CA6140车床套设计

目录序言1第1章 CA6140车床套分析21.1 零件的作用21.2 生产类型的确定21.3 零件的工艺分析2第2章 零件的工艺规程设计32.1 确定毛坯、绘制毛坯简图32.1.1 选择毛坯32.1.2 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量32.1.3 绘制车床套锻造毛坯简图42.2 拟定零件工艺路线42.2.1 定位基准的选择42.2.2 加工方法的确定52.2.3 工序的拟定52.3 机床设备及工艺装备的选用62.4 加工余量、工序尺寸和公差的确定72.5 切削用量的计算122.5.1 粗车、半精车大端面，倒角，扩、铰25mm孔，倒内角122.5.2 铣小端面132.5.3 粗车、半精车外圆，粗车内端面，倒角，142.5.4 扩、铰孔，倒角142.5.5 精车内端面152.5.6 钻、铰孔，锪锥孔162.5.7 钻、铰孔172.5.8 铣槽172.5.9 铣台阶面182.5.10 铰孔182.6 时间定额的计算192.6.1 机动时间：192.6.2 辅助时间192.7 填写机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡20第3章 夹具设计213.1 问题的提出213.1.1 工件在夹具中的定位213.1.2 定位误差的分析213.1.3 夹紧方案的确定213.1.4 夹紧力大小的计算213.2 夹具体设计223.3 夹具方案可行性分析223.4 操作说明223.4.1 工件定位233.4.2 工件夹紧233.4.3 工件拆卸233.5 夹具总装配图绘制23致谢23参考文献24千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。在目录上点右键“更新域”，然后“更新整个目录”。打印前，不要忘记把上面“Abstract”这一行后加一空行- 22 -序言机械制造工艺学课程设计是我们在学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专为课之后进行的。这是我闪在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此它在我们四年大学生活中占有重要的地位。就我个人而言，我也希望通过这次课程设计对自己将来的工作进行一次适应性的训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力。由于能力有限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。第1章 CA6140车床套分析1.1 零件的作用题目所给的零件是CA6140车床套（见附图），主要作用是配合装配其他零件。1.2 生产类型的确定由于本次设计已知是大批生产，故在这里不再做技术分析和计算。1.3 零件的工艺分析该零件需要加工的表面有：孔外圆柱面及其内外端面、退刀槽外圆柱面、外圆柱面孔台阶面孔锥孔槽通孔孔其中外圆内端面对外圆柱面的圆跳动为0.05，外圆柱面对孔圆跳动为0.03，孔内端面对外圆内端面平行度误差为0.05槽对孔孔的对称度误差为0.15。另外，各加工表面还有一定的公差以及粗糙度要求。第2章 零件的工艺规程设计2.1 确定毛坯、绘制毛坯简图2.1.1 选择毛坯零件的材料为45钢，根据生产纲领以及零件在工作过程中所受的载荷情况，选用模锻成型。毛坯的拔模斜度为。2.1.2 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量由参考文献【1】表2-10表2-12可知，要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量，应先确定如下各项因素。