CA6140车床杠杆加工工艺及夹具设计.docx
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CA6140车床杠杆加工工艺及夹具设计
CA6140车床杠杆加工工艺及夹具设计
设计内容:
1、课程设计说明书1份2、零件加工工艺设计表1张3、机械加工工艺过程卡1张4、机械加工工序图1张5、夹具体零件图1张6、夹具装配图1张
1（绪论„„„„„„„„„„„„„„32（杠杆加工工艺规程„„„„„„„„6
2.1零件的分析„„„„„„„„„„6
2.11零件的作用„„„„„„„„6
2.12零件的工艺分析„„„„„„6
2.2杠杆加工的主要问题和工艺过程设计
所应采取的相应措施„„„„„„7
2.21确定毛坯的制造形式„„„„„7
2.22基面的选择„„„„„„„„„7
2.23确定工艺路线„„„„„„„„8
2.24机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺
寸的确定„„„„„„„„„„9
2.25确定切削用量„„„„„„„10
2.26确定基本工时„„„„„„„203.夹具的设计„„„„„„„„„„„244.总结„„„„„„„„„„„„„„275.参考文献„„„„„„„„„„„„27
1（绪论
加工工艺及夹具是对所学专业知识的一次巩固，是在进行社会实践之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是理论联系实际的训练。
机床夹具已成为机械加工中的重要装备。
机床夹具的设计和使用是促进生产发展的重要工艺措施之一。
随着我国机械工业生产的不断发展,机床夹具的改进和创造已成为广大机械工人和技术人员在技术革新中的一项重要任务。
夹具的基本结构及夹具设计的内容:
按在夹具中的作用,地位结构特点,组成夹具的元件可以划分为以下几类:
（1）定位元件及定位装置;
（2）夹紧元件及定位装置（或者称夹紧机构）;
（3）夹具体;
（4）对刀,引导元件及装置（包括刀具导向元件,对刀装置及靠模装置等）;
（5）动力装置;
（6）分度,对定装置;
（7）其它的元件及装置（包括夹具各部分相互连接用的以及夹具与机床相连接用的紧固螺钉,销钉,键和各种手柄等）;
每个夹具不一定所有的各类元件都具备,如手动夹具就没有动力装置,一般的车床夹具不一定有刀具导向元件及分度装置。
反之,按照加工等方面的要求,有些夹具上还需要设有其它装置及机构,例如在有的自动化夹具中必须有上下料装置。
专用夹具的设计主要是对以下几项内容进行设计:
（1）定位装置的设计;
（2）夹紧装置的设计;（3）对刀-引导装置的设计;（4）夹具体的设计;（5）其他元件及装置的设计。
由于能力所限，经验不足，设计中还有许多不足之处，希望各位老师多加指教。
所加工的零件图如下所示:
2.
2.1零件的分析
2.1.1零件的作用
题目给出的零件是CA6140的杠杆。
它的主要的作用是用来支承、固定的。
要求零件的配合要符合要求。
2.1.2零件的工艺分析
零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，为此以下是杠杆需要加工表面以及加工表面的位置要求。
现分析如下:
（1）主要加工面:
，0.0231）小头钻Φ以及与此孔相通的Φ14阶梯孔、M8螺纹孔;250
，0.1，0.12）钻Φ锥孔及铣Φ锥孔平台;12.712.700
3）钻2—M6螺纹孔;
4）铣杠杆底面及2—M6螺纹孔端面。
（2）主要基准面:
1）以Φ45外圆面为基准的加工表面
，0.023这一组加工表面包括:
Φ的孔、杠杆下表面250
，0.0232）以Φ的孔为中心的加工表面250
，0.1这一组加工表面包括:
Φ14阶梯孔、M8螺纹孔、Φ锥孔及12.70
，0.1Φ锥孔平台、2—M6螺纹孔及其倒角。
其中主要加工面是M8螺12.70
，0.1锥孔平台。
纹孔和Φ12.70
