CA6140车床手柄座工艺规程.doc

I 54 目录目录 prt0001 prt 1 摘要 I 一 机械加工工艺规程设计 1 第一章 手柄座的工艺分析及生产类型的确定 1 1 1 手柄座的用途 1 1 2 手柄座的技术要求 1 1 3 审查手柄座的工艺性 2 1 3 1 孔的加工 2 1 3 2 面的加工 3 1 3 3 槽的加工 3 1 3 4 螺纹孔的加工 3 1 4 确定手柄座生产类型 3 第二章 确定毛坯 绘制毛坯简图 4 2 1 选择毛坯 4 2 2 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量 4 第三章 拟定手柄座工艺路线 5 3 1 定位基准的选择 5 3 1 1 精基准的选择 5 3 1 2 粗基准的选择 5 3 2 表面加工方法的确定 5 3 3 加工阶段的划分 6 3 3 3 3 1 1 粗加工阶段 6 3 3 3 3 2 2 半精加工阶段 7 3 3 3 3 3 3 精加工阶段 7 3 4 工艺路线方案的比较 7 3 4 1 工艺路线方案一 7 3 4 2 工艺路线方案二 8 II 54 3 4 3 工艺方案的比较与分析 8 第四章 加工余量 工序尺寸和公差的确定 10 4 1 工序 8 钻 粗铰 精铰14mm 孔的加工余量 工序尺寸和公差的确定10 第五章 切削用量 时间定额的计算 11 5 1 切削用量的计算 11 5 1 1 工序 1 粗铣手柄座左右两端面 11 5 1 2 工序 2 半精铣手柄座左端面 A 45mm 外圆凸台端面 11 5 1 3 工序 3 钻 粗铰 精铰25mm 孔 12 5 1 4 工序 4 拉键槽 13 5 1 5 工序 5 钻 粗铰 精铰10mm 孔 14 5 1 6 工序 6 粗铣 半精铣槽 14mm 14 5 1 7 工序 7 粗铣14mm 孔端面 16 5 1 8 工序 8 钻 粗铰 精铰14mm 孔 16 5 1 9 工序 9 钻 攻螺纹孔 M10 17 5 1 10 工序 10 钻 配铰5mm 圆锥孔 18 5 1 11 工序 11 钻 铰5 5mm 孔 19 5 2 时间定额的计算 19 5 2 1 基本时间 tj的计算 19 5 2 2 辅助时间 tf的计算 27 5 2 3 其他时间的计算 28 5 2 4 单件时间 tdj的计算 30 二 专用夹具的设计 32 第六章 夹具体的设计 32 6 1 定位方案设计 32 6 1 1 工件的定位基准及定位基面 32 6 1 2 定位元件的选用 32 6 2 定位误差分析 32 III 54 6 3 导向装置的设计 33 6 3 1 钻套的设计 33 6 3 2 钻套高度和排屑间隙 33 6 4 夹紧装置设计 33 总 结 34 参考文献 35 54 摘要 本次设计是设计 CA6140 车床手柄座 内容涉及了机械加工工艺及机床夹具设计 金属切削机床 公差配合等多方面的知识 我们首先对手柄座的结构特征 用途以及其 工艺规程进行了详细的分析 在工艺设计中要首先对零件进行分析 了解零件的工艺 再设计出毛坯的结构 并选择好零件的加工基准 关键是决定出各个工序的工艺设备 及切削用量 然后确定了一套合理的加工方案 加工方案要求简单 并能保证加工质量 由于手柄座各表面的精度要求比较高 所以我们在加工一些主要平面时都要先粗铣然 后半精铣 加工一些孔时要进行钻 粗铰然后还要进行精铰工序 因为手柄座的加工 质量将直接影响其性能和使用寿命 所以每一道工序都必须要达到其加工要求 此 外 本设计的生产类型是单间小批量生产 为了保证加工质量 需设计专用夹具 本 设计是设计加工 CA6140 车床手柄座 14H7mm 孔工序的夹具 1 序言 1 1 设计目的 机械制造技术基础课程设计是在学完了机械制造技术基础课程进行了生产实习之 后的一个重要的实践教学环节 毕业之前进行这次设计是为了给我们将要毕业的大学 生一次进一步学习和锻炼的机会 学生通过设计能获得综合运用过去所学过的全部课 程进行机械制造工艺及结构设计的基本能力 为以后做好毕业设计 走上工作岗位进 行一次综合训练和准备 培养学生解决机械加工工艺问题的能力 通过课程设计 熟练运用机械技术基 础课程中的基本理论及在生产实习中学到的实践知识 正确地解决一个零件在加工中 定位 加紧以及工艺路线安排 工艺尺寸确定等问题 保证零件的加工质量 初步具 备设计一个中等复杂程度零件的能力 培养学生熟悉并运用有关手册 规范 图表等技术资料的能力 进一步培养学生识图 制图 运用和编写技术文件等基本技能 1 2 设计意义 我设计的课题是 CA6140 车床手柄座的工艺规程及夹具设计 设计的意义就在于 I 54 在设计过程中了解该零件存在的问题 找出解决这些问题的方法 通过自己的设计对 该零件的结构进行进一步改进 以达到改善零件工作性能 提高零件工作效率的目的 对夹具创新设计的研究 对国内机械制造有着重要意义 1 保证加工精度 采用夹具安装 可以准确地确定工件与机床 刀具之间的相互位置 工件的位置 精度由夹具保证 不受工人技术水平的影响 其加工精度高且稳定 2 提高生产率 降低成本 用夹具装夹工件 无需找正便能使工件迅速地定位和夹紧 显著地减少了辅助工 时 用夹具装夹工件提高了工件的刚性 因此可加大切削用量 可以使用多件 多工 位夹具装夹工件 并采用高效夹紧机构 这些因素均有利于提高劳动生产率 另外 采用夹具后 产品质量稳定 