机械制造工艺学课程设计CA6140车床的杠杆结构.doc

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1、北 华 航 天 工 业 学 院机械制造专业方向课程综合设计课程设计报告报告题目： 机械制造专业方向课程综合设计 作者所在系部： 机械工程系 作者所在专业： 机械设计制造及其自动化 作者所在班级： B08111 作 者 姓 名 ： 刘元东 指导教师姓名： 赵忠泽 完 成 时 间 ： 目 录 序言一、零件图的分析1.1、生产类型1.2、零件的作用1.3、零件的结构特点及工艺分析二、工艺规程设计2.1、确定毛坯的制造形式2.2、基面的选择 2.2.1、粗基准的选择 2.2.2、精基准的选择 2.3、工件表面加工方法的选择2.4、确定工艺路线2.5、工艺方案的比较和分析2.6机械加工余量、工序尺寸及毛

2、坯尺寸的确定 2.6.1、40外圆表面沿轴线长度方向 2.6.2、圆柱内孔25H9 2.6.3、30凸台上28 2.6.4、30凸台厚度方向的加工余量及公差 2.6.5、宽度为30表面上10H7（）2.7确定切削余量 2.7.1 工序的切削用量的确定 2.7.2 工序的切削用量的确定 2.7.3 工序的切削用量的确定 2.7.4 工序的切削用量的确定 2.7.5 工序的切削用量的确定三、夹具的设计 3.1、确定设计方案 3.2、定位元件设计 3.3、计算铣削力、扭矩及校验机床功率 3.4、定位误差的分析四、 设计心得五、 参考文献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

3、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的对所有各课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实践的训练，因此，它在我们四年的大学生活很重占有重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作惊醒一次适应性训练，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1.1零件的作用题目所给的零件是CA6140车床的杠杆结构，此零件的作用是支撑、固定，传递扭矩，帮助改变机床工作台的运动方向，要求零件的配合符合要求。1.2零件的工艺分析 杠杆的25

4、孔的轴线和两个端面有着垂直度的要求。现分述如下：本夹具用于历立式铣床上，加工40凸台端面。工件以25孔及端面和水平面底、30的凸台分别用定位销实现完全定位。铣40端面时工件为悬臂，为了防止加工时变形，采用螺旋辅助支承与工件接触后，用螺母锁紧。要加工的主要工序包括：粗精铣宽度为40的上下平台、钻10H7的孔、钻2x8H7（）的小孔、粗精铣30的上下表面。 加工要求有：40的平台的表面粗糙度各为Ra6.3um（上平台）、Ra3.2um（下平台）、10H7的孔为Ra3.2um。2x8H7（）孔有平行度分别为0.1um(A)、0.15um（A)。杠杆有过渡圆角为R5，其他的过渡圆角为R3，其中主要的加

5、工表面是30得端面，要用游标卡尺检查。二 工艺规程的设计2.1确定毛坯的制造形式零件的材料是HT200。考虑到零件在工作中处于润滑状态，采用润滑效果较好的铸铁。由于年生产量很高，达到了中批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，铸造的表面要求质量高，故可以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，而且还可以提高生产率。查参考文献得：各加工表面表面总余量、加工表面、基本尺寸、加工余量等级、加工余量数值说明2.2基面的选择基面的选择是工艺规程设计的重要工作之一。基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大

6、批报废，使生产无法正常进行。 （1）粗基准的选择。对于本零件而言，按照粗基准的选择原则，选择本零件的加工表面就是宽度为40的肩面表面作为加工的粗基准，可用压板对肩台进行加紧，利用一组V型块支承40的外轮廓作主要定位，以消除以消除z、z、y、y四个自由度。再以一面定位消除x、x两个自由度，达到完全定位,就可加工25（H9）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(H9)的孔作为精基准。23、工件表面加工方法的选择本零件的加工表面有：粗精铣宽度为40mm的上下平台、钻28的小孔 、粗精铣30凸台的平台。材料为HT200，加工方法选择如下：1、 40mm圆柱的上平台：

