车床杠杆的加工工艺与夹具设计模板.doc

序 言

机械制造技术基础课程设计是我们在学完了大学全部基础课，专业基础课和专业课后进行。这是我们在进行毕业设计之前对所学各科课程一次深入综合性总复习，也是一次理论联络实际训练。所以，她在我们大学四年生活中占相关键地位。
就我个人而言，我期望经过这次课程设计对自己未来将从事工作深入适应性训练，期望自己在设计中能锻炼自己分析问题、处理问题、查资料能力 ，为以后工作打下良好基础。
因为能力有限，设计还有很多不足之处，期望各位老师给指导。
一、 零件分析
（一） 零件作用：
题目所给零件是CA6140车杠杆。它在厢体内部：关键作用是传输纽距，帮助改变机床工作台运动方向。零件主体成36º角，在主视和右视两方向全部有8mm筋板支撑，两件中部有孔，端面和左视平面分别有M6和φ12.7螺纹孔和沉头孔.中间孔上方A视图方向有M8螺纹孔,全部技术要求全部是为了机床总体装配.
(二)零件工艺分析：
本零件可从零件图中可知,它有三组加工面,而有位置要求,还有四组孔,也有位置和精度要求。
1、零件件底面，它是毛坯铸造出来以后等候加工第一个面，此面将作为初基准，表面粗糙度为3.2。依据表面粗糙度要求我们采取粗铣、半精铣加工方法，即节省时间又能达成技术要求。
2、加工中间孔，它是以底面为粗基准而加工，它将作为精基准以完成以后加工，为达成题目要求我们采取钻、扩、半精铰、精铰工序过程。最终完成。
3、以中间孔为基准加工60—45平面，此面表面粗糙度为6.3。采取粗铣即达成要求。
4、端面加工和底面加工相同，即采取粗铣、半精铣，两步工序能达成要求。
5、钻φ12.7孔，此孔将用钢球检验，我依据偏差范围选择粗钻方法加工，即能满足要求。
6、加工M8螺纹孔，由《机械加工工艺手册》查知底孔为φ6.7，又因为本孔是沉头螺纹孔，考虑到工艺要求我们采取钻、锪、攻丝三步工序。
7、加工M6螺纹孔，由《机械加工工艺手册》查知底孔为φ5.2，又因为本孔用加工120°倒角，采取钻、倒交、攻丝三步工序。在加工合适工艺过程中我们对产品进行质量检验，以满足工艺要求。
由以上工艺过成完成，本零件也按要求加工完成。
二、工艺规程设计
（一）确定毛坯制造形式。
由零件要求可知，零件材料为HT200，考虑到本零件在具体工作受力情况，我们选择砂型铸造，足以满足要求，又因为零件是中批量生产，所以选择砂型铸造是提升效率节省成本最好方法。
（二） 基准面选择
基准面选择是工艺规程设计关键过程之一。基面选择正确是否，能够是加工质量到确保，生产效率提升，不然，不仅加工工艺过程漏洞百出，更有甚者，零件大批量报废，使用无法进行，难以在工期内完成加工任务。
粗基准选择对于本杠杆来说是至关关键，对于通常零件而言，应以出加工表面为粗基准，本零件恰好符合要求，对于精基准而言，关键应考虑到基准重合问题，当设计基准和工艺基准不重合时，应该进行尺寸换算，本题目我们以孔为精基准，基础满足要求。
（三） 制订工艺路线
制订工艺路线出发点，是应该使两件几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求得到妥善确保，在生产纲领一确定成批生产情况下，我们尽可能集中工序，除此之外我们还应该考虑经济效益，工艺简单工序集中，尽可能降低成本。
工艺路线方案：
工序：1/、铸造；
2/、时效处理；
3/、精铣、半精铣底面；
4/、钻、扩、半精铰孔；
5/、检验；
6/、粗铣60—45平面；
7/、粗铣、半精铣端面；
8/、钻φ12.7孔；
9/、钻M8底孔φ6.7、锪φ14孔、攻丝M8；
10/、钻M6底孔φ5.2、倒角120°、攻丝M6；
11/、检验。
（四） 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸确实定
“杠杆”零件材料为HT200，硬度HB170—200，毛坯重量约为1kg,生产类型为成批量生产，采取砂型铸造，13级精度以下。（批量生产）
依据上述原始资料及加工工艺，分别对个加工表面机械加工余量、工艺尺寸及毛坯尺寸确定以下：
1、 零件底面：
此地面是粗基准，是最先加工表面，由《机械加工工艺设计实用手册》表6-92及公式（6-16）计算底面加工余量。
e=C
式中 e ——余量值；
——铸件最大尺寸；
A ——加工表面最大尺寸；
C ——系数；
e=0.55×
=2.5mm
满足《机械加工工艺设计实用手册》表6-93要求。
2、 端面和60—45面：
因为端面和60—45面表面粗糙度要求不高，依据《切削用量手册》定余量e，
e=1.5
满足《机械加工工艺设计实用手册》表6-93要求。
3、中间孔
毛坯为实心，不冲出孔，孔精度为IT7—IT8之间，依据《机械加工工艺设计实用手册》确定尺寸和余量。
钻孔：φ23
扩孔：φ24.8 e=1.8mm
粗铰：φ24.94 e=0.14mm
精铰：φ e=0.06mm
4、M8螺纹孔
毛坯为实心，不冲出孔，依据《机械制造工艺手册》查知M8底孔为6.7为零件满足要求确定尺寸余量以下。
钻M8底孔φ6.7；
锪φ14孔； e= 7.4mm
攻丝M8； e= 1.3mm
5、M6螺纹孔
毛坯为实心，不冲出孔，依据《机械制造工艺手册》查知M6底孔为5.2为零件满足要求确定尺寸余量以下。
钻M6底孔φ5.2；
倒角120°；
攻丝M6； e=0.8mm
6、钻φ12.7孔
毛坯为实心，不冲出孔，因为此孔用φ12.7钢球检验，而且要求尺寸范围为φ12.7，依据《机械加工工艺设计实用手册》确定加工方法。
钻φ12.7孔。
（五） 确定切削用量及基础工时
1、工序Ⅲ：铣削底面
（1）、粗铣
a/加工条件：机床：T616卧式铣镗床
刀具：莫压锥柄立铣刀GB1106-85
其中d=80mm, L=82mm , l=22mm
b/计算切削用量：=1mm
由《切削用量手册》表9.4-2可知：
f=
由《切削用量手册》表9.4-8可知：

