CA6140下部刀架的工艺工装的设计钻.docx
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CA6140下部刀架的工艺工装的设计钻
摘要
此毕业设计的内容是：
CA6140下部刀架的工艺工装的设计。
在我的说明书中，包括工艺部分的设计和工装部分的设计两大部分。
其主要功能是实现刀架的横、纵向进给。
在安排工艺时,要确保各尺寸间的关系,分析零件的加工工艺性,拟定出合理的工艺路线；在设计专用夹具时，以保证加工质量为前提，提高生产效率。
在这两部分中综合运用了我在大学期间学的各门课程，其中包括CAD制图、机械工艺、夹具设计、公差配合、材料选择等学科。
通过这次毕业设计，我从中学到了很多知识，不但能把在大学期间所学的专业知识综合运用到一起，还能够提高我查阅有关的资料的能力，更加熟练了我运用计算机绘图的能力。
关键词：
工艺路线；钻床夹具；车床夹具
Abstract
Thecontentofthisgraduationprojectis:
DesignofthecraftfrockofCA6140underpartkniferest.
Inmymanual,includingtwomajorpartsofdesign,someofdesigntomaketherouteofprocessingandtodesignthespecial-purposejig.Itsmainfunctionistorealizethegivingharshandunreasonable,enterslylongitudinallyofthekniferest.Whilearrangingthecraft,shouldguaranteetherelationamongeverysize,analyzethepreparationmethodofthepart,andplantomaketherationalcraftroute;whiledesigningthespecial-purposejig,undertheprerequisiteofguaranteeingtoprocessquality,improvingproductionefficiency.HaveusedeverycoursewhichIstudyinthesetwopartsduringuniversitysynthetically,disciplineofincludingCADmakingmaps,mechanicalcraft,jigdesign,tolerancefitting,materialandchoosingetc...Throughthisgraduationproject,Ihavelearntmuchknowledgefromit,notonlycanapplytheprofessionalknowledgestudiedduringuniversitytotogethersynthetically,alsoitcanimproveconsultingmyabilityofmaterials,thegettingmoreskilledusebyabilityofcomputergraphics.
Keyword:
Processingroute;DrillJig;LatheJig
前言
大学生活马上要结束了，在我们走上工作岗位之前，为了检验我们在大学期间所学的专业课，同时也是在考核我们综合运用各科专业知识的能力，毕业设计是一个不可或缺的环节。
《机械制造工艺学》和《机床夹具设计》是我们在大学期间所学的主要的专业课，且我们也曾分别做过课程设计，而此次毕业设计就是对我们在大学期间所学课程的一次综合性的复习。
对我个人而言，我希望通过毕业设计对自己即将要从事的工作进行一次适应性的训练，希望在设计中能锻炼自己分析问题，解决问题的能力。
由于个人能力和经验有限，设计中会出现很多不足之处，希望各位老师给予指教。
编者
2006年6月15日
1工艺规程设计（CA6140下部刀架）
1.1零件分析
1.1.1零件的功用、结构特点及技术要求
1、CA6140下部刀架的作用
下部刀架是CA6140机床的一个组成部分,它与车床导轨联接，燕尾槽与车床导轨面配合，形成刀架横向进给。
2、下部刀架的结构特点及技术要求
（1）燕尾槽
燕尾槽下表面至底面的距离（宽度）为18.5+0.30，燕尾槽一面是平行的平面，到中心线距离为45mm，另一面是倾斜的平面，倾斜度为1：
