机械制造技术课程设计-CA6140床头4轴加工工艺及夹具设计.doc

全套图纸加153893706辽宁工业大学CA6140床头4轴机械工艺规程设计说明书题目： CA6140床头4轴加工工艺及夹具设计院 (系)：机械工程与自动化学院 专业班级： 数控093 学 号： 学生姓名： 指导教师： 教师职称： 教授 起止时间： 2012.12.10-2012.12.23 目 录一、 零件工艺分析-2 二、 零件工艺路线-2 三、 工序设计-3 1.平右端面，打中右心孔，粗车外圆-3 2.平左端面，打中左心孔，粗车外圆-5 3.车退刀槽，车倒角，半精车外圆-8 4.钻铰孔-10 5.铣花键-12 6.磨外圆-15 7.打里孔，攻螺纹，锪钻打倒角-16 四、 钻床夹具设计-17 五、 参考资料目录-19 零件机械加工工艺规程设计一零件的工艺性分析本题目CA6140普通车床零件材料合金代号为45号钢 , 其力学性能:用于制造要求强度较高，韧性中等的零件，通常在调质，正火状态下使用，表面淬火硬度一般在40-50HRC，b600MPa，s355MPa，16%，40%，硬度217-255HBS。毛坯形式为型材，生产批量为1万件/年，生产纲领为大批生产。零件的主要作用是承载刀架。从零件图上得到刀架轴的两对孔对于端面有一定的位置要求，位置要求15，50；两对轴线间没有特别要求；10孔主要配合表面尺寸精度要求IT9-IT10，表面质量要求Ra3.2；光轴表面两段配合要求精度IT1-IT2,IT7-IT8表面精度Ra0.8；螺纹表面配合精度IT10-IT11；左端面配合精度IT0-IT01表面精度Ra6.3；其余加工表面尺寸要求IT12T11，表面质量要求Ra6.3Ra12.5，零件的平均精度比较低。零件的加工表面简单，多采用车削和钻削加工方式，对于零件上部4孔采用专用家具提高加工质量和加工效率。零件的加工多采用左端面作为基准，定位可靠，基准统一。二确定工艺路线该轴类零件加工过程分析：1该零件先以外圆作为粗基准，车端面和钻中心孔，再以二中心孔为定位基准粗车外圆，又以粗车外圆为定位基准加工孔，此即为互为基准原则，使加工有一次比一次精度更高的定位基准面。2半精加工、精加工外圆时，采用了三爪卡盘，以端面作为精加工该轴外圆面的定位基准。3采用了二中心孔为定位基准，符合前述的基准重合及基准统一原则。 对双顶尖要求： 双顶尖具有较高精度，保证锥堵的锥面与其顶尖孔有较高同轴度。双顶尖安装后不宜更换，以减少重复安装引起的安装误差。 拟定工艺路线如下：车右端面，打右中心孔，粗车外圆车左端面，打左中心孔，粗车外圆热处理（调质）车退刀槽，车倒角，半精车外圆钻14孔 粗铰14.95孔 精铰15孔 铣花键（粗铣-精铣）VII精磨外圆V打里孔，用攻丝攻M8螺纹孔，锪钻打倒角三工序设计1 .平右端面、打右中心孔、粗车外圆1）加工条件工件材料：45机 床：CA6140夹 具：三爪卡盘 量 具：游标卡尺（量程0150 精度0.02）加工要求：Ra6.3刀 具：45端面车刀1）. 平右车端面：毛坯厚度方向粗加工余量ap=1mm 由表5-2查得由表5-2查得取fz =0.8mm/r =223 T=60min根据公式得，=m/min机床主轴转速n=1000Vc/d0=1000106.31/（3.1456）=604.3r/min由机床转速表 4-1 取=560得实际时间定额的计算:=28mm =2mm =3mm辅助时间Tf=Tjx18%=0.013min作业时间Tz=Tj+Tf=0.083min2）.打右中心孔1）加工条件工件材料：45机 床：CA6140普通车床夹 具：三爪夹盘刀 具：5中心钻2）计算切削用量钻5孔：加工余量ap=4.8mm由 表 4-10 取f=0.15mm/r由 表 5-21 查得切削速度=21m/min机床主轴转速n=1000Vc/d0=100021/（3.145）=1273.8r/min由机床转速表 表 4-9 取=1120 得实际vc=d0n/1000=3.1451120/1000=17.6m/min=0.29m/s时间定额的计算切入行程=(D-d1)/2cotkr+2mm=(5-0)/2cot60+2=3.443mm切出行程计算切削长度=2mm基本时间Tj=(l+l1+l2)/fn=(2+3.443+0)/0.151280=0.028min Tf=18%Tj=0.005min Tz=Tj+Tf=0.033min13）.