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1、课程设计说明书-设计题目：设计CA6140机床前横架加工工艺及夹具设计者：班级：学号：指导教师： 机械学院2011年7月序言机械制造技术基础课程设计实在学完了机械制造技术基础和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的又一个实践性教学环节。这次设计使我们能综合运用机械制造技术基础中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决了零件机械制造工艺及未来从事的工作打下了良好的基础。一、零件的分析（一）前横架的工艺分析。通过对该零件零件图的观察分析可知该零件属于箱体台阶类零件。下表面需要进行铣削加工，表面粗糙度Ra=25。由于要保证M12螺纹孔与上表面的尺寸以及该孔的位置度误差，所以
2、上表面不易加工，故不进行加工。其余4个M12的螺纹孔加工也很容易。所以该零件的工艺性较好。二、零件工艺规程设计（一）零件的生产类型零件的生产纲领为 N=Qn(1+a+b)其中，产品的年产量Q=3000台/年，每台产品中该零件的数量n=1件/台，每天单班生产。（二）前横架的毛坯的制造形式。由零件图知该零件材料为HT200.考虑到该材料的力学性能，故选用铸件毛坯；零件尺寸不大，故选用金属型铸造。1. 毛坯尺寸和公差。参见机械制造技术基础课程设计指南第五章第一节，铸铁件的公差及机械加工余量按GB/T64141999确定。要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量，应先确定如下各项因素。（1） 铸件公差等级
3、由该零件的技术要求可知，该铸件的公差等级为普通级。（2） 零件表面粗糙度 由零件图可知该零件下表面Ra=25，其余的不用加工。2. 确定机械加工余量查阅金属机械加工工艺人员手册（第三版）表123可知，该铸件加工余量等级为57级，取6级。再查阅表12-2可知，加工底面，加工余量为3。3、确定毛坯尺寸分析本零件，结合上面得到的加工余量可知，毛坯在加工方向的尺寸为22+3=25mm。其余表面不用加工，所以不留余量。4、设计毛坯图由零件图可知，图中除了标注的圆角R10之外，所有未注的圆角均为R3，所以毛坯图如下。（三）选择加工方法，制定工艺路线1， 定位基准的的选择本零件需加工下表面，保证厚度尺寸22
4、mm，上表面是设计基准。为了避免基准不重合误差，应选择上表面为定位基准，即遵守“基准重合”的原则。2， 零件表面加工方法的选择本零件需加工下表面，并钻孔，攻螺纹。（1） 下表面，由于本零件的形状不适合进行车削加工，所以加工下表面时选择铣削加工（2） 10.8的孔，选用摇臂钻床进行加工，并用12mm的丝锥攻螺纹。3， 制订工艺路线根据先面后孔的原则，本零件先进行先表面的铣削，再进行钻孔和攻螺纹。工序号工 种工作内容说 明010铸造金属型铸造铸件毛坯尺寸：长： 宽： 高： 020清砂除去浇冒口，锋边及型砂030热处理退火石墨化退火，来消除铸铁表层和壁厚较薄的部位可能出现的白口组织（有大量的渗碳体出
5、现），以便于切削加工040检验检验毛坯050铣粗铣、精铣底平面工件用专用夹具装夹；立式铣床060钻平面上：将螺纹孔4XM12钻到10.8工件用专用夹具装夹；摇臂钻床攻丝四个钻孔攻螺纹M12选用M12机用丝锥070锪孔钻锪孔25钻凸耳上：将螺纹孔M12钻到10.8mm工件用专用夹具装夹；摇臂钻床攻丝凸耳面上：攻螺纹M12选用M12机用丝锥080钳倒角去毛刺090检验100入库清洗，涂防锈油工序I：以上表面为定位基准，铣削下表面，保证22mm的尺寸。工序II：以侧面定位。钻10.8*4的孔，用12mm的丝锥攻螺纹。 并倒角。工序III：用12mm的丝锥攻螺纹。 工序IV：以上表面定位，钻10.8的
6、孔，孔心距离上表面27mm。并保证位置度误差0.1mm。锪25的孔，再用12mm的丝锥攻螺纹。工序V：倒角去毛刺，检查工件（四）工序设计1选择加工设备与工艺设备（1）选择机床工序I选用立式铣床。型号为X51工序II ,III选用摇臂钻床，型号Z3052（2）选择夹具工序I选用通用夹具即可工序II，III选用专用夹具。（3） 选择刀具铣刀按表5-100选择莫氏锥柄立铣刀，莫氏锥柄号为2，直径d=18mm，l=32mm,L=117mm,齿数z=6粗铣留余量1.5mm。钻10.8mm孔，选用莫氏10.8麻花钻.攻M12螺纹，选用机用丝锥12mm（4） 选用量具铣下表面选用分度值0.05mm的游标卡尺
