機床前橫架加工工藝及夾具(課程設(shè)計)教材

1、課程設(shè)計說明書設(shè)計題目：設(shè)計 CA6140 機床前橫架加工工藝及夾具設(shè)計者 :班級：學(xué)號： 指導(dǎo)老師：能動學(xué)院2014年 9月 10日星期三序言機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計實在學(xué)完了機械制造技術(shù)基礎(chǔ)和大部分專業(yè)課， 并進行了生產(chǎn)實習(xí)的基 礎(chǔ)上進行的又一個實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。這次設(shè)計使我們能綜合運用機械制造技術(shù)基礎(chǔ)中的基本理論， 并結(jié)合生產(chǎn)實習(xí)中學(xué)到的實踐知識， 獨立地分析和解決了零件機械制造工藝及未來從事的工作打下 了良好的基礎(chǔ)。一、零件的分析（一）前橫架的工藝分析。通過對該零件零件圖的觀察分析可知該零件屬于箱體臺階類零件。 下表面需要進行銑削加工， 表面 粗糙度 Ra=25。由于要保證 M12螺紋孔

2、與上表面的尺寸以及該孔的位置度誤差，所以上表面不易加 工，故不進行加工。其余 4 個 M12的螺紋孔加工也很容易。所以該零件的工藝性較好。二、零件工藝規(guī)程設(shè)計（一）零件的生產(chǎn)類型零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為 N=Qn（1+a+b） 其中，產(chǎn)品的年產(chǎn)量 Q=3000臺/年，每臺產(chǎn)品中該零件的數(shù)量 n=1件/ 臺，每天單班生產(chǎn)。（二）前橫架的毛坯的制造形式。由零件圖知該零件材料為 HT200.考慮到該材料的力學(xué)性能，故選用鑄件毛坯；零件尺寸不大，故 選用金屬型鑄造。1. 毛坯尺寸和公差。參見機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指南 第五章第一節(jié)， 鑄鐵件的公差及機械加工余量按 GB/T6414 1999 確定。要確定毛坯

3、的尺寸公差及機械加工余量，應(yīng)先確定如下各項因素。（1）鑄件公差等級 由該零件的技術(shù)要求可知，該鑄件的公差等級為普通級。（2）零件表面粗糙度 由零件圖可知該零件下表面 Ra=25，其余的不用加工。2. 確定機械加工余量查閱金屬機械加工工藝人員手冊（第三版） 表 123 可知，該鑄件加工余量等級為 57 級，取 6 級。再查閱表 12-2 可知，加工底面，加工余量為 3。3、確定毛坯尺寸分析本零件，結(jié)合上面得到的加工余量可知，毛坯在加工方向的尺寸為22+3=25mm。其余表面不用加工，所以不留余量。4、設(shè)計毛坯圖由零件圖可知，圖中除了標注的圓角 R10之外，所有未注的圓角均為 R3，所以毛坯圖如下

4、。（三）選 擇加工方法，制定工藝路線1. 定位基準的的選擇本零件需加工下表面，保證厚度尺寸 22mm，上表面是設(shè)計基準。為了避免基準不重合誤差，應(yīng)選 擇上表面為定位基準，即遵守“基準重合”的原則。2. 零件表面加工方法的選擇本零件需加工下表面，并鉆孔，攻螺紋。 （1）下表面，由于本零件的形狀不適合進行車削加工，所以加工下表面時選擇銑削加工（2） 10.8 的孔，選用搖臂鉆床進行加工，并用 12mm的絲錐攻螺紋。1. 制訂工藝路線根據(jù)先面后孔的原則，本零件先進行先表面的銑削，再進行鉆孔和攻螺紋工序號工種工作內(nèi)容說明010鑄造金屬型鑄造鑄件毛坯尺寸：長： 247mm 寬： 54mm 高：67mm0

5、20清砂除去澆冒口，鋒邊及型砂030熱處理退火石墨化退火，來消除鑄鐵表層 和壁厚較薄的部位可能出現(xiàn)的 白口組織(有大量的滲碳體出 現(xiàn))，以便于切削加工040檢驗檢驗毛坯050銑粗銑、精銑底平面 A工件用專用夾具裝夾；立式銑床 (X51)060鉆平面上：將螺紋孔 4XM12鉆到10.8工件用專用夾具裝夾；搖臂鉆床 (Z3025)攻絲四個鉆孔 攻螺紋 M12選用 M12機用絲錐070锪孔鉆锪孔25鉆凸耳上：將螺紋孔 M12 鉆到 10.8mm工件用專用夾具裝夾；搖臂鉆床 (Z3025)攻絲凸耳面上： 攻螺紋 M12選用 M12機用絲錐080鉗倒角去毛刺090檢驗100入庫清洗，涂防銹油工序 I ：

