CA1340自动车床上的杠杆

1、课程设计说明书杠杆（CA1340自动车床）零件及夹具说明书设计者：李幸福学院：机械学院班级：机自0606班学号：0401060625完成时间：2009年6月目 录一、零件的分析 3（一）零件的作用 3（二）零件的分析 3二、工艺规程设计 4（一）确定毛坯的制造形式 4（二）制定工艺路线 4（三） 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 4 （四）确定主要切削用量及基本工时 6三、夹具设计 15（一）问题的提出 15（二）夹具设计 15（三）夹具优缺点分析 16四、小结 17五、参考文献 18一、零件的分析（一）零件的作用题目所给的零件是CA1340自动车床上的杠杆（见附图），它位于自动车床的自

2、动机构中，与灵活器配合使用，起制动的作用。（二）零件的工艺分析杠杆共有四组加工表面，现分述如下：1以20H7mm孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：一个20H7mm的孔及其倒角，粗糙度为Ra1.6；尺寸为35mm且与孔20H7mm相垂直的两个平面，粗糙度为Ra3.2；R2*深，55mm长的油槽；3沉孔60°深3mm的孔。2以10mm孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：一个10mm的孔及M10深18的螺纹；20且与10mm孔相垂直的凸台面，粗糙度为Ra4mm。3以8H7mm孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：一个8H7mm的孔，Ra1.6；一个槽和一个M4mm的螺纹孔，二者皆与8

3、H7mm孔垂直。4以8H8mm孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：一个8H8mm，深18mm的孔；与之垂直的一个M5的螺纹孔和20的平面，粗糙度Ra6.3。由以上分析可知，对于这四组加工表面而言，可以先加工一面一孔，以它们为精准加工其它表面。另外，该零件结构简单，工艺性好。二 、工艺规程设计（一）确定毛坯的制造形式零件的材料为球墨铸铁QT50-1.5。考虑到零件结构简单，工艺性好，在工作过程中受力不大及没有经常承受交变载荷，因此，应该选用铸件。由于零件应该达到大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，重量在12kg以下，故可采用机械造型中的金属模铸造。这从提高生产率，保证加工精度上考虑，也是应

4、该的。（二）制定工艺路线制定工艺路线的出发点，应该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。在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工作集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效率，以便使生产成本尽量下降。工艺路线方案：工序1 去应力退火。工序2 粗铣，半精铣35右端面。选用X52K立式铣床和专用夹具。工序3 粗铣，半精铣35左端面。选用X52K立式铣床和专用夹具。工序4 粗铣，半精铣20凸台面。选用X52K立式铣床和专用夹具。工序5 粗铣，半精铣杠杆尾部槽。选用X52K立式铣床和专用夹具。工序6 扩，粗铰，精铰20孔。选用Z5

5、50立式钻床和专用夹具。工序7 锪20孔倒角。选用Z550立式钻床和专用夹具。工序8 铣R5圆角。选用X52K立式铣床和专用夹具。工序9 铣R2油槽。选用X52K立式铣床和专用夹具。工序10 钻，粗铰，精铰8孔。选用Z550立式钻床和专用夹具。工序11 钻20，10，5，4，3孔。选用Z550立式钻床和专用夹具。工序12 M10，M5，M4孔攻丝。选用Z550立式钻床和专用夹具。工序13 去毛刺。在钳工台完成。工序14 终检。(三)机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“C1340半自动车床杠杆”零件材料为QT50-1.5,生产类型为大批生产,采用机器造型,金属模铸造毛坯。根据上述原始资料及加

6、工工艺,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:1. 20孔外端面的加工余量(加工余量的计算成本长度为66)加工余量计算表如下: 工序加工尺寸及公差铸件毛坯(20二端面尺寸66)粗铣二端面半精铣两端面加工前尺寸最大7068最小6866加工后尺寸最大706866最小686666加工余量（单边）2最大1最小1(1)按照金属机械加工工艺人员手册表12-2，取毛坯的单边加工余量Z=2mm,铸件尺寸精度等级为5，固偏差为±1。(2)半精铣余量:单边为Z=mm，（见简明机械加工工艺手册表1-22），加工精度等级为IT11。(3)粗铣加工余量：分两次走刀，单边加工余量为Z=mm,

