CA6140车床对开螺母加工工艺及铣开专用夹具设计【含CAD图纸、说明书】
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CA6140
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课程设计 机械制造技术课程设计说明书设计题目： 制定开和螺母零件的加工工艺， 设计夹具 序言机械制造工艺学课程设计是我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计，了解并认识一般机器零件的生产工艺过程，巩固和加深已学过的技术基础课和专业课的知识，理论联系实际，对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后的工作打下一个良好的基础，并且为后续课程的学习大好基础。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。I目录设计任务书I序言II课程设计说明书正文：第1章 零件的分析11.1 零件的作用11.2 零件的工艺分析1第2章 工艺规程设计22.1 确定毛坯的制造形式22.2 几面选择22.3 制定工艺路线22.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定32.5 确定切削用量及基本工时3第3章 专用夹具设计53.1 设计主旨53.2 夹具设计53.2.1 定位基准的选择53.2.2 切削力和加紧力计算53.2.3 定位误差分析53.2.4 夹具设计及操作的简要说明6参考文献7致谢8第1章 零件的分析1.1 零件的作用题目所给定的零件是CA6140车床上的对开螺母，也称开合螺母。其作用是为了传递机床梯形丝杠的动力。当开合螺母处于“开”的位置（即其手柄在上方）时，丝杠（或称“丝杆”）的旋转运动将无法传递给溜板箱；反之，则丝杠的旋转运动将传递给溜板箱，由溜板箱将其转换成溜板的直线运动，完成刀具的纵向移动，平时机床溜板用光杠传动的，车螺纹的时候对开螺母闭合，用梯形丝杠传动，从而完成诸如车削螺纹等工作。1.2 零件的工艺分析该零件结构比较简单，其主要加工的面只有62、52外圆柱面，M41.5的梯形螺纹。因此先将零件当做轴类零件进行加工，再扩孔，进行螺纹加工，钻4个螺纹孔，最后再将零件切开一分为二。零件精度及表面粗糙度要求较高，因此要合理安排精加工，以保证达到要求。零件图：第2章 工艺规程设计2.1 确定毛坯的制造形式零件材料为球墨铸铁,考虑到球墨铸铁的抗缺口敏感性，减震性和耐优良等特点,因此应该选用铸件,以便使开合螺母在使用中耐磨性良好,保证零件工作可靠。将融化了的金属浇注到旋转着的模型中，由于离心力的作用，金属液粘贴于模型的内壁上，凝结后所得铸件外形与模型内壁的形状相同，使用这种方法可以毋需浇注口，故能显著地减少金属的消耗。由于免除了砂型和制模的设备，以及减少了铸工车间的面积，生产成本就有了降低；这样得来的铸件具有紧密与微细的颗粒结构及较好的机械性能。因此采用离心铸造,这从提高生产率、保证加工精度来考虑也是应该的。2.2 几面选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证、生产率得到提高。否则不但加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。粗基准的选择：对于一般轴类零件而言，以外圆作为粗基准是完全合理的。因此对本零件来说，选择以62外圆柱面作为粗基准面加工62外圆柱面和右端面。精基准的选择：使用经过加工的表面作为定位基准，采用加工了的62外圆柱面和右端面作为精基准。2.3 制定工艺路线制定工艺路线的出发点，是应该使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到妥善的保证。在生产纲领已确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用工夹具，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。工艺路线方案工序1：粗车62外圆及端面。工序2：粗车、半精车62和52外圆。工序3：精车62和52外圆。工序4：粗镗、精镗31.5。工序5：粗车梯形螺纹。工序6：精铰梯形螺纹。工序7：切断。工序8：精铣R23圆弧，去除毛刺。工序9：钻孔M6螺纹底孔孔，去除毛刺。工序10：攻M6螺纹底孔。工序11：终检。2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定由机械制造工艺简明手册表2.2-3、2.2-5、2.2-4、2.2-1可确定毛坯尺寸及公差。