废品率下降 可以安排技术等级较低的工人 明显地降 低了生产成本 3 扩大机床的工艺范围 使用专用夹具可以改变原机床的用途和扩大机床的使用范围 实现一机多能 例 如 在车床或摇臂钻床上安装镗模夹具后 就可以对箱体孔系进行镗削加工 通过专 用夹具还可将车床改为拉床使用 以充分发挥通用机床的作用 4 减轻工人的劳动强度 用夹具装夹工件方便 快速 当采用气动 液压等夹紧装置时 可减轻工人的劳 动强度 1 3 现状分析 手柄座已经广泛被用到各个技术领域 它的存在使机床的操作很方便 大大提高 了工业领域生产的效率 随着技术的不断进步 生产都向着自动化 专业化和大批量 化的方向发展 这就要求企业提高生产率 提高利用率 减少浪费 降低成本 现阶 段国内手柄座的设计和制造还存在一些问题 设计水平不是很高 在零件的加工技术 方面 国内技术水平还不及西方发达国家那么先进 这些问题急需得到解决 设计中包含机床夹具的设计 国内外机床夹具的发展现状分析 国际生产研究协 会的统计表明 目前中 小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的 85 左右 现 代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代 以适应市场的需求与竞争 然而 II 54 一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具 一般在具有中等生产能力的工厂里 约有数千甚至近万套专用夹具 另一方面 在多品种生产的企业中 每隔 3 4 年就要 更新 50 80 左右的专用夹具 而夹具的实际磨损量仅为 10 20 左右 特别是近年来 数控机床 加工中心 成组技术 柔性制造系统等新加工技术的应用 对机床夹具提 出了如下新的要求 1 能迅速而方便地装备新产品的投产 以缩短生产准备周期 降低生产成本 2 能装夹一组具有相似性特征的工件 3 能适用于精密加工的高精度机床夹具 4 能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具 5 采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置 以进一步减轻劳动强度和提高 劳动生产率 6 提高机床夹具的标准化程度 1 4 发展前景 机床夹具是机械加工不可缺少的部件 机床技术向高速 高效 精密 复合 智 能 环保方向发展 在其带动下 夹具技术正朝着高精 高效 模块 组合 通用 经济方向研究 1 高精化 高精机床加工精度提高 降低定位误差 提高加工精度对夹具制 造精度要求 机床夹具精度已提高到微米级 世界知名夹具制造公司都是精密机械制 造企业 诚然 适应不同行业需求和经济性 夹具有不同型号 以及不同档次精度标 准供选择 2 高效化 提高机床生产效率 双面 四面和多件装夹夹具产品越来越多 减少工件安装时间 各种自动定心夹紧 精密平口钳 杠杆夹紧 凸轮夹紧 气动和 液压夹紧等 快速夹紧功能部件不断推陈出新 新型电控永磁夹具 夹紧和松开工件 只需 1 2 秒 夹具结构简化 为机床进行多工位 多面和多件加工创造了条件 3 模块 组合化 夹具元件模块化是实现组合化的基础 利用模块化设计系 列化 标准化夹具元件 快速组装成各种夹具已成为夹具技术开发基点 省工 省时 节材 节能 体现各种先进夹具系统创新之中 模块化设计为夹具计算机辅助设计与 组装打下了基础 应用 CAD 技术 可建立元件库 典型夹具库 标准和用户使用档案 III 54 库 进行夹具优化设计 为用户三维实体组装夹具 4 通用 经济化 夹具通用性直接影响其经济性 采用模块 组合式夹具系 统 一次性投资比较大 夹具系统可重组性 可重构性及可扩展性功能强 应用范围 广 通用性好 夹具利用率高 收回投资快 才能体现出经济性好 德国戴美乐公司 孔系列组合焊接夹具 仅用品种 规格很少的配套元件 即能组装成多种多样焊接夹 具 元件功能强 使夹具通用性好 元件少而精 配套费用低 经济实用 很有推广 应用价值 0 54 一 机械加工工艺规程设计 第一章 手柄座的工艺分析及生产类型的确定 1 1 手柄座的用途 题目所给的零件是 CA6140 车床的手柄座 它位于车床操作机构中 可同时操纵离 合器和制动器 即同时控制主轴的开 停 换向和制动 操作过程如下 当手把控制 手柄座向上扳动时 车床内部的拉杆往外移 则齿扇向顺时针方向转动 带动齿条轴 往右移动 通过拨叉使滑套向右移 压下羊角形摆块的右角 从而使推拉杆向左移动 于是左离合器接合 主轴正转 同理 当手把控制手柄座向下扳动时 推拉杆右移 右离合器接合 主轴反转 当手把在中间位置时 推拉杆处于中间位置 左 右离合 器均不接合 主轴的传动断开 此时齿条轴上的凸起部分正压在制动器杠杆的下端 制动带被拉紧 使主铀制动 零件的分析零件的分析 2 2 零件的工艺分析 CA6140 车床手柄座有多处加工表面 其间有一定位置要求 分述如下 1 3 审查手柄座的工艺性 分析零件图可知 手柄座左右两端面和孔端面均有要求切削加工 mm14 孔端面 孔端面 孔端面和孔凸台端面均为平面 可以mm5 5 mm10 mm14 mm25 防止加工过程中钻头钻偏 以保证孔的加工精度 而螺纹孔 M10 和圆锥孔的端面mm5 均为圆柱面保证孔的加工精度较困难 另外在轴向方向上的孔凸台端面作为定mm25 