1、CA6140 车床对开螺母加工工艺 零件的分析 1.零件的作用 题目所给定的零件是 CA6140 车床上的对开螺母，也称开合螺母。其作用是 为了传递机床梯形丝杠的动力。当开合螺母处于“开”的位置（即其手柄在上 方）时，丝杠（或称“丝杆”）的旋转运动将无法传递给溜板箱；反之，则丝 杠的旋转运动将传递给溜板箱，由溜板箱将其转换成溜板的直线运动，完成刀 具的纵向移动，平时机床溜板用光杠传动的，车螺纹的时候对开螺母闭合，用 梯形丝杠传动，从而完成诸如车削螺纹等工作。 2.零件的工艺分析 该零件结构比较简单，其主要加工的面只有 62、52 外圆柱面，M41.5 的梯形螺纹。因此先将零件当做轴类零件进行加
2、工，再扩孔，进行螺纹加工， 钻 4 个螺纹孔，最后再将零件切开一分为二。零件精度及表面粗糙度要求较高， 因此要合理安排精加工，以保证达到要求。 工艺规程设计 2.1 确定毛坯的制造形式 零件材料为球墨铸铁,考虑到球墨铸铁的抗缺口敏感性，减震性和耐优良等 特点,因此应该选用铸件,以便使开合螺母在使用中耐磨性良好,保证零件工作可 靠。将融化了的金属浇注到旋转着的模型中，由于离心力的作用，金属液粘贴 于模型的内壁上，凝结后所得铸件外形与模型内壁的形状相同，使用这种方法 可以毋需浇注口，故能显著地减少金属的消耗。由于免除了砂型和制模的设备， 以及减少了铸工车间的面积，生产成本就有了降低；这样得来的铸件
3、具有紧密 与微细的颗粒结构及较好的机械性能。因此采用离心铸造,这从提高生产率、保 证加工精度来考虑也是应该的。 2.2 基准面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确与合理，可以 使加工质量得到保证、生产率得到提高。否则不但加工工艺过程中的问题百出， 更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。 粗基准的选择：对于一般轴类零件而言，以外圆作为粗基准是完全合理的。 因此对本零件来说，选择以 62 外圆柱面作为粗基准面加工 62 外圆柱面和 右端面。 精基准的选择：使用经过加工的表面作为定位基准，采用加工了的 62 外 圆柱面和右端面作为精基准。 2.3 制定工艺路线
4、 制定工艺路线的出发点，是应该使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等 技术要求能得到妥善的保证。在生产纲领已确定为成批生产的条件下，可以考 虑采用万能性机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此之 外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。 23.1 加工方法的选择: 市场经济的前提下，一切都是为能创造出更多的财富和提高劳动率为目的， 同样的加工方法的选择一般考虑的是在保证工件加工要求的前提下，提高工件 的加工效率和经济性，而在具体的选择上，一般根据机械加工资料和工人的经 验来确定。由于方法的多种多样，工人在选择时一般结合具体的工件和现场的 加工条件来确定最佳的加工方案。 同
5、样在该零件的加工方法的选择中，我们考虑了工件的具体情况，一般我们按 加工顺序来阐述加工方案： 加工表面 表面粗糙度 公差/精度等级 加工方法 62 外端面 Ra6.3 IT9 粗车 62 外圆柱表面 Ra6.3 IT9 粗车 52 外圆柱表面 Ra1.6 IT6 粗车-半精车-精车 62 轴肩面 Ra1.6 IT7 粗车-半精车-精车 41.5 内螺纹 Ra1.6 IT9 粗车-精铰 31.5 螺纹顶圆 Ra1.6 IT7 粗扩-精扩-精绞 R23 内圆弧 Ra1.6 自由公差 精铣 2.3.2 加工顺序的安排 （1）工序的安排 1、加工阶段的划分 当零件的加工质量要求较高时,往往不可能用一道
6、工序来满足要求,而要用 几道工序逐步达到所要求的加工质量和合理地使用设备、人力,零件的加工过程 通常按工序性质不同,可以分为粗加工,半精加工,精加工三个阶段。 粗加工阶段：其任务是切除毛坯上大部分余量，使毛坯在形状和尺寸上 接近零件成品，因此，主要目标是提高生产率，去除内孔，端面以及外圆表面 的大部分余量，并为后续工序提供精基准，如加工 62、52 外圆、 35.75、31.5、内圆及 4 个端面。 半精加工阶段：其任务是使主要表面达到一定的精加工余量，为主要表 面的精加工做好准备，如 52 外圆柱面，35.75、31.5 内圆等。 精加工阶段：其任务就是保证各主要表面达到规定的尺寸精度，留一
