CA1340自動車床上的杠桿

1、課程設(shè)計說明書杠桿（CA1340自動車床）零件及夾具說明書設(shè)計者：李幸福學(xué)院：機械學(xué)院班級：機自0606班學(xué)號：0401060625完成時間：2009年6月目 錄一、零件的分析 3（一）零件的作用 3（二）零件的分析 3二、工藝規(guī)程設(shè)計 4（一）確定毛坯的制造形式 4（二）制定工藝路線 4（三） 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 4 （四）確定主要切削用量及基本工時 6三、夾具設(shè)計 15（一）問題的提出 15（二）夾具設(shè)計 15（三）夾具優(yōu)缺點分析 16四、小結(jié) 17五、參考文獻 18一、零件的分析（一）零件的作用題目所給的零件是CA1340自動車床上的杠桿（見附圖），它位于自動車床的自

2、動機構(gòu)中，與靈活器配合使用，起制動的作用。（二）零件的工藝分析杠桿共有四組加工表面，現(xiàn)分述如下：1以20H7mm孔為中心的加工表面這一組加工表面包括：一個20H7mm的孔及其倒角，粗糙度為Ra1.6；尺寸為35mm且與孔20H7mm相垂直的兩個平面，粗糙度為Ra3.2；R2*深，55mm長的油槽；3沉孔60°深3mm的孔。2以10mm孔為中心的加工表面這一組加工表面包括：一個10mm的孔及M10深18的螺紋；20且與10mm孔相垂直的凸臺面，粗糙度為Ra4mm。3以8H7mm孔為中心的加工表面這一組加工表面包括：一個8H7mm的孔，Ra1.6；一個槽和一個M4mm的螺紋孔，二者皆與8

3、H7mm孔垂直。4以8H8mm孔為中心的加工表面這一組加工表面包括：一個8H8mm，深18mm的孔；與之垂直的一個M5的螺紋孔和20的平面，粗糙度Ra6.3。由以上分析可知，對于這四組加工表面而言，可以先加工一面一孔，以它們?yōu)榫珳?zhǔn)加工其它表面。另外，該零件結(jié)構(gòu)簡單，工藝性好。二 、工藝規(guī)程設(shè)計（一）確定毛坯的制造形式零件的材料為球墨鑄鐵QT50-1.5?？紤]到零件結(jié)構(gòu)簡單，工藝性好，在工作過程中受力不大及沒有經(jīng)常承受交變載荷，因此，應(yīng)該選用鑄件。由于零件應(yīng)該達(dá)到大批生產(chǎn)的水平，而且零件的輪廓尺寸不大，重量在12kg以下，故可采用機械造型中的金屬模鑄造。這從提高生產(chǎn)率，保證加工精度上考慮，也是應(yīng)

4、該的。（二）制定工藝路線制定工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)該是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具，并盡量使工作集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟效率，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。工藝路線方案：工序1 去應(yīng)力退火。工序2 粗銑，半精銑35右端面。選用X52K立式銑床和專用夾具。工序3 粗銑，半精銑35左端面。選用X52K立式銑床和專用夾具。工序4 粗銑，半精銑20凸臺面。選用X52K立式銑床和專用夾具。工序5 粗銑，半精銑杠桿尾部槽。選用X52K立式銑床和專用夾具。工序6 擴，粗鉸，精鉸20孔。選用Z5

5、50立式鉆床和專用夾具。工序7 锪20孔倒角。選用Z550立式鉆床和專用夾具。工序8 銑R5圓角。選用X52K立式銑床和專用夾具。工序9 銑R2油槽。選用X52K立式銑床和專用夾具。工序10 鉆，粗鉸，精鉸8孔。選用Z550立式鉆床和專用夾具。工序11 鉆20，10，5，4，3孔。選用Z550立式鉆床和專用夾具。工序12 M10，M5，M4孔攻絲。選用Z550立式鉆床和專用夾具。工序13 去毛刺。在鉗工臺完成。工序14 終檢。(三)機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定“C1340半自動車床杠桿”零件材料為QT50-1.5,生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn),采用機器造型,金屬模鑄造毛坯。根據(jù)上述原始資料及加

6、工工藝,分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下:1. 20孔外端面的加工余量(加工余量的計算成本長度為66)加工余量計算表如下: 工序加工尺寸及公差鑄件毛坯(20二端面尺寸66)粗銑二端面半精銑兩端面加工前尺寸最大7068最小6866加工后尺寸最大706866最小686666加工余量（單邊）2最大1最小1(1)按照金屬機械加工工藝人員手冊表12-2，取毛坯的單邊加工余量Z=2mm,鑄件尺寸精度等級為5，固偏差為±1。(2)半精銑余量:單邊為Z=mm，（見簡明機械加工工藝手冊表1-22），加工精度等級為IT11。(3)粗銑加工余量：分兩次走刀，單邊加工余量為Z=mm,

