CA6140车床刀架座加工工艺规程及工装设计（含3张CAD图）.doc

CA6140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。目录序言I目录II一、零件的分析（一）零件的作用（二）零件的工艺分析二、工艺规程设计(一)确定毛坯的制造形式（二）基面的选择（三）制定工艺路线1.工艺路线方案一2.工艺路线方案二3.工艺方案的比较与分析（四）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定三、夹具设计（一）、设计时注意的问题（二）、夹具设计定位基准的选择切削力及夹紧力计算定位误差分析夹具设计及操作说明参考文献致谢一、零件的分析（一）零件的作用题目所给定的零件是C6140车床刀架座。其作用是通过用螺钉的紧固作用在机床上快速的实现车刀固定、夹紧、转换，为车工提供方便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，但规则。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C6140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C6140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。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 钻孔工序七 粗，精镗孔并倒角工序八 粗，精镗孔，并倒角工序九 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，下表面粗糙度达到3.2，并倒角工序十二 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 钻，铰孔10H72.工艺路线方案二工序一 钻孔工序二 粗，精镗孔并倒角工序三 粗，精镗孔，并倒角工序四 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，并倒角工序九 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 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。最后的加工路线确定如下：工序 1粗铣上表面，选用立式铣床X52K 2粗铣下表面，选用立式铣床X52K 3粗铣四侧面，选用立式铣床X52K 4精铣上表面，选用立式铣床X52K 5精铣下表面，选用立式铣床X52K 6钻、扩孔60mm ：钻孔40mm ，扩孔55mm。选用立式钻床Z575 7粗、精镗孔60mm并倒角。先粗镗孔59.8mm然后精镗孔60mm倒角。T68 8粗、精镗孔48mm、48.2mm并倒角粗镗孔47.6mm精镗48H7mm精镗孔48.2mm倒角T68 9插R4槽 选用插床B5020 10铣R9槽 选用立式铣床X52K 11粗、精铣四侧面槽132mm38mm并倒角粗铣四侧面槽，精铣四侧面槽，倒角。选用立式铣床X52K 12钻、攻8-M16螺纹。先钻15mm底孔然后攻M16螺纹。选用立式钻床Z535 13钻、攻3-M12螺纹。先钻2-11mm深26mm螺纹底孔，再钻11mm深85mm螺纹底孔。然后攻M12深26mm螺纹，再攻M12深30mm螺纹。选用立式钻床Z535 14钻、绞孔16H7扩孔19.2mm。选用立式钻床Z535 15钻、绞孔10H7选用立式钻床Z535（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯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 以下表面为粗基准,粗铣上表面，以上表面为粗基准，粗铣下表面。在专用夹具上粗铣四侧面。上下底面互为标准，精铣上表面。上下表面互为基准，精铣下表面（1）已知加工材料为45钢， 机床为立式铣床X52K， 工件装在专用夹具中。所选刀具为立铣刀。 确定切削用量;（2）确定背吃刀量;粗铣余量为5 mm.,可二次走刀切除.