CA6140车床杠杆_说明书

1、 机械制造技术基础课程设计 一、序言机械制造技术基础课程设计是我们在大学的全部基础课、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，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们四年的大学学习生活中占有重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己以后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，为今后参加祖国的“四化”建设打下一个良好的基础。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请老师给予指导。二、零件的分析（一）、零件的作用题目给出的零件是CA6140车床的杠杆。零件M6螺纹孔上端面连接着钢带，内铡有一

2、层酚醛石棉，用以增加摩擦制动力矩，达到制动效果。零件12.7孔上有钢球，连接着操纵齿杆，齿杆上有凹槽，当钢球处于中间位置时，主轴处于制动状态；当钢球连接操纵齿杆左边凹槽时，主轴正转；当钢球连接操纵齿杆右边凹槽时，主轴反转。所以，该零件的作用是通过控制零件上钢球在操纵齿杆上的位置控制主轴的正反转和制动。（二）、零件的工艺分析此车床杠杆主要是以25孔为中心对各个表面进行加工。其中的加工表面包括：25孔及其左右两个端面、12.7孔及其端面、M8螺纹孔及其上端尺寸为14的槽、M6螺纹孔及其倒角和上端面。其中各个表面之间并没有太高的位置要求，只是对其标出一般的相对位置，并无具体位置精度。而其他要求就是对

3、25孔及其右端面、12.7孔及其端面、M8螺纹孔上端尺寸为14的槽、M6螺纹孔上的倒角和上端面的一些表面粗糙度要求。由以上分析可知，对上面所说的各个加工表面可以先加工出25孔的左右两个端面和25孔，并保证他们的表面粗糙度要求，然后借助专用夹具加工其余的各个加工表面，并保证他们的表面粗糙度要求和位置要求。三、工艺规程设计（一）、确定毛坯的制造形式零件的材料HT200。考虑到零件在工作中处于润滑状态，采用润滑效果较好的铸铁。由于年产量为5000件，达到大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，铸造表面质量的要求高，故可采用铸造质量稳定的，适合大批生产的金属模铸造。（二）、基面的选择基面选择是工艺规程

4、设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。1、粗基准的选择。对于本零件而言，按照粗基准的选择原则，尽可能选择不加工表面为粗基准。可先选择本零件25孔的右端面为粗基准，粗铣一下左端面；再以25孔的左端面为粗基准，粗铣和精铣右端面。端面可以消除三个自由度，其余三个自由度可以由12.7孔凸缘的下缘和右缘、以及45圆柱面左切点各消除一个自由度。2、精基准的选择。对于本零件的精基准的选择，主要考虑基准重合原则和统一基准原则。可先以25孔的右端面为精基准，消除三个自由度，12.7孔凸

5、缘的下缘和右缘、以及45圆柱面左切点各消除一个自由度，钻、扩、铰25孔；再选择25孔的右端面和25孔为精基准，可消除五个自由度，另外一个自由度可由12.7孔凸缘的右缘或左端面消除，加工其余加工表面。同时，选择精基准时也要考虑到便于装夹的问题。（三）、制定工艺路线制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度的技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以考虑采用以专用机床、组合机床及专用夹具为主体组建的流水生产线，按工艺分散原则组织工艺过程，实现高生产率生产。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降低。1、工艺路线一：工序一粗铣25孔的左端面。工

6、序二粗铣25孔的右端面。工序三精铣25孔的右端面。工序四钻、扩、铰25孔。工序五粗铣12.7孔的端面。工序六钻、扩、铰12.7孔。工序七钻M8螺纹孔，锪14孔，攻M8螺纹。工序八钻M6螺纹孔，锪孔上的倒角，攻M6螺纹。工序九粗铣M6螺纹孔上端面。工序十精铣M6螺纹孔上端面。工序十一检查。2、工艺路线二：工序一粗铣25孔的左端面。工序二粗铣25孔的右端面。工序三精铣25孔的右端面。工序四钻、扩、铰25孔。工序五粗铣12.7孔的端面。工序六钻、扩、铰12.7孔。工序七粗铣M6螺纹孔上端面。工序八精铣M6螺纹孔上端面。工序九钻M6螺纹孔，锪孔上的倒角，攻M6螺纹。工序十钻M8螺纹孔，锪14孔，攻M8

