CA6140车床的杠杆设计

CA6140车床的杠杆设计摘要加工技术和固定装置是专业知识的整合，是社会实践前对所有课程的综合复习，是理论与实践相结合的训练。机床和夹具已成为加工中的重要设备。机床夹具的设计和使用是促进生产发展的重要技术手段之一。随着我国机械工业的不断发展，机床夹具的改进和创新已成为广大机械工人和技术人员进行技术创新的重要任务。本文主要对杠杆加工工艺规程进行设计，设计毛坯图、设计工艺规程、设计工艺规程等。关键词：杠杆设计；工艺规程；工艺路线前言机械制造技术基础课程设计是我校所有的基础课程。基础技术课程和大部分专业课程。这是对我们在毕业设计之前学到的所有税收的一次总体回顾，也是理论与实践相结合的实践。因此，它在我们四年的大学生活中起着重要的作用。我希望通过这次课程设计，我能够从事我的工作，从中我可以最好地实践我分析和解决问题的能力，从而参与未来的建设。由于德力的限制，设计中仍存在许多缺陷，请老师给予指导。一、杠杆加工工艺规程设计（一）零件的分析1.零件的作用给出的部分是CA6140车床的杠杆，它位于车床的制动机构中，主要起制动作用。杆的一端与制动带连接，另一端通过刚性球与齿条轴的凸部（或槽）接触。当离合器松开时，齿条轴接触杠杆的下端，杠杆开始逆时针旋转，以拧紧制动带。当左右离合器中的任何一个啮合时，杠杆顺时针旋转以释放制动带，从而达到制动的目的。2.零件的工艺分析零件图如下所视零件材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能好，但塑性差，脆性大。因此，有必要处理杠杆的表面和表面的位置。分析如下：(1)主要加工面:1)小头钻25+0.023以及与此孔相通的14阶梯孔、M8螺纹孔;2)钻12.7+0.1锥孔及铣12.7+0.1锥孔平台;3)钻2-M6螺纹孔;4)铣杠杆底面及2-M6螺纹孔端面。(2)主要基准面:1)以45外圆面为基准的加工表面这一组加工表面包括:25+0.023的孔、杠杆下表面2)以25+023的孔为中心的加工表面这一组加工表面包括:14阶梯孔、M8螺纹孔、12.7+0.1锥孔及12.7+0.1锥孔平台、2-M6螺纹孔及其倒角。其中主要加工面是M8螺纹孔和12.7+0.1锥孔平台。杠杆的25孔的轴线和两个端面有着垂直度的要求。现分述如下:本套夹具中用于加工25孔的是立式钻床。工件以25孔下表面及45孔外圆面为定位基准，在定位块和V型块上实现完全定位。加工25时，由于孔表面粗糙度为Ra=1.6m。主要采用钻、扩、铰来保证其尺寸精度。本套夹具中用于加工杠杆的小平面和加工12.7是立式铣床。工件以25+0.023孔及端面和水平面底为定位基准，在长销、支承板和支承钉上实现完全定位。加工表面:包括粗精铣宽度为30mm的下平台、钻12.7的锥孔，由于30mm的下平台的表面、孔表面粗糙度都为Ra=6.3m。其中主要的加工表面是孔中12.7，要用中12.7钢球检查。本套夹具中用于加工与25孔相通的M8螺纹底孔是用立式钻床。工件以25+0.023孔及其下表面和宽度为30mm的下平台作为定位基准，在大端面长圆柱销、支承板和支承钉上实现完全定位。加工M8螺纹底孔时，先用7麻花钻钻孔，再用M8的丝锥攻螺纹。二、设计毛坯图（一）确定毛坯的制造形式从零件要求可以看出，零件的材质为HT200。考虑到零件在具体工作中的应力，我们选择砂型铸造，这足以满足要求。此外，由于零部件的批量生产，砂型铸造是提高效率和节约成本的最佳途径。（二）确定机械加工余量，毛坯尺寸和公差根据机械制造工艺设计手册，灰铸铁的公差等级和加工余量应确定。为了确定尺寸公差和加工余量，首先应确定以下因素。铸件的加工余量由铸件的成型方法和材料决定。成型方法为金属铸造材料为灰铸铁，加工余量等级确定为DF。如果毛坯铸件的基本尺寸在100至160之间，铸件的尺寸公差等级为8，尺寸公差为1.8毫米。确定加工余量。由表可知，毛坯加工余量等级为dF，铸件尺寸。铸件加工余量确定为1.5mm。根据成形零件的基本尺寸、确定的加工余量和铸件的尺寸公差，确定毛坯尺寸为基本尺寸加2mm。