2.1.2.1 公差等级由零件的功用和技术要求，确定该零件的公差等级为普通级。2.1.2.2 锻件重量已知机械加工后零件的重量为0.66，由此可初步估算机械加工前锻件毛坯的重量为0.9。2.1.2.3 锻件形状复杂系数对零件进行分析计算，可大致确定锻件外廓包容体的直径、高度，即d=70，h=90由公式参考文献【1】（2-3）和（2-5）可计算出该车床套锻件的形状复杂系数由于，故该零件的形状复杂系数属级。2.1.2.4 锻件材质系数由于该车床套材料为45钢，是碳的质量分数小于0.65%的碳素钢，故该锻件的材质系数属级。2.1.2.5 锻件分模线形状根据该车床套的形位特点，选择零件高度方向的对称平面为分模面，属平直分模线。2.1.2.6 零件表面粗糙度由零件图可知，该零件个加工表面的粗糙度均大于等于1.6。根据上述因素，可查表确定该锻件的尺寸公差和机械加工余量，所得结果列于下表：表2-1 CA6140车床套锻造毛坯尺寸公差及机械加工余量锻件重量/包容体重量/形状复杂系数材质系数公差等级0.92.7普通级项目/机械加工余量/尺寸公差备注高度90表2-111.52.0取2.0表2-13宽度表2-101.52.0取2.0表2-13宽度表2-101.52.0取2.0表2-13宽度表2-101.52.0取2.0表2-13孔径表2-112.0表2-14厚度4.5表2-111.52.0取2.0表2-132.1.3 绘制车床套锻造毛坯简图由表2-1所得结果，绘制毛坯简图如附图所示。2.2 拟定零件工艺路线2.2.1 定位基准的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程中会问题百出。由零件图附图1可知，多数尺寸及形位公差都以车床套圆柱面外端面及孔为设计基准，因此必须首先将圆柱面外端面及孔加工好，为后续工序准备基准。2.2.1.1 粗基准的选择选择外圆柱面作为粗基准，用三角卡盘卡紧定位，可以消除四个自由度。2.2.1.2 精基准的选择根据基准重合原则，选取孔及其已加工端面作为精基准。安排车床套圆柱面外端面作为精基准表面，安排在第一道工序进行加工，以便为后续的工序定位创造条件，而且主要表面的粗、精加工要分开，次要的表面加工，如果不能和主要的表面的加工同时进行，应另行加工，并且有合适的定位基准；孔的加工应减少多次装夹的误差，提高精度。2.2.2 加工方法的确定根据各表面加工要求和各种加工方法，以及能达到的加工精度，确定各表面的加工方法如表2-2所示：表2-2 CA6140车床套零件各表面加工方案加工表面尺寸精度等级表面粗糙度加工方案大端面IT86.3粗车半精车孔IT71.6扩铰小端面IT116.3铣外圆IT106.3粗车半精车内端面IT81.6粗车精车孔IT93.2铰孔IT106.3钻铰锥孔IT106.3锪台阶面IT96.3铣槽IT83.2铣孔IT81.6钻铰孔IT96.3钻铰2.2.3 工序的拟定根据“先面后孔”“先主后次”和“先粗后精”的原则，将粗加工放在前面，精加工放在后面。初步拟定加工顺序如表2-3所示：表2-3 CA3140车床套工艺路线及设备、工装的选用工序号工 序 名 称1粗车、半精车大端面，倒角，扩、铰25mm孔，倒内角2铣小端面3粗车、半精车70mm45mm42mm外圆，粗车内端面，倒角，4扩、铰31mm孔，倒角5精车内端面6钻、铰7mm孔，锪锥孔7钻、铰8mm孔8铣槽9铣台阶面10铰10mm孔11去毛刺12热处理8mm孔13清洗14检验2.3 机床设备及工艺装备的选用由于本产品生产类型是大批量生产，所以根据生产要求和实际情况加工设备易以通用机床为主。在选择机床时，应考虑零件规格的大小，机床的生产率与工序要求的加工精度的适用性，机床的生产率与工件生产类型的适用性。考虑工件加工精度和生产类型，选用专用量具，工件在各工序间的传送，由于零件较小，直接人工进行就可以了，减少不必要的耗费。