杠杆的Φ25孔的轴线合两个端面有着垂直度的要求。
现分述如下:
用于加工Φ25孔的是立式钻床。
工件以Φ25孔下表面及Φ45孔
Rm,1.6,外圆面为定位基准，加工Φ25时，由于孔表面粗糙度为。
a主要采用钻、扩、铰来保证其尺寸精度。
用于加工杠杆的小平面和加工Φ12.7是立式铣床。
工件以
，0.023孔及端面和水平面底为定位基准，加工表面:
包括粗精铣宽,250
度为30mm的下平台、钻Ф12.7的锥孔，由于30mm的下平台的表面、
Rm,6.3,孔表面粗糙度都为。
其中主要的加工表面是孔Ф12.7，要a
用Ф12.7钢球检查。
用于加工与Φ25孔相通的M8螺纹底孔是用立式钻床。
工件以
，0.023孔及其下表面和宽度为30mm的下平台作为定位基准，在大端,250
面长圆柱销、支承板和支承钉上实现完全定位。
加工M8螺纹底孔时，先用Φ7麻花钻钻孔，再用M8的丝锥攻螺纹。
2.2杠杆加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施
2.2.1确定毛坯的制造形式
零件的材料HT200。
由于年产量为4000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。
便于铸造和加工工艺过程，而且还可以提高生产率。
2.2.2基面的选择
（1）粗基准的选择对于本零件而言，按照粗基准的选择原则，选择本零件的不加工表面是加强肋所在的肩台的表面作为加工的粗
基准，可用装夹对肩台进行加紧，利用一个V形块支承45圆的外轮廓作主要定位，以限制z、z、y、y四个自由度。
再以一面定位消除x、x两个自由度，达到完全定位,就可加工Φ25的孔。
（2）精基准的选择主要考虑到基准重合的问题，和便于装夹，采用Φ25的孔作为精基准。
2.2.3确定工艺路线
工艺路线方案一
工序1粗精铣Φ25孔下表面
，0.023工序2钻、扩、铰孔使尺寸到达Фmm250
工序3粗精铣宽度为30mm的下平台
工序4钻Ф12.7的锥孔
工序5加工M8螺纹孔，锪钻Ф14阶梯孔
工序6粗精铣2-M6上端面
工序7钻2-M6螺纹底孔孔，攻螺纹孔2-M6
工序8检查
工艺路线方案二
工序1粗精铣Ф25孔下表面
，0.023工序2钻、扩、铰孔使尺寸到达Фmm250
工序3粗精铣宽度为30mm的下平台
工序4钻Ф12.7的锥孔
工序5粗精铣2-M6上端面
工序6钻2-M6孔，加工螺纹孔2-M6
工序7加工M8螺纹孔，锪钻Ф14阶梯孔
工序8检查
工艺路线的比较与分析:
第二条工艺路线不同于第一条是将“工序5钻Ф14孔，再加工螺纹孔M8”变为“工序7粗精铣M6上端面”其它的先后顺序均没变化。
通过分析发现这样的变动影响生产效率。
而对于零的尺寸精度和位置精度都没有太大程度的帮助。
以Ф25mm的孔子外轮廓为精基准，先铣下端面。
再钻锥孔，从而保证了两孔中心线的尺寸与右端面的垂直度。
符合先加工面再钻孔的原则。
若选第二条工艺路线而先上端面，再“钻Ф14孔，加工螺纹孔M8”不便于装夹，并且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非功过否重合这个问题。
所以发现第二条工艺路线并不可行。
从提高效率和保证精度这两个前提下，发现第一个方案也比较合理，所以决定以第一方案进行生产。
所以工艺路线决定如下:
工序1粗精铣杠杆下表面。
保证粗糙度是3.2
选用立式升降台铣床X52K。
工序2加工孔Φ25。
钻孔Φ25的毛坯到Φ22mm;
扩孔Φ22mm到Φ24.7mm;铰孔Φ24.7mm
，0.023到Фmm。
保证粗糙度是1.6采用250
立式钻床Z535。
采用专用夹具。
工序3粗精铣宽度为30mm的下平台，仍然采用
立式铣床X52K，用组合夹具。
工序4钻Ф12.7的锥孔，采用立式钻床Z535，
为保证加工的孔的位置度，采用专用夹
具。
工序5加工螺纹孔M8，锪钻Ф14阶梯孔。
用
组合夹具，保证与垂直方向成10?
