设计CA6140机床前横架加工工艺及夹具.docx

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设计CA6140机床前横架加工工艺及夹具

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：

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，所以上表面不易加工，故不进行加工。

其余4个M12的螺纹孔加工业很容易。

所以该零件的工艺性较好。

二，选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图。

1.选择毛坯

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，零件尺寸不大。

故选用金属型铸造。

。

2.确定机械加工余量，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/T6141——19999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。

3.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12—3可知，该铸件加工余量等级为5~7级，取6级。

再查阅表12-2可知，加工底面，加工余量为4.。

4，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+4=26mm。

其余表面不用加工，所以不留余量。

5，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R5，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22mm，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）φ10.8的孔，选用摇臂钻床进行加工，并用φ12mm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φ10.8*4的孔，并用φ12mm的丝锥攻螺纹。

工序III：

以上表面定位，钻φ10.8的孔，孔心距离上表面27mm。

并保证位置度误差φ0.

1mm。

再用φ12mm的丝锥攻螺纹。

工序IV：

按照零件图的尺寸及要求进行检验。

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3052

（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φ10.8mm孔，选用莫氏φ10.8麻花钻.

攻M12螺纹，选用机用丝锥φ12mm

（4）选用量具

铣下表面选用分度值0.05mm的游标卡尺进行测量。

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

1.5

55.5

——

下表面

——

54

Ra25

（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φ10.8*4孔

——

φ10.8

攻M12*4螺纹

——

M12

工序

加工余量

工序尺寸

钻φ10.8孔

——

φ10.8

攻M12螺纹

——

M12

五，确定切削用量及基本时间

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。

工件安装采用通用夹具。

1）确定粗铣下表面，留余量1.5mm的切削用量。

所选刀具为莫氏锥柄立铣刀，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。

前角γ0为0后角α0为7度，刀齿斜角λs=-10，主刃Κr=50，过渡刃Κrε=30，过渡刃宽度bε=1.5mm。

i确定背吃刀量ap粗铣单边余量为1.5mm，显然ap=1.5mm

ii确定进给量f根据表5-147f=0.72mm

iii确定切削速度v，根据《金属加工工艺人员手册（第三版）》表14-76V=45m/min

n=1000v/πd=1000*45/3.14*54=266r/min=4.5r/s

机床主电动机功率4.5kw

最后确定切削用量为

Ap=1.5

f=1.2mm/r

n=4.5r/s

v=45m/min

2）确定基本时间

由表2-28计算得Tj=21.5s

2，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，刀具选用莫氏φ10.0mm麻花钻，材料为高速钢。

攻螺纹时选用机用丝锥φ12。

钻φ10.8孔选用莫氏麻花钻，材料为高速钢，根据表5-84查得：

φ10.0莫氏锥柄麻花钻总长l=175mm，沟漕L1=94mm。

莫氏圆锥号为1。

根据表5-127.钻孔进给量f=0.52~0.64mm/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50~70mm/min，取Vc=60mm/min，用乳化液做冷却液。

转速：

n=1000V/πd

n=1000*60/3.14*10.8=1769r/min

根据《金属机械加工工艺人员手册（第三版）》查得钻床功率1.5kw.

所以最终确定该工序的切削用量为：

f=0.6mm/r

Vc=60m/min

N=1769r/min

Pc=1.5kw

2）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=7.10mm

L2=10mm

根据表5-142查得：

d=12p=1.75材料为灰铸铁攻螺纹时切削速度

V=9.6m/min

（2）基本时间的确定

1）钻孔基本时间

根据表2-26计算得

Tj1=3s*4=12s

由表2-30计算得：

Tj2=2.8s

Tj=Tj1+Tj2=12+2.8=14.8s

3,工序三的切削用量及基本时间的确定

（2）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，刀具选用莫氏φ10.0mm麻花钻，材料为高速钢。

攻螺纹时选用机用丝锥φ12。

钻φ10.8孔选用莫氏麻花钻，材料为高速钢，根据表5-84查得：

φ10.0莫氏锥柄麻花钻总长l=175mm，沟漕L1=94mm。

莫氏圆锥号为1。

根据表5-127.钻孔进给量f=0.52~0.64mm/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50~70mm/min，取Vc=60mm/min，用乳化液做冷却液。

转速：

n=1000V/πd

n=1000*60/3.14*10.8=1769r/min

根据《金属机械加工工艺人员手册（第三版）》查得钻床功率1.5kw.

所以最终确定该工序的切削用量为：

f=0.6mm/r

Vc=60m/min

N=1769r/min

Pc=1.5kw

2）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=7.10mm

L2=10mm

根据表5-142查得：

d=12p=1.75材料为灰铸铁攻螺纹时切削速度

V=9.6m/min

（2）基本时间的确定

1）钻孔基本时间

根据表2-26计算得

Tj1=3s*

由表2-30计算得：

Tj2=2.8s

Tj=Tj1+Tj2=3+2.8=5.8s

4，工序4切削用量及基本时间的确定

本工序是忽平φ25孔。

根据《金属机械加工工艺人员手册（第三版）》查得改工序选用带可换导柱锥柄90度锥面忽钻。

基本参数如下：

忽钻代号d*d1=25*14

d2=6

L=150

l=30

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）》可知：

进给量f=0.10~0.15mm/r取f=0.10mm/r

切削速度V=12~25m/min，取V=15m/min

n=191r/min

基本时间的确定：

由表2-26求得：

Tj=1s

六，夹具设计及使用说明

本夹具是钻φ10专用夹具。

（1）定位方案

本夹具侧面一挡板定位，下表面一支承钉定位。

确定孔的位置。

挡板限制一个自由度，台阶面加上支承钉限制5个自由度，自由度全部限定，没有欠定位。

（2）夹紧机构

本夹具选用螺旋夹紧机构，通过一面两销定位。

（3）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。

（4）夹具体

钻套通过紧固螺钉安装在夹具体上，短圆柱销和菱形销通过螺纹连接在夹具体上。

（5）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。

（6）结构特点

本夹具结构简单，操作方便。

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。