综上所述，各工序的加工设备及刀、夹、量具的选择如下：工序1粗车、半精车大端面，倒角，扩、铰孔，倒内角卧式车床C6132硬质合金可转位车刀锥柄扩孔钻25 GB/T 11411984锥柄机用绞刀 25 GB/T 11331984直柄锥面锪钻40 GB/T 42581996工序2 铣小端面立式铣床X5012中齿直柄立铣刀 10 GB/T 6117.11996工序3粗车、半精车外圆，粗车内端面，倒角，卧式车床C6132硬质合金可转位车刀工序4扩、铰孔，倒角卧式车床C6132锥柄扩孔钻31 GB/T 11411984锥柄机用绞刀 31 GB/T 11331984工序5精车内端面卧式车床C6132硬质合金可转位车刀工序6钻、铰孔，锪锥孔摇臂钻床Z3025直柄麻花钻7 GB/T 6135.31996直柄机用绞刀7 GB/T 11321984直柄锥面锪钻16 GB/T 42581996工序7钻、铰孔摇臂钻床Z3025直柄麻花钻8 GB/T 6135.31996直柄机用绞刀8 GB/T 11321984工序8铣槽立式铣床X5012中齿锯片铣刀 40510 GB/T 61201996工序9铣台阶面立式铣床X51细齿直柄立铣刀 16 GB/T 6117.11996工序10铰孔摇臂钻床Z3025直柄机用绞刀10 GB/T 113219842.4 加工余量、工序尺寸和公差的确定1. 粗车、半精车大端面由参考文献【1】表2-22可查得：精车余量=0.8半精车余量=0.8由参考文献【1】表1-20可依次确定各工序尺寸的加工精度为：精车 IT10半精车 IT82. 扩、铰孔由参考文献【1】表2-28可查得：扩孔余量=5粗绞余量=0.14精绞余量=0.06由参考文献【1】表1-20可依次确定各工序尺寸的加工精度为：扩孔 IT12粗绞 IT10精绞 IT7根据上述结果，再查标准公差数值表可确定各工步的公差值分别为：扩孔 0.21粗绞 0.084精绞 0.021综上所述，该工序各工步的工序尺寸及公差按“入体原则”表示为：扩孔 粗绞 精绞 3. 铣小端面由参考文献【1】表2-35可查得：粗铣余量=2.4由参考文献【1】表1-20可依次确定本工序尺寸的加工精度为：粗铣 IT11根据上述结果，再查标准公差数值表可确定本工步的公差值为：粗铣 0.22综上所述，该工序的工序尺寸及公差按“入体原则”表示为粗铣 4. 粗车内端面由参考文献【1】表2-22可查得：粗车余量=0.8由参考文献【1】表1-20可依次确定本工序尺寸的加工精度为：粗车 IT10根据上述结果，再查标准公差数值表可确定本工步的公差值为：粗车 0.14综上所述，该工序的工序尺寸及公差按“入体原则”表示为粗车5. 粗车、半精车外圆由参考文献【1】表2-16可查得：精车余量=3半精车余量=1由参考文献【1】表1-20可依次确定各工序尺寸的加工精度为：精车 IT12半精车 IT10根据上述结果，再查标准公差数值表可确定各工步的公差值分别为：精车 0.25半精车 0.10综上所述，该工序各工步的工序尺寸及公差按“入体原则”表示为：精车 ，半精车，6. 扩、铰孔由参考文献【1】表2-28可查得：扩孔余量=4.8粗绞余量=1.2由参考文献【1】表1-20可依次确定各工序尺寸的加工精度为：扩孔 IT10粗绞 IT9根据上述结果，再查标准公差数值表可确定各工步的公差值分别为：扩孔 0.10粗绞 0.062综上所述，该工序各工步的工序尺寸及公差按“入体原则”表示为：扩孔粗绞7. 精车内端面由参考文献【1】表2-23可查得：精车余量=1.6由参考文献【1】表1-20可依次确定该工序尺寸的加工精度为：精车 IT8根据上述结果，再查标准公差数值表可确定该工步的公差值为：精车 0.046综上所述，该工序的工序尺寸及公差按“入体原则”表示为精车8. 钻、铰孔由参考文献【1】表2-28可查得：钻孔余量=6.8粗绞余量=0.2由参考文献【1】表1-20可依次确定各工序尺寸的加工精度为：钻孔 IT12粗绞 IT10根据上述结果，再查标准公差数值表可确定各工步的公差值分别为：钻孔 0.15粗绞 0.058综上所述，该工序各工步的工序尺寸及公差按“入体原则”表示为：钻孔粗绞9. 