6、 以上表面為定位基準，銑削下表面，保證 22mm的尺寸。工序 II ：以側(cè)面定位。鉆 10.8*4 的孔，用 12mm的絲錐攻螺紋 并倒角。工序 III ：用 12mm的絲錐攻螺紋。工序 IV ：以上表面定位，鉆 10.8 的孔，孔心距離上表面 27mm。并保證位置度誤差 0.1mm。锪 25 的孔，再用 12mm的絲錐攻螺紋。工序 V：倒角去毛刺，檢查工件（四）工序設(shè)計1 選擇加工設(shè)備與工藝設(shè)備（1）選擇機床工序 I 選用立式銑床。型號為 X51工序 II ,III 選用搖臂鉆床，型號 Z3052（2）選擇夾具工序 I 選用通用夾具即可工序 II ，III 選用專用夾具。（3）選擇刀具銑刀按

7、表 5-100 選擇莫氏錐柄立銑刀，莫氏錐柄號為 2，直徑 d=18mm， l=32mm,L=117mm齒, 數(shù) z=6 粗銑留余量 1.5mm。鉆 10.8mm孔，選用莫氏 10.8 麻花鉆 .攻 M12螺紋，選用機用絲錐 12mm（4）選用量具 銑下表面選用分度值 0.05mm的游標卡尺進行測量。 由于孔加工選用的是標準的麻花鉆與絲錐，故不需用量具進行測量。2，確定工序尺寸（1）確定下表面的工序尺寸工序尺寸與加工余量有關(guān)， 應(yīng)將毛坯余量分為各個工序加工余量， 然后由后往前計算工序尺寸， 中 間工序尺寸按加工方法的經(jīng)濟精度確定。本零件下表面的加工余量工序尺及表面粗糙度見下表。加工表面加工余量

8、工序尺寸表面粗糙度下表面1.555.5下表面54Ra252）鉆孔工序尺寸先鉆孔，后攻螺紋，采用標準麻花鉆與標準絲錐各工序尺寸見下表。工序加工余量工序尺寸鉆 10.8*4 孔10.8攻 M12*4 螺紋M12工序加工余量工序尺寸鉆 10.8 孔 10.8锪25 的孔25攻 M12螺紋M12五）確定切削用量及基本時間切削用量包括背吃刀量 ap，進給量 f 和切削速度 v。確定順序是先確定 ap，f ，再確定 v1， 工序 I 切削用量及基本時間的確定1） 切削用量 本道工序為粗銑下表面。已知加工材料為 HT200.機床為 X51銑床。工件安裝采 用專用夾具。1）確定粗銑下表面，留余量 1.5mm的

9、切削用量。根據(jù)表 5-100 所選刀具為莫氏錐柄立銑刀，莫氏 錐柄號為 3，直徑 d=28mm，l=45mm,L=147mm（, 細）齒數(shù) z=6 粗銑留余量 1.5mm。 前角0為0后角0為7度，刀齒斜角 s=-10 ，主刃r=50，過渡刃r =30，過渡刃寬度 b =1.5mm。i 確定背吃刀量 ap 粗銑單邊余量為 1.5mm，顯然 ap=1.5mmii 確定進給量 f 根據(jù)表 5-144 根據(jù)：銑床的功率為 4.5kW 細齒銑刀 確定 f=0.12mm/Z 所以 f=0.72mm/rqviii 確定切削速度 v 和工作臺每分鐘進給量 fMZ 根據(jù)表 2-17 中公式計算 v m Cxv

10、 vdyv uv pv kv T ap fzvaevz v式中，Cv 25，qv 0.7，xv 0. 3 ，yv 0.2，uv 0.5，pv 0.3 ，m=0.25, ae 28, ap 1.5, kv 1.0 ,z=6, fz 0.12,T=90min（表 5-149 ）,d=28mmCvdqvPc 1F0C0v0FcCFaxpF fzyF aeuF zdqFwF nFkFc(N),v Tmapxvfzyvaeuvzpv kv 12.49m/min n 1000 12.49 142.03r /min28根據(jù) X51型銑床主軸轉(zhuǎn)速表 5-72 ，選擇 n=125r/min=2.08r/s則實際