根据上述原始材料及加工工艺，分别对各加工表面的机械加工余量、工序尺寸确定如下：一端面粗车至113 l=2；62外圆粗车至62 2z=3；另一端面粗车至111 l=2；62外圆粗车至62 2z=3；52外圆精车至52 2z=0.3；半精车至52.3 2z=1.1；粗车至53.4 2z=1.6；62左轴肩面精车至103 l=0.3；半精车至102.7 l=0.7；粗车至102 l=1；62右轴肩面精车至8 l=0.3；半精车至8.3 l=0.7；粗车至9 l=1；31.5精镗至31.5 2z=1； 粗镗至30.5 2z=2；2.5 确定切削用量及基本工时工序7：钻2X5孔并加工螺纹孔2XM6。本工序采用计算法确定切削用量。（1）机床：摇臂钻床Z35（2）刀具选择：选用高速钢,锥柄标准麻花钻5，M6丝锥。（3）确定切削用量：2个孔共走2次刀,由切削手册表11-2，f=0.13mm/r, V=18m/min，n=1000*18/(3.14*5)=1146.5 r/min，根据机械制造工艺设计简明手册表4.2-12，取n机=1320r/min,所以 V =3.1413205/1000=20.7m/min 。（4）计算基本工时：钻孔工时：tm1= 2*l/fn=2(3+16+3)/(0.13*1320) =0.26min。攻丝工时：t= (l+l1+l2)/fn+(l+l1+l2)/fn0l1=(1-3)p, l2 =(2-3)pn0为丝锥或工件回程的转速，p为加工螺纹的螺距。根据机械加工工艺设计简明手册表2.3-20，P=1所以tm2=2*2(16+2+2)/(0.13*1000)=0.62 min。工序7：切断机床：铣床X63刀具：根据参照参考文献1表217，选细齿锯片铣刀切削深度：根据参考文献3表查得：进给量,根据参考文献1表查得切削速度。机床主轴转速：，按照参考文献取。实际切削速度：进给量：工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度： =63mm刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间： 最后，将以上各工序切削用量、工时定额的计算结果，连同其他加工数据，一并填如机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片中。第3章 专用夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，通常要设计专用夹具。3.1 3.1 问题的提出本夹具要用于CA6140车床对开螺母铣开的设计夹具精度等级为IT12级，粗糙度为12.5。本道工序只精铣一下即达到各要求，因此，在本道工序加工时，我们应首先考虑保证CA6140车床对开螺母铣开夹具设计的各加工精度，如何提高生产效率，降低劳动强度。3.2 3.2 夹具设计3.2.1 3.2.1 定位基准的选择拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此零件图没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。52外圆和其两端面都已加工好，为了使定位误差减小，选择已加工好的52外圆和其端面作为定位精基准，来设计本道工序的夹具，以已加工好的52外圆的端面作为定位夹具。 为了提高加工效率，缩短辅助时间，决定用简单的螺旋压板夹紧机构作为夹紧机构。3.2.2 3.2.2切削力和夹紧力计算（1）刀具： YG6锯片铣刀机床： 铣床X6132 由3 所列公式 得 查表 9.48 得其中： 修正系数 z=24 代入上式，可得 F=889.4N 因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。安全系数 K=其中：为基本安全系数1.5 为加工性质系数1.1 为刀具钝化系数1.1 为断续切削系数1.1 所以 （2）夹紧力的计算根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。即：安全系数K可按下式计算有：式中：为各种因素的安全系数，查参考文献5表可得： 所以有： 螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算有：式中参数由参考文献5可查得： 其中： 螺旋夹紧力：该夹具采用螺旋夹紧机构，用螺栓通过弧形压块压紧工件，受力简图如下：图3.1 移动压板受力简图由表得：原动力计算公式 即： 由上述计算易得： 由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。 3.3 3.3零件加工误差分析工件在车床夹具上加工时，加工误差的大小受工件在夹具上的定位误差、夹具误差、夹具在主轴上的安装误差和加工方法误差的影响。如夹具图所示，在夹具上加工时，尺寸的加工误差的影响因素如下所述：注：V型块夹角=90。