60，到中心线的距离分别44.5mm、51.5mm,燕尾槽角度为55°。
（2）T型槽
T型槽下部分宽度为25+0.80，上部分宽度为14mm，下部分深度为6mm，上部分深度为10+0.20，表面粗糙度为6.3μm，对φ70H7的同轴度为0.25。
（3）孔
φ70H7和3-φ10H7孔精度高，选这两个孔作为定位孔，还有3个阶梯孔和4个螺纹孔，这几个孔精度都不高。
（4）油槽
油槽宽度6mm,深度4mm，表面粗糙度为12.5μm。
（5）上下表面粗糙度为0.63μm，两面的相互平行度，在全长上为0.05mm，下表面的不平度用塞尺检查，公差为0.03mm。
1.1.2零件的结构工艺性
零件的结构工艺性是指所设计的零件在能满足使用要求的前提下，制造的可靠性和经济性，它包括零件在制造过程中的工艺性，如零件结构的铸造、锻造、冲压、焊接、热处理、切削加工等工艺性。
①零件图上的尺寸和公差的标准对切削加工工艺性有较大的影响
②零件要素的工艺性，这是指零件的各加工面
③零件整体结构的工艺性，具体为：
a、尽量采用标准件、通用件和相似件
b、有便于装夹的基准
c、有位置要求或同方向的表面尽量在一次装夹过程中加工出来
d、有足够的刚度、强度
e、节省材料、减轻质量。
所以，在加工下部刀架的工艺过程中，必须尽量满足以上要求。
1.2确定毛坯及其加工余量
1.2.1零件的材料、毛坯及热处理
零件的材料为HT15-33，该材料具有较高的强度、耐磨性、耐热性及减振性，适用于承受较大应力、要求耐磨的零件。
在制定工艺规程时，正确地选择毛坯有着重大的意义。
毛坯种类的选择，不仅影响着毛坯的制造工艺、设备及制造费用，而且影响着零件的机械加工工艺、设备和工具的消耗以及工时定额。
根据零件材料HT15-33，确定毛坯为铸件，又已知零件生产纲领为5000件/年，可知其生产类型为大批量生产，毛坯的铸造方法选用砂型机器造型，又由于零件的φ35孔的孔及油槽及正方形需铸出，故还应放型芯。
此外，为清除残余应力，铸造后应安排人工时效。
1.2.2毛坯加工余量确定
机械加工中毛坯尺寸与完工零件尺寸之差，称为毛坯的加工余量（零件的表面如毋须机械加工，则该表面上即无加工余量），加工余量的大小取决于加工过程中各个工步应切除的金属层的总和，以及毛坯尺寸与规定的公称尺寸之间的偏差数值，在机械加工中的各个工步中，所切除的金属层厚度用Zm来代表；如果不考虑所有其它因素，则总余量的大小将为ΣZm。
如果用符号Z1、Z2、Zm来代表各个工步或工序间的余量大小，则
ΣZm=Z1+Z2+Z3+…+Zm+a
式中a——毛坯外尺寸的下差或内尺寸上差
数值Z1、Z2、…、Zm取决于完成各个工步的条件，如安装零件的精确度和工具的特性等。
但是，其中Z1的值亦即第一个粗切削工步的加工余量，还取决于毛坯需要加工处的表面层状况，因为表面层不平度差别较大，有时甚至会有相当大的表面凹陷。
此零件为2级精度铸件，查金属机械加工工艺人员手册，得零件的顶面余量6.5mm，底面及侧面余量5mm，燕尾槽余量为5mm，φ35孔的单面余量为3.5mm,油槽余量为2×3mm。
所以毛坯的外形尺寸为430mm×210mm×51.5mm。
1.3工艺规程的设计
1.3.1工艺路线的分析
从下部刀架零件图中可以看出，它的两组加工表面之间有一定的位置要求，现将这二组加工表面分述如下：
1）、以上表面为基准加工表面，这一组加工表面包括：
两端面及两侧面、下表面、燕尾槽、油槽、T型槽、φ35、φ70H7孔。
其中，主要加工表面为φ70H7孔，在以后工序加工中会以它作为基准。
2）、以φ70H7孔作为基准加工表面，这一组加工表面包括：
3-φ10H7孔、三个阶梯孔、四个螺纹孔。
这两组加工表面之间有一定的位置要求，主要是：
①φ70H7孔与一端面间距离为105+0.40
②T型槽对φ70H7孔的同轴度为0.25mm
③上、下表面的相互平行度为0.05mm
由以上分析可知，对于这二组加工表面而言，我们可以先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具，进行另一组表面的加工，并且保证它们之间的位置精度要求。
1.3.2工艺路线的拟定
工艺路线的拟定是制定工艺规程的重要环节，制定工艺路线的出发点，是应当使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求得到妥善的保证，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夹具，并尽量使工序集中来提高生产率，除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。
