杠杆(CA车床)零件的机械加工工艺规程及工艺装备()

1、机械制造工艺学课程设计说明书设计题目 设计“杠杆（ CA6144 车床）零件的机械加工工艺规程及工艺装备班级08机制1班设计者吴健祥学号 08101022057指导老师郧建国、丁长安、李小平、苏达士、肖耘亚1机械制造工艺学课程设计任务书题目： 设计“杠杆（ CA6140车床）零件的机械加工工艺规程及工艺装备内容：1. 零件图1张2.毛坯图1张3工艺卡7张4.机械加工工艺过程卡片1张5.结构设计装配图1张6.课程设计说明书1份2目录1序言 .22杠杆加工工艺规程设计 .32.1 零件的分析 .42.1.1零件的作用 .42.1.2零件的工艺分析 .42.2 杠杆加工的主要问题和工艺过程设计所应采

2、取的相应措施.52.2.1确定毛坯的制造形式 .52.2.2基面的选择 .52.2.3确定工艺路线 .52.2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 .62.2.5确定切削用量 .72.2.6确定基本工时 .172.3 小结 . .213专用夹具设计 .223.1 加工工艺孔 25 夹具设计 .223.1.1定位基准的选择 .223.1.2切削力的计算与夹紧力分析 .223.1.3夹紧元件及动力装置确定 .233.1.4钻套、衬套、钻模板及夹具体设计.233.1.5夹具精度分析 .263.1.6夹具设计及操作的简要说明 .26设计小结 .27参考文献 .283序言机械制造技术基础课程设计是

3、在学完了机械制造技术机车和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的又一个实践性教学环节。这次设计使我们能综合运用机械制造技术基础中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决了零件机械制造工艺问题，设计了机床专用夹具这一典型的工艺装备，提高了结构设计能力，为今后的毕业设计及未来从事的工作打下了良好的基础。由于能力所限，经验不足，设计中还有许多不足之处，希望各位老师多加指教。2 杠杆加工工艺规程设计2.1 零件的分析2.1.1零件的作用题目所给的零件是 CA6140车床的杠杆。 它位于车床制动机构中， 主要起制动作用。 杠杆一端与制动带连接，另一端通过刚球与齿条轴的凸起（或凹

4、槽）相接触，当离合器脱开时，齿条轴与杠杆下端接触，是起逆时针方向摆动，将制动带拉紧；当左右离合器中任一个接合时，杠杆都顺时针方向摆动，使制动带放松，从而达到制动的目的。2.1.2零件的工艺分析所加工零件立体图，零件图如下图所视4零件的材料为 HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，为此以是5杠杆需要加工表面以及加工表面的位置要求。现分析如下：（ 1）主要加工面：1）小头钻 250 0.023 以及与此孔相通的 14 阶梯孔、 M8 螺纹孔；2）钻 12.700.1 锥孔及铣 12.70 0.1 锥孔平台；3）钻 2M6螺纹孔；4）铣杠杆底面及 2M6螺纹孔端面。（ 2

5、）主要基准面：1）以 45 外圆面为基准的加工表面这一组加工表面包括： 2500.023 的孔、杠杆下表面表 2.1 工艺路线方案一工序 1粗精铣 25 孔下表面工序 2钻、扩、铰孔使尺寸到达 2500.023 mm工序 3粗精铣宽度为 30mm的下平台工序 4钻 12.7 的锥孔工序 5加工 M8螺纹孔，锪钻 14 阶梯孔工序 6粗精铣 2-M6 上端面工序 7钻 2-M6 螺纹底孔孔，攻螺纹孔 2-M6工序 8检查表 2.2 工艺路线方案二工序 1粗精铣 25 孔下表面工序 2钻、扩、铰孔使尺寸到达 2500.023 mm工序 3粗精铣宽度为 30mm的下平台工序 4钻 12.7 的锥孔工