粗车外圆 1）加工条件工件材料：45机 床：CA6140夹 具：机心卡盘 顶尖量 具：游标卡尺（量程0150 精度0.02）加工要求：Ra6.4 Ra3.2 刀 具：90外圆车刀2）计算切削用量 粗车外圆（40）：背吃刀量ap=2.5mm三次走刀留2mm余量由表5-2查得取fz =0.8mm/r由表5-2查得取 =223 T=60min根据公式得，=m/min 由机床转速表机床主轴转速=560得实际时间定额的计算:时间定额的计算:=29mm =2mm =3mm表4-2查得辅助时间Tf=Tjx15%=0.039min作业时间Tz=Tj+Tf=0.294min 粗车外圆（38）：背吃刀量ap=2.5mm三次走刀留3mm余量由于被吃刀量、进给量与切削29外圆相同，所以主轴转速、切削力、机床功率均与切削29外圆相同，仅时间定额不同。计算如下:时间定额的计算:时间定额的计算:=182mm =2mm =3mm表4-2查得辅助时间Tf=Tjx15%=0.21min作业时间Tz=Tj+Tf=1.613min2.平左端面、打左中心孔、粗车外圆1）加工条件工件材料：45机 床：CA6140夹 具：三爪卡盘 量 具：游标卡尺（量程0150 精度0.02）加工要求：Ra6.3刀 具：45端面车刀1）平左车端面：毛坯厚度方向粗加工余量由表5-2查得由表5-2查得取fz =0.8mm/r由表5-2查得取 vc=80m/min T=60min机床主轴转速n=1000Vc/d0=100080/（3.1440）=636.9r/min由机床转速表 4-1 取=600得实际时间定额的计算:每分钟进给量: =0.79600=474mm/min=474/600=0.79mm/r由表4-2查得基本时间Tj=(L+l+l1+l2)i/vf=(20+20+6.5+3)/474=0.1044min辅助时间Tf=Tjx18%=0.0188min作业时间Tz=Tj+Tf=0.123min2）打左中心孔1）加工条件工件材料：45机 床：CA6140普通车床夹 具：三爪夹盘刀 具：5中心钻2）计算切削用量钻5孔：加工余量ap=0.1mm由 表 4-10 取f=0.15mm/r由 表 5-21 查得切削速度=21m/min机床主轴转速n=1000Vc/d0=100021/（3.145）=1273.8r/min由机床转速表 表 4-9 取=1280 得实际vc=d0n/1000=3.1451280/1000=20.09m/min=0.33m/s时间定额的计算切入行程=(D-d1)/2cotkr+2mm=(5-0)/2cot60+2=3.443mm切出行程计算切削长度=2mm基本时间Tj=(l+l1+l2)i/fn=(2+3.443+0)/0.151280=0.028min Tf=18%Tj=0.005min Tz=Tj+Tf=0.033min3） 粗车外圆 加工条件工件材料：45机 床：CA6140夹 具：机心卡盘 顶尖量 具：游标卡尺（量程0150 精度0.02）加工要求：Ra3.2 Ra1.6 Ra0.8 刀 具：90右外圆车刀 计算切削用量粗车外圆（48）：背吃刀量ap=2.5mm一次走刀留3mm余量由表5-2查得取fz =0.8mm/r由表5-2查得取 =223 T=60min根据公式得，=m/min 由机床转速表机床主轴转速=560得实际时间定额的计算:时间定额的计算:=118mm =2mm =3mm表4-2查得辅助时间Tf=Tjx15%=0.046min作业时间Tz=Tj+Tf=0.354min 粗车外圆（30）：背吃刀量ap=2.5mm五次走刀留2mm余量由于被吃刀量、进给量与切削48外圆相同，所以主轴转速、切削力、机床功率均与切削48外圆相同，仅时间定额不同。计算如下:时间定额的计算:时间定额的计算:=20mm =2mm =3mm表4-2查得辅助时间Tf=Tjx15%=0.047min作业时间Tz=Tj+Tf=0.360min 3.切退刀槽，倒角，半精车各外圆加工条件工件材料：45机 床：CA6140普通车床夹 具：三爪夹盘量 具：游标卡尺（量程0150 精度0.02）加工要求： 30.5, 145。