CA6140C車床杠桿的加工工藝設計鉆φ25鉆床夾具設計

理工大學機械制造技術基礎課程設計說明書設計題目： 制定CA6140C車床杠桿的加工工藝，設計鉆φ25的鉆床夾具設計者：指導教師：理工大學機械設計制造及其自動化系201x年9月11日1理工大學機械自造工藝及夾具課程設計任務書設計題目：制定CA6140C車床杠桿的加工工藝，設計鉆φ25的鉆床夾具設計要求：中批量生產 手動夾緊 通用工藝裝備設計時間： 設計內容：1、熟悉零件圖；2、繪制零件圖（一張）；3、繪制毛坯圖（一張）；4、編寫工藝過程卡片和工序卡片（各一張） ；5、繪制夾具總裝圖；6、繪制夾具零件圖；7、說明書班 級：學 生：指導教師：系主任：2018年10月25日2目錄序 言 3一、 零件的分析 4（一） 零件的作用： 4(二)零件的工藝分析： 4二、工藝規(guī)程設計 4（一）確定毛坯的制造形式。 4（二） 基準面的選擇 4（三） 制定工藝路線 5（四） 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 5（五） 確定切削用量及基本工時 6三、 夾 具設 計 13(一)、問題提出： 13（二）、 夾具設計： 13結論 14致謝 15參考文獻： 153序 言隨著社會生產和科學技術的發(fā)展，機械產品日趨精密復雜，且需頻繁改型。特別是在宇航、造船、軍事等領域所需的零件，精度要求高，形狀復雜，批量小。普通機床已不能適應這些需求。為了滿足上述要求，一種新型的機床——數(shù)字程序控制機床（簡稱數(shù)控機床）應運而生。最早進行數(shù)控機床研制的是美國人。 1952年，美國麻省理工學院成功地研制出一套三坐標聯(lián)動，利用脈沖乘法器原理的數(shù)控機床。但這臺數(shù)控機床僅是一臺試驗性的機床，當時用的電子元件是電子管。直到1954年11月，第一臺工業(yè)用的數(shù)控機床才生產出來。從此以后，世界上其他一些工業(yè)國家也多開始開發(fā)、生產及應用數(shù)控機床。我國數(shù)控機床的研制是從1958年起步的。1965年國內開始研制晶體管數(shù)控系統(tǒng)。從70年代開始，數(shù)控技術廣泛應用于車、銑、鉆、鏜、磨、齒輪加工、點加工等領域，數(shù)控加工中心在上海、北京研制成功。在這一時期，數(shù)控線切割機床由于結構簡單，使用方便、價格低廉，在模具加工中得到了推廣。1985年，我國數(shù)控機床品種有了新的發(fā)展。早期的數(shù)控機床控制系統(tǒng)采用電子管，體積大、功耗高，只在軍事部門應用。只有在微處理機用于數(shù)控機床后，才真正使數(shù)控機床得到了普及。目前數(shù)控技術的主要發(fā)展趨勢是：實現(xiàn)高速度，高可靠性，高精度，大功率，多功能；采用微處理機和微型計算機，向著增強功能、降低造價、方便使用的目標進展；積極應用計算技術、系統(tǒng)工程理論和控制技術的最新成果，像這綜合自動化方向變革。一、零件的分析（一）零件的作用：題目所給的零件是CA6140車的杠桿。它位于廂體內部：主要作用是傳遞紐距，幫助改變機床工作臺36o角，在主視和右視兩方向均有8mm的筋板支撐，兩件中部有250。的運動方向。零件主體成0022的孔，端面和左視平面分別有M6和φ12.700.1的螺紋孔和沉頭孔.中間孔上方A視圖方向有M8螺紋孔,所有技術要求都是為了機床總體裝配.(二)零件的工藝分析：本零件可從零件圖中可知 ,它有三組加工面 ,而有位置要求,還有四組孔,也有位置和精度要求。1、零件件底面，它是毛坯鑄造出來之后等待加工的第一個面，此面將作為初基準，表面粗糙度為 3.2。根據(jù)表面粗糙度要求我們采取粗銑、半精銑的加工方式，即節(jié)省時間又能達到技術要求。2、加工中間孔，它是以底面為粗基準而加工的，它將作為精基準以完成以后的加工，為達到題目要250。求我們采取鉆、擴、半精鉸、精鉸的工序過程。最終完成0021。3、以中間孔為基準加工 60—45的平面，此面表面粗糙度為 6.3。采用粗銑即達到要求。4、端面加工與底面加工相同，即采取粗銑、半精銑，兩步工序能達到要求。5、鉆φ12.700.1孔，此孔將用鋼球檢查，我根據(jù)偏差范圍選擇粗鉆的方法加工，即能滿足要求。6、加工M8螺紋孔，由《機械加工工藝手冊》查知底孔為 φ6.7，又因為本孔是沉頭螺紋孔，考慮到工藝要求我們采取鉆、锪、攻絲三步工序。7、加工 M6螺紋孔，由《機械加工工藝手冊》查知底孔為 φ5.2，又因為本孔用加工 120°倒角，采用鉆、倒交、攻絲三步工序。在加工的適當工藝過程中我們對產品進行質量檢查，以滿足工藝要求。