7、 （简明机械加工工艺手册表1-22），加工精度等级为IT12。 2. M10螺纹孔外端面的加工余量(1) 按照金属机械加工工艺人员手册表12-2，取毛坯的单边加工余量Z=2mm,铸件尺寸精度等级为5，固偏差为±。(2)半精铣加工余量:单边为Z=0.5mm见简明机械加工工艺手册表1-22），加工精度等级为IT11。(3) 粗铣加工余量： 单边为 =2-0.5=,分两次走刀，固每次加工量为Z= /2=,加工精度等级为IT12。 加工余量计算表（零件尺寸28）工序 加工余量（单边） 工序尺寸半精铣 0.5mm 28mm粗铣（两次） mm 30mm毛坯 32mm3. 8孔的加工余量，孔的精度

8、要求为IT7，金属机械加工工艺人员手册表13-14，确定工序尺寸及余量为钻孔 粗铰 Z=精铰 mm Z=4. 20孔的加工余量，孔的精度要求为IT7，金属机械加工工艺人员手册表13-14，确定工序尺寸及余量为毛坯孔 18mm扩孔 Z=粗铰 Z=精铰 mm Z=5. 槽R2的加工余量，参照金属机械加工工艺人员手册表13-14，确定工序尺寸及余量为粗铣 1mm半精铣 2mm Z=mm6. 8孔的加工余量，孔的精度要求为IT8，金属机械加工工艺人员手册表13-14，确定工序尺寸及余量为钻孔 7. 尾部槽的加工余量，参照金属机械加工工艺人员手册表13-14，确定工序尺寸及余量为粗铣 4mm半精铣 6m

9、m Z=15mm(四)确定主要切削用量及基本工时工序2，3 粗铣，半精铣35两端面。选用机床：X52K立式铣床。 1粗铣35孔的右端面 零件材料为球墨铸铁QT50-1.5，故可用高速钢直齿三面刃圆盘铣刀。查简明机械加工工艺手册（简称简明手册）表11-21和表12-22，取铣刀直径d=125mm，粗齿，z=20齿。 由于粗铣加工单边余量为2mm，小于5mm，故铣削宽度=2mm。查机械加工工艺人员手册（简称工艺手册）表11-69可知， =0.06/z, 取=0.1 mm/齿。查工艺手册表14-77,取u=38m/min则： =1000u/d=96（r/min）根据机床使用说明书，查表3.29，取主

10、轴实际转速=100r/min,则实际切削速度 =d/1000=39.27（r/min）当=100r/min时，刀具每分钟进给量应为= Z×20×100=200(mm/min)查机床说明书，取实际进给速度=205mm/min,则实际进给量 = /Z=0.1025(mm/Z)切削工时：查工艺手册表15-14，切入长度L1=,超出长度L2=3 mm。于是行程长度为L0L1L2，则机动工时为Tm= （L0L1L2）/=（351.73）(min)2半精铣35孔两端面 选用高速钢直齿三面刃圆盘铣刀，细齿，d=125mm,z=20齿。 由于加工余量，经查手册，只需一次半精铣，故铣削宽度=

11、/齿,取f=/z 查工艺手册表14-77，取U=45m/min,则 =1000u/d=114.6(r/min) 根据机床使用说明书,查表3.29,取主轴转速=125r/min,则实际切削速度 Uc=d/1000=49(m/min)当=125r/min时,工作合每分钟进给量为 =fz×20×125=200(mm/min) 查机床使用说明书,取刀具实际进给速度为=205 mm/min,则实际进给量为 = /z=205/(20×125)=0.082(mm/z)切削工时:由粗铣加工可知,刀具行程为L0L1L2，则机动工时为 = （L0L1L2）/=（35+1.7+3）/2

12、05=0.19(min)工序4 粗铣，半精铣20凸台面。选用机床：X52K立式铣床。1粗铣20凸台面 零件材料为球墨铸铁QT50-1.5，故可用高速钢直齿三面刃圆盘铣刀。查简明机械加工工艺手册（简称简明手册）表11-21和表12-22，取铣刀直径d=120mm，粗齿，z=20齿。 由于粗铣加工单边余量为，小于5mm，故铣削宽度=。查机械加工工艺人员手册（简称工艺手册）表11-69可知， =0.06/z, 取=0.1 mm/齿。查工艺手册表14-77,取u=38m/min则 =1000u/d=100（r/min）根据机床使用说明书，查表3.29，取主轴实际转速=100r/min,则实际切削速度