（3）确定进给量f;根据表1.4,在加工材料45钢, 进给量取f=60mm/min,（4）确定切削速度查表1.10, =60 mm/min时, 取=123m/min由于实际切削过程使用条件的改变,根据表1.28,切削速度的修正系数为: =1.0, =1.0, =0.85, =1.0, =1.0, =0.86,故=1231.01.00.861.01.00.86=26.5m/min=37.5r/min则实际切削速度为= =82.5 m/min.(5)校验机床功率车削时的功率可由表1.23查出.当145;150200HBS., 3 mm, 50 m/min.时,切削功率=5.2KW(查表1.30)=0.55 mm/r,由于实际切削过程作用条件的改变,查表1.292,切削功率的修正系数为: =1, =1故实际切削时的功率为: =5.211.0=5.2(KW)根据C6201车床说明书,当=960 r/min.时,车床主轴允许功率=7.8KW,因,所以选择的切削用量可在C6201车床上进行.(6)校验机床进给机构强度.车削时的进给力可由表1.21查出,也可按表1.59公式计算出.由表1.23,当145;150200HBS., 3 mm, 50m/min., =0.55 mm/r时,进给力=950N。由于实际切削时使用条件的改变，根据表1.592车削时进给力修正系数为：=1，=1，=1.故实际进给力为: =950111=950N根据车床说明书,进给机构的进给力=5100N(横走刀).因,故所选择的=0.55mm/r进给量是合理的.最后决定的切削用量为: =2mm, =0.55mm/r, =380r/min., =100.2m/min.(7)计算基本工时:按表6.21公式计算. =142mm, 根据， =2.37 min 工序六 钻、扩孔60mm 1、钻 孔40选择高速钢麻花钻头,其直径为=40mm,钻头几何形状为:双锥修磨横刀, =,=,=,=3.5mm. =,= 2.选用切削用量（1）、确定进给量按加工要求确定进给量,查表 则取.=0.87 mm/r.由于是加工通孔,为了避免孔即将钻穿时钻头容易折断,故宜在孔即将钻穿时停止自动进给而用手动进给.由表2.19可查出钻孔时的轴向力,当.=0.5 mm/r., （2）、决定钻头磨钝标准及寿命.由表2.12,当,=40 mm,时,钻头后刀面最大磨损量为0.6mm,寿命为T=60min.（3）、确定切削速度 查表2.15,切削速度为24.5 m/ min,修正系数为=1.0, =1.0, =0.85, =1.0,故=14 1.0 1.0 0.85 1.0=11.9 m/ min. =195r/min根据Z525钻床说明书,可考虑选择200 r/min（4）、检验机床扭矩及功率.根据表2.21,选取=21.58N/m扭矩的修正系数为1.0,故=21.58N/m.根据Z525钻床说明书,当.=0.87 mm/r. =11.9 m/ min时, =72.6N/m.根据表2.23,当,=8 mm,.=0.87 mm/r. =11.9 m/ min.时, =1.0KW根据Z525钻床说明书, =2.26KW,由此可断定所选择的切削用量可用,即.=0.87 mm/r. =11.9 m/ min,n=392 r/min.（5）、计算基本工时:,=97 mm,入切量及超切量由表2.9查出. 所以: =1min.2、扩孔551）、选择高速钢扩刀,其直径为=40mm,0、=10、=1.5、=15、=122）、选用切削用量.a、确定进给量.按加工要求确定进给量,查表2.11 则取.=0.48 mm/r.b、决定扩刀头磨钝标准及寿命.由表2.12,钻头后刀面最大磨损量为0.6mm,寿命为T=20min.c、确定切削速度 查表2.24,切削速度为 8 m/ min,修正系数为=1.0, =1.0, =0.85, =1.0,故=8 1.0 1.0 0.85 1.0=7.6m/ min. =44r/min根据Z525钻床说明书,可考虑选择50 r/mind、检验机床扭矩及功率.根据表2.21,选取=21.58N/m扭矩的修正系数为1.0,故=21.58N/m.根据Z525钻床说明书,当.=1 mm/r. =6.8m/ min时, =72.6N/m.根据表2.24,当,=8 mm,.=1 mm/r. =6.8m/ min.时, =1.0KW根据Z525钻床说明书, =2.26KW,由此可断定所选择的切削用量可用,即.=1 mm/r. =6.8m/ min,n=272 r/min.（3）、计算基本工时:,=60 mm,入切量及超切量由表2.9查出. =5 mm.