位基准加工要求较其他端面高 主要工作表面虽然加工精度也相对较高 但也可以在 正常生产条件下 采用较经济的方法保质保量地加工出来 由此可见该零件的工艺性 较好 现将主要加工面分述如下 1 54 1 3 1 孔的加工孔的加工 1 1 以 以为中心的加工表面为中心的加工表面825H 这一组的加工表面有的孔 以及上下端面 下端面为的圆柱端面 孔825H 45 壁上有距下端面 11mm 与孔中心轴所在前视面呈角的螺纹孔 尺寸为825H 30 M10 另外还有一个尺寸为 6H9mm 的键槽 孔与键槽的总宽度为 27 3H11mm 2 2 以 以为中心的加工表面为中心的加工表面714H 该组的加工表面有的孔 有位置要求 加工时测量深度为 25mm 钻孔深度714H 为 28mm 上孔壁有一个配铰的锥销通孔 该通孔有位置要求 以及孔的端面 5 714H 3 3 以 以为中心的加工表面为中心的加工表面710H 本组的加工表面有的孔 两个 及其两个内端面 对称 两端面均有位置710H 要求 端面之间的距离为mm 孔除了有位置要求以外还有平行度的形状公差要求 0 23 0 14 与孔壁之间的平行度公差为 825H 2 0 4 4 以 以为中心的加工表面为中心的加工表面5 5 这组的加工表面有的孔 该孔通至上的槽 并有位置要求 5 5 825H 由上面的分析可知 加工时应先加工完一组表面 再以这组加工后的表面为基准加 工另外一组 综上所述 该零件共有 5 个孔要加工 45mm 外圆凸台端面 孔凸台端面 mm25 是零件的主要加工面 其他的面 孔与其有位置尺寸度要求 因而是后续工序的主要 精基准面 需精加工出来 10mm 孔与孔有平行度要求 也需要精加工 mm25 14mm 是不通孔 特别注意该孔的加工深度 5mm 圆锥孔虽是小孔 但由于表面粗 糙度要求高 仍需精铰 5 5mm 油孔表面粗糙度有 Ra3 2 m 的要求 因此对其也应 该要进行精铰 2 54 1 3 2 面的加工 该零件共有 4 个端面要加工 45mm 外圆凸台端面精度要求较高 同时也是配合 25mm 孔作为后续工序的精基准面 需精加工 45mm 圆柱大端面 25mm 孔端面以 及 14mm 孔端面粗铣既可 1 3 3 槽的加工 该零件仅有 2 个槽需加工 25mm 孔上键槽两侧面粗糙度为 Ra1 6mm 需精加工 底面加工精度要求不高 加工键槽时很难以 45mm 外圆端面为定位基准 因而工序尺 寸的计算较复杂 而槽 14mm 两侧面粗糙度均为 Ra6 3mm 半精铣即可 1 3 4 螺纹孔的加工 M10mm 螺纹孔的加工 它与 10mm 孔和 25mm 孔连心线有 30 角度要求 同时 螺纹孔中心线与 45mm 圆柱端面有 11mm 的尺寸位置要求 由以上分析可知 该零件的加工应先加工 45mm 圆柱两端面 再以端面为基准加 工作为后续工序主要精基准的 25mm 孔 进而以该孔为精基准加工出所有的孔 面 槽 螺纹孔等 1 4 确定手柄座生产类型 依设计题目知 该手柄座类型为单件小批量生产 3 54 第二章 确定毛坯 绘制毛坯简图 2 1 选择毛坯 选择毛坯应考虑的因素有 零件的力学性能要求 零件的结构形状和外廓尺寸 生产纲领和批量 现场生产条件和发展等 我此次设计的 CA6140 车床手柄座零件的材料为 HT15 33 重量为 0 73kg 手 柄座在使用过程中不经常的变动 它只起支撑的作用 受到的冲击不是很大 只是在 纵向上受到很大的压力 在加工过程中的精度保证很重要 它对工件的定位有一定的 保证作用 根据选择毛坯应考虑的因素 该零件体积较小 形状较复杂 外表面采用 不去除材料方法获得粗糙度请求 由于零件生产类型为小批量生产 而砂型铸造生产 成本低 设备简略 故本零件毛坯采用砂型铸造 由于零件上孔都较小 且都有严格 的表面精度请求 故都不铸出 留后续机械加工反而经济实用 2 2 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量 毛坯总余量的确定 由参考文献 1 表 2 1 和 2 5 对于大批量生产砂型机器造 型 取尺寸公差等级为 10 级 加工余量等级为 G 级 再由参考文献 1 表 2 4 查得 每侧加工余量数值为 1 4mm 故取凸台端面的毛坯总加工余量为 mmR13 mmz4 1 总 粗铣余量 mmz4 1 粗铣 外圆凸台端面毛坯加工总余量为 mm45 mmz4 1 总 半精铣余量 mmz0 1 半精铣 粗铣余量 mmz4 0 粗铣 手柄座大端面毛坯加工总余量为 mmz4 1 总 粗铣余量 mmz4 0 粗铣 毛坯简图见图纸 MPT A4 4 54 第三章 拟定手柄座工艺路线 3 1 定位基准的选择 3 2 基面的选择 基面选择是工艺设计中的重要工作之一 基面选择正确与合理 可以使加工质量 得到保证 生产率得以提高 否则 加工工艺过程中会问题百出 更有甚者 还会 造成零件大批报废 使生产无法正常进行 3 1 2 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 粗基准选择应 为后续加工提供精基准 故该手柄座加工时选用孔两端面采用互为基准的mm 033 0 0 25 方法进行加工出精基准表面 3 1 1 精基准的选择 根据该手柄座零件的技术要求和装配要求 选择手柄座孔及外mm 033 0 0 25 mm45 