CA6140车床刀架座加工工艺规程及工装设计

0目 录序言 .1一、零件的分析 .2（一） 零件的作用 .2（二） 零件的工艺分析 .2二、工艺规程设计 .3(一)确定毛坯的制造形式 .3（二）基面的选择 .3（三）制定工艺路线 .41.工艺路线方案一 .42.工艺路线方案二 .43.工艺方案的比较与分析 .5（四）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定 .5（五）确定切削用量及基本工时 .6三、夹具设计 11（一） 、设计时注意的问题 .11（二） 、夹具设计 .12定位基准的选择 12切削力及夹紧力计算 12定位误差分析 12夹具设计及操作说明 13参考文献 131CA6140 车床刀架座加工工艺规程及工装设计序言机械制造工艺学课程设计使我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.这是我们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,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。就个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力。由于个人能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请老师给予指导。2一、零件的分析（一） 零件的作用题目所给定的零件是 CA6140 车床刀架座。其通过螺钉和插销的配合实现刀塔的单向紧固，使车床能快速的实现车刀固定、夹紧、转换，为车工提供方便的同时也节省了大量的辅助时间，大大提高了生产效率。（二） 零件的工艺分析该零件属于箱壳类零件，结构较为复杂，加工表面较多，某些加工面和孔的尺寸精度，位置精度，表面粗糙度要求比较高。工艺分析如下：1. 以 48H7 孔为中心加工表面这一组加工表面包括：车床刀架座上下表面，以及 8M16、3M12 螺纹孔。2. 以 CA6140 车床刀架座下表面为基准面加工表面这一组加工表面包括：8M16、3M12 螺纹孔，R9 槽，R4 槽，48H7 孔，60H9 孔以及 16H7 孔。3 以 CA6140 车床刀架座上表面为基准面加工表面这一组加工表面包括：16H7 孔，19.2 孔，48.2 孔。上面几组加工面中有一定的位置要求，主要是：（1）上表面相对于 48H7 孔的中心线的全跳动为 0.05；（2）16H7 孔中心线相对于下底面的垂直度要求公差为 100：0.1；（3）下底面要求平面度为 0.05，且相对于 48H7 孔的中心线的全跳动为0.05；（4）四侧面的平面度要求为 0.05。3二、工艺规程设计(一 )确定毛坯的制造形式零件材料为 45 钢。考虑零件在使用过程中所受冲击不大，零件外轮廓结构比较简单，故选择锻造毛坯。（二）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。（1）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，现选取上下表面互为粗基准进行加工。（2）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。（三）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,可以考虑采用万能性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。1.工艺路线方案一工序一 以下表面为粗基准,粗铣上表面工序二 以上表面为粗基准，粗铣下表面工序三 在专用夹具上粗铣四侧面工序四 上下底面互为标准，精铣上表面4工序五 上下表面互为基准，精铣下表面工序六 钻孔 40工序七 粗，精镗孔 60 并倒角 3X45°工序八 粗，精镗孔 48，48.2，并倒角 3X45°工序九 插 R4 槽工序十 铣 R9 槽，达到表面粗糙度 6.3工序十一 粗，精铣四侧面槽 132mm×38mm,槽的上表面粗糙度达到 Rz50，下表面粗糙度达到 3.2，并倒角 40.5x45°工序十二 钻，攻 8-M16 螺纹工序十三 钻，攻 3-M12 螺纹工序十四 钻，铰孔 16H7工序十五 扩孔 19.2工序十六 钻，铰孔 10H72.