CA1340杠杆夹具设计.docx
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CA1340杠杆夹具设计
前言1
一、零件的分析1
二、工艺规程设计2
（一）确定毛坯的制造形式2
（二）制定工艺路线2
（三）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定2
（四）确定主要切削用量及基本工时5
三、夹具设计17
（一）问题的提出17
（二）夹具设计17
四、总结18
五、参考文献19
前言
机械制造工艺学课程设计是我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。
这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们大学生活中占有重要的地位。
就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的建设打下一个良好的基础。
由于能所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。
一、零件的分析
（一）零件的作用
题目所给的零什是CAl340自动车床上的杠杆（见附图），它位于自动车床
的自动机构中，与灵活器配介使用，起制动的作用。
（二）零件的工艺分析
分析零件图可知，该杠杆的左、右端面及上下端面的精度要求并不太高，其粗糙度在Ra3.2以上；故可用铣削加工。
Φ20H7mm的孔的粗糙度为Ra1.6，所以采用钻-粗铰-精铰的工艺过程在钻床上加工。
30mm内孔对精度要求较高，由于端面为平面，可防止钻头钻偏以保证加工精度。
该零件出了内孔之外，其他加工表面精度要求均不高，因此以车床和铣床的粗加工就可达到要求。
30mm内孔较长，需以多步骤加工实现。
杠杆共有四组加工表而，现分述如下
1、以中Φ20H7mrn孔为中心的加工表面
这一组加工表面包括：
一个Φ20H7mm的孔及其倒角，粗糙度为Ral.6；尺寸为Φ35mm且与孔Φ20H7mm相垂直的两个平面，粗糙度为Ra3.2；一个中心轴线与Φ20H7mm孔中心轴线平行且相距11.5mm的圆弧油槽；还有一个与Φ20H7mm的孔轴线成45°的油孔Φ3mm，并锪沉头孔。
其中Φ20H7mm孔及两端面为主要加工面，并且Φ20H7mm的孔粗糙度为Ral.6、两平面的粗糙度为Ra3.2。
2、以Φ10mm孔为中心的加工表面
这一组加工表面包括：
一个中Φ10mm的孔及M10深18的螺纹；Φ20且与Φ10mm孔相垂直的凸台面，粗糙度为Ra6.3。
3、以Φ8H7mm孔为中心的加工表面
这一组加工表面包括：
一个Φ8H7mm的孔，Ral.6；一个Ra6.3的槽和一个
M4mm的螺纹孔，二者旨与Φ8H7mm孔垂直。
4、以Φ8H8mm孔为中心的加工表面
这一组加工表面包括：
一个Φ8H8mm，深l8mm的孔；以Φ8H8mm的孔轴线为轴线的Φ20mm的圆；M5的螺纹孔的轴线与Φ8H8mm的孔轴线相互垂直；还有一个是与Φ8H8mm的孔轴线相互垂直的下端面，其粗糙度为Ra6.3。
其中，下端面为主要加工表面。
由以上分析叫知，对于这四组加工表面而言，叫以先加工一面一孔，以它
们为精准加工其它表向。
另外，该零什结构简单，工艺性好。
二、工艺规程设计
（一）确定毛坯的制造形式
零件的材料为球墨铸铁QT50-l.5。
考虑到零件结构简单，工艺性好，在工
作过程中受力不大及没有经常承受交变载荷，因此，应该选用铸件。
由于零件
应该达到中批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，重量在l2kg以下，故可
采用机械造型中的金属模铸造。
这从提高生产率，保证加工精度上考虑，也是
可以的。
（二）制定工艺路线
1铣Φ35圆柱两端面、Φ20凸台面。
2铣Φ20圆柱端面
3扩、粗铰Φ20H7孔
4钻M10螺纹加工孔、钻Φ8H7加工孔、攻丝M10深8、粗铰、半精铰、精铰Φ8H7孔
5钻Φ8H8加工孔、粗铰、精铰Φ8H8孔
6钻M4螺纹加工孔、攻丝M4
7钻M5螺纹加工孔、攻丝M5
8钻Φ3孔、锪沉孔60°深3
9粗铣、精铣8+0.20槽
10精铰20H7孔
11去毛刺、检验
12防锈、包装
（三）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
“Cl340半自动车床杠杆”零件材料为QT50-l.5，生产类型为大批生产，采
