机械制造技术基础课程设计-普通车床床尾丝杆机械加工工艺及卧式铣床夹具设计.doc

本科生课程设计摘 要 本次课程设计的类容是普通车床床尾丝杆，参照东风朝阳柴油机有限公司的生产条件，大批大量生产。 丝杆作为机床传递运动及定位的关键部位，是机床性能的重要保证，因此设计正确的丝杆加工工艺路线是一项十分重要的工作。本文将从设计角度讲述如何设计加工丝杆，并重点体现在参数的选择、刀具的选择、机床的选择、定位基准的确定，以及特定工序的专用夹具的设计和分析，包括设计过程中必须的参数计算。 此次课程通过对丝杠的工艺设计，我深刻的意识到机械加工的严密性、科学性。任何数据都不是随便得出来的，必须用严谨的作风，仔细参考文献并认真查表，做到每得出一个结论都能找到依据，一切必须做到查证有据，设计过程中决不能随便捏造数据。其实我发现越是不严谨，到后来就得全部重算，反而进度提不起来，害了自己。所以我觉得只有端正了态度，不畏艰难才能越做越快,才能按时完成任务。 关键词：丝杆；毛坯；工艺；定位；夹具设计；目 录第1章 零件图分析41.1 零件的功用41.2零件工艺分析4第2章 确定毛坯52.1 确定毛坯制造方法52.2 确定总余量5第3章 制定零件工艺规程63.1 选择表面加工方法63.2 选择定位基准63.3 拟定零件加工工艺路线73.4 方案比较103.5机械加工工序设计12第4章 夹具设计264.1 确定定位方案，进行定位分析264.2 夹紧力的计算264.3 夹具制造与操作说明27第5章 结束语28参考文献29第1章 零件图分析1.1 零件的功用在机床上，丝杆是用来完成进给运动的一个重要原件。机床丝杠要能准确地传递运动。1.2零件工艺分析丝杆要能准确地传递运动，其表面精度要求较高。丝杠重要表面粗糙度为1.6m，加工精度为IT7，采用粗车半精车精车的工艺路线，其余表面粗糙度为6.3m，加工精度为IT10，采用粗车半精车的工艺路线加工即可。题目所给材料为Y40Mn，依据最新实用机械加工手册表215，Y40Mn为高硫中碳易切削钢，HB大小为207，有较高的强度和硬度，适于加工要求刚性高的零件。 零件图上T28尺寸标注代表螺纹为梯形螺纹，螺纹表面表面粗糙度为1.6m，加工精度为IT7，要采用精车工序。 对丝杆零件图进行工艺审核后，发现螺纹尺寸标注有问题，其他视图正确，尺寸、公差及技术要求齐全，加工要求合理，零件的结构工艺性较好。第2章 确定毛坯2.1 确定毛坯制造方法本零件功能是传递运动，工作时承受载荷较小，要求大批量生产，故选择轧制圆棒料。2.2 确定总余量根据工件基本尺寸的最大外径为mm，由机械加工工艺手册表3.1-13查得需选34的棒料，机械加工工艺手册表3.1-14对应端面加工余量为2.0mm，两面和为4.0mm。据机械加工工艺手册表3.1-2知，当圆钢直径为3050时，其允许的偏差为0.5mm。综上得出毛坯基本尺寸：直径方向330.5mm，长度方向292mm。 第3章 制定零件工艺规程3.1 选择表面加工方法 1. 外圆表面粗糙度为1.6m，加工精度为IT7，查课程设计指导书表三，因零件材料为棒料，为未淬火金属，故应采取：粗车半精车精车。2. 外圆粗糙度为6.3m，加工精度为IT10，查课程设计指导书表三，采用粗车半精车。3.左右两端面查课程设计指导书表三，粗糙度要求为6.3m，则其加工方法为：粗车半精车。4.外圆粗糙度为6.3m，加工精度为IT10，查课程设计指导书表三，采用粗车半精车。5.右侧外圆表面粗糙度为3.2m，加工精度为IT8，查课程设计指导书表三，采用粗车半精车。6.外圆表面粗糙度为0.8m，加工精度为IT6，查课程设计指导书表三，采用粗车半精车精车。7.外圆表面粗糙度为0.8m，加工精度为IT6，查课程设计指导书表三，采用粗车半精车精车。3.2 选择定位基准1.精基准的选择 主要考虑到基准重合的原则和便于装夹，以工件端面中心孔为定位精基准2.粗基准的选择 按照粗基准的选择原则，以外圆为定位粗基准3.3 拟定零件加工工艺路线方案1：1. 下料2. 齐端面，打中心孔（三爪卡盘、车左右端面，打中心孔，保证全长287.08）3. 粗车毛坯外圆（采用双顶尖定位，CA6140粗车毛坯外圆至）4. 粗车段外圆（双顶尖定位，CA6140粗车至27.2）5. 粗车段外圆（双顶尖定位，CA6140粗车27.2至24.2）6. 