6、序 5粗精铣 2-M6 上端面工序 6钻 2- 5 孔，加工螺纹孔 2-M6续表 2.2工序 7加工 M8螺纹孔，锪钻 14 阶梯孔工序 8检查工艺路线的比较与分析：第二条工艺路线不同于第一条是将“工序 5 钻 14 孔，再加工螺纹孔 M8”变为“工序 7 粗精铣 M6上端面”其它的先后顺序均没变化。 通过分析发现这样的变动影响生产效率。6而对于零件的尺寸精度和位置精度都没有太大程度的帮助。以 25mm的孔外轮廓为精基准， 先铣下端面。再钻锥孔，从而保证了两孔中心线的尺寸与右端面的垂直度。 符合先加工面再钻孔的原则。若选第二条工艺路线而先上端面，再“钻 14 孔，加工螺纹孔M8”不便于装夹，并

7、且毛坯的端面与轴的轴线是否垂直决定了钻出来的孔的轴线与轴的轴线是否重合这个问题。所以发现第二条工艺路线并不可行。从提高效率和保证精度这两个前提下，发现第一个方案也比较合理想。所以我决定以第一个方案进行生产。具体的工艺过程如表 2.3 所示。表 2.3 最终工艺过程工序 1粗精铣杠杆下表面。保证粗糙度是3.2选用立式升降台铣床X52K。工序 2加工孔 25 。钻孔 25 的毛坯到 22mm；扩孔 22mm到24.7mm；铰孔 24.7mm到 2500.023 mm。保证粗糙度是 1.6 采用立式钻床 Z535。采用专用夹具。工序 3粗精铣宽度为 30mm的下平台，仍然采用立式铣床 X52K，用组

8、合夹具。工序 4钻 12.7 的锥孔，采用立式钻床 Z535，为保证加工的孔的位置度，采用专用夹具。工序 5加工螺纹孔 M8，锪钻 14 阶梯孔。用组合夹具，保证与垂直方向成 10。工序 6粗精铣 M6上端面。用回转分度仪加工，粗精铣与水平成36的台肩。用卧式铣床 X52K，使用组合夹具。工序 7钻 2-M6 螺纹底孔、攻 2-M6 螺纹用立式钻床 Z535，为保证加工的孔的位置度，采用专用夹具工序 8检查工序 8检查2.2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定杠杆的材料是 HT200，毛坯的重量 0.85kg ，生产类型为大批生产。 由于毛坯用采用金7属模铸造 ,毛坯尺寸的确定如下：由于

9、毛坯及以后各道工序或工步的加工都有加工公差，因此所规定的加工余量其实只是名义上的加工余量，实际上加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。由于本设计规定零件为大批量生产，应该采用调整法加工， 因此计算最大与最小余量时应按调整法加工方式予以确定。毛坯与零件不同的尺寸有： ( 具体见零件图 ) 故台阶已被铸出 , 根据参考文献 14 的铣刀类型及尺寸可知选用 6mm的铣刀进行粗加工 , 半精铣与精铣的加工余量都为 0.5mm。1）加工 25 的端面，根据参考文献 8 表 4-35 和表 4-37 考虑 3mm，粗加工 2mm到金属模铸造的质量和表面的粗糙度要求，精加工1mm，同理上下端面的加工余量

10、都是2mm。2）对25 的内表面加工。由于内表面有粗糙度要求1.6 。可用一次粗加工1.9mm，一次精加工 0.1mm就可达到要求。3）加工宽度为 30mm的下平台时，用铣削的方法加工台肩。由于台肩的加工表面有粗糙度的要求 Ra 6.3 m ，而铣削的精度可以满足，故采取分四次的铣削的方式，每次铣削的深度是 2.5mm。4）钻锥孔 12.7 时要求加工一半，留下的余量装配时钻铰，为提高生产率起见，仍然采用 12 的钻头，切削深度是 2.5mm。5）钻 14 阶梯孔，由于粗糙度要求Ra3.2。可一次粗m ，因此考虑加工余量 2mm加工 1.85mm，一次精加工 0.15 就可达到要求。6）加工

11、M8底孔，根据参考文献 8 表 4-23 考虑加工余量 1.2mm。可一次钻削加工余量 1.1mm，一次攻螺纹 0.1 就可达到要求。7）加工 2-M6 螺纹，根据参考文献 8 表 4-23考虑加工余量 1.2mm。可一次钻削加工余量 1.1mm，一次攻螺纹 0.1mm就可达到要求。8）加工 2-M6 端面，粗加工 2mm到金属模铸造的质量和表面粗糙度要求，精加工1mm，可达到要求。2.2.5确定切削用量工序 1：粗、精铣25 孔下平面（1）粗铣25 孔下平面加工条件：工件材料： HT200，铸造。机床： X52K立式铣床。查参考文献 7 表 3034刀具：硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀），材

