1、绵阳职院机械设计与制造课程设计 1 目 录 . 1 绪论 2 杠杆加工工艺规程设计 . 2.1 零件的分析 . 2.1.1 零件的作用 . 2.1.2 零件的工艺分 析 . 2.2 杠杆加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施 . 2.2.1 确定毛坯的制造形式 . 2.2.2 基面的选择 . 2.2.3 确定工艺路线 . 2.2.4 机械加工余量、 工序尺寸及毛坯尺寸的确定 . 2.2.5 确定切削用量 . 2.2.6 确定基本工时 . 2.小 结 . 课程设计 2 第 I 条 1 绪论 加工工艺及夹具毕业设计是对所学专业知识的一次巩固，是在进行社会实践之前对所学各课程的一次深入的综合
2、性的总复习，也是理论联系实际的训练。 机床夹具已成为机械加工中的重要装备。机床夹具的设计和使用是 促进生产发展的重要工艺措施之一。随着我国机械工业生产的不断发展 ,机床夹具的改进和创造已成为广大机械工人和技术人员在技术革新中的一项重要任务。 夹具的基本结构 及夹具设计的内容： 按在夹具中的作用 ,地位结构特点 ,组成夹具的元件可以划分为以下几类 : (1)定位元件及定位装置； (2)夹紧元件及定位装置 (或者称夹紧机构 )； (3)夹具体 ； (4)对刀 ,引导元件及装置 (包括刀具导向元件 ,对刀装置及靠模装置等 )； (5)动力装置； (6)分度 ,对定装置； (7)其它的元件及装置 (包
3、括夹具各部分相互连接用的以及夹具与 机床相连接用的紧固螺钉 ,销钉 ,键和各种手柄等 )； 每个夹具不一定所有的各类元件都具备 ,如手动夹具就没有动力装置 ,一般的车床夹具不一定有刀具导向元件及分度装置。反之 ,按照加工等方面的要求 ,有些夹具上还需要设有其它装置及机构 ,例如在有的自动化夹具中必须有上下料装置。 专用夹具的设计主要是对以下几项内容进行设计：（ 1）定位装置的设计；（ 2）夹紧装置的设计；（ 3）对刀 -引导装置的设计；（ 4）夹具体的设计；（ 5）其他元件及装置的设计。课程设计 3 第 II 条 2 杠杆加工工艺规程设计 节 2.01 2.1 零件的分析 (a) 2.1.1零
4、件的作用 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。 (b) 2.1.2零件的工艺分析 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）小头钻 0.023025 以及与此孔相通的 14 阶梯孔、 M8螺纹孔； 2）钻 0.1012.7 锥 孔及铣 0.1012.7 锥孔平台； 3）钻 2 M6 螺纹孔； 4）铣杠杆底面及 2 M6 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
5、加工表面包括： 0.023025 的孔、杠杆下表面 2） 以 0.023025 的孔为中心的加工表面 这一组加工表面包括： 14 阶梯孔、 M8螺纹孔、 0.1012.7 锥 孔及 0.1012.7锥孔平台、 2 M6 螺纹孔及其倒角。 其中主要加工面是 M8螺纹孔和 0.1012.7 锥孔平台。 杠杆的 25 孔的轴线合两个端面有着垂直度的要求。现分述如下： 本套夹具中用于加工 25 孔的是立式钻床。工件以 25 孔下表面及 45 孔外圆面为定位基准，在定位块和 V 型块上实现完全定位。加工 25 时，由于孔表面粗糙度为 1.6aRm 。主要采用钻、扩、铰来保证其尺寸精度。 本套夹具中用于加
6、工杠杆的小平面和加工 12.7 是立式铣床。工件以0.023025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 6.3aRm 。其中主要的加工表面是孔 12.7，要用 12.7 钢球检查。 本套夹具中用于加工与 25 孔相通的 M8 螺纹底孔是用立式钻床。工件以0.023025 孔及其下表面和宽度为 30mm的下平台作为定位基准，在大端面长 圆柱销、支承板和支承钉上实现完全定位。加工 M8 螺纹底孔时，先用 7 麻花钻钻课程设计 4 孔，再用 M8
7、的丝锥攻螺纹。 节 2.02 2.2 杠杆加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施 (a) 2.2.1确定毛坯的制造形式 零件的材料 HT200。由于年产量为 4000 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，而且还可以提高生产率。 (b) 2.2.2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 z、 z、y
