课程设计设计CA6140车床杠杆831009零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“CA6140车床杠杆（831009）”零件的机械加工工艺规程及工艺装备目 录序言 2一、零件的分析（一）零件的作用2（二）零件的工艺分析2二、工艺规程设计（一）确定毛坯的制造形式3（二）基面的选择3（三）制定工艺路线3（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定5（五）确定切削用量及基本工时6三、夹具设计加工工艺孔25夹具设计14四、机械加工工序卡片（附） 20五、CA6140车床杠杆（831009）零件图（附） 20六、CA6140车床杠杆（831009）毛坯图（附 ） 20七、夹具装配图与夹具体零件图（附） 20八、参考文

2、献 20序 言 机械制造工艺学课程设计是在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，为今后参加祖国的“四化”建设打下一个良好的基础。 由于能力有限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。一零件的分析（一）零件的作用题目所给定的零件是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

3、，另一端通过刚球与齿条轴的凸起（或凹槽）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。（二） 零件的工艺分析1、主要加工面：（1）钻孔以及与此孔相通的14阶梯孔、M8螺纹孔；（2）钻锥孔及铣锥孔表面；（3）钻2M6螺纹孔及其上表面；（4）铣杠杆底面。2、主要基准面：以45外圆面为基准的加工表面有的孔、杠杆下表面。其他的加工表面都是以的孔为中心加工的。二 工艺规程设计（一） 确定毛坯的制造形式“杠杆”零件材料为HT200，HB150HB220，毛坯重量约为0.85kg，生产产量为

4、10万件/年，属于大批量生产。由于铸件为大批量生产，且工厂的生产厂房空间有限，而且零件除了有工艺要求的尺寸外，其余均用不去除材料方法制造出来的，因此应采用“一型多铸”的金属型铸造，既满足了质量和批量要求，又满足了经济性指标。（二） 基面的选择1、粗基准的选择。对于本零件而言，按照粗基准的选择原则，选择本零件的不加工表面是肋板表面作为加工的粗基准，可用外部夹紧力进行加紧，再利用一个V形块支承45mm圆的外轮廓作主要定位，以限制四个自由度，再以一面定位，用支承块或者支承板来消除余下的两个自由度，达到完全定位（实际上为过定位）,就可实现25孔的加工。2、精基准的选择。主要考虑到基准重合的问题，设计基

5、准最好与工序基准重合，所以选择25的孔作为精基准。（三） 制定工艺路线1、工艺路线方案一:工序1粗铣25孔下表面工序2钻、扩孔使尺寸到达24.8mm工序3粗铣宽度为30mm的下平台工序4精铣25孔下表面工序5铰孔使尺寸到达工序6精铣宽度为30mm的下平台工序7钻12.7的锥孔工序8粗精铣2-M6上端面工序9锪钻14阶梯孔，加工M8螺纹孔工序10钻2-M6螺纹底孔，攻螺纹孔2-M6工序11检查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钻2-M6孔，加工螺纹孔2-M6工序6粗精铣2-M6上端面工序7锪钻1

6、4阶梯孔，加工M8螺纹孔工序8检查3、工艺路线方案三:工序1粗精铣25孔下表面工序2钻、扩、铰孔使尺寸到达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沉孔工序6粗精铣2-M6上端面工序7加工螺纹孔2-M6工序8检查4、工艺路线的比较与分析：方案一采用的是工序分散原则，工序分散可以保证有充足的时间消除热变形和消除粗加工产生的残余应力，使后续加工精度提高；但是其工序5先上端面，不便装夹。而且由于大批量生产，不适合如此高精度的生产路线。方案二与方案三的工艺路线基本上相类似，不同的就是工序五、六、七顺序有点不同。工艺路线的选择标准就在于生产效率高、尺寸精度

