CA6140车床刀架座加工工艺规程及工装设计

目 录序言1一、零件的分析2（一）零件的作用2（二）零件的工艺分析2二、工艺规程设计3(一)确定毛坯的制造形式3（二）基面的选择3（三）制定工艺路线41.工艺路线方案一42.工艺路线方案二43.工艺方案的比较与分析5（四）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定5（五）确定切削用量及基本工时6三、夹具设计11（一）、设计时注意的问题11（二）、夹具设计12定位基准的选择12切削力及夹紧力计算12定位误差分析12夹具设计及操作说明13参考文献13CA6140车床刀架座加工工艺规程及工装设计序言机械制造工艺学课程设计使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,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。就个人而言，我希望能通过这次课程设计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。 由于个人能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请老师给予指导。一、零件的分析（一）零件的作用题目所给定的零件是CA6140车床刀架座。其通过螺钉和插销的配合实现刀塔的单向紧固，使车床能快速的实现车刀固定、夹紧、转换，为车工提供方便的同时也节省了大量的辅助时间，大大提高了生产效率。（二）零件的工艺分析该零件属于箱壳类零件，结构较为复杂，加工表面较多，某些加工面和孔的尺寸精度，位置精度，表面粗糙度要求比较高。工艺分析如下：1. 以48H7孔为中心加工表面这一组加工表面包括：车床刀架座上下表面，以及8M16、3M12螺纹孔。2. 以CA6140车床刀架座下表面为基准面加工表面这一组加工表面包括：8M16、3M12螺纹孔，R9槽，R4槽，48H7孔，60H9孔以及16H7孔。3 以CA6140车床刀架座上表面为基准面加工表面这一组加工表面包括：16H7孔，19.2孔，48.2孔。上面几组加工面中有一定的位置要求，主要是：（1）上表面相对于48H7孔的中心线的全跳动为0.05；（2）16H7孔中心线相对于下底面的垂直度要求公差为100：0.1；（3）下底面要求平面度为0.05，且相对于48H7孔的中心线的全跳动为0.05；（4）四侧面的平面度要求为0.05。二、工艺规程设计(一)确定毛坯的制造形式零件材料为45钢。考虑零件在使用过程中所受冲击不大，零件外轮廓结构比较简单，故选择锻造毛坯。（二）基面的选择 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，加工工艺过程中回问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，是生产无法正常进行。（1）粗基准的选择。对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。根据这个基准选择原则，现选取上下表面互为粗基准进行加工。（2）精基准的选择。主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。（三）制定工艺路线制定工艺路线得出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,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。1.工艺路线方案一工序一 以下表面为粗基准,粗铣上表面工序二 以上表面为粗基准，粗铣下表面工序三 在专用夹具上粗铣四侧面工序四 上下底面互为标准，精铣上表面工序五 上下表面互为基准，精铣下表面工序六 钻孔40工序七 粗，精镗孔60并倒角3X45工序八 粗，精镗孔48，48.2，并倒角3X45工序九 插R4槽工序十 铣R9槽，达到表面粗糙度6.3工序十一 粗，精铣四侧面槽132mm38mm,槽的上表面粗糙度达到Rz50，下表面粗糙度达到3.2，并倒角40.5x45工序十二 钻，攻8-M16螺纹工序十三 钻，攻3-M12螺纹工序十四 钻，铰孔16H7工序十五 扩孔19.2工序十六 钻，铰孔10H72.