7、定 的精加工余量，为主要表面的精加工做好准备，并可完成一些次要表面的加工。 如精度和表面粗糙度要求，主要目标是全面保证加工质量。 2、基面先行原则 该零件进行加工时，要将端面先加工，再以左端面、外圆柱面为基准来加 工，因为左端面和 62 外圆柱面为后续精基准表面加工而设定的，才能使定位 基准更准确，从而保证各位置精度的要求，然后再把其余部分加工出来。 3、先粗后精 即要先安排粗加工工序，再安排精加工工序，粗车将在较短时间内将工件 表面上的大部分余量切掉，一方面提高金属切削效率，另一方面满足精车的余 量均匀性要求，若粗车后留余量的均匀性满足不了精加工的要求时，则要安排 半精车，以此为精车做准备。
8、 4、先面后孔 对该零件应该先加工平面，后加工孔，这样安排加工顺序，一方面是利用 加工过的平面定位，稳定可靠，另一方面是在加工过的平面上加工孔，比较容 易，并能提高孔的加工精度，所以对于 CA6140 车床对开螺母来讲先加工 62 外圆柱面，做为定位基准再来加工其余的。 （2）工序划分的确定 工序集中与工序分散：工序集中是指将工件的加工集中在少数几道工序内完成 每道工序加工内容较多，工序集中使总工序数减少，这样就减少了安装次数， 可以使装夹时间减少，减少夹具数目，并且利用采用高生产率的机床。工序分 散是将工件的加工分散在较多的工序中进行，每道工序的内容很少，最少时每 道工序只包括一简单工步，工
9、序分散可使每个工序使用的设备，刀具等比较简 单，机床调整工作简化，对操作工人的技术水平也要求低些。 综上所述：考虑到工件是中批量生产的情况，采用工序集中 辅助工序的安排：辅助工序一般包括去毛刺，倒棱角，清洗，除锈，退磁，检 验等。 （3） 、拟定加工工艺路线 根据以上各个零部件的分析以及加工工艺确定的基本原则，可以初步确定 加工工艺路线，具体方案如下： 1. 粗车 62 外圆右端面及外圆 2. 粗车另一 62 端面及外圆；粗车、半精车、精车 62 左右轴肩面和 52 及过渡圆 3. 粗镗、精镗 31.5 4. 粗车梯形螺纹、精铰梯形螺纹 5. 切断 6. 精铣 R23 圆弧 7. 钻孔 4XM
10、6 8. 检验 9. 入库 3.毛坯尺寸的确定 由机械制造工艺简明手册表 2.2-3、2.2-5、2.2-4、2.2-1 可确定毛坯尺寸 及公差。 根据上述原始材料及加工工艺，分别对各加工表面的机械加工余量、工序尺 寸确定如下： 一端面 粗车至 113 l=2； 62 外圆 粗车至 62 2z=3 另一端面 粗车至 111 l=2； 62 外圆 粗车至 62 2z=3 52 外圆 精车至 52 2z=0.3 半精车至 52.3 2z=1.1 粗车至 53.4 2z=1.6 62 左轴肩面 精车至 103 l=0.3 半精车至 102.7 l=0.7 粗车至 102 l=1 62 右轴肩面 精车
11、至 8 l=0.3 半精车至 8.3 l=0.7 粗车至 9 l=1 31.5 精镗至 31.5 2z=1 粗镗至 30.5 2z=2 4.确定切削用量及基本工时 工序 1：粗车端面及外圆 1. 加工条件 工件材料：球墨铸铁 加工要求：粗车、半精车 62 端面及 62 外圆 机床:C365L 转塔式车床 刀具：（YA6 硬质合金车刀）93 0偏头端面车刀、72.5 0直头外圆车刀 2.计算切削用量 （1）粗车 62 右端面 确定切削深度 ap ap=2 确定进给量 f 根据切削手册 f=0.30.8mm/r 按 C365L 转塔式车床的进给量(机械制造工艺设计简明手册表 4.2-3) 取 f=
12、0.56mm/r； 3.计算切削速速 按切削手册表 1.27，切削速度的计算公式(寿命选 T=60min) v c= k (m/min)faTCvmyxp 其中：C v=242, xv=0.15, yv=0.35, m=0.2， 修正系数 kv见表 1.28，即 kMv=1.44，k sv=0.8,kkv=1.04,kkrv=0.81,kBv=0.97 所以 v c= *1.44*0.8*1.04*0.81*0.9735.015.02. 6*64 =110.9 (m/min) 4.确定机床主轴转速 ns= = =543.4 ( r/min)dwv14.3065*.9.10 根据机械制造工艺设计