7、和位置精度高、便于装夹。通过我们组一起讨论比较得出，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，两个方案都满足这个要求。但是如果选择第二条工艺路线先加工M6螺纹孔再铣上表面的话就不符合先加工面再钻孔的原则，并且毛坯的端面与钻头轴线是否垂直决定了钻出来的孔的轴线与加工出来的零件平面是否垂直这个问题。所以发现第二条工艺路线并不可行。而从提高效率和保证精度这两个前提下，发现第三个方案是比较合理想的。所以我们决定以第三个方案进行生产。具体的工艺过程如下所示：最终工艺路线工序1粗精铣杠杆下表面。保证粗糙度是3.2，选用立式铣床

8、XA5032。工序2加工孔25。钻孔25的毛坯到23mm；扩孔23mm到24.8mm；铰孔24.8mm到mm(接近25H7)。保证粗糙度是1.6，采用立式钻床Z550。工序3粗精铣宽度为30mm的下平台。仍然采用立式铣床XA5032。工序4钻12.7的锥孔，采用立式钻床Z550，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。保证与垂直方向成10。采用立式钻床Z550。工序6粗精铣M6上端面。用立式铣床XA5032。工序7攻2-M6螺纹采用立式钻床Z550。，为保证加工的孔的位置度，采用专用夹具。工序8检查（四） 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“杠杆”零件材

9、料为HT200，HBS182HBS199，毛坯重量约为0.85kg，生产产量为10万件/年，生产类型属于大批量生产，采用金属型铸造方式。根据上述原始资料及加工工艺，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、杠杆下表面：根据机械制造工艺设计简明手册（以下简称工艺手册）2.2-3可以知道金属型铸造、大批量生产时，铸件尺寸公差等级为79级。加工方向的基本尺寸为30mm，粗糙度为3.2，根据工艺手册2.2-5可知，金属型铸造大批量生产时加工余量等级为F级；再由工艺手册2.2-4可知，尺寸公差等级为8级的时候加工余量范围是1.5mm2mm。由工艺手册2.3-21可以知道，粗加工后精铣

10、，加工长度为160mm（小于300mm），加工宽度为95.31mm（小于100mm），查出来平面加工余量是1.0mm。综上所述，确定加工余量为1.5mm，起模斜度为7。2、钻25的通孔（7级孔）：由工艺手册2.3-8可知： 钻孔23mm 扩孔24.8mm 2Z=1.8mm 铰孔25H7（接近零件的偏差要求） 2Z=0.2mm3、宽度为30mm的下平台：为了节省金属铸型制作的时间，提高生产的效率，应该在保证加工余量的基础上使铸型尽可能简单化，所以，本道工序的毛坯加工余量应该以非加工表面同齐，即下端面的基本尺寸约为18mm，其中加工余量约为4mm，分两次加工即可，但是在第一次加工之后必须重新量度第

11、二次精加工的剩余加工余量，以保证符合零件尺寸的要求。4、粗精铣2-M6端面：根据工艺手册2.2-3可以知道金属型铸造、大批量生产时，铸件尺寸公差等级为79级。加工方向的基本尺寸为90mm，粗糙度为3.2，根据工艺手册2.2-5可知，金属型铸造大批量生产时加工余量等级为F级；再由工艺手册2.2-4可知，尺寸公差等级为8级的时候加工余量范围是1.5mm2mm。由工艺手册2.3-21可以知道，粗加工后精铣，加工长度为40mm（小于300mm），加工宽度为30mm（小于100mm），查出来平面加工余量是1.0mm。综上所述，确定加工余量为1.5mm，起模斜度为7。（五） 确定切削用量及基本工时工序1：

12、粗精铣杠杆下表面,使之符合粗糙度要求3.2已知零件总长为160mm，宽95.31mm，材料是HT200，所用加工机床选为立式铣床XA5032。1、粗铣杠杆下表面（1）确定本次粗铣为一次走刀，背吃刀量（切削深度）。（2）铣刀直径和齿数：查表3.1切削用量简明手册（以下简称切削手册）可知，mm，宽度0120mm，选择铣刀直径范围为=100200mm。再由表3.16切削手册查出切削刀具为YG6硬质合金端铣刀，选择=125mm，z=12齿。（3）每齿进给量：查表3.5切削手册可以知道本机床的功率在510KW，取0.18mm/z。（4）切削速度和转速：由（3）的每齿进给量0.18mm/z可以知道，查表3