13、=d/1000=37.68（r/min）当=100r/min时，刀具每分钟进给量应为= Z×20×100=200(mm/min)查机床说明书，取实际进给速度=205mm/min,则实际进给量 = /Z=0.1025(mm/Z)切削工时：查工艺手册表15-14，切入长度L1=,超出长度L2=2 mm。于是行程长度为L0L1L2，则机动工时为Tm= （L0L1L2）/=（201.52）/205=0.12(min)2半精铣20凸台面 选用高速钢直齿三面刃圆盘铣刀，细齿，d=120mm,z=20齿。 由于加工余量，经查手册，只需一次半精铣，故铣削宽度=。/齿,取f=/z 查工艺手册

14、表14-77，取U=45m/min,则 =1000u/d=119.4(r/min) 根据机床使用说明书,查表3.29,取主轴转速=125r/min,则实际切削速度 Uc=d/1000=4(m/min)当=125r/min时,工作合每分钟进给量为 =fz×20×125=200(mm/min) 查机床使用说明书,取刀具实际进给速度为=205 mm/min,则实际进给量为 = /z=205/(20×1(mm/z)切削工时:由粗铣加工可知,刀具行程为L0L1L2，则机动工时 = （L0L1L2）/=（201.52）/205=0.12(min)工序5 粗铣，半精铣杠杆尾部槽

15、。选用机床：X52K立式铣床。 1粗铣杠杆尾部槽零件材料为球墨铸铁QT50-1.5，选用高速钢直齿三面刃铣刀，直径d=100mm，宽度为8mm，Z=20，粗齿。查工艺手册表11-69可知， =0.06/z, 取=/齿。查工艺手册表14-77,取u=38m/min则 =1000u/d=1000×38/（100×）=120.9（r/min）根据机床使用说明书，查表3.29，取主轴实际转速=125r/min,则实际切削速度 =d/1000=（×100×125）/1000=39.27（r/min）当=125r/min时，每分钟进给量应为= Z×20&#

16、215;125=200(mm/min)查机床说明书，取实际进给速度=205mm/min,则实际进给量= /Z=205/（20×125）=0.082(mm/Z)切削工时：查工艺手册表15-14，切入长度L1=,超出长度L2=。于是行程长度为L0L1L2，则机动工时为Tm= （L0L1L2）/=（261.53.0）/205=0.15(min)2 半精铣杠杆尾部槽选用高速钢直齿三面刃铣刀，直径d=100mm，宽度为8mm，Z=20，细齿。半精铣的单边切削宽度a=。/齿,取f=/z。 查工艺手册表14-77，取U=45m/min,则 =1000U/d=1000×45/（×

17、100）=143(r/min) 根据机床使用说明书,查表3.29,取主轴转速=125r/min,则实际切削速度 Uc=d/1000=39(m/min)当=125r/min时,工作合每分钟进给量为 =f×125×20=150(mm/min) 查机床使用说明书,取刀具实际进给速度为=166 mm/min,则实际进给量为 = /z=166/(20×125)=0.0664(mm/z)切削工时:由粗铣加工可知,刀具行程为L0L1L2，则机动工时为 = L0L1L2/=（261.53.0）/205=0.15(min)工序6 扩，粗铰，精铰20孔。选用机床：Z550立式钻床。1

18、. 扩20孔选用高速钢扩钻,d=20mm.，单边切削深度a=。根据有关资料介绍,利用扩钻进行扩孔时,其进给量和切削速度与钻同样尺寸的实心孔时的进给量和切削速度之关系为 F1.8)f钻 U=(1/2 1/3)U钻式中, f钻、U钻-加工实心孔的切削用量。现已知：f钻=/r 简明手册 U钻=/s=21m/min 简明手册并令 f=×0.5=0.75 (mm/r) ×21=8.4 (mm/min) n=1000u/d=1000×8.4/(×(r/min)按机床使用说明书取n=140r/min,所以实际切削速度为 U=d n/1000=×20×

