CA6140车床套工艺

目 录机械制造装备及夹具课程设计任务书····················1 第一章概述一、课程设计的目的和要求·························4第二章机械加工工艺规程的制定二、机械加工工艺规程的制定····················5三、加工工艺规程设计···················61、确定毛坯的制造形式··················62、加工工艺方案一·····················73、加工工艺方案二······················74、工艺路线分析比较·····················85、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定···········86、确定切削用量及基本工时···················8第三章机床夹具设计四、夹具设计·····························121、问题提出·····························122、夹具设计···························12参考文献······························14CA6140车床套课程设计第一章 概述一、 课程设计的目的和要求机械制造工艺学课程设计是在学完机械制造工艺学（或数控加工工艺学）的一个教学环节，要求学生在设计中能初步学会综合运用所学过的工艺基本理论，机械制造工艺学课程设计题目，制定CA6140车床套的机械加工工艺规程，在下述几方面得到锻炼：（1） 巩固、扩大工艺课所学内容；（2） 在教师的指导下，运用所学知识，独立完成工艺设计。（3） 学会查阅，正确使用设计资料，图表和手册。要求如下：（1）零件图 1张（2）毛坯工件综合图 1张（3）机械（数控）加工工艺卡 1套（4）课程设计说明书 1份（1） 计算生产纲领，确定生产类型（2） 分析零件图（3） 绘制毛坯工件综合图（4） 拟定工艺路线（5） 确定加工余量和工序尺寸（6） 确定切削用量及时间定额（7） 选择设备及工艺装备（8） 填写工序卡（9） 整理设计说明书第二章 机械加工工艺规程的制定二、 机械加工工艺规程的制定1、 确定生产类型CA6140车床套，零件材料为#45钢，生产类型小批量，铸造圆钢。2、 生产纲领No零件的生产纲领（件/年）Q产品的年生产量（1000台/年）n每台产品中，该零件的数量（1件/台）a%备品的百分率（10%）b%废品的百分率（1%）No=Q x N (1+a%+b%)=1000x1(1+10%+1%)=1110/年（属于中型小量生产）3、分析零件图，绘制零件图（1） 熟悉零件图零件的分析零件的作用：题目所给的零件是CA6140车床套。它位于车床变速机构中，主要起支撑轴的作用，换档，拨动相关齿轮与不同的齿轮啮合，使主轴回转运动按照工作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的8H9孔与操纵机构相连，下方尺寸5H9处是用于控制齿轮的，通过上方的力拨动下方的齿轮变速。零件的工艺分析：CA6140车床套共有二组加工表面，其相互有一定关联要求。分析如下：; 以25H7为中心的一组加工表面，这一组加工表面有：25H7、45m6、32、3x0.5槽和孔7等。以尺寸90为中心的一组加工表面，这一组加工表面包括：两端面、孔8H9R5、槽5H9等。这二组加工面有一定的关联要求即第二组尺寸和第一组尺寸相关联要求。由上面分析可知，加工时应先加工第一组表面，再以第一组加工后表面和一端面为精基准加工另外一组加工面。加工要求制订 零件上槽口的加工要求是：保证宽度25H7，深度55mm，表面粗糙度底面为1.6并要求两侧面对孔25的轴心线对称，公差为3.2； 零件的加工工艺过程安排是在加工槽口之前，除孔8H9尚未进行加工外，其他各面均已加工达到图纸要求。三、工艺规程设计1、确定毛坯的制造形式：零件材料为45，考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，长度较短，故选择圆钢毛坯并一件下两件。基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中回问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，是生产无法正常进行。