K541- CA6140车床对开螺母工艺及车外圆夹具设计
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K541-
CA6140车床对开螺母工艺及车外圆夹具设计
K541
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- 内容简介：
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课程设计机械制造技术课程设计说明书设计题目： 制定开和螺母零件的加工工艺， 设计夹具 序言机械制造工艺学课程设计是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的总复习。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计，了解并认识一般机器零件的生产工艺过程，巩固和加深已学过的技术基础课和专业课的知识，理论联系实际，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，为今后的工作打下一个良好的基础，并且为后续课程的学习大好基础。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。I目录：目录1第1章 零件的分析21.1 零件的作用21.2 零件的工艺分析2第2章 工艺规程设计32.1 确定毛坯的制造形式32.2 几面选择32.3 制定工艺路线32.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定42.5 确定切削用量及基本工时4第3章 专用夹具设计73.1 研究原始质料73.2 定位基准的选择73.2.1 定位方案的选择73.3 切削力及夹紧力的计算73.4 误差分析与计算83.5 夹具体设计93.6 夹具设计及操作的简要说明10参考文献11致谢12第1章 零件的分析1.1 零件的作用题目所给定的零件是CA6140车床上的对开螺母，也称开合螺母。其作用是为了传递机床梯形丝杠的动力。当开合螺母处于“开”的位置（即其手柄在上方）时，丝杠（或称“丝杆”）的旋转运动将无法传递给溜板箱；反之，则丝杠的旋转运动将传递给溜板箱，由溜板箱将其转换成溜板的直线运动，完成刀具的纵向移动，平时机床溜板用光杠传动的，车螺纹的时候对开螺母闭合，用梯形丝杠传动，从而完成诸如车削螺纹等工作。1.2 零件的工艺分析该零件结构比较简单，其主要加工的面只有62、52外圆柱面，M41.5的梯形螺纹。因此先将零件当做轴类零件进行加工，再扩孔，进行螺纹加工，钻4个螺纹孔，最后再将零件切开一分为二。零件精度及表面粗糙度要求较高，因此要合理安排精加工，以保证达到要求。零件图：第2章 工艺规程设计2.1 确定毛坯的制造形式零件材料为球墨铸铁,考虑到球墨铸铁的抗缺口敏感性，减震性和耐优良等特点,因此应该选用铸件,以便使开合螺母在使用中耐磨性良好,保证零件工作可靠。将融化了的金属浇注到旋转着的模型中，由于离心力的作用，金属液粘贴于模型的内壁上，凝结后所得铸件外形与模型内壁的形状相同，使用这种方法可以毋需浇注口，故能显著地减少金属的消耗。由于免除了砂型和制模的设备，以及减少了铸工车间的面积，生产成本就有了降低；这样得来的铸件具有紧密与微细的颗粒结构及较好的机械性能。因此采用离心铸造,这从提高生产率、保证加工精度来考虑也是应该的。2.2 几面选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证、生产率得到提高。否则不但加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。粗基准的选择：对于一般轴类零件而言，以外圆作为粗基准是完全合理的。因此对本零件来说，选择以62外圆柱面作为粗基准面加工62外圆柱面和右端面。精基准的选择：使用经过加工的表面作为定位基准，采用加工了的62外圆柱面和右端面作为精基准。2.3 制定工艺路线制定工艺路线的出发点，是应该使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到妥善的保证。在生产纲领已确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。工艺路线方案工序1：粗车62外圆及端面。工序2：粗车、半精车62和52外圆。工序3：精车62和52外圆。工序4：粗镗、精镗31.5。工序5：粗车梯形螺纹。工序6：精铰梯形螺纹。工序7：切断。工序8：精铣R23圆弧，去除毛刺。工序9：钻孔M6螺纹底孔孔，去除毛刺。