由《切削用量手册》表9.4-7可知：
T=150
V==13m/min
=0.22m/s
确定主轴转速：
n==7r/s=420r/min
按机床选择：
实际机床选择： v=
切削工时：
（2）半精铣：
=0.7mm
由《切削用量手册》表9.4-2可知：
f=
由《切削用量手册》表9.4-8可知：

由《切削用量手册》表9.4-7可知：
T=100
V==13m/min
=0.23m/s
按机床选择：
实际机床选择： v=
切削工时：
T=89.6s+89s=176.8s=0.56min
2、工序Ⅳ：钻孔
（1）、钻φ23孔
由《机械加工工艺实用手册》表15-34
f=0.35mm/r
由《机械加工工艺实用手册》表15-37
v=0.35m/s=21m/min
==4.85r/s(290r/min)
按机床选择：

切入 切出 l=30mm

（2）、扩φ24.8孔
由《机械加工工艺实用手册》表15-41
f=1.0mm/r
由《机械加工工艺实用手册》表15-37
v=24.3m/min=0.39m/s
==5r/s(300r/min)
按机床选择：

l=30mm

（3）、粗铰φ24.94孔 精铰φ孔
由经验可知：工时能够忽略。

3、工序Ⅵ：粗铣60—45平面
a/加工条件：机床：T616卧式铣镗床
刀具：莫压锥柄立铣刀GB1106-85
其中d=80mm, L=82mm , l=22mm
b/计算切削用量：=3mm
由《切削用量手册》表9.4-2可知：
f=
由《切削用量手册》表9.4-8可知：

由《切削用量手册》表9.4-7可知：
T=150
V==13m/min
=0.22m/s
确定主轴转速：
n==7r/s=420r/min
按机床选择：
实际机床选择： v=
切削工时： =
4、工序Ⅶ：粗铣、半精铣端面
（1）、粗铣
计算切削用量：=1mm
由《切削用量手册》表9.4-2可知：
f=
由《切削用量手册》表9.4-8可知：

由《切削用量手册》表9.4-7可知：
T=60
V==15.3m/min
=0.26m/s
确定主轴转速：
n==8.28r/s=496.8r/min
按机床选择：
实际机床选择： v=
切削工时：
（2）、半精铣：
=0.5mm
由《切削用量手册》表9.4-2可知：
f=
由《切削用量手册》表9.4-8可知：

由《切削用量手册》表9.4-7可知：
T=60
V==17.1m/min
=0.29m/s
按机床选择：
实际机床选择： v=
切削工时：
T=16.8s+16.8s=176.8s=0.56min
5、工序Ⅷ：钻φ12.7孔
由《机械加工工艺实用手册》表15-33
f=0.40mm/r
由《机械加工工艺实用手册》表15-37
v=0.35m/s=21m/min
==8.87r/s=526r/min
按机床选择：

