CA6140车床对开螺母体上部.docx

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CA6140车床对开螺母体上部

CA6140车床对开螺母体上部

一．零件的分析

1.1毛坯生产类型

确定毛坯类型为3000件/年，由表（2-5.6）划分生产类型的参考数据确定为中批，工作制度8小时/班制。

1.2毛坯铸造形式

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；而所得逐渐则具有紧密与微细的颗粒结构及较好的机械性能。

1.3毛坯精度尺寸

由表（2-5-1）得灰铸铁刀具切入金属层的厚度应大于表面层厚度，即大于1mm，小于4mm。

由JK67-62，确定灰铸铁铸件精度等级为2级（指尺寸精度和表面光洁度要求较高，或者大批、中批生产的铸件。

1.4确定毛坯铸件的重量

通过计算，最后确定毛坯的重量为4.079Kg，由表（2-5-2）确定重量偏差为7﹪。

1.5确定机械加工余量

由表（2-5-5）确定2级铸铁件的机械加工余量：

顶面加工余量为4.0mm，底面及侧面加工余量为3.0mm。

1.6确定铸铁件的尺寸偏差

由（标-5-6）查得2级铸铁件尺寸偏差为±0.8mm。

1.7零件的作用

题目所给定的零件是CA6140车床对开螺母体下部。

对开螺母体是用于接通和断开从丝杠传来的运动。

车削螺纹时，将开合螺母合上，丝杠通过对开螺母体传动溜板箱和刀架；否则就将对开螺母体脱开。

车削螺母时，顺时针方向转动手柄，通过轴带动曲线槽盘转动，曲线槽盘上的曲线槽盘形状，通过圆柱销带动上半螺母在溜板箱体后面的燕尾形导轨内上下移动，使其相互靠拢，将对开螺母体和丝杠啮合。

若逆时针方向转动手柄，则两半螺母相互分离，对开螺母体和丝杠脱开。

槽盘的曲线槽是一段圆弧，此圆弧在接近槽盘中心部分的倾斜角比较小，目的是使对开螺母体闭合能自锁，不会因为螺母上的径向力而自动脱开。

二．工艺规程设计

2.1确定毛坯的制造形式

零件材料为HT15-33灰铸铁,考虑到灰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,以便使对开螺母体在使用中耐磨性良好,保证零件工作可靠.由于零件年产量为3000件,已达到成批生产的水平，而且离心铸造，免除了砂模和制模的设备，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：

对象对开螺母体这样的零件来说，选择好粗基准是至关重要的。

按照有关粗基准的选择原则，即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作粗基准；若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作为粗基准。