13、.16切削手册得出m/min，查阅机床资料表格3.30切削手册，取机床主轴转速=235r/min，进给量=190mm/r，由可知，实际每齿进给量=0.08mm/z。由可以计算出，实际切削速度为92.24m/min。（5）入切量和超切量：由表3.26切削手册、=125mm、宽度约为100mm可以知道，mm。（6）切削所用工时：min。2、精铣杠杆下表面（1）确定本次精铣为一次走刀，背吃刀量（切削深度）。（2）铣刀直径和齿数：查表3.1切削手册可知，mm，宽度0120mm，选择铣刀直径范围为=100200mm。再由表3.16切削手册查出切削刀具为YG6硬质合金端铣刀，选择=125mm，z=12齿。

14、（3）每齿进给量：由于是精铣，查表3.16切削手册可以确定=0.1mm/z。（4）切削速度和转速：由（3）的每齿进给量0.1mm/z可以知道，查表3.16切削手册得出124m/min，查阅机床资料表格3.30切削手册，取机床主轴转速=300r/min，进给量=235mm/r，由可知，实际每齿进给量=0.07mm/z。由可以计算出，实际切削速度为117.75m/min。（5）入切量和超切量：由表3.26切削手册由于是精铣，所以入切量和超切量就等于铣刀直径，即=125mm。（6）切削所用工时：。工序2：钻、扩、铰25H7的通孔1、钻23的通孔（1）数据范围：选择钻头直径为23，根据表2.7切削手册

15、查到f的取值范围为0.780.96mm/r，再由表2.15切削手册可以知道毛坯硬度为HBS182199的铸铁加工时取f=0.95mm/r，v=14m/min。所以，。（2）机床主轴转速和进给量：按照机床资料表2.36切削手册取=185r/min，进给量f取0.9mm/r。（3）切削速度：实际切削速度为（4）入切量和超切量：查阅2.29切削手册可以确定=10mm（5）切削时间：2、扩孔至24.8（1）数据范围：选择钻头直径为24.8专用扩孔钻，根据表2.10切削手册查到f的取值范围为1.11.3mm/r。（2）机床主轴转速和进给量：按照机床资料表2.36切削手册取=125r/min，进给量f取1

16、.17mm/r。（3）切削速度：实际切削速度为（4）入切量和超切量：查阅2.29切削手册可以确定=10mm（5）切削时间：3、铰通孔至25H7（1）数据范围：选择铰刀直径为25，根据表2.11切削手册查到f的取值范围为1.32.6mm/r。根据表2.24切削手册查到硬铁HBS170，=0.1mm对应的数据是f取值范围应为1.01.5，取48m/min，n取50.96101.91r/min（由计算）。（2）机床主轴转速和进给量：按照机床资料表2.36切削手册取=89r/min，进给量f取1.17mm/r。（3）切削速度：实际切削速度为（4）入切量和超切量：查阅2.29切削手册可以确定=10mm（

17、5）切削时间： 工序3：粗精铣宽度为30mm的下平台已知加工表面总长为30mm，宽30mm，材料是HT200，所用加工机床选为立式铣床XA5032。1、粗铣宽度为30mm的下平台（1）确定本次粗铣为一次走刀，背吃刀量（切削深度）。（2）铣刀直径和齿数：查表3.1切削手册可知，4 mm，宽度060mm，选择铣刀直径为=80mm。再由表3.16切削手册查出切削刀具为YG6硬质合金端铣刀，选择=80mm，z=10齿。（3）每齿进给量：查表3.5切削手册可以知道本机床的功率在510KW，取0.13mm/z。（4）切削速度和转速：由（3）的每齿进给量0.13mm/z可以知道，查表3.16切削手册得出11