圆凸台端面作为精基准零件上的很多表面都可以采用它们作基准进行加工 遵循了 基准统一 原则 又轴孔的轴线是设计基准 选用其作为精基准定位加mm 033 0 0 25 工手柄座脚上孔和孔以及其他的孔和表面 实现了设计基准和mm 015 0 0 10 mm 018 0 0 14 工艺基准重合 保证了被加工表面的位置度要求及孔轴线和孔mm 015 0 0 10 mm 033 0 0 25 轴线的平行度要求 选用手柄座外圆凸台端面作为精基准同样是遵循了 基准mm45 重合 原则 因为该手柄座上的尺寸多以该端面作为设计基准 选用孔及mm 033 0 0 25 外圆凸台端面作为精基准 夹紧力可作用在手柄座孔的大端面上 mm45 mm 033 0 0 25 夹紧稳定可靠 5 54 3 2 表面加工方法的确定 根据手柄座零件图上各加工尺寸精度和表面粗糙度 确定加工零件各表面的加工 方法 如表 3 1 所示 表 3 1 零件表面的加工方法 加工表面公差及精 度等级 表面粗糙 度值 RA m 加工方案机床设备 凸台45 端面 IT113 2 粗铣 半精 铣 立式铣床 mm25 孔大端面 IT1212 5 粗铣卧式铣床 mm25 孔 IT81 6 钻 粗铰 精铰 摇臂钻床 mm14 孔 IT71 6 钻 粗铰 精铰 立式钻床 mm10 孔 IT71 6 钻 粗铰 精铰 立式钻床 圆mm5 锥孔 IT71 6 钻 铰立式钻床 mm5 5 孔 IT83 2 钻 粗铰 精铰 立式钻床 螺10M 纹孔 IT73 2 钻 攻螺纹摇臂钻床 键槽 IT101 6 拉拉床 mm14 IT1212 5 粗铣卧式铣床 6 54 孔端面 槽 14mm IT116 3 粗铣 半精 铣 卧式铣床 3 3 加工阶段的划分 零件的加工质量要求较高时 常把整个加工过程划分为几个阶段 3 3 1 粗加工阶段 粗加工的目的是切去绝大部分多余的金属 为以后的精加工创造较好的条件 并 为半精加工 精加工提供定位基准 粗加工时能及早发现毛坯的缺陷 予以报废或修 补 以免浪费工时 粗加工可采用功率大 刚性好 精度低的机床 选用大的切前用量 以提高生产 率 粗加工时 切削力大 切削热量多 所需夹紧力大 使得工件产生的内应力和变 形大 所以加工精度低 粗糙度值大 一般粗加工的公差等级为 IT11 IT12 粗糙度为 Ra80 100 m 3 3 2 半精加工阶段 半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备 保证合 适的加工余量 半精加工的公差等级为 IT9 IT10 表面粗糙度为 Ra10 1 25 m 3 3 3 精加工阶段 精加工阶段切除剩余的少量加工余量 主要目的是保证零件的形状位置几精度 尺 寸精度及表面粗糙度 使各主要表面达到图纸要求 另外精加工工序安排在最后 可防止 或减少工件精加工表面损伤 精加工应采用高精度的机床小的切前用量 工序变形小 有利于提高加工精 度 精加工的加工精度一般为 IT6 IT7 表面粗糙度为 Ra10 1 25 m 3 4 工艺路线方案的比较 拟定工艺路线的内容除选择定位基准外 还要选择各加工表面的加工方法 安排 工序的先后顺序 确定加工设备 工艺装备等 工艺路线的拟定要考虑使工件的几何 形状精度 尺寸精度及位置精度等技术要求得到合理保证 成批生产还应考虑采用组 7 54 合机床 专用夹具 工序集中 以提高效率 还应考虑加工的经济性 以便使生产成 本尽量下降 3 4 1 工艺路线方案一 工序一 备料 工序二 铸造毛坯 1 粗铣手柄座 45mm 圆柱左右两端面 2 半精铣 45mm 圆柱凸台端面 保证尺寸 43mm 3 钻 粗铰 精铰 25H8mm 孔 4 拉键槽 保证尺寸 27 3H11 5 钻 粗铰 精铰 10H7mm 孔 6 铣槽 保证尺寸 14mm 深度 43mm 7 粗铣 14H7mm 孔端面 保证尺寸 43mm 8 钻 粗铰 精铰 14H7mm 孔 9 钻 攻 M10mm 螺纹孔 10 钻 铰 5mm 圆锥孔 11 钻 铰 5 5mm 孔 12 去锐边 毛刺 13 清洗 14 终检 入库 3 4 2 工艺路线方案二 工序一 备料 工序二 铸造毛坯 1 粗铣手柄座 45mm 圆大端面 2 粗铣 半精铣 45mm 圆柱小端面 保证尺寸 43mm 3 钻 粗铰 精铰 25H8mm 孔 4 钻 粗铰 精铰 10H7mm 孔 8 54 5 钻 粗铰 精铰 14H7mm 孔 6 粗铣 半精铣槽保证尺寸 14mm 深度 43mm 7 拉键槽 保证尺寸 27 3H11mm 8 钻 攻 M10 螺纹孔 9 钻 铰 5 5mm 孔 10 钻 铰 5mm 圆锥孔 11 去锐边 毛刺 12 清洗 13 终检 入库 3 4 3 工艺方案的比较与分析 上述两个方案区别在 一是方案一以手柄座 45mm 圆柱左右两端面互为基准加工 两端面 然后加工的孔 再以的孔的孔为基准加工的孔 方案二825H 825H 710H 先粗铣 45mm 圆柱大端面 再粗铣 半精铣 45mm 圆柱小端面 二是方案二没有铣 14mm 孔端面 但由于 14mm 孔有严格深度要求 故最好还是粗铣一遍 在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上 选取工艺方案一 手柄座工艺路线 及设备 工装的选用如下表 3 2 1 1 工艺路线方案一 工艺路线方案一 铣 45mm 圆柱小端面 粗铣 