7、进行测量。由于孔加工选用的是标准的麻花钻与丝锥，故不需用量具进行测量。2，确定工序尺寸（1） 确定下表面的工序尺寸工序尺寸与加工余量有关，应将毛坯余量分为各个工序加工余量，然后由后往前计算工序尺寸，中间工序尺寸按加工方法的经济精度确定。本零件下表面的加工余量工序尺及表面粗糙度见下表。加工表面加工余量工序尺寸表面粗糙度下表面1.555.5下表面54Ra25（2） 钻孔工序尺寸先钻孔，后攻螺纹，采用标准麻花钻与标准丝锥。各工序尺寸见下表。工序加工余量工序尺寸钻10.8*4孔10.8攻M12*4螺纹M12工序加工余量工序尺寸钻10.8孔10.8锪25的孔25攻M12螺纹M12（五）确定切削用量及基本
8、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，再确定v。1， 工序I切削用量及基本时间的确定（1） 切削用量 本道工序为粗铣下表面。已知加工材料为HT200.机床为X51铣床。工件安装采用专用夹具。1）确定粗铣下表面，留余量1.5mm的切削用量。根据表5-100所选刀具为莫氏锥柄立铣刀，莫氏锥柄号为3，直径d=28mm，l=45mm,L=147mm,（细）齿数z=6粗铣留余量1.5mm。前角0为0后角0为7度，刀齿斜角s=-10，主刃r=50，过渡刃r=30，过渡刃宽度b=1.5mm。i确定背吃刀量ap 粗铣单边余量为1.5mm，显然ap=1.5mmii 确定进
9、给量f 根据表5-144 根据：铣床的功率为4.5kW 细齿铣刀 确定f=0.12mm/Z 所以f=0.72mm/riii 确定切削速度v和工作台每分钟进给量 根据表2-17中公式计算 式中，m=0.25,z=6,T=90min（表5-149）,d=28mm根据X51型铣床主轴转速表5-72，选择n=125r/min=2.08r/s则实际切削速度v=0.18m/s,工作台每分钟进给量为根据X51型铣床工作台进给量表5-73，选择则实际的每齿进给量校验机床功率。根据表2-18的计算公式铣削时的功率为，,X51型铣床的功率为4.5KW,故所选切削用量可以采用，确定切削用量为，n=210r/min=
10、2.08r/s，v=0.18m/s（2） 基本时间：根据表2-28，式中,需要二次走刀Tj1=7.28min本工序时间为T=15.56 S2、工序II切削用量及基本时间的确定（1） 切削用量1)钻孔切削用量 本工序为钻孔，倒角，再攻螺纹，钻孔在摇臂钻床上进行加工，刀具选用直柄短麻花钻10.8用机用丝锥12。钻10.8孔选用直柄短麻花钻，材料为高速钢，根据表5-84查得：10.8柄麻花钻总长l=95沟漕L1=47mm。根据表5-127.钻孔进给量f=0.520.64mm/r，取f=0.6mm/r。为避免损坏钻头，当刚要钻穿时应该停止自动走刀，改用手动走刀。根据表5-134，硬质合金钻头钻削不同材
11、料的切削用量可知，硬质合金钻头钻削灰铸铁是的切削速度Vc为5070mm/min，取Vc=60mm/min，用乳化液做冷却液。转速：根据表5-62摇臂钻床Z3025选转速1600r/min则实际切削速度V=54.29mm/min根据金属机械加工工艺人员手册（第三版）表9-5查得钻床功率2.2kw.所以最终确定该工序的切削用量为：f=0.6mm/r Vc=54.29m/min N=1600r/min Pc=2.2kw（2）基本时间的确定1）钻孔基本时间根据表2-26计算得STj1=2.125s*4=8.5s本工序时间：Tj=Tj1=8.5s3工序III（攻四个孔的螺纹）的切削用量及基本时间的确定攻
12、螺纹切削用量攻螺纹选用M12机用丝锥。根据表5-97查得：丝锥公称直径d=12.0mm螺距p=1.75mm锥柄直径d1=9.00mm螺纹部分长度l=29.0mm总长L=89mm方头a=7.10mmL2=10mm根据表5-142查得：d=12 p=1.75 材料为灰铸铁攻螺纹时切削速度V=9.6m/min=160mm/s 根据表5-62摇臂钻床主轴转速选n=250r/min所以V=9.42m/min攻螺纹的切削用量为f=1.75mm,n=250r/min,d=12,Pc=2.2kw攻螺纹基本时间由表2-30计算得：Tj=0.09min=5.54STj2=5.54*4=22.16S本工序时间：Tj
13、=Tj2=22.16s4,工序IV的切削用量及基本时间的确定（1）切削用量1）锪平25孔。根据金属机械加工工艺人员手册（第三版）查得改工序选用高速钢莫氏短锥柄平底锪钻。P613表20-34基本参数如下：锪钻代号d*d1=25*8 L=76 c=1.2 H=5莫氏锥柄号为2材料为高速钢由金属机械加工工艺人员（第三版）p926表28-10可知：进给量f=0.780.96m/r取f=0.8mm/r由切削速度公式根据表5-62摇臂钻床的转速选择n=125r/min实际转速为v=9.82m/min2)钻孔切削用量本工序为钻孔，倒角，再攻螺纹，钻孔在摇臂钻床上进行加工，刀具选用直柄短麻花钻10.8，材料为
