CA6140手柄轴车床设计

1、一零件的工艺分析及生产类型确实定零件的工艺性分析通过对该零件图的重新绘制，知原图样的视图正确，完整，尺寸，公差及技术要求齐全。该零件届轴类回转体零件，它的所有外表均需切屑加工，各外表的加工精度和外表粗糙度都不难获得。外表粗糙度要求较高需经多次切削才能满足要求，手柄处镀铭，在镀铭之前须进行抛光处理以使镀铭均匀。本零件的最难加工的地方就是在斜面上钻孔，且要保证孔与键槽成450，需要专用夹具。总体来说,本零件的工艺性较好。1. 零件的生产类型依设计的题目知：生产纲领N=30000万/年,生产类型为大批大量生产零件是机床CA6140的手柄轴，质量为0.445Kg.二选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图选

2、择毛坯该材料为45钢。该零件在工作过程中则经常承受交变载荷，因此应选用锻件，以使金届纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。零件届批量生产，而且零件的轮廓尺寸不大，故采用摸锻成型。这从提高生产率，保证加工精度上考虑，也是应该的。确定机械加工余量，毛坯尺寸和公差钢质摸锻件的公差及机械加工余量按GB/T12362-2003确定。要确定毛坯尺寸公差及机械加工余量，应先确定如下各项因素。(1) 锻件公差等级由该零件的功用和技术要求，确定其锻件公差等级为普通级。(2) 锻件质量Mf根据零件0.445kg,估算为mf=1.0kg.锻件形状复杂系数SS=Mf/Mn该锻件为圆形，假设其最大直径为446mm长126

3、mmMn=1.6kgS=1/1.6=0.62故该零件的形状复杂系数S届S2级。(3) 锻件材质系数M由丁该零件材料为45钢，是碳的质量分数小丁0.65%的碳素钢，故该锻件的材质系数届M1级。(4) 零件外表粗糙度由零件图可知，除417.2mm,415.7mm粗糙度Ra=1.6，圆锥面处Ra=0.8,其余均为6.3。1. 确定机械加工余量根据锻件质量，零件外表粗糙度，形状复杂系数查表5-9,由此得单边余量在厚度方向为1.7-2.2mm,水平方向亦为1.7-2.2mm,即锻件各外径的单面余量为1.7-2.2mm,各轴向尺寸的单面余量为1.7-2.2mm。确定毛坯尺寸上面查的加工余量适用丁机械加工外

4、表粗糙度Ra大丁等丁1.6m。Ra小丁1.6m的外表，余量要适当加大。分析本零件，除417.2mm,415.7mm粗糙度Ra=1.6,其余均为6.3,因此这些外表的毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所查的余量即可。综上所述，确定毛坯尺寸见下表手柄轴毛坯锻件尺寸零件尺寸单面加工余量锻件尺寸417.22421.2!Qn0.0079200.0202424大端440圆锥面244确定毛坯尺寸公差毛坯尺寸公差根据锻件质量，材质系数，形状复杂系数从表5-6,表5-7中查的本零件毛坯尺寸允许偏差见下表手柄轴毛坯锻件尺寸允许偏差锻件尺寸偏差根据421.20.90.3表5-64241.00.44440.20.4221.

5、00.4表5-71021.20.61261.40.62. 设计毛坯图(1)确定圆角半径锻件的外圆角半径按表5-12确定，内圆角半径按表5-13确定。分析本锻件可确定外圆角R2,R3内圆角R3(2)确定模锻斜度按表5-11，外模锻斜度a=3°3确定分模位置由丁毛坯为轴类锻件，应采取轴向分模。为了便丁起模及便丁发现上，下模在模锻过程中的错移，选择最大直径即圆锥面处的对称平面为分模面，分模线为直线，届平直分模线。4确定毛坯的热处理方式钢质毛坯经锻造后应安排正火，以消除残余的锻造应力，并使不均匀的金相组织通过重新结晶而得到细化，均匀的组织，从而改善加工性。三选择加工方法，制定工艺路线定位基准

