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1、全套CAD图纸等，加153893706本科生课程设计CA6140车床杠杆机械加工工艺规程及夹具设计（30mm的下平台夹具设计）学生姓名所在专业机械设计制造及其自动化所在班级指导教师职称副指导教师职称答辩时间2009年 7 月 10 日目 录设计总说明-1.绪论-12杠杆加工工艺规程设计-12.1零件的工艺分析-12.2确定毛坯的制造方式-22.3基面的选择-22.4确定工艺路线-22.5机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定-32.5.1 孔下平面的加工余量-32.5.2宽度为30mm的下平台的加工余量-32.5.3宽度为30mm的下平台台肩的加工余量-42.5.4 2-M6端面的加工余量-4
2、2.6确定切削用量及基本工时-42.6.1工序1：粗、精铣孔下平面-42.6.2工序2：加工孔25到要求尺寸-52.6.3工序3：粗精铣宽度为30mm的下平台-62.6.4工序4： 钻12.7的锥孔-72.6.5工序5：钻M8螺纹孔锪钻14阶梯孔-92.6.6工序6：粗精铣M6上端面-102.6.7工序7：钻2-M6-103粗精铣宽度为30mm的下平台夹具设计-113.1定位基准的选择-113.2定位元件的设计-123.3定位误差分析-133.4夹紧力分析-133.5夹具体槽形与对刀装置设计-153.6夹紧装置及夹具体设计-163.7夹具设计及操作的简要说明-16结束语参考文献设计总说明本设计
3、是CA6140车床杠杆831009零件的加工工艺规程及一些工序的专用夹具设计。CA6140杠杆零件的主要加工表面是平面及孔。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔的加工精度容易。因此，本设计遵循先面后孔的原则。并将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔的加工精度。基准的选择以杠杆外圆面作为粗基准，以孔及其下表面作为精基准。先将底面加工出来，然后作为定位基准，再以底面作为精基准加工孔。整个加工过程选用组合机床。在夹具方面选用专用夹具。考虑到零件的结构尺寸简单，夹紧方式多采用手动夹紧，夹紧简单，机构设计简单，且能满足设计要求。关键词： 杠杆零件；加工工艺；夹具；定位；夹紧CA6140车
4、床杠杆831009夹具设计专业:机械设计制造及其自动化，学号：200611411122，姓名：聂浩锋指导教师：谭光宇课程设计说明书1绪论机械制造技术基础课程设计是我们完成了基础课程和部分技术基础课程之后进行的。它一方面要求我们通过设计能够获得综合运用过去学过的全部课程进行工艺及结构设计的基本能力；也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，同时也是我们一次理论联系实际的实际训练。因此，他在我们的大学生活中占据在相当重要的地位。通过设计，我们学会了熟悉运用机械制造工艺学课程中的基本理论实际知识，解决了一个零件在加工中的定位、夹紧、以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题保证加工
5、质量。由于能力有限，设计尚有很多不足之处，恳请老师能给予批评和指正。2 杠杆加工工艺规程设计2.1零件的工艺分析题目给出的零件是CA6140的杠杆。它的主要的作用是用来支承、固定的。要求零件的配合要符合要求。零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，为此以下是杠杆需要加工表面以及加工表面的位置要求。现分析如下：（1）主要加工面1）铣孔下平面2）小头钻以及与此孔相通的14阶梯孔、M8螺纹孔；3）钻锥孔及铣锥孔平台；4）钻2M6螺纹孔；5）铣杠杆底面及2M6螺纹孔端面。（2）主要基准面1）以45外圆面为基准的加工表面这一组加工表面包括：的孔、杠杆下表面2）以的孔
6、为中心的加工表面这一组加工表面包括：14阶梯孔、M8螺纹孔、锥孔及锥孔平台、2M6螺纹孔及其倒角。本套夹具中用于加工杠杆的小平面和加工12.7是立式铣床。工件以 孔及端面和水平面底为定位基准，在长销、支承板和支承钉上实现完全定位。加工表面：包括粗精铣宽度为30mm的下平台、钻12.7的锥孔，由于30mm的下平台的表面、孔表面粗糙度都为。其中主要的加工表面是孔12.7，要用12.7钢球检查。2.2确定毛坯的制造方式零件的材料HT200。由于年产量为5000件，达到大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，铸造表面质量的要求高，故可采用铸造质量稳定的，适合大批生产的金属模铸造。便于铸造和加工工艺过程
7、，而且还可以提高生产率。2.3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加强肋所在的肩台的表面作为加工的粗基准，可用装夹对肩台进行加紧，利用一个V形块支承45圆的外轮廓作主要定位，以限制四个自由度。再以一面定位消除两个自由度，达到完全定位,就可加工25的孔。（2）精基准的选择 主要考虑到基准重合的问题，和便于装夹，采用25的孔作为精基准。2.4确定工艺路线工艺路线如表2-1所示。表2-1工艺路线工序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阶梯孔工序
