CA6140C车床杠杆的加工工艺设计钻φ25钻床夹具设计

理工大学机械制造技术基础课程设计说明书设计题目： 制定CA6140C车床杠杆的加工工艺，设计钻φ25的钻床夹具设计者：指导教师：理工大学机械设计制造及其自动化系201x年9月11日1理工大学机械自造工艺及夹具课程设计任务书设计题目：制定CA6140C车床杠杆的加工工艺，设计钻φ25的钻床夹具设计要求：中批量生产 手动夹紧 通用工艺装备设计时间： 设计内容：1、熟悉零件图；2、绘制零件图（一张）；3、绘制毛坯图（一张）；4、编写工艺过程卡片和工序卡片（各一张） ；5、绘制夹具总装图；6、绘制夹具零件图；7、说明书班 级：学 生：指导教师：系主任：2018年10月25日2目录序 言 3一、 零件的分析 4（一） 零件的作用： 4(二)零件的工艺分析： 4二、工艺规程设计 4（一）确定毛坯的制造形式。 4（二） 基准面的选择 4（三） 制定工艺路线 5（四） 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 5（五） 确定切削用量及基本工时 6三、 夹 具设 计 13(一)、问题提出： 13（二）、 夹具设计： 13结论 14致谢 15参考文献： 153序 言随着社会生产和科学技术的发展，机械产品日趋精密复杂，且需频繁改型。特别是在宇航、造船、军事等领域所需的零件，精度要求高，形状复杂，批量小。普通机床已不能适应这些需求。为了满足上述要求，一种新型的机床——数字程序控制机床（简称数控机床）应运而生。最早进行数控机床研制的是美国人。 1952年，美国麻省理工学院成功地研制出一套三坐标联动，利用脉冲乘法器原理的数控机床。但这台数控机床仅是一台试验性的机床，当时用的电子元件是电子管。直到1954年11月，第一台工业用的数控机床才生产出来。从此以后，世界上其他一些工业国家也多开始开发、生产及应用数控机床。我国数控机床的研制是从1958年起步的。1965年国内开始研制晶体管数控系统。从70年代开始，数控技术广泛应用于车、铣、钻、镗、磨、齿轮加工、点加工等领域，数控加工中心在上海、北京研制成功。在这一时期，数控线切割机床由于结构简单，使用方便、价格低廉，在模具加工中得到了推广。1985年，我国数控机床品种有了新的发展。早期的数控机床控制系统采用电子管，体积大、功耗高，只在军事部门应用。只有在微处理机用于数控机床后，才真正使数控机床得到了普及。目前数控技术的主要发展趋势是：实现高速度，高可靠性，高精度，大功率，多功能；采用微处理机和微型计算机，向着增强功能、降低造价、方便使用的目标进展；积极应用计算技术、系统工程理论和控制技术的最新成果，像这综合自动化方向变革。一、零件的分析（一）零件的作用：题目所给的零件是CA6140车的杠杆。它位于厢体内部：主要作用是传递纽距，帮助改变机床工作台36o角，在主视和右视两方向均有8mm的筋板支撑，两件中部有250。的运动方向。零件主体成0022的孔，端面和左视平面分别有M6和φ12.700.1的螺纹孔和沉头孔.中间孔上方A视图方向有M8螺纹孔,所有技术要求都是为了机床总体装配.(二)零件的工艺分析：本零件可从零件图中可知 ,它有三组加工面 ,而有位置要求,还有四组孔,也有位置和精度要求。1、零件件底面，它是毛坯铸造出来之后等待加工的第一个面，此面将作为初基准，表面粗糙度为 3.2。根据表面粗糙度要求我们采取粗铣、半精铣的加工方式，即节省时间又能达到技术要求。2、加工中间孔，它是以底面为粗基准而加工的，它将作为精基准以完成以后的加工，为达到题目要250。求我们采取钻、扩、半精铰、精铰的工序过程。最终完成0021。3、以中间孔为基准加工 60—45的平面，此面表面粗糙度为 6.3。采用粗铣即达到要求。4、端面加工与底面加工相同，即采取粗铣、半精铣，两步工序能达到要求。5、钻φ12.700.1孔，此孔将用钢球检查，我根据偏差范围选择粗钻的方法加工，即能满足要求。6、加工M8螺纹孔，由《机械加工工艺手册》查知底孔为 φ6.7，又因为本孔是沉头螺纹孔，考虑到工艺要求我们采取钻、锪、攻丝三步工序。7、加工 M6螺纹孔，由《机械加工工艺手册》查知底孔为 φ5.2，又因为本孔用加工 120°倒角，采用钻、倒交、攻丝三步工序。在加工的适当工艺过程中我们对产品进行质量检查，以满足工艺要求。由以上工艺过成的完成，本零件也按要求加工完成。4二、工艺规程设计（一）确定毛坯的制造形式。由零件要求可知，零件的材料为 HT200，考虑到本零件在具体工作的受力情况，我们选择砂型铸造，足以满足要求，又因为零件是中批量生产，所以选择砂型铸造是提高效率节省成本的最佳方法。