所以: =2.84min.工序三 粗，精镗孔并倒角。粗镗孔59.8mm。精镗孔60mm。倒角粗镗、选择刀具为YT5硬质合金,直径为20mm的圆形镗刀.1确定切削深度=2 .4mm2确定进给量根据表1.5,当粗镗 ,镗刀直径为20 mm. =0.2 mm/r.3确定切削速度按表1.27*的计算公式确定.V= 式中=291，m=0.2, =0.15, =0.2,T=60min, =0.9 0.8 0.65=0.468.V= =93.7m/min4基本工时：确定粗镗孔的基本时间选择镗刀的主偏角= ，则：, =0.6 min精镗孔60mm、选择刀具为YT5硬质合金,直径为20mm的圆形镗刀.1确定切削深度=0.1mm2确定进给量根据表1.5,当粗镗 ,镗刀直径为20 mm. =0.1 mm/r.3确定切削速度按表1.27*的计算公式确定.V= 式中=291，m=0.2, =0.15, =0.2,T=60min, =0.9 0.8 0.65=0.468.V= =150.7m/min4基本工时：确定静镗孔的基本时间选择镗刀的主偏角= ，则：, =3min工序八 粗，精镗孔，并倒角粗镗孔47.6mm。 1确定切削深度=19mm2确定进给量根据表1.5,当粗镗 ,镗刀直径为20 mm. =0.1 mm/r.3确定切削速度按表1.27*的计算公式确定.V= 式中=291，m=0.2, =0.15, =0.2,T=60min, =0.9 0.8 0.65=0.468.V= =74.8m/min4基本工时：确定静镗孔的基本时间选择镗刀的主偏角= ，则：, =0.92min精镗孔48H7mm1确定切削深度=0.1mm2确定进给量根据表1.5, 镗刀直径为20 mm. =0.1 mm/r.3确定切削速度按表1.27*的计算公式确定.V= 式中=291，m=0.2, =0.15, =0.2,T=60min, =0.9 0.8 0.65=0.468.V= =121m/min4基本工时：确定静镗孔的基本时间选择镗刀的主偏角= ，则：, =1.15min精镗孔48.2mm。1确定切削深度=0.1mm2确定进给量根据表1.5, 镗刀直径为20 mm. =0.1 mm/r.3确定切削速度按表1.27*的计算公式确定.V= 式中=291，m=0.2, =0.15, =0.2,T=60min, =0.9 0.8 0.65=0.468.V= =121m/min4基本工时：确定静镗孔的基本时间选择镗刀的主偏角= ，则：, =0.18min倒角 工序九 参观插R4槽插床B5020。工时为0.5min 工序十 铣R9槽，达到表面粗糙度6.31）已知加工材料为45钢， 机床为立式铣床X52K， 工件装在专用夹具中。所选刀具为18mm立铣刀。 确定切削用量;（2）确定背吃刀量;,可1次走刀切除.（3）确定进给量f;根据表1.4,在加工材料45钢, 进给量取f=60mm/min,（4）确定切削速度查表1.10, =60 mm/min时, 取=2.84m/min由于实际切削过程使用条件的改变,根据表1.28,切削速度的修正系数为: =1.0, =1.0, =0.85, =1.0, =1.0, =0.86,故=2.841.01.00.861.01.00.86=2.1m/min=37.5r/min计算基本工时:按表6.21公式计算. =142mm, 根据， =0.43 min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，并倒角工序十二 钻，攻8-M16螺纹（1）、钻15孔1）、选择高速钢麻花钻头,钻头几何形状为:双锥修磨横刀, =,=,=,=3.5mm. =,=2）、选用切削用量.a、确定进给量.按加工要求确定进给量,查表2.7,当加工要求为H12精度,铸件强度为,=11 mm,时, =0.520.64mm/r,由于=1.36,则取.=0.32mm/r.由于是加工通孔,为了避免孔即将钻穿时钻头容易折断,故宜在孔即将钻穿时停止自动进给而用手动进给.由表2.19可查出钻孔时的轴向力,当.=0.327 mm/r., =11 mm,时,轴向力为=5060N.轴向力的修正系数均为1.0,故=5060N.根据Z525钻床说明书,机床进给机构强度允许最大轴向为=8830N,故.=0.32 mm/r可用。b、决定钻头磨钝标准及寿命.