8、6粗精铣2-M6上端面工序7钻2-M6螺纹底孔孔，攻螺纹孔2-M6工序8检查2.5机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定根据上述原始资料及加工工艺，考虑到零件的很多表面没有粗糙度要求，不需要加工。从铸造出来即可符合使用要求，因此，只需对需要对铸件表面需要加工的部位留有加工余量。分别确定各个加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下。2.5.1 孔下平面的加工余量采取孔下平面留有2.57540的加工余量。查参考文献1表2-1（以后凡是不注明参考文献的查表都指查参考文献）1），选CT=8。查表2-3，尺寸公差选1.8mm。相应计算如下：最大极限尺寸=30+2.5+CT8/2=33.4mm最小极
9、限尺寸=30+2.5-CT8/2=31.6mm查表2-36，孔下平面的精加工余量为1mm，故粗加工余量2.5-1=1.5mm。2.5.2宽度为30mm的下平台的加工余量采取宽度为30mm的下平台留有33030的加工余量。查表2-1，选CT=8。查表2-3，尺寸公差选1.3mm。相应计算如下：最大极限尺寸=17-3+CT8/2=14.65mm最小极限尺寸=17-3-CT8/2=13.35mm查表2-36，宽度为30mm的下平台的精加工余量为1mm，故粗加工余量3-1=2mm。2.5.3宽度为30mm的下平台台肩的加工余量此台肩留有1mm加工余量2.5.4 2-M6端面的加工余量采取2-M6端面留
10、有34030的加工余量。查表2-1，选CT=8。查表2-3，尺寸公差选1.3mm。相应计算如下：最大极限尺寸=90-3+CT8/2=87.65mm最小极限尺寸=90-3-CT8/2=86.35mm查表2-36，2-M6端面的精加工余量为1mm，故粗加工余量3-1=2mm。根据以上加工余量的确定，即可以毛坯的尺寸。2.6确定切削用量及基本工时2.6.1工序1：粗、精铣孔下平面（1）粗铣孔下平面机床：X52K立式铣床。查参考文献2表3034刀具：硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀），材料：，齿数，此为粗齿铣刀。其单边余量：Z=1.5mm机床主轴转速：实际铣削速度： 工作台每分进给量： 机动时间：辅助时
11、间min（2）精铣孔下平面工件材料： HT200，铸造。机床： X52K立式铣床。参考文献2表3031刀具：高速钢三面刃圆盘铣刀（面铣刀）：， ，齿数12，此为细齿铣刀。精铣该平面的单边余量：Z=0.1mm机床主轴转速：实际铣削速度：工作台每分进给量： 机动时间：辅助时间2.6.2工序2：加工孔25到要求尺寸工件材料为HT200铁，硬度200HBS。孔的直径为25mm，公差为H7，表面粗糙度。加工机床为Z535立式钻床，加工工序为钻、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25mm标准高速铰刀。选择各工序切削用量。（1）
12、确定钻削用量进给量：机床主轴转速：实际切削速度为：v=14m/min.机动时间：=0.41min辅助时间：（2）确定扩孔切削用量进给量：=0.57mm/r机床主轴转速：实际切削速度为：v=21.3m/min 机动时间：=0.22min辅助时间：（3）确定铰孔切削用量进给量：机床主轴转速：实际切削速度为：v=7.8m/min.机动时间：=0.21min辅助时间：2.6.3工序3：粗精铣宽度为30mm的下平台（1）粗铣宽度为30mm的下平台加工条件：工件材料： HT200，铸造。机床：X52K立式铣床。查参考文献2表3034刀具：硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀），材料：， ，齿数，此为粗齿铣刀。取
13、其单边余量：Z=2mm背吃刀量：进给次数：1每齿进给量：由表5-7，按机床的功率510Kw,工件夹具系统的刚度为中等条件，取f =0.06mm/z铣削速度：参照参考文献2表3034，取。得机床主轴转速：参照表4-15，取 n=235r/min实际铣削速度：v=nd/1000=3.14235100/1000=73.8m/min 每转进给量：Vf =f Z=0.068=0.48 mm/r 工作台每分进给量：= Vf n=0.48235=112.8mm/min基本时间t: 查表5-43，根据面铣刀铣平面（对称铣削、主偏角=90）的基本时间计算公式:t=()/。其中，=30mm，=13mm，取=2mm
14、，e =30mm。则有： =0.5（d- ）+(1 3)=0.5(100-)+3=5.3mm。t j1=()/=(30+5.3+2)/112.8=0.331min19.8s取辅助时间tf1=t j115%=3.0s（2）精铣宽度为30mm的下平台工件材料： HT200，铸造。机床： X52K立式铣床。由参考文献2表3031刀具：高速钢三面刃圆盘铣刀（面铣刀）：， ，齿数12，此为细齿铣刀。由表2-36，取精铣该平面的单边余量：Z=1.0mm背吃刀量：进给次数：1每齿进给量：取=0.02mm/z铣削速度：参照参考文献2表3031，取V=0.64m/s机床主轴转速：n=1000V/d=10000.