工艺路线方案二工序一 钻孔40工序二 粗，精镗孔60并倒角3X45工序三 粗，精镗孔48，48.2，并倒角3X45工序四 以下表面为粗基准,粗铣上表面工序五 以上表面为粗基准，粗铣下表面工序六 在专用夹具上粗铣四侧面工序七 上下底面互为标准，精铣上表面工序八 粗，精镗孔48，48.2，并倒角3X45工序九 参观插R4槽工序十 铣R9槽，达到表面粗糙度6.3工序十一 粗，精铣四侧面槽132mm38mm,槽的上表面粗糙度达到Rz50，下表面达到3.2，并倒角4X45工序十二 钻，攻8-M16螺纹工序十三 钻，攻3-M12螺纹工序十四 钻，铰孔16H7工序十五 扩孔19.2工序十六 钻，铰孔10H73.工艺方案的比较与分析上述两个工艺方安案的特点在于：方案一是先加工主要的几组表面，然后以这几个表面为基准，加工后续的孔40，48，60；而方案二恰好相反，先加工孔40，48，60，然后以孔的内表面为定位基准加工几个表面。虽然孔定位比较准确，但是以孔定位时铣上下两表面不是很方便，而且孔的深度是由几个表面所决定的，先加工孔不免造成工时延长。所以方案二不是很合适。方案一与方案二刚好相反，做了加工工艺中的先面后孔，面加工好了以后孔的尺寸就基本不用测量。面加工时可以用专用夹具夹紧和定位，解决了定位与夹紧的问题。综合以上分析，先选择确定方案一。（四）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定四方刀架的材料是45钢，硬度207241HB，生产类型中批量，锻造毛坯。据以上原始资料及加工路线，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：查机械制造工艺设计简明手册（以下称工艺手册）表2.22.5， 1.铣削上下表面及四侧面的加工余量： 粗铣 5mm 精铣 0.5mm2.镗孔余量： 粗镗： 48孔 3.8mm 60孔 9.5mm 精镗： 48孔 0.2mm 60孔 0.5mm（五）确定切削用量及基本工时工序一：粗铣上表面1)粗铣上表面 进给量f=60mm/min，查表（8-96）切削速度按v=26.5m/min按机床取nw=150r/min,实际的切削速度v=*dw*nw/1000=75.36r/min切削工时 tm=(L+L1+L2)/（nw*f）=2.37min2)粗铣下表面同上表面3）粗铣四侧面nw=37.5r/minv=26.5mi/minf=60mm/mintm=1.73min4）精铣上表面nw=37.5r/minv=26.5m/minf=60mm/mintm=2.37min5）精铣下表面同精铣上表面6) 钻、扩孔60mm1. 钻孔40mmnw=195r/min v=24.5mm/minf=0.5mm/mintm=1min2. 扩孔55mmnw=44r/min v=7.6mm/minf=0.48mm/mintm=2.84min7) 粗、精镗孔60mm 并倒角3451. 粗镗孔59.8mmnw=500r/min v=93.7m/min f=0.2mm/r tm=0.6min2. 精镗孔60mmnw=800r/min v=150.7/min f=0.1mm/r tm=3min8) 粗精镗孔48H7mm、48.2mm 并倒角345 钻孔55mm1. 粗镗孔48H7mmnw=500r/min v=74.8m/min f=0.2mm/r tm=0.92min2. 精镗孔48H7mm nw=800r/min v=121m/min f=0.1mm/min tm=1.15min3. 精镗孔48.2mmnw=800r/min v=121m/min f=0.1mm/r tm=0.18min9）插R4槽nw=1r/min v=0.5m/min f=20m/min tm=0.5m10）铣R9槽nw=37.5r/min v=2.1m/min f=60mm/min tm=1.43min11）粗、精铣四侧面槽132mm38mm， 并倒角4451.粗铣四侧面nw=37.5r/min v=2.1m/min f=60mm/min tm=2.36min2精铣四侧面nw=150r/min v=8.5m/min f=60mm/min tm=4.7min12）钻、攻8-M16螺纹钻1钻8-M16螺纹钻nw=225r/min v=10.6m/min f=0.32mm/min tm=0.54min2.攻8-M16螺纹钻nw=195r/min v=9.8m/min f=1.22mm/min tm=0.16min13）钻、攻3-M12螺纹1. 钻2-11mm深26mm螺纹底孔nw=225r/min v=7.8m/min f=0.32mm/min tm=0.44min2. 钻11mm深85mm螺纹底孔nw=225r/min v=7.8m/min f=0.32mm/min tm=0.5min3. 