（二） 基准面的选择基准面的选择是工艺规程设计的重要过程之一。 基面的选择正确与否， 可以是加工质量的到保证， 生产效率提高，否则，不但加工工艺过程漏洞百出，更有甚者，零件的大批量的报废，使用无法进行，难以在工期内完成加工任务。粗基准的选择对于本杠杆来说是至关重要的， 对于一般零件而言， 应以出加工的表面为粗基准， 本零件正好符合要求，对于精基准而言，主要应考虑到基准重合的问题，当设计基准与工艺基准不重合时，应该进行尺寸换算，本题目我们以 2500。021的孔为精基准，基本满足要求。（三） 制定工艺路线制定工艺路线的出发点，是应该使两件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求得到妥善保证，在生产纲领一确定成批生产的情况下，我们尽量集中工序，除此之外我们还应该考虑经济效益，工艺简单工序集中，尽量降低成本。工艺路线方案：工序：1/、铸造；2/、时效处理；3/、精铣、半精铣底面；4/、钻、扩、半精铰250。0022孔；5/、检验；6/、粗铣60—45平面；7/、粗铣、半精铣端面；8/、钻φ12.700.1孔；9/、钻M8底孔φ6.7、锪φ14孔、攻丝 M8；10/、钻M6底孔φ5.2、倒角120°、攻丝 M6；11/、检验。（四） 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“杠杆”零件的材料为 HT200，硬度HB170—200，毛坯重量约为 1kg,生产类型为成批量生产，采用砂型铸造，级精度以下。（批量生产）根据上述原始资料及加工工艺，分别对个加工表面的机械加工余量、工艺尺寸及毛坯尺寸确定如下：1、 零件底面：此地面是粗基准，是最先加工的表面，由《机械加工工艺设计实用手册》表 6-92及公式（6-16）计算底面加工余量。5e=CAmax0.2A0.15式中 e ——余量值；Amax——铸件的最大尺寸；——加工表面最大尺寸；——系数；e=0.55×1500.2900.15=2.5mm满足《机械加工工艺设计实用手册》表6-93的要求。2、端面和60—45面：因为端面和60—45面表面粗糙度要求不高，根据《切削用量手册》定余量e，e=1.5满足《机械加工工艺设计实用手册》表6-93的要求。3、中间250。0022孔毛坯为实心，不冲出孔，孔精度为IT7—IT8之间，根据《机械加工工艺设计实用手册》确定尺寸和余量。钻孔：φ23扩孔：φ24.8e=1.8mm粗铰：φ24.94e=0.14mm精铰：φ250.022e=0.06mm04、M8螺纹孔毛坯为实心，不冲出孔，根据《机械制造工艺手册》查知M8底孔为6.7为零件满足要求确定尺寸余量如下。钻M8底孔φ6.7；锪φ14孔； e=7.4mm攻丝M8； e=1.3mm5、M6螺纹孔毛坯为实心，不冲出孔，根据《机械制造工艺手册》查知 M6底孔为5.2为零件满足要求确定尺寸余量如下。钻M6底孔φ5.2；倒角120°；攻丝M6；e=0.8mm0.1孔6、钻φ12.70毛坯为实心，不冲出孔，因为此孔用φ12.7的钢球检查，并且要求尺寸范围为φ12.70.1，根据《机械0加工工艺设计实用手册》确定加工方法。6钻φ12.700.1孔。（五） 确定切削用量及基本工时1、工序Ⅲ：铣削底面（1）、粗铣a/加工条件：机床： T616卧式铣镗床刀具：莫压锥柄立铣刀 GB1106-85其中d=80mm, L=82mm, l=22mmb/计算切削用量： ap=1mm由《切削用量手册》表 9.4-2可知：f=afz0.0840.32mm/r由《切削用量手册》表9.4-8可知：cv29qv0.45xv0.1yv0.5v0.5pv0.1m0.33由《切削用量手册》表9.4-7可知：T=150V=CVkv=13m/minMxvyapfTv=0.22m/s确定主轴转速：100vn==7r/s=420r/mind0按机床选取：nw370r/min6.17r/s实际机床选取：v=n0.194m/s1000切削工时：tml1ll289.6snwf（2）半精铣：ap=0.7mm由《切削用量手册》表 9.4-2可知：f=0.32mm/r由《切削用量手册》表 9.4-8可知：cv29qv0.45xv0.1yv0.5v0.5pv0.1m0.337由《切削用量手册》表9.4-7可知：T=100V=CVkv=13m/minMxvyTapfv=0.23m/s按机床选取：nw370r/min6.17r/s实际机床选取：v=n0.194m/s1000切削工时：tml1ll2snwf89.T=89.6s+89s=176.8s=0.56min2、工序Ⅳ：钻250。