13、简明手册表 4.2-3， 则选取 ns=550 ( r/min) 所以实际切削速度 v=122 ( r/min) 5.切削工时，按工艺手册表 6.2-1 l=65 (mm), l1=2 (mm) tm=(l+l1)i/nwf=67/(0.56*550)=0.22(min) （2）粗车 62 外圆 1. 切削深度 ap=（65-62）/2=1.5 mm 2.进给量 f=0.56mm/r 3.计算切削速速 vc= kfaTCvmyxp = *1.44*0.8*0.81*0.9735.015.02. 6*64 =111.3 ( r/min) 4. 主轴转速 ns= = =545.3 ( r/min)
14、dwv14.3065*.3.1 根据机械制造工艺设计简明手册表 4.2-2 则选取 ns=550 ( r/min) 所以实际切削速度 v=122 ( r/min) 切削工时 t=(l+l1 +l2)/nf l=8, l1=2 , l2=0 所以 t=10/（550*0.56）=0.032 (min) 工序 2: 粗车另一 62 端面及外圆；粗车、半精车、精车 62 左右轴肩面和 52 及过渡圆 （1）同理另一端的 62 外圆及端面计算相同 （2）粗车 62 轴肩面 1.切削深度 ap=1 mm 2.进给量 f=0.56mm/r 3.计算切削速速 按切削手册表 1.27，切削速度的计算公式(寿命
15、选 T=60min) v c= k (m/min)faTCvmyxp 其中：C v=242, xv=0.15, yv=0.35, m=0.2， 修正系数 kv见表 1.28，即 kMv=1.44，k sv=0.8,kkv=1.04,kkrv=0.81,kBv=0.97 所以 v c= *1.44*0.8*1.04*0.81*0.97 =123(m/min)35.015.02. 6*64 4.确定机床主轴转速 ns= = =631.8 ( r/min)dwv14.362*. 根据机械制造工艺设计简明手册表 4.2-2 则选取 ns=550 ( r/min) 所以实际切削速度 v=107.1 (
16、r/min) 5.切削工时，按工艺手册表 6.2-1 l=（65-54） (mm), l 1=1 (mm) tm=(l+l1)i/nwf=12/(0.56*550)=0.039 (min) （3）半精车 62 左轴肩面 1.切削深度 ap=0.7 mm 2.进给量 f=0.3mm/r 3.计算切削速速 按切削手册表 1.27，切削速度的计算公式(寿命选 T=60min) v c= k (m/min)faTCvmyxp 其中：C v=242, xv=0.15, yv=0.35, m=0.2， 修正系数 kv见表 1.28，即 kMv=1.44，k sv=0.8,kkv=1.04,kkrv=0.8
17、1,kBv=0.97 所以 v c= *1.44*0.8*1.04*0.81*0.9735.015.02.*764 =161.5 (m/min) 4.确定机床主轴转速 ns= = =829.6 ( r/min)dwv14.3062*.5.1 根据机械制造工艺设计简明手册表 4.2-2 ns=745( r/min) 所以实际切削速度 v=145( r/min) 5.切削工时，按工艺手册表 6.2-1 l=（62-54） (mm), l 1=0.7 (mm) tm=(l+l1)i/nwf=8.7/(0.3*745)=0.04 (min) （4）精车 62 左轴肩面 1.切削深度 ap=0.3 mm
18、 2.进给量 f=0.1mm/r 3.计算切削速速 按切削手册表 1.27，切削速度的计算公式(寿命选 T=60min) v c= k (m/min)faTCvmyxp 其中：C v=242, xv=0.15, yv=0.35, m=0.2， 修正系数 kv见表 1.28，即 kMv=1.44，k sv=0.8,kkv=1.04,kkrv=0.81,kBv=0.97 所以 v c= *1.44*0.8*1.04*0.81*0.9735.015.02.*64 =269.4(m/min) 4.确定机床主轴转速 ns= = =1382 ( r/min)dwv14.3062*.4.9 根据机械制造工艺