粗基准的选择对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。根据这个基准选择原则，现选取45 m6外圆毛坯面作为粗基准，车床的三爪卡盘装夹车削45m6等相关加工面。精基准的选择。主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复，现选取下端面、槽5H9和孔25H7。2、制定工艺路线制定工艺路线得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通用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 。加工工艺路线方案一:工序一 调质工序二 夹45m6毛坯外圆，车45m6至44.6、齐端面、70、42、钻孔25H7底孔24.6，控制长度尺寸，掉头装夹，加工以上参数，具体参数参照工序卡片，切断。工序三 渗碳，淬火工序四 车45H6、齐端面保证尺寸90，精车车孔25H7工序五 铣开裆尺寸5H9工序六 钻孔713工序七 铣尺寸29，保证尺寸59.5工序八 钻孔8H9、扩R5工序九 检查工序十 入库工艺路线方案二:工序一 调质工序二 夹45m6毛坯外圆，车45m6至44.6、齐端面、70、42、钻孔25H7底孔24.6，控制长度尺寸，掉头装夹，加工以上参数，具体参数参照工序卡片，切断。工序三 渗碳，淬火工序四 车45H6、齐端面保证尺寸90，精车车孔25H7工序五 铣尺寸29，保证尺寸59.5工序六 铣开裆尺寸5H9工序七 钻孔713工序八 钻孔8H9、扩R5工序九 检查工序十 入库3、工艺路线分析比较: 工艺路线一与工艺路线二的差别在于对铣尺寸29，保证尺寸59.5的加工安排，工艺路线一以底面、孔25H7和槽5H9定位加工尺寸29，能很好的保证孔的轴线与面的平行度要求，后序仍以此基准加工其他尺寸，能很好的保证尺寸公差和行位公差的要求，所以此次设计依据工艺路线一来开展设计。4、机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定CA6140车床套，零件材料为45，生产类型大批量，铸造圆钢。据以上原始资料及加工路线，分别确定各家工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下： 内孔的加工余量及公差查机械制造工艺设计简明手册（以下称工艺手册）表2.22.5，取25H7内孔余量为2。车削加工余量为：粗车 1.6mm，精车 0.4mm，由于本设计规定的零件为大批量生产，应该采用调整加工。因此在计算最大、最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认。5、确立切削用量及基本工时工序二 夹45m6毛坯外圆，车45m6至44.6、齐端面、70、42钻孔25H7底孔24.6，控制长度尺寸，掉头装夹，加工以上参数，具体参数参照工序卡片加工条件工件材料：45圆钢。机床：C6116车床。刀具：YG15硬质合金车刀.车切削用量：因为切削量不大，故可以选择ap1=3mm。查车刀后刀面最大磨损及寿命：查机械加工工艺师手册表27-11，车后刀面最大磨损为1.01.5mm。查机械加工工艺师手册表27-11，寿命T=180min切削速度按最大尺寸设计：即：按最大外圆处75计算切削速度查表机械加工工艺师手册，Vc=算得 Vc64mm/s，n=439r/minVf=490mm/s，据C6116车床参数，选择nc=475r/minVfc=475mm/s则实际切削速度Vc=3.14*75*475/2*1000=55.93m/min校验机床功率： 查切削手册Pcc=2.1kw而机床所能提供功率为10W，Pcm>Pcc。故校验合格。车削参数最终确定：ap=1.8mm，nc=475r/minVfc=475mm/s，Vc=55.93m/min， fz=0.16mm/r。计算车削基本工时45处工时：T车（75-45）xL/ 2ncff=6x40/475*0.16=3.12min32处工时：T车（75-42）L/ ncff=（75-42）/2x475x0.16=2.86min70处工时：T车（75-70）L/ 2x3xncff=（75-70）/2x475x0.16=1.3min齐端面工时： T车75L/3* 2ncff=75/3x2x475x0.16=6.5minT13.12+2.86+1.3+6.513.78掉头加工工时相同，即：T213.78。