8、、 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 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。 (c) 2.2.3确定工艺路线 表 2.1 工艺路线方案一 工序 1 粗精铣 25 孔下表面 工序 2 钻、扩、铰孔使尺寸到达 0.023025 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 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 表 2.2 工
9、艺路线方案二 工序 1 粗精铣 25 孔下表面 工序 2 钻、扩、铰孔使尺寸到达 0.023025 mm 工序 3 粗精铣宽度为 30mm 的下平台 课程设计 5 工序 4 钻 12.7 的锥孔 工序 5 粗精铣 2-M6 上端面 工序 6 钻 2- 5 孔，加工螺纹孔 2-M6 续表 2.2 工序 7 加工 M8 螺纹孔 ，锪 钻 14 阶梯 孔 工序 8 检查 工艺路线的比较与分析 ： 第二条工艺路线不同于第一条是将“工序 5钻 14 孔，再加工螺纹孔 M8”变为“工序 7粗精铣 M6 上端面 ”其它的先后顺序均没变化。通过分析发现这样的变动影响生产效率。而对于零的尺寸精度和位置精度都没有
10、太大程度的帮助。 以 25mm 的孔子外轮廓为精基准，先铣下端面。再钻 锥 孔，从而保证了两孔中心线的尺寸与右端面的垂直度。符合先加工面再钻孔的原则。若选 第二条工艺路线 而先 上端面 ， 再“ 钻 14 孔，加工螺纹孔 M8” 不便于装夹，并且毛坯的端面与轴的轴线是否垂直决定了钻出来的孔的轴线与轴的轴线是非功过否重合这个问题。所以发现第二条工艺路线并不可行。 从提高效率和保证精度这两个前提下，发现第一个方案也比较合理想。所以我决定以第一个方案进行生产。具体的工艺过程如表 2.3 所示。 表 2.3 最终工艺过程 工序 1 粗精铣杠杆下表面。保证粗糙度是 3.2 选用立式升降台铣床 X52K。
11、 工序 2 加工孔 25。钻孔 25 的毛坯到 22mm；扩孔 22mm到 24.7mm；铰孔 24.7mm 到 0.023025 mm。保证粗糙度是 1.6 采用立式钻床 Z535。采用专用夹具。 工序 3 粗精铣宽度为 30mm 的下平台，仍然采用立式铣床X52K，用组合夹具。 工序 4 钻 12.7 的锥孔，采用立式钻床 Z535，为保证加工的孔的位置度，采用专用夹具。 工序 5 加工螺纹孔 M8，锪 钻 14 阶梯 孔。用组合夹具，保证与垂直方向成 10。 工序 6 粗精铣 M6 上端面 。用回转分度仪加工，粗精铣与水课程设计 6 平成 36的台肩。用卧式铣床 X52K，使用组合夹具。
12、 工序 7 钻 2-M6 螺纹底孔 、 攻 2-M6 螺纹 用立式钻床 Z535，为保证加 工的孔的位置度，采用专用夹具 工序 8 检查 (d) 2.2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 杠杆的材料是 HT200，毛坯的重量 0.85kg，生产类型为大批生产。由于 毛坯用采用金属模铸造 , 毛坯尺寸的确定 如下：。 毛坯与零件不同的尺寸有： (具体见零件图 )故台阶已被铸出 ,根据 参考文献14的铣刀类型及尺寸可知选用 6mm的铣刀进行粗加工 ,半精铣与精铣的加工余量都为 0.5mm。 1）加工 25 的端面，根据 参考文献 8表 4-35 和表 4-37 考虑 3mm，粗加工 2mm
13、 到金属模铸造的质量和表面的粗糙度要 求，精加工 1mm，同理上下端面的加工余量都是 2mm。 2）对 25 的内表面加工。由于内表面有粗糙度要求 1.6。可用一次粗加工1.9mm，一次精加工 0.1mm就可达到要求。 3）加工宽度为 30mm 的下平台时，用铣削的方法加工台肩。由于台肩的加工表面有粗糙度的要求 6.3aRm ，而铣削的精度可以满足，故采取分四次的铣削的方式，每次铣削的深度是 2.5mm。 4）钻锥孔 12.7 时要求加工一半，留下的余量装配时钻铰，为提高生产率起见，仍然采用 12 的钻头，切削深度是 2.5mm。 5）钻 14 阶梯孔，由于粗糙度要求 3.2aRm ，因此考虑
14、加工余量 2mm。可一次粗加工 1.85mm，一次精加工 0.15 就可达到要求。 6）加工 M8 底孔，根据 参考文献 8表 4-23 考虑加工余量 1.2mm。可一次钻削加工余量 1.1mm，一次攻螺纹 0.1 就可达到要求。 7）加工 2-M6 螺纹，根据 参考文献 8表 4-23 考虑加工余量 1.2mm。可一次钻削加工余量 1.1mm，一次攻螺纹 0.1mm就可达到要求。 8）加工 2-M6 端面，粗加工 2mm 到金属模铸造的质量和表面粗 糙度要求，精加工 1mm，可达到要求。 (e) 2.2.5确定切削用量 工序 1：粗、精铣 25 孔 下平面 （ 1） 粗铣 25 孔下 平面