19、设计简明手册表 4.2-2 则选取 ns=1000( r/min) 所以实际切削速度 v=194.7( r/min) 5.切削工时，按工艺手册表 6.2-1 l=（62-54） (mm), l 1=0.3 (mm) tm=(l+l1)i/nwf=8.3/(0.1*1000)=0.083 (min) 同理 62 右轴肩面的半精车、精车计算也是相同的。 （5）粗车 52 外圆 1.切削深度 ap=1.6/2=0.8mm 2.进给量 f=0.56mm/r 3.根据使用车工（第三版）计算手册表 2-1 查的 vc=6080m/min 现取 vc=60m/min，则： n=1000*60/(3.14*5
20、5)=347.4( r/min) 根据机械制造工艺设计简明手册表 4.2-2 则选取 n=322 r/min 所以实际切削速度为： v=3.14*55*322/1000=55.6 m/ min 4. 切削工时 t=(l+l1 +l2)/nf l=95, l1=1 , l2=1 所以 t=97/（322*0.56）=0.54 (min) （6）半精车 52 外圆 1.切削深度 ap=1.1/2=0.55 mm 2.进给量 f=0.3mm/r 3.根据使用车工（第三版）计算手册表 2-1 查的 vc=6080m/min 现取 vc=70m/min，则： n=1000*70/(3.14*53.4)=
21、417.5( r/min) 根据机械制造工艺设计简明手册表 4.2-2 则选取 n=430 r/min 所以实际切削速度为： v=3.14*53.4*430/1000=72.1 m/ min 4. 切削工时 t=(l+l1 +l2)/nf l=95, l1=1 , l2=1 所以 t=97/（430*0.3）=0.75 (min) （7）精车 52 外圆 1.切削深度 ap=0.3/2=0.15 mm 2.进给量 f=0.1mm/r 3.根据使用车工（第三版）计算手册表 2-1 查的 vc=6080m/min 现取 vc=80m/min，则： n=1000*80/(3.14*52.3)=487
22、.1( r/min) 按机床说明书，则选取 n=550 r/min 所以实际切削速度为： v=3.14*52.3*550/1000=90.3 m/ min 4. 切削工时 t=(l+l1 +l2)/nf l=95, l1=1 , l2=1 所以 t=97/（550*0.1）=1.76 (min) 工序 3：粗镗、精镗 31.5 (1)选用机床：T616 卧式铣镗床 刀具：普通单刃镗刀 B*H=8*8 粗镗至 30.5mm 切削深度 ap =（D-d1）/2=（30.5-28.5）/2=1mm 进给量 f=0.31.0mm/r ,取 f=0.8mm/r （切削手册表 11.-27） 切削速度 v
23、=0.651.5m/s，取 v=0.8m/s=48 m/min 主轴转速 ns=1000*48/(3.14*28)=546 r/min 取 n=600 r/min 则实际切削速度 v=52 m/min 切削工时： 工作台每分钟进给量 fm=fn=0.8*600=480 mm/min 被切削层长度 l=111mm 刀具切入长度 l1= +(2-3)= +3=4.7mmrptgka031tg 刀具切出长度 l2l2=35mm, 取 l2=4mm 则 tm=(l+l1+l2)/fm=(111+4.7+4)/480=0.25min 精镗至 31.5mm 切削深度 ap =（D-d1）/2=（31.5-
24、30.5）/2=0.5mm 进给量 f=0.150.5mm/r ,取 f=0.3mm/r （切削手册表 11.-27） 切削速度 v=0.81.5m/s，取 v=1.5m/s=90 m/min 主轴转速 ns=1000*90/(3.14*30.5)=940 r/min 取 n=1000 r/min 则实际切削速度 v=96m/min 切削工时： 工作台每分钟进给量 fm=fn=0.3*1000=300 mm/min 被切削层长度 l=111mm 刀具切入长度 l1= +(2-3)= +3=4.7mmrptgka031tg 刀具切出长度 l2l2=35mm, 取 l2=4mm 则 tm=(l+l
25、1+l2)/fm=(111+4.7+4)/300=0.4min 工序 4. 加工梯形螺纹孔 机床：C620-1 卧式车床 刀具：高速钢梯形内螺纹车刀 (1）粗车梯形螺纹: 螺纹单面留精加工余量为0.115 0. 25mm 进给量 f=0.5mm/r 主轴转速 n=300r/min 加工工时： Tm1=L/fn=(111+5+4)/(0.5*300)=0.8min ( 2) 精铰梯形螺纹： 刀具：标准梯形螺纹丝锥 依原定位基准, 用镗胎装夹后将标准梯形螺纹丝锥的引导部，分旋入螺孔中, 丝锥两端有导向支承套支承, 丝锥与主轴为浮动连接传动。 主轴转速 n=8r/min, 进给量 f=60mm/mi