7、公差等级为IT8IT10,表面粗糙度为Ra6.3，采用粗铣精铣的加工方法。2、 40mm圆柱的下平台：公差等级为IT8IT10,表面粗糙度为Ra3.2，采用采用粗铣精铣的加工方法。3、 30mm的凸台上下表面：公差等级为IT13，表面粗糙度为Ra6.3，采用粗铣精铣的加工方法。4、 钻25（H9）内孔：公差等级为IT6IT8，表面粗糙度为Ra3.2，采用钻孔扩孔钻钻孔精铰的加工方法，并倒145内角。5、 钻2x8（H7）内孔：公差等级为IT6IT8,采用钻孔粗铰精铰的加工方法。24、确定工艺路线(1)、工艺路线方案一：铸造时效涂底漆工序：铣宽度为40mm的上下平台和宽度为30mm的平台工序：铣

8、宽度为30mm的凸台表面工序：钻孔使尺寸达到23mm。工序：扩孔钻钻孔23使尺寸达到24.8mm。工序：铰孔24.8使尺寸达到25(H9)。工序VI：钻、粗、精铰28的孔工序：检验入库。(2)、工艺路线方案二：铸造时效涂底漆工序：粗铣宽度为40mm的上平台和宽度为30mm的平台。工序：精铣宽度为40mm的上平台和宽度为30mm的平台。工序：粗铣宽度为40mm的下平台。工序：精铣宽度为40mm的下平台。工序：扩铰孔使尺寸达到25(H9)。工序：粗铣宽度为30mm的凸台表面。工序：精铣宽度为30mm的凸台表面。 工序：钻铰28的小孔使尺寸达到8。 工序：钻绞10H7的孔。 工序：检验入库。25、工

9、艺方案的比较和分析：上述两种工艺方案的特点是：方案一是根据宽度为40mm的上下肩面作为粗基准， 25孔作为精基准，所以就要加工25孔时期尺寸达到要求的尺寸，那样就保证了28小孔的圆跳动误差精度等。而方案二则根据25孔加工40的上下表面和30的凸台表面，因为他们的加工与25有着一定的定位精度和形状去误差，先粗加工，接着半精加工，精加工，减少了安装次数，同时也减少了安装误差。所以决定选择方案二作为加工工艺路线比较合理。由于生产类型为大批生产，故加工设备宜以采用通用机床为主，辅以少量专用机床。其生产方式为以通用机床加专用夹具为主，辅以少量专用机床的流水生产线。工件在各级床上的装卸及各机床间的传送均由

10、人工完后。粗精铣宽度为40mm的上下平台和宽度为30mm的平台。考虑到工件的定位夹紧方案及夹具结构设计等问题，采用立铣，选择X50K立式铣床，刀具选D=20mm的削平型立铣刀、专用夹具、专用量具和游标卡尺。粗精铣宽度为30mm的凸台表面。采用X50K立式铣床，刀具选D=20mm的削平型铣刀，专用夹具、专用量检具和游标卡尺。钻直径为23的孔。采用立式Z535型钻床，刀具选D=23mm的锥柄孔钻（莫氏锥度3号刀），专用钻夹具和专用检具。扩孔钻钻孔23使尺寸达到24.8mm。采用立式Z535型钻床，刀具选D=24.7mm的锥柄扩孔钻（莫氏锥度3号刀），专用钻夹具和专用检具。铰孔25（H9）使尺寸达到