用机器造型，金属模铸造毛坯。
根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序
尺寸及毛坯尺寸如下：
1、Φ20孔外端面的加工余量（加工余量的计算成本长度为66）
加工余量训算表如下：
工序
加工
尺寸及公差
铸件毛坯
（Φ20两端面尺寸66）
粗铣两端面
半精铣两端面
加工前尺寸
最大
70
68
最小
68
66
加工后尺寸
最大
70
68
66
最小
68
66
66
加工余量（单边）
2
最大
1
0.5
最小
1
0.5
（l）按照《金属机械加工工艺人员于册》表12-2，取毛坯的单边加工余量
Z=2mmm，铸件尺寸精度等级为5，固偏差为±1。
（2）半精铣余量：
单边为Z=0.5mm，（见《简明机械加工工艺于册》表1-22）
加工精度等级为IT11。
（3）粗铣加工余量：
分两次走刀，单边加工余量为Z=l.5mm，（《简明机械加工工艺于册》表1-22），加工精度等级为ITl2。
2、Ml0螺纹孔外端面的加工余量
（l）按照《金属机械加工工艺人员于册》表122，取毛坯的单边加工余量
Z=2mrn，铸件尺寸精度等级为5，固偏差为±0.5。
（2）半精铣加工余量：
单边为Z=0.5mm见《简明机械加工工艺手册》表1-22）加工精度等级为IT11。
（3）粗铣加工余量：
单边为Z=2-0.5=1.5mm，分两次走刀，固每次加工量为
Z/2=0.75mm，加工精度等级为ITl2。
加工余量训算表（零件尺寸28）
工序加工余量（单边）工序尺寸
半精铣0.5mm28
粗铣（两次）l.5mm30
毛坯2.0mm32
3、Φ8孔的加工余量，孔的精度要求为IT7，《金属机械加工工艺人员手
册》表13-14，确定工序尺寸及余量为
钻孔Φ7.8mm
粗铰Φ7.96mmZ=0.16mm
精铰Φ8.0H7mmZ=0.04mm
4、Φ20孔的加工余量，孔的精度要求为IT7，《金属机械加工工艺人员手册》表13-14，确定工序尺寸及余量为
毛坯孔Φl8mm0
扩孔Φ19.8mmZ=1.8mm
粗铰Φ19.94mmZ=0.14mm
精铰Φ20H7mmZ=0.05mm
5、Φ8孔的加工余量，孔的精度要求为IT8，《金属机械加工工艺人员手册》表13-14，确定工序尺寸及余量为
钻孔Φ8.2mm
6、尾部槽的加工余量，参照《金属机械加工工艺人员手册》表13-14，确
定工序尺寸及余量为
粗铣4mm
半精铣6mmZ=2mm
（四）确定主要切削用量及基本工时
（1）铣Φ35圆柱两端面、Φ20凸台面。
选用机床：
X52K立式铣床。
1、粗铣Φ35孔的两端面
零件材料为球墨铸铁QT50-l.5，故可用高速钢直齿三而刃圆盘铣刀。
查《简
叫机械加工工艺手册>（简称简明手册）表11-21和表12-22，取铣刀直径
D=125mm，粗齿，Z=20齿。
由于粗铣加工单边余量为2mm，小于5mm，故铣削宽度a=2mm。
查《机械加工工艺人员手册》（简称工艺手册）表11-69可知，fz=0.06-0.12mm/z取fz=0.1mm／齿。
查《工艺手册》表14-77，取u=38mm/min则
n=1000u/dπ=96（r/min）
根据机床使用说明书，查表329，取主轴实际转速n=100r/min，则实际切削速度
v=πdn/1000=39.27（r/min）
当n=l00r/min时，刀具每分钟进给量fx应为
fx=fzZn=0.1×20×100=200（mm/min）-
查机床说明书，取实际进给速度fz=205mm/min，则实际进给量：
fz=fx/zn=0.1025（mm/Z）
切削工时：
查《工艺手册>表15-14，切入长度L1=1.7mm.超出长度L2=3mm
于是行程长度为L0+Ll+L2，则机动工时为
Tm=（L0+Ll+L2）/fx=（35+1.7+3）/205=0.19（min）
2．半精铣Φ35孔两端面
选用高速钢直齿三而刃圆盘铣刀，细齿，d=125mm，z=20齿。
由于加工余量0.5mm，经查手册，只需一次半精铣，故铣削宽度
=0.5mm
查《工艺手册》表14-69，f=0.06∽0.12mm／啮，取f=0.08mm/z
查《工艺手册》表14-77，取U=45mm/min，则
N=1000u/πd=ll4.6（r/min）
根据机床使用说明书，查表329，取主轴转速n=125r/min，则实际切削速度
Uc=πdn/1000=49（m/min）
当n=125r/rnin时，工作俞每分钟进给量fx为