7、螺纹。工序十一检查。比较上述两种工艺路线，第二种工艺路线不同于第一种的只是钻M8螺纹孔、M6螺纹孔与铣M6螺纹孔上端面的顺序不同，其它的先后顺序均没变化。通过分析发现这样的变动对于零件的尺寸精度和位置精度都没有太大的影响，只是对生产效率有所影响。但总的来说，从提高效率和保证精度这两个前提下，同时考虑到装夹的方便，并且考虑毛坯的端面与轴的轴线是否垂直决定了钻出来的孔的轴线与轴的轴线是否重合这个问题，发现第一种工艺路线比较理想。所以，我决定以第一种工艺路线进行生产。具体工艺路线如下：工序一以25孔的右端面为粗基准，12.7孔凸缘的下缘和右缘、以及45圆柱面左切点为辅助基准，粗铣25孔的左端面。工序

8、二以25孔的左端面为粗基准，12.7孔凸缘的下缘和右缘、以及45圆柱面左切点为辅助基准，粗铣25孔的右端面。工序三以25孔的左端面为粗基准，12.7孔凸缘的下缘和右缘、以及45圆柱面左切点为辅助基准，精铣25孔的右端面。工序四以25孔的右端面为精基准，12.7孔凸缘的下缘和右缘、以及45圆柱面左切点为辅助基准，钻、扩、铰25孔。工序五以25孔的右端面和25孔为精基准，12.7孔凸缘的右缘为辅助基准，粗铣12.7孔的端面。工序六以25孔的右端面和25孔为精基准，12.7孔凸缘的右缘为辅助基准，钻、扩、铰12.7孔。工序七以25孔的右端面和25孔为精基准，12.7孔左端面为辅助基准，钻M8螺纹孔，

9、锪14孔，攻M8螺纹。工序八以25孔的右端面和25孔为精基准，12.7孔左端面为辅助基准，钻M6螺纹孔，锪孔上的倒角，攻M6螺纹。工序九以25孔的右端面和25孔为精基准，12.7孔左端面为辅助基准，粗铣M6螺纹孔上端面。工序十以25孔的右端面和25孔为精基准，12.7孔左端面为辅助基准，精铣M6螺纹孔上端面。工序十一检查。（四）、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定CA6140车床杠杆的材料是HT200，重量约为0.85kg，生产类型为大批生产，采用金属模铸造。根据上述资料及加工工艺路线，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1、端面：25孔的左右两端面、12.7孔端面及

10、M6螺纹孔上端面。查机械制造工艺设计简明手册表2.22.5，取其端面长度余量均为2mm。铣削加工余量为：粗铣0.2mm精铣0mm2、25孔。查机械制造工艺设计简明手册表2.22.5，工序尺寸加工余量如下：钻孔1mm扩孔0.15mm铰孔0mm3、12.7孔。查机械制造工艺设计简明手册表2.22.5，工序尺寸加工余量如下：钻孔0.6mm扩孔0.075mm铰孔0mm4、M8螺纹孔及M6螺纹孔。查机械制造工艺设计简明手册表2.22.5，工序尺寸加工余量如下：钻孔0.1mm攻螺纹0mm其它尺寸直接由铸造得到。由于本设计规定的零件为大批生产，应该采用调整法加工。因此在计算最大、最小加工余量时，应按调整法加

11、工方式予以确认。综上所述，可得毛坯尺寸：25孔的左右两端面尺寸为34mm；M6螺纹孔上端面到25孔圆心尺寸为92。（五）确定切削用量及基本工时工件材料：HT200，b =0.16GPa，HB=190241，铸造。工序一：粗铣25孔的左端面，无表面粗糙度要求。机床：X6140卧式铣床。刀具：W18Cr4V硬质合金钢端铣刀。查切削用量简明手册：铣削深度：选择ap2mm。每齿进给量：f0.2mm/z。切削速度：根据V c=，算得 Vc98mm/s，n439r/min，Vf490mm/s。根据X6140卧式铣床参数，选择nc475r/min，Vfc475mm/s，则实际切削速度Vc3.14×