设计毛坯图如下图:三、工艺规程设计（一）基面的选择(1)粗基准的选择对于本零件而言，按照粗基准的选择原则，选择本零件的不加工表面是加强筋所在的肩台的表面作为加工的粗基准，可用装夹对肩台进行加紧，利用一个V形块支承45圆的外轮廓作主要定位，以限制z轴移动、z轴转动、y轴移动、y轴转动四个自由度。再以一面定位消除x轴移动和x轴转动两个自由度，达到完全定位,就可加工25的孔。(2)精基准的选择主要考虑到基准重合的问题，和便于装夹，采用25的孔作为精基准。（二）确定工艺路线表1工艺路线方案一表2工艺路线方案二工艺路线的比较与分析:第二条工艺路线不同于第一条是将“工序5钻14孔，再加工螺纹孔M8”变为“工序7粗精铣M6上端面”其它的先后顺序均没变化。通过分析发现这样的变动影响生产效率。而对于零件的尺寸精度和位置精度都没有太大程度的帮助。以25mm的孔外轮廓为精基准，先铣下端面。再钻锥孔，从而保证了两孔中心线的尺寸与右端面的垂直度。符合先加工面再钻孔的原则。若选第二条工艺路线而先上端面，再“钻14孔，加工螺纹孔M8”不便于装夹，并且毛坯的端面与轴的轴线是否垂直决定了钻出来的孔的轴线与轴的轴线是否重合这个问题。所以发现第二条工艺路线并不可行。从提高效率和保证精度这两个前提下，发现第一个方案也比较合理想。所以我决定以第一个方案进行生产。具体的工艺过程如表3所示。表3最终工艺过程机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定：杠杆材质为HT200，毛坯重量为0.85kg，生产类型为批量生产。由于毛坯是通过金属模具铸造的，毛坯的尺寸确定如下：由于毛坯的加工公差及后续工序或步骤，规定的加工余量仅为名义加工余量。事实上，加工余量可分为最大加工余量和最小加工余量。由于设计规定零件应大量生产，应采用调整法进行加工，故最大和最小余量应按加工调整法计算。毛坯与零件尺寸不同：（详见零件图），故该步骤已完成。根据铣刀的类型和尺寸，选择6mm铣刀进行粗加工，半精密铣削和精密铣削的加工余量为0.5mm。1)加工25的端面，考虑2mm，粗加工1.9mm到金属模铸造的质量和表面的粗糙度要求,精加工0.1mm,同理上下端面的加工余量都是2mm。2)对25的内表面加工。由于内表面有粗糙度要求1.6。可用一次粗加工1.9mm，一次精加工0.1mm就可达到要求。3)加工宽度为30mm的下平台时，用铣削的方法加工台肩。由于台肩的加工表面有粗糙度的要求Ra=6.3um，而铣削的精度可以满足，故采取分四次的铣削的方式，每次铣削的深度是2.5mm。4)钻锥孔12.7时要求加工一半，留下的余量装配时钻铰，为提高生产率起见，仍然采用12的钻头，切削深度是2.5mm。5)钻14阶梯孔，由于粗糙度要求Ra=3.2m，因此考虑加工余量2mm。可一次粗加工1.85mm，一次精加工0.15就可达到要求。6)加工M8底孔，加工余量1.2mm。可一次钻削加工余量1.1mm，一次攻螺纹0.1就可达到要求。7)加工2-M6螺纹，考虑加工余量1.2mm。可一次钻削加工余量1.1mm，一次攻螺纹0.1mm就可达到要求。8)加工2-M6端面，粗加工2mm到金属模铸造的质量和表面粗糙度要求，精加工1mm,可达到要求。确定切削用量：工序1:粗、精铣25孔下平面(1)粗铣25孔下平面工件材料:HT200，铸造。机床:X52K立式铣床。刀具:硬质合金三面刃圆盘铣刀(面铣刀)，材料:YT15，D=100mm，齿数Z=8，此为粗齿铣刀。因其单边余量:Z=1.9mm所以铣削深度ap:ap=1.9mm每齿进给量af:取af=0.12mm/Z铣削速度V:取V=1.33m/s。机床主轴转速式中V-铣削速度;D-刀具直径。由式2.1机床主轴转速n:n=300r/min实际铣削速度进给量工作台每分进给量a:a=40mm(2)精铣25孔下平面工件材料:HT200，铸造。机床:X52K立式铣床。刀具:高速钢三面刃圆盘铣刀(面铣刀):YT15，D=100mm，齿数12，此为细齿铣刀。精铣该平面的单边余量:Z=0.1mm铣削深度ap:ap=0.1mm每齿进给量af:取af=0.08mm/Z铣削速度V:取V=0.32m/s机床主轴转速n，由式(2.1)有:按照文献，n=75r/min实际铣削速度进给量Vf，由式有：工作台每分进给量工序2:加工孔25到要求尺寸工件材料为HT200铁,硬度200HBS。