11、切削速度 v=0.18m/s, 工作臺每分鐘進給量為MZ 0.12 6 125 90mm / min根據(jù) X51型銑床工作臺進給量表 5-73 ，選擇 fMZ 80mm / min 則實際的每齒進給量 fz 0.107mm / z校驗機床功率。根據(jù)表 2-18 的計算公式銑削時的功率為C axF f yFauF zFc CFapqFfzwFae zkFc 63.16N , Pc FCv 0.012KW ,X51 型銑床的功率為 4.5KW,故所選切削用量可以采 cdqF nwFFc 1000用，確定切削用量為fz 0.107mm/z， fMZ 80mm/ min ，n=210r/min=2.0

12、8r/s ，v=0.18m/s2）基本時間：根據(jù)表 2-28，Tj l fl1MZ l2i式中 l 274mm , l1 0.5 (28 282 282 )1.5 1 16.26mm , l3 1mm1 tan50 3274 16.26 1803.64 min需要二次走刀 Tj1=7.28min 2、工序 II 切削用量及基本時間的確定 （1）切削用量1）鉆孔切削用量 10.8 用本工序為鉆孔，倒角，再攻螺紋，鉆孔在搖臂鉆床上進行加工，刀具選用直柄短麻花鉆 機用絲錐 12。鉆10.8 孔選用直柄短麻花鉆，材料為高速鋼，根據(jù)表 5-84 查得： 10.8 柄麻花鉆總長 l=95 溝 漕 L1=4

13、7mm。根據(jù)表 5-127. 鉆孔進給量 f=0.520.64mm/r ，取 f=0.6mm/r為避免損壞鉆頭，當剛要鉆穿時應(yīng)該停止自動走刀，改用手動走刀。根據(jù)表 5-134 ，硬質(zhì)合金鉆頭鉆削不同材料的切削用量可知，硬質(zhì)合金鉆頭鉆削灰鑄鐵是的切削速 度 Vc 為 5070mm/min，取 Vc=60mm/min，用乳化液做冷卻液。轉(zhuǎn)速：1000v d1000 6010.81769r /min根據(jù)表 5-62 搖臂鉆床 Z3025 選轉(zhuǎn)速 1600r/min則實際切削速度 V=54.29mm/min 根據(jù)金屬機械加工工藝人員手冊（第三版） 表 9-5 查得鉆床功率 2.2kw. 所以最終確定該

14、工序的切削用量為：f=0.6mm/r Vc=54.29m/min N=1600r/min Pc=2.2kw（2）基本時間的確定1）鉆孔基本時間根據(jù)表 2-26 計算得Tj l l1 l2 22 8 4 2.125 S j fn 0.6 1600Tj1=2.125s*4=8.5s本工序時間：Tj=Tj1=8.5s攻四個孔的螺紋的切削用量及基本時間的確定攻螺紋切削用量攻螺紋選用 M12機用絲錐。根據(jù)表 5-97 查得： 絲錐公稱直徑 d=12.0mm螺距 p=1.75mm錐柄直徑 d1=9.00mm螺紋部分長度 l=29.0mm總長 L=89mm方頭 a=7.10mmL2=10mm根據(jù)表 5-14

15、2 查得：d=12 p=1.75 材料為灰鑄鐵攻螺紋時切削速度V=9.6m/min=160mm/s n 1000 9.6 254.6r / min12根據(jù)表 5-62 搖臂鉆床主軸轉(zhuǎn)速選 n=250r/min所以 V=9.42m/min攻螺紋的切削用量為 f=1.75mm,n=250r/min,d=12,Pc=2.2kw 攻螺紋基本時間由表 2-30 計算得：l l1 l222 3 1.75 3 1.75Tj=（l l1 l2）i =（）=0.09min=5.54Sfn 1.75 250Tj2=5.54*4=22.16S3, 工序的切削用量及基本時間的確定（1）切削用量1）锪平 25 孔。P6

16、13根據(jù)金屬機械加工工藝人員手冊（第三版） 查得改工序選用高速鋼莫氏短錐柄平底锪鉆 表 20-34 基本參數(shù)如下：锪鉆代號 d*d1=25*8 L=76 c=1.2 H=5莫氏錐柄號為 2材料為高速鋼由金屬機械加工工藝人員（第三版） p926 表 28-10 可知： 進給量 f=0.780.96m/r 取 f=0.8mm/r由切削速度公式Cvd0zvTmapxv fzyvkv 10.42m/min1000 10.4225132.67r / min根據(jù)表 5-62 搖臂鉆床的轉(zhuǎn)速選擇 n=125r/min實際轉(zhuǎn)速為 v=9.82m/min2）鉆孔切削用量 本工序為鉆孔，倒角，再攻螺紋，鉆孔在搖臂