6、的选择以444的外圆和端面为粗基准，以417.2的外圆和端面为精基准。零件外表加工方法的选择本零件的加工面有外圆，端面，键槽，倒角，倒圆，沟槽，锥面，孑L,螺纹。1417.2的外圆面，未标注公差尺寸，外表粗糙度Ra1.6,需要粗车，半精车，精车2420的外圆，公差等级IT6,需要粗车，半精车，精车。3圆锥面，为保证镀铭均匀，在镀铭之前圆锥面需要粗车，半精车，精车，保证Ra=1.6然后抛光。4槽3x2.15外表粗糙度为Ra3.2，需要粗车，半精车槽1.5x1外表粗糙度为Ra6.3车即可。槽3x0.5外表粗糙度为Ra6.3车即可两孔的外表粗糙度Ra6.3需钻，扩6键槽5314粗糙度Ra6.3需要粗

7、铢，半精铢。7端面本零件为回转体端面，尺寸精度要求不高，所以大端面粗车即可满足要求，但是小端面作为精基准应该粗车，半精车3制定工艺路线工序1正火工序2以420mm处的外圆及端面定位，车大端面，粗车441的外圆工序3以粗车后的440mm处外圆面及端面定位，粗车另一端面，粗车417.2mm的外圆，粗车420mm的外圆，车1.5mmx1mm沟槽，粗车3mmx0.5mm沟槽，粗车3mmx2.15mm沟槽工序4以粗车的420mm的外圆及端面定位，半精车，精车440mm的外圆。工序5以精车后的440mm的外圆及端面定位，半精车，417.2mm的夕卜圆，半精车（|）20mm的外圆，半精车3mmX2.15mm

8、的沟槽工序6精车417.2mm的夕卜圆，精车420mm的外圆，车倒角。工序7以420mm的外圆定位，粗车，半精车，精车圆锥面。工序8粗铁，半精铢键槽工序9抛光工序10镀铭工序11钻，扩414mm孔及48.5mm的螺纹孔工序12攻螺纹工序13去毛刺工序14终检万案一工序1正火工序2粗车小端面，粗车417.2mm的外圆，粗车（|）20mm的外圆粗车，车1.5mmx1mm沟槽，粗车3mmx0.5mm沟槽,粗车3mmx2.15mm沟槽工序3粗车大端面及441mm的外圆工序4半精车小端面，半精车，417.2mm的外圆，半精车420mm的外圆，半精车3mmx2.15mm的沟槽，车倒角工序5精车417.2m

9、m的夕卜圆，精车420mm的外圆工序6以加工过的420mm外圆及端面定位，粗车圆锥面工序7半精车圆锥面工序8精车圆锥面工序9抛光工序10镀铭工序11钻414mm的孔和48.5mm的螺纹孔工序12扩414mm的孔和48.5mm的螺纹孔工序13攻M10的螺纹工序14以420mm圆柱面及端面定位铢键槽5mmx3mmx14mm工序15去毛刺工序16终检方案比较：方案二比方案一更容易保证尺寸精度，方案二以车过的41mm的外圆定位保证了定位精度，方案一的小端面知粗车一次可能不能保证要求的外表粗糙度，方案一的粗加工，精加工拍的比较混乱，不符合加工要求。综上所述，工艺路线应选择方案二。四工序设计1选择加工设备

10、与工艺装备1选择机床根据不同的工序选择机床。a工序1-8是粗车合半精车。各工序的工步数不多，成批生产不要求很高的生产率，故选用卧式车床就能满足要求。本零件外廓尺寸不大，精度要求不是很高，选CM6125即可。b工序11钻孔，可采用专用夹具在立式钻床上加工，故选Z525型立式钻床。c工序14是用整体硬质合金直柄立铁刀粗铁，半精铢键槽，用选用卧式铁床。考虑本零件届成批生产，所选机床使用范围较广为宜，故选常用的X62型铁床能满足加工要求。d工序13攻螺纹，需要丝锥。(2)选择夹具本零件处粗铢及半精铢槽，钻孔等工序需要专用夹具外，其他工序使用通用夹具即可，选用三抓自定心卡盘。3选择刀具根据不同的工序选择