12、80×475/1000119.3m/min，实际进给量为f zcV fc/ncz475/(300×10)0.16mm/z。校验机床功率：Pcc=1.1kw，而机床所能提供功率Pcm>Pcc，故校验合格。最终确定 ap2mm，nc475r/min，Vfc475mm/s，V c119.3m/min，f z0.16mm/z。基本工时：tmL/ Vfc(75+90)/475=0.35min。工序二：粗铣25孔的右端面。机床：X6140卧式铣床。刀具：W18Cr4V硬质合金钢端铣刀。查切削用量简明手册：铣削深度：选择ap1.8mm。每齿进给量：f0.2mm/z。切削速度：根据V

13、 c=，算得 Vc109mm/s，n417r/min，Vf466mm/s。根据X6140卧式铣床参数，选择nc475r/min，Vfc475mm/s，则实际切削速度Vc3.14×80×475/1000119.3m/min，实际进给量为f zcV fc/ncz475/(300×10)0.16mm/z。校验机床功率：Pcc=1.1kw，而机床所能提供功率Pcm>Pcc，故校验合格。最终确定 ap1.8mm，nc475r/min，Vfc475mm/s，V c119.3m/min，f z0.16mm/z。基本工时：tmL/ Vfc(75+90)/4750.35min

14、。工序三：精铣25孔的右端面，保证表面粗糙度3.2。机床：X6140卧式铣床。刀具：W18Cr4V硬质合金钢端铣刀。查切削用量简明手册：铣削深度：选择ap0.2mm。每齿进给量：f0.2mm/z。切削速度：根据V c=，算得 Vc15mm/s，n61r/min，Vf122mm/s。根据X6140卧式铣床参数，选择nc75r/min，Vfc150mm/s，则实际切削速度Vc3.14×80×75/100019m/min，实际进给量为f zcV fc/ncz150/(75×10)0.2mm/z。校验机床功率：Pcc=1.1kw，而机床所能提供功率Pcm>Pcc，故

15、校验合格。最终确定 ap0.2mm，nc75r/min，Vfc150mm/s，V c19m/min，f z0.2mm/z。基本工时：tmL/ Vfc(75+90)/150=1.1min。工序四：钻、扩、铰25孔。机床：Z535立式钻床。（1）钻23孔：钻头：高速钢莫氏锥柄麻花钻。查切削用量简明手册，机械制造技术基础课程设计指导教程：进给量：f=0.250.40mm/r，L/D30/251.23，取f=0.32mm/r。 切削速度：v1018m/min，n138249r/min，取n195r/min，实际切削速度为v14m/min。基本工时：t10.56min。（2）扩23孔至24.7：钻头：硬

16、质合金莫氏锥柄扩孔钻。查切削用量简明手册，机械制造技术基础课程设计指导教程：进给量：f=0.550.60mm/r，L/D30/251.23，取f=0.57mm/r。 切削速度：取n100r/min，实际切削速度为v8m/min。基本工时：t20.61min。（3）铰24.7至25，保证表面粗糙度1.6：铰刀：硬质合金莫氏锥柄铰刀。查切削用量简明手册，机械制造技术基础课程设计指导教程：进给量：f1.03.0mm/r，L/D30/251.23，取f1.22mm/r。 切削速度：v4570m/min，n573892r/min，取n750r/min，实际切削速度为v59m/min。基本工时：t30.0

17、4min。本工序总工时：tmt1t2t31.21min。工序五：粗铣12.7孔的端面，保证表面粗糙度6.3。机床：X6140卧式铣床。刀具：W18Cr4V硬质合金钢端铣刀。查切削用量简明手册：铣削深度：选择ap2mm。每齿进给量：f0.2mm/z。切削速度：根据V c，算得 Vc98mm/s，n439r/min，Vf490mm/s。根据X6140卧式铣床参数，选择nc475r/min，Vfc475mm/s，则实际切削速度Vc3.14×80×475/1000119.3m/min，实际进给量为f zcV fc/ncz475/(300×10)0.16mm/z。校验机床功