11、25(H9)。采用立式Z535型钻床，刀具选D=25mm的锥柄机用铰刀，并倒145的倒角钻用铰夹具和专用检量具。钻28的孔使尺寸达到8。采用立式Z518型钻床，刀具选用D=7.8mm的直柄麻花钻，专用钻夹具和专用检量具。粗铰28螺纹孔使尺寸达到7.96mm。采用立式Z518型钻床，选择刀具为D=8mm直柄机用铰刀，使用专用夹具和专用量检具。精铰28小孔使尺寸达到8（H7）。采用立式Z518型钻床，选择刀具为D=8mm的直柄机用铰刀，使用专用的夹具和专用的量检具。2.6机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定杠杆的零材料是HT200，毛坯的重量约为2KG，生产类型为成批生产，采用金属模铸造毛坯。根

12、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。1，40外圆表面沿轴线长度方向及宽度为30的平台高度方向的加工余量及公差查机械制造工艺设计简明手册表2.23，其中铸造模选用金属模铸造，铸造材料是HT200，公差等级为为79级。查表2.24，尺寸公差等级选取8级，加工余量等级选取F，基本尺寸是54，在0100之间，故加工余量在1.52.0之间，现取2.0，长度方向的偏差是。2，圆柱内孔25H9毛坯为实心，不冲出孔。内孔的精度要求是H9，参照机械制造工艺设计简明手册表2.39确定工序尺寸及余量为：钻孔：23 扩孔：24.8 2Z=1.8绞孔：25H9（） 2Z=0.

13、23, 30凸台上28内孔的尺寸8H7（），参照机械制造工艺设计简明手册表 2.39确定工序尺寸及余量为：钻孔：7.8绞孔：8H7（） 2Z=0.24，30凸台厚度方向的加工余量及公差查机械制造工艺设计简明手册表2.23，其中铸造模选用金属模铸造，铸造材料是HT200，公差等级为为79级。查表2.24，尺寸公差等级选取8级，加工余量等级选取F，基本尺寸是15，在0100之间，故加工余量在1.52.0之间，现取2.0。 5， 宽度为30表面上10H7（）内孔尺寸10H7（），参照机械制造工艺设计简明手册表 2.39确定工序尺寸及余量为：钻孔：9.8 绞孔：10H7（） 2Z=0.22.7确定切削

14、余量粗铣宽度为40mm的上平台和宽度为30mm的平台加工条件：工件材料： HT200，金属模铸造。机床：X52K立式铣床刀具：硬质合金端铣刀，材料：YG8，D=125mm ，齿数z=6，寿命T=180min, ,此为粗齿铣刀。因其单边余量：Z=1.3mm所以铣削深度：每齿进给量：根据切削用量简明手册表3.5，取铣削速度：根据机械制造设计工艺手册，取。由式2.1得机床主轴转速：查机械制造设计工艺简明手册 实际铣削速度：进给量： 工作台每分进给量：精铣40mm的上平台及宽度为30的平台工件材料： HT200，铸造。机床： X52K立式升降台铣床。刀具：高速钢立铣刀：， ，齿数10，此为细齿铣刀。精

15、铣该平面的单边余量：Z=0.7mm铣削深度：每齿进给量：根据切削用量简明手册表3.5，f=1.2-2.7,取f=2.0,铣削速度：根据机械制造设计工艺手册,V=0.35m/s,机床主轴转速：查机械制造设计工艺简明手册X52K机床主轴转速，取实际铣削速度：进给量，由式（2.3）有：工作台每分进给量： 粗铣40mm的下平台加工条件：工件材料： HT200，金属模铸造。机床：X52K立式铣床刀具：硬质合金端铣刀，材料：YG8，D=125mm ，齿数z=6，寿命T=180min, ,此为粗齿铣刀。因其单边余量：Z=1.3mm所以铣削深度：每齿进给量：根据切削用量简明手册表3.5，取铣削速度：根据机械制