钻、铰孔由参考文献【1】表2-28可查得：钻孔余量=7.8粗绞余量=0.16精绞余量=0.04由参考文献【1】表1-20可依次确定各工序尺寸的加工精度为：钻孔 IT11粗绞 IT9精绞 IT8根据上述结果，再查标准公差数值表可确定各工步的公差值分别为：钻孔 0.09粗绞 0.036精绞 0.022综上所述，该工序各工步的工序尺寸及公差按“入体原则”表示为：钻孔粗绞精绞10. 铣槽由参考文献【1】表2-26可查得：铣削余量=0.3由参考文献【1】表1-20可依次确定该工序尺寸的加工精度为：铣削 IT8根据上述结果，再查标准公差数值表可确定该工步的公差值为：铣削 0.018综上所述，该工序的工序尺寸及公差按“入体原则”表示为铣削11. 铣台阶面由零件图可知：铣削深度=30.5铣削宽度=13由参考文献【1】表1-20可依次确定该工序尺寸的加工精度为：铣削 IT9根据上述结果，再查标准公差数值表可确定该工步的公差值为：铣削深度 0.062铣削宽度 0.043综上所述，该工序的工序尺寸及公差按“入体原则”表示为铣削深度铣削宽度12. 铰孔由参考文献【1】表2-28可查得：粗绞余量=2由参考文献【1】表1-20可依次确定该工序尺寸的加工精度为：粗绞 IT9根据上述结果，再查标准公差数值表可确定该工步的公差值为：粗绞 0.036综上所述，该工序的工序尺寸及公差按“入体原则”表示为粗绞2.5 切削用量的计算 2.5.1 粗车、半精车大端面，倒角，扩、铰孔，倒内角1 加工条件 工件材料 ：45钢，铸造，HB200 。 加工要求 ：车大端面，由文献【2】Rz400； 机床 ：CM6125。 刀具，由文献【3】10表1、2：端面车刀，刀片材料YG6，刀杆尺寸16252,。2 计算切削用量1) 已知毛坯长度方向的加工余量为2，因其使用要求，一次加工即可，即取 Z=2，。2) 进给量 由文献【3】 14 表3常用切削用量确定 =0.5，耐用度T=60min 。3) 计算切削速度 按文献【1】表10-1续，切削速度的计算公式为：, 其中修正系数按文献【1】表10-1续取223，所以 =113.08（）4) 确定机床主轴转速 由文献【5】附表4-3-1选取。所以实际切削速度113.10。5) 切削工时,由文献【1】表11-1 式中： T0切削工时min； 进给次数； 切刀行程长度； 切刀的切入长度； 切刀的超出长度； 附加长度；2.5.2 铣小端面3 加工条件 工件材料 ：45钢，模锻，HB200 。 加工要求 ：铣小端面，由文献【2】Rz400； 机床 ：X51。 刀具，由文献【3】10表1、2：端铣刀，刀片材料YG6，刀杆尺寸16252,。4 计算切削用量6) 已知毛坯长度方向的加工余量为2，因其使用要求，一次加工即可，即取 Z=2，。7) 进给量 由文献【3】 14 表3常用切削用量确定 =0.5，耐用度T=60min 。8) 计算切削速度 按文献【1】表10-1续，切削速度的计算公式为：, 其中修正系数按文献【1】表10-1续取223，所以 =113.08（）9) 确定机床主轴转速 由文献【5】附表4-3-1选取。所以实际切削速度113.10。10) 切削工时,由文献【1】表11-1 2.5.3 粗车、半精车外圆，粗车内端面，倒角， 1、粗车、半精车、精车外圆 粗车：单边余量取Z=1mm，一次切除。进给量、切削速度、机床主轴转速均与粗车外圆相同，切削工时 （0.14min） 半精车：单边余量取Z=1mm，一次切除。进给量，切削速度 即（2.1m/s），机床主轴转速 ，切削工时 （0.36min）2.5.4 扩、铰孔，倒角(一)扩31孔机床为：CM6125立式钻床,采用锥柄扩孔钻钻头 查切削手册表2.7,取 f=0.43mm/r机床主轴转速,取n=100r/min其切削速度为切削工时: l=10mm(三) 锪倒角0.545为缩短加工时间，锪倒角时采用机床主轴转速与扩孔时主轴转速相同,均为n=100r/min, 手动进给即可。