CA1340杠杆设计说明书.docx
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CA1340杠杆设计说明书
前言
机械制造技术基础课程设计是我们在学完了大学的全部基础课，专业基础课以及专业课后进行的。
这是我们在进行毕业设计之前对所学的各科课程一次深入的综合性总复习，也是一次理论联系实际的训练。
因此，他在我们的大学四年生活中占有重要的地位。
就我个人而言，我希望通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进一步适应性的训练，希望自己在设计中能锻炼自己的分析问题、解决问题、查资料的能力，为以后的工作打下良好的基础。
由于能力有限，设计尚有很多不足之处，希望各位老师给予指导。
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。
经查资料得知，此零件用于机床当中，并且还承受着冲击载荷，因此就要求该零件的材料具有足够的刚度和强度同时还要有足够的塑性和韧性。
（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-扩-粗铰-精铰的工艺过程在钻床上加工。
长30mm内孔Φ8H7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面，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Φ8.5mm的孔及M10深18的螺纹；Φ20且与Φ8.5mm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）基准面的选择
基准面的选择是工艺规程设计的重要过程之一。
基面的选择正确与否，可以是加工质量的到保证，生产效率提高，否则，不但加工工艺过程漏洞百出，更有甚者，零件的大批量的报废，使用无法进行，难以在工期内完成加工任务。
粗基准的选择对于本杠杆来说是至关重要的，对于一般零件而言，应以出加工的表面为粗基准，本零件正好符合要求，对于精基准而言，主要应考虑到基准重合的问题，当设计基准与工艺基准不重合时，应该进行尺寸换算。
（3）零件表面加工方法的选择
（1）左右下及四周端面
表面粗糙度为Ra3.2与Ra6.3，需进行粗铣、半精铣；
（2）Φ8H7mm孔
公差等级为IT7，表面粗糙度为Ra1.6，需要进行钻、扩、粗铰、精铰；
（3）Φ8H8mm孔
公差等级为IT8，表面粗糙度为Ra3.2，需进行钻、扩、铰；
（4）Φ20H7mm孔
公差等级为IT7，表面粗糙度为Ra1.6，需进行钻、扩、粗铰、精铰；
（5）Φ3mm孔
公差等级为IT9，表面粗糙度为Ra6.3，需钻和扩；
（6）钻螺纹底孔并攻螺纹M4、M5与攻螺纹M10深18；
（7）铣8+00.2mm槽 公差等级为IT9，表面粗糙度为Ra6.3；
（四）制定工艺路线
制定工艺路线的出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,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。
1、工艺路线方案一
工序1 粗铣、半精铣Φ35mm圆柱两端面；
工序2 粗铣Φ20mm圆柱两及Φ20mm凸台端面；
工序3 钻Φ3油孔；
工序4 钻、扩Φ20H7mm孔和钻R2mm圆弧油槽；
工序5 钻Φ8H8mm，Φ8H7mm及M10螺纹底孔；
工序6扩Φ8H8mm，Φ8H7mm孔；
工序7 车Φ20H7mm孔两端倒角。
工序8 粗铣、精铣槽；
工序9 钻M4 、M5螺纹底孔；
工序10 攻M10、M4、M5螺纹；
工序11 粗铰、精铰Φ8H8mm，Φ8H7mm，Φ20H7mm三孔。
工序12 终检。
2、工艺路线方案二
工序1 粗铣、半精铣Φ35mm圆柱两端面；
工序2 钻、扩Φ20H7mm孔和钻R2mm圆弧油槽；
工序3 粗铣Φ20mm圆柱两及Φ20mm凸台端面；
工序4 同时钻Φ8H7mm、Φ8H8mm、M10螺纹底孔；
工序5 粗铰Φ8H7mm、Φ8H8mm、Φ20H7mm三孔；
工序6 精铰Φ8H7mm、Φ8H8mm、Φ20H7mm三孔；
工序7 车Φ20H7mm孔两端倒角；
工序8 钻Φ3mm油孔；
工序9 钻M4 、M5螺纹底孔；
工序10 攻M10mm螺纹孔；
工序11 粗铣、精铣槽；
工序12 终检。
3、工艺方案的比较与分析
上述两个方案的特点在于：
方案一与方案二在第1道工序相同，只是方案二先加工孔，然后用它可以作为定位基准。
另外，精铰孔置于粗铰孔之后，可以用它作为精准来加工其它表面，提高精度要求，而方案一却不同，精铰孔置于最后加工。
但从两方案比较可以看出，它们在位置精度上的要求仍不易保证，并且在一道工序中同时钻几个孔，只能选用专门设计的组合机床（但在成批生产时，在能保证加工精度的情况下，应尽量不选用专用组合机床）加工，这样便增加了加工设备的要求，经济花费会相应提高，因此，综合以上两个方案及零件的技术要求，可以先加工Φ20H7mm孔的两端面，以它为精基准面，Φ35mm外圆面及R12mm圆弧面辅助定位来钻R2mm的圆弧油槽（精度要求可以不考虑），扩、铰Φ20H7mm的孔，然后再以Φ20H7mm孔端面及其孔为精基准面，R12mm圆弧面辅助定位来加工Φ8H8mm，Φ8H7mm孔及部分端面和槽，这样基准重合与统一，不仅可以保证尺寸精度，还可以保证位置精度。
而油孔及螺纹孔，它们的精度要求不高，可以放于最后加工，仍以Φ20H7mm孔端面及其孔与Φ8H8（Φ8H7）mm孔定位。
由于加工过程中夹紧也比较方便，于是，最后的加工路线确定如下:
1.铣Φ35圆柱两端面；
2.钻、扩Φ20H7mm孔和钻R2mm圆弧油槽；
3.钻Φ3孔、锪沉孔60°深3；
4.铣Φ20圆柱端面、Φ20凸台面；
5.粗铰、精铰Φ20H7孔、锪Φ20H7mm孔两端倒角；
6.钻Φ8H8加工孔、粗铰、精铰；
7.钻Φ8H7加工孔粗铰、半精铰、精铰；
8.钻M10螺纹加工孔、攻丝M10深18；
9.钻M4螺纹加工孔、攻丝M4；
10.钻M5螺纹加工孔、攻丝M5；
11.粗铣、精铣8+00.2mm槽；
12.去毛刺、检验；
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，生产类型为中批生产，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）
加工余量计算表如下：
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
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