工序10：攻M6螺纹底孔。工序11：终检。2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定由机械制造工艺简明手册表2.2-3、2.2-5、2.2-4、2.2-1可确定毛坯尺寸及公差。根据上述原始材料及加工工艺，分别对各加工表面的机械加工余量、工序尺寸确定如下：一端面粗车至113 l=2；62外圆粗车至62 2z=3；另一端面粗车至111 l=2；62外圆粗车至62 2z=3；52外圆精车至52 2z=0.3；半精车至52.3 2z=1.1；粗车至53.4 2z=1.6；62左轴肩面精车至103 l=0.3；半精车至102.7 l=0.7；粗车至102 l=1；62右轴肩面精车至8 l=0.3；半精车至8.3 l=0.7；粗车至9 l=1；31.5精镗至31.5 2z=1； 粗镗至30.5 2z=2；2.5 确定切削用量及基本工时工序7：钻2X5孔并加工螺纹孔2XM6。本工序采用计算法确定切削用量。（1）机床：摇臂钻床Z35（2）刀具选择：选用高速钢,锥柄标准麻花钻5，M6丝锥。（3）确定切削用量：2个孔共走2次刀,由切削手册表11-2，f=0.13mm/r, V=18m/min，n=1000*18/(3.14*5)=1146.5 r/min，根据机械制造工艺设计简明手册表4.2-12，取n机=1320r/min,所以 V =3.1413205/1000=20.7m/min 。（4）计算基本工时：钻孔工时：tm1= 2*l/fn=2(3+16+3)/(0.13*1320) =0.26min。攻丝工时：t= (l+l1+l2)/fn+(l+l1+l2)/fn0l1=(1-3)p, l2 =(2-3)pn0为丝锥或工件回程的转速，p为加工螺纹的螺距。根据机械加工工艺设计简明手册表2.3-20，P=1所以tm2=2*2(16+2+2)/(0.13*1000)=0.62 min。工序7：切断机床：铣床X63刀具：根据参照参考文献1表217，选细齿锯片铣刀切削深度：根据参考文献3表查得：进给量,根据参考文献1表查得切削速度。机床主轴转速：，按照参考文献取。实际切削速度：进给量：工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度： =63mm刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间： 最后，将以上各工序切削用量、工时定额的计算结果，连同其他加工数据，一并填如机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片中。第3章 专用夹具设计3.1 研究原始质料利用本夹具主要用来加工车外圆，加工时除了要满足粗糙度要求外，还应满足轴线间公差要求。为了保证技术要求，最关键是找到定位基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。3.2 定位基准的选择由零件图可知，零件内孔有多个槽，各个孔之间要保证一定的同心度。尺寸精度有一定要求。其设计基准为工件的端面，为了使工艺基准与设计基准统一，所以选择了以端面作为定位基准。为了提高加工效率及方便加工，决定车床上加工，高速镗刀进行加工。同时，为了缩短辅助时间，准备采用手动螺旋夹紧。3.2.1 定位方案的选择定位基准选择好后，本次设计采用V型块和端面定位，端面限制3个自由度，V型块限制2个自由度，加一个活动V型块夹紧，完全限制了零件的6个自由度，达到完全定位。3.3 切削力及夹紧力的计算切削刀具：硬质合金镗，则 式中：1.5mm，50m/min，f0.5mm/r，（）计算结果 = 1459.699N选用压板压紧，实际加紧力N应为 式中，和是夹具定位面及加紧面上的摩擦系数，0.5。 压板用螺母拧紧，由机床夹具设计手册表1-2-23得螺母拧紧力根据杠杆原理压板实际加紧力为 此时已大于所需的1460N的夹紧力，故本夹具可安全工作。3.4 误差分析与计算定位误差是指由于定位不准而引起某一工序尺寸或位置要求方面的加工误差。对夹具设计中采用的某一定位方案，只要其可能产生的定位误差小于工件相关尺寸或位置公差的1/3，即可认为该定方案符合加工精度的要求。工件在车床夹具上加工时，加工误差的大小受工件在夹具上的定位误差、夹具误差、夹具在主轴上的安装误差和加工方法误差的影响。如夹具图所示，在夹具上加工时，尺寸的加工误差的影响因素如下所述：（1）定位误差由于C面既是工序基准，又是定位基准，基准不重合误差为零。工件在夹具上定位时，定位基准与限位基准是重合的，基准位移误差为零。因此，尺寸的定位误差等于零。