刀 具：切槽刀计算切削用量1）切退刀槽：切30.5槽（29）处毛坯厚度方向背吃刀量ap=0.5mm 一次走刀余量1mm进给速度由 表 5-36 取f=0.1mm/r切削速度由 表 5-36 取vc=30m/min机床主轴转速n=1000vc/d0=100030/3.14/29=329.3r/min查 表 取 n=320r/min实际切削速度vc=d0n/1000=3.1429320/1000=29.15m/min=0.48m/s时间定额的计算:Tj=(L+l+l1+l2)i/vf=(10+2.5+3)/32=0.48min Tf=18%Tj=0.09min Tz=Tj+Tf=0.56min切30.5槽（36）处毛坯厚度方向背吃刀量ap=0.5mm 一次走刀余量1mm进给速度由 表 5-36 取f=0.1mm/r切削速度由 表 5-36 取vc=30m/min机床主轴转速n=1000vc/d0=100030/3.14/36=265.3r/min查 表 取 n=250r/min实际切削速度vc=d0n/1000=3.1436250/1000=28.3m/min=0.47m/s每分钟进给量:vf=fn=0.1320=32mm/min由表4-2查得基本时间Tj=(L+l+l1+l2)i/fn=(10+2.5+3)/25=0.62min Tf=18%Tj=0.11min Tz=Tj+Tf=0.73min2） 切倒角3） 车倒角：0.5mm，f=0.1mm/r,vc=29m/min,n=420r/minVf=42mm/min 基本时间Tj=(L+l+l1+l2)i/vf=(5.5+5.5+2.5+3)/42=0.39min3）半精车各外圆半精车外圆（40）背吃刀量ap=0.75mm一次走刀留0.5余量 由表5-2查得取fz =0.2mm/r =223 T=60min经过计算 =m/min机床主轴转速由机床转速表 4-1 取=1400得实际时间定额的计算:基本时间Tf=15%Tj=0.018minTz=Tj+Tf=0.139min 半精车外圆（38）背吃刀量ap=1.5mm两次走刀留0.5余量 由于被吃刀量、进给量与切削29外圆相同，所以主轴转速、切削力、机床功率均与切削29外圆相同，仅时间定额不同。计算如下:时间定额的计算:基本时间Tf=15%Tj=0.312minTz=Tj+Tf=2.392min 半精车外圆（48）背吃刀量ap=1.5mm两次走刀留0.5余量 由表5-2查得取fz =0.2mm/r =223 T=60min经过计算 =m/min机床主轴转速由机床转速表 4-1 取=1400得实际时间定额的计算:基本时间Tf=15%Tj=0.205minTz=Tj+Tf=1.572min半精车外圆（30）背吃刀量ap=1.5mm一次走刀留0.5余量由于被吃刀量、进给量与切削48外圆相同，所以主轴转速、切削力、机床功率均与切削48外圆相同，仅时间定额不同。计算如下:时间定额的计算:基本时间Tf=15%Tj=0.021minTz=Tj+Tf=0.160min 4.钻铰工艺孔 1）加工条件工件材料：45机 床：Z550（立式钻床）夹 具：专用夹具量 具：专用量规加工要求：IT7 ，Ra1.6刀 具：14 直柄麻花钻，14.95，15硬质合金直柄机用铰刀2）计算切削用量1）钻14 孔：加工余量mm由 表 4-10 取f=0.26mm/r查得切削速度=20m/min机床主轴转速由机床转速表 表 4-13 取=450 得实际时间定额的计算切入行程=mm切出行程计算mm，切削长度=48mm基本时间检验机床功率：由切削扭矩计算公式及参数3）检验机床功率：由表 28-6（机械加工工艺师手册） 得切削扭矩计算公式及参数7.5Kw 机床功率满足要求。2）粗铰孔14.95：加工余量mm进给速度由 表 5-28取f=1.5mm/r切削速度由 表5-28 取v=65m/min机床主轴转速由表4-8 取n=1400r/min 实际切削速度时间定额的计算由 表5-41 切削长度l=48mm=mm切出行程计算mm基本时间检验机床功率：由表 28-6（机械加工工艺师手册） 得切削扭矩计算公式及参数7.5Kw 机床功率满足要求。 