11、刀具A在车床上的加工工序，一般选用硬质合金车刀。加工钢质零件采用YT类硬质合金，粗加工用YT5,半精加工用YT15，精加工用YT30.为提高生产率及经济性，应选用可转位车刀GB5343.1-1985,GB5343.2-198可.B铁刀按表5-104选直柄键槽铁刀键槽bxh=5mmx3mm,半精铢铁刀选择直径d=5mml=8mmL=52mm由于粗铢后宽度方向单边余量1mm,故粗铁时的铁刀选择d=3mml=5mmL=37mmC钻头的选择414mm的孔扩孔选择直柄扩孔钻d=14mm,L=160mml=108mm钻孔是直径方向的余量4mm，所以钻孔时选择直柄麻花钻d=13mml=151mml1=101

12、mm48.5mm的孑L扩孔选择直柄扩孔钻d=8.8mmL=125mml=81mm钻孔时直径方向余量1.5mm,选用直柄麻花钻d=7mml=109mml1=69mm4选择量具本零件届成批生产，一般情况下尽量采用通用量具。根据零件外表的精度要求，尺寸和形状特点，选择如下。a选择外圆量具外圆可选用读数值0.02，测量范围0150游标卡尺表5-108b选择加工轴向尺寸所用量具轴向尺寸所用量具可选用读数值0.05,测量范围0150游标卡尺表5-108选择加工槽所用量具c选择加工槽所用量具槽经粗铁，半精铢两次加工。槽宽及槽深的尺寸公差的等级为：粗铢时均为IT14;半精铢时，槽宽IT13，槽深为IT14.0

13、均可选用读数值为0.02mm,测量范围0150mm的游标卡尺进行测量。2确定工序尺寸1确定圆柱面的工序尺寸圆柱面多次加工的工序至于加工余量有关。本零件个圆柱外表的工序加工余量，工序尺寸及公差，外表粗糙度见下表圆柱外表的工序加工余量，工序尺寸及公差，外表粗糙度/mm加工外表工序双边余量工序尺寸及公差外表粗糙度及经济加工精度粗车半精车精车粗车半精车精车粗车半精车精车417.2mm外圆21.10.9419.200.39418.100.16417.2IT13Ra6.3IT11Ra3.2IT6Ra1.6420g6mm外圆1.61.50.9422.40.39420.900.16200.007£0

14、0.020IT13Ra6.3IT11Ra3.2IT6Ra1.6441mm夕卜圆3441IT13Ra6.32确定各孔的工序尺寸加工对象工序双边余量工序尺寸及公差钻扩钻扩414mm孔1314130.274140.02748.5mm孑L71.5470.274&50.0223确定各端面工序加工余量/mm工序加工外表总加工余量工序加工余量2小端面21.53大端面224小端面20.54确定轴向尺寸a第一段17.2mm的长度L1,由尺寸链可得L1=2mmb第二段17.2mm的长度L2,求解尺寸链可得L2=12.5mmc第二段20mmm的长度L3,由尺寸链可得L3=380.20.1d圆锥面处的轴向长度

15、L4,由尺寸链可得L4=200.10.2(5)确定铢槽的工序尺寸半精铢即可到达零件图样的要求，槽宽5mm,粗铢后半精铢的余量1.5mm,所以粗锐的宽度工序尺寸3.5mm6圆锥面抛光直径余量0.1mm五确定切削用H及基本时间切削用量包括背吃刀量ap，进给量f和切削速度v。确定顺序是先确定ap,f,pp再确定v。1.工序3切削用量及基本时间确实定1切削用量本工序为粗车车端面和外圆。已知材料为45钢，=670MPa，锻件，有外皮；机床为CM6125型卧式车床，工件装卡在三爪自定心卡盘中。确定粗车外圆441mm的切削用量。所选刀具为YT5硬质合金可转为车刀。选刀杆尺寸BxH=16mmx25mm，刀片厚