其主要任务是：
选择各个被加工表面的加工方法和加工方案，确定各个被加工表面的加工顺序以及整个工艺过程中工序数目的多少等，其具体做法如下：
1、选择表面加工方法和加工方案
表面加工方法的选择，首先要保证加工表面的精度和粗糙度要求。
该生产类型属于大批量生产，应尽可能采用高效率的先进加工方法，以取得最大的经济效益。
表面加工方法和加工方案的选择，应同时满足加工质量、生产率和经济效益等方面的要求。
2、确定加工顺序
零件上各表面的加工顺序安排的不同，会得到不同的经济效益，有时甚至保证不了加工的质量要求。
根据生产实践，在安排加工顺序时应遵循先粗加工、后精加工的“先粗后精”原则；先考虑主要加工表面的加工顺序，次要表面的加工可适当穿插在主要表面的加工工序之间，即“先主后次”原则；零件加工一般多从精基准的加工开始，即“基面先行”原则。
热处理工序的安排，则根据毛坯、零件材料、零件加工精度和表面质量等要求进行安排。
为了保证产品质量，需在下列情况下安排检验工序：
①粗加工全部结束之后；②零件从一个车间转到另一个车间时；③重要工序之后；④零件全部加工之后。
3、确定工序的定位基面
定位基面的选择，必须结合具体的生产条件和生产类型。
根据加工要求，分析和应用有关定位基面的选择原则进行。
该零件的定位基面为上表面。
鉴于以上的要求，分析零件图，依据各个所要加工面的尺寸要求、加工精度、形位精度及配合关系和技术要求，现提出以下两种工艺路线方案：
方案一：
工序号
工序内容
1
备料
2
铸造
3
时效
4
车T型槽、车φ35孔、粗车φ70孔
5
精车φ70孔
6
铣上表面
7
铣两端面及两侧面
8
铣下表面
9
铣燕尾槽
10
铣油槽
11
孔加工及螺纹加工
12
加工长圆型细长轴
13
磨两侧面
14
磨上下两面
15
磨燕尾槽
16
滚字、倒角、去毛刺
17
检查
表1-1
方案二：
工序号
工序内容
1
备料
2
铸造
3
时效
4
铣上表面
5
铣端面及两侧面
6
铣下表面
7
铣燕尾槽
8
铣油槽
9
孔加工及螺纹加工
10
加工长圆型细长轴
11
车T型槽、车φ35孔、粗车φ70孔
12
精车φ70孔
13
磨两侧面
14
磨上下两面
15
磨燕尾槽
16
滚字、倒角、去毛刺
17
检查
表1-2
工艺方案的比较与分析
上述两个工艺方案的特点在于：
方案一是先加工以φ70孔为中心的一组表面，然后以此基面加工上表面；而方案二则与此相反，先是加工上表面，再以此为基准加工φ70孔及其它的孔。
两者相比较，可以看出，先加工上表面后，再以上表面定位加工φ70孔，这时位置精度较易保证，并且定位及装夹等都比较方便。
但方案二中的工序9孔加工及螺纹加工应放在φ70孔加工之后，应先保证φ70孔与两端面位置，以此才能确定φ70孔与阶梯孔间的距离，因此，具体工艺过程如下：
工序号
工序内容
1
备料
2
铸造
3
时效
4
铣上表面
5
铣两端面及两侧面
6
铣下表面
7
铣燕尾槽
8
铣油槽
9
车T型槽、车φ35孔、粗车φ70孔
10
精车φ70孔
11
孔加工及螺纹加工
12
加工长圆型细长轴
13
磨两侧面
14
磨上下两面
15
磨燕尾槽
16
滚字、倒角、去毛刺
17
检查
表1-3
1.3.3确定机床设备、刀具、夹具、量具及工艺装备
机床的选择，应根据加工零件的外廓尺寸、各工序的精度和生产类型，并结合实习中的调查资料和有关的资料、手册来确定。
该工件的生产纲领为5000件/年,除却休息日，一年中的工作时间约为200天。
那么一天的产量为5000/200=25件,由此可知加工设备选用通用设备就可以。
夹具的选择，主要应根据生产类型和加工要求来确定。
在大批量生产时，应采用高效率的气液传动的专用夹具。
夹具的精度应与零件的精度相适应。
由于该工件是大批量生产，所以夹具大部都采用专用夹具。
刀具的选择，主要应根据工序所采用的加工方法、加工表面的尺寸、工件材料、加工精度和表面粗糙度以及生产率和经济效益等，尽可能选用标准的刀具，根据需要还可选用复合刀具和专用刀具。
量具的选择，主要应根据生产类型和要求达到的检验精度来确定。
在大批量生产时，则应采用高生产率的检验夹具和检验仪器。
下面分析各主要工序中所用的加工设备及刀具、夹具、量具。
铣上表面这是该工件的第一道工序。
首先以下表面为粗基准铣上表面，之后把上表面作为以后相关工序的精基准。