3）精铰孔15 ： 加工余量mm进给速度由 表 4-10取f=0.8mm/r切削速度由 表5-28 取v=85m/min 机床主轴转速由表4-5-1 取n=1400r/min 实际切削速度时间定额的计算切入行程=mm切出行程=4mm，切削长度=48mm基本时间综上：0.05+0.048+0.47=0.57min，5.铣花键1）加工条件工件材料：45机 床：Y631K夹 具：专用铣夹具 量 具： 矩形花键量规加工要求： Ra0.8刀 具：直齿三面刃铣刀机械制造工艺设计手册表4-242）计算切削用量毛坯厚度方向粗铣加工余量0.2mm，切削深度1.5mm，走刀次数3进给速度由 表 2.4-7 4 取mm/Z 切削速度由 表 2.4-8 4 取m/min机床主轴转速查 表 4-16-1 3 取n=300r/min实际切削速度进给速度工时定额的计算铣花键的时间：Tb=（B+L1+L2）Zi/SmB为花键长度 i为行程次数L1为切入长度L2为超出长度Sm 为进给量所以Tb=(118+2+4)63/0.1/1000=22.32min辅助时间Ta分度转换时间0.04min装配夹具时间2min变换进给量时间0.0256=0.15min量规测量是时间0.256=1.5min开停铣床时间0.015min主轴运转时间0.02min所以Ta=3.76minTj= Tb+Ta=26.08min检验机床功率由得铣削力计算公式及参数=83.32N7.5Kw机床功率满足加工要求。3）计算切削用量毛坯厚度方向精铣加工 切削深度0.1mm，走刀次数2进给速度由 表 2.4-7 4 取mm/Z切削速度由 表 2.4-8 4 取m/min机床主轴转速查 表 4-16-1 3 取n=400/min实际切削速度进给速度工时定额的计算铣花键的时间：Tb=（B+L1+L2）Zi/SmB为花键长度 i为行程次数L1为切入长度L2为超出长度Sm 为进给量所以Tb=(118+2+4)62/0.1/1000=14.88min辅助时间Ta分度转换时间0.04min装配夹具时间2min变换进给量时间0.0256=0.15min量规测量是时间0.256=1.5min开停铣床时间0.015min主轴运转时间0.02min所以Ta=3.76minTj= Tb+Ta=18.64min检验机床功率由得铣削力计算公式及参数=80.35N7.5Kw机床功率满足加工要求。6.磨外圆1）加工条件工件材料：45机 床：M1432A （无心磨床）夹 具：前后顶尖装卡（工件由头架的拨盘和拨杆带动夹头旋转）量 具：游标卡尺（量程0300 精度0.02）加工要求：Ra0.8刀 具：氧化铝砂轮2）计算切削用量1）精磨：（30）毛坯厚度方向磨削加工余量mm进给速度由 表 5-36 取mm/r切削速度由 表 5-36 取m/min机床主轴转速n=1000vc/d0=100010/3.14/48=66r/min查 表 取n=80r/min实际切削速度vc=d0n/1000=3.144880/1000=12.06m/min=0.2m/s进给速度vf=nfz=800.024=1.92mm/min工时定额的计算由得mm L1=7mmmm，l=17mmTj=(l1+l2+l)/vf=(7+5+17)/1.92=15.1min2）精磨：（48）毛坯厚度方向磨削加工余量mm进给速度由 表 5-36 取mm/r切削速度由 表 5-36 取m/min机床主轴转速n=1000vc/d0=100010/3.14/48=66r/min查 表 取n=80r/min实际切削速度vc=d0n/1000=3.144880/1000=12.06m/min=0.2m/s进给速度vf=nfz=800.01=0.8mm/min工时定额的计算由得mm L1=7mmmm，l=118mmTj=(l1+l2+l)/vf=(7+5+118)/0.8=42min 由磨削计算公式的=254.42N7.5Kw机床功率满足加工要求。机床功率满足要求7.打里孔，用攻丝攻M8螺纹孔 加工条件工件材料：45机 床：CA6140夹 具：三爪卡盘量 具：游标卡尺（量程0150 精度0.02）加工要求：M8的螺纹孔Ra6.3刀 具：7直柄长麻花钻头