45mm 圆柱大端面 保证尺寸 43mm 钻 扩 铰 25H8mm 孔 钻 粗铰 精铰 10H7mm 孔 钻 粗铰 精铰 14H7mm 孔 钻 攻 M10mm 螺纹孔 拉键槽 6H9mm 保证尺寸 27 3H10mm 钻 铰 5mm 圆锥孔 铣 14 43mm 槽 保证尺寸 14mm 深度 43mm 9 54 钻 铰 5 5mm 孔 去锐边 毛刺 终检 入库 2 2 工艺路线方案二 工艺路线方案二 粗铣 45mm 圆柱大端面 半精铣 45mm 圆柱小端面 保证尺寸 43mm 钻 扩 铰 25H8mm 孔 粗铣 14H7mm 孔端面 钻 粗铰 精铰 14H7mm 孔 钻 铰 5mm 圆锥孔 钻 粗铰 精铰 10H7mm 孔 钻 攻 M10 螺纹孔 拉键槽 6H9mm 保证尺寸 27 3H10mm 铣 14 43mm 槽 保证尺寸 14mm 深度 43mm 钻 铰 5 5mm 孔 去锐边 毛刺 终检 入库 3 3 工艺方案的比较与分析 工艺方案的比较与分析 上述两个方案差别在两点 一是方案一先加工有 Ra3 2mm 表面精度请求的小端面 再加工大端面 而方案二是先粗铣大端面 再加工小端面 二是方案一将 5mm 圆锥孔和 10mm 孔按部就班次序加工 而方案二显得更机动聪慧 看出这两个孔的定位方法 夹紧 方法雷同 故而在一台机床上同时加工出来 另外 方案一没有铣 14mm 孔端面 但由于 14mm 孔有严格深度请求 故最好还是粗铣一遍 两套方案显然方案二更简洁更契合请求 但正如前面所分析的 方案二将 5mm 圆 锥孔和 10mm 孔的加工合并在一道工序中 虽然减少了装夹次数 简化了工艺设计 但 在一道工序中完成这两个钻孔 由于两孔的加工深度 加工刀具尺寸 加工时产生的轴向 力等等都相差较大 且两孔的加工精度请求都较高 显然组合机床不实用 如果采用摇 臂钻床 对于大批量生产 则要频繁调换钻头刀具 大大增长了劳动强度 降低了生 产效率 因此 决定还是将两个孔离开加工 综上所述 零件的最后加工路线如下 4 4 工艺方案的断定工艺方案的断定 10 54 粗铣 45mm 圆柱大端面 以 45mm 圆柱小端面为定位基准 粗铣 半精铣 45mm 圆柱小端面 以 45mm 大端面为定位基准 钻 扩 铰 25H8mm 孔 以 45mm 圆柱大端面为定位基准 钻 粗铰 精铰 10H7mm 以 25H8mm 孔和 45mm 圆柱小端面为基准 粗铣 14mm 孔端面 利用 45mm 圆柱小端面 25H8mm 孔和 10H7mm 孔定位 保 证尺寸 43mm 钻 粗铰 精铰 14H7mm 孔 定位与 工序雷同 保证孔深度 25mm 钻 攻 M10mm 螺纹孔 定位与 工序雷同 钻 铰 5mm 圆锥孔 定位与 工序雷同 拉键槽 6H9mm 为便于加工 以 45mm 圆柱小端面 10H7mm 孔和 14H7mm 孔端面 定位 同时要保证尺寸 27 3H10mm 铣 14 43mm 槽 定位与 工序雷同 保证尺寸 43mm 钻 铰 5 5mm 孔 定位与 工序雷同 去锐边 毛刺 尤其注意 25H8mm 孔表面可能因为钻 M10mm 螺纹孔以及插槽带来的 表面鳞次损伤 终检 入库 表 3 2 手柄座工艺路线及设备 工装的选用 工 序号 工序名称机床设备刀具量具 1 粗铣 45mm 圆柱两 端面 立式铣床 X51 高速钢套式 面铣刀 游标卡尺 2 精铣 45mm 圆柱小 端面 立式铣床 X51 高速钢套式 面铣刀 游标卡尺 3 钻 倒角 粗铰 精 铰 25mm 孔 摇臂钻床 Z37 硬质合金锥 柄麻花钻 铰刀 游标卡尺 内径千分尺 塞 规 4 拉键槽拉床拉刀游标卡尺 5 钻 倒角 粗铰 精立式钻床复合麻花钻 游标卡尺 11 54 铰 10mm 孔 Z525 铰刀内径千分尺 塞 规 6 粗 精铣槽 14mm卧式铣床 X62 高速钢镶齿 三面刃铣刀 游标卡尺 塞规 7 粗铣14mm 孔端面 立式铣床 X51 高速钢套式 面铣刀 游标卡尺 8 钻 倒角 粗铰 精铰 14mm 孔 立式钻床 Z525 复合麻花钻 铰刀 游标卡尺 内径千分尺 塞 规 9 钻 倒角 攻 M10mm 螺纹孔 摇臂钻床 Z37 莫氏锥柄阶 梯麻花钻 丝锥 卡尺 螺纹 塞规 10 钻 铰 5mm 圆锥 孔 立式钻床 Z525 麻花钻 锥 柄机用 1 50 锥 度销子铰刀 内径千分尺 塞规 11 钻 倒角 铰 5 5mm 孔 立式钻床 Z525 麻花钻 铰刀 内径千分尺 塞规 12 去锐边 毛刺钳工台平锉 13 清洗清洗机 14 终检游标卡尺 内径千分尺 塞 规 螺纹塞规 3 4 机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定 手柄座 零件材料为铸铁 HT15 33 硬度为 HBS165 187 毛坯的重量约为 1Kg 生产类型为大批量生产 采用砂型铸造 相关数据参见零件图 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 由于所有孔均有精度请求 且尺寸小 均不铸出 故仅断定三个端面的相干尺寸 12 54 查表断定加工余量 砂型铸造 材料为灰铸铁 机器造型 公差等级为 CT8 12 取 CT10 加工余量等 级 E G 取 G 切削余量 查 4 表 2 4 基础尺寸小于 100mm 加工余量为 1 4mm 基础尺寸小 于 63mm 加工余量为 0 7mm 铸件公差等级 