对开螺母的加工工艺课程设计 1 2.docx

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对开螺母的加工工艺课程设计12

目录

1.零件的分析1

1.零件的作用1

2.工艺规程设计2

2.1确定毛坯的制造形式2

2.2基准面的选择2

2.3制定工艺路线3

2．3.1加工方法的选择:

3

3.毛坯尺寸的确定5

4.确定切削用量及基本工时6

工序1：

粗车端面及外圆6

工序2:

粗车另一Φ62端面及外圆；粗车、半精车、精车Φ62左右轴肩面和Φ52及过渡圆8

（3）半精车Φ62左轴肩面9

（4）精车Φ62左轴肩面10

（5）粗车Φ52外圆11

（6）半精车Φ52外圆12

（7）精车Φ52外圆12

工序3：

粗镗、精镗Φ31.513

工序4.加工梯形螺纹孔14

工序5：

切断14

工序6：

精铣R23圆弧15

工序7.钻2XΦ5孔并加工螺纹孔2XM615

工序8.检验16

工序9.入库16

设计心得16

参考文献17

对开螺母的加工工艺课程设计

1.零件的分析

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Φ62、Φ52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。

2.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Φ62外圆柱面作为粗基准面加工Φ62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Φ62外圆柱面和右端面作为精基准。

2.3制定工艺路线

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。

2．3.1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

Φ62外端面Ra6.3IT9粗车

Φ62外圆柱表面Ra6.3IT9粗车

Φ52外圆柱表面Ra1.6IT6粗车-半精车-精车

Φ62轴肩面Ra1.6IT7粗车-半精车-精车

Φ41.5内螺纹Ra1.6IT9粗车-精铰

Φ31.5螺纹顶圆Ra1.6IT7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。

①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Φ62、Φ52外圆、Φ35.75、Φ31.5、内圆及4个端面。

②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Φ52外圆柱面，Φ35.75、Φ31.5内圆等。

③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Φ62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。

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Φ62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Φ62外圆右端面及外圆

2.粗车另一Φ62端面及外圆；粗车、半精车、精车Φ62左右轴肩面和Φ52及过渡圆

3.粗镗、精镗Φ31.5

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4XM6

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113l=2；

Φ62外圆

粗车至Φ622z=3

另一端面

粗车至111l=2；

Φ62外圆

粗车至Φ622z=3

Φ52外圆

精车至Φ522z=0.3

半精车至Φ52.32z=1.1

粗车至Φ53.42z=1.6

Φ62左轴肩面

精车至103l=0.3

半精车至102.7l=0.7

粗车至102l=1

Φ62右轴肩面

精车至8l=0.3

半精车至8.3l=0.7

粗车至9l=1

Φ31.5

精镗至Φ31.52z=1

粗镗至Φ30.52z=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Φ62端面及Φ62外圆

机床:

C365L转塔式车床

刀具：

（YA6硬质合金车刀）930偏头端面车刀、72.50直头外圆车刀

2.计算切削用量

（1）粗车Φ62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=0.3～0.8mm/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=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）

　vc=

k

（m/min）

其中：

Cv=242,xv=0.15,yv=0.35,m=0.2，

修正系数kv见表1.28，即

kMv=1.44，ksv=0.8,kkv=1.04,kkrv=0.81,kBv=0.97

所以vc=

*1.44*0.8*1.04*0.81*0.97

=110.9（m/min）

4.确定机床主轴转速

ns=

=

=543.4（r/min）

根据机械制造工艺设计简明手册表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Φ62外圆

1.切削深度ap=（65-62）/2=1.5mm

2.进给量f=0.56mm/r

3.计算切削速速

vc=

k

=

*1.44*0.8*0.81*0.97

=111.3（r/min）

4.主轴转速

ns=

=

=545.3（r/min）

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Φ62端面及外圆；粗车、半精车、精车Φ62左右轴肩面和Φ52及过渡圆

