机床前横架加工工艺与夹具(课程设计)

1、下载可编辑课程设计说明书-设计题目 ：设计 CA6140机床前横架加工工艺及夹具设计者：班级：机自 0802.专业 .整理 .下载可编辑学号：指导教师 ：机械学院2011 年7月序言机械制造技术基础课程设计实在学完了机械制造技术基础和大部分专业课，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及未来从事的工作打下了良好的基础 。.专业 .整理 .下载可编辑一、零件的分析（一）前横架的工艺分析。通过对该零件零件图的观察分析可知该零件属于箱体台阶类零件 。下表面需要进行铣削

2、加工 ，表面粗糙度 Ra=25 。由于要保证 M12 螺纹孔与上表面的尺寸以及该孔的位置度误差 ，所以上表面不易加工，故不进行加工 。其余 4 个 M12 的螺纹孔加工也很容易 。所以该零件的工艺性较好 。二、零件工艺规程设计（一）零件的生产类型零件的生产纲领为N=Qn(1+a+b)其中，产品的年产量 Q=3000 台/ 年，每台产品中该零件的数量n=1 件/ 台，每天单班生产 。（二）前横架的毛坯的制造形式。由零件图知该零件材料为HT200. 考虑到该材料的力学性能，故选用铸件毛坯 ；零件尺寸不大 ，故选用金属型铸造 。1. 毛坯尺寸和公差 。参见 机械制造技术基础课程设计指南第五章第一节，

3、铸铁件的公差及机械加工余量按GB/T6414 1999 确定 。要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量，应先确定如下各项因素 。（1）铸件公差等级由该零件的技术要求可知，该铸件的公差等级为普通级。（2）零件表面粗糙度由零件图可知该零件下表面Ra=25 ，其余的不用加工 。2. 确定机械加工余量.专业 .整理 .下载可编辑查阅金属机械加工工艺人员手册 （第三版）表 12 3 可知，该铸件加工余量等级为 57 级，取 6 级。再查阅表 12-2 可知，加工底面 ，加工余量为 3。3、确定毛坯尺寸分析本零件 ，结合上面得到的加工余量可知，毛坯在加工方向的尺寸为22+3=25mm 。 其余表面不用加工 ，

4、所以不留余量 。4、设计毛坯图由零件图可知 ，图中除了标注的圆角R10 之外，所有未注的圆角均为R3，所以毛坯图如下 。（三）选择加工方法 ，制定工艺路线1，定位基准的的选择本零件需加工下表面 ，保证厚度尺寸 22mm ，上表面是设计基准 。为了避免基准不重合误差 ，应选择上表面为定位基准 ，即遵守 “基准重合 ”的原则。2，零件表面加工方法的选择本零件需加工下表面 ，并钻孔，攻螺纹。（1）下表面，由于本零件的形状不适合进行车削加工，所以加工下表面时选择铣削加工（2）10.8 的孔，选用摇臂钻床进行加工 ，并用 12mm 的丝锥攻螺纹 。3，制订工艺路线根据先面后孔的原则 ，本零件先进行先表面

5、的铣削，再进行钻孔和攻螺纹 。工序号工种工作内容说明010铸造金属型铸造铸件毛坯尺寸 ：长： 247mm 宽： 54mm高：70mm.专业 .整理 .下载可编辑020清砂除去浇冒口 ，锋边及型砂030热处理退火石墨化退火 ，来消除铸铁表层和壁厚较薄的部位可能出现的白口组织 （有大量的渗碳体出现），以便于切削加工040检验检验毛坯050铣粗铣、精铣底平面 A工件用专用夹具装夹 ；立式铣床(X51)060钻平面上：将螺纹孔 4XM12钻工件用专用夹具装夹 ；摇到10.8臂钻床 ( Z3025)攻丝四个钻孔选用 M12 机用丝锥攻螺纹 M12070锪孔钻锪孔 25钻凸耳上：将螺纹孔M12 钻到工件用