7、 （簡明機械加工工藝手冊表1-22），加工精度等級為IT12。 2. M10螺紋孔外端面的加工余量(1) 按照金屬機械加工工藝人員手冊表12-2，取毛坯的單邊加工余量Z=2mm,鑄件尺寸精度等級為5，固偏差為±。(2)半精銑加工余量:單邊為Z=0.5mm見簡明機械加工工藝手冊表1-22），加工精度等級為IT11。(3) 粗銑加工余量： 單邊為 =2-0.5=,分兩次走刀，固每次加工量為Z= /2=,加工精度等級為IT12。 加工余量計算表（零件尺寸28）工序 加工余量（單邊） 工序尺寸半精銑 0.5mm 28mm粗銑（兩次） mm 30mm毛坯 32mm3. 8孔的加工余量，孔的精度

8、要求為IT7，金屬機械加工工藝人員手冊表13-14，確定工序尺寸及余量為鉆孔 粗鉸 Z=精鉸 mm Z=4. 20孔的加工余量，孔的精度要求為IT7，金屬機械加工工藝人員手冊表13-14，確定工序尺寸及余量為毛坯孔 18mm擴孔 Z=粗鉸 Z=精鉸 mm Z=5. 槽R2的加工余量，參照金屬機械加工工藝人員手冊表13-14，確定工序尺寸及余量為粗銑 1mm半精銑 2mm Z=mm6. 8孔的加工余量，孔的精度要求為IT8，金屬機械加工工藝人員手冊表13-14，確定工序尺寸及余量為鉆孔 7. 尾部槽的加工余量，參照金屬機械加工工藝人員手冊表13-14，確定工序尺寸及余量為粗銑 4mm半精銑 6m

9、m Z=15mm(四)確定主要切削用量及基本工時工序2，3 粗銑，半精銑35兩端面。選用機床：X52K立式銑床。 1粗銑35孔的右端面 零件材料為球墨鑄鐵QT50-1.5，故可用高速鋼直齒三面刃圓盤銑刀。查簡明機械加工工藝手冊（簡稱簡明手冊）表11-21和表12-22，取銑刀直徑d=125mm，粗齒，z=20齒。 由于粗銑加工單邊余量為2mm，小于5mm，故銑削寬度=2mm。查機械加工工藝人員手冊（簡稱工藝手冊）表11-69可知， =0.06/z, 取=0.1 mm/齒。查工藝手冊表14-77,取u=38m/min則： =1000u/d=96（r/min）根據(jù)機床使用說明書，查表3.29，取主

10、軸實際轉(zhuǎn)速=100r/min,則實際切削速度 =d/1000=39.27（r/min）當(dāng)=100r/min時，刀具每分鐘進給量應(yīng)為= Z×20×100=200(mm/min)查機床說明書，取實際進給速度=205mm/min,則實際進給量 = /Z=0.1025(mm/Z)切削工時：查工藝手冊表15-14，切入長度L1=,超出長度L2=3 mm。于是行程長度為L0L1L2，則機動工時為Tm= （L0L1L2）/=（351.73）(min)2半精銑35孔兩端面 選用高速鋼直齒三面刃圓盤銑刀，細(xì)齒，d=125mm,z=20齒。 由于加工余量，經(jīng)查手冊，只需一次半精銑，故銑削寬度=

11、/齒,取f=/z 查工藝手冊表14-77，取U=45m/min,則 =1000u/d=114.6(r/min) 根據(jù)機床使用說明書,查表3.29,取主軸轉(zhuǎn)速=125r/min,則實際切削速度 Uc=d/1000=49(m/min)當(dāng)=125r/min時,工作合每分鐘進給量為 =fz×20×125=200(mm/min) 查機床使用說明書,取刀具實際進給速度為=205 mm/min,則實際進給量為 = /z=205/(20×125)=0.082(mm/z)切削工時:由粗銑加工可知,刀具行程為L0L1L2，則機動工時為 = （L0L1L2）/=（35+1.7+3）/2