切入 切出 l=30mm
计算工时
6、工序Ⅸ：钻M8孔
（1）、钻M8底孔φ6.7
由《机械加工工艺实用手册》表15-41
f=0.40mm/r
由《机械加工工艺实用手册》表10.4-9
v=0.195m/s
==7.76r/s=465.8r/min
按机床选择：

l=28mm
计算工时:
（2）、锪φ14孔
锪孔时间短可忽略不记.
（3）、攻丝M8
由《机械加工工艺实用手册》表3-38
f=0.2mm/r
由《机械加工工艺实用手册》表3-38
v=0.35m/s
==8.78r/s=526r/min
按机床选择：

l=25mm
计算工时:
T=12s+42s=54s=0.9min
7、工序Ⅹ：钻M6孔
（1）、钻M6底孔φ5.2
由《机械加工工艺实用手册》表15-41
f=0.30mm/r
由《机械加工工艺实用手册》表10.4-9
v=0.161m/s
==9.86r/s=591.6r/min
按机床选择：

对于孔1：
对于孔2：
记算工时 ：

（2）、倒角120°
倒角工时能够忽略不记。
（3）、攻丝M6
由《机械加工工艺实用手册》表16.2-4

==238.8r/s=14331r/min
攻通孔螺纹:
攻不通孔螺纹:
记算工时 ：
T=0.28+0.1=0.38min=22.8s
式中:
—— 工件螺纹长度;
—— 丝锥切削锥长度；
—— 攻丝时转速；
—— 丝锥退出时转速；
—— 工件转速；值为1mm.
—— 攻螺纹时超切量，取=（2~3）；
三、 夹 具 设 计
为了提升劳动生产率，确保加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。
(一)、问题提出：
经过和指导老师协商，我决定设计第Ⅳ道工序——孔夹具设计，本夹具将用于Z3025立式钻床。刀具为φ25高速钢钻头，为达成零件工艺要求，对零件进行钻、扩、半精铰三步工序加工。
（二）、 夹具设计：
1、切削力及夹紧力计算：
由文件《金属切削机床设计手册》表3-54 工件材料为灰铸铁，其切削力 （kgf）
切削力矩
（kgf）
其中：D为钻头直径（mm）
S为每转进给量 （mm/r）
为修正系数
由文件表《金属切削机床设计手册》表3-55，
===1.124
=79.16 kgf =791.3N
=
=194.66kfg.mm=1946.6N.mm
2、夹紧力计算：
为了预防工件在切削力作用下平移所需夹紧力：

由文件《金属切削机床设计手册》表3-21查得（kgf）
其中： 为夹紧元件和工件之间磨擦系数
为工件和支撑面间摩擦系数
为定位销承受部分切削力，对精度机床B=0
由文件《金属切削机床设计手册》表3-19可知：
=0.4，=0.2

取基础安全系数=1.5
加工状态系数=1.
刀具钝化系数=1.10
切削特点系数=1.0
夹紧动力稳定系数=1.2
手动夹紧时手柄位置系数=1.2
支撑面接触情况系数=1.3
∴=4.6 取K=4
∴==527.7kgf=5277N
由文件《金属切削机床设计手册》表3-24选
d=16mm P=2mm L=190mm =8kgf =12mm Q=626kgf
Φ=10° f=0.178 =0.2 β=120°
表由文件《金属切削机床设计手册》表3-22 选
τ==4mm
tanψ=== ∴ψ=4.55°
∴M=Q[r.tan(ψ+Φ)+ τ]=1150.7 kgf.mm=11507N.mm
而实际上夹紧扭矩M=L=1520kgf 远大于所需夹紧扭矩，即工作是可靠
3、定位误差分析：
以杠杆底平面定位，孔尺寸公差由文件《金属切削机床设计手册》表7-12可得，
公差等级为8级 ，故其表面公差应为mm

参考文件：
（一）：《机械制造工艺设计简明手册》 主编：李益民 机械工业出版社
（二）：《机械制造工艺学课程设计指导书》 主编：赵家齐 等 机械工业出版社
（三）：《机械加工工业手册》 机械工业出版社
（四）：《金属切削机床设计手册》 机械工业出版社
（五）：《机械加工工艺设计实用手册》 主编：张耀霍 机械工业出版社
（六）：《机床夹具设计主编》 主编：徐发仁 重庆大学出版社
（七）：《机床夹具设计手册》 主编：东北重型机械学院
洛阳工学院
第一汽车制造厂职员大学
上海科学技术出版社
（八）：《机械设计课程设计》 主编：潘承怡 哈尔滨理工大学