18、0m/min，查阅机床资料表格3.30切削手册，取机床主轴转速=475r/min，进给量=375mm/r。由可以计算出，实际切削速度为119.32m/min。（5）入切量和超切量：由表3.26切削手册、=80mm、宽度30mm可以知道，mm。（6）切削所用工时：。2、精铣宽度为30mm的下平台（1）确定本次精铣为一次走刀，背吃刀量（切削深度）。（2）铣刀直径和齿数：查表3.1切削手册可知，4 mm，宽度30mm，选择铣刀直径范围为=80mm。再由表3.16切削手册查出切削刀具为YG6硬质合金端铣刀，选择=80mm，z=10齿。（3）每齿进给量：由于是精铣，查表3.16切削手册可以确定=0.1m

19、m/z。（4）切削速度和转速：由（3）的每齿进给量0.1mm/z可以知道，查表3.16切削手册得出124m/min，查阅机床资料表格3.30切削手册，取机床主轴转速=475r/min，进给量=375mm/r。由可以计算出，实际切削速度为119.32m/min。（5）入切量和超切量：由表3.26切削手册由于是精铣，所以入切量和超切量就等于铣刀直径，即=80mm。（6）切削所用工时：。工序4：钻锥孔12.7mm（1）数据范围：选择专用锥钻头直径为12.7，根据表2.7切削手册查到f的取值范围为0.520.64mm/r，再由表2.15切削手册可以知道毛坯硬度为HBS182199的铸铁加工时取f=0.

20、53mm/r，v=14m/min。所以，。（2）机床主轴转速和进给量：按照机床资料表2.36切削手册取=351r/min，进给量f取0.62mm/r。（3）切削速度：实际切削速度为（4）入切量和超切量：查阅2.29切削手册可以确定=6mm（5）切削时间：工序5：钻M8底孔及锪钻14阶梯孔1、钻7的底孔（1）数据范围：选择钻头直径为7，根据表2.7切削手册查到f的取值范围为0.360.44mm/r，再由表2.15切削手册可以知道毛坯硬度为HBS182199的铸铁加工时取f=0.4mm/r，v=14m/min。所以，。（2）机床主轴转速和进给量：按照机床资料表2.36切削手册取=500r/min，

21、进给量f取0.4mm/r。（3）切削速度：实际切削速度为（4）入切量和超切量：查阅2.29切削手册可以确定=5mm（5）切削时间：2、攻M8螺纹孔（1）数据范围：选择丝锥直径为M8，根据表2.7切削手册查到f的取值范围为0.360.44mm/r，再由表2.15切削手册可以知道毛坯硬度为HBS182199的铸铁加工时取f=0.4mm/r，v=14m/min。所以，。（2）机床主轴转速和进给量：按照机床资料表2.36切削手册取=500r/min，进给量f取0.4mm/r。（3）切削速度：实际切削速度为（4）入切量和超切量：查阅2.29切削手册可以确定=5mm（5）切削时间：3、锪钻14阶梯孔（1）

22、数据范围：选择端面锪钻直径为14，根据其他资料可以知道： 取 （2）机床主轴转速和进给量：按照机床资料表2.36切削手册取=125r/min，进给量f取0.28mm/r。（3）切削速度：实际切削速度为（4）入切量和超切量：查阅2.29切削手册可以确定=6mm（5）切削时间：工序6：粗精铣2-M6端面已知加工表面总长为40mm，宽30mm，材料是HT200，所用加工机床选为立式铣床XA5032。1、粗铣2-M6端面（1）确定本次粗铣为一次走刀，背吃刀量（切削深度）。（2）铣刀直径和齿数：查表3.1切削手册可知，4 mm，宽度060mm，选择铣刀直径为=80mm。再由表3.16切削手册查出切削刀具