16、度为4.5mm。根据表5-113,选择车刀几何形状为卷屑槽倒凌型前刀面，前角r0=12后角a0=6，主偏角kr=90，副偏角m=10刃倾角入s=0刀尖圆弧半径r=0.8mma确定背吃刀量ap粗车双边余量为3.0mm所以ap1.5mmppb确定进给量f根据表5-114,在粗车钢料，刀杆尺寸为16mmx25mm,ap小于等于3.0mmf=0.4-0.5mm/r按CM6125车床的进给量，选择f=0.4mm/r确定的进给量尚需满足机床进给机构的轻度要求，故需进行校验。根据表5-123,当钢料=570670MPa,ap<=2mm,f<=0.75mm/rkr=45v=65m/min预计是进给

17、力为760N修正系数kr0Ff=1.0ky=1.0kkTFf=1.17故实际进给力为889.2N,满足要求。c选择刀具磨钝标准及耐用度根据表5-119,车刀后刀面的最大磨损量为1mm,可转位车刀耐用度T=30mind确定切削速度V根据表5-120,当用YT5硬质合金刀具加工=570670MPa,ap<=3mm,f<=0.75mm/r切削速度V=140m/min切削速度的修正系数为ksv=0.8乩=0.65km=0.81k=1.15kMv=kkv=1.0故V=140x0.8x0.65X0.81x1.15=67.8m/minn=1000v/ttd=1000x67.8/3.14X44=4

18、91r/min按CM6125车床的转速，选择n=500r/mine校验机床功率当钢料=570670MPa,ap<=2mm,f<=0.75mm/rv=46m/min时，pc=1.7KW切削功率的修正系数为kkrpc=1.17kg=kmpc=kkpc=1.0kTrpc=1.13ks%=0.83=0.65故实际切削功率为pc=0.72KW满足要求。最后确定的切削用量为：ap=1.5mmf=0.4mm/rn=480r/minv=66.3pm/min基本时间a确定粗车§41mm的外圆基本时间根据表2-21，车外圆的基本时间为Tj1=Li/fn=i(l+l1+l2+l3)/fn式中l

19、=20mml1=2mml2=3mml3=0f=0.4mm/rn=I匕38r/mini=1所以Tj1=8Sb确定车端面的基本时间Tj2=iL/fnL=(dd1)+l+板+Ll3=0d=44mml1=2mml2=4mm所以Tj2=18S因此，总的切削基本时间为26S.2工序2切削用量确定1确定粗车§19.2mm外圆的切削用量所选刀具为YT5硬质合金可转为车刀。选刀杆尺寸BXH=16mmx25mm,刀片厚度为4.5mm。根据表5-113,选择车刀几何形状为卷屑槽倒凌型前刀面，前角0=12后角a0=6，主偏角Kr=90，副偏角E；=10刃倾角入s=0刀尖圆弧半径r=0.8mma确定背吃刀量a

20、p粗车双边余量为2mm所以ap=1mmppb确定进给量f根据表5-114,在粗车钢料，刀杆尺寸为16mmx25mm,ap小于等于3.0mmf=0.4-0.5mm/r按CM6125车床的进给量，选择f=0.4pmm/r确定的进给量尚需满足机床进给机构的轻度要求，故需进行校验。根据表5-123,当钢料=570670MPa,ap<=2mm,f<=0.75mm/rkr=45v=65m/min预计是进给力为760N修正系数kr0Ff=1.0ky=1.0kkTFf=1.17故实际进给力为889.2N,满足要求。c选择刀具磨钝标准及耐用度根据表5-119,车刀后刀面的最大磨损量为1mm，可转位车

21、刀耐用度T=30mind确定切削速度V根据表5-120,当用YT5硬质合金刀具加工=570670MPa,ap<=3mm,f<=0.75mm/r切削速度V=138m/min切削速度的修正系数为ksv=0.8乩=0.65kkTv=0.81k=1.15kMv=kkv=1.0故V=138X0.8X0.65X0.81X1.15=66m/minn=1000v/7td=1000X67.8/3.14X21.2=954r/min按CM6125车床的转速，选择n=1000r/mine校验机床功率当钢料（Tb=570670MPa,ap<=2mm,f<=0.75mm/rv=46m/min时，p