工艺路线方案二工序一 钻孔 40工序二 粗，精镗孔 60 并倒角 3X45°工序三 粗，精镗孔 48，48.2，并倒角 3X45°工序四 以下表面为粗基准,粗铣上表面工序五 以上表面为粗基准，粗铣下表面工序六 在专用夹具上粗铣四侧面工序七 上下底面互为标准，精铣上表面工序八 粗，精镗孔 48，48.2，并倒角 3X45工序九 参观插 R4 槽工序十 铣 R9 槽，达到表面粗糙度 6.3工序十一 粗，精铣四侧面槽 132mm×38mm,槽的上表面粗糙度达到 Rz50，下表面达到 3.2，并倒角 4X45工序十二 钻，攻 8-M16 螺纹工序十三 钻，攻 3-M12 螺纹工序十四 钻，铰孔 16H7工序十五 扩孔 19.2工序十六 钻，铰孔 10H753.工艺方案的比较与分析上述两个工艺方安案的特点在于：方案一是先加工主要的几组表面，然后以这几个表面为基准，加工后续的孔 40，48，60；而方案二恰好相反，先加工孔 40，48，60，然后以孔的内表面为定位基准加工几个表面。虽然孔定位比较准确，但是以孔定位时铣上下两表面不是很方便，而且孔的深度是由几个表面所决定的，先加工孔不免造成工时延长。所以方案二不是很合适。方案一与方案二刚好相反，做了加工工艺中的先面后孔，面加工好了以后孔的尺寸就基本不用测量。面加工时可以用专用夹具夹紧和定位，解决了定位与夹紧的问题。综合以上分析，先选择确定方案一。（四）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定四方刀架的材料是 45 钢，硬度 207241HB，生产类型中批量，锻造毛坯。据以上原始资料及加工路线，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：查机械制造工艺设计简明手册 （以下称工艺手册 ）表 2.22.5， 1.铣削上下表面及四侧面的加工余量：粗铣 5mm精铣 0.5mm2.镗孔余量：粗镗：48 孔 3.8mm60 孔 9.5mm精镗： 48 孔 0.2mm60 孔 0.5mm（五）确定切削用量及基本工时工序一：粗铣上表面1)粗铣上表面 进给量 f=60mm/min，查表（8-96）6切削速度按 v=26.5m/min按机床取 nw=150r/min,实际的切削速度 v=*dw*nw/1000=75.36r/min切削工时 tm=(L+L1+L2)/（nw*f）=2.37min2)粗铣下表面同上表面3）粗铣四侧面nw=37.5r/minv=26.5mi/minf=60mm/mintm=1.73min4）精铣上表面nw=37.5r/minv=26.5m/minf=60mm/mintm=2.37min5）精铣下表面同精铣上表面6) 钻、扩孔 60mm1. 钻孔 40mmnw=195r/min v=24.5mm/minf=0.5mm/mintm=1min2. 扩孔 55mm7nw=44r/min v=7.6mm/minf=0.48mm/mintm=2.84min7) 粗、精镗孔 60mm 并倒角 345°1. 粗镗孔 59.8mmnw=500r/min v=93.7m/min f=0.2mm/r tm=0.6min2. 精镗孔 60mmnw=800r/min v=150.7/min f=0.1mm/r tm=3min8) 粗精镗孔 48H7mm、48.2mm 并倒角 345° 钻孔 55mm1. 粗镗孔 48H7mmnw=500r/min v=74.8m/min f=0.2mm/r tm=0.92min2. 精镗孔 48H7mm 8nw=800r/min v=121m/min f=0.1mm/min tm=1.15min3. 精镗孔 48.2mmnw=800r/min v=121m/min f=0.1mm/r tm=0.18min9）插 R4 槽nw=1r/min v=0.5m/min f=20m/min tm=0.5m10）铣 R9 槽nw=37.5r/min v=2.1m/min f=60mm/min tm=1.43min11）粗、精铣四侧面槽 132mm×38mm， 并倒角 445°1.