding ,and roling of sheet metal are examples of basic processes.The starting geometry must often be refined by secondary processes,operations that transform the starting geometry (or close to final geometry ).The secondary geometry processes that might be used are closely correlated to the basic process that provides the starting geometry.When sand casting is the basic processes,machining operations are generally the second processes .When a rolling mill produces sheet metal,stamping operations such as punching and bending are the secondary processes.When plastic injection molding is the basic process ,secondary operations are often unnecessary,because most of the geometric features that would otherwise require machining can be created by the molding operation.Plastic molding and other operation that require no subsequent secondary processing are called net shape processes.Operations that require some but not much secondary processing (usually machining ) are referred to as near net shape processes.Some impression die forgings are in this category .These parts can often be shaped in the forging operation(basic processes)so that minimal machining (secondary processing )is required .
Once the geometry has been established ,the next step for some parts is to improve their mechanical and physical properties .Operations to enhance properties do not alter the geometry of the part;instead,they alter physical properties .Heat treating operations on metal parts are the most common examples .Similar heating treatments are performed on glass to produce tempered glass.For most manufactured parts ,these property-enhancing operations are not required in the processing sequence ,as indicated by the alternative arrow path in Fig.21.2.
Finally finish operations usually provide a coat on the work parts (or assembly )surface. Examples inclued electroplating ,thin film deposition techniques ,and painting.The purpose of the coating is to enhance appearance ,change color ,or protect the surface from corrosion,abrasion ,and so forth .Finishing operations are not required on many parts ;for example, plastic molding rarely require finishing .When finishing is required ,it is usually the final step in the processing sequence .Table 21-2 presents some typical processing sequences for common materials used in manufacturing .
In most cases,parts and materials arriving at the factory have complete their basic process.Thus ,the first operation in the process plan follows the basic process that has provided the starting geometry of the part ..For example ,machined parts begain as bar stock or castings or forgings,which are purchased from outide vendors.The process plan begains with the machining operations in the company’s own plant .Stempings begin as sheet metal coils or strips that are bought from the rolling mill.These raw materials are supplied outside sources so that the secondary processes,property-enhancing operations ,and finishing operatios can be performed in the company’s own factory.
In addition to the route sheet ,a more detailed description of eac operation is usually prepared. This is filed in the particular production department office where the operation is performed.It lists specific details of the operation ,such as cutting conditionsand toolings(if the operation is machining )and other instructions that may be useful to the amchine operator.The desciptions often include sketches of the machine setup.
Table 21-2 Some Typical Process Sequence
Basic Process
Starting Material
Secondary processes
Final shape
Enhancing Processes
Finishing Processes
Sand casting
Sand casting
Machining
Machined part
(optional)
Painting
Die casting
Die casting
(Net shape)
Die casting
(optional)
Painting
Casting of glass
Glass ingot
Pressing ,blow molding
Glass ware
Heat treatment
(None)
Injection modeling
Molded part
(Net shape)
Plastic Molding
(None)
(None)
Rolling
Sheet metal
Blanking punching bending forming
Stamping
(None)
Plating painting
Rolling
Sheet metal
Deep drawing
Drawing
(None)
Plating painting
Forging
Forging
(near net shape) Machining
Machined part
(None)
Plating painting
Rolling and bar drawing
Bar stock
Machining grinding
Machined part
Heat treatment
Plating painting
Extrusion of aluminum
Extrudate
Cutoff
Extruded part
(None)
Painting anodizing
Atomize
Metal powders
Press
PM part
Sinter
Paint
Comminution
Ceramic powders
press
Ceramic ware
Sinter
Glaze
Ingot pulling
Silicon boule
Sawing and grinding
Silicon wafer
Cleaning
Sawing and grinding
Silicon boule
Oxidation,CVD,PVD
etching
IC chip
Coating
Processing Planning for Assemblies
The type of assembly method used for a given product depends on factors such as : (1) the anticipated production quantities ;(2) complexity of the assembled product ,for example ,the number of distinct components ;and (3)assembly processes used ,for example ,mechanical assembly versus welding .For a product that is to be made in relatively small quantities ,assembly is usually performed on manual assembly lines .For simple products of a dozen or so components,to be made in large quantities ,automated assembly systems are appropriate .In any case ,there is a precedence order in which the work must be accomplished .The precedence requirements are sometimes portrayed graphically on a precedence diagram.
Process planning for assembly involves development of assembly instructions,but in more detail .For low production quantities,the entire assembly is completed at a single station .For high production on an assembly line ,process planning consists of allocating work elements to the individual stations of the line, a procedure called line balancing.The assembly line routes the work unit to individual stations in the proper order as determined by the line balance solution.As in process planning for individual components ,any tools and fixtures required to accomplish an assembly task must be determined ,designed,and built;and the workstation arrangement must be
laid out.
Make or Buy Decision
An important question that arises in process planning is whether a given part should be produced in the company’s own factory or purchased from an outside vendor ,and the answer to this question is known as the make or buy decision .If the company does not possess the technological equipment or expertise in the particular manufacturing processes required to make the part ,then the answer is obvious: The part must be purchased because there is no internal alternative .However ,in many cases ,the part could either be made internally using existing equipment ,or it could be purchased externally from a vendor that process similar manufacturing capability.
In our discussion of the make or buy decision ,it should be recognized at the outset that nearly all manufactures buy their raw materials from supplies .A machine shop purchases its starting bar stock from a metal