23、为YG6硬质合金端铣刀，选择=80mm，z=10齿。（3）每齿进给量：查表3.5切削手册可以知道本机床的功率在510KW，取0.13mm/z。（4）切削速度和转速：由（3）的每齿进给量0.13mm/z可以知道，查表3.16切削手册得出110m/min，查阅机床资料表格3.30切削手册，取机床主轴转速=475r/min，进给量=375mm/r。由可以计算出，实际切削速度为119.32m/min。（5）入切量和超切量：由表3.26切削手册、=80mm、宽度30mm可以知道，mm。（6）切削所用工时：。2、精铣2-M6端面（1）确定本次精铣为一次走刀，背吃刀量（切削深度）。（2）铣刀直径和齿数：查表

24、3.1切削手册可知，4 mm，宽度30mm，选择铣刀直径范围为=80mm。再由表3.16切削手册查出切削刀具为YG6硬质合金端铣刀，选择=80mm，z=10齿。（3）每齿进给量：由于是精铣，查表3.16切削手册可以确定=0.1mm/z。（4）切削速度和转速：由（3）的每齿进给量0.1mm/z可以知道，查表3.16切削手册得出124m/min，查阅机床资料表格3.30切削手册，取机床主轴转速=475r/min，进给量=375mm/r。由可以计算出，实际切削速度为119.32m/min。（5）入切量和超切量：由表3.26切削手册由于是精铣，所以入切量和超切量就等于铣刀直径，即=80mm。（6）切削

25、所用工时：。工序7：钻2-M6螺纹孔1、钻5的底孔（1）数据范围：选择钻头直径为5，根据表2.7切削手册查到f的取值范围为0.270.33mm/r，再由表2.15切削手册可以知道毛坯硬度为HBS182199的铸铁加工时取f=0.30mm/r，v=16m/min。所以，。（2）机床主轴转速和进给量：按照机床资料表2.36切削手册取=996r/min，进给量f取0.28mm/r。（3）切削速度：实际切削速度为（4）入切量和超切量：查阅2.29切削手册可以确定，当=20时，=2.5mm；当=15时，=2mm。（5）切削时间：2、攻M6的螺纹孔（1）数据范围：选择丝锥直径为M6，根据表2.7切削手册查

26、到f的取值范围为0.270.33mm/r，再由表2.15切削手册可以知道毛坯硬度为HBS182199的铸铁加工时取f=0.30mm/r，v=16m/min。所以，。（2）机床主轴转速和进给量：按照机床资料表2.36切削手册取=996r/min，进给量f取0.28mm/r。（3）切削速度：实际切削速度为（4）入切量和超切量：查阅2.29切削手册可以确定=2mm。（5）切削时间：三夹具设计加工工艺孔25夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度。在加工杠杆零件时，需要设计专用夹具。我所设计的夹具是孔25夹具，根据25的圆柱内表面，加工时要保证25的0.023公差要求，以及表面粗糙度Ra

27、1.6，表面要求较高。 则其加工工艺孔的夹具将用于组合钻床，刀具分别为麻花钻、扩孔钻、铰刀对工件上的工艺孔进行加工。本夹具主要用来钻、扩、铰工艺孔25。这个工艺孔有尺寸精度要求为+0.023，表面粗糙度要求，表面粗糙度为，与顶面垂直。并用于以后各面各孔加工中的定位。其加工质量直接影响以后各工序的加工精度。本到工序为杠杆加工的第二道工序，加工到本道工序时只完成了杠杆下表面的粗、精铣。因此再本道工序加工时主要应考虑如何保证其尺寸精度要求和表面粗糙度要求，以及如何提高劳动生产率，降低劳动强度。（一）定位基准的选择由零件图可知，工艺孔位于零件中心偏左，其有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并应与顶面垂直。为