查 4 2 3 表 基础尺寸小于 100mm 取 3 2mm 基础尺寸小于 63mm 取 2 8mm 1 1 45mm 45mm 圆柱两端面毛坯尺寸及加工余量圆柱两端面毛坯尺寸及加工余量 根据工序要求 45mm 圆柱两端面经过两道工序 先粗铣 45mm 圆柱大端面 再 粗 半精铣 45mm 圆柱小端面 各步余量如下 粗铣 查 3 表 5 45 其余量值规定 对于小端面 50mm 为 1 0 2 0mm 现 取 1 8mm 表 5 49 粗铣平面的厚度偏差 30mm 为 0 25 0 39mm 现取 0 30mm 半精铣 由 3 表 5 47 其余量规定值为 1 0mm 故铸造毛坯的基础尺寸为 43 1 2 1 8 1 0 47mm 又根据前面铸件尺寸公差 标准值 取尺寸公差为 2 8mm 故 毛坯的名义尺寸 43 1 2 1 8 1 0 47mm 毛坯的最小尺寸 47 1 4 45 6mm 毛坯的最大尺寸 47 1 4 48 4mm 粗铣大端面后的最大尺寸 43 1 0 1 2 45 2mm 粗铣大端面后的最小尺寸 45 2 0 30 44 9mm 粗铣小端面后的最大尺寸 43 1 0 44mm 粗铣小端面后的最小尺寸 44 0 30 43 7mm 精铣后尺寸与零件尺寸雷同 但由于设计零件图纸并未给出具体的公差等级 现 按 1 表 5 29 粗铣 精铣所能达到的经济精度取 IT8 0 039 按入体原则取值 故精铣 后尺寸为 43 0 039 42 961mm 2 2 14H7mm 14H7mm 孔端面毛坯尺寸及加工余量孔端面毛坯尺寸及加工余量 根据工序请求 14H7mm 孔端面仅由粗铣得到 故 14H7mm 孔端面距 25H8mm 孔中心线的毛坯基础尺寸为 43 1 2 44 2mm 故 毛坯的名义尺寸 43 1 2 44 2mm 13 54 毛坯的最大尺寸 44 2 1 4 45 6mm 毛坯的最小尺寸 44 2 1 4 42 8mm 粗铣后尺寸应于零件图尺寸雷同 但由于零件图纸并未给出具体的公差等级 现 按前面粗铣平面厚度偏差取 0 28mm 故粗铣后的尺寸为 43 92mm 其他毛坯尺寸由于 零件图纸未做具体的工序尺寸请求 且对后面诸孔 槽的加工影响不大 仅荒铣即可 故不再一一赘述分析 3 3 其他尺寸及其加工余量的断定 其他尺寸及其加工余量的断定 其他工序尺寸包含 5 个孔 2 个槽 1 个螺纹孔的基础尺寸 现仅分析重要的 5 个 孔的加工余量及尺寸偏差 5 个孔均不铸出 机械加工出来 根据 1 由于 5 个孔的 表面粗糙度请求均较高 所以都要经过精铰工序 具体工序尺寸和加工余量为 1 25H8mm 孔 Ra 1 6mm 根据 1 表 3 2 10 加工该孔的工艺为 钻 扩 铰 钻孔 23mm 扩孔 24 8mm 2Z 1 8mm Z 为单边加工余量 铰孔 25H8mm 表 2 1 工序尺寸表 Procedure sizes table 工序名称 基本尺寸 加工余量 工序尺寸 钻 23 0 23 扩 23 1 8 24 8 铰 24 8 0 2 25 2 10H7mm 孔 Ra 1 6mm 根据 1 表 3 2 9 加工该孔的工艺为 钻 粗铰 精铰 钻孔 9 8mm 粗铰 9 96mm 精铰 10H7mm 表 2 2 工序尺寸表 Procedure sizes table 工序名称 基本尺寸 加工余量 工序尺寸 14 54 钻 9 8 0 9 8 粗铰 9 8 1 8 9 96 精铰 9 96 0 2 10 3 14H7mm 孔 Ra 1 6mm 根据 1 表 3 2 9 加工该孔的工艺为 钻 扩 粗铰 精铰 钻孔 13 0mm 扩孔 13 85mm 2Z 0 85mm Z 为单边加工余量 粗铰 13 95mm 精铰 14H7mm 表 2 3 工序尺寸表 Procedure sizes table 工序名称 基本尺寸 加工余量 工序尺寸 钻 13 0 13 扩 13 0 85 13 85 粗铰 13 85 0 1 13 95 精铰 13 95 0 05 14 4 5mm 圆锥孔 Ra 1 6mm 由于零件图纸未给出具体的公差等级 现也按 H7 公差等级加工 按 1 表 3 2 9 加工该孔的工艺为 钻 精铰 钻孔 4 8mm 精铰 5H7mm 表 2 4 工序尺寸表 Procedure sizes table 工序名称 基本尺寸 加工余量 工序尺寸 钻 4 8 0 4 8 精铰 4 8 0 2 5 5 5 5mm 孔 Ra 3 2mm 由于也未给出公差等级 现同样按 5mm 圆锥孔加工方法 钻 精铰 15 54 钻孔 4 8mm 精铰 5 5H7mm 表 2 5 工序尺寸表 Procedure sizes table 工序名称 基本尺寸 加工余量 工序尺寸 钻 4 8 0 4 8 精铰 4 8 0 7 5 5 6 外圆表面延轴线方向长度方向的加工余量及公差 端面 825H 查 1 表 2 2 2 5 取端面长度余量均为 2 5mm 均为双边加工 铣削加工余量为 粗铣 1mm 精铣 0 2mm 7 其他尺寸直接铸造得到 由于本设计规定的零件为大批量生产 应该采用调整加工 因此在计算最大 最 小加工余量时应按调整法加工方式予以确认 16 54 第四章 加工余量 工序尺寸和公差的确定 根据设计题目要求只对指定工序进行加工余量 工序尺寸和公差的计算 4 1 工序 8 钻 粗铰 精铰14mm 孔的加工余量 