由以上工藝過成的完成，本零件也按要求加工完成。4二、工藝規(guī)程設計（一）確定毛坯的制造形式。由零件要求可知，零件的材料為 HT200，考慮到本零件在具體工作的受力情況，我們選擇砂型鑄造，足以滿足要求，又因為零件是中批量生產，所以選擇砂型鑄造是提高效率節(jié)省成本的最佳方法。（二） 基準面的選擇基準面的選擇是工藝規(guī)程設計的重要過程之一。 基面的選擇正確與否， 可以是加工質量的到保證， 生產效率提高，否則，不但加工工藝過程漏洞百出，更有甚者，零件的大批量的報廢，使用無法進行，難以在工期內完成加工任務。粗基準的選擇對于本杠桿來說是至關重要的， 對于一般零件而言， 應以出加工的表面為粗基準， 本零件正好符合要求，對于精基準而言，主要應考慮到基準重合的問題，當設計基準與工藝基準不重合時，應該進行尺寸換算，本題目我們以 2500。021的孔為精基準，基本滿足要求。（三） 制定工藝路線制定工藝路線的出發(fā)點，是應該使兩件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求得到妥善保證，在生產綱領一確定成批生產的情況下，我們盡量集中工序，除此之外我們還應該考慮經濟效益，工藝簡單工序集中，盡量降低成本。工藝路線方案：工序：1/、鑄造；2/、時效處理；3/、精銑、半精銑底面；4/、鉆、擴、半精鉸250。0022孔；5/、檢驗；6/、粗銑60—45平面；7/、粗銑、半精銑端面；8/、鉆φ12.700.1孔；9/、鉆M8底孔φ6.7、锪φ14孔、攻絲 M8；10/、鉆M6底孔φ5.2、倒角120°、攻絲 M6；11/、檢驗。（四） 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定“杠桿”零件的材料為 HT200，硬度HB170—200，毛坯重量約為 1kg,生產類型為成批量生產，采用砂型鑄造，級精度以下。（批量生產）根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別對個加工表面的機械加工余量、工藝尺寸及毛坯尺寸確定如下：1、 零件底面：此地面是粗基準，是最先加工的表面，由《機械加工工藝設計實用手冊》表 6-92及公式（6-16）計算底面加工余量。5e=CAmax0.2A0.15式中 e ——余量值；Amax——鑄件的最大尺寸；——加工表面最大尺寸；——系數(shù)；e=0.55×1500.2900.15=2.5mm滿足《機械加工工藝設計實用手冊》表6-93的要求。2、端面和60—45面：因為端面和60—45面表面粗糙度要求不高，根據(jù)《切削用量手冊》定余量e，e=1.5滿足《機械加工工藝設計實用手冊》表6-93的要求。3、中間250。0022孔毛坯為實心，不沖出孔，孔精度為IT7—IT8之間，根據(jù)《機械加工工藝設計實用手冊》確定尺寸和余量。鉆孔：φ23擴孔：φ24.8e=1.8mm粗鉸：φ24.94e=0.14mm精鉸：φ250.022e=0.06mm04、M8螺紋孔毛坯為實心，不沖出孔，根據(jù)《機械制造工藝手冊》查知M8底孔為6.7為零件滿足要求確定尺寸余量如下。鉆M8底孔φ6.7；锪φ14孔； e=7.4mm攻絲M8； e=1.3mm5、M6螺紋孔毛坯為實心，不沖出孔，根據(jù)《機械制造工藝手冊》查知 M6底孔為5.2為零件滿足要求確定尺寸余量如下。鉆M6底孔φ5.2；倒角120°；攻絲M6；e=0.8mm0.1孔6、鉆φ12.70毛坯為實心，不沖出孔，因為此孔用φ12.7的鋼球檢查，并且要求尺寸范圍為φ12.70.1，根據(jù)《機械0加工工藝設計實用手冊》確定加工方法。6鉆φ12.700.1孔。（五） 確定切削用量及基本工時1、工序Ⅲ：銑削底面（1）、粗銑a/加工條件：機床： T616臥式銑鏜床刀具：莫壓錐柄立銑刀 GB1106-85其中d=80mm, L=82mm, l=22mmb/計算切削用量： ap=1mm由《切削用量手冊》表 9.4-2可知：f=afz0.0840.32mm/r由《切削用量手冊》表9.4-8可知：cv29qv0.45xv0.1yv0.5v0.5pv0.1m0.33由《切削用量手冊》表9.4-7可知：T=150V=CVkv=13m/minMxvyapfTv=0.22m/s確定主軸轉速：100vn==7r/s=420r/mind0按機床選取：nw370r/min6.17r/s實際機床選?。