切断工时：T370/3*2*475*0.160.15T总13.78*2+0.1527.71min工序四：车45H6、齐端面保证尺寸90，精车车孔25H7加工条件工件材料：45圆钢。机床：C6116车床。切削用量:因为是精加工，切削量不大，故可以选择ap1=0.2mm，1次走刀即可完成所需尺寸。查车刀后刀面最大磨损及寿命 :查机械加工工艺师手册表27-11，车后刀面最大磨损为1.01.5mm。查机械加工工艺师手册表27-11，寿命T=180min计算切削速度 按机械加工工艺师手册， Vc68mm/s，n=439r/minVf=490mm/s，因是精加工，为取得搞的加工精度和表面粗糙度，故选择高的转速。据C6116车床参数，选择nc=625r/minVfc=574mm/s则实际切削速度Vc=3.14x45x625/2x1000=44.15m/min校验机床功率 查切削手册Pcc=1.1kw而机床所能提供功率为10W，Pcm>Pcc。故校验合格。车削参数最终确定ap=0.2mm，nc=625r/minVfc=574mm/s，Vc=44.15m/min，fz=0.16mm/r计算车削基本工时45m6处工时：T1L/ ncff=40/625x0.16=0.4min25H7处工时：T2L/ ncff=90/625x0.16=0.82minT总0.4+0.821.22min工序五 铣开裆尺寸5H9 加工条件工件材料：45圆钢。机床：XA62卧式铣床。刀具：高速钢圆柱铣刀深度apPcc。故校验合格。最终确定 ap=2.5mm nc=475r/minVfc=475mm/s，V c=44.5m/min， fz=0.16mm/z。计算基本工时tm2L/ Vf=2x(5+9)/475=0.05min。工序六  钻孔713 加工条件工件材料：45,圆钢。机床：XA62卧式铣床。刀具：高速钢圆柱铣刀,深度ap<=3, ,故据切削用量简明手册（后简称切削手册）取刀具直径do=18mm。刀具：选择高速钢麻花钻钻头， do=7mm，钻头采用双头刃磨法，后角o120°，标准13x90度锪钻。切削用量查切削手册      所以，    按钻头强度选择   按机床强度选择 最终决定选择机床已有的进给量  经校验  校验成功。  钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查切削手册）为0.50.8mm，寿命 切削速度查切削手册    修正系数            故 。 查切削手册机床实际转速为 故实际的切削速度 校验扭矩功率       所以   故满足条件，校验成立。计算工时  工序七  铣尺寸29，保证尺寸59.5。. 加工条件工件材料：45,圆钢。机床：XA62卧式铣床。刀具：高速钢圆柱铣刀,铣削宽度ae<=60,深度ap<=3,故据切削用量简明手册（后简称切削手册）取刀具直径do=30mm。 切削用量   铣削深度 因为切削量不大，故可以选择ap1=4.0mm，四次走刀即可完成所需尺寸。每齿进给量 机床功率为7.5kw。查切削手册f=0.140.24mm/z。由于是对称铣，选较小量f=0.14 mm/z。查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表3.7，后刀面最大磨损为1.01.5mm。查切削手册表3.8，寿命T=180min 计算切削速度 按切削手册，查得 Vc98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s据XA62铣床参数，选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削Vc=3.14*30*475/1000=44.75m/min,校验机床功率 查切削手册Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为10W，Pcm>Pcc。故校验合格。最终确定 ap=4mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=44.75m/min，fz=0.16mm/z。计算基本工时tm4xL/ Vf=4x（42+30）/475=0.6min。 