0022孔1）、钻φ23孔由《机械加工工艺实用手册》表15-34f=0.35mm/r由《机械加工工艺实用手册》表 15-37v=0.35m/s=21m/minns1000v10000.35dw=3.14=4.85r/s(290r/min)23按机床选取：n280r/min4.67r/sdn3.14234.67v实际10000.34m/s1000切入l110mm切出l22mml=30mmtm1l1l2l30102nf4.8525s0.352）、扩φ24.8孔由《机械加工工艺实用手册》表15-41f=1.0mm/r由《机械加工工艺实用手册》表 15-37v=24.3m/min=0.39m/s1000v10000.39ns==5r/s(300r/min)dw3.1424.8按机床选取：n310r/min5.17r/sdn3.1424.85.17v实际0.40m/s100010008l1l210mml=30mmtm2l1l2l3010nf5.178s1（3）、粗铰φ24.94孔精铰φ2500.022孔由经验可知：工时可以忽略。Ttm1tm233s0.55min3、工序Ⅵ：粗铣 60—45平面a/加工条件：机床： T616卧式铣镗床刀具：莫压锥柄立铣刀 GB1106-85其中d=80mm, L=82mm, l=22mmb/计算切削用量： ap=3mm由《切削用量手册》表 9.4-2可知：f=afz0.0840.32mm/r由《切削用量手册》表9.4-8可知：cv29qv0.45xv0.1yv0.5v0.5pv0.1m0.33由《切削用量手册》表9.4-7可知：T=150V=CVkv=13m/minTMapxvfyv=0.22m/s确定主轴转速：100vn==7r/s=420r/mind0按机床选取：nw370r/min6.17r/s实际机床选取：n0.194m/sv=1000切削工时：tml1ll2268.8s=3fnw4、工序Ⅶ：粗铣、半精铣端面（1）、粗铣计算切削用量： ap=1mm由《切削用量手册》表 9.4-2可知：9f=aff0.0640.24mm/r由《切削用量手册》表9.4-8可知：cv29xv0.1yv0.5m0.33由《切削用量手册》表9.4-7可知：T=60V=CVkv=15.3m/minMxvyTapfv=0.26m/s确定主轴转速：100v=8.28r/s=496.8r/minn=d0按机床选取：nrrsw550/min9.17/实际机床选取：n0.29m/sv=1000切削工时：tml1ll216.8snwf（2）、半精铣：ap=0.5mm由《切削用量手册》表 9.4-2可知：f=0.24mm/r由《切削用量手册》表 9.4-8可知：cv29xv0.1yv0.5m0.33由《切削用量手册》表9.4-7可知：T=60V=CVkv=17.1m/minTMapxvfyv=0.29m/s按机床选取：nw550r/min9.17r/s实际机床选取：v=n0.29m/s1000切削工时：l1ll2stmnwf16.8.T=16.8s+16.8s=176.8s=0.56min5、工序Ⅷ：钻 φ12.700.1孔10由《机械加工工艺实用手册》表 15-33f=0.40mm/r由《机械加工工艺实用手册》表 15-37v=0.35m/s=21m/min1000v10000.35nsdw==8.87r/s=526r/min3.1412.7按机床选取：n500r/min8.33r/sv实际dn3.1412.78.33100010000.33m/s切入l110mm切出l22mml=30mm计算工时l1l36.70.05mintmf8.333sn0.406、工序Ⅸ：钻 M8孔1）、钻M8底孔φ6.7由《机械加工工艺实用手册》表 15-41f=0.40mm/r由《机械加工工艺实用手册》表 10.4-9v=0.195m/sns1000v10000.195dw==7.76r/s=465.8r/min3.146.7按机床选取：n500r/min8.33r/sv实际dn3.146.77.76100010000.195m/sl1l210mml=28mm计算工时:tm1l1l2l2810snf8.33120.402）、锪φ14孔锪孔时间短可忽略不记.3）、攻丝M8由《机械加工工艺实用手册》表 3-38f=0.2mm/r由《机械加工工艺实用手册》表 