12、料：YT15 ， D100mm ，齿数 Z8 ，此为粗齿铣刀。因其单边余量： Z=1.9mm所以铣削深度 a p ： ap1.9mm8每齿进给量 a f ：根据参考文献 3 表 2.4-75 ，取 af0.12mm / Z 铣削速度 V ：参照参考文献 7表 3034，取 V 1.33m / s 。1000V式（ 2.1 ）机床主轴转速 n ： nd式中 V 铣削速度；d刀具直径。由式 2.1 机床主轴转速 n ：1000V10001.3360254 r / minn3.14 100d按照参考文献 3 表 3.1-74n300r / min实际铣削速度 v ： vdn3.141003001.5

13、7m / s1000601000进给量 V f ： Vfa f Zn0.128300/ 60 4.8mm/ s工作台每分进给量 f m ： f mVf4.8mm / s288mm / mina ：根据参考文献 7 表 2.4-81,a40mm（2）精铣25 孔下平面加工条件：工件材料： HT200，铸造。机床： X52K 立式铣床。参考文献 7 表 3031刀具：高速钢三面刃圆盘铣刀（面铣刀）： YT15 ， D100mm ，齿数 12，此为细齿铣刀。精铣该平面的单边余量： Z=0.1mm铣削深度 a p ： a p0.1mm每齿进给量 a f ：根据参考文献 7 表 3031，取 a f0.

14、08mm / Z铣削速度 V ：参照参考文献 7 表 3031，取 V 0.32m / s机床主轴转速 n ，由式（ 2.1 ）有：1000V10000.326061r / minn3.14 100d按照参考文献 7 表 3.1-31n75r / min实际铣削速度 v ： vdn3.141007510000.4m / s100060进给量 V f ，由式（ 1.3 ）有： Vfa fZn 0.15 12 75/ 60 2.25mm / s工作台每分进给量 f m ： fmV f2.25mm/ s135mm / min工序 2：加工孔 25 到要求尺寸工件材料为 HT200铁，硬度 200HB

15、S。孔的直径为 25mm，公差为 H7，表面粗糙度 Ra1.6 m 。加工机床为 Z535 立式钻床，加工工序为钻、扩、铰，加工刀具分别为：钻孔22mm9标准高速钢麻花钻，磨出双锥和修磨横刃；扩孔 24.7mm标准高速钢扩孔钻；铰孔 25mm标准高速铰刀。选择各工序切削用量。（1 ）确定钻削用量1 ）确定进给量 f根据参考文献 7 表 28-10可查出 f表 0.47 0.57mm/ r ，由于孔深度比 l / d0 30/ 221.36， klf0.9，故 f表(0.47 0.57)0.9 0.42 0.51mm/ r 。查Z535 立式钻床说明书，取 f0.43mm / r 。根据参考文献

16、 7 表 28-8 ，钻头强度所允许的进给量f 1.75mm/ r 。由于机床进给机构允许的轴向力（由机床说明书查出），根据表 28-9 ，允许的进给量f1.8mm/ r。Fmax 15690N由于所选进给量 f 远小于 f 及 f ，故所选 f 可用。2）确定切削速度 v 、轴向力 F、转矩 T 及切削功率 Pm根据表 28-15 ，由插入法得：v表17m / min ， F表4732NT表51.69N M ， Pm表1.25kW由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对所的结论进行修正。由参考文献 7 表 28-3 ， kMv0.88， klv0.75 ，故v表 17m / min0

17、.880.7511.22(m / min)n1000v表1000 11.22mm/ min162r / mind022mm查 Z535 机床说明书，取 n195r / min 。实际切削速度为：vd0n22mm195r / min14m / min10001000由表 28-5 ， kMF kMT1.06，故F4732 N 1.065016( N )T51.69N m1.0654.8Nm3）校验机床功率切削功率 Pm 为Pm（n / n)kMMPm表1.25kW(195/ 246)1.061.05kW机床有效功率P EPE4.5kW0.813.65kWPm故选择的钻削用量可用。即d022mm