15、工件材料： HT200，铸造。 机床： X52K 立式铣床 。 课程设计 7 查 参考文献 7表 30 34 刀具：硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀），材料： 15YT ， 100D mm ，齿数 8Z ，此为粗齿铣刀。 因其单边余 量： Z=1.9mm 所以铣削深度 pa ： 1.9pa mm 每齿进给量 fa ：根据参考文献 3表 2.4-75，取 0.12 /fa mm Z 铣削速度 V ：参照参考文献 7表 30 34，取 1.33 /V m s 。 机床主轴转速 n ： 1000Vn d 式（ 2.1） 式中 V 铣削速度 ； d 刀具直径。 由式 2.1 机床主轴转速 n ： 1 0
16、 0 0 1 0 0 0 1 . 3 3 6 0 2 5 4 / m i n3 . 1 4 1 0 0Vnrd 按照参考文献 3表 3.1-74 300 / minnr 实际铣削速度 v ： 3 . 1 4 1 0 0 3 0 0 1 . 5 7 /1 0 0 0 1 0 0 0 6 0dnv m s 进给量 fV ： 0 . 1 2 8 3 0 0 / 6 0 4 . 8 /ffV a Z n m m s 工作台每分进给量 mf ： 4 . 8 / 2 8 8 / m i nmff V m m s m m a ：根据参考文献 7表 2.4-81, 40a mm （ 2） 精铣 25 孔下 平
17、面 工件材料 ： HT200，铸造。 机床： X52K 立式铣床 。 参考文献 7表 30 31 刀具：高速钢三面刃圆盘铣刀（面铣刀）： 15YT ， 100D mm ，齿数 12，此为细齿铣刀。 精铣该平面的单边余量： Z=0.1mm 铣削深度 pa ： 0.1pa mm 每齿进给量 fa ：根据参考文献 7表 30 31，取 0.08 /fa mm Z 铣削速度 V ：参照 参考文献 7表 30 31，取 0.32 /V m s 机床主轴转速 n ，由式（ 2.1）有： 1 0 0 0 1 0 0 0 0 . 3 2 6 0 6 1 / m i n3 . 1 4 1 0 0Vnrd 按照参
18、考文献 7表 3.1-31 75 /minnr 课程设计 8 实际铣削速度 v ： 3 . 1 4 1 0 0 7 5 0 . 4 /1 0 0 0 1 0 0 0 6 0dnv m s 进给量 fV ，由式（ 1.3）有： 0 . 1 5 1 2 7 5 / 6 0 2 . 2 5 /ffV a Z n m m s 工作台每分进给量 mf ： 2 . 2 5 / 1 3 5 / m i nmff V m m s m m 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 1.6aRm 。加工机床为 Z535 立
19、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）确定钻削用量 1）确定进给量 f 根据 参考文献 7表 28-10 可查出0 .4 7 0 .5 7 /f m m r表 ，由于孔深度比 0/ 3 0 / 2 2 1 .3 6ld ， 0.9lfk ，故( 0 . 4 7 0 . 5 7 ) 0 . 9 0 . 4 2 0 . 5 1 /f m m r 表 。查 Z535 立式钻床说明书，取0.43 /f mm r 。 根据 参考文献 7表 28-8，
20、钻头强度所允许是进给量 1.75 /f mm r 。由于机床进给机构允许的轴向力 max 15690FN （由机床说明书查出），根据表 28-9，允许的进给量 “ 1.8 /f mm r 。 由于所选进给量 f 远小于 f 及 “f ，故所选 f 可用。 2）确定切削速度 v 、轴向力 F、转矩 T及切削功率 mP 根据表 28-15，由插入法得 ： 17 / minvm表 ， 4732FN表 51.69T N M表 ， 1.25mP kW表 由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对所的结论进行修正。 由 参考文献 7表 28-3， 0.88Mvk ， 0.75lvk ，故 1 7 /
21、 m in 0 . 8 8 0 . 7 5 1 1 . 2 2 ( / m in )v m m 表 01000 1 0 0 0 1 1 . 2 2 / m in 1 6 2 / m in22v mmnrd m m 表 查 Z535 机床说明书，取 195 / minnr 。实际切削速度为 ： 0 2 2 1 9 5 / m i n 1 4 / m i n1 0 0 0 1 0 0 0dn m m rvm 由表 28-5， 1.06MF MTkk，故 4 7 3 2 1 .0 6 5 0 1 6 ( )F N N 5 1 . 6 9 1 . 0 6 5 4 . 8T N m N m 课程设计 9