。
工序6粗精铣M6上端面，用立式铣床X52K，
使用组合夹具。
工序7钻2-M6螺纹底孔、攻2-M6螺纹用立式
钻床Z535，为保证加工的孔的位置度，
采用专用夹具
工序8检查
2.2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
杠杆的材料是HT200，毛坯的重量0.85kg，生产类型为大批生产。
由于毛坯用采用金属模铸造,毛坯尺寸的确定如下:
毛坯与零件不同的尺寸有:
从零件图可以看出台阶已被铸出,所以选择铣刀类型及尺寸可用6mm的铣刀进行粗加工,半精铣与精铣的加工余量都为0.5mm。
1）加工Φ25的端面，粗加工2mm到金属模铸造的质量和表面的粗糙度要求，精加工1mm，同理上下端面的加工余量都是2mm。
2）对Φ25的内表面加工。
由于内表面有粗糙度要求1.6。
可用一次粗加工1.9mm，一次精加工0.1mm就可达到要求。
3）加工宽度为30mm的下平台时，用铣削的方法加工台肩。
由于
Rm,6.3,台肩的加工表面有粗糙度的要求，而铣削的精度可以满足，a
故采取分四次的铣削的方式，每次铣削的深度是2.5mm。
4）钻锥孔Φ12.7时要求加工一半，留下的余量装配时钻铰，为提高生产率起见，仍然采用Φ12的钻头，切削深度是2.5mm。
Rm,3.2,5）钻Ф14阶梯孔，由于粗糙度要求，因此考虑加工a
余量2mm。
可一次粗加工1.85mm，一次精加工0.15就可达到要求。
6）加工M8底孔，考虑加工余量1.2mm。
可一次钻削加工余量1.1mm，一次攻螺纹0.1就可达到要求。
7）加工2-M6螺纹，考虑加工余量1.2mm。
可一次钻削加工余量1.1mm，一次攻螺纹0.1mm就可达到要求。
8）加工2-M6端面，粗加工2mm到金属模铸造的质量和表面粗糙度
要求，精加工1mm，可达到要求。
2.2.5确定切削用量
工序1:
粗、精铣孔下平面,25
（1）粗铣孔下平面,25
工件材料:
HT200，铸造
机床:
X52K立式铣床
刀具:
硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀），材料:
，，YT15Dmm,100
齿数，此为粗齿铣刀Z,8
因其单边余量:
Z=1.9mm所以铣削深度:
aamm,1.9pp
每齿进给量，取铣削速度:
取。
aammZ,0.12/VVms,1.33/ff
1000V机床主轴转速:
式（2.1）n,n,d
式中V—铣削速度;
d—刀具直径。
由式2.1机床主轴转速:
n
100010001.3360V，，nr,,,254/min,d3.14100，
nr,300/min
dn3.14100300，，实际铣削速度v:
vms,,,1.57/1000100060，进给量:
VVaZnmms,,，，,0.128300/604.8/fff
f工作台每分进给量:
fVmmsmm,,,4.8/288/minmmf
amm,40,
（2）精铣孔下平面,25
工件材料:
HT200，铸造
机床:
X52K立式铣床
刀具:
高速钢三面刃圆盘铣刀（面铣刀）:
，，齿数12，YT15Dmm,100
此为细齿铣刀
精铣该平面的单边余量:
Z=0.1mm
铣削深度:
aamm,0.1pp
每齿进给量:
取aammZ,0.08/ff
铣削速度:
取VVms,0.32/
机床主轴转速，由式（2.1）有:
n
100010000.3260V，，nr,,,61/min,d3.14100，
nr,75/min
dn3.1410075，，实际铣削速度:
vvms,,,0.4/1000100060，
进给量，由式（1.3）有:
VVaZnmms,,，，,0.151275/602.25/fff
f工作台每分进给量:
fVmmsmm,,,2.25/135/minmmf
工序2:
加工孔Φ25到要求尺寸
工件材料为HT200铁，硬度200HBS。
孔的直径为25mm，公差
Rm1.6,为H7，表面粗糙度。
加工机床为Z535立式钻床，加工工序a
为钻、扩、铰，加工刀具分别为:
钻孔——Φ22mm标准高速钢麻花
24.7mm标准高速钢扩孔钻;钻，磨出双锥和修磨横刃;扩孔——Φ
铰孔——Φ25mm标准高速铰刀。
选择各工序切削用量。
（1）确定钻削用量
1）确定进给量，由于孔深度比ffmmr,0.47~0.57/表
fmmr,，,（0.47~0.57）0.90.42~0.51/ld/30/221.36,,，，故。
k,0.90表lf
取fmmr,0.43/。
'fmmr,1.75/钻头强度所允许是进给量。
由于机床进给机构允许的轴
"FN,15690fmmr,1.8/向力，允许的进给量。
max
'"ff由于所选进给量f远小于及，故所选f可用。
P2）确定切削速度、轴向力F、转矩T及切削功率，由插入vm法得:
，vm,17/minFN,4732表表
，TNM,,51.69PkW,1.25表m表
由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对所的结论进行修正。
k,0.88k,0.75，，故Mvlv