我现在选取燕尾为粗基准，利用左、右两个定位块和一个削边销对其进行限制，以消除六个不定度，达到过定位。

对于精基准而言，主要应该考虑基准重合的问题。

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。

2.4工艺路线方案：

工序Ⅰ.铸造。

Ⅱ.热处理。

Ⅲ.粗，精铣底面

Ⅳ.半精铣燕尾座

Ⅴ.粗，精车中心孔Φ52H7

Ⅵ.粗，精车外圆端面并倒角1.5x45º

Ⅶ.精铣对开螺母体燕尾

Ⅷ.对开螺母体钻铰底面孔2xΦ12孔

Ⅸ.钻，粗铰沉头螺钉孔2xΦ7并倒角

Ⅹ.钻螺纹孔，攻螺纹2xΦ12孔。

Ⅺ.刮研对开螺母体燕尾（钳工）

Ⅻ.粗铣切割端面。

2.5机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定

“对开螺母体”零件材料为HT15-33灰铸铁。

毛坯重量为4公斤，生产类型为中批生产，采用离心铸造毛坯，2级精度。

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、工序尺寸及毛坯尺寸确定如下：

1.Φ52H7孔

精铰至Φ52H7，表面粗糙度为Ra1.6um，工序余量为2z=0.08；

粗铰至51.92mm2z=0.42；

精车至51.5mm2z=1.5；

粗车第二次至50mm2z=3；

粗车至47m2z=7；

2.2×Φ12孔

铰至Φ12mm2z=0.15；

扩钻至Φ11.85mm2z=0.85；

钻至Φ112z=11；

3.一端面

精车至972z=0.8；

半精车至97.82z=1.2；

粗车至992z=6；

4.另一端面

精车至952z=0.5；

半精车至96.52z=0.5；

粗车至962z=1；

2.6确定切削用量及基本工时

工序Ⅰ：

铣燕尾及空刀槽

2.6.1粗铣燕尾

v=6m/min（0.1m/s）（表1-10-151）

ns=1000v/πdw=1000×

×40=0.8r/s（47.8r/min）

按机床选取nw=0.79r/s（47.5r/min）

∴实际切削速度

切削工时：

l1=8.7（表1-11-12）

t0=

=158.3s（2.64min）

2.6.2精铣燕尾

v=6m/min（0.1m/s）（表1-10-151）

ns=

=0.8r/s（47.8r/min）

按机床选取nw=0.79r/s（47.5r/min）

∴实际切削速度v=πdwnw/1000=3.14×40×0.79/1000=0.43m/s

切削工时：

l1=6.3（表1-11-12）

t0=

=153s（2.6min）

2.6.3铣退刀槽

s=0.02～0.03（表1-10-142）

选s=0.02mm

v=47m/min（0.78m/s）（表1-10-144）

ns=

=4.14r/s（248r/min）

按机床选取nw=4r/s（240r/min）

∴实际切削速度v=

=0.75m/s（45m/min）

切削工时：

l1=5.9，l2=4（表1-11-12）

sm=szzn=0.02×4×36=2.88

t0=

=3.785s（0.06min）

2.6.4粗铣端面

选择高速钢套式面铣刀

每齿进给量：

sz=0.1-0.2（10-113）

选sz=0.1mm

v=56m/min（0.92m/s）

ns=

=3.7r/s（222r/min）

按机床选取nw=4.2r/s（252r/min）

∴实际切削速度v=

=1.01m/s（61m/min）

切削工时：

l1=37.5，l2=2（表1-11-15）

sm=szzn=0.1×18×3.7=0.37

t0=（

=185s（3min）

2.6.5精铣端面

铣刀每转进给量0.10～0.12

选s0=0.12mm

v=56m/min=0.9m/s

ns=

=3.7r/s（222r/min）

按机床选取nw=4.2r/s（252r/min）

∴实际切削速度v=

=1.01m/s（61m/min）

切削工时：

l1=37.5，l2=2（表1-11-15）

sm=szzn=0.1×18×3.7=0.37

t0=

=185s（3min）

2.6.6钻Φ52H7孔并倒角1.5×45º

（1）粗镗第一次至47mm

选择硬质合金可调节浮动镗刀B=25，H=12（表8-32）

进给量S=1.6-2.0，选S=1.6mm/r（10-97）