18、， f0.43mm/ r ， n 195r/ min ， v 14m / min相应地F5016N， T54.8Nm ， Pm1.05kW（2）确定扩孔切削用量1）确定进给量 f根据参考文献 7 表 28-31 ，f表 （0.70.8 ） mm/r 0.7=0.490.56mm/r 。根据 Z535 机床说明书，取 f=0.57mm/r。102）确定切削速度 v 及 n 根据参考文献 7 表 28-33 ，取 v表 25m / min 。修正系数：k0.88 ，ka p v根据 a pR24.7 22mv1.02(/1.5 0.9)ap2故v表25m / min0.881.0211.22m /

19、 min表 （d0 )n1000v/100011.22mm / min/(24.7mm)286r / min查机床说明书，取n275r / min 。实际切削速度为vd0n 10 324.7mm275r / min 10 321.3m / min（3）确定铰孔切削用量1）确定进给量 f根据参考文献 7 表 28-36 ， f表1.3 2.6mm，按该表注 4，进给量取小值。查 Z535 说明书，取 f 1.6mm / r 。2）确定切削速度 v 及 n由参考文献 7 表 28-39 ，取 v表 8.2m/ min 。由参考文献 7 表 28-3 ，得修正系数 kMv0.88， ka pv 0.

20、99apR2524.71.2)(根据/ 0.125ap2故 v表8.2m/ min0.88 0.99 7.14m / minn1000v 表 /(d0 )1000 7.14( m / min) /(25mm)91.5 r / min查 Z535 说明书，取 n100r / min ，实际铰孔速度vd n 10 3025mm 100r / min 10 37.8m / min（4）各工序实际切削用量根据以上计算，各工序切削用量如下：钻孔： d022mm ， f0.43mm/ r ， n195r / min ， v 14m / min扩孔： d024.7mm ， f 0.57 mm / r ，n

21、275r / min ， v21.3m / min铰孔： d025mm， f1.6mm / r ， n100r / min ， v 7.8m / min工序 3：粗精铣宽度为 30mm的下平台（1）粗铣宽度为 30mm的下平台加工条件：工件材料： HT200，铸造。机床： X52K立式铣床。11查参考文献 7 表 3034刀具：硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀），材料：YT15 ， D100mm ，齿数 Z8 ，此为粗齿铣刀。因其单边余量： Z=2mm所以铣削深度 a p ： ap2mm每齿进给量 a f ：根据参考文献 3表 2.4-75，取 af0.12mm / Z 铣削速度 V ：参照参考

22、文献 7 表 3034，取 V1.33m / s 。由式 2.1 得机床主轴转速 n ：1000V10001.3360254 r / minn3.14 100d按照参考文献 3表 3.1-74n300r / min实际铣削速度 v ： vdn3.14100 3001.57m / s1000601000进给量 V f ： Vfa f Zn0.128 300/ 60 4.8mm/ s工作台每分进给量 f m ： f mVf4.8mm / s288mm / mina ：根据参考文献 7 表 2.4-81,a30mm被切削层长度 l ：由毛坯尺寸可知 l30mm ，刀具切入长度 l 1 ：l1 0.5

23、(DD 2a2 ) (1 3)式（ 2.2 ）0.5(1001002302 )(1 3)5.3mm刀具切出长度 l 2 ：取 l 22mm走刀次数为 1（2）精铣宽度为 30mm的下平台加工条件：工件材料： HT200，铸造。机床： X52K 立式铣床。由参考文献 7 表 3031刀具：高速钢三面刃圆盘铣刀（面铣刀）：YT15 ， D100mm ，齿数 12，此为细齿铣刀。精铣该平面的单边余量： Z=1.0mm铣削深度 a p ： a p1.0mm每齿进给量 a f ：根据参考文献 7 表 3031，取 a f0.08mm / Z铣削速度 V ：参照参考文献 7表 3031，取 V 0.32m