工序八   钻孔8H9、扩R5 加工条件工件材料：45,圆钢。机床：Z3032钻床。刀具：选择高速钢麻花钻钻头， do=8H7mm，钻头采用双头刃磨法，后角o120°，d10。 切削用量查切削手册      所以，    按钻头强度选择   按机床强度选择 最终决定选择机床已有的进给量  经校验  校验成功。  钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查切削手册）为0.50.8mm，寿命 切削速度查切削手册    修正系数            故 。 查切削手册机床实际转速为 故实际的切削速度 校验扭矩功率       所以   故满足条件，校验成立。计算工时 T总2x0.070.14min工序九 检查工序十 入库第三章 机床夹具设计四、夹具设计经过研究，决定设计第六、七、八道工序的工装夹具。钻孔7131、问题的提出在给定的零件中，对本序加工的主要考虑孔7和内孔25H7以及和槽5H9槽的位置要求，由于公差要求较低，因此，本步的重点应在卡紧的方便与快速性上。2、夹具设计 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。再使用快速螺旋卡紧机构进行卡紧。 切削力和卡紧力计算本步加工按钻削估算卡紧力。实际效果可以保证可靠的卡紧。钻削力 ： 由于钻削力很小，计算时可忽略。夹紧力为     2取系数 S1=1.5 S2=S3=S4=1.1则实际夹紧力为 F=S1*S2*S3*S4*F=41.1N使用快速螺旋定位机构快速人工卡紧，调节卡紧力调节装置，即可指定可靠的卡紧力。 定位误差分析本工序采用25H7孔和底面以及槽5H9定位，加工基准和设计基准统一，能很好的保证定位的精度。夹具设计及操作的简要说明夹具的卡紧力不大，故使用手动卡紧。为了提高生产力，使用螺纹卡紧机构。 铣尺寸29，保证尺寸59.51、问题的提出在给定的零件中，对本序加工的主要考虑尺寸59.5和厚度尺寸29，因此，本夹具的重点应在夹具的准确定位和卡紧的方便与快速性上。 2、夹具设计 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为加工基准，保证加工基准和设计基准重合，使工件完全定位。再使用快速螺旋卡紧机构进行卡紧。       切削力和加紧力的计算   本步加工可按钻削估算卡紧力。实际效果可以保证可靠的卡紧。钻削轴向力 ： 扭矩  夹紧力为 取系数 S1=1.5 S2=S3=S4=1.1则实际夹紧力为 F=S1*S2*S3*S4*F=31.5N使用快速螺旋定位机构快速人工卡紧，调节卡紧力调节装置，即可指定可靠的卡紧力。定位误差分析由于加工基准和设计基准重合，所以能很好的保证了加工精度。卡具设计及操作的简要说明卡具的卡紧力不大，故使用手动卡紧。为了提高生产力，使用快速螺旋卡紧机构。钻孔8H9、扩R51、问题的提出在给定的零件中，对本序加工的主要考虑孔8H和端面的位置要求以及和槽5H9槽的位置要求，由于公差要求较低，因此，本步的重点应在卡紧的方便与快速性上。2、夹具设计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。再使用快速螺旋卡紧机构进行卡紧。切削力和卡紧力计算本步加工按钻削估算卡紧力。实际效果可以保证可靠的卡紧。钻削力 ：由于钻削力很小，计算时可忽略。夹紧力为     1.5取系数 S1=1.5 S2=S3=S4=1.1则实际夹紧力为 F=S1*S2*S3*S4*F=53.3N使用快速螺旋定位机构快速人工卡紧，调节卡紧力调节装置，即可指定可靠的卡紧力。 定位误差分析本工序采用25H7孔和底面以及槽5H9定位，加工基准和设计基准统一，能很好的保证定位的精度。 夹具设计及操作的简要说明夹具的夹紧力不大，故使用手动卡紧。为了提高生产力，使用螺纹卡紧机构。参考文献（1）«机械精度设计基础» 科学出版社出版 孙玉芹、孟兆新主编（2）机械制造工艺学课程设计指导书 哈尔滨工业大学出版社（3）机械加工工艺实用手册（4）夹具工程师手册 黑龙江科学技术出版社 刘文剑等编（5）机床夹具设计 机械工业出版社 李庆寿主编（6）公差配合与测量技术 机械工业出版社 （7）切削加工简明实用手册 化学工业出版社 （8）机床制造工艺与夹具 机械工业出版社 （9）金属切削原理与刀具 机械工业出版社 （10）机械制造工艺学 机械工业出版