（2）夹具误差夹具误差为限位基面与轴线间的距离误差，以及限位基面相对安装基面C的平行度误差是0.01.（3）安装误差因为夹具和主轴是莫氏锥度配合，夹具的安装误差几乎可以忽略不计。（4）加工方法误差如车床主轴上安装夹具基准与主轴回转轴线间的误差、主轴的径向跳动、车床溜板进给方向与主轴轴线的平行度或垂直度等。它的大小取决于机床的制造精度、夹具的悬伸长度和离心力的大小等因素。一般取=/3=0.05/3=0.017mm零件的车床夹具总加工误差是： 精度储备：故此方案可行。3.5 夹具体设计 对夹具体的设计的基本要求（1）应该保持精度和稳定性在夹具体表面重要的面，如安装接触位置，安装表面的刀块夹紧安装特定的，足够的精度，之间的位置精度稳定夹具体，夹具体应该采用铸造，时效处理，退火等处理方式。（2）应具有足够的强度和刚度保证在加工过程中不因夹紧力，切削力等外力变形和振动是不允许的，夹具应有足够的厚度，刚度可以适当加固。（3）结构的方法和使用应该不错夹较大的工件的外观，更复杂的结构，之间的相互位置精度与每个表面的要求高，所以应特别注意结构的过程中，应处理的工件，夹具，维修方便。再满足功能性要求（刚度和强度）前提下，应能减小体积减轻重量，结构应该简单。（4）应便于铁屑去除在加工过程中，该铁屑将继续在夹在积累，如果不及时清除，切削热的积累会破坏夹具定位精度，铁屑投掷可能绕组定位元件，也会破坏的定位精度，甚至发生事故。因此，在这个过程中的铁屑不多，可适当增加定位装置和夹紧表面之间的距离增加的铁屑空间：对切削过程中产生更多的，一般应在夹具体上面。（5）安装应牢固、可靠夹具安装在所有通过夹安装表面和相应的表面接触或实现的。当夹安装在重力的中心，夹具应尽可能低，支撑面积应足够大，以安装精度要高，以确保稳定和可靠的安装。夹具底部通常是中空的，识别特定的文件夹结构，然后绘制夹具布局。图中所示的夹具装配。加工过程中，夹具必承受大的夹紧力切削力，产生冲击和振动，夹具的形状，取决于夹具布局和夹具和连接，在因此夹具必须有足够的强度和刚度。在加工过程中的切屑形成的有一部分会落在夹具，积累太多会影响工件的定位与夹紧可靠，所以夹具设计，必须考虑结构应便于铁屑。此外，夹点技术，经济的具体结构和操作、安装方便等特点，在设计中还应考虑。在加工过程中的切屑形成的有一部分会落在夹具，切割积累太多会影响工件的定位与夹紧可靠，所以夹具设计，必须考虑结构应便排出铁屑。3.6 夹具设计及操作的简要说明（1）夹具的总体结构应力力求紧凑、轻便，悬臂尺寸要短，重心尽可能靠近主轴。（2）当工件和夹具上个元件相对机床主轴的旋转轴线不平衡时，将产生较大的离心力和振动，影响工件的加工质量、刀具的寿命、机床的精度和安全生产，特别是在转速较高的情况下影响更大。因此，对于重量不对称的夹具，要有平衡要求。平衡的方法有两种：设置平衡块或加工减重孔。在工厂实际生产中，常用适配的方法进行夹具的平衡工作。（3）为了保证安全，夹具上各种元件一般不超过夹具的圆形轮廓之外。因此，还应该注意防止切削和冷却液的飞溅问题，必要时应该加防护罩。 参考文献1吴 拓主编机械制造工艺与机床夹具课程设计指导.北京：机械工业出版社，20102艾兴、肖诗纲主编切削用量简明手册M.北京：机械工业出版社.3李益民主编.机械制造工艺设计简明手册M .北京：机械工业出版社，19934孟少农主编.机械加工工艺手册.机械工业出版社，19915王 栋主编.机械制造工艺课程设计指导书M.北京：机械工业出版社6梅 伶主编.模具课程设计指导北京：机械工业出版社，20107王卫卫主编.材料成形设备北京：机械工业出版社，20108甘永立主编.几何公差与检测上海：上海科学技术出版社，20089孙 桓、陈作模、葛文杰主编.机械原理北京：高等教育出版社，200610崇 凯主编.机械制造技术基础.化学工业出版社，199311王绍俊主编.机械制造工艺设计手册.机械工业出版社，198712黄如林主编.切削加工简明实用手册.化学工业出版社，200413薛源顺主编.机床夹具设计.机械工业出版社，199514陈于萍、高晓康主编.互换性与测量技术.北京高等教育出版社，2005.15司乃钧，许德珠主编.热加工工艺基础. 高等教育出版社，199116张龙勋主编.机械制造工艺学课程设计指导及习题.机械工业出版社，1999.11致谢课程设计是我们机械专业学生在校学习的一个总结性的理论和实践相结合的教学环节，是综合运用所学知识和技能的具体实践过程。通过这次课程设计，使我对所学的专业知识有了更深刻的理解和认识，并为我今后从事机械相关工作树立了坚定的信心。我这次课程设计的题目是CA6140开合螺母的工艺工装设计，其中涉及到了很多曾经学过的计算，验算等以
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