机床选用X62，刀具选用镶齿套式面铣刀，夹具为虎钳，量具为游标卡尺。
车T型槽、车φ35孔、粗车φ70孔因T型槽对φ70孔的同轴度为0.25mm，所以把车T型槽与车φ70孔集中在一个工序中，这也反映了“工序集中”的原则。
机床选用C630，刀具选用不通孔车刀，夹具为专用夹具，量具为卡尺、卡钳。
孔加工及攻螺纹选用摇臂钻床Z35，夹具为专用夹具，刀具为标准通用刀具，夹具为专用夹具，量具为游标卡尺。
磨燕尾槽选用M7130K磨床，磨削工具为砂轮，量具为游标卡尺。
为了保证加工质量和加工的顺利进行，在各主要工序和零件全部加工结束时，均需进行检验，为了保证某些主要表面的技术要求，必要时还应进行精度分析。
1.3.4确定主要表面的加工余量和工序尺寸
根据《机械制造工艺设计手册》可确定各主要工序的加工余量及偏差；由表4.1-9～4.1-29确定各主要工序的经济精度；由表4.2-4确定各种加工方法所能达到的表面粗糙度。
工序粗铣上表面加工余量Z=4.5mm,公差等级为IT12，表面粗糙度
为12.5μm。
工序精铣上表面加工余量Z=1.5mm,公差等级为IT7，表面粗糙度
为3.2μm。
工序粗车φ35孔加工余量2Z=4mm,表面粗糙度
为6.3μm。
工序精车φ35孔加工余量2Z=3mm,表面粗糙度
为3.2μm。
工序钻孔
5 直接用
5麻花钻一次加工完成,公差等级为IT12，表面粗糙度
为6.3μm。
工序铰φ10孔 用φ9.5钻头先钻个孔，然后再用铰刀铰孔，表面粗糙度
为1.6μm。
工序磨燕尾槽加工余量Z=0.4mm,表面粗糙度
为0.63μm。
工序磨上下表面加工余量为Z=0.5mm,公差等级为IT5，表面粗糙度
为0.63μm。
1.3.5确定典型工序切削用量、进给量、主轴转速、工时定额
1、铣上表面
（1）确定切削速度Vw
查表（3-28）得af=0.3mm/z切削速度v=0.25m/s表（3-30）
dw=50mm齿数z=26
ns=1000v/πdw（1.1）
由公式（1.1）得ns=1000×0.25/（3.14×50）=1.59r/s=95r/min
按机床选取nw=95r/min=1.59r/s
实际切削速度
Vw=πdwnw/1000（1.2）
由公式（1.2）得Vw=3.14×50×1.59/1000=0.25m/s
（2）计算基本工时Tj
Tj=L+L1+L2/nwfz（1.3）
切入L1=50mm切出L2=3mmL=430mmf=0.3mm/r
由公式（1.3）得Tj=（430+50+3）/（1.59×0.3×26）=39s=0.65min
2、车T型槽
（1）确定切削速度Vw
查表（3-16）得f=0.30mm/r切削速度v=0.33m/s（表3-20）
由公式（1.1）ns=1000v/πdw
得ns=1000×0.33/（3.14×30）=3.5r/s=210r/min
按机床选取nw=229r/min=3.82r/s
实际切削速度
由公式（1.2）Vw=πdwnw/1000
得Vw=3.14×30×3.82/1000=0.36m/s
（2）计算基本工时Tj
由公式（1.3）Tj=L+L1+L2/nwf
切入L1=5mm切出L2=3mmL=10mmf=0.3mm/r
得Tj=（10+5+3）/（3.82×0.3）=15.71s=0.26min
3、粗车φ70孔
（1）确定切削速度Vw
查表（3-13）得f=0.60mm/r切削速度v=0.25m/s（表3-19）
由公式（1.1）ns=1000v/πdw
得ns=1000×0.25/（3.14×30）=2.65r/s=159r/min
按机床选取nw=149r/min=2.48r/s
实际切削速度
由公式（1.2）Vw=πdwnw/1000
得Vw=3.14×30×2.48/1000=0.23m/s
（2）计算基本工时Tj
由公式（1.3）Tj=L+L1+L2/nwf
切入L1=5mm切出L2=3mmL=8mmf=0.6mm/r
得Tj=（8+5+3）/（2.48×0.6）=10.75s=0.18min
4、倒角
为缩短辅助时间，取倒角时的主轴转速与车孔时相同
n=2.48r/s=149r/min
手动进给
5、精车φ70孔
（1）确定切削速度Vw
查表（3-13）得f=0.20mm/r切削速度v=0.40m/s（表3-19）
由公式（1.1）ns=1000v/πdw
得ns=1000×0.40/（3.14×30）=4.25r/s=255r/min