簐=n0.194m/s1000切削工時：tml1ll289.6snwf（2）半精銑：ap=0.7mm由《切削用量手冊》表 9.4-2可知：f=0.32mm/r由《切削用量手冊》表 9.4-8可知：cv29qv0.45xv0.1yv0.5v0.5pv0.1m0.337由《切削用量手冊》表9.4-7可知：T=100V=CVkv=13m/minMxvyTapfv=0.23m/s按機床選取：nw370r/min6.17r/s實際機床選?。簐=n0.194m/s1000切削工時：tml1ll2snwf89.T=89.6s+89s=176.8s=0.56min2、工序Ⅳ：鉆250。0022孔1）、鉆φ23孔由《機械加工工藝實用手冊》表15-34f=0.35mm/r由《機械加工工藝實用手冊》表 15-37v=0.35m/s=21m/minns1000v10000.35dw=3.14=4.85r/s(290r/min)23按機床選?。簄280r/min4.67r/sdn3.14234.67v實際10000.34m/s1000切入l110mm切出l22mml=30mmtm1l1l2l30102nf4.8525s0.352）、擴φ24.8孔由《機械加工工藝實用手冊》表15-41f=1.0mm/r由《機械加工工藝實用手冊》表 15-37v=24.3m/min=0.39m/s1000v10000.39ns==5r/s(300r/min)dw3.1424.8按機床選?。簄310r/min5.17r/sdn3.1424.85.17v實際0.40m/s100010008l1l210mml=30mmtm2l1l2l3010nf5.178s1（3）、粗鉸φ24.94孔精鉸φ2500.022孔由經驗可知：工時可以忽略。Ttm1tm233s0.55min3、工序Ⅵ：粗銑 60—45平面a/加工條件：機床： T616臥式銑鏜床刀具：莫壓錐柄立銑刀 GB1106-85其中d=80mm, L=82mm, l=22mmb/計算切削用量： ap=3mm由《切削用量手冊》表 9.4-2可知：f=afz0.0840.32mm/r由《切削用量手冊》表9.4-8可知：cv29qv0.45xv0.1yv0.5v0.5pv0.1m0.33由《切削用量手冊》表9.4-7可知：T=150V=CVkv=13m/minTMapxvfyv=0.22m/s確定主軸轉速：100vn==7r/s=420r/mind0按機床選?。簄w370r/min6.17r/s實際機床選?。簄0.194m/sv=1000切削工時：tml1ll2268.8s=3fnw4、工序Ⅶ：粗銑、半精銑端面（1）、粗銑計算切削用量： ap=1mm由《切削用量手冊》表 9.4-2可知：9f=aff0.0640.24mm/r由《切削用量手冊》表9.4-8可知：cv29xv0.1yv0.5m0.33由《切削用量手冊》表9.4-7可知：T=60V=CVkv=15.3m/minMxvyTapfv=0.26m/s確定主軸轉速：100v=8.28r/s=496.8r/minn=d0按機床選?。簄rrsw550/min9.17/實際機床選取：n0.29m/sv=1000切削工時：tml1ll216.8snwf（2）、半精銑：ap=0.5mm由《切削用量手冊》表 9.4-2可知：f=0.24mm/r由《切削用量手冊》表 9.4-8可知：cv29xv0.1yv0.5m0.33由《切削用量手冊》表9.4-7可知：T=60V=CVkv=17.1m/minTMapxvfyv=0.29m/s按機床選?。簄w550r/min9.17r/s實際機床選取：v=n0.29m/s1000切削工時：l1ll2stmnwf16.8.T=16.8s+16.8s=176.8s=0.56min5、工序Ⅷ：鉆 φ12.700.1孔10由《機械加工工藝實用手冊》表 15-33f=0.40mm/r由《機械加工工藝實用手冊》表 15-37v=0.35m/s=21m/min1000v10000.35nsdw==8.87r/s=526r/min3.1412.7按機床選取：n500r/min8.33r/sv實際dn3.1412.78.33100010000.33m/s切入l110mm切出l22mml=30mm計算工時l1l36.70.05mintmf8.333sn0.406、工序Ⅸ：鉆 M8孔1）、鉆M8底孔φ6.7由《機械加工工藝實用手冊》表 15-41f=0.40mm/r由《機械加工工藝實用手冊》表 10.4-9v=0.195m/sns1000v10000.195dw==7.76r/s=465.8r/min3.146.7按機床選取：n500r/min8.33r/sv實際dn3.146.77.76100010000.195m/sl1l210mml=28mm計算工時:tm1l1l2l2810snf8.33120.402）、锪φ14孔锪孔時間短可忽略不記.3）、攻絲M8由《機械加工工藝實用手冊》表 3-38f=0.2mm/r由《機械加工工藝實用手冊》表 3-38v=0.35m/sns1000v10000.35=3.14=8.78r/s=526r/mindw811按機床選?。