6、专用夹具装夹 ；摇10.8mm臂钻床 ( Z3025)攻丝凸耳面上 ：攻螺纹 M12080钳倒角去毛刺090检验100入库清洗，涂防锈油选用 M12 机用丝锥.专业 .整理 .下载可编辑工序 I ：以上表面为定位基准 ，铣削下表面 ，保证 22mm 的尺寸 。工序 II ：以侧面定位 。钻10.8*4 的孔，用12mm 的丝锥攻螺纹 。并倒角。工序 III ：用12mm 的丝锥攻螺纹 。工序 IV：以上表面定位 ，钻10.8 的孔，孔心距离上表面27mm 。并保证位置度误差 0.1mm 。锪25 的孔，再用12mm 的丝锥攻螺纹 。工序 V：倒角去毛刺 ，检查工件（四）工序设计1 选择加工设备

7、与工艺设备（1）选择机床工序 I 选用立式铣床 。型号为 X51工序 II ,III 选用摇臂钻床 ，型号 Z3052（2）选择夹具工序 I 选用通用夹具即可工序 II，III 选用专用夹具 。（3）选择刀具铣刀按表 5-100 选择莫氏锥柄立铣刀 ，莫氏锥柄号为2，直径 d=18mm ，l=32mm,L=117mm,齿数 z=6 粗铣留余量 1.5mm 。钻10.8mm 孔，选用莫氏 10.8 麻花钻 .攻 M12 螺纹，选用机用丝锥 12mm（4）选用量具.专业 .整理 .下载可编辑铣下表面选用分度值0.05mm 的游标卡尺进行测量 。由于孔加工选用的是标准的麻花钻与丝锥，故不需用量具进行

8、测量 。2，确定工序尺寸（1）确定下表面的工序尺寸工序尺寸与加工余量有关 ，应将毛坯余量分为各个工序加工余量，然后由后往前计算工序尺寸，中间工序尺寸按加工方法的经济精度确定 。本零件下表面的加工余量工序尺及表面粗糙度见下表。加工表面加工余量工序尺寸表面粗糙度下表面1.555.5下表面54Ra25（2）钻孔工序尺寸先钻孔，后攻螺纹 ，采用标准麻花钻与标准丝锥。各工序尺寸见下表 。工序加工余量工序尺寸钻10.8*4孔10.8攻 M12*4螺纹M12工序加工余量工序尺寸钻10.8 孔10.8锪25的孔25攻 M12螺纹M12.专业 .整理 .下载可编辑（五）确定切削用量及基本时间切削用量包括背吃刀量

9、ap，进给量 f 和切削速度 v。确定顺序是先确定ap，f，再确定 v。1，工序 I 切削用量及基本时间的确定（ 1）切削用量 本道工序为粗铣下表面 。已知加工材料为 HT200.机床为 X51 铣床 。工件安装采用专用夹具 。1）确定粗铣下表面 ，留余量 1.5mm 的切削用量 。根据表 5-100 所选刀具为莫氏锥柄立铣刀 ，莫氏锥柄号为 3，直径 d=28mm ，l=45mm,L=147mm, （细）齿数 z=6 粗铣留余量 1.5mm 。前角 0 为 0 后角 0 为 7 度，刀齿斜角 s=-10 ，主刃 r=50 ，过渡刃 r=30 ，过渡刃宽度b =1.5mm 。i 确定背吃刀量

10、ap粗铣单边余量为1.5mm ，显然 ap=1.5mmii 确定进给量 f 根据表 5-144 根据：铣床的功率为 4.5kW 细齿铣刀 确定 f=0.12mm/Z 所以f=0.72mm/riii 确定切削速度 v 和工作台每分钟进给量f MZ 根据表 2-17 中公式计算vCv d qvkvma pxvyvuvzpvTf zae.专业 .整理 .下载可编辑式 中 ，Cv25 ，qv 0.7，xv 0.3，yv 0.2，uv 0.5 ，pv 0.3，m=0.25, ae28,a p1.5, kv 1.0,z=6, fz0.12 ,T=90min （表 5-149 ）,d=28mmvCvd qv