工序尺寸和公差的确定 由参考文献 1 表 2 28 可查得 精铰余量 Z精铰 0 05mm 粗铰余量 Z粗铰 0 95mm 钻孔余量 Z钻 13 0mm 参考文献 1 表 1 20 可依次确定各工序尺寸的加工 精度等级为 精铰 IT7 粗铰 IT10 钻 IT12 根据上述结果 再标准公差数值表 可确定各工步的公差分别为 精铰 0 018mm 粗铰 0 070mm 钻 0 180mm 综上所述 该工序各工步的工序尺寸及公差分别为 精铰 mm 018 0 0 14 粗铰 钻 它们的相互关系如图 4 1 所示 mm 070 0 0 95 13 mm 180 0 0 13 图 4 1 钻 粗铰 精铰14MM 孔的加工余量 工序尺寸和公差相互关系图 17 54 第五章 切削用量 时间定额的计算 5 1 切削用量的计算 5 1 1 工序 1 粗铣手柄座左右两端面 该工序分为两个工步 工步 1 是以如图 5 1 所示 B 面定位 粗铣 A 面 工步 2 是 以如图 5 1 所示 A 面定位 粗铣 B 面 这两个工步是在同一台机床上经一次走刀加工 完成的 它们所选用的切削速度 v 和进给量 f 是一样的 而背吃刀量 ap不同 图 5 1 1 背吃刀量的确定 工步 1 的背吃刀量 ap1取值为 A 面的毛坯总余量减去工序 2 的余量 即 ap1 0 4mm 而工步 2 的背吃刀量取值为 ap2 1 4mm 2 进给量的确定 由参考文献 1 表 5 7 机床功率 5kw 工件 夹具系统刚度 为中等条件选取该工序的每齿进给量 fz 0 15 0 3mm z 则每分钟进给量为 fMz fz z n 0 15 0 3 10 160 mm min 240 480mm min 参照参考文献 1 表 4 16 所列 x51 型立式铣床的横向进给量取 fMz 320mm min 3 切削速度的计算 由参考文献 1 表 5 9 按镶齿铣刀 d z 80 10 的条件选取 切削速度 v 40m min 由参考文献 1 公式 5 1 可求得该工序铣刀转速为 n 1000v d 1000 40 80 r min 159r min 参照参考文献 1 表 4 15 所列 x51 型立式铣床的主轴转速取转速 n 160r min 再将此转速代入参考文献 1 公式 5 1 可求出该工序的实际铣削速度 v n d 1000 160 80 1000 m min 40 19 m min 18 54 5 1 2 工序 2 半精铣手柄座左端面 A 45mm 外圆凸台端面 1 背吃刀量的确定 ap 1 4mm 2 进给量的确定 由参考文献 2 表 2 1 73 按表面粗糙度 Ra3 2 m 的条件选取 该工序的每转进给量 f 0 5 1 2mm r 则每分钟进给量为 fMz fz z n f n 0 5 1 2 10 210 mm min 105 252mm min 参照参考文献 1 表 4 16 所列 x51 型立式铣床的纵向进给量取 fMz 105mm min 3 切削速度的计算 由参考文献 2 表 2 1 77 中公式 可计算得切削速度 式中 d0为刀具尺寸 mm ap背吃刀量 mm af为每齿进给量 mm r aw为切削 深度 mm z 为齿数 由参考文献 2 表 2 1 76 查得 刀具寿命 T 180min 由参考文献 3 表 2 1 77 查得 Cv 23 qv 0 2 m 0 15 xv 0 1 yv 0 4 uv 0 1 pv 0 1 kv 1 计算得切削速度为 v 50 47m min 由参考文献 1 公式 5 1 可求得该工序铣刀转速为 n 1000v d 1000 50 47 80 r min 200r min 参照参考文献 1 表 4 15 所列 x51 型立式铣床的主轴转速取转速 n 210r min 再将此转速代入参考文献 1 公式 5 1 可求出该工序的实际铣削速度 v n d 1000 210 80 1000 m min 52 75 m min 5 1 3 工序 3 钻 粗铰 精铰25mm 孔 1 钻孔工步 v pu w y f x p m q v k zaaaT dC v v vvv v 0 19 54 1 背吃刀量的确定 取 ap 24 5mm 2 进给量的确定 由参考文献 3 表 3 4 2 选取该工步的每转进给量 f 0 35 0 5mm r 参照参考文献 1 表 4 7 所列 z37 型摇臂钻床的主轴进给量取 f 0 375mm r 3 切削速度的计算 由参考文献 3 表 3 4 8 中公式 v y p m z 0 v k faT dC v vv x v 可计算得切削速度 式中 d0为刀具尺寸 mm ap背吃刀量 mm f 为进给量 mm r 由参考文献 3 表 3 4 7 查得 刀具寿命 T 75min 由参考文献 3 表 3 4 8 查得 Cv 22 2 m 0 2 xv 0 yv 0 3 zv 0 45 kv 1 计算得切削速度为 v 54m min 由参考文献 1 公式 5 1 可求得该工序钻头转速为 n 1000v d 1000 54 24 5 r min 701 9r min 参照参考文献 1 表 4 6 所列 z37 型摇臂钻床的主轴转速取转速 n 710r min 再 将此转速代入参考文献 1 公式 5 1 可求出该工序的实际钻削速度 v n d 1000 710 24 5 1000 m min 