15、6460/3.14/100122r/min.参照表4-15， n=118r/mim 实际铣削速度：v=nd/1000=3.14118100/1000=37.05m/min 每转进给量：Vf =f Z=0.0212=0.24 mm/r工作台每分进给量：= Vf n=0.24118=28.32mm/min基本时间t: 查表5-43，根据面铣刀铣平面（对称铣削、主偏角=90）的基本时间计算公式:t=()/。其中，=30mm，=13mm，取=2mm，e=30mm。=5.3mm。则有：t j2=()/=(30+5.3+2)/28.32=1.31min79.0s取辅助时间tf2=t j215%=11.8s
16、2.6.4工序4： 钻12.7的锥孔工件材料为HT200铁，硬度200HBS。孔的直径为12.7mm，表面粗糙度。加工机床为Z535立式钻床，钻孔12mm标准高速钢麻花钻，磨出双锥和修磨横刃；扩孔12.7mm标准高速钢扩孔钻。选择各工序切削用量。（1）确定钻削用量背吃刀量的确定：取=6mm。进给量的确定：查表5-22，选取该工步的每转进给量f=0.2mm/r。切削用量的计算：因为该工件的材料为HT200，查表5-22选取切削速度v=22m/min。由式n=1000v/d可以求得：n=100022/(12)=538.53 r/min参照表4-9所列的Z525 型立式钻床的主轴转速，选取n=545
17、r/min，再将n代入n=1000v/d中，得到：v=54512/1000=20.5m/min基本时间t:由表5-41得，其中=3.1mm，=61.66+1=8.66mm，=14mm,取=0mm。所以基本时间t为：取辅助时间tf=t j15%=0.98s（2）确定扩孔切削用量背吃刀量的确定：取=0.35mm。进给量的确定：查表5-32，选取该工件的每转的进给量f=1.1 mm/r 。切削速度的确定：根据相关资料，确定: v=0.4=0.422=8.8m/min由公式n=1000v/d。可以得到：n=10008.8/12.7=220.6r/min按机床选取n=272/min，得切削速度v=nd/
18、1000=10.8m/min基本时间t: 由表5-41得，其中=3.1mm, =（12.7-12）1.66/2+1=1.58mm/min, =14mm, 取=2mm。所以基本时间t为：取辅助时间tf=t j15%=0.15s2.6.5工序5：钻M8螺纹孔锪钻14阶梯孔（1）加工M8底孔工件材料为HT200铁，硬度200HBS。孔的直径为8mm。加工机床为Z535立式钻床，加工工序为钻孔至7，选用7的麻花钻头。攻M8螺纹，选用M8细柄机用丝锥攻螺纹。A钻孔至7进给量： 机床主轴转速：实际切削速度：=0.33m/min机动时间：=0.07min辅助时间B攻M81.5的螺纹机床：Z535立式钻床刀具
19、：细柄机用丝锥（）进给量： 机床主轴转速：实际切削速度：=0.15m/s机动时间：=0.05min辅助时间s（2）锪钻14阶梯孔工件材料为HT200铁，硬度200HBS。孔的直径为14mm，表面粗糙度。加工机床为Z535立式钻床，加工工序为锪钻，加工刀具为：锪钻孔14mm小直径端面锪钻。 进给量：机床主轴转速：实际切削速度：=7.35m/min机动时间：=0.19min辅助时间s2.6.6工序6：粗精铣M6上端面工件材料为HT200铁，硬度200HBS。要求粗糙度，用回转分度仪加工，粗精铣与水平成36的台肩。用立式铣床X52K，使用组合夹具。（1）粗铣M6上端面工件材料： HT200，铸造。机