22、 3）校验机床功率 切削功率 mP 为 /)m MMmP P n n k 表（ 1 . 2 5 (1 9 5 / 2 4 6 ) 1 . 0 6 1 . 0 5k W k W 机床有效功率 4 . 5 0 . 8 1 3 . 6 5E E mP P k W k W P 故选择的钻削用量可用。即 0 22d mm ， 0.43 /f mm r ， 195 / minnr ， 14 / minvm 相应地 5016FN ， 54.8T N m， 1.05mP kW （ 2）确定扩孔切削用量 1）确定进给量 f 根据 参考文献 7表 28-31，f 表 （ 0 . 7 0 . 8 ） m m / r
23、 0 . 7 = 0 . 4 9 0 . 5 6 m m / r。根据 Z535 机床说明书 ，取f =0.57mm/r。 2）确定切削速度 v 及 n 根据 参考文献 7表 28-33，取 25 / minvm表 。修正系数： 0.88mvk ， 2 4 . 7 2 21 . 0 2 ( / 1 . 5 0 . 9 )2ppRavpak a 根 据 故 2 5 / m in 0 . 8 8 1 . 0 2 1 1 . 2 2 / m inv m m 表 01 0 0 0 / )n v d 表 （ 1 0 0 0 1 1 . 2 2 / m in /( 2 4 . 7 )2 8 6 / m i
24、nm m m mr 查机床说明书，取 275 / minnr 。实际切削速度为 30 10v d n 32 4 .7 2 7 5 / m in 1 02 1 .3 / m inm m rm （ 3）确定铰孔切削用量 1）确定进给量 f 根据 参考文献 7表 28-36， 1.3 2.6f mm表 ，按该表注 4，进给量取小植。查 Z535 说明书，取 1.6 /f mm r 。 2）确定切削速度 v 及 n 由 参考文献 7表 28-39，取 8.2 / minvm表 。由 参 考文献 7表 28-3，得修正系数 0.88Mvk ， 0.99pavk 2 5 2 4 . 7( / 0 . 1
25、2 5 1 . 2 )2pRpaa 根 据 故 8 . 2 / m in 0 . 8 8 0 . 9 9 7 . 1 4 / m inv m m 表 课程设计 10 01000 /( )n v d 表 1 0 0 0 7 . 1 4 ( / m in ) /( 2 5 )9 1 . 5 / m in m m mr 查 Z535 说明书，取 100 / minnr ，实际铰孔速度 30 10v d n 32 5 1 0 0 / m i n 1 0 7 . 8 / m i nm m r m （ 4）各工序实际切削用量 根据以上计算，各工序切削用量如下： 钻孔： 0 22d mm ， 0.43 /f
26、 mm r ， 195 / minnr ， 14 / minvm 扩孔： 0 24.7d mm ， 0.57 /f mm r ， 275 / minnr ， 21.3 / minvm 铰孔： 0 25d mm ， 1.6 /f mm r ， 100 / minnr ， 7.8 / minvm 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 7表 30 34 刀具：硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀），材料： 15YT ， 100D mm ，齿数 8Z ，此为粗齿铣刀。 因
27、其单边余量： Z=2mm 所以铣削深度 pa ： 2pa mm 每齿进给量 fa ：根据参考文献 3表 2.4-75，取 0.12 /fa mm Z 铣削速度 V ：参照参考文献 7表 30 34，取 1.33 /V m s 。 由式 2.1 得机床主轴转速 n ： 1 0 0 0 1 0 0 0 1 . 3 3 6 0 2 5 4 / m i n3 . 1 4 1 0 0Vnrd 按照参考文献 3表 3.1-74 300 / minnr 实际铣削速度 v ： 3 . 1 4 1 0 0 3 0 0 1 . 5 7 /1 0 0 0 1 0 0 0 6 0dnv m s 进给量 fV ： 0 . 1 2 8 3 0 0 / 6 0 4 . 8 /ffV a Z n m m s 工作台每分进给量 mf ： 4 . 8 / 2 8 8 / m i nmff V m m s m m a ：根据参考文献 7表 2.4-81, 30a mm 被切削层长度 l ：由毛坯尺寸可知 30l mm ， 刀具切入长度 1l ： 221 0 .5 ( ) (1 3 )l D D a 式（ 2.2）