v=62.6m/min，n=398r/min（6.63r/min）（表10-98）

切削工时

l1=1.7，l2=3.0，l=105（表11-9）

t=（D-d1）/2=（47-40）/2=3.5mm

t0=

=10.34s（0.17min）

1粗镗第二次至50mm

S=1.6-2.0，选S=2.0mm/r（10-97）

v=56.6m/min，n=360r/min（6r/min）（表10-98）

切削工时

l1=0.87，l=105（表11-9）

t=（D-d1）/2=（50-47）/2=1.5mm

t0=

=9.07s（0.15min）

2精镗至52m

S=1.6-2.0，选S=1.6mm/r（10-97）

v=62.6m/min，n=398r/min（6.63r/min）（表10-98）

切削工时

l1=0.58，l=105（表11-9）

t=（D-d1）/2=（51.5-50）/2=0.75mm

t0=

=10.24s（0.17min）

2.6.7钻2×Φ12孔

选择直柄麻花钻（GB1436-78）

1钻到11.0mm

S=0.22-0.28，S=0.25mm/r（10-67）

v=28m/min（0.47m/s），n=894r/min（7.95r/s）

ns=1000v/

切削工时

l1=0.05，l2=39，l=105（表11-10）

t=（D-d1）/2=（52-51.92）/2=0.04mm

ns=

=13.6r/s（816r/min）

按机床选取nw=800r/s（13.3r/min）

∴实际切削速度v=

=0.46m/s

切削工时：

l1=3.4，l2=1.5，L=20（表11-6）

t0=

=7.49s（0.13min）

②扩孔钻至11.85

S=0.7-0.9，S=0.7mm/r（10-75）

v=22.2m/min，n=472r/min（表10-76）

按机床选取nw=460r/min=7.67r/s

实际切削速度

=0.29m/s

切削工时

l1=0.58，l2=1.5，l=20

=4.11s（0.07min）

③铰至Φ12

选用锥柄机用铰刀D=12（表8-34）

S=1.7mm/r（10-81）

v=10m/min，n=318r/min（5.3r/s）（表10-84）

切削工时

l1=0.05，l2=18，l=20

=5.14s（0.09min）

2.6.8车端面

1粗车至99mm

S=（0.3～0.5）mm/r（10-19）

选s=0.4mm/r

V=118m/min（1.97m/s）

=9.65r/s（597r/min）

按机床选取nw=8.6r/s（516r/s）

∴实际切削速度为

=1.76m/s（105m/min）

l=（105-99）/2=3mm，l1=3，l2=2，l3=5（11-4）

L=d/2+l1+l2+l3=32.5+3+2+5=42.5mm

t0=（L/s．n）．i=（42.5/0.4×8.6）×2=24.72s（0.4min）

2半精镗至97.8mm

S=（0.3～0.5）mm/r（10-19）

选s=0.3mm/r

V=35m/min（0.58m/s）

=2.84r/s（171r/min）

按机床选取nw=2.5r/s（150r/s）

∴实际切削速度为

=0.51m/s（30.615m/min）

l=0.6，l1=1，l2=1，l3=5（11-4）

L=d/2+l1+l2+l3=32.5+1+1+5=39.5mm

t0=（L/s．n）．i=（39.5/0.3×2.5）×1=52.7s（0.88min）

3精车至97mm

S=（0.3～0.5）mm/r（10-19）

选s=0.3mm/r

V=35m/min（0.58m/s）

=2.84r/s（171r/min）

按机床选取nw=2.5r/s（150r/s）

∴实际切削速度为

=0.51m/s（30.615m/min）

l=0.4，l1=1，l2=1，l3=5（11-4）

L=d/2+l1+l2+l3=32.5+1+1+5=39.5mm

t0=（L/s．n）．i=（39.5/0.3×2.5）×1=52.7s（0.88min）

4倒角1.5×45°

S=（0.15～0.25）mm/r（10-90）

选s=0.2mm/r

v=（12～25）m/min（0.58m/s），选v=20m/min=0.33m/m

=2.02r/s（121r/min）

按机床选取nw=120r/min（2r/s）