由表2.12,当,=11 mm,时,钻头后刀面最大磨损量为0.6mm,寿命为T=60min.c、确定切削速度 查表2.15,切削速度为10.6 m/ min,修正系数为=1.0, =1.0, =0.85, =1.0,故=14 1.0 1.0 0.85 1.0=10.6 m/ min. =225r/min根据Z525钻床说明书,可考虑选择225 r/mind、检验机床扭矩及功率.根据表2.21,选取=21.58N/m扭矩的修正系数为1.0,故=21.58N/m.根据Z525钻床说明书,当.=0.32 mm/r. =10.6 m/ min时, =72.6N/m.根据表2.23,当,=11 mm,.=0.32 mm/r. =10.6 m/ min.时, =1.0KW根据Z525钻床说明书, =2.26KW,由此可断定所选择的切削用量可用,即.=0.32 mm/r. =10.6 m/ min,n=225r/min.3)、计算基本工时:,=39mm,入切量及超切量由表2.9查出. =6 mm.所以: =0.54min.（2）8-M16螺纹1)、使用M16丝锥2)、确定切削用量:a、确定切削用量和走刀次数.走刀次数为1b、确定进给量:=1.22 mm/r,.c、确定切削速度根据表1.8选取 加工螺纹时, v=9.8m/min 3）、计算基本工时:按公式计算: 39mm, =0.16min工序十三 钻，攻3-M12螺纹（1）、2-11mm深26mm螺纹底孔。钻11mm深85mm螺纹底孔。攻M12深26mm螺纹1）、选择高速钢麻花钻头,钻头几何形状为:双锥修磨横刀, =,=,=,=3.5mm. =,=2）、选用切削用量.a、确定进给量.按加工要求确定进给量,查表2.7 .=0.32mm/r.由于是加工通孔,为了避免孔即将钻穿时钻头容易折断,故宜在孔即将钻穿时停止自动进给而用手动进给.由表2.19可查出钻孔时的轴向力,当.=0.32 mm/r., b、确定切削速度 查表2.15,切削速度为7.8m/ min,修正系数为=1.0, =1.0, =0.85, =1.0,故=14 1.0 1.0 0.85 1.0=7.8 m/ min. =225r/min根据Z525钻床说明书,可考虑选择225 r/min3)、计算基本工时:,=39mm,入切量及超切量由表2.9查出. =6 mm.所以: =0.54min.（2）攻M12深26mm螺纹1)、使用M12丝锥2)、确定切削用量:a、确定切削用量和走刀次数.走刀次数为1b、确定进给量:=1.22 mm/r,.c、确定切削速度根据表1.8选取 加工螺纹时, v=7.3m/min 3）、计算基本工时:按公式计算: 26mm, =0.11min工序十四 钻，铰孔16H71、钻 孔15选择高速钢麻花钻头 =,=,=3.5mm. =,=,=2 mm, =4 mm.2.选用切削用量（1）、确定进给量按加工要求确定进给量,查表2.7 取.=0.32 mm/r.（2）、确定切削速度 查表2.15,切削速度为45.2 m/ min,修正系数为=1.0, =1.0, =0.85, =1.0,故=14 1.0 1.0 0.85 1.0=11.3 m/ min. =225r/min（3）、计算基本工时:,=52 mm,入切量及超切量由表2.9查出. 所以: =0.72min.2 绞孔1）、选择高速钢铰刀,其直径为=8mm,0、=10、=1.5、=15、=122）、选用切削用量.a、确定进给量.按加工要求确定进给量,查表2.11 则取.=0.32 mm/r.b、确定切削速度 查表2.24,切削速度为 8 m/ min,修正系数为=1.0, =1.0, =0.85, =1.0,故=8 1.0 1.0 0.85 1.0=45.2m/ min. =750r/min（3）、计算基本工时:,=29 mm,入切量及超切量由表2.9查出. 所以: =0.12min.工序十五 钻，铰孔10H71、钻 孔9选择高速钢麻花钻头 =,=,=3.5mm. =,= 2.选用切削用量（1）、确定进给量按加工要求确定进给量,查表2.7 取.=0.32 mm/r. （2）、确定切削速度 查表2.15,切削速度为45.2 m/ min,修正系数为=1.0, =1.0, =0.85, =1.0,故=14 1.0 1.0 0.85 1.0=7.1 m/ min. =225r/min（3）、计算基本工时:,=25 mm,入切量及超切量由表2.9查出. 所以: =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