粗铣四侧面nw=37.5r/min 9v=2.1m/min f=60mm/min tm=2.36min2精铣四侧面nw=150r/min v=8.5m/min f=60mm/min tm=4.7min12）钻、攻 8-M16 螺纹钻1钻 8-M16 螺纹钻nw=225r/min v=10.6m/min f=0.32mm/min tm=0.54min2.攻 8-M16 螺纹钻nw=195r/min v=9.8m/min f=1.22mm/min tm=0.16min13）钻、攻 3-M12 螺纹1. 钻 2-11mm 深 26mm 螺纹底孔nw=225r/min v=7.8m/min f=0.32mm/min tm=0.44min2. 钻 11mm 深 85mm 螺纹底孔nw=225r/min v=7.8m/min f=0.32mm/min tm=0.5min3. 攻 M12 深 20mm 螺纹nw=3195r/min v=7.8m/min f=1.8mm/min tm=0.11min4. 攻 M12 深 30mm 螺纹nw=195r/min v=7.8m/min f=1.8mm/min tm=0.15min14）钻、绞孔 16H7101. 钻 16H7nw=225r/min v=7m/min f=0.32mm/min tm=0.72min2. 绞孔 16H7nw=750r/min v=45.2m/min f=0.32mm/min tm=0.12min15) 扩孔 19.3mmnw=750r/min v=7m/min f=0.32mm/min tm=0.12min16) 粗，精铰 10H7 斜孔1. 钻 9.8nw=225r/min v=7.1m/min f=0.32mm/min tm=0.35min2. 绞孔 10H7nw=225r/min v=7.1m/min f=0.32mm/min tm=0.35min11三、夹具设计为了提高生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。经过分析，决定设计第十二道工序钻 8-M16 的螺纹底孔的专用夹具，本夹具将用在钻床上。（一） 、设计时注意的问题利用本夹具主要用来加工 8-M16 的螺纹底孔，由于还要攻螺纹，所以这个孔没有表面粗糙度要求。因此本工序的加工精度容易保证，主要考虑如何定位夹紧以节省操作时间提高生产率。（二） 、夹具设计定位基准的选择由零件图知，加工 8-M16 的螺纹底孔最合适的方法是以 48mm 孔的内表面以圆柱心轴定位。心轴的工作表面一般按 h7、g6 或 f7 制造，装卸工件方便、但定心精度不高。为了减小因配合间隙而造成的工件倾斜，工件常以孔和端面联合定位。因而要求工件定位孔与定位端而之间、心轴的圆柱工作表而与端而之间有较高的垂直度最好能在一次装夹中加工出来。所以再设计一固定心轴和提供端面的夹具体底座。夹紧则用一块圆形压板和螺母就可以了。x,y 方向的移动自由度由心轴限制，转动自由度则由夹具体的上表面限制。z 方向的移动自由度由夹具体的上表面限制，转动自由度则由分度台控制。因此工件的定位为完全定位，所以这一定位方案可行。切削力及夹紧力计算钻孔刀具为高速钢麻花钻 15mm钻孔时的轴向力查机械设计手册 FyZFkfdC081.9=0.1,8.,., =12则 NF45290.13.581.980. =××=由于工件所受加紧力与切削力方向相互平行且竖直向下，故 z 方向夹紧即可，不需太大的加紧力，固定即可。由于钻削的时候在 x,y 方向的水平的分力很小，心轴完全可以承受，故这里不再计算水平方向的分力。定位误差分析前面已经谈到心轴的定心精度不高，而这里心轴是最主要的定位，所以我们这里就只分析心轴的定位的误差。心轴的工作表面一般按 h7、g6 或 f7 制造，在前述中是以 48mm 孔的内表面以圆柱心轴定位的，所以根据设计和经验这里确定心轴和孔的配合尺寸为。由零件图查手册可知 48H7 的公差数值为 ，和 48K66748KH= 025.48+的公差数值为 ，两配合处产生的最大侧向间隙为02.1843.).