攻M12深20mm螺纹nw=3195r/min v=7.8m/min f=1.8mm/min tm=0.11min4. 攻M12深30mm螺纹nw=195r/min v=7.8m/min f=1.8mm/min tm=0.15min14）钻、绞孔 16H71. 钻16H7nw=225r/min v=7m/min f=0.32mm/min tm=0.72min2. 绞孔 16H7nw=750r/min v=45.2m/min f=0.32mm/min tm=0.12min15) 扩孔19.3mmnw=750r/min v=7m/min f=0.32mm/min tm=0.12min16) 粗，精铰10H7斜孔1. 钻9.8nw=225r/min v=7.1m/min f=0.32mm/min tm=0.35min2. 绞孔10H7nw=225r/min v=7.1m/min f=0.32mm/min tm=0.35min三、夹具设计为了提高生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。经过分析，决定设计第十二道工序钻8-M16的螺纹底孔的专用夹具，本夹具将用在钻床上。（一）、设计时注意的问题利用本夹具主要用来加工8-M16的螺纹底孔，由于还要攻螺纹，所以这个孔没有表面粗糙度要求。因此本工序的加工精度容易保证，主要考虑如何定位夹紧以节省操作时间提高生产率。（二）、夹具设计定位基准的选择由零件图知，加工8-M16的螺纹底孔最合适的方法是以48mm孔的内表面以圆柱心轴定位。心轴的工作表面一般按h7、g6或f7制造，装卸工件方便、但定心精度不高。为了减小因配合间隙而造成的工件倾斜，工件常以孔和端面联合定位。因而要求工件定位孔与定位端而之间、心轴的圆柱工作表而与端而之间有较高的垂直度最好能在一次装夹中加工出来。所以再设计一固定心轴和提供端面的夹具体底座。夹紧则用一块圆形压板和螺母就可以了。x,y方向的移动自由度由心轴限制，转动自由度则由夹具体的上表面限制。z方向的移动自由度由夹具体的上表面限制，转动自由度则由分度台控制。因此工件的定位为完全定位，所以这一定位方案可行。切削力及夹紧力计算钻孔刀具为高速钢麻花钻15mm钻孔时的轴向力查机械设计手册 则 由于工件所受加紧力与切削力方向相互平行且竖直向下，故z方向夹紧即可，不需太大的加紧力，固定即可。由于钻削的时候在x,y方向的水平的分力很小，心轴完全可以承受，故这里不再计算水平方向的分力。定位误差分析 前面已经谈到心轴的定心精度不高，而这里心轴是最主要的定位，所以我们这里就只分析心轴的定位的误差。 心轴的工作表面一般按h7、g6或f7制造，在前述中是以48mm孔的内表面以圆柱心轴定位的，所以根据设计和经验这里确定心轴和孔的配合尺寸为 。由零件图查手册可知48H7的公差数值为，和48K6的公差数值为，两配合处产生的最大侧向间隙为由此而引起的零件最大转角a为则即最大侧隙能够满足零件的精度要求。夹具设计及操作说明工件在夹具中装夹包括定位相夹紧两个过程。工件的定位是指在夹具中，工件的定位基准与定位元件相接触或配合，从而使同一批工件在夹具中都能获得正确的位置这就是工件在夹具中定位的实质。工件的正确定位将保证加工精度的稳定性工件的定位是夹具设计中的一个重要问题。前面已经确定心轴完全能够承受水平方向的切削力，所以心轴的尺寸可以按照被加工零件的尺寸确定，固定心轴的夹具体的尺寸也可按照经验得到。考虑到钻8个孔需要分度，这里引入端齿分度台，因为端齿分度台是通用件，所以这里不必设计，安装到钻床上即可。为了提高加工效率，可设计一钻套。因为是钻同一尺寸的孔，故可设计一固定钻套。其尺寸根据所钻孔的直径，可查设计手册得到。钻床夹具的装配图及夹具体零件图分别见图纸。参考文献1 赵家齐等.机械制造工艺学课程设计指导书.北京：机械工业出版社，19872 王小华.机床夹具图册.北京：机械工业出版社，20043 吴圣庄.金属切削机床概论.北京：机械工业出版社，19934 王先逵.机械制造工艺学.北京：机械工业出版社，20025 徐鸿本.机床夹具设计手册.沈阳：辽宁科学技术出版社，2004.36 王伯平.互换性与测量技术.