粗车段外圆（双顶尖定位，CA6140粗车30.3至22.3）7. 粗车段外圆（双顶尖定位，CA6140粗车30.3至19.3）8. 车左侧1倒角（双顶尖定位,车倒角）9.车5倒角(双顶尖定位,车倒角)10. 车右侧倒角1(双顶尖定位,车倒角)11. 车左侧退刀槽(双顶尖定位,0车刀车退刀槽)12. 车右侧退刀槽(双顶尖定位,0车刀车退刀槽)13. 半精车外圆（双顶尖定位,CA6140半精车30.3至29）14. 半精车段外圆(双顶尖定位,CA6140半精车27.2至25.9)15. 半精车段外圆（双顶尖定位,CA6140半精车24.2至22.9）16. 铣键槽（万能铣床x62w，专用夹具，采用v型块定位，高速圆柱铣刀）17. 精车外圆（双顶尖定位,CA6140精车29至28）18. 精车段外圆（双顶尖定位,CA6140精车25.9至25）19. 精车段外圆（双顶尖定位,CA6140精车22.9至22）20. 车外螺纹（双顶尖定位，z3015车床，采用高速钢螺纹切头）22. 打螺纹孔（虎钳加紧，立式钻床z525，麻花钻头）23. 攻内螺纹（丝锥攻内螺纹）24.去毛刺25.检验26.入库方案2：毛坯车端面，打中心孔粗车外圆车倒角，退刀槽半精车外圆、铣键槽精车外圆、车外螺纹打螺纹孔去毛刺检验入库3.4 方案比较 方案1工序分散，便于大批量生产，可提高加工效率。而工序2则工序过于集中，不利于大批量生产。采用方案1最为合理。工序加工余量表总余量粗车半精车精车外圆表面52.71.31.0外圆表面4.22.01.30.9外圆表面4.22.01.30.9外圆表面2.02.0外圆表面1.51.5 3.5机械加工工序设计工序2切削用量的确定粗车左端面，加工材料Y40Mn，=650Mpa，轧制棒料，机床为CA6140，三爪卡盘。所选刀具YT15硬质合金车刀。切削用量简明手册表1-30，机床中心高200mm，刀杆尺寸BH=1625，刀片厚度为4.5mm：一次走刀完成，=2.52mm：由切削用量简明手册表1.4， 在粗车钢料，刀杆尺寸1625, 3mm，工件直径为2040mm时，=0.30.5mm/r，据表1.31按CA6140选择=0.41mm/r。v：表1.10 当用YT5硬质合金车刀加工=650Mpa 钢，3mm 、f0.54则v=138m/min，查表1.28，知修正系数为=0.9，=0.65，=0.86，=1.0，=1.04 按CA6140查表1.31，选n=710r/min，实际v=m/min=73.6m/min。工序3切削用量的确定 半精车左端面，加工材料Y40Mn，=650Mpa，轧制棒料，机床为CA6140，三爪卡盘。所选刀具YT15硬质合金车刀。切削用量简明手册表1-30，机床中心高200mm，刀杆尺寸BH=1625，刀片厚度为4.5mm ：一次走刀完成，=0.5mm。：由切削用量简明手册表1.4，刀杆尺寸1625, 1.4mm，工件直径为2040mm时，=0.30.5mm/r，按CA6140表1.31选择=0.41mm/r。v：表1.10 当用YT5硬质合金车刀加工=650Mpa 钢，1.4mm 、f0.54则v=138m/min，查表1.28，知修正系数为=0.9，=0.65，=0.86，=1.0，=1.04 按CA6140查表1.31，选n=710r/min，实际v=m/min=73.6m/min工序4切削用量的确定粗车右端面，加工材料Y40Mn，=650Mpa，轧制棒料，机床为CA6140，三爪卡盘。所选刀具YT15硬质合金车刀。切削用量简明手册表1-30，机床中心高200mm，刀杆尺寸BH=1625，刀片厚度为4.5mm：一次走刀完成，=1.4mm：由切削用量简明手册表1.4， 在粗车钢料，刀杆尺寸1625, 3mm，工件直径为2040mm时，=0.30.5mm/r，据表1.31按CA6140选择=0.41mm/rv：表1.10 当用YT5硬质合金车刀加工=650Mpa 钢，1.4mm 、f0.54则v=138m/min，查表1.28，知修正系数为=0.9，=0.65，=0.86，=1.0，=1.04 按CA6140查表1.31，选n=710r/min，实际v=m/min=73.6m/min。工序5切削用量的确定半精车右端面，加工材料Y40Mn，=650Mpa，轧制棒料，机床为CA6140，三爪卡盘。所选刀具YT15硬质合金车刀。