28、了保证所钻、铰的孔与顶面垂直并保证工艺孔能在后续的孔系加工工序中使各重要支承孔的加工余量均匀。根据基准重合、基准统一原则。在选择工艺孔的加工定位基准时，应尽量选择上一道工序即粗、精铣25下表面工序的定位基准，以及设计基准作为其定位基准。因此加工工艺孔的定位基准应选择选用45外圆面作为定位基准，用V型块定位限制4个自由度。再以25下表面加3个支撑钉定位作为主要定位基面以限制工件的三个自由度。为了提高加工效率，根据工序要求先采用标准高速钢麻花钻刀具对工艺孔25进行钻削加工；然后采用标准高速钢扩孔钻对其进行扩孔加工；最后采用标准高速铰刀对工艺孔25进行铰孔加工。准备采用手动夹紧方式夹紧。（二）切削力

29、的计算与夹紧力分析由于本道工序主要完成工艺孔的钻、扩、铰加工，而钻削力远远大于扩和铰的切削力。因此切削力应以钻削力为准。钻削力 钻削力矩 式中： 本道工序加工工艺孔时，工件的45外圆面与V形块靠紧。采用带光面压块的压紧螺钉夹紧机构夹紧，该机构主要靠压紧螺钉夹紧，属于单个普通螺旋夹紧。根据参考文献6可查得夹紧力计算公式： 式（3.1）式中： 单个螺旋夹紧产生的夹紧力（N）； 原始作用力（N）； 作用力臂（mm）； 螺杆端部与工件间的当量摩擦半径（mm）； 螺杆端部与工件间的摩擦角（）； 螺纹中径之半（mm）； 螺纹升角（）； 螺旋副的当量摩擦角（）。由式（3.1）根据参考文献11表1-2-23可

30、查得点接触的单个普通螺旋夹紧力：（三）夹紧元件及动力装置确定由于杠杆的生产量很大，采用手动夹紧的夹具结构简单，在生产中的应用也比较广泛。因此本道工序夹具的夹紧动力装置采用手动夹紧。采用手动夹紧，夹紧可靠，装置制造简单，生产方便，效率高，具体零件如手绘零件图所示。而且本道工序夹具的夹紧元件选用带光面压块，另一端选用球头杆与气缸轴相连接，这样的设计有利于压块与工件夹紧时更好的接触，避免了气缸轴调整不水平时对工件造成冲击甚至把工件推起来造成加工后误差很大。本道工序夹具的夹紧元件选用带光面压块的压紧螺钉。旋紧螺钉使其产生的力通过光面压块将工件压紧。带光面压块的压紧螺钉的结构如图3.1所示。图3.1 带

31、光面压块的压紧螺钉（四）钻套、衬套、钻模板及夹具体设计工艺孔的加工需钻、扩、铰三次切削才能满足加工要求。故选用快换钻套（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。根据工艺要求：工艺孔25mm分钻、扩、铰三个工步完成加工。钻、扩、铰，加工刀具分别为：钻孔22mm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mm标准高速铰刀。根据参考文献6表2-1-47可查得钻套孔径结构尺寸如图3.2及表3.1所示。图3.2 快换钻套表3.1 铰工艺孔钻套结构参数如下表：dHD公称尺寸公差222530+0.021+0.0084642125.5181829.555衬套选用固定衬套其结

32、构如图3.3所示。图3.3 固定衬套衬套选用固定衬套其结构参数如表3.2所示。表3.2 固定衬套的结构尺寸dHDC 公称尺寸允差公称尺寸允差30+0.041+0.0202542+0.033+0.01713根据参考文献6表2-1-27固定V型块的结构及主要尺寸如图3.4及表3.3所示。图3.4 V型块表3.3 V型块的主要尺寸NDBHLlL1AA1dd1d2hb4245522068201426221011181012钻模板选用固定式钻模板，工件以底面及45外圆面分别靠在夹具支架的定位快及V型块上定位，用带光面压块的压紧螺钉将工件夹紧。夹具体的设计主要考虑零件的形状及将上述各主要元件联成一个整体。这些主要元件设计好后即可画出夹具的设计装配草图。整个夹具的