2.5.5 精车内端面1、 加工条件工件材料：45钢正火，模锻。加工要求：车内端面，是机床：CA6140刀具：刀片材料YT15，刀杆尺寸，。2、 计算切削用量 考虑到模锻斜度，取轴线长度方向的加工余量为，一次加工，背吃刀量。 进给量 （手册表3-13） 计算切削速度（表3-18） 耐用度。 确定机床主轴转速 按机床选取 所以实际切削速度为 切削工时 （0.12min）2.5.6 钻、铰孔，锪锥孔(一) 钻7的孔钻孔8mm机床为：Z535立式钻床 ，采用锥柄麻花钻钻头查切削手册表2.7,取 f=0.43mm/rv=0.35m/s=21m/min故要求速度为按机床手册查得取 故实际的切削速度:切削工时: l=10mm(二)扩7的孔机床为：Z535立式钻床,采用锥柄扩孔钻钻头查切削手册表2.7,取 f=0.43mm/r机床主轴转速,取n=100r/min其切削速度为切削工时: l=10mm(四) 锪倒角0.545为缩短加工时间，锪倒角时采用机床主轴转速与扩孔时主轴转速相同,均为n=100r/min, 手动进给即可。2.5.7 钻、铰孔 (一) 钻8的孔机床为：Z535立式钻床 ，采用锥柄麻花钻钻头查切削手册表2.7,取 f=0.43mm/rv=0.35m/s=21m/min故要求速度为按机床手册查得取 故实际的切削速度:切削工时: l=10mm（二）锪倒角0.545为缩短加工时间，锪倒角时采用机床主轴转速与扩孔时主轴转速相同,均为n=100r/min, 手动进给即可。2.5.8 铣槽机床为：X51 刀具：槽铣刀由文献【5】表3-28选取：表3-30选取：； 由文献【1】表8-38，采用硬质合金槽铣刀，齿数。则： 现采用X51立式铣床，根据文献【5】附表4-17-1，取， 故实际切削速度为： 当时，工作台的每分钟进给量应为 切削工时：【1】表11-12 =2.5.9 铣台阶面1、 加工条件机床：X51立式铣床；刀具：高速钢直柄立铣刀，齿数Z=6； 2、计算切削用量及工时 切削速度：参考有关手册，确定即18m/min。 采用高速钢直柄立铣刀，齿数Z=6。则 现采用X51卧式铣床，根据机床使用说明书（见手册表4.2-39），取故实际切削速度为： 当时，工作台的每分钟进给量应为 查机床说明书，选。切削工时：由于粗铣、半精铣前后进行，利用作图法，可得出铣刀的行程，则机动工时为： 2.5.10 铰孔2.6 时间定额的计算根据本次设计要求，只计算老师指定的一道工序工时。下面计算工序11的时间定额。2.6.1 机动时间：参考文献【2】表987页，得铣侧面的计算公式为：铣42圆柱面上阶梯面： l=155mm,f=0.1mm/r,n=380r/min,参考文献【2】表116 ，取l=0.9mm,l=1.0mm,代入公式，得T=(155+0.9+1)/(0.1x380)=0.637min2.6.2 辅助时间参考文献【4】表813确定如下：操 作内 容 每次用时钻5mm孔操作次数时间操作次数时间操作次数时间主轴变速0.02530075变换及给量0.02520.05 1快速移动铣刀0.0520.051卡尺测量0.110.1开停车0.02002主轴运转0.02002清除铣削0.15015各工步辅助时间为：钻7.8mm孔0.095min 铰6-8mm孔0.94min.装卸工件时间参考文献【1】表2.542，取0.5min.辅助时间T为：T=0.075+0.05+0.05+0.1+0.02+0.02+0.15=0.33min3.作业时间：T= T+ T=0.33+0.637=1min4.布置工作地时间T：参考文献【5】取，则T= Tx5%=1x5%=0.05min5.休息与生理需要时间T：参考文献【5】取,则T= T=0.04min6.