(5.0max=b由此而引起的零件最大转角 a 为01792.2.tnax=R则 103.即最大侧隙能够满足零件的精度要求。夹具设计及操作说明工件在夹具中装夹包括定位相夹紧两个过程。工件的定位是指在夹具中，工件的定位基准与定位元件相接触或配合，从而使同一批工件在夹具中都能获得正确的位置这就是工件在夹具中定位的实质。工件的正确定位将保证加工精度的稳定性工件的定位是夹具设计中的一个重要问题。前面已经确定心轴完全能够承受水平方向的切削力，所以心轴的尺寸可以按照被加工零件的尺寸确定，固定心轴的夹具体的尺寸也可按照经验得到。考虑到钻 8 个孔需要分度，这里引入端齿分度台，因为端齿分度台是通用件，所以这里不必设计，安装到钻床上即可。为了提高加工效率，可设计一钻套。因为是钻同一尺寸的孔，故可设计一固定钻套。其尺寸根据所钻孔的直径，可查设计手册得到。钻床夹具的装配图及夹具体零件图分别见图纸。13参考文献1 赵家齐等.机械制造工艺学课程设计指导书.北京：机械工业出版社，19872 王小华.机床夹具图册.北京：机械工业出版社，20043 吴圣庄.金属切削机床概论.北京：机械工业出版社，19934 王先逵.机械制造工艺学.北京：机械工业出版社，20025 徐鸿本.机床夹具设计手册.沈阳：辽宁科学技术出版社，2004.36 王伯平.互换性与测量技术.北京：机械工业出版社，2004.414机械加工工艺过程卡片零件名称 CA6140车床刀架座 产品名称 CA6140 车床零件材料 45 钢年 产 量 4000 件 毛坯种类 碳素结构钢 备 注工 序 号 工 序 内 容01 粗铣上表面 143mm×143mm，切削量上表面为 2.5mm02 粗铣下表面，切削量为 2.5mm03 粗铣四侧面，每面的切削量为 2.5mm04 以下表面定位，精铣上表面，切削量为 0.5mm05 以上表面定位，精铣下表面，切削量为 0.5mm06 钻、扩孔 60mm07 粗、精镗孔 60mm 并倒角 345°08 粗精镗孔 48H7mm、48.2mm 并倒角 345°°09 插 R4 槽10 铣 R9 槽11 粗、精铣四侧面槽 132mm×38mm，并倒角 445°12 钻、攻 8-M16 螺纹13 钻、攻 3-M12 螺纹14 钻、绞孔 16H715 扩孔 19.3mm16 钻、绞孔 10H7150机械加工工序卡片 工序号 1 工序内容 粗铣上表面 机床 立式铣床 X52K 夹具 专用夹具工步号 工 步 内 容 刀 具 量 具 主轴转速（r/min）切削速度（m/min）进给量（mm/min）切削深度（mm）走刀次数切削时间（min）1 粗铣上表面 立铣刀 卡板 37.5 26.5 60 2.5 2 2.371工序号 2 工序内容 粗铣下表面 机床 立式铣床 X52K 夹具 专用夹具工步号 工 步 内 容 刀 具 量 具 主轴转速（r/min）切削速度（m/min）进给量（mm/min）切削深度（mm）走刀次数切削时间（min）2 粗铣下表面 立铣刀 卡板 37.5 26.5 60 2.5 2 2.372工序号 3 工序内容 粗铣四侧面 机床 K 立式铣床 X52 夹具 专用夹具工步号 工 步 内 容 刀 具 量 具 主轴转速（r/min）切削速度（m/min）进给量（mm/min）切削深度（mm）走刀次数切削时间（min）1 粗铣 1 侧面 立铣刀 卡板 37.5 26.5 60 2.5 2 2.372 粗铣 2 侧面 立铣刀 卡板 37.5 26.5 60 2.5 2 2.373 粗铣 3 侧面 立铣刀 卡板 37.5 26.5 60 2.5 2 2.374 粗铣 4 侧面 立铣刀 卡板 37.5 26.5 60 2.5 2 2.373工序号 4 工序内容 精铣上表面 机床 K 立式铣床 X52 夹具专用夹具工步号 工 步 内 容 刀 具 量 具 主轴转速（r/min）切削速度（m/min）进给量（mm/min）切削深度（mm）走刀次数切削时间（min）1 精铣上表面 立铣刀 卡板 37.5 26.5 60 0.25 2 2.374工序号 5 工序内容 精铣下表面 机床 K 立式铣床 X52 夹具 专用夹具工步号 工 步 内 容 刀 具 量 具 主轴转速（r/min）切削速度（m/min）进给量（mm/min）切削深度（mm）走刀次数切削时间（min）1 