基准位移误差：工件以外圆柱面在V型块定位，由于工件定位面外圆直径有公差D，因此对一批工件来说，当直径由最小DD变大到D时，工件中心（即定位基准）将在V型块的对称中心平面内上下偏移，左右不发生偏移，即工件由变大到,其变化量（即基准位移误差）从图（a）中的几何关系退出：Y=基准不重合误差：从图（b）中设计基准与定位基准不重合，假设定位基准不动，当工件直径由最小DD变到最大D时，设计基准的变化量为，即基准不重合误差B=。从图(c)中可知，设计基准为工件的下母线。即，上述方向由a到a与定位基准变到的方向相反，故其定位误差D是Y与B之差. D=YB=0.207D=0.2070.01=0.00207D=0.00207T 即满足要求。 夹紧误差 ： 其中接触变形位移值： 磨损造成的加工误差：通常不超过 夹具相对刀具位置误差：取误差总和：从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。3.4 3.5定向键与对刀装置设计定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台T形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。根据GB220780定向键结构如图所示：图 3.3 夹具体槽形与螺钉图根据T形槽的宽度 a=25mm 定向键的结构尺寸如下：表 3.1 定向键数据表 BLHhD夹具体槽形尺寸公称尺寸允差d允差公称尺寸允差D25-0.014-0.0454014615624+0.0237对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定刀具与夹具的相对位置。由于本道工序是完成后加工，所以选用对刀块。塞尺选用平塞尺，其结构如下图所示： 图 3.5 平塞尺图塞尺尺寸为：表 3.2 平塞尺尺寸表公称尺寸H允差dC3-0.0060.253.5 3.4确定夹具体结构尺寸和总体结构夹具体设计的基本要求（1）应有适当的精度和尺寸稳定性夹具体上的重要表面，如安装定位元件的表面、安装对刀块或导向元件的表面以及夹具体的安装基面，应有适当的尺寸精度和形状精度，它们之间应有适当的位置精度。为使夹具体的尺寸保持稳定，铸造夹具体要进行时效处理，焊接和锻造夹具体要进行退火处理。（2）应有足够的强度和刚度 为了保证在加工过程中不因夹紧力、切削力等外力的作用而产生不允许的变形和振动，夹具体应有足够的壁厚，刚性不足处可适当增设加强筋。（3）应有良好的结构工艺性和使用性夹具体一般外形尺寸较大，结构比较复杂，而且各表面间的相互位置精度要求高，因此应特别注意其结构工艺性，应做到装卸工件方便，夹具维修方便。在满足刚度和强度的前提下，应尽量能减轻重量，缩小体积，力求简单。（4）应便于排除切屑在机械加工过程中，切屑会不断地积聚在夹具体周围，如不及时排除，切削热量的积聚会破坏夹具的定位精度，切屑的抛甩可能缠绕定位元件，也会破坏定位精度，甚至发生安全事故。因此，对于加工过程中切屑产生不多的情况，可适当加大定位元件工作表面与夹具体之间的距离以增大容屑空间：对于加工过程中切削产生较多的情况，一般应在夹具体上设置排屑槽。（5）在机床上的安装应稳定可靠夹具在机床上的安装都是通过夹具体上的安装基面与机床上的相应表面的接触或配合实现的。当夹具在机床工作台上安装时，夹具的重心应尽量低，支承面积应足够大，安装基面应有较高的配合精度，保证安装稳定可靠。夹具底部一般应中空，大型夹具还应设置吊环或起重孔。确定夹具体的结构尺寸，然后绘制夹具总图。详见绘制的夹具装配图。3.6 3.5夹具设计及操作的简要说明如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为夹具选择了压紧螺钉夹紧方式。本工序为精铣切削余量小，切削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。本夹具的最大优点就是结构简单紧凑。夹具的夹紧力不大，故使用手动夹紧。为了提高生产力，使用快速螺旋夹紧机构。 参考文献1吴 拓主编机械制造工艺与机床夹具课程设计指导.北京：机械工业出版社，20102艾兴、肖诗纲主编切削用量简明手册M.北京：机械工业出版社.3李益民主编.机械制造工艺设计简明手册M .北京：机械工业出版社，19934孟少农主编.机械加工工艺手册.机械工业出版社，19915王 栋主编.机械制造工艺课程设计指导书M.北京：机械工业出版社6梅 伶主编.模具课程设计指导北京：机械工业出版社，20107王卫卫主编.材料成形设备北京：机械工业出版社，20108甘永立主编.几何公差与检测上海：上海科学技术出版社，20089孙 桓、陈作模、葛文杰主编.机械原理北京：高等教育出版社，200610崇 凯主编.机械制造技术基础.化学工业出版社，199311王绍俊主编.
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