16、造设计工艺手册，取。由式2.1得机床主轴转速：查机械制造设计工艺简明手册 实际铣削速度：进给量： 工作台每分进给量： 精铣40mm的下平台工件材料： HT200，铸造。机床： X52K立式升降台铣床。刀具：高速钢端铣刀：， ，齿数10，此为细齿铣刀。精铣该平面的单边余量：Z=0.7mm铣削深度：每齿进给量：根据切削用量简明手册表3.5，f=1.2-2.7,取f=2.0,铣削速度：根据机械制造设计工艺手册,V=0.35m/s,机床主轴转速：查机械制造设计工艺简明手册X25K机床主轴转速，取实际铣削速度：进给量，由式（2.3）有：工作台每分进给量： 扩铰孔使尺寸达到25(H9)。1，加工条件工件材

17、料：HT200灰铸铁，金属模铸造。加工要求：钻、扩、绞25(H9)的孔。机床：立式Z535型钻床刀具：钻孔的锥柄麻花钻钻头材料是高速钢，总长度L为253，刀柄长度l为98；扩孔的锥柄麻花钻钻头材料是高速钢，总长度L为281，刀柄长度l为121；绞孔的锥柄机用铰刀材料是硬质合金，总长度L为268，刀柄长度l为240。2，计算切削用量（1） 钻孔23 根据切削用量简明手册表2.7得，f=0.50/r；表2.15得，v=14m/min。 n=193.05r/min 根据机械制造设计工艺手册按钻床选取n=195r/min； 所以实际的切削速度 v=14m/min （2）扩孔24.8 根据切削用量简明手

18、册表2.7得，f=0.50/r；表2.15得，v=14m/min。 n=180.4r/min 根据机械制造设计工艺手册按钻床选取n=195r/min； 所以实际的切削速度 v=14m/min（3） 绞孔25H7 根据切削用量简明手册表2.7得，f=2.0/r；表2.15得，v=10m/min。 n=127.32r/min 根据机械制造设计工艺简明手册按钻床选取n=140r/min； 所以实际的切削速度 v=11m/min粗铣30mm的下平台加工条件：工件材料： HT200，金属模铸造。机床：X52K立式铣床刀具：硬质合金端铣刀，材料：YG8，D=125mm ，齿数z=6，寿命T=180min,

19、 ,此为粗齿铣刀。因其单边余量：Z=1.3mm所以铣削深度：每齿进给量：根据切削用量简明手册表3.5，取铣削速度：根据机械制造设计工艺手册，取。由式2.1得机床主轴转速：查机械制造设计工艺简明手册 实际铣削速度：进给量： 工作台每分进给量：精铣宽度为30mm的凸台表面 工件材料： HT200，铸造。机床： X52K立式升降台铣床。刀具：高速钢端铣刀：， ，齿数10，此为细齿铣刀。精铣该平面的单边余量：Z=0.7mm铣削深度：每齿进给量：根据切削用量简明手册表3.5，f=1.2-2.7,取f=2.0,铣削速度：根据机械制造设计工艺手册,V=0.35m/s, 机床主轴转速：查机械制造设计工艺简明手

20、册X25K机床主轴转速，取实际铣削速度：进给量，由式（2.3）有：工作台每分进给量： 钻铰28的小孔使尺寸达到8H71，加工条件工件材料：HT200灰铸铁，金属模铸造。加工要求：钻、绞8H7的孔。机床：立式Z535型钻床刀具：钻孔的锥柄麻花钻钻头材料是高速钢，总长度L为156，刀柄长度l为81；绞孔的锥柄机用铰刀材料是硬质合金，总长度L为156，刀柄长度l为139。2，计算切削用量（1）钻孔7.8 根据切削用量简明手册表2.7得，f=0.25/r；表2.15得，v=16m/min。 n=653r/min 根据机械制造设计工艺手册按钻床选取n=750r/min； 所以实际的切削速度 v=18m/