精铣下表面 立铣刀 卡板 37.5 26.5 60 o.25 2 2.375工序号 6 工序内容 钻、扩孔 60mm 机床 台式钻床 Z275 夹具 专用夹具工步号 工 步 内 容 刀 具 量 具 主轴转速（r/min）切削速度（mm/min）进给量（mm/min）切削深度（mm）走刀次数切削时间（min）1 钻孔 40mm 麻花钻 塞规 195 24.5 0.5 20 1 162 扩孔 55mm 麻花钻 塞规 44 7.6 0.48 17.5 1 2.84工序号 7 工序内容 粗、精镗孔 60mm 并倒角 345° 机床 T68 夹具 专用夹具工步号 工 步 内 容 刀 具 量 具 主轴转速（r/min）切削速度（m/min）进给量（mm/min）切削深度（mm）走刀次数切削时间（min）1 粗镗孔 59.8mm 镗刀 塞规 500 93.7 0.2 2.4 1 0.672 精镗孔 60mm 镗刀 塞规 800 150.7 0.1 0.1 1 33 倒角 345 铣刀 样板 68 1工序号 8 工序内容 粗精镗孔 48H7mm、48.2mm 并倒角345°机床 T68 夹具 专用夹具8工步号 工 步 内 容 刀 具 量 具 主轴转速（r/min）切削速度（m/min）进给量（mm/min）切削深度（mm）走刀次数切削时间（min）1 粗镗孔 47.6mm 镗刀 塞规 500 74.8 0.2 1.9 2 0.922 精镗孔 48H7mm 镗刀 塞规 800 121 0.1 0.1 2 1.153 精镗孔 48.2mm 镗刀 塞规 800 121 0.1 0.1 2 0.184 倒角 345° 90°倒角钻 样板 68 1工序号 9 工序内容 插 R4 槽 机床 插床 B5020 夹具 专用夹具9工步号 工 步 内 容 刀 具 量 具 主轴转速（r/min）切削速度（m/min）进给量（mm/min）切削深度（mm）走刀次数切削时间（min）1 插 R4 槽 插刀 塞规 1 0.5 20 2 1 0.5工序号 10 工序内容 铣 R9 槽 机床 立式铣床X52K夹具 专用夹具10工步号 工 步 内 容 刀 具 量 具 主轴转速（r/min）切削速度（m/min）进给量（mm/min）切削深度（mm）走刀次数切削时间（min）1 铣 R9 槽 立铣刀 塞规 37.5 2.1 60 5 9 1.4311工序号 11 工序内容 粗、精铣四侧面槽 132mm×38mm， 并倒角 445°机床 立式铣 X52K 夹具 专用夹具工步号 工 步 内 容 刀 具 量 具 主轴转速（r/min）切削速度（m/min）进给量（mm/min）切削深度（mm）走刀次数切削时间（min）1 粗铣四侧面槽 立式铣刀 卡尺 37.5 2.1 60 24.9 1 2.362 精铣四侧面槽 立式铣刀 卡尺 150 8.5 60 0.1 1 4.73 倒角 445° 90°倒角刀 150 30 412工序号 12 工序内容 钻、攻 8-M16 螺纹 机床 立式钻 Z535 夹具 专用夹具工步号 工 步 内 容 刀 具 量 具 主轴转速（r/min）切削速度（m/min）进给量（mm/min）切削深度（mm）走刀次数切削时间（min）1 钻 15mm 底孔 麻花钻 塞规 225 10.6 0.32 7.5 1 0.542 攻 M16 螺纹 M16 锥丝 塞规 195 9.8 1.22 0.5 1 0.1613工序号 13 工序内容 钻、攻 3-M12 螺纹 机床 立式钻 Z535 夹具 专用夹具工步号 工 步 内 容 刀 具 量 具 主轴转速（r/min）切削速度（m/min）进给量（mm/min）切削深度（mm）走刀次数切削时间（min）1 钻 2-11mm 深 26mm螺纹底孔麻花钻 塞规 225 7.8 0.32 5.5 1 0.442 钻 11mm 深 85mm螺纹底孔麻花钻 塞规 225 7.8 0.32 5.5 1 0.53 攻 M12 深 20mm 螺纹 M12 丝锥 环规 195 7.3 1.22 0.5 1 0.114 攻 M12 深 30mm 螺纹 M12 丝锥 环规 195 7.3 1.22 0.5 1 0.15