19、;(m/min)切削工时：查工艺手册表15-8可得,L1=,L2=3mm,则扩钻20孔的机动工时为T=(L+L1+L2)/f n=(66+11.5+3)/(0.75×(min)2. 粗铰选用硬质合金铰刀,d=，单边切削深度a。查工艺手册表14-60，f=12mm/r，按机床使用说明书取f=1mm/r。查工艺手册表14-60，取U=45m/min,则 n=1000u/d=1000×45/(×19.94)=718(r/min)按机床使用说明书取n=680r/min,所以实际切削速度为： U=d n/1000=××680/1000=42.60(m/m

20、in)切削工时：查工艺手册得L1=,L2=22mm,则粗铰T=(L+L1+L2)/f n=(66+1.10+22)/(1×680)=0.139(min)3. 精铰20H7孔选用硬质合金铰刀,d=20H7mm，单边切削深度a。查工艺手册表14-60，按机床使用说明书取f=1mm/r。查工艺手册表14-60，取U=60m/min,则 n=1000u/d=1000×60/(×20)=954.9(r/min)按机床使用说明书取n=960r/min,所以实际切削速度为 U=d n/1000=×20×960/1000=60.3(m/min)切削工时：查工艺

21、手册得L1=,L2=22mm,则精铰20H7mm孔的机动工时为T=(L+L1+L2)/f n=(66×960)=0.093(min)工序7 锪20孔倒角。选用机床：Z550立式钻床。1. 锪20H7mm孔两端倒角1×45°选用90°锥面锪钻,d=25mm。/r,按机床试用说明书取f=/r。为了缩短辅助时间，取锪沉头孔的主轴转速与铰孔相同，即n=960r/min。工序9 铣R2油槽。选用机床：X52K立式铣床。1. 铣R2油槽选用圆头铣刀，d=4mm。切削深度a=d/2=4/2=2mm。/r,按机床试用说明书取f=/r。查简明手册表11-12，取U=/s=

22、12m/min,则 n=1000u/d=1000×12/(×4)=954.9(r/min)按机床使用说明书取n=960r/min,所以实际切削速度为 U=d n/1000=×4×960/1000=12.06(m/min)切削工时：查工艺手册得L1=2mm,L2=,则铣R2槽的机动工时为T=(L+L1+L2)/f n×960)=0.46(min)工序10 钻，粗铰，精铰8H7孔。选用机床：Z550立式钻床。1. 钻选用高速钢麻花钻,d=，单边切削深度a。/r,按机床试用说明书取f=/r。查简明手册表11-12，取U=/s=12m/min,则 n=

23、1000u/d=1000×12/(×7.8)=489.7(r/min)按机床使用说明书取n=545r/min,所以实际切削速度为 U=d n/1000=××545/1000=13.36(m/min)切削工时：查工艺手册得L1=,L2=,则钻T=2(L+L1+L2)/f n=2××545)=0.57(min)2. 粗铰选用高速钢铰刀,d=，单边切削深度a。查简明手册，按机床试用说明书取f=/r。查简明手册表11-19，取U=/s=/min,则 n=1000u/d=1000×13.2/(×7.96)=527.85(r/

24、min)按机床使用说明书取n=545r/min,所以实际切削速度为 U=d n/1000=××545/1000=13.63(m/min)切削工时：查工艺手册得L1=,L2=11mm,则粗铰8H7孔的机动工时为T=2(L+L1+L2)/f n=2××545)=0.191(min)3. 精铰8H7孔选用高速钢铰刀,d=8H7mm，单边切削深度a。查简明手册，按机床试用说明书取f=/r。查简明手册表11-19，取U=/s=/min,则 n=1000u/d=1000×16.68/(×8)=663.68(r/min)按机床使用说明书取n=680