fx=fnz=O.08×20×125=200（mm/min）
查机床使用说明书，取刀具实际进给速度为fx=205（mm/min），则实际进给量为：
f=fx/zn=2.5/（20×125）=0.082（mm/z）
切削工时：
有粗铣加工可知，刀具行程为L0+L1+L2，则机加工时为
t=（L0+L1+L2）/fx=（35+1.7+3）/205=0.19
粗铣，半精铣中20凸台而。
选用机床：
X52K立式铣床。
1、粗铣Φ20凸台而
零件材料为球墨铸铁QT50-l.5，故可用高速钢直齿三面刃圆盘铣刀。
查《简
明机械加工工艺手册》（简称简明手册）表11-21和表12-22，取铣刀直径
d=120mrn，粗齿，Z=20齿。
由于粗铣加工单边余量为1.5mm，小于5mm，故铣削宽度a=1.5mm。
查《机械加工工艺人员手册》（简称工艺手册）表11-69可知，
fz=006-0.12mrn/z，取fz=0.1mm／齿。
查《工艺手册》表14-77，取u=38m/min则
N=1000u/dπ=100（r/min）
根据机床使用说明书，查表3.29，取实际转速n=100r/min，则实际切削速度
V=πdn/1000=37.68（r/min）
当n=1000r/min时，刀具每分钟进给量fm应该为：
=fzzn=0.1×20×100=200（mm/min）
查机床说明书，取实际进给速度f=205mm/min,则实际进给量
F=f/zn=0.1025（mm/z）
切削工时：
查《工艺手册》表15-14，切入长度L1=1.5mm，超出长度L2=2mm。
于是行程长度为L0+L1+L2,则机加工时为：
T=（L0+L1+L2）/f=（20+1.5+2）/205=0.12（min）
2、半精铣Φ20凸台面。
选用机床：
X61W立式铣床。
选用高速钢直齿三面刃圆盘铣刀，细齿，d=120mm,z=20齿
由于加工余量0.5mm，查手册，只需一次半精铣，故铣削宽度
=0.5mm
查《工艺手册》表14-69，f=0.06-0.12mm/z,取f=0.08mm/z
查《工艺》手册表14-77，取U=45m/min,则
N=1000u/πd=119.4（r/min）
根据机床使用说明书，查表3.29，取实际转速n=125r/min，则实际切削速度
V=πdn/1000=47.1（m/min）
当n=1000r/min时，刀具每分钟进给量fm应该为：
fm=fzn=0.08×20×125=200（mm/min）
查机床说明书，取实际进给速度f=205mm/min,则实际进给量
F=f/zn=205/（20×120）=0.085（mm/z）
切削工时：
有铣削加工可知，刀具行程为L0+L1+L2,则机加工时间
T=（L0+L1+L2）/f=（20+1.5+2）/205=0.12（min）
（2）铣Φ20圆柱端面选用机床：
X52K立式铣床。
1、粗铣Φ20圆柱端面
零件材料为球墨铸铁QT50-l.5，故可用高速钢直齿三面刃圆盘铣刀。
查《简
明机械加工工艺手册》（简称简明手册）表11-21和表12-22，取铣刀直径d=120mrn，粗齿，Z=20齿。
由于粗铣加工单边余量为1.5mm，小于5mm，故铣削宽度
=1.5mm。
查《机械加工工艺人员手册》（简称工艺手册）表11-69可知，fz=006-0.12mrn/z，取fz=0.1mm／齿。
查《工艺手册》表14-77，取u=38m/min则
N=1000u/dπ=100（r/min）
根据机床使用说明书，查表3.29，取实际转速n=100r/min，则实际切削速度
V=πdn/1000=37.68（r/min）
当n=1000r/min时，刀具每分钟进给量fm应该为：
fm=fzzn=0.1×20×100=200（mm/min）
查机床说明书，取实际进给速度f=205mm/min,则实际进给量
F=f/zn=0.1025（mm/z）
切削工时：
查《工艺手册》表15-14，切入长度L1=1.5mm，超出长度L2=2mm。
于是行程长度为L0+L1+L2,则机加工时为：
T=（L0+L1+L2）/f=（20+1.5+2）/205=0.12（min）
2、半精铣Φ20凸台面。
选用机床：
X61W立式铣床。
选用高速钢直齿三面刃圆盘铣刀，细齿，d=120mm,z=20齿
由于加工余量0.5mm，查手册，只需一次半精铣，故铣削宽度
=0.5mm
查《工艺手册》表14-69，f=0.06-0.12mm/z,取f=0.08mm/z
查《工艺》手册表14-77，取U=45m/min,则