17、鉆床上進行加工，刀具選用直柄短麻花鉆10.8 ，材料為高速鋼。攻螺紋時選用機用絲錐 12。鉆10.8 孔選用直柄短麻花鉆，材料為高速鋼，根據(jù)表 5-84 查得： 10.8 直柄短麻花鉆總長 l=95mm，溝漕 L1=47mm。根據(jù)表 5-127. 鉆孔進給量 f=0.520.64mm/r ，取 f=0.6mm/r 。 為避免損壞鉆頭，當剛要鉆穿時應(yīng)該停止自動走刀，改用手動走刀。根據(jù)表 5-134 ，硬質(zhì)合金鉆頭鉆削不同材料的切削用量可知，硬質(zhì)合金鉆頭鉆削灰鑄鐵是的切削速 度 Vc 為 5070mm/min，取 Vc=60mm/min，用乳化液做冷卻液。轉(zhuǎn)速：1000v d1000 6010.8

18、1769r /min根據(jù)表 5-62 搖臂鉆床 Z3025 選轉(zhuǎn)速 1600r/min則實際切削速度 V=54.29mm/min根據(jù)金屬機械加工工藝人員手冊（第三版） 查得鉆床功率 2.2kw.所以最終確定該工序的切削用量為：f=0.6mm/r Vc=54.29m/min N=1600r/min Pc=2.2kw3) 攻螺紋切削用量攻螺紋選用 M12機用絲錐。根據(jù)表 5-97 查得： 絲錐公稱直徑 d=12.0mm螺距 p=1.75mm錐柄直徑 d1=9.00mm螺紋部分長度 l=29.0mm總長 L=89mm方頭 a=7.10mmL2=10mm根據(jù)表 5-142 查得：d=12 p=1.75

19、 材料為灰鑄鐵攻螺紋時切削速度V=9.6m/min=160mm/s n 1000 9.6 254.6r / min12根據(jù)表 5-62 搖臂鉆床主軸轉(zhuǎn)速選 n=250r/min 所以 V=9.42m/min攻螺紋的切削用量為 : f=1.75mm, n=250r/min, d=12, Pc=2.2kw(2) 基本時間的確定1)锪孔基本時間 由表 2-26 求得：l l1fn420.8 1250.06min =3.6S2）鉆孔基本時間 根據(jù)表 2-26 計算得l l1 l2fn22 8 40.6 16003）、攻螺紋基本時間 由表 2-30 計算得：=0.09min=5.54STj2=（ l l

20、1 l2）i =（22 3 1.75 3 1.75fn 1.75 250本工序時間為 Tj=Tj1+Tj2=3.6+2.125+5.54=11.265s六）、工序 II 夾具設(shè)計及使用說明1、確定夾具的的結(jié)構(gòu)方案，繪制裝配草圖：1）布置圖面（2）確定定位方案，選擇定位元件 。本工序要求保證四個孔的位置度以及尺寸要求， 根據(jù)基準重合原則， 兩尺寸方向分別選擇側(cè)邊為定 位基準。定位元件選擇支承釘，底面三個，左側(cè)面一個，里面兩個，實現(xiàn)完全定位。（3）定位誤差的分析和計算：基準不重合誤差 bc ，工序基準的位移誤差 wy ，兩者之和為定位誤差 dw即：dw= bc + wy鉸鏈連接處鉸鏈軸和鉸鏈支座之間的配合尺寸為12 Hh67即鉸鏈支座孔：0.0250.00鉸鏈軸：0.0000.016 )80 Hn67 即支座：80 0.030 80 -0.01980 0.000 鉆模板 80 0.020 ， bc =0所以 dw =0.025+0.016+0.025+0.016=0.042mm，在鉆模板與鉸鏈軸的配合尺寸為12 H 712 0.025 12 0.000h6 即孔 0.00 軸 12 0.016 ，鉆模板與支座之間的配合尺寸為寬度方向上定位誤差為： 0.042mm在長度方向上的定位誤差為： 0.050mm,滿足孔的位置度 0.05mm