18、率：Pcc=1.1kw，而机床所能提供功率Pcm>Pcc，故校验合格。最终确定 ap2mm，nc475r/min，Vfc475mm/s，V c119.3m/min，f z0.16mm/z。基本工时：tmL/ Vfc30/4750.06min。工序六：钻、扩、铰12.7孔。机床：Z535立式钻床。（1）钻11.5孔：钻头：高速钢群钻。钻头直径d11.5mm，尖高h0.69mm，圆弧半径R1.5mm，外刃长l3.11mm，横刃长b0.46mm，外刃锋角2135°，内刃锋角2120°，横刃斜角65°，内刃前角10°，内刃斜角20°，外刃后角&#

19、176;，圆弧后角18°。查切削用量简明手册，机械制造技术基础课程设计指导教程：进给量：查表522，当铸铁的强度为200241HBS，d=11.5时，f0.100.18mm/r。由于本零件在加工11.5孔时属于低刚度零件，故进给量应乘系数0.75，则 f(0.120.18)×0.75=0.090.14mm/r，查表410，根据Z535机床说明书，取f0.11mm/r。 切削速度：查表522，v1018m/min，n277498r/min，查表49，根据Z535机床说明书，取n400r/min，实际切削速度为v14.4m/min。基本工时：L6.7，t10.15min。（2）

20、扩11.5孔至12.55：钻头：高速钢群钻。利用12.55的钻头对11.5的孔进行扩钻。查切削用量简明手册，机械制造技术基础课程设计指导教程：进给量：扩钻的进给量可根据钻孔的进给量选取f(1.21.8)f(1.21.8)×0.110.1320.198mm/r，取f0.15mm/r。 切削速度：扩钻的切削速度可根据钻孔的切削速度选取v(1/21/3)v，n(1/21/3)n，所以有n(1/21/3)×400133200r/min，查表49，根据Z535机床说明书，取n140r/min，实际切削速度为v5.5m/min。基本工时：L6.7，t20.32min。（3）铰12.55

21、至12.7，保证表面粗糙度6.3：铰刀：高速钢铰刀。查切削用量简明手册，机械制造技术基础课程设计指导教程：进给量：查表527，ap0.075mm时，查表410，根据Z535机床说明书，取f0.96mm/r。 切削速度：查表527，ap0.075mm，f1.0mm/r时，v12.6m/min，则n316r/min，查表49，根据Z535机床说明书，取n275r/min，实际切削速度为v11m/min。基本工时：L6.7，t20.03min。（4）用12.7钢球对其进行检查。本工序总工时：tmt1t2t30.5min。工序七：钻M8螺纹孔，锪14孔，加工M8螺纹。（1）6孔：钻头：高速钢深孔钻。查

22、切削用量简明手册，机械制造技术基础课程设计指导教程：进给量：f=0.100.18mm/r，L/D16/62.73，取f=0.11mm/r。 切削速度：v1018m/min，n138249r/min，取n195r/min，实际切削速度为v3.7m/min。基本工时：t10.98min。（2）锪14孔，加工深度3mm，保证表面粗糙度3.2：钻头：高速钢平面锪钻。查切削用量简明手册，机械制造技术基础课程设计指导教程：进给量：f=0.100.15mm/r，L/D16/62.73，取f=0.15mm/r。 切削速度：v1225m/min，n273569r/min，取n400r/min，实际切削速度为v1

23、7.6m/min。基本工时：t20.08min。（3）攻M8螺纹：丝锥：高速钢细柄机用丝锥。查切削用量简明手册，机械制造技术基础课程设计指导教程：进给量：因为螺距为1.25mm，所以f=1.25mm/r。 切削速度：v8.0m/min，n314r/min。取n275r/min，实际切削速度为v6.5m/min。基本工时：t30.06min。本工序总工时：tmt1t2t31.12min。工序八：钻M6螺纹孔，锪孔上的倒角，攻M6螺纹。（1）4.5孔：钻头：高速钢麻花钻。查切削用量简明手册，机械制造技术基础课程设计指导教程：进给量：f=0.050.10mm/r，L/D20/4.54.4>3，