'vmm,，，,17/min0.880.7511.22（/min）表
'1000v，100011.22/minmm'表,,,nr162/min,,，dmm220
取，实际切削速度为:
nr,195/min
dn,，，22195/minmmr0vm,,,14/min10001000kk,,1.06，故MFMT
FNN,，,47321.065016（）
TNmNm,,，,,51.691.0654.8
P3）校验机床功率切削功率为m
',，，,1.25（195/246）1.061.05kWkWPPnnk,（/）mMM表m
机床有效功率
'PPkWkWP,,，,,,4.50.813.65EEm
故选择的钻削用量可用。
即
dmm,22，，，fmmr,0.43/nr,195/minvm,14/min0
相应地
PkW,1.05，，FN,5016TNm,,54.8m
（2）确定扩孔切削用量
f,，（0.70.8）mm/r0.7=0.490.56mm/r1）确定进给量f表
取=0.57mm/r。
f
2）确定切削速度及，取。
修正系数:
vnvm,25/min表
a24.722,pRk,0.88，1.02（/1.50.9）k,,,根据mvavp2ap
'故vmm,，，,25/min0.881.0211.22/min表
''nvd,1000/）（,表0
，，100011.22/min/（24.7）mmmm,
286/minr
取。
实际切削速度为nr,275/min
3vdn,，,100
3,，，，24.7275/min10mmr,
21.3/minm
（3）确定铰孔切削用量
ffmmr,1.6/1）确定进给量，进给量取小植，取
2）确定切削速度及，取，vnvm,8.2/min表
k,0.88得修正系数，k,0.99Mvavp
a2524.7,pR（/0.1251.2）根据,,2ap
'vmm,，，,8.2/min0.880.997.14/min表
''nvd,1000/（）,表0
，，10007.14（/min）/（25）mmm,
91.5/minr
取，实际铰孔速度nr,100/min
3,3,，，，,,25100/min107.8/minmmrmvdn,，,100
（4）各工序实际切削用量根据以上计算，各工序切削用量如下:
dmm,22钻孔:
，，，fmmr,0.43/nr,195/minvm,14/min0
dmm,24.7扩孔:
，，，fmmr,0.57/nr,275/minvm,21.3/min0
dmm,25铰孔:
，，，fmmr,1.6/nr,100/minvm,7.8/min0
工序3:
粗精铣宽度为30mm的下平台
（1）粗铣宽度为30mm的下平台加工条件:
工件材料:
HT200，铸造。
机床:
X52K立式铣床。
刀具:
硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀），材料:
，，YT15Dmm,100
齿数，此为粗齿铣刀。
Z,8
因其单边余量:
Z=2mm所以铣削深度:
aamm,2pp
每齿进给量:
取铣削速度:
取aammZ,0.12/VVms,1.33/ff
n:
由式2.1得机床主轴转速
100010001.3360V，，nr,,,254/min,d3.14100，
nr,300/min
dn3.14100300，，v实际铣削速度:
vms,,,1.57/1000100060，进给量:
VVaZnmms,,，，,0.128300/604.8/fff
f工作台每分进给量:
fVmmsmm,,,4.8/288/minmmf
amm,30,
被切削层长度:
由毛坯尺寸可知，llmm,30刀具切入长度l:
1
22lDDa,,,，0.5（）（1~3）式（2.2）1,
22,,,，,0.5（10010030）（1~3）5.3mm
l刀具切出长度:
取l,2mm22
走刀次数为1。
（2）精铣宽度为30mm的下平台工件材料:
HT200，铸造
机床:
X52K立式铣床
刀具:
高速钢三面刃圆盘铣刀（面铣刀）:
，，齿数YT15Dmm,100
12，此为细齿铣刀。
精铣该平面的单边余量:
Z=1.0mm铣削深度:
aamm,1.0pp
每齿进给量，取aammZ,0.08/ff
铣削速度，取VVms,0.32/
机床主轴转速，由式（2.1）有:
n
100010000.3260V，，nr,,,61/min,d3.14100，
nr,75/min
dn3.1410075，，实际铣削速度:
vvms,,,0.4/1000100060，进给量，由式（2.3）有:
VVaZnmms,,，，,0.151275/602.25/fff
f工作台每分进给量:
fVmmsmm,,,2.25/135/minmmf
被切削层长度:
由毛坯尺寸可知llmm,40
lDmm,,100l刀具切入长度:
精铣时11
ll,2mm刀具切出长度:
取22
走刀次数为1
工序4.钻Ф12.7的锥孔
工件材料为HT200铁，硬度200HBS。
孔的直径为12.7mm，，表
Rm,6.3,面粗糙度。
加工机床为Z535立式钻床，钻孔——Φ12mma