准备与终结时间T:轻小型件 21min快速移动工作台 1min装卸工件 8min对刀 2min由题目已知生产数量是6000件，则： T/n=(21+1+8+4)/6000+0.01min7.单件时间T:T= T+T+T+T=0.33+0.05+0.29+0.23+11=12min8.单件计算时间T:T= T+ T/ n=13min2.7 填写机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡工艺文件详见附表。第3章 夹具设计3.3 钻8H9孔3.3.1问题的提出在给定的零件中，对本序加工的主要考虑孔8H9和内孔25H7以及和5H9槽的位置要求，由于公差要求较低，大端面及25H7孔的内表面都已加工出来，可用来作为此工序的定位面。因此，因此在本道工序，在保证提高劳动生产率，降低劳动强度的同时可以设计选用比较简单的夹具，本步的重点应在夹紧的方便与快速性上。3.3.2夹具设计1 定位基准的选择出于定位简单和快速的考虑，选择25H7孔和底面以及槽5H9为基准，使工件完全定位。为了降低生产成本，本设计选择采用螺纹夹紧的方式。2切削力和夹紧力计算1)钻削力 ：转矩：其中600，1.0，0.7， =1.0， 计算得： =758.5(N) M=5.382)夹紧力的计算：设夹紧力为，由夹紧产生的摩擦力为由于钻削要满足扭矩要求，故, （其中，由零件结构得=21mm）25.7 (N)夹紧力：卡紧力为(N) （其中，按表面接触情况取）对夹紧力进行修正：安全系数则修正后的夹紧力(N)所需夹紧力较小，可使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧。3 定位误差分析1）定位误差D由于定位基准与设计基准不重合，在圆柱心轴方向上存在基准不重合误差B，其不重合误差为（700.075）mm的公差，因此i=0.150mm。如图2-25a所示，i给尺寸70mm造成的误差为B=i cos=0.15mm因此尺寸70mm的定位误差为D=B=0. 15mm4 夹具具设计及操作的简要说明卡具的夹紧力不大，故使用手动卡紧。由于该零件是一个盘形的中心带有孔的套类零件，并且零件的外侧还有槽5H9，所以对本零件的定位方式采用一面两销的定位方式，所为的一面就是该零件的小端面，而其中的一销就该零件的中心孔25mm,另一个就是槽5H9。该夹具的夹紧机构是用螺母夹紧，首先把零件套在压紧螺杆上，使销对准工件上的槽，再装上垫圈，然后再拧紧固螺母。千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。“结论”以前的所有正文内容都要编写在此行之前千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。“结论”以前的所有正文内容都要编写在此行之前- 1 -致谢本课程设计的选题、论证及说明书的撰写工作均是在老师的悉心指导下完成的。在整个课业设计过程中，老师不厌其烦的为我讲解、指导。设计中的每一点进步都凝聚着老师的心血和汗水。老师严谨的教学作风和亲切和蔼的待人态度 ，给我留下了极为深刻的印象。使我不论在理论知识方面还是在CAXA计算机辅助设计软件应用方面都受益匪浅，在此向王老师表示诚挚的谢意。在此对给予我帮助的老师和同学表示深深的感谢！参考文献1 辽宁工程技术大学、机械制造技术基础课程设计指导书.2011、62 赵家齐主编.机械制造工艺学课程设计指导书.北京：机械工业出版社，2000.103 切削用量简明手册（第3版）4 哈电机编.机械制造工艺课程设计手册.19825 郑修本，冯冠大主编.机械制造工艺学.北京：机械工业出版社，19917 吴宗泽主编，机械设计，高等教育出版社，20018 金属工艺学及热处理，机械工业出版社，19999 方子良主编，机械加工工艺学，上海交通大学出版社，1999