按机床选取nw=229r/min=3.82r/s
实际切削速度
由公式（1.2）Vw=πdwnw/1000
得Vw=3.14×30×3.82/1000=0.36m/s
（2）计算基本工时Tj
由公式（1.3）Tj=L+L1+L2/nwf
切入L1=5mm切出L2=3mmL=8mmf=0.2mm/r
得Tj=（8+5+3）/（3.82×0.2）=20.94s=0.35min
6、钻φ5孔
（1）确定切削速度Vw
查表（3-38）得f=0.30mm/r切削速度v=0.35m/s（表3-42）
由公式（1.1）ns=1000v/πdw
得ns=1000×0.35/（3.14×5）=22.29r/s=1337r/min
按机床选取nw=1320r/min=22r/s
实际切削速度
由公式（1.2）Vw=πdwnw/1000
得Vw=πdwnw/1000=3.14×5×22/1000=0.345m/s
（2）计算基本工时Tj
由公式（1.3）Tj=L+L1+L2/nwfz
切入L1=1.5mm（表11-6）切出L2=2mmL=22mmf=0.3mm/r
得Tj=（22+1.5+2）/（22×0.3）=3.86s=0.06min
7、钻3-φ6孔
（1）确定切削速度Vw
查表（3-38）得f=0.33mm/r切削速度v=0.35m/s（表3-42）
由公式（1.1）ns=1000v/πdw
得ns=1000×0.35/（3.14×6）=18.56r/s=1114r/min
按机床选取nw=1051r/min=17.52r/s
实际切削速度
由公式（1.2）Vw=πdwnw/1000
得Vw=3.14×6×17.52/1000=0.33m/s
（2）计算基本工时Tj
由公式（1.3）Tj=L+L1+L2/nwfz
切入L1=1.9mm（表11-6）切出L2=2mmL=22mmf=0.33mm/r
得Tj=（22+1.9+2）/（17.52×0.33）=4.48s=0.07min
8、扩φ18孔
（1）确定切削速度Vw
查表（3-38）得f=0.7mm/r切削速度v=0.35m/s（表3-42）
由公式（1.1）ns=1000v/πdw
得ns=1000×0.35/（3.14×18）=6.19r/s=371r/min
按机床选取nw=335r/min=5.58r/s
实际切削速度
由公式（1.2）Vw=πdwnw/1000
得Vw=3.14×18×5.58/1000=0.32m/s
（2）计算基本工时Tj
由公式（1.3）Tj=L+L1+L2/nwfz
切入L1=2mm（表11-8）切出L2=12.5mmL=2mmf=0.7mm/r
得Tj=（2+12.5+2）/（5.58×0.7）=0.42s=0.007min
9、铰3-φ10孔
（1）确定切削速度Vw
查表（10-86）得f=0.15mm/r切削速度v=0.13m/s
由公式（1.1）ns=1000v/πdw
得ns=1000×0.13/（3.14×10）=4.14r/s=248r/min
按机床选取nw=265r/min=4.42r/s
实际切削速度
由公式（1.2）Vw=πdwnw/1000
得Vw=3.14×10×4.42/1000=0.14m/s
（2）计算基本工时Tj
由公式（1.3）Tj=L+L1+L2/nwfz
切入L1=0.1mm（表11-8）切出L2=15mmL=15mmf=1mm/r
得Tj=（15+15+0.1）/（4.42×0.15）=19.96s=0.33min
10、攻M6深16螺纹孔
（1）切削速度v=0.12m/s（表10-167）
由公式（1.1）ns=1000v/πdw
得ns=1000×0.12/（3.14×6）=6.37r/s=382r/min
按机床选取nw=420r/min=7r/s
实际切削速度
由公式（1.2）Vw=πdwnw/1000
得Vw=3.14×6×7/1000=0.13m/s
（2）计算基本工时Tj
由公式（1.3）Tj=L+L1+L2/f（1/ns+1/n1）I
取ns=n1I=2（2个孔）L1=（1～3）fL2=（2～3）f
得Tj=16+5+5/2.5（1/382+1/382）×2=0.1min
11、磨两侧面
查表得卧轴矩台平面磨床M7130K
工作台尺寸（长×宽）1600×300
加工范围（长×宽×高）1600×300×400
砂轮尺寸外径×宽×
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