孔的直径为25mm,公差为H7,表面粗糙度Ra1.6m.加工机床为Z535立式钻床，加工工序为钻、扩、铰，加工刀具分别为:钻孔-22mm。标准高速钢麻花钻，磨出双锥和修磨横刃;扩孔-24.7mm标准高速钢扩孔钻;铰孔-25mm标准高速铰刀。选择各工序切削用量。工序3:粗精铣宽度为30mm的下平台(1)粗铣宽度为30mm的下平台加工条件:工件材料:HT200，铸造。机床:X52K立式铣床。刀具:硬质合金三面刃圆盎铣刀(面铣刀)，材料:YT15，D=100mm，齿数Z=8，此为粗齿铣刀。因其单边余量:Z=2mm所以铣削深度ap:ap=2mm每齿进给量ap，取af=0.12mm/Z铣削速度V:取V=1.33m/s。工序4:钻12.7的锥孔工件材料为HT200铁，硬度200HBS。孔的直径为12.7mm,，表面粗糙度Ra=6.3um。加工机床为Z535立式钻床，钻孔-12mm标准高速钢麻花钻，磨出双锥和修磨横刃;扩孔-12.7mm标准高速钢扩孔钻。选择各工序切削用量。工序5:钻M8螺纹孔锪钻14阶梯孔(1)加工M8底孔工件材料为HT200铁，硬度200HBS。孔的直径为8mm。加工机床为Z535立式钻床，加工工序为钻孔至7，选用7的麻花钻头。攻M8螺纹，选用M8细柄机用丝锥攻螺纹。切削深度ap:ap=10.5mm进给量f:取f=0.25mm/r切削速度V:取V=0.43m/s由式(2.1)机床主轴转速n:实际铣削速度被切削层长度l:l=12.5mm刀具切入长度刀具切出长度l2:l2=0走刀次数为1攻M8x1.5的螺纹机床:Z535立式钻床刀具:细柄机用丝锥(M8x1.5)进给量f:由于其螺距p=1.5mm,因此进给量f=1.5mm/r切削速度V:取V=0.148m/s=8.88m/min由式(2.1)机床主轴转速n:丝锥回转速度n0:取n0=360r/min实际切削速度工序6:粗精铣M6上端面工件材料为HT200铁，硬度200HBS。要求粗糙度Ra=3.2m，用回转分度仪加工，粗精铣与水平成36。的台肩。用立式铣床X52K，使用组合夹具。(1)粗铣M6上端面加工条件:工件材料:HT200，铸造。机床:X52K立式铣床。刀具:硬质合金三面刃圆盘铣刀(面铣刀),材料:YT15，D=100mm，齿数Z=8，此为粗齿铣刀。因其单边余量:Z=2mm所以铣削深度ap:ap=2mmm每齿进给量af:取a,=0.12mm/Z铣削速度V:取V=1.33m/s机床主轴转速n:（二）确定基本工时工件材料:HT200，金属模铸造加工要求:粗铣宽度为30mm的下平台，精铣宽度为30mm的下平台达到粗糙度。机床:X52K立式铣床刀具:高速钢镶齿式面铣刀计算切削工时粗铣宽度为30mm的下平台根据进给量f=3mm/z,切削速度0.442m/s,切削深度1.9mm,走刀长度是249mm。机床主轴转速为37.5z/min。切削工时:t1=249/(37.5 x 3)=2.21min。查得铣削的辅助时间1n=0.41精铣宽度为30mm的下平台根据进给量f=3mm/z,切削速度0.442m/s,切削深度0.1mm,走刀长度是249mm。机床主轴转速为37.5z/min。切削工时:t1=249/(37.5 x3)=2.21min。查得铣削的辅助时间tf1=0.41精铣宽度为30mm的下平台根据进给量f=3mm/z,切削速度0.442m/s,切削深度0.1mm,走刀长度是249mm。机床主轴转速为37.5z/min。切削工时:t2=249/(37.5x 3)=2.21min查得铣削的辅助时间tf2=0.41粗精铣宽度为30mm的下平台的总工时:（三）专用夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度。在加工杠杆零件时，需要设计专用夹具。根据任务要求中的设计内容，需要设计加工工艺孔25夹具、铣宽度为30mm的下平台夹具、钻M8底孔夹具钻2-M6螺纹底孔夹具各一套。我所设计的夹具是孔25夹具，根据25的圆柱内表面，加工时要保证。25+0.023的0.023公差要求，以及表面粗糙度Ra1.6，表面要求较高。则其加工工艺孔的夹具将用于组合钻床，刀具分别为麻花钻、扩孔钻、铰刀对工件.上的工艺孔进行加工。1.