22、c=1.7KW切削功率的修正系数为kkrpc=1.17kr°pc=kmpc=kkpc=1.0kTrpc=1.13ksp°=0.8%=0.65故实际切削功率为pc=0.72KW满足要求。最后确定的切削用量为：ap=1mmf=0.4mm/rn=1000r/minv=66pm/min2粗车§22.4mm外圆的切削用量所选刀具为YT5硬质合金可转为车刀。选刀杆尺寸BxH=16mmx25mm，刀片厚度为4.5mm。根据表5-113,选择车刀几何形状为卷屑槽倒凌型前刀面，前角r0=12后角OCo=6，主偏角Kr=90，副偏角E；=10刃倾角入s=0刀尖圆弧半径r=0.8mma

23、确定背吃刀量ap粗车双边余量为1.6mm所以ap=0.8mmppb确定进给量f根据表5-114,在粗车钢料，刀杆尺寸为16mmx25mm,ap小于等于3.0mmf=0.4-0.5mm/r按CM6125车床的进给量，选择f=0.4pmm/r确定的进给量尚需满足机床进给机构的轻度要求，故需进行校验。根据表5-123,当钢料=570670MPa,ap<=2mm,f<=0.75mm/rkr=45v=65m/min预计是进给力为760N修正系数kr0Ff=1.0k"=1.0kkTFf=1.17故实际进给力为889.2N,满足要求。c选择刀具磨钝标准及耐用度根据表5-119,车刀后刀

24、面的最大磨损量为1mm，可转位车刀耐用度T=30mind确定切削速度V根据表5-120,当用YT5硬质合金刀具加工=570670MPa,ap<=3mm,f<=0.75mm/r切削速度V=138m/min切削速度的修正系数为ksv=0.8乩=0.65kkTv=0.81k=1.15kMv=kkv=1.0故V=138x0.8x0.65X0.81x1.15=66m/minn=1000v/ttd=1000x67.8/3.14X24=875r/min按CM6125车床的转速，选择n=1000r/mine校验机床功率当钢料（rb=570670MPa,ap<=2mm,f<=0.75mm

25、/rv=46m/min时，pc=1.7KW切削功率的修正系数为kkrpc=1.17kropc=kmpc=kk%=1.0kTrpc=1.13kspc=0.8=0.65故实际切削功率为pc=0.72KW满足要求。最后确定的切削用量为：ap=1mmf=0.4mm/rn=1000r/minv=66pm/min3粗车端面的切削用量a0=1.2mmf=0.2mm/rn=1000r/minv=66m/minp4确定沟槽的切削用量进给量f手动转速v=630r/min工序2基本时间确定确定粗车§19.2mm的外圆基本时间根据表2-21，车外圆的基本时间为Tj1=Li/fn=i(l+l1+l2+l3)/

26、fn式中l=20mml1=3mml2=0mml3=0f=0.4mm/rn=16r/mini=1所以Tj1=4S确定粗车§22.4mm的外圆基本时间根据表2-21，车外圆的基本时间为Tj1=Li/fn=i(l+l1+l2+l3)/fn式中l=82mml1=3mml2=0mml3=0f=0.4mm/rn=16r/mini=1所以Tj1=14S(a) 确定车端面的基本时间Tj2=iL/fnL=(dd1)/2+1i+h+l3d=24mm11=2mml2=4mml3=0所以Tj2=6S因此，总的基本时间为24S3工序5切削用量确定1确定精车外圆417.2mm的切削用量。所选刀具为YT30硬质合

27、金可转为车刀。选刀杆尺寸BxH=16mmx25mm,刀片厚度为4.5mm。根据表5-113,选择车刀几何形状为卷屑槽倒凌型前刀面，前角ro=12后角oi0=6，主偏角Kr=30，副偏角伺=10刃倾角入s=0刀尖圆弧半径r£=0.8mm确定背吃刀量ap粗车双边余量为0.9mm所以ap=0.45mmpp确定进给量f根据表5-114,在精车钢料，刀杆尺寸为16mmx25mm,ap小于等于3.0mm,按CM6125车床的进给量，选择f=0.2mm/rp速度V根据表5-120,当用Y30硬质合金刀具加工=570-670MPa,ap<=3mm,f<=0.75mm/r切削速度V=138