12、05=0.19(min)工序4 粗銑，半精銑20凸臺面。選用機床：X52K立式銑床。1粗銑20凸臺面 零件材料為球墨鑄鐵QT50-1.5，故可用高速鋼直齒三面刃圓盤銑刀。查簡明機械加工工藝手冊（簡稱簡明手冊）表11-21和表12-22，取銑刀直徑d=120mm，粗齒，z=20齒。 由于粗銑加工單邊余量為，小于5mm，故銑削寬度=。查機械加工工藝人員手冊（簡稱工藝手冊）表11-69可知， =0.06/z, 取=0.1 mm/齒。查工藝手冊表14-77,取u=38m/min則 =1000u/d=100（r/min）根據(jù)機床使用說明書，查表3.29，取主軸實際轉(zhuǎn)速=100r/min,則實際切削速度

13、=d/1000=37.68（r/min）當(dāng)=100r/min時，刀具每分鐘進給量應(yīng)為= Z×20×100=200(mm/min)查機床說明書，取實際進給速度=205mm/min,則實際進給量 = /Z=0.1025(mm/Z)切削工時：查工藝手冊表15-14，切入長度L1=,超出長度L2=2 mm。于是行程長度為L0L1L2，則機動工時為Tm= （L0L1L2）/=（201.52）/205=0.12(min)2半精銑20凸臺面 選用高速鋼直齒三面刃圓盤銑刀，細(xì)齒，d=120mm,z=20齒。 由于加工余量，經(jīng)查手冊，只需一次半精銑，故銑削寬度=。/齒,取f=/z 查工藝手冊

14、表14-77，取U=45m/min,則 =1000u/d=119.4(r/min) 根據(jù)機床使用說明書,查表3.29,取主軸轉(zhuǎn)速=125r/min,則實際切削速度 Uc=d/1000=4(m/min)當(dāng)=125r/min時,工作合每分鐘進給量為 =fz×20×125=200(mm/min) 查機床使用說明書,取刀具實際進給速度為=205 mm/min,則實際進給量為 = /z=205/(20×1(mm/z)切削工時:由粗銑加工可知,刀具行程為L0L1L2，則機動工時 = （L0L1L2）/=（201.52）/205=0.12(min)工序5 粗銑，半精銑杠桿尾部槽

15、。選用機床：X52K立式銑床。 1粗銑杠桿尾部槽零件材料為球墨鑄鐵QT50-1.5，選用高速鋼直齒三面刃銑刀，直徑d=100mm，寬度為8mm，Z=20，粗齒。查工藝手冊表11-69可知， =0.06/z, 取=/齒。查工藝手冊表14-77,取u=38m/min則 =1000u/d=1000×38/（100×）=120.9（r/min）根據(jù)機床使用說明書，查表3.29，取主軸實際轉(zhuǎn)速=125r/min,則實際切削速度 =d/1000=（×100×125）/1000=39.27（r/min）當(dāng)=125r/min時，每分鐘進給量應(yīng)為= Z×20&#

16、215;125=200(mm/min)查機床說明書，取實際進給速度=205mm/min,則實際進給量= /Z=205/（20×125）=0.082(mm/Z)切削工時：查工藝手冊表15-14，切入長度L1=,超出長度L2=。于是行程長度為L0L1L2，則機動工時為Tm= （L0L1L2）/=（261.53.0）/205=0.15(min)2 半精銑杠桿尾部槽選用高速鋼直齒三面刃銑刀，直徑d=100mm，寬度為8mm，Z=20，細(xì)齒。半精銑的單邊切削寬度a=。/齒,取f=/z。 查工藝手冊表14-77，取U=45m/min,則 =1000U/d=1000×45/（×

17、100）=143(r/min) 根據(jù)機床使用說明書,查表3.29,取主軸轉(zhuǎn)速=125r/min,則實際切削速度 Uc=d/1000=39(m/min)當(dāng)=125r/min時,工作合每分鐘進給量為 =f×125×20=150(mm/min) 查機床使用說明書,取刀具實際進給速度為=166 mm/min,則實際進給量為 = /z=166/(20×125)=0.0664(mm/z)切削工時:由粗銑加工可知,刀具行程為L0L1L2，則機動工時為 = L0L1L2/=（261.53.0）/205=0.15(min)工序6 擴，粗鉸，精鉸20孔。選用機床：Z550立式鉆床。1

18、. 擴20孔選用高速鋼擴鉆,d=20mm.，單邊切削深度a=。根據(jù)有關(guān)資料介紹,利用擴鉆進行擴孔時,其進給量和切削速度與鉆同樣尺寸的實心孔時的進給量和切削速度之關(guān)系為 F1.8)f鉆 U=(1/2 1/3)U鉆式中, f鉆、U鉆-加工實心孔的切削用量?，F(xiàn)已知：f鉆=/r 簡明手冊 U鉆=/s=21m/min 簡明手冊并令 f=×0.5=0.75 (mm/r) ×21=8.4 (mm/min) n=1000u/d=1000×8.4/(×(r/min)按機床使用說明書取n=140r/min,所以實際切削速度為 U=d n/1000=×20×