24、 / s机床主轴转速 n ，由式（ 2.1 ）有：1000V10000.3260n3.14 10061r / mind按照参考文献 3表 3.1-31n 75r / min12dn3.1410075实际铣削速度 v ： v1000600.4m / s1000进给量 V f ，由式（ 2.3 ）有： Vfa fZn0.1512 75/ 60 2.25mm / s工作台每分进给量 f m ： fmV f2.25mm/ s135mm / min被切削层长度 l ：由毛坯尺寸可知 l40mm刀具切入长度 l 1 ：精铣时 l1D100mm刀具切出长度 l 2 ：取 l 2 2mm走刀次数为 1工序 4

25、：钻 12.7 的锥孔工件材料为 HT200铁，硬度 200HBS。孔的直径为 12.7mm，表面粗糙度 Ra 6.3 m 。加工机床为 Z535 立式钻床，钻孔 12mm标准高速钢麻花钻，磨出双锥和修磨横刃；扩孔 12.7mm标准高速钢扩孔钻。选择各工序切削用量。（1 ）确定钻削用量1 ）确定进给量f根据参考文献 7 表 28-10可查出 f表 0.47 0.57mm/ r ，由于孔深度比 l / d0 30/22 1.36 ， klf0.9，故 f表 (0.47 0.57)0.9 0.42 0.51mm/ r 。查Z535 立式钻床说明书，取f0.43mm / r 。根据参考文献 7 表

26、28-8 ，钻头强度所允许是进给量f 1.75mm/ r 。由于机床进给机构允许的轴向力 Fmax 15690N（由机床说明书查出），根据参考文献7 表 28-9 ，允许的进给量 f 1.8mm/ r 。由于所选进给量 f 远小于 f 及 f ，故所选 f 可用。2 ）确定切削速度 v 、轴向力 F、转矩 T 及切削功率 Pm根据参考文献 7 表 28-15 ，由插入法得：v表17m / min ， F表4732NT表51.69N M ， Pm表1.25kW由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对所的结论进行修正。由参考文献 7 表 28-3 ， kMv0.88， klv0.75，故v

27、表17m / min0.88 0.7511.22(m / min)n1000v表1000 11.22mm/ min162r / mind022mm查 Z535 机床说明书，取 n195r / min 。实际切削速度为：vd0n22mm195r / min14m / min10001000由参考文献 7 表 28-5 ， kMFkMT1.06 ，故F4732 N1.06 5016( N )T51.69N m1.0654.8Nm133）校验机床功率切削功率 Pm 为（PmPm表n / n )kMM1.25kW(195/ 246)1.061.05kW机床有效功率P EPE4.5kW0.813.65k

28、WPm故选择的钻削用量可用。即d022mm ， f0.43mm / r ， n195r / min ， v14m / min相应地F5016 N ， T 54.8 Nm ， Pm1.05kW（2）确定扩孔切削用量1）确定进给量 f根据参考文献 7 表 28-31 ，f表（0.7 0.8 ） mm/r0.7=0.490.56mm/r 。根据 Z535 机床说明书，取 f =0.57mm/r。2）确定切削速度 v 及 n 根据参考文献 7表 28-33 ，取 v表25m / min 。修正系数：kmvapR24.7 22/1.50.9)0.88 ， kap v 1.02(根据a p2故v表25m

29、/ min0.88 1.02 11.22m / min（d0 )n1000v表 /100011.22mm / min/(24.7mm)286r / min查机床说明书，取n275r / min 。实际切削速度为vd0n10 324.7mm275r / min10 321.3m / min工序 5：钻 M8螺纹孔锪钻 14 阶梯孔（1）加工 M8底孔工件材料为 HT200铁，硬度 200HBS。孔的直径为 8mm。加工机床为Z535 立式钻床，加工工序为钻孔至 7，选用 7 的麻花钻头。攻 M8螺纹，选用 M8细柄机用丝锥攻螺纹。切削深度 a p ： ap10.5mm进给量 f ：根据参考文献