14、高速钢。攻螺纹时选用机用丝锥12。钻10.8孔选用直柄短麻花钻，材料为高速钢，根据表5-84查得：10.8直柄短麻花钻总长l=95mm，沟漕L1=47mm。根据表5-127.钻孔进给量f=0.520.64mm/r，取f=0.6mm/r。为避免损坏钻头，当刚要钻穿时应该停止自动走刀，改用手动走刀。根据表5-134，硬质合金钻头钻削不同材料的切削用量可知，硬质合金钻头钻削灰铸铁是的切削速度Vc为5070mm/min，取Vc=60mm/min，用乳化液做冷却液。转速：根据表5-62摇臂钻床Z3025选转速1600r/min则实际切削速度V=54.29mm/min根据金属机械加工工艺人员手册（第三版）
15、查得钻床功率2.2kw.所以最终确定该工序的切削用量为：f=0.6mm/r Vc=54.29m/min N=1600r/min Pc=2.2kw3）攻螺纹切削用量攻螺纹选用M12机用丝锥。根据表5-97查得：丝锥公称直径d=12.0mm螺距p=1.75mm锥柄直径d1=9.00mm螺纹部分长度l=29.0mm总长L=89mm方头a=7.10mmL2=10mm根据表5-142查得：d=12 p=1.75 材料为灰铸铁攻螺纹时切削速度V=9.6m/min=160mm/s 根据表5-62摇臂钻床主轴转速选n=250r/min所以V=9.42m/min攻螺纹的切削用量为:f=1.75mm, n=250
16、r/min, d=12, Pc=2.2kw(2)基本时间的确定1）锪孔基本时间由表2-26求得：=3.6S2）钻孔基本时间根据表2-26计算得S3）、攻螺纹基本时间由表2-30计算得：Tj2=0.09min=5.54S本工序时间为 Tj=Tj1+Tj2=3.6+2.125+5.54=11.265s（六） 、工序II夹具设计及使用说明1、 确定夹具的的结构方案，绘制装配草图：（1） 布置图面（2） 确定定位方案，选择定位元件。本工序要求保证四个孔的位置度以及尺寸要求，根据基准重合原则，两尺寸方向分别选择侧边为定位基准。定位元件选择支承钉，底面三个，左侧面一个，里面两个，实现完全定位。（3） 定位
17、误差的分析和计算： 基准不重合误差，工序基准的位移误差，两者之和为定位误差 即： =+铰链连接处铰链轴和铰链支座之间的配合尺寸为（即铰链支座孔：铰链轴：）钻模板与铰链轴的配合尺寸为即孔轴，钻模板与支座之间的配合尺寸为即支座：钻模板，=0所以=0.025+0.016+0.025+0.016=0.042mm，在宽度方向上定位误差为：0.042mm在长度方向上的定位误差为：0.050mm,满足孔的位置度的要求。故该方案可行。（4） 导向装置设计：为了引导刀具对工件的加工，可提高加工孔的形状精度、尺寸精度以及孔系的位置精度。故使用钻套进行导向，以确定夹具及工件的位置。选择快换钻套，（5） 夹紧装置的设
18、计：夹紧元件，中间机构，动力装置。根据夹紧装置设计的要求，为了垂直于主要定位基准面并与重力方向一致，所以选择向下的夹紧力方向。位置的选择（6） 夹紧力的计算：=1.2111.311=1.872钻孔切削力的计算：,d=10.8mm,f=0.6mm/r,=,所以，=3101.2N实际所需夹紧力：（7）夹紧机构本夹具选用偏心压板夹紧机构，手柄的拨动压紧垫块和工件之间的力，方便夹紧与装卸。（8）夹具体与机床连接在夹具体下面的板上开有2个槽，可以通过使用螺旋压紧机构与机床的T 形槽相连。（9）使用说明安装工件时，松开螺母，将工件安装在定位销上，拧紧螺母夹紧工件。（10）结构特点本夹具结构简单，操作方便。
19、设计小结：这次设计，综合运用了以前所学过的工程制图，互换性与测量技术，机械设计，机械制造基础，机械制造装备设计，机械原理等学科的知识。参考资料：金属机械加工工艺人员手册，机床夹具设计手册。机床夹具图册以及机械制造基础课程设计指南。通过这次设计，巩固了前面所学的各科知识，也让我对设计有了进一步的认识。09/20 11:46 102机体齿飞面孔双卧多轴组合机床及CAD设计09/08 20:02 3kN微型装载机设计09/20 15:09 45T旋挖钻机变幅机构液压缸设计08/30 15:32 5吨卷扬机设计10/30 17:12 C620轴拨杆的工艺规程及钻2-16孔的钻床夹具设计09/21 13
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