N=1000u/πd=119.4（r/min）
根据机床使用说明书，查表3.29，取实际转速n=125r/min，则实际切削速度
V=πdn/1000=47.1（m/min）
当n=1000r/min时，刀具每分钟进给量fm应该为：
fm=fzn=0.08×20×125=200（mm/min）
查机床说明书，取实际进给速度f=205mm/min,则实际进给量
F=f/zn=205/（20×120）=0.085（mm/z）
切削工时：
有铣削加工可知，刀具行程为L0+L1+L2,则机加工时间
T=（L0+L1+L2）/f=（20+1.5+2）/205=0.12（min）
（3）扩、粗铰Φ20H7孔选用机床：
Z550立式钻床
1、扩Φ20孔
选用高速钢扩孔钻，d=19mm，单边切削深度a=0.9mm。
根据有关资料介绍，利用扩钻进行扩孔时，其进给量和切削速度与钻同样尺寸的实心孔时的进给量和切削速度之关系为
F=（12∽l.8）f钻
U-（1/2∽1／3）U钻
式中，f钻、U钻一一加工实心孔的切削用量。
现已知：
F钻=0.5mm/r
U钻=0.35m/s=2lm/min
F=l.5f钻=1.5×0.5=0.75（mm/r）《简明手册》
U=0.4U钻=0.4×21=8.4（m/min）《简明手册》
n=1000u/πd=1000×8.4/（19×π）=133.76（r/min）
按机床使用说明书取n=140r/min，所以实际切削速度为
V=πdn/1000=π×20×140/1000=8.79（m/min）
切削工时：
查《工艺手册》表15-8可得，L1=11.5mm.L2=3mm，则扩钻Φ20孔的机动工时为
T.=（L+L1+L2）/fn.=（66+11.5+3）／（0.75×140）=0.77（min）
2、粗铰Φ19.94孔
选用硬质合金铰刀，d=19.94mm，单边切削深度a=Z/2=0.14/2=0.07mm。
查《工艺手册》表14-60可知，f=1-2mm/r，取f.=1mm/r
查《工艺手册》表14-60，取U=45m/min，则
n=1000u/πd=1000×45/（19.94×π）=718（r/min）
按机床使用说明书取n=140r/min，所以实际切削速度为
V=πdn/1000=π×19.94×680/1000=42.60（m/min）
切削工时：
查《工艺手册》得L1=l.10mm，L2=22mm.则粗铰中19.94孔的机加工时为
T=（L+L1+L2）/fn.=（66+1.10+22）／（1×680）=0.139（min）
（4）钻M10螺纹加工孔、钻Φ8H7加工孔、攻丝M10深8、粗铰、精铰Φ8H7孔选用机床：
Z550立式钻床
1、钻M10螺纹加工孔
选用高速钢麻花钻，d=9mm，单边切削深度a=d/2=9/2=4.5mm。
查《简明手册》表ll-l0，f=0.22∽026mm/r.按机床使用说明书取f=0.22mm/r
查《简明手册》表11-12，取v=0.2m/s=12m/min，则
n=1000u/πd=1000×12/（9×π）=424（r/min）
按机床使用说明书取n=500r/min，所以实际切削速度为
V=πdn/1000=π×9×500/1000=14.137（m/min）
切削工时：
查《工艺手册》得L1=3.4mm，L2=1.0mm，则钻Φ7.8孔的机动工时为：
T=2（L+L1+L2）/fn.=2（30+3.4+1.0）／（0.22×500）=0.625（min）
2、钻Φ7.8孔
选用高速钢麻花钻，d=7.8mm，单边切削深度a=d/2=7.8/2=3.9mm。
查《简明手册》表ll-l0，f=0.22∽026mm/r.按机床使用说明书取f=0.22mm/r
查《简明手册>表11-12，取v=0.2m/s=12m/min，则
n=1000u/πd=1000×12/（7.8×π）=489.7（r/min）
按机床使用说明书取n=545r/min，所以实际切削速度为
V=πdn/1000=π×7.8×545/1000=13.36（m/min）
切削工时：
查《工艺手册》得L1=3.4mm，L2=1.0mm，则钻Φ7.8孔的机动工时为：
T=2（L+L1+L2）/fn.=2（30+3.4+1.0）／（0.22×545）=0.57（min）
3、粗铰Φ7.96孔
选用高速钢铰刀，d=7.96mm，单边切削深度a=z/2=0.16/2=0.08mm。
查《简明手册》，按机床使用说明书取f=0.8lmm/r。