21、min（2）绞孔8H7 根据切削用量简明手册表2.25得，f=0.2/r；表2.15得，v=10m/min。 n=398r/min 根据机械制造设计工艺简明手册按钻床选取n=400r/min； 所以实际的切削速度 v=10m/min 钻绞10H7的孔 1，加工条件工件材料：HT200灰铸铁，金属模铸造。加工要求：钻、绞10H7的孔。机床：立式Z535型钻床刀具：钻孔的锥柄麻花钻钻头材料是高速钢，总长度L为156，刀柄长度l为81；绞孔的锥柄机用铰刀材料是硬质合金，总长度L为156，刀柄长度l为139。2，计算切削用量（1）钻孔9.8 根据切削用量简明手册表2.7得，f=0.25/r；表2.15

22、得，v=16m/min。 n=519r/min 根据机械制造设计工艺手册按钻床选取n=530r/min； 所以实际的切削速度 v=16.3m/min（2）绞孔10H7 根据切削用量简明手册表2.25得，f=0.2/r；表2.15得，v=10m/min。 n=318r/min 根据机械制造设计工艺简明手册按钻床选取n=400r/min； 所以实际的切削速度 v=12.6m/min三、夹具的设计 本次的夹具为工序：粗精铣宽度为30mm的凸台表面使其表面粗糙度达到6.3而设计的.31、确定设计方案根据工件的特点，其定位方案为：工件以孔25h9及其端面、40的凸台端面分别在心轴、夹具底座、定位销上实现

23、完全定位。铣削40的凸台表面时，为防止工件产生变形，采用了螺旋辅助支承，当辅助支承与工件接触后，用螺母锁紧。32、定位元件设计(1)选择带台阶面和螺纹的心轴，作为以孔及其端面的定位元件，定位副配合取(2)选择定位销为的凸台端面一侧防转定位面的定位元件，防止在销削时出现扭转，限制工件六个自由度。为增加刚性，在的凸台下面各加一螺旋辅助支承，辅助支承与工件接触后，用螺母将其锁紧。 T形槽用螺栓采用国家标准，查机床夹具设计手册第五章第六节 3、T形槽用螺栓 33、计算铣削力、扭矩及校验机床功率查机械加工工艺简明手册圆周铣削力铣削扭矩（N*m），铣削功率(kw)粗铣时=1.3mm,=0.20mm/Z,

24、=30mm, =1,v=1.24m/s,Z=6将数据代入公式计算可得=293.0N,M=18.3N*m, =0.36kw半精铣时=0.7mm,=0.20mm/Z, =30mm, =1,v=0.35m/s,Z=10将数据代入公式计算可得=198.4N,M=12.4N*m, =0.07kw由计算可知：粗铣时=293.0N, =0.36kw；半精铣时=198.4N，=0.07kw，铣削力很小，铣削功率满足要求。34、定位误差的分析定位误差主要由定位基准不重合误差和定位基准位移误差组成，本设计中，定位基准与设计基准重合，所以定位基准不重合误差为零，定位基准位移误差不影响本工序的平面加工，所以定位误差可

25、以忽略。四、设计心得三个星期的机械设计到今天已经划上句号，经过着三个星期的努力，不仅顺利完成了课程设计这个任务，而且从中一方面巩固了之前的理论学习，另一方面也发现了自己在学习中存在的薄弱环节。经过老师的指导，和自己的认真学习，自己把一些没有掌握好的知识点进一步加深理解，把在设计过程中发现的问题，作为今后学习过程中努力的方向。课程设计，是一个系统性、知识点广泛的学习过程。通过这样一个系统性的学习和结合，使自己把学过的知识联系起来，运用在各个方面上去。同时，广泛地运用设计手册，学会了在实际中运用工具书，和独立完成每一步查找工作；在整个零件的加工过程是和其他同学分工完成，所以在设计过程中需要和同学一起讨论分析，在夹具设计过程中也向同学征求了意见，使设计更加符合实际要求。五、 参考文献1，机械制造工艺学课程设计指导书第二版 赵家齐编 机械工业出版社2，机械制造工艺设计简明手册 李益民编 机械工业出版社3，机床夹具设计手册 上海科学技术出版社4，切削用量简明手册 艾兴 肖诗纲编 机械工业出版社