54 6 m min 2 粗铰工步 1 背吃刀量的确定 取 ap 0 44mm 2 进给量的确定 由参考文献 1 表 5 31 选取该工步的每转进给量 f 0 8 0 15mm r 参照参考文献 1 表 4 7 所列 z37 型摇臂钻床的主轴进给量取 f 1 0mm r 3 切削速度的计算 由参考文献 1 表 5 31 选取切削速度 v 4m min 由参考文 献 1 公式 5 1 可求得该工序铰刀转速为 n 1000v d 1000 4 24 94 r min 51r min 参照参考文献 1 表 4 6 所列 z37 型摇臂钻床的主轴转速取转速 n 56r min 再 20 54 将此转速代入参考文献 1 公式 5 1 可求出该工序的实际铰削速度 v n d 1000 56 24 94 1000 m min 4 38m min 2 精铰工步 1 背吃刀量的确定 取 ap 0 06mm 2 进给量的确定 由参考文献 1 表 5 31 选取该工步的每转进给量 f 0 8 0 15mm r 参照参考文献 1 表 4 7 所列 z37 型摇臂钻床的主轴进给量取 f 0 75mm r 3 切削速度的计算 由参考文献 1 表 5 31 选取切削速度 v 3m min 由参考文 献 1 公式 5 1 可求得该工序铰刀转速为 n 1000v d 1000 3 25 r min 39r min 参照参考文献 1 表 4 6 所列 z37 型摇臂钻床的主轴转速取转速 n 45r min 再 将此转速代入参考文献 1 公式 5 1 可求出该工序的实际铰削速度 v n d 1000 45 25 1000 m min 3 46 m min 5 1 4 工序 4 拉键槽 1 背吃刀量的确定 取 ap 6mm 2 进给量的确定 由参考文献 1 表 5 33 选取该工步的每齿进给量 f 0 06 0 2mm z 3 切削速度的计算 由参考文献 1 表 5 34 按表面粗糙度 Ra1 6 m 或公差值 0 03 0 05mm 选取 IV 级拉削速度 v 3 5 3m min 现选取 v 3 5m min 5 1 5 工序 5 钻 粗铰 精铰10mm 孔 1 钻孔工步 1 背吃刀量的确定 取 ap 9 8mm 2 进给量的确定 由参考文献 1 表 5 22 选取该工步的每转进给量 f 0 12 0 2mm r 参照参考文献 1 表 4 10 所列 z525 型立式钻床的主轴进给量取 f 0 13mm r 3 切削速度的计算 由参考文献 1 表 5 22 选取切削速度 v 18m min 由参考文 献 1 公式 5 1 可求得该工序钻头转速为 21 54 n 1000v d 1000 18 9 8 r min 585r min 参照参考文献 1 表 4 9 所列 z525 型立式钻床的主轴转速取转速 n 545r min 再将此转速代入参考文献 1 公式 5 1 可求出该工序的实际钻削速度 v n d 1000 545 9 8 1000 m min 16 77 m min 2 粗铰工步 1 背吃刀量的确定 取 ap 0 16mm 2 进给量的确定 由参考文献 1 表 5 31 选取该工步的每转进给量 f 0 3 0 5mm r 参照参考文献 1 表 4 10 所列 z525 型立式钻床的主轴进给量取 f 0 36mm r 3 切削速度的计算 由参考文献 1 表 5 31 选取切削速度 v 3m min 由参考文 献 1 公式 5 1 可求得该工序铰刀转速为 n 1000v d 1000 3 9 96 r min 95 9r min 参照参考文献 1 表 4 9 所列 z525 型立式钻床的主轴转速取转速 n 97r min 再 将此转速代入参考文献 1 公式 5 1 可求出该工序的实际铰削速度 v n d 1000 97 9 96 1000 m min 3 03 m min 2 精铰工步 1 背吃刀量的确定 取 ap 0 04mm 2 进给量的确定 由参考文献 1 表 5 31 选取该工步的每转进给量 f 0 3 0 5mm r 参照参考文献 1 表 4 10 所列 z525 型立式钻床的主轴进给量取 f 0 28mm r 3 切削速度的计算 由参考文献 1 表 5 31 选取切削速度 v 4m min 由参考文 献 1 公式 5 1 可求得该工序铰刀转速为 n 1000v d 1000 4 10 r min 127 39r min 参照参考文献 1 表 4 9 所列 z525 型立式钻床的主轴转速取转速 n 140r min 再将此转速代入参考文献 1 公式 5 1 可求出该工序的实际铰削速度 v n d 1000 140 10 1000 m min 4 4 m min 22 54 5 1 6 工序 6 粗铣 半精铣槽 14mm 1 粗铣工步 1 背吃刀量的确定 取 ap 12mm 2 进给量的确定 由参考文献 2 表 2 1 71 选取该工序的每齿进给量 fz 0 2 0 3mm z 则每分钟进给量为 fMz fz z n 0 15 0 3 10 30 mm min 84 126mm min 参照参考文献 1 表 4 19 所列 x62 型卧式铣床的进给量取 fMz 95mm min 3 切削速度的计算 由参考文献 2 表 2 1 77 中公式 可计算得切削速度 式中 d0为刀具尺寸 mm ap背吃刀量 mm af为每齿进给量 mm r