11、p kv12.49m / minmapxvyuTf zv ae v z vn100012.49142.03r / min28根据 X51型铣床主轴转速表5-72 ，选择 n=125r/min=2.08r/s则实际切削速度v=0.18m/s, 工作台每分钟进给量为f MZ0.126 12590 mm/ min根据 X51 型铣床工作台进给量表5-73 ，选择 f MZ80mm/ min 则实际的每齿进给量f z0.107mm / z校验机床功率 。根据表 2-18 的计算公式铣削时的功率为FCvCF apxF f zyF aeuF zPc， FcqFwFkFc ( N ) ,1000dnC F

12、a pxF f zyF aeuF z63.16N ,FCv0.012KW ,X51型铣床的功率为4.5KW,故所选切削用量可以采FcdqFwFkFcPcn1000用，确定切削用量为f z 0.107mm/ z ， fMZ80mm/ min ，n=210r/min=2.08r/s ，v=0.18m/s（2）基本时间：根据表 2-28 ， Tjll1 l2if MZ式中 l274mm, l10.5( 28282282 )1.5116.26mm,l3 1mm27416.26 1tan 50Tj3.64min80需要二次走刀 Tj1=7.28min本工序时间为 T=15.56 S2、工序 II 切削用

13、量及基本时间的确定.1000.整理 .下载可编辑（1） 切削用量1) 钻孔切削用量本工序为钻孔 ，倒角，再攻螺纹 ，钻孔在摇臂钻床上进行加工，刀具选用直柄短麻花钻10.8 用机用丝锥 12。钻10.8 孔选用直柄短麻花钻 ，材料为高速钢 ，根据表 5-84 查得：10.8 柄麻花钻总长 l=95 沟漕L1=47mm 。根据表 5-127. 钻孔进给量 f=0.520.64mm/r，取 f=0.6mm/r 。为避免损坏钻头 ，当刚要钻穿时应该停止自动走刀，改用手动走刀 。根据表5-134 ，硬质合金钻头钻削不同材料的切削用量可知，硬质合金钻头钻削灰铸铁是的切削速度 Vc 为 5070mm/min

14、，取 Vc=60mm/min，用乳化液做冷却液 。转速：1000vnd1000 60n1769r / min10.8根据表 5-62 摇臂钻床 Z3025 选转速 1600r/min则实际切削速度V=54.29mm/min.专业 .整理 .下载可编辑根据金属机械加工工艺人员手册（第三版）表 9-5 查得钻床功率2.2kw.所以最终确定该工序的切削用量为：f=0.6mm/rVc=54.29m/minN=1600r/minPc=2.2kw（2）基本时间的确定1）钻孔基本时间根据表 2-26 计算得l l1 l2228 4Tj0.62.125 Sfn1600Tj1=2.125s*4=8.5s本工序时

15、间 ：Tj=Tj1=8.5s3 工序 III （攻四个孔的螺纹 ）的切削用量及基本时间的确定攻螺纹切削用量攻螺纹选用 M12 机用丝锥 。根据表 5-97 查得：丝锥公称直径 d=12.0mm螺距 p=1.75mm.专业 .整理 .下载可编辑锥柄直径 d1=9.00mm螺纹部分长度 l=29.0mm总长 L=89mm方头 a=7.10mmL2=10mm根据表 5-142 查得：d=12p=1.75材料为灰铸铁攻螺纹时切削速度V=9.6m/min=160mm/s10009.6n254.6r / min12根据表 5-62 摇臂钻床主轴转速选n=250r/min所以 V=9.42m/min攻螺纹的

16、切削用量为f=1.75mm,n=250r/min,d=12,Pc=2.2kw攻螺纹基本时间由表 2-30计算得：（ ll1l2）2231.7531.75=0.09min=5.54STj=fni （1.75250）Tj2=5.54*4=22.16S本工序时间 ：Tj=Tj2=22.16s4,工序 IV 的切削用量及基本时间的确定（1）切削用量1）锪平 25 孔。.专业 .整理 .下载可编辑根据金属机械加工工艺人员手册（第三版 ）查得改工序选用高速钢莫氏短锥柄平底锪钻。P613表 20-34 基本参数如下 ：锪钻代号 d*d1=25*8L=76c=1.2H=5莫氏锥柄号为 2材料为高速钢由金属机械