切削用量简明手册表1-30，机床中心高200mm，刀杆尺寸BH=1625，刀片厚度为4.5mm ：一次走刀完成，=0.5mm。：由切削用量简明手册表1.4，刀杆尺寸1625, 1.4mm，工件直径为2040mm时，=0.30.5mm/r，按CA6140表1.31选择=0.41mm/r。v：表1.10 当用YT5硬质合金车刀加工=650Mpa 钢，1.4mm 、f0.54则v=138m/min，查表1.28，知修正系数为=0.9，=0.65，=0.86，=1.0，=1.04 按CA6140查表1.31，选n=710r/min，实际v=m/min=73.6m/min。工序6切削用量的确定粗车毛坯外圆表面，加工材料Y40Mn，=650Mpa，轧制棒料，机床为CA6140，三爪卡盘。所选刀具YT15硬质合金车刀。切削用量简明手册表1-30，机床中心高200mm，刀杆尺寸BH=1625，刀片厚度为4.5mm。：由于总余量为33-30.3=3.7mm，一次走刀完成，=2.7/2=1.35mm。：由切削用量简明手册表1.4，=0.30.5mm/r，据表1.31按CA6140选择=0.40mm/r。v：表1.10 当用YT5硬质合金车刀加工=650Mpa 钢，1.4mm 、f0.54则v=156m/min，查表1.28，知修正系数为=0.9，=0.65，=0.86，=1.0，=1.04 按CA6140查表1.31，选n=710r/min， 实际v=73.6m/min。粗车时间定额：，其中工件切削部分长度，超切量，查表1.26得=2.1， 每分钟转数，每分钟进给量，走刀次数=2，故工序7的切削用量粗车外圆表面，加工材料Y40Mn，=650Mpa，轧制棒料，机床为CA6140，双顶尖。所选刀具YT15硬质合金车刀。切削用量简明手册表1-30，机床中心高200mm，刀杆尺寸BH=1625，刀片厚度为4.5mm。：由于总余量为30.3-27.2=3.1mm，一次走刀完成，=3.1/2=1.55mm。：由切削用量简明手册表1.4，=0.30.5mm/r，据表1.31按CA6140选择=0.40mm/r。v：表1.10 当用YT15硬质合金车刀加工=650Mpa 钢，3mm 、f0.54则v=156m/min，查表1.28，知修正系数为=0.9，=0.65，=0.86，=1.0，=1.04 按CA6140查表1.31，选n=900r/min，实际v=85.6m/min。工序8的切削用量粗车外圆表面，加工材料Y40Mn，=650Mpa，轧制棒料，机床为CA6140，双顶尖。所选刀具YT15硬质合金车刀。切削用量简明手册表1-30，机床中心高200mm，刀杆尺寸BH=1625，刀片厚度为4.5mm。：由于总余量为27.2-24.2=3mm，一次走刀完成，=3/2=1.5mm。：由切削用量简明手册表1.4，=0.30.5mm/r，据表1.31按CA6140选择=0.38mm/r。v：表1.10 当用YT15硬质合金车刀加工=650Mpa 钢，3mm 、f0.54则v=156m/min，查表1.28，知修正系数为=0.9，=0.65，=0.86，=1.0，=1.04 按CA6140查表1.31，选n=900r/min，实际v=76.9m/min。工序9的切削用量粗车外圆表面，加工材料Y40Mn，=650Mpa，轧制棒料，机床为CA6140，双顶尖。所选刀具YT15硬质合金车刀。切削用量简明手册表1-30，机床中心高200mm，刀杆尺寸BH=1625，刀片厚度为4.5mm。：由于总余量为30.3-22.3=8mm，两次走刀完成，=8/4=2mm。：由切削用量简明手册表1.4，=0.30.5mm/r，据表1.31按CA6140选择=0.38mm/r。v：表1.10 当用YT15硬质合金车刀加工=650Mpa 钢，3mm 、f0.54则v=138m/min，查表1.28，知修正系数为=0.9，=0.65，=0.86，=1.0，=1.04 按CA6140查表1.31，选n=710r/min，实际v=67.6m/min。工序10的切削用量粗车外圆表面，加工材料Y40Mn，=650Mpa，轧制棒料，机床为CA6140，双顶尖。所选刀具YT15硬质合金车刀。切削用量简明手册表1-30，机床中心高200mm，刀杆尺寸BH=1625，刀片厚度为4.5mm。