20、床：X52K立式铣床。刀具：硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀），材料：， ，齿数，此为粗齿铣刀。单边余量：Z=2mm进给量： 机床主轴转速：实际切削速度：=1.57m/s机动时间：=0.47min辅助时间：（2）精铣M6上端面工件材料： HT200，铸造。机床： X52K立式铣床。刀具：高速钢三面刃圆盘铣刀（面铣刀）：， ，齿数12，此为细齿铣刀。精铣该平面的单边余量：Z=1.0mm进给量：机床主轴转速：实际切削速度：=0.4m/s机动时间：=1.05min辅助时间：2.6.7工序7：钻2-M6工件材料为HT200铁，硬度200HBS。孔的直径为6mm。加工机床为Z535立式钻床，加工工序为钻孔
21、至5，选用5的麻花钻头。攻M6螺纹，选用M6细柄机用丝锥攻螺纹。（1）钻锥孔26到25 进给量： 机床主轴转速：实际切削速度：=0.24m/s机动时间：=0.08min辅助时间： （2）攻M61.5的螺纹机床：Z535立式钻床刀具：细柄机用丝锥（）进给量： 机床主轴转速：实际切削速度：=0.15m/s机动时间：=0.05min辅助时间： s3粗精铣宽度为30mm的下平台夹具设计本夹具主要用来粗精铣杠杆宽度为30mm的下平台。由加工本道工序的工序简图可知。粗精铣杠杆宽度为30mm的下平台时，杠杆宽度为30mm的下平台有粗糙度要求，杠杆宽度为30mm的下平台与工艺孔轴线分别有尺寸要求。本道工序是对
22、杠杆宽度为30mm的下平台进行粗精加工。因此在本道工序加工时，主要应考虑提高劳动生产率，降低劳动强度。同时应保证加工尺寸精度和表面质量。3.1定位基准的选择由零件图可知25孔的轴线所在平面和右端面有垂直度的要求是10，从定位和夹紧的角度来看，右端面是已加工好的，本工序中，定位基准是右端面，设计基准是孔25的轴线，定位基准与设计基准不重合，需要重新计算上下端面的平行度，来保证垂直度的要求。在本工序只需要确定右端面放平。为了提高加工效率，现决定用两把铣刀对杠杆宽度为30mm的下平台同时进行粗精铣加工。采用手动夹紧。3.2定位元件的设计本工序选用的定位基准为一面两销定位，所以相应的夹具上的定位元件应
23、是一面两销。因此进行定位元件的设计主要是对固定挡销和带大端面的短圆柱销进行设计。根据参考文献4带大端面的短圆柱销的结构尺寸参数如图3-1所示。图3-1 带大端面的短圆柱销根据参考文献4固定挡销的结构如图3-2所示。图3-2 固定挡销主要结构尺寸参数如下表3-1所示。表3-1 固定挡销的结构尺寸1218142641243.3定位误差分析机械加工过程中，产生加工误差的因素有很多。在这些因素中，有一项因素于机床夹具有关。使用夹具时，加工表面的位置误差与夹具在机床上的对定及工件在夹具中的定位密切相关。为了满足工序的加工要求，必须使工序中各项加工误差之总和等于或小于该工序所规定的工序公差。本夹具选用的定
24、位元件为一面两销定位。带大端面的短圆柱销大端面限制了三个自由度，短圆柱销限制两个自由度，固定挡销限制一个自由度；此定位方式存主要在平面定位误差和间隙引起的定位误差等。2.4夹紧力分析本夹具是在铣钻床上使用的，用于定位的螺钉不但起到定位用，还用于夹紧，为了保证工件在加工工程中不产生振动，必须对“17”六角螺母和”11”螺母螺钉施加一定的夹紧力。由计算公式 Fj=FsL/(d0tg(+1)/2+rtg2) Fj沿螺旋轴线作用的夹紧力 Fs作用在六角螺母L作用力的力臂(mm) d0螺纹中径(mm)螺纹升角()1螺纹副的当量摩擦()2螺杆(或螺母)端部与工件(或压块)的摩擦角()r螺杆(或螺母)端部与
25、工件(或压块)的当量摩擦半径()根据参考文献3其回归方程为 FjktTs其中Fj螺栓夹紧力(N)； kt力矩系数(cm1) Ts作用在螺母上的力矩(N.cm)； Fj =52000=10000N3.4夹具体槽形与对刀装置设计定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台U形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。定向键可承受铣削时产生的扭转力矩，可减轻夹紧夹具的螺栓的负荷，加强夹具在加工中的稳固性。根据参考文献4定向键的结构如图3-3所示。图3-3 定向键根据参考文献4夹具U型槽的结构如图3-4所示。图3-4 U型槽