24、取f=0.11mm/r。 切削速度：v1018m/min，n138249r/min，取n195r/min，实际切削速度为v2.8m/min。基本工时：t1222.05min。（2）锪孔上的倒角，加工深度2mm，保证表面粗糙度6.3：钻头：高速钢120°锥面锪钻。查切削用量简明手册，机械制造技术基础课程设计指导教程：进给量：f=0.100.15mm/r，L/D20/4.54.4>3，取f=0.11mm/r。 切削速度：v1225m/min，n273569r/min，取n400r/min，实际切削速度为v7.5m/min。基本工时：t2220.18min。（3）攻M6螺纹：丝锥：高

25、速钢细柄机用丝锥。查切削用量简明手册，机械制造技术基础课程设计指导教程：进给量：因为螺距为1.0mm，所以f=1.0mm/r。 切削速度：v6.9m/min，n366r/min。取n400r/min，实际切削速度为v7.5m/min。基本工时：t3220.11min。本工序总工时：tmt1t2t32.34min。工序九：粗铣M6螺纹孔上端面。机床：X6140卧式铣床。刀具：W18Cr4V硬质合金钢端铣刀。查切削用量简明手册：铣削深度：选择ap1.8mm。每齿进给量：f0.2mm/z。切削速度：根据V c=，算得 Vc109mm/s，n417r/min，Vf466mm/s。根据X6140卧式铣床

26、参数，选择nc475r/min，Vfc475mm/s，则实际切削速度Vc3.14×80×475/1000119.3m/min，实际进给量为f zcV fc/ncz475/(300×10)0.16mm/z。校验机床功率：Pcc=1.1kw，而机床所能提供功率Pcm>Pcc，故校验合格。最终确定 ap1.8mm，nc475r/min，Vfc475mm/s，V c119.3m/min，f z0.16mm/z。基本工时：tmL/ Vfc40/4750.08min。工序十：精铣M6螺纹孔上端面。机床：X6140卧式铣床。刀具：W18Cr4V硬质合金钢端铣刀。查切削用量

27、简明手册：铣削深度：选择ap0.2mm。每齿进给量：f0.2mm/z。切削速度：根据V c=，算得 Vc15mm/s，n61r/min，Vf122mm/s。根据X6140卧式铣床参数，选择nc75r/min，Vfc150mm/s，则实际切削速度Vc3.14×80×75/100019m/min，实际进给量为f zcV fc/ncz150/(75×10)0.2mm/z。校验机床功率：Pcc=1.1kw，而机床所能提供功率Pcm>Pcc，故校验合格。最终确定 ap0.2mm，nc75r/min，Vfc150mm/s，V c19m/min，f z0.2mm/z。基本

28、工时：tmL/ Vfc40/150=0.27min。工序十一：检查。四、夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量。经我组分工和老师协商指导，决定我对第六道工序钻、扩、铰12.7孔，设计专用夹具。本夹具将用在Z535钻床，刀具为高速钢刀具，群钻和铰刀，对工件进行钻、扩、铰孔。（一）、问题的提出本夹具主要用来加工12.7孔。零件对该孔没有位置精度要求，只需保证其最后表面粗糙度为6.3。所以，在本道工序加工时，应主要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，而精度则不是主要问题。（二）、夹具的设计1、定位基准的选择。由零件图可知，12.7孔与25孔之间只有相对位置要求，位置精度要求不高，而且25孔及其右

29、端面均已精加工过，所以应该选择25孔及其右端面为主要定位基准。采用大平面短圆柱销为主要定位元件，再用一个六角头支承定位，共限制工件六个自由度。选用螺旋夹紧机构。2、切削力及夹紧力的确定。查金属切削机床夹具设计手册表354，由切削力计算公式：，及切削扭矩计算公式: ，式中-钻头直径（12.7mm）-每转进给量（0.96mm）-修正系数，求得kgfkgf·mm在计算切削力时，必须把安全系数考虑在内。式中-基本安全系数，取1.5-加工状态，取1.2-刀具钝化系数，取1.4-切削特点系数，取1.0-考虑夹紧动力稳定性系数，取1.2-考虑手动夹紧时手柄位置的系数，取1.2-考虑支承面接触情况的系数，取1.0求得kgfkgf·mm根据机械制造工艺设计简明手册沿螺旋轴线作用的夹紧力的回归方程FjktTs，式中Fj-螺栓夹紧力kt-力矩系数Ts-作用在螺母上的力矩求得Fj =5×2000=10000N3、定位误差分析。短圆柱销与孔配