3-38v=0.35m/sns1000v10000.35=3.14=8.78r/s=526r/mindw811按机床选取：n500r/min8.33r/sv实际dn3.1488.3310000.366m/s1000l1l210mml=25mm计算工时:tm2l1l2l2510nf8.3342s0.10T=12s+42s=54s=0.9min7、工序Ⅹ：钻 M6孔1）、钻M6底孔φ5.2由《机械加工工艺实用手册》表 15-41f=0.30mm/r由《机械加工工艺实用手册》表 10.4-9v=0.161m/sns1000v10000.161==9.86r/s=591.6r/mindw3.145.2按机床选取：n710r/min11.83r/sv实际dn3.145.211.8310000.193m/s1000对于孔1：ll11l12151025mm对于孔2：ll21l22251035mm记算工时：tm1l11l12ll21l22l2535nfnf11.830.3017s0.28min11.830.302）、倒角120°倒角的工时可以忽略不记。3）、攻丝M6由《机械加工工艺实用手册》表16.2-4v64.85.21..2cvd0kv14.5m/s272.7r/minv3000..910..5Tmpy01000v=10004.5nsdw3.14=238.8r/s=14331r/min5.2攻通孔螺纹:tm21ll1(11)pnn1攻不通孔螺纹:tm22ll1(11)p n n112记算工时 ： tm2 tm21 tm22 0.1sT=0.28+0.1=0.38min=22.8s式中:——工件的螺纹长度;l1—— 丝锥切削锥长度；n——攻丝时的转速；n1—— 丝锥退出时的转速；P—— 工件的转速；值为 1mm.—— 攻螺纹时的超切量，取 =（2~3）p；三、 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，需要设计专用夹具。(一)、问题提出：250。Z3025立经过和指导教师的协商，我决定设计第Ⅳ道工序——0022孔的夹具设计，本夹具将用于式钻床。刀具为φ25高速钢钻头，为达到零件工艺要求，对零件进行钻、扩、半精铰三步工序加工。（二）、夹具设计：1、切削力及夹紧力的计算：由文献《金属切削机床设计手册》表3-54工件的材料为灰铸铁，其切削力px42.7DS0.8Kp（kgf）切削力矩M21D2S0.8KP（kgf）其中：D为钻头直径（mm）为每转进给量（mm/r）Kp为修正系数由文献表《金属切削机床设计手册》表 3-55，HB0.80.8Kp=220190=190=1.124Px42.750.250.81.124=79.16kgf=791.3NM21D2S0.8KP=21520.250.81.124=194.66kfg.mm=1946.6N.mm2、夹紧力的计算：为了防止工件在切削力的作用下平移所需的夹紧力：Q1K(PP0)f1f2由文献《金属切削机床设计手册》表3-21查得（kgf）13其中： f1为夹紧元件与工件之间的磨擦系数f2为工件与支撑面间的摩擦系数P0为定位销承受的部分切削力，对精度机床 B=0由文献《金属切削机床设计手册》表3-19可知：f1=0.4， f2=0.2K K0K1K2K3K4K5K6取基本安全系数 K0=1.5加工状态系数K1=1.刀具钝化系数K2=1.10切削特点系数K3=1.0夹紧动力稳定系数K4=1.2手动夹紧时手柄位置系数K5=1.2支撑面接触情况系数K6=1.3∴KK0K1K2K3K4K5K6=4.6取K=4Q1K(PP0)4791.6f1f2=0.40.2=527.7kgf=5277N∴由文献《金属切削机床设计手册》表3-24选d=16mmP=2mmL=190mmP1=8kgfd0=12mmQ=626kgfΦ=10°f=0.178f1=0.2β=120°表由文献《金属切削机床设计手册》表 3-22 选1τ=3d0=4mmnP 1 2 1tan ψ=2r=2 4=4 ∴ψ=4.55°M=Q[r.tan(ψ+Φ)+τf1]=1150.7kgf.mm=11507N.mm而实际上的夹紧扭矩 M=LP=1520kgf 远大于所需的夹紧扭矩，即工作是可靠的13、定位误差的分析：以杠杆底平面定位，孔的尺寸公差由文献《金属切削机床设计手册》表 7-12可得，0.053 0.053公差等级为8级 230.020，故其表面的公差应为150.020mm14结论由于数控机床的精密要求， 所以在设计的时候不得不考虑它的刚度要求及抗振性要求， 这使得在设计床身的时候就要