26、n 加工工时： Tm2=(l+l1+l2)/fn+(l+l1+l2)/fn0=2*(111+12+24)/60*8=0.61 min 工序 5：切断 机床：立式铣床 X51 刀具：细齿锯片铣刀，d=160,D=32,z=138 (机械制造工艺简明手册表 3.1-41) fz=（0.010.015） mm/r （实用切削手册表 7-30） 选 fz=0.01mm/r v=21-30m/min （实用切削手册表 7-31） 取 v=25 m/min n=1000*25/(3.14*32)=249r/min 取 n=255 r/min （由机械制造工艺简明手册表 4.2-36） 实际切削速度为 V=
27、3.14*32*255/ 1000=25.6m/s（35m/min） l1=6 ，l 2=4mm（11-12） f= fzZn=0.01138=1.38mm/r tm=(l+ l1+ l2)/fn =(111+6+4)/(1.38*255)=0.35 min 工序 6：精铣 R23 圆弧 机床：立式 X51 刀具：球头铣刀 D20r10 铣刀每转进给量 fz=1 mm/r 切削速度 v=30m/min 主轴转速 ns=1000*30/（3.14*20） =477.7r/min 按机床选取 nw=490r/min 实际切削速度 v= 3.14*20*490/1000=30.8m/min 切削工时
28、: tm=L/fn=（111+6+4）/(1*490)=0.25min 工序 7.钻 2X5 孔并加工螺纹孔 2XM6 （1）机床：摇臂钻床 Z35 （2）刀具选择：选用高速钢,锥柄标准麻花钻 5，M6 丝锥。 （3）确定切削用量： 2 个孔共走 2 次刀,由切削手册表 11-2 f=0.13mm/r, V=18m/min， n=1000*18/(3.14*5)=1146.5 r/min 根据机械制造工艺设计简明手册表 4.2-12 取 n 机=1320r/min, 故 V =3.1413205/1000=20.7m/min （4）计算基本工时： 钻孔工时 tm1= 2*l/fn=2(3+16
29、+3)/(0.13*1320) =0.26 min 攻丝工时:t= (l+l 1+l2)/fn+(l+l1+l2)/fn0 l1 =(1-3)p, l2 =(2-3)p n0为丝锥或工件回程的转速，p 为加工螺纹的螺距 根据机械加工工艺设计简明手册表 2.3-20 P=1 所以 tm2=2*2(16+2+2)/(0.13*1000)=0.62 min 工序 8.检验 工序 9.入库 设计心得 课程设计是我们机械专业学生在校学习的一个总结性的理论和实践相结合 的教学环节，是综合运用所学知识和技能的具体实践过程。通过这次课程设计， 使我对所学的专业知识有了更深刻的理解和认识，并为我今后从事机械相关
30、工 作树立了坚定的信心。 我这次课程设计的题目是 CA6140 开合螺母的工艺工装设计，其中涉及到了 很多曾经学过的计算，验算等以及相关专业方面的知识。 在设计的过程中，通过把自己几年来所学到的专业知识和实践相结合，并 运用到设计中，我顺利完成了课程设计的各项任务。但在设计过程中，我对一 些理论问题掌握的不够充足，经过多次向指导老师请教最后才得以解决。在今 后的学习和工作中，我会更多的吸取相关方面的知识，不断提高自己的专业水 平和能力。 通过本次课程设计，我了解和掌握了机械工艺等方面的诸多知识，锻炼了 自己分析问题和解决问题的能力，并积累了一定的实践经验，为今后的工作打 下了坚实的基础。但由于时间紧，任务重，再加上本人的知识水平和能力有限， 以及经验不足，设计中难免存在一些缺点和错误，望老师给予批评指正。 参考文献 【】 李兆铨、周明研主编机械制造技术 ，中国水利水电出版社 2005.1 【】 赵家奇主编机械制造工艺学课程设计指导书 ，机械工业出版社 【】 李益民主编机械制造工艺设计简明手册 ，机械工业出版社 2003.1 【】 张以鹏主编实用切削手册 ，辽宁科学技术出版社 2007.5 【5 】 夏祖印、张能武主编机械加工实用手册 安徽科学技术出版社 2008.10