查《简明手册》表11-19，取U=0.22m/s=13.2m/min，则
n=1000u/πd=1000×13.2/（7.96×π）=5247.85（r/min）
按机床使用说明书取n=545r/min，所以实际切削速度为
V=πdn/1000=π×7.96×545/1000=13.36（m/min）
切削工时：
查《工艺手册》得L1=1.08mm，L2=11mm，则粗铰Φ8H7孔的机动工时为
T=2（L+L1+L2）/fn.=2（30+1.08+11）／（0.81×545）=0.191（min）
4、精铰Φ8H7孔
选用高速钢铰刀，d=8H7mm，单边切削深度a=z/2=0.04/2=0.02rnm。
查《简明手册》，按机床试用说明书取f=0.8lmm/r。
查《简明手册》表11-19，取U=0.278m/s-16.68m/min，则
n=1000u/πd=1000×16.68/（8×π）=663.68（r/min）
按机床使用说明书取n=680r/min，所以实际切削速度为
V=πdn/1000=π×8×680/1000=17.1（m/min）
切削工时：
查《工艺手册》得L1=1.02mm，L2=llmm，则精铰中ΦH7mm两孔的机动工时为
T=2（L+Ll+L2）/fn=2×（30+1.02+11）／（0.81×680）=0.153（min）
5、攻丝M10深8
查《工艺手册》表11-49，选用M10丝锥，螺距P=1.5mm，则进给量f=1.5mm／r
查《工艺手册》表11-94，取v=6.88m/min，则
n=l000u/nd=1000×6.8/（π×10）=216（r/min）
按机床使用说明书取n=251/min.所以实际切削速度为
V=πdn/1000=π×10×251/1000=7.88（m/min）
切削工时：
查《工艺手册》得L1=2mm，L2=1.4mm，则攻M10螺纹孔的机动加工时间为：
T=（L+Ll+L2）/fn=（8+2+1.4）／（1.5×251）=0.030（min）
（5）钻Φ8H8加工孔、粗铰、精铰Φ8H8孔选用机床：
Z550立式钻床
1、钻Φ7.8孔
选用高速钢麻花钻，d=7.8mm，单边切削深度a=d/2=7.8/2=3.9mm。
查《简明手册》表ll-l0，f=0.22∽026mm/r.按机床使用说明书取f=0.22mm/r
查《简明手册>表11-12，取v=0.2m/s=12m/min，则
n=1000u/πd=1000×12/（7.8×π）=489.7（r/min）
按机床使用说明书取n=545r/min，所以实际切削速度为
V=πdn/1000=π×7.8×545/1000=13.36（m/min）
切削工时：
查《工艺手册》得L1=3.4mm，L2=1.0mm，则钻Φ7.8孔的机动工时为：
T=2（L+L1+L2）/fn.=2（30+3.4+1.0）／（0.22×545）=0.57（min）
2、粗铰Φ7.96孔
选用高速钢铰刀，d=7.96mm，单边切削深度a=z/2=0.16/2=0.08mm。
查《简明手册》，按机床使用说明书取f=0.8lmm/r。
查《简明手册》表11-19，取U=0.22m/s=13.2m/min，则
n=1000u/πd=1000×13.2/（7.96×π）=5247.85（r/min）
按机床使用说明书取n=545r/min，所以实际切削速度为
V=πdn/1000=π×7.96×545/1000=13.36（m/min）
切削工时：
查《工艺手册》得L1=1.08mm，L2=11mm，则粗铰Φ8H7孔的机动工时为
T.=2（L+L1+L2）/fn.=2（30+1.08+11）／（0.81×545）=0.191（min）
3、精铰Φ8H8孔
选用高速钢铰刀，d=8H7mm，单边切削深度a=z/2=0.04/2=0.02rnm。
查《简明手册》，按机床试用说明书取f=0.8lmm/r。
查《简明手册》表11-19，取U=0.278m/s-16.68m/min，则
n=1000u/πd=1000×16.68/（8×π）=663.68（r/min）
按机床使用说明书取n=680r/min，所以实际切削速度为
V=πdn/1000=π×8×680/1000=17.1（m/min）
切削工时：
查《工艺手册》得L1=1.02mm，L2=llmm，则精铰Φ8H8mm两孔的机动工时为
T=2（L+Ll+L2）/fn=2×
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