北京：机械工业出版社，2004.4机械加工工艺过程卡片零件名称 CA6140车床刀架座 产品名称CA6140车床零件材料45钢年 产 量4000件毛坯种类碳素结构钢备 注工 序 号工 序 内 容01粗铣上表面143mm143mm，切削量上表面为2.5mm02粗铣下表面，切削量为2.5mm03粗铣四侧面，每面的切削量为2.5mm04以下表面定位，精铣上表面，切削量为0.5mm05以上表面定位，精铣下表面，切削量为0.5mm06钻、扩孔60mm07粗、精镗孔60mm 并倒角34508粗精镗孔48H7mm、48.2mm 并倒角34509插R4槽10铣R9槽11粗、精铣四侧面槽132mm38mm，并倒角44512钻、攻8-M16螺纹13钻、攻3-M12螺纹14钻、绞孔 16H715扩孔19.3mm16钻、绞孔10H717 机械加工工序卡片 工序号1工序内容粗铣上表面机床立式铣床X52K夹具专用夹具 工步号工 步 内 容刀 具量 具主轴转速（r/min）切削速度（m/min）进给量（mm/min）切削深度（mm）走刀次数切削时间（min）1粗铣上表面立铣刀卡板37.526.5602.522.37工序号2工序内容粗铣下表面 机床立式铣床X52K夹具专用夹具 工步号工 步 内 容刀 具量 具主轴转速（r/min）切削速度（m/min）进给量（mm/min）切削深度（mm）走刀次数切削时间（min）2粗铣下表面立铣刀卡板37.526.5602.522.37工序号3工序内容粗铣四侧面机床K立式铣床X52夹具专用夹具 工步号工 步 内 容刀 具量 具主轴转速（r/min）切削速度（m/min）进给量（mm/min）切削深度（mm）走刀次数切削时间（min）1粗铣1侧面立铣刀卡板37.526.5602.522.372粗铣2侧面 立铣刀卡板37.526.5602.522.373粗铣3侧面 立铣刀卡板37.526.5602.522.374粗铣4侧面 立铣刀卡板37.526.5602.522.37工序号4工序内容精铣上表面 机床K立式铣床X52夹具专用夹具 工步号工 步 内 容刀 具量 具主轴转速（r/min）切削速度（m/min）进给量（mm/min）切削深度（mm）走刀次数切削时间（min）1精铣上表面立铣刀卡板37.526.5600.2522.37工序号5工序内容精铣下表面机床K立式铣床X52夹具专用夹具工步号工 步 内 容刀 具量 具主轴转速（r/min）切削速度（m/min）进给量（mm/min）切削深度（mm）走刀次数切削时间（min）1精铣下表面 立铣刀卡板37.526.560o.2522.37工序号6工序内容钻、扩孔60mm 机床台式钻床Z275夹具专用夹具 工步号工 步 内 容刀 具量 具主轴转速（r/min）切削速度（mm/min）进给量（mm/min）切削深度（mm）走刀次数切削时间（min）1钻孔40mm麻花钻塞规19524.50.520112扩孔55mm麻花钻塞规447.60.4817.512.84工序号7工序内容粗、精镗孔60mm 并倒角345机床T68夹具专用夹具 工步号工 步 内 容刀 具量 具主轴转速（r/min）切削速度（m/min）进给量（mm/min）切削深度（mm）走刀次数切削时间（min）1粗镗孔59.8mm 镗刀塞规50093.70.22.410.62精镗孔60mm镗刀塞规800150.70.10.1133 倒角345铣刀样板681工序号8工序内容粗精镗孔48H7mm、48.2mm 并倒角345机床T68夹具专用夹具 工步号工 步 内 容刀 具量 具主轴转速（r/min）切削速度（m/min）进给量（mm/min）切削深度（mm）走刀次数切削时间（min）1粗镗孔47.6mm镗刀塞规50074.80.21.920.922精镗孔48H7mm镗刀塞规8001210.10.121.153精镗孔48.2mm镗刀塞规8001210.10.120.184倒角34590倒角钻样板681工序号9工序内容插R4槽机床插床B5020夹具专用夹具 工步号工 步 内 容刀 具量 具主轴转速（r/min）切削速度（m/min）进给量（mm/min）切削深度（mm）走刀次数切削时间（min）1插R4槽插刀塞规10.520210.5工序号10工序内容铣R9槽机床立式铣床X52K夹具专用夹具 工步号工 步 内 容刀 具量 具主轴转速（r/min）切削速度（m/min）进给量（mm/min）切削深度（mm）走刀次数切削时间（min）1铣R9槽立铣刀塞规37.52.160591.43工序号11工序内容粗、精铣四侧面槽132mm38mm， 并倒角445机床立式铣X52K夹具专用夹具 工步号工 步 内 容刀 具量 具主轴转速（r/min）切削速度（m/min）进给量（mm/min）切削深度（mm）走刀次数切削时间（min）1粗铣四侧面槽立式铣刀卡尺37.52.16024.912.362精铣四侧面槽立式铣刀卡尺1508.5600.114.73倒角44590倒角刀150304工序号12工序内容钻、攻8-M16螺纹机床立式钻Z535夹具专用夹具