l=0.75，l1=0.4（11-9）

tm=（l+l1）/nw．s=（0.75+0.4）/（2×0.2）=2.87min（172.5s）

2.6.9切断

选用锯片铣刀，D=175mm（8-38），齿数（8～38）

S=（0.03～0.04）mm/r（10-142）

选s=0.03mm/r

v=34m/min（0.57m/s），

=2.412r/s（144r/min）

∴实际切削速度为

=0.59m/s（35m/min）

l1=6，l2=4mm（11-12）

Sm=Sz·Z·n=0.03×40×2.5=3mm

=49s（0.82min）

三、机床夹具设计

1.工序尺寸精度分析

由工序图知，本道工序为钻、锪两个φ6.5径向孔。

由工序尺寸精度可知此工序精度要求较低。

保证φ6.5孔中心轴线与φ55孔中心线垂直。

应限制X旋转，Z旋转

保证φ6.5锥孔为90°应限制Z移动

保证φ6.5孔的轴向位置应限制y移动

保证φ6.5孔相对于φ55孔中心线的对称度应限制X移动

保证φ6.5与φ12孔垂直分布应限制Y旋转

综合结果应限制X移X转，Y移Y转，Z移Z转

2.定位方案确定

根据该工件的加工要求可知该工序必须限制：

x移动、X转动、y移动、z移动z转动，共计6自由度，采用φ55心轴与工件φ55孔H7/h7配合，限制X移X转Z移Z转

菱形销限制Y转，心轴轴肩限制Y移

综合结果：

限制X移X转，Y移Y转，Z移Z转

3.定位元件的确定

1.：

心轴φ55h7

2.菱形销与φ12孔配合H7/h7

△2=2b/D2（△k+△j-△1/2）

=2×3/12（0.15+0.05-0.021/2）=6/12×0.1895=0.095

d2=（12-0.095）h7（0-0.018）

4.定位误差分析计算

（1）分析同轴度误差

用用心轴定位，设计基准与定位基准重合

△jb=0

△db=1/2*（55.025-54.975）=0.025

所以△dw=2*△db+△jb=0.05<1/3TT=0.4mm

（2）分析菱形销的定位误差

Dmax-dmin=12.013-11.887=0.126<1/3TT=0.4mm

（3）分析轴向尺寸，心轴轴肩定位，设计基准与工序基准重合

△jb=0

△db=0

所以△dw=0

5.夹紧方案及元件的确定

（1）计算切削力及所需加紧力：

查《机械工程师夹具手册》表1-2-7切削扭矩计算公式M=0.34*D

S

KP得

M=0.34*10

*0.2

*

=10.91N*M

切削力计算公式PX=667*10*0.2

*（900/736）

=2514.03n

查《机械工程师夹具手册》表1-2-11得Wk=K*P*L/（µ*H+L）得

Wk=

=5774.27N

加紧如图所示

夹具体选用灰铸铁的铸造夹具体.

四、体会总结

本次课程设计是对我们这些年来在学校所学知识的复习和巩固。

通过课程设计可以检验出我们在校期间的学习水平。

从而使我们对所学专业知识理解的更透彻，运用的更熟练。

从我们拿到零件图纸的第一天开始，我们的老师就详细给我们讲了设计的步骤，还安排了辅导时间。

为我们圆满的完成任务制定了详细的计划。

我们以前所接触的只是课本上的知识，对实际的机械加工工艺了解的不很透彻。

但是通过这次设计，我们才全方位的懂得了什么是机械设计，从而更加提高了我们的专业素养，和实践水平。

刚开始设计的时候，总觉的难度很大，不知道从什么地方下手，对一些设计的步骤根本不知道怎么安排，怎么设计。

老师给我们详细讲解了机械设计应注意的问题，让我们先从分析零件图开始，然后在得出零件技术要求，在根据零件的技术要求画出毛坯和零件合图。

然后运用所学的工艺机加工知识，编排出工件的工艺过程。

再进行工装设计。

在设计期间，我们亲身体验了机械加工工艺的设计，对我们有了很大提高。

遇到不懂的问题时，指导老师们都能细心的帮助我。

同学之间虽然每个人的设计课题不一样，但我们之间还是会经常讨论，互相帮助，不紧学会了知识，而且还锻炼了我们的团队精神。

在这次设计中，要感谢我们的指导老师，他们在设计期间为我们的解决了很多难题。

相信我们通过这次设计，一定会在以后的工作岗位中干的更出色。

参考文献：

【1】机械加工工艺设计手册张耀宸航空工业出版社

【2】机械制造工艺设计手册王绍俊机械工业出版社

【3】机械设计手册《机械设计手册》联合编写组化学工业出版社

【4】机床夹具设计实例教程李名望化学工业出版社

【5】机械制造技术基础卢秉恒机械工业出版社