簄500r/min8.33r/sv實際dn3.1488.3310000.366m/s1000l1l210mml=25mm計算工時:tm2l1l2l2510nf8.3342s0.10T=12s+42s=54s=0.9min7、工序Ⅹ：鉆 M6孔1）、鉆M6底孔φ5.2由《機械加工工藝實用手冊》表 15-41f=0.30mm/r由《機械加工工藝實用手冊》表 10.4-9v=0.161m/sns1000v10000.161==9.86r/s=591.6r/mindw3.145.2按機床選?。簄710r/min11.83r/sv實際dn3.145.211.8310000.193m/s1000對于孔1：ll11l12151025mm對于孔2：ll21l22251035mm記算工時：tm1l11l12ll21l22l2535nfnf11.830.3017s0.28min11.830.302）、倒角120°倒角的工時可以忽略不記。3）、攻絲M6由《機械加工工藝實用手冊》表16.2-4v64.85.21..2cvd0kv14.5m/s272.7r/minv3000..910..5Tmpy01000v=10004.5nsdw3.14=238.8r/s=14331r/min5.2攻通孔螺紋:tm21ll1(11)pnn1攻不通孔螺紋:tm22ll1(11)p n n112記算工時 ： tm2 tm21 tm22 0.1sT=0.28+0.1=0.38min=22.8s式中:——工件的螺紋長度;l1—— 絲錐切削錐長度；n——攻絲時的轉速；n1—— 絲錐退出時的轉速；P—— 工件的轉速；值為 1mm.—— 攻螺紋時的超切量，取 =（2~3）p；三、 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。(一)、問題提出：250。Z3025立經過和指導教師的協(xié)商，我決定設計第Ⅳ道工序——0022孔的夾具設計，本夾具將用于式鉆床。刀具為φ25高速鋼鉆頭，為達到零件工藝要求，對零件進行鉆、擴、半精鉸三步工序加工。（二）、夾具設計：1、切削力及夾緊力的計算：由文獻《金屬切削機床設計手冊》表3-54工件的材料為灰鑄鐵，其切削力px42.7DS0.8Kp（kgf）切削力矩M21D2S0.8KP（kgf）其中：D為鉆頭直徑（mm）為每轉進給量（mm/r）Kp為修正系數(shù)由文獻表《金屬切削機床設計手冊》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、夾緊力的計算：為了防止工件在切削力的作用下平移所需的夾緊力：Q1K(PP0)f1f2由文獻《金屬切削機床設計手冊》表3-21查得（kgf）13其中： f1為夾緊元件與工件之間的磨擦系數(shù)f2為工件與支撐面間的摩擦系數(shù)P0為定位銷承受的部分切削力，對精度機床 B=0由文獻《金屬切削機床設計手冊》表3-19可知：f1=0.4， f2=0.2K K0K1K2K3K4K5K6取基本安全系數(shù) K0=1.5加工狀態(tài)系數(shù)K1=1.刀具鈍化系數(shù)K2=1.10切削特點系數(shù)K3=1.0夾緊動力穩(wěn)定系數(shù)K4=1.2手動夾緊時手柄位置系數(shù)K5=1.2支撐面接觸情況系數(shù)K6=1.3∴KK0K1K2K3K4K5K6=4.6取K=4Q1K(PP0)4791.6f1f2=0.40.2=527.7kgf=5277N∴由文獻《金屬切削機床設計手冊》表3-24選d=16mmP=2mmL=190mmP1=8kgfd0=12mmQ=626kgfΦ=10°f=0.178f1=0.2β=120°表由文獻《金屬切削機床設計手冊》表 3-22 選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而實際上的夾緊扭矩 M=LP=1520kgf 遠大于所需的夾緊扭矩，即工作是可靠的13、定位誤差的分析：以杠桿底平面定位，孔的尺寸公差由文獻《金屬切削機床設計手冊》表 7-12可得，0.053 0.053公差等級為8級 230.020，故其表面的公差應為150.020mm14結論由于數(shù)控機床的精密要求， 所以在設計的時候不得不考慮它的剛度要求及抗振性要求， 這使得在設計床身的時候就要