：由于总余量为30.3-19.3=11mm，两次走刀完成，=11/4=2.75mm。：由切削用量简明手册表1.4，=0.30.5mm/r，据表1.31按CA6140选择=0.35mm/r。v：表1.10 当用YT15硬质合金车刀加工=650Mpa 钢，3mm 、f0.54则v=138m/min，查表1.28，知修正系数为=0.9，=0.65，=0.86，=1.0，=1.04 按CA6140查表1.31，选n=710r/min，实际v=67.6m/min。工序11的切削用量半精车外圆表面，加工材料Y40Mn，=650Mpa，轧制棒料，机床为CA6140，双顶尖。所选刀具YT15硬质合金车刀。切削用量简明手册表1-30，机床中心高200mm，刀杆尺寸BH=1625，刀片厚度为4.5mm。：由于总余量为30.3-29=1.3mm，一次走刀完成，=1.3/2=0.65mm。：由切削用量简明手册表1.4，=0.30.5mm/r，据表1.31按CA6140选择=0.35mm/r。v：表1.10 当用YT15硬质合金车刀加工=650Mpa 钢，1.4mm 、f0.54则v=156m/min，查表1.28，知修正系数为=0.9，=0.65，=0.86，=1.0，=1.04 按CA6140查表1.31，选n=900r/min，实际v=85.6m/min。工序12的切削用量半精车外圆表面，加工材料Y40Mn，=650Mpa，轧制棒料，机床为CA6140，双顶尖。所选刀具YT15硬质合金车刀。切削用量简明手册表1-30，机床中心高200mm，刀杆尺寸BH=1625，刀片厚度为4.5mm。：由于总余量为27.2-25.9=1.3mm，一次走刀完成，=1.3/2=0.65mm。：由切削用量简明手册表1.4，=0.30.5mm/r，据表1.31按CA6140选择=0.35mm/r。v：表1.10 当用YT15硬质合金车刀加工=650Mpa 钢，1.4mm 、f0.54则v=156m/min，查表1.28，知修正系数为=0.9，=0.65，=0.86，=1.0，=1.04 按CA6140查表1.31，选n=900r/min，实际v=76.8m/min。工序13的切削用量半精车外圆表面，加工材料Y40Mn，=650Mpa，轧制棒料，机床为CA6140，双顶尖。所选刀具YT15硬质合金车刀。切削用量简明手册表1-30，机床中心高200mm，刀杆尺寸BH=1625，刀片厚度为4.5mm。：由于总余量为24.2-22.9=1.3mm，一次走刀完成，=1.3/2=0.65mm。：由切削用量简明手册表1.4，=0.30.5mm/r，据表1.31按CA6140选择=0.33mm/r。v：表1.10 当用YT15硬质合金车刀加工=650Mpa 钢，1.4mm 、f0.54则v=156m/min，查表1.28，知修正系数为=0.9，=0.65，=0.86，=1.0，=1.04 按CA6140查表1.31，选n=1120r/min，实际v=85.1m/min。工序14的切削用量半精车外圆表面，加工材料Y40Mn，=650Mpa，轧制棒料，机床为CA6140，双顶尖。所选刀具YT15硬质合金车刀。切削用量简明手册表1-30，机床中心高200mm，刀杆尺寸BH=1625，刀片厚度为4.5mm。：由于总余量为22.3-21=1.3mm，一次走刀完成，=1.3/2=0.65mm。：由切削用量简明手册表1.4，=0.30.5mm/r，据表1.31按CA6140选择=0.33mm/r。v：表1.10 当用YT15硬质合金车刀加工=650Mpa 钢，1.4mm 、f0.54则v=156m/min，查表1.28，知修正系数为=0.9，=0.65，=0.86，=1.0，=1.04，按CA6140查表1.31，选n=1120r/min，实际v=78.4m/min。工序15的切削用量半精车外圆表面，加工材料Y40Mn，=650Mpa，轧制棒料，机床为CA6140，双顶尖。所选刀具YT5硬质合金车刀。切削用量简明手册表1-30，机床中心高200mm，刀杆尺寸BH=1625。：由于总余量为19.3-18=1.3mm，一次走刀完成，=1.3/2=0.65mm。：由切削用量简明手册表1.4，=0.30.5mm/r，据表1.31按CA6140选择=0.33mm/r。