（1）同理另一端的Φ62外圆及端面计算相同

（2）粗车Φ62轴肩面

1.切削深度ap=1mm

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（寿命选T=60min）

　vc=

k

（m/min）

其中：

Cv=242,xv=0.15,yv=0.35,m=0.2，

修正系数kv见表1.28，即

kMv=1.44，ksv=0.8,kkv=1.04,kkrv=0.81,kBv=0.97

所以vc=

*1.44*0.8*1.04*0.81*0.97=123（m/min）

4.确定机床主轴转速

ns=

=

=631.8（r/min）

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（r/min）

5.切削工时，按工艺手册表6.2-1

l=（65-54）（mm）,l1=1（mm）

tm=（l+l1）i/nwf=12/（0.56*550）=0.039（min）

（3）半精车Φ62左轴肩面

1.切削深度ap=0.7mm

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）

　vc=

k

（m/min）

其中：

Cv=242,xv=0.15,yv=0.35,m=0.2，

修正系数kv见表1.28，即

kMv=1.44，ksv=0.8,kkv=1.04,kkrv=0.81,kBv=0.97

所以vc=

*1.44*0.8*1.04*0.81*0.97

=161.5（m/min）

4.确定机床主轴转速

ns=

=

=829.6（r/min）

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）,l1=0.7（mm）

tm=（l+l1）i/nwf=8.7/（0.3*745）=0.04（min）

（4）精车Φ62左轴肩面

1.切削深度ap=0.3mm

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）

　vc=

k

（m/min）

其中：

Cv=242,xv=0.15,yv=0.35,m=0.2，

修正系数kv见表1.28，即

kMv=1.44，ksv=0.8,kkv=1.04,kkrv=0.81,kBv=0.97

所以vc=

*1.44*0.8*1.04*0.81*0.97

=269.4（m/min）

4.确定机床主轴转速

ns=

=

=1382（r/min）

根据机械制造工艺设计简明手册表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）,l1=0.3（mm）

tm=（l+l1）i/nwf=8.3/（0.1*1000）=0.083（min）

同理Φ62右轴肩面的半精车、精车计算也是相同的。

（5）粗车Φ52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=60～80m/min

现取vc=60m/min，则：

n=1000*60/（3.14*55）=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=322r/min

所以实际切削速度为：

v=3.14*55*322/1000=55.6m/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Φ52外圆

1.切削深度ap=1.1/2=0.55mm

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=60～80m/min

现取vc=70m/min，则：

n=1000*70/（3.14*53.4）=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=430r/min

所以实际切削速度为：

v=3.14*53.4*430/1000=72.1m/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Φ52外圆

1.切削深度ap=0.3/2=0.15mm

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=60～80m/min

现取vc=80m/min，则：

n=1000*80/（3.14*52.3）=487.1（r/min）

按机床说明书，则选取n=550r/min

所以实际切削速度为：

v=3.14*52.3*550/1000=90.3m/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Φ31.5

（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Φ30.5mm

切削深度ap=（D-d1）/2=（30.5-28.5）/2=1mm

进给量f=0.3—1.0mm/r,取f=0.8mm/r（切削手册表11.-27）

切削速度v=0.65—1.5m/s，取v=0.8m/s=48m/min

主轴转速ns=1000*48/（3.14*28）=546r/min

取n=600r/min

则实际切削速度v=52m/min

切削工时：

工作台每分钟进给量fm=fn=0.8*600=480mm/min

被切削层长度l=111mm

刀具切入长度l1=

+（2--3）=

+3=4.7mm

刀具切出长度l2l2=3—5mm,取l2=4mm

则tm=（l+l1+l2）/fm=（111+4.7+4）/480=0.25min

精镗至Φ31.5mm

切削深度ap=（D-d1）/2=（31.5-30.5）/2=0.5mm

进给量f=0.15—0.5mm/r,取f=0.3mm/r（切削手册表11.-27）

切削速度v=0.8—1.5m/s，取v=1.5m/s=90m/min

主轴转速ns=1000*90/（3.14*30.5）=940r/min

取n=1000r/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=300mm/min

被切削层长度l=111mm

刀具切入长度l1=

+（2--3）=

+3=4.7mm

刀具切出长度l2l2=3—5mm,取l2=4mm

则tm=（l+l1+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/min

加工工时：

Tm2=（l+l1+l2）/fn+（l+l1+l2）/fn0=2*（111+12+24）/60*8=0.61min

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=（0.01～0.015）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=25m/min

n=1000*25/（3.14*32）=249r/min

取n=255r/min（由机械制造工艺简明手册表4.2-36）

实际切削速度为

V=3.14*32*255/1000=25.6m/s（35m/min）

l1=6，l2=4mm（11-12）

f=fz·Z·n=0.01×138=1.38mm/r

tm=（l+l1+l2）/fn=（111+6+4）/（1.38*255）=0.35min

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=1mm/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:

tm=L/fn=（111+6+4）/（1*490）=0.25min

工序7.钻2XΦ5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Φ5，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）=1146.5r/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=3.14×1320×5/1000=20.7m/min

（4）计算基本工时：

钻孔工时tm1=2*l/fn=2（3+16+3）/（0.13*1320）=0.26 min

攻丝工时:

t=（l+l1+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）=0.62min

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

【1】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

【2】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　

【3】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

【４】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