28、m/min切削速度的修正系数为ksv=0.8瞄=1.4kkTv=0.81k=1.15kMv=Kv=1.0故V=138X0.8x1.4X0.81x1.15=145m/minn=1000v/7td=1000X67.8/3.14X18.1=2549r/min按CM6125车床的转速，选择n=2500r/min精车§20mm外圆切削用量确定所选刀具为YT30硬质合金可转为车刀。选刀杆尺寸BxH=16mmx25mm，刀片厚度为4.5mm。根据表5-113,选择车刀几何形状为卷屑槽倒凌型前刀面，前角r0=12后角a0=6，主偏角r=30，副偏角r=10刃倾角入s=0刀尖圆弧半径r=0.8mma确

29、定背吃刀量ap粗车双边余量为0.9mm所以ap=0.45mmb确定进给量f根据表5-114,在精车钢料，刀杆尺寸为16mmx25mm,ap小于等于3.0mm,按CM6125车床的进给量，选择f=0.2mm/rc确定切削速度V根据表5-120,当用Y30硬质合金刀具加工=570670MPa,ap<=3mm,f<=0.75mm/r切削速度V=138m/min切削速度的修正系数为ksv=0.8ktv=1.4kZ.81kTv=1.15式中l=20mml1=0mml2=0mml3=0=0.2mm/rn=kMv=kkv=1.0故V=138X0.8x1.4X0.81x1.15=145m/minn

30、=1000v/Ttd=1000X67.8/3.14X20.9=2208r/min按CM6125车床的转速，选择n=2000r/min2基本时间确定确定精车417.2mm的外圆基本时间=i(l+l1+l2根据表2-21,车外圆的基本时间为Tj1=Li/fn式中l=82mml1=0mml2=0mml3=0=0.2mm/rn=33r/mini=1所以Tj1=4S确定精车420mm的外圆基本时间=i(l+l1+l2根据表2-21,车外圆的基本时间为Tj1=Li/fn33r/mini=1所以Tj1=13S因此，总的基本时间为15S工序6切削用量确定1切削用量本工序为粗车圆锥面。已知材料为45钢，=670

31、MPa，锻件，有外皮；机床为CM6125型卧式车床，工件装卡在三爪自定心卡盘中。确定粗车圆锥面的切削用量以小端确定。所选刀具为YT5硬质合金可转为车刀。选刀杆尺寸BxH=16mmx25mm，刀片厚度为4.5mm。根据表5-113,选择车刀几何形状为卷屑槽倒凌型前刀面，前角r0=12后角a0=6,主偏角Kr=90，副偏角Er=10刃倾角入s=0刀尖圆弧半径r=0.8mma确定背吃刀量ap粗车双边余量为5.0mm所以a=2.5mmppb确定进给量f根据表5-114,在粗车钢料，刀杆尺寸为16mmx25mm,ap小于等于3.0mmf=0.4-0.5mm/r按CM6125车床的进给量，选择f=0.4m

32、m/r确定的进给量尚需满足机床进给机构的轻度要求，故需进行校验。根据表5-123,当钢料队=570670MPa,ap<=2mm,f<=0.75mm/rkr=45v=65m/min预计是进给力为760N修正系数kr0Ff=1.0km=1.0k.Ff=1.17故实际进给力为889.2N,满足要求。c选择刀具磨钝标准及耐用度根据表5-119,车刀后刀面的最大磨损量为1mm,可转位车刀耐用度T=30mind确定切削速度V根据表5-120,当用YT5硬质合金刀具加工=570670MPa,ap<=3mm,f<=0.75mm/r切削速度V=140m/min切削速度的修正系数为ksv=0.8ktv=0.65kkTv=0.81S=1.15kMv=kkv=1.0故V=140x0.8x0.65X0.81x1.15=67.8m/minn=1000v/ttd=1000x67.8/3.14X41=526r/min按CM6125车床的转速，选择n=500r/mine校验机床功