标准高速钢麻花钻，磨出双锥和修磨横刃;扩孔——Φ12.7mm标准
高速钢扩孔钻。
选择各工序切削用量。
（1）确定钻削用量
1）确定进给量f
ld/30/221.36,,，由于孔深度比，，fmmr,0.47~0.57/k,0.90lf表
fmmr,，,（0.47~0.57）0.90.42~0.51/故。
取fmmr,0.43/表
'fmmr,1.75/钻头强度所允许是进给量。
由于机床进给机构允许
"fmmr,1.8/FN,15690的轴向力，允许的进给量。
max
'"ff由于所选进给量远小于及，故所选可用。
ff
P2）确定切削速度、轴向力F、转矩T及切削功率，由插入vm
法得:
，vm,17/minFN,4732表表
，TNM,,51.69PkW,1.25表m表由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对所的结论进行
修正。
k,0.88k,0.75，，故Mvlv
'vmm,，，,17/min0.880.7511.22（/min）表
'1000v100011.22/min，mm'表nr,,,162/min,,dmm，220
取。
实际切削速度为:
nr,195/min
dn,，，22195/minmmr0vm,,,14/min10001000
kk,,1.06，故MFMT
FNN,，,47321.065016（）
TNmNm,,，,,51.691.0654.8
P3）校验机床功率切削功率为m
'PPnnk,（/）mMMm表
，，,1.25（195/246）1.061.05kWkW
机床有效功率
'PPkWkWP,,，,,,4.50.813.65EEm
故选择的钻削用量可用。
即
dmm,22，fmmr,0.43/，，nr,195/minvm,14/min0
相应地
PkW,1.05，，FN,5016TNm,,54.8m
（2）确定扩孔切削用量
1）确定进给量f
f,，（0.70.8）mm/r0.7=0.490.56mm/rf,取=0.57mm/r表
2）确定切削速度及，取。
修正系数:
vnvm,25/min表
a24.722,pRk,0.88，1.02（/1.50.9）k,,,根据mvavp2ap
'故vmm,，，,25/min0.881.0211.22/min表
''nvd,1000/）（,表0
，，100011.22/min/（24.7）mmmm,
286/minr
取。
实际切削速度为nr,275/min
3vdn,，,100
3,，，，24.7275/min10mmr,
21.3/minm
工序5:
钻M8螺纹孔锪钻Φ14阶梯孔
（1）加工M8底孔
工件材料为HT200铁，硬度200HBS。
孔的直径为8mm。
加工机床为
Z535立式钻床，加工工序为钻孔至Φ7，选用Φ7的麻花钻头。
攻M8螺纹，
选用M8细柄机用丝锥攻螺纹。
切削深度:
aamm,10.5pp
进给量，取ff,0.25mm/r
切削速度，取VV,0.43m/s
由式（2.1）机床主轴转速n:
100010000.4360V，，，取nr,,,1174/minnr,900/min,d3.147，0
dn3.147900，，0,,实际切削速度:
Vms,,,0.33/V1000100060，被切削层长度:
llmm,12.5
D7l:
刀具切入长度lctgkctgmm,，,:
，,（1~2）12024.111r22
ll,0刀具切出长度:
22
走刀次数为1
攻M8×1.5的螺纹
机床:
Z535立式钻床
刀具:
细柄机用丝锥（）M81.5，
进给量:
由于其螺距,因此进给量fp,1.5mmf,1.5mm/r切削速度，取VV,0.148m/s,8.88m/min
由式（2.1）机床主轴转速:
n
100010008.88V，，取nr,,,353.5/minnr,360/min,d3.148，0
nnr,360/min丝锥回转转速:
取0n
dn3.148360，，0,,实际切削速度:
Vms,,,0.15/V1000100060，
（2）锪钻Φ14阶梯孔
工件材料为HT200铁，硬度200HBS。
孔的直径为14mm，表面
Rm,3.2,粗糙度。
加工机床为Z535立式钻床，加工工序为锪钻，加a
工刀具为:
锪钻孔——Φ14mm小直径端面锪钻。
1）确定切削用量
确定进给量f
ld/3/120.25,,，由于孔深度比，，故fmmr,0.25~0.31/k,1.00lf表
，取。
fmmr,0.23/fmmr,，,（0.25~0.31）1.00.25~0.31/表
'fmmr,1.75/钻头强度所允许是进给量。
由于机床进给机构允许的
"FN,15690fmmr,1.8/轴向力（由机床说明书查出），允许的进给量。
max
'"ff由于所选进给量f远小于及，故所选f可用。
P确定切削速度、轴向力F、转矩T及切削功率，由插入法得:
vm
，vm,17/minFN,4732表表
，TNM,,51.69PkW,1.25
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