25、r/min,所以实际切削速度为 U=d n/1000=×8×680/1000=17.1(m/min)切削工时：查工艺手册得L1=,L2=11mm,则精铰8H7mm两孔的机动工时为T=2(L+L1+L2)/f n=2×(30×680)=0.153(min)工序11 钻20，10，5，4，3孔。选用机床：Z550立式钻床。以M4螺纹底孔3为例选用高速钢麻花钻,d=3mm，单边切削深度a=d/2=3/2=。/r,按机床试用说明书取f=/r。查简明手册表11-12，取U=/s=9m/min,则 n=1000u/d=1000×9/(×3)=95

26、5(r/min)按机床使用说明书取n=960r/min,所以实际切削速度为U=d n/1000=×3×960/1000=9.05(m/min)切削工时：查工艺手册得L1=2mm,L2=,则钻3孔的机动工时为T=(L+L1+L2)/f n=(8×960)=0.115(min)工序12 M10，M5，M4孔攻丝。选用机床：Z550立式钻床。以攻M4mm的螺纹底孔为例查工艺手册表11-49，选用M4丝锥，螺距P=，则进给量f=/r。查工艺手册表11-94，取U=/min,则 n=1000u/d=1000×6.8/(×4)=541(r/min)按机床使

27、用说明书取n=490r/min,所以实际切削速度为 U=d n/1000=×4×490/1000=6.16(m/min)切削工时：查工艺手册得L1=2mm,L2=,则攻M4mm螺纹孔的机动工时为T=(L+L1+L2)/f n×490)=0.033(min)三 、夹具设计为了提高劳动生产率，保证质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。经过与指导教师的协商，决定设计钻3孔专用夹具。本夹具将用于Z550立式钻床，刀具为高速钢麻花钻。(一) 问题的提出本夹具主要用来钻孔，该工序要保证3孔中心线与20孔中心线之间的夹角为45°，因此夹具设计要能保证角度要求，另外还需

28、考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。(二) 夹具设计1. 定位基准的选择由零件图可知3孔的设计基准是20孔的中心线，且此工序之前20孔已加工好，所以可用长圆柱销小端面定位，以孔的设计基准为工艺基准，做到了基准统一。2. 切削力及夹紧力计算 刀具为高速钢麻花钻，d=3mm。 BZ =52 B=6 D=3 =0.08 t=1.5 = ×52××××6×20×1.996=N 切削力产生的最大转矩M=F×L=×0.06= 由摩擦力产生的转矩=f(R+r) 所以需要夹紧力为 =×(0.016+0.010

29、)=N由夹具设计手册表3-24查的M20螺栓的夹紧力为19070N，大于所需夹紧力N故此夹具可安全工作。3夹具设计及操作的简要说明在夹具设计时,应该注意提高劳动生产率。因此,一般情况下应首先着眼于机动夹紧而不用手动夹紧,因为这是提高劳动生产率的重要途径。但在本工道工序中,采用手动夹紧的夹具的设计比较简单,制造成本也不高,而机动夹紧虽然可以提高劳动生产率,但是夹具的设计相对过于复杂,制造成本较高,所以本道工序采用手动夹紧。(三) 夹具优缺点分析优点：在结构方面：该夹具结构比较简单，主体部分采用三角形设计，既满足加工孔所需的角度要求，又能实现良好的稳定性与刚度。在定位方面：该零件需完全定位，该夹具

30、采用长圆柱销小端面和菱形削边销定位，前者限制5个自由度，后者限制1个自由度，共限制6个自由度，无过定位与欠定位，良好地满足了定位要求。在工艺性方面：该夹具上装有对刀块,可使夹具在一批零件的加工之前很好地对刀(与塞尺配合使用)。缺点：首先：在钻模套支架部分我认为刚度不够，但是考虑到夹具体重量体积，暂时我还没想到改进的办法。另外：该夹具还可以改进，观察整个零件,仅有这一个孔是非水平非竖直方向的，而仅为这一个孔设计夹具，考虑到国产车床的价格，在经济性方面显然比较差强人意，而在设计过程中我的设想是三角形结构都是活动的，由铰链连接，在不需要加工此孔时可以在竖直方向或水平方向上装夹，这样就可以一个夹具当做几个夹具用，在经济性和方便快捷性上就有所提高。当然这只是我不成熟的设想，在实用性方面还欠缺很多经验。零件图部分工序卡 均见附图夹具体零件图 夹具与零件装配图四、小结