30、5 表 2.4-39 ，取 f0.25mm/ r切削速度 V ：参照参考文献 5 表 2.4-41 ，取 V0.43m / s由式（ 2.1 ）机床主轴转速 n ：1000V10000.4360n3.14 71174r / min ，取 n 900r / mind014d0 n3.14 7900实际切削速度 V ： V10000.33m / s100060被切削层长度 l ： l12.5mm刀具切入长度 l 1 ： l1D ctgkr(1 2)7 ctg120 2 4.1mm22刀具切出长度 l 2 ： l 20走刀次数为 1攻 M81.5 的螺纹机床： Z535 立式钻床刀具：细柄机用丝锥（

31、 M 8 1.5）进给量 f ：由于其螺距 p1.5mm, 因此进给量 f1.5mm / r切削速度 V ：参照参考文献 5表 2.4-105 ，取 V0.148m / s 8.88m / min由式（ 2.1 ）机床主轴转速 n ：1000V10008.88n3.14 8353.5r / min ，取 n 360r / mind0丝锥回转转速 n0：取 nn 360r / min实际切削速度 V： Vd0 n3.14 8360100010000.15m / s60（2）锪钻 14 阶梯孔工件材料为 HT200铁，硬度 200HBS。孔的直径为 14mm，表面粗糙度 Ra 3.2 m 。加工机

32、床为 Z535 立式钻床，加工工序为锪钻，加工刀具为：锪钻孔 14mm小直径端面锪钻。1 ）确定切削用量确定进给量f根据参考文献 7 表 28-10 可查出 f表0.25 0.31mm/ r ，由于孔深度比 l / d0 3/12 0.25 ， klf 1.0 ，故 f 表 (0.25 0.31) 1.0 0.25 0.31mm/ r 。查 Z535 立式钻床说明书，取 f 0.23mm / r 。根据参考文献 7 表 28-8 ，钻头强度所允许是进给量f 1.75mm/ r 。由于机床进给机构允许的轴向力 Fmax15690N （由机床说明书查出），根据参考文献7 表 28-9 ，允许的进给

33、量 f 1.8mm/ r 。由于所选进给量f 远小于 f 及 f ，故所选f 可用。确定切削速度 v 、轴向力 F 、转矩 T 及切削功率 P根据表 28-15 ，由插入法得：mv表17m / min ， F表4732NT表51.69N M ， Pm表1.25kW由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对所的结论进行修正。由参考文献 7 表 28-3 ， kMv0.88 ， klv0.75，故15v表17m / min 0.880.75 11.22(m / min)n1000v表100011.22mm/ min298r / mind012mm查 Z535 机床说明书，取 n 195r /

34、 min 。实际切削速度为vd0n12mm195r / min100010007.35m / min由参考文献 7表 28-5 ， kMFkMT1.0，故F4732 N1.04732( N )T51.69Nm 1.051.69 N m校验机床功率切削功率 Pm 为Pm（Pm表 n / n )kMM1.25kW(195/ 298)1.00.82kW机床有效功率PEPE4.5kW0.813.65kWPm故选择的钻削用量可用。即d012mm， f 0.23mm / r ， n 195r / min ， v7.35 m / min相应地F4732N ，T51.69 N m ， Pm0.82kW工序 6

35、：粗精铣 M6上端面工件材料为 HT200铁，硬度 200HBS。要求粗糙度 Ra 3.2m ，用回转分度仪加工，粗精铣与水平成36的台肩。用立式铣床 X52K，使用组合夹具。（1）粗铣 M6上端面加工条件：工件材料： HT200，铸造。机床： X52K立式铣床。查参考文献 7 表 3034刀具：硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀），材料：YT15， D100mm ，齿数 Z 8 ，此为粗齿铣刀。因其单边余量： Z=2mm所以铣削深度 a p ： ap2mm每齿进给量 a f：根据参考文献 3表 2.4-75 ，取 a f0.12mm / Z 铣削速度 V ：参照参考文献 7 表 3034，取 V1.33m / s由式（ 2.1 ）机床主轴转速 n ：n1000V10001.3360254 r / mind3.14100按照参考文献 7表 3.1-74n300r / min16实际铣削速度 v ：dn3.14 100 300v10001.57m / s100060进给量 V f ： Vf a f Zn0.128300/ 60 4.8mm/ s工作台每分进给量 f m ： f mVf4.8mm / s 288mm / mina ：根据参考文献 7 表 2.4-81,a40mm被切削层长度 l ：