19、;(m/min)切削工時：查工藝手冊表15-8可得,L1=,L2=3mm,則擴鉆20孔的機動工時為T=(L+L1+L2)/f n=(66+11.5+3)/(0.75×(min)2. 粗鉸選用硬質(zhì)合金鉸刀,d=，單邊切削深度a。查工藝手冊表14-60，f=12mm/r，按機床使用說明書取f=1mm/r。查工藝手冊表14-60，取U=45m/min,則 n=1000u/d=1000×45/(×19.94)=718(r/min)按機床使用說明書取n=680r/min,所以實際切削速度為： U=d n/1000=××680/1000=42.60(m/m

20、in)切削工時：查工藝手冊得L1=,L2=22mm,則粗鉸T=(L+L1+L2)/f n=(66+1.10+22)/(1×680)=0.139(min)3. 精鉸20H7孔選用硬質(zhì)合金鉸刀,d=20H7mm，單邊切削深度a。查工藝手冊表14-60，按機床使用說明書取f=1mm/r。查工藝手冊表14-60，取U=60m/min,則 n=1000u/d=1000×60/(×20)=954.9(r/min)按機床使用說明書取n=960r/min,所以實際切削速度為 U=d n/1000=×20×960/1000=60.3(m/min)切削工時：查工藝

21、手冊得L1=,L2=22mm,則精鉸20H7mm孔的機動工時為T=(L+L1+L2)/f n=(66×960)=0.093(min)工序7 锪20孔倒角。選用機床：Z550立式鉆床。1. 锪20H7mm孔兩端倒角1×45°選用90°錐面锪鉆,d=25mm。/r,按機床試用說明書取f=/r。為了縮短輔助時間，取锪沉頭孔的主軸轉(zhuǎn)速與鉸孔相同，即n=960r/min。工序9 銑R2油槽。選用機床：X52K立式銑床。1. 銑R2油槽選用圓頭銑刀，d=4mm。切削深度a=d/2=4/2=2mm。/r,按機床試用說明書取f=/r。查簡明手冊表11-12，取U=/s=

22、12m/min,則 n=1000u/d=1000×12/(×4)=954.9(r/min)按機床使用說明書取n=960r/min,所以實際切削速度為 U=d n/1000=×4×960/1000=12.06(m/min)切削工時：查工藝手冊得L1=2mm,L2=,則銑R2槽的機動工時為T=(L+L1+L2)/f n×960)=0.46(min)工序10 鉆，粗鉸，精鉸8H7孔。選用機床：Z550立式鉆床。1. 鉆選用高速鋼麻花鉆,d=，單邊切削深度a。/r,按機床試用說明書取f=/r。查簡明手冊表11-12，取U=/s=12m/min,則 n=

23、1000u/d=1000×12/(×7.8)=489.7(r/min)按機床使用說明書取n=545r/min,所以實際切削速度為 U=d n/1000=××545/1000=13.36(m/min)切削工時：查工藝手冊得L1=,L2=,則鉆T=2(L+L1+L2)/f n=2××545)=0.57(min)2. 粗鉸選用高速鋼鉸刀,d=，單邊切削深度a。查簡明手冊，按機床試用說明書取f=/r。查簡明手冊表11-19，取U=/s=/min,則 n=1000u/d=1000×13.2/(×7.96)=527.85(r/

24、min)按機床使用說明書取n=545r/min,所以實際切削速度為 U=d n/1000=××545/1000=13.63(m/min)切削工時：查工藝手冊得L1=,L2=11mm,則粗鉸8H7孔的機動工時為T=2(L+L1+L2)/f n=2××545)=0.191(min)3. 精鉸8H7孔選用高速鋼鉸刀,d=8H7mm，單邊切削深度a。查簡明手冊，按機床試用說明書取f=/r。查簡明手冊表11-19，取U=/s=/min,則 n=1000u/d=1000×16.68/(×8)=663.68(r/min)按機床使用說明書取n=680

25、r/min,所以實際切削速度為 U=d n/1000=×8×680/1000=17.1(m/min)切削工時：查工藝手冊得L1=,L2=11mm,則精鉸8H7mm兩孔的機動工時為T=2(L+L1+L2)/f n=2×(30×680)=0.153(min)工序11 鉆20，10，5，4，3孔。選用機床：Z550立式鉆床。以M4螺紋底孔3為例選用高速鋼麻花鉆,d=3mm，單邊切削深度a=d/2=3/2=。/r,按機床試用說明書取f=/r。查簡明手冊表11-12，取U=/s=9m/min,則 n=1000u/d=1000×9/(×3)=95