26、主要结构尺寸参数如下表3-2所示。表3-2 U型槽的结构尺寸螺栓直径12143020对刀装置由对刀块来实现，用来确定刀具与夹具的相对位置。由于本道工序是完成杠杆宽度为30mm下平台的粗精铣加工，所以选用直角对刀块。根据GB224380直角对到刀块的结构和尺寸如图3-5所示。图3-5 直角对刀块塞尺选用平塞尺，其结构如图3-6所示。图3-6 平塞尺塞尺尺寸如表3-3所示。表3-3 平塞尺结构尺寸公称尺寸H允差dC3-0.0060.253.5夹紧装置及夹具体设计夹紧装置采用移动的A型压板来夹紧工件，采用的移动压板的好处就是加工完成后，可以将压板松开，然后退后一定距离把工件取出。移动压板的结构如图3
27、-7所示。图3-7 移动压板主要结构尺寸参数如表3-4所示。表3-4 移动压板结构尺寸973011364081641.512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。整个夹具的结构夹具装配图ZJX-02所示。3.6夹具设计及操作的简要说明本夹具用于在立式铣床上加工杠杆的小平面和加工12.7。工件以孔及端面和水平面底为定位基准，在短销、支承板和支承钉上实现完全定位。采用转动A型压板夹紧工件。当加工完一边，可松开螺钉、螺母、支承钉来加工另一边。一次加工小平面和加工12.7，如夹具装配图ZJX-02所示。结束语从2009年6月26日
28、开始，我们要进行维持三周的机械设计制造技术基础的课程设计机械夹具设计，而本人选择了CA6140车床杠杆的中铣30mm小平面的夹具设计。经过十多天来的努力,本人的此次课程设计方案终于最终定案。本次课程设计主要经历了两个阶段：第一阶段是机械加工工艺规程设计，第二阶段是专用夹具设计。第一阶段我们运用了基准选择、切削用量选择计算、机床和刀具选用、时间定额计算等方面的知识；夹具设计的阶段运用了工件定位、夹紧机构及零件结构设计等方面的知识。通过此次设计，我们基本掌握了零件的加工过程分析、工艺文件的编制、专用夹具设计的方法和步骤等。学会了查相关手册、选择使用工艺装备等等。总的来说，这次设计，使我们在基本理论
29、的综合运用及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练。提高了我们的思考、解决问题创新设计的能力，强化了生产实习中的感性认识，为以后的设计工作打下了较好的基础。本设计研究过程中仍然存在不足之处，有的问题还待于进一步深入，具体如下：（1）缺乏实际工厂经验，对一些参数和元件的选用可能不是非常合理，有一定的浪费。（2）与夹具相关的刀具和量具的了解还不太清楚。（3）系统的设计不太完善，在与计算机配合进行精确的数据采集和控制上还有一些不足。（4）使用有一定的局限：人工操作多，零部件磨损度在实际中尚不明确。由于能力所限，设计中的不足之处，恳请各位老师、同学们批评指正！在此，要感谢我们的指导老师谭光宇老师不厌其烦的细心指导。参考文献1邹青，机械制造技术基础课程设计指导教程M，北京：机械工业出版社，2004.82 李洪，机械加工工艺手册M，北京：机械工业出版社，1990。3 金属机械加工工艺人员手册修订组，金属机械加工工艺人员手册M，上海：上海科学技术出版社，1979。4 薛源顺,机床夹具设计(第二版) M,机械工业出版社,2003.15于骏一，邹青，机械制造技术基础M，北京：机械工业出版社，2004.1(2009.1重印)6艾兴，肖诗纲编.切削用量简明手册M.北京：机械工业出版社，1994