v：表1.10 当用YT5硬质合金车刀加工=650Mpa 钢，1.4mm 、f0.54则v=156m/min，查表1.28，知修正系数为=0.9，=0.65，=0.86，=1.0，=1.04 按CA6140查表1.31，选n=1400r/min，实际v=84.8m/min。工序16的切削用量精车外圆表面，加工材料Y40Mn，=650Mpa，轧制棒料，机床为CA6140，双顶尖。所选刀具YT5硬质合金车刀。切削用量简明手册表1-30，机床中心高200mm，刀杆尺寸BH=1625。：由于总余量为29-28=1.0mm，一次走刀完成，=1.0/2=0.5mm。：由切削用量简明手册表1.4，=0.30.5mm/r，据表1.31按CA6140选择=0.35mm/r。v：表1.10 当用YT5硬质合金车刀加工=650Mpa 钢，1.4mm 、f0.54则v=156m/min，查表1.28，知修正系数为=0.9，=0.65，=0.86，=1.0，=1.04 按CA6140查表1.31，选n=900r/min，实际v=81.9m/min。工序17的切削用量精车外圆表面，加工材料Y40Mn，=650Mpa，轧制棒料，机床为CA6140，双顶尖。所选刀具YT5硬质合金车刀。切削用量简明手册表1-30，机床中心高200mm，刀杆尺寸BH=1625。：由于总余量为25.9-25=0.9mm，一次走刀完成，=0.9/2=0.45mm。：由切削用量简明手册表1.4，=0.30.5mm/r，据表1.31按CA6140选择=0.35mm/r。v：表1.10 当用YT5硬质合金车刀加工=650Mpa 钢，1.4mm 、f0.54则v=156m/min，查表1.28，知修正系数为=0.9，=0.65，=0.86，=1.0，=1.04 按CA6140查表1.31，选n=900r/min，实际v=73.2m/min。工序18的切削用量精车外圆表面，加工材料Y40Mn，=650Mpa，轧制棒料，机床为CA6140，双顶尖。所选刀具YT5硬质合金车刀。切削用量简明手册表1-30，机床中心高200mm，刀杆尺寸BH=1625。：由于总余量为22.9-22=0.9mm，一次走刀完成，=0.9/2=0.45mm。：由切削用量简明手册表1.4，=0.30.5mm/r，据表1.31按CA6140选择=0.33mm/r。v：表1.10 当用YT5硬质合金车刀加工=650Mpa 钢，1.4mm 、f0.54则v=156m/min，查表1.28，知修正系数为=0.9，=0.65，=0.86，=1.0，=1.04 按CA6140查表1.31，选n=1120r/min，实际v=80.5m/min。工序19的切削用量车螺纹，加工材料Y40Mn，=650Mpa，轧制棒料，z3025机床，双顶尖。所选刀具为高速钢螺纹切头。：由于总余量为（26.08-25.24）=1.68mm，一次走刀完成，=1.68/2=0.84mm：f等于工件螺纹的螺距，即 =5mm/r。v： 由机械制造工艺学课程设计指导书表5-61知，v式中，工件材料修正系数K=0.9，刀具材料修正系数K=1.0，螺纹公差等级修正系数取d0.5d=0.5=14。因此V=则n=由表5-54，据z3025机床的标准主轴转速，选取n=125r/min则实际切削速度为v=m/min工序20的切削用量钻孔，所选刀具为YT5硬质合金直径麻花钻头两次完成，立式钻床Z525：查切削用量简明手册表2.7知，取=0.180.28mm/r，又l/d=26/8=3.25,据切削用量简明手册表2.35选=0.22mm/r。v：表2.13 ，=11.切削速度修正系数=1.0，=1.0，=0.85，=1.0. 实际m/min=9.35m/min.据Z525钻床说明书n=392r/min f=0.22工序21的切削用量铣键槽 ，依据切削用量简明手册表3.1，选高速圆柱铣刀， ,选择切削用量=3mm，据切削用量简明手册表3.3，取f=0.1mm/zv：依据切削用量简明手册表3.9切削用量简明手册表3.14各修正系数为故m/minr/minm/min据万能铣床 切削用量简明手册表3.30 选择 因此实际切削速度和每齿进给量为 第4章 夹具设计4.1 确定定位方案，进行定位分析所设计的夹具为卧式铣床夹具，其设计目的为实现铣外圆25上的半圆形键槽。加工时需要限制五个自由度，只有轴向转动不用限制