26、5(r/min)按機床使用說明書取n=960r/min,所以實際切削速度為U=d n/1000=×3×960/1000=9.05(m/min)切削工時：查工藝手冊得L1=2mm,L2=,則鉆3孔的機動工時為T=(L+L1+L2)/f n=(8×960)=0.115(min)工序12 M10，M5，M4孔攻絲。選用機床：Z550立式鉆床。以攻M4mm的螺紋底孔為例查工藝手冊表11-49，選用M4絲錐，螺距P=，則進給量f=/r。查工藝手冊表11-94，取U=/min,則 n=1000u/d=1000×6.8/(×4)=541(r/min)按機床使

27、用說明書取n=490r/min,所以實際切削速度為 U=d n/1000=×4×490/1000=6.16(m/min)切削工時：查工藝手冊得L1=2mm,L2=,則攻M4mm螺紋孔的機動工時為T=(L+L1+L2)/f n×490)=0.033(min)三 、夾具設(shè)計為了提高勞動生產(chǎn)率，保證質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具。經(jīng)過與指導(dǎo)教師的協(xié)商，決定設(shè)計鉆3孔專用夾具。本夾具將用于Z550立式鉆床，刀具為高速鋼麻花鉆。(一) 問題的提出本夾具主要用來鉆孔，該工序要保證3孔中心線與20孔中心線之間的夾角為45°，因此夾具設(shè)計要能保證角度要求，另外還需

28、考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度。(二) 夾具設(shè)計1. 定位基準(zhǔn)的選擇由零件圖可知3孔的設(shè)計基準(zhǔn)是20孔的中心線，且此工序之前20孔已加工好，所以可用長圓柱銷小端面定位，以孔的設(shè)計基準(zhǔn)為工藝基準(zhǔn)，做到了基準(zhǔn)統(tǒng)一。2. 切削力及夾緊力計算 刀具為高速鋼麻花鉆，d=3mm。 BZ =52 B=6 D=3 =0.08 t=1.5 = ×52××××6×20×1.996=N 切削力產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)矩M=F×L=×0.06= 由摩擦力產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩=f(R+r) 所以需要夾緊力為 =×(0.016+0.010

29、)=N由夾具設(shè)計手冊表3-24查的M20螺栓的夾緊力為19070N，大于所需夾緊力N故此夾具可安全工作。3夾具設(shè)計及操作的簡要說明在夾具設(shè)計時,應(yīng)該注意提高勞動生產(chǎn)率。因此,一般情況下應(yīng)首先著眼于機動夾緊而不用手動夾緊,因為這是提高勞動生產(chǎn)率的重要途徑。但在本工道工序中,采用手動夾緊的夾具的設(shè)計比較簡單,制造成本也不高,而機動夾緊雖然可以提高勞動生產(chǎn)率,但是夾具的設(shè)計相對過于復(fù)雜,制造成本較高,所以本道工序采用手動夾緊。(三) 夾具優(yōu)缺點分析優(yōu)點：在結(jié)構(gòu)方面：該夾具結(jié)構(gòu)比較簡單，主體部分采用三角形設(shè)計，既滿足加工孔所需的角度要求，又能實現(xiàn)良好的穩(wěn)定性與剛度。在定位方面：該零件需完全定位，該夾具

30、采用長圓柱銷小端面和菱形削邊銷定位，前者限制5個自由度，后者限制1個自由度，共限制6個自由度，無過定位與欠定位，良好地滿足了定位要求。在工藝性方面：該夾具上裝有對刀塊,可使夾具在一批零件的加工之前很好地對刀(與塞尺配合使用)。缺點：首先：在鉆模套支架部分我認(rèn)為剛度不夠，但是考慮到夾具體重量體積，暫時我還沒想到改進的辦法。另外：該夾具還可以改進，觀察整個零件,僅有這一個孔是非水平非豎直方向的，而僅為這一個孔設(shè)計夾具，考慮到國產(chǎn)車床的價格，在經(jīng)濟性方面顯然比較差強人意，而在設(shè)計過程中我的設(shè)想是三角形結(jié)構(gòu)都是活動的，由鉸鏈連接，在不需要加工此孔時可以在豎直方向或水平方向上裝夾，這樣就可以一個夾具當(dāng)做幾個夾具用，在經(jīng)濟性和方便快捷性上就有所提高。當(dāng)然這只是我不成熟的設(shè)想，在實用性方面還欠缺很多經(jīng)驗。零件圖部分工序卡 均見附圖夾具體零件圖 夾具與零件裝配圖四、小結(jié)