加工工艺孔25夹具设计本夹具主要用来钻、扩、铰工艺孔25。这个工艺孔有尺寸精度要求为+0.023，表面粗糙度要求，表面粗糙度为Ra=1.6m，与顶面垂直。并用于以后各面各孔加工中的定位。其加工质量直接影响以后各工序的加工精度。本到工序为杠杆加工的第二道工序，加工到本道工序时只完成了杠杆下表面的粗、精铣。因此再本道工序加工时主要应考虑如何保证其尺寸精度要求和表面粗糙度要求，以及如何提高劳动生产率，降低劳动强度。（1）定位基准的选择由零件图可知，工艺孔位于零件中心偏左，其有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并应与顶面垂直。为了保证所钻、铰的孔与顶面垂直并保证工艺孔能在后续的孔系加工工序中使各重要支承孔的加工余量均匀。根据基准重合、基准统一原则。在选择工艺孔的加工定位基准时，应尽量选择上一道工序即粗、精铣25下表面工序的定位基准，以及设计基准作为其定位基准。因此加工工艺孔的定位基准应选择选用45外圆面作为定位基准，用V型块定位限制4个自由度。再以25下表面加3个支撑钉定位作为主要定位基面以限制工件的三个自由度。为了提高加工效率，根据工序要求先采用标准高速钢麻花钻刀具对工艺孔25进行钻削加工;然后采用标准高速钢扩孔钻对其进行扩孔加工;最后采用标准高速铰刀对工艺孔25进行铰孔加工。准备采用手动夹紧方式夹紧。（2）切削力的计算与夹紧力分析由于本道工序主要完成工艺孔的钻、扩、铰加工，而钻削力远远大于扩和铰的切削力。因此切削力应以钻削力为准。（3）夹紧元件及动力装置确定由于杠杆的生产量很大，采用手动夹紧的夹具结构简单，在生产中的应用也比较广泛。因此本道工序夹具的夹紧动力装置采用手动夹紧。采用手动夹紧，夹紧可靠，机构可以不必自锁。本道工序夹具的夹紧元件选用带光面压块的压紧螺钉。旋紧螺钉使其产生的力通过光面压块将工件压紧。带光面压块的压紧螺钉的结构如图所示。图1带光面压块的压紧螺钉2.钻套、衬套、钻模板及夹具体设计工艺孔的加工需钻、扩、铰三次切削才能满足加工要求。故选用快换钻套(其结构如下图所示)以减少更换钻套的辅助时间。根据工艺要求:工艺孔25mm分钻、扩、铰三个工步完成加工。钻、扩、铰，加工刀具分别为:钻孔-22mm标准高速钢麻花钻，磨出双锥和修磨横刃;扩孔-24.7mm标准高速钢扩孔钻;铰孔-25mm标准高速铰刀。查得钻套孔径结构尺寸如图2及表4所示。图2快换钻套表4铰工艺孔钻套结构参数如下表:衬套选用固定衬套其结构如图3所示。图3固定衬套衬套选用固定衬套其结构参数如表5所示。表5固定衬套的结构尺寸固定V型块的结构及主要尺寸如图4及表6所示。图4V型块表6V型块的主要尺寸.钻模板选用固定式钻模板，工件以底面及45外圆面分别靠在夹具支架的定位快及V型块上定位，用带光面压块的压紧螺钉将工件夹紧。夹具体的设计主要考虑零件的形状及将上述各主要元件联成一个整体。这些主要元件设计好后即可画出夹具的设计装配草图。整个夹具的结构见夹具装配图ZJZ-01所示。夹具设计及操作的简要说明：装卸工件时，首先将工件放在定位块上；然后将工件靠近固定的V块，用光滑紧凑的压紧螺钉夹紧工件。然后对工件进行加工，加工工件时，用光滑的型煤松开压紧螺钉，然后取出工件。四、总结通过这次毕业设计，使我进一步了解和学习了书本上的知识，对材料的探究和合理使用有了更深的认识。这次，我进行了工件的工艺路线分析，工艺卡的制定，工艺分析，铣钻夹具的设计和分析，并对我们在大学学习的课程进行了实际应用和综合。在设计和研究过程中还存在一些不足，一些问题需要进一步深化如下：缺乏实际的工厂经验，一些参数和部件的选择可能不是很合理，存在一些浪费。与固定装置有关的工具和量具的知识不清楚。系统设计不完善。在与计算机合作进行准确的数据采集和控制方面还存在一些不足。参考文献1邓思昕.数控仪表车床夹紧装置断爪原因及预防J.金属加工(冷加工),2010(9):42-43.2王佳璐.一种车床用杠杆式切割刀具刀片固定装置:.3宋方杰,王晓慧,车冬冬.基于最短路径的杠杆毛坯尺寸设计J.制造技术与机床,2018,678(12):78-82.4陆尧,谭礼旗,王世艮,et 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