17、加工工艺人员（第三版）p926 表 28-10 可知：进给量 f=0.780.96m/r取 f=0.8mm/rCvd0zv由切削速度公式 vxvkv 10.42 m / minT ma pf zyv100010.42n132.67r / min25根据表 5-62 摇臂钻床的转速选择n=125r/min实际转速为 v=9.82m/min2) 钻孔切削用量本工序为钻孔 ，倒角，再攻螺纹 ，钻孔在摇臂钻床上进行加工，刀具选用直柄短麻花钻 10.8，材料为高速钢 。攻螺纹时选用机用丝锥 12。钻 10.8 孔选用直柄短麻花钻 ，材料为高速钢 ，根据表 5-84 查得：10.8 直柄短麻花钻总长 l=

18、95mm ，沟漕 L1=47mm 。.专业 .整理 .下载可编辑根据表 5-127. 钻孔进给量 f=0.520.64mm/r，取 f=0.6mm/r 。为避免损坏钻头 ，当刚要钻穿时应该停止自动走刀，改用手动走刀 。根据表5-134 ，硬质合金钻头钻削不同材料的切削用量可知，硬质合金钻头钻削灰铸铁是的切削速度 Vc 为 5070mm/min，取 Vc=60mm/min，用乳化液做冷却液 。转速：1000vnd1000 60n1769r / min10.8根据表 5-62 摇臂钻床 Z3025 选转速 1600r/min则实际切削速度V=54.29mm/min根据金属机械加工工艺人员手册（第三

19、版）查得钻床功率 2.2kw.所以最终确定该工序的切削用量为：f=0.6mm/rVc=54.29m/min N=1600r/minPc=2.2kw3）攻螺纹切削用量攻螺纹选用 M12 机用丝锥 。根据表 5-97 查得：丝锥公称直径 d=12.0mm螺距 p=1.75mm锥柄直径 d1=9.00mm螺纹部分长度 l=29.0mm总长 L=89mm方头 a=7.10mmL2=10mm.专业 .整理 .下载可编辑根据表 5-142 查得：d=12p=1.75材料为灰铸铁攻螺纹时切削速度V=9.6m/min=160mm/s10009.6n254.6r / min12根据表 5-62 摇臂钻床主轴转速

20、选n=250r/min所以 V=9.42m/min攻螺纹的切削用量为 :f=1.75mm,n=250r/min,d=12,Pc=2.2kw(2) 基本时间的确定1）锪孔基本时间 由表 2-26 求得：l l142Tj10.80.06 min =3.6Sfn1252）钻孔基本时间根据表 2-26 计算得l l1 l2228 4STj0.62.125fn16003）、攻螺纹基本时间由表 2-30 计算得：Tj2=（ ll1 l 2 ） i =（ 223 1.753 1.75 ）=0.09min=5.54Sfn1.75250本工序时间为Tj=Tj1+Tj2=3.6+2.125+5.54=11.265

21、s（六）、 工序 II 夹具设计及使用说明1、确定夹具的的结构方案，绘制装配草图 ：（1）布置图面.专业 .整理 .下载可编辑（2）确定定位方案 ，选择定位元件 。本工序要求保证四个孔的位置度以及尺寸要求，根据基准重合原则 ，两尺寸方向分别选择侧边为定位基准 。定位元件选择支承钉 ，底面三个 ，左侧面一个 ，里面两个 ，实现完全定位 。（3）定位误差的分析和计算 ：基准不重合误差bc ，工序基准的位移误差wy ，两者之和为定位误差dw即：dw =bc +wy铰链连接处铰链轴和铰链支座之间的配合尺寸为12H7：120.025h6 （即铰链支座孔0.00 铰链轴 ：12 0.00012H 712 0.02512 0.0000.016 ）钻模板与铰链轴的配合尺寸为h 6 即孔0.00 轴0.016 ，钻模板与支座之间的配80H 7800.03080-0.019合尺寸为n6即支座：0.000钻 模 板0.020，bc=0 所以dw =0.025+0.016+0.025+0.016=0.042mm，在宽度方向上定位误差为 ：0.042mm在长度方向上的定位误差为 ：0.050mm, 满足孔的位置度0.05mm 的要求 。故该方案可行 。（4）导向装