《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》
課程設(shè)計(jì)說明書
設(shè)計(jì)題目： CA6140車床支架機(jī)械制造工藝及鉆孔夾具設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名：
學(xué) 號(hào)：
系 別：
專業(yè)班級(jí)：
指導(dǎo)教師：
起止時(shí)間：
目錄
序言………………………………………………………………………1
一、零件的分析…………………………………………………………2
（一）零件的作用………………………………………………………2
（二）零件的工藝分析…………………………………………………2
（三）確定生產(chǎn)類型……………………………………………………2
二、確定毛坯……………………………………………………………3
（一）確定毛坯種類……………………………………………………3
（二）確定鑄件加工余量及形狀：……………………………………3
（三）繪制鑄件毛坯圖…………………………………………………3
三、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
(一)選擇定位基準(zhǔn)……………………………………………………4
（二）制定工藝路線……………………………………………………4
（三）機(jī)械加工余量、工序尺寸及公差的確定………………………5
四、 夾具設(shè)計(jì)
(一)問題的提出………………………………………………………10
(二)夾具設(shè)計(jì)…………………………………………………………10
參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………12
2
序 言
大三第二學(xué)期我們進(jìn)行了《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課程的學(xué)習(xí)，并且在大二第一學(xué)期也進(jìn)行過金工實(shí)習(xí)。為了鞏固所學(xué)知識(shí)，在我們進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對(duì)所學(xué)各課程的進(jìn)行一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí),也是作為一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練，我們進(jìn)行了本次課程設(shè)計(jì)。
通過這次課程設(shè)計(jì)，對(duì)自己未來將從事的工作進(jìn)行了一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉了自己分析問題、解決問題的能力，同時(shí)，在課程設(shè)計(jì)過程中，我們通過認(rèn)真查閱資料，切實(shí)地鍛煉了我們自我學(xué)習(xí)的能力。另外，在設(shè)計(jì)過程中，經(jīng)過老師的悉心指導(dǎo)和同學(xué)們的熱心幫助，我順利完成了本次設(shè)計(jì)任務(wù)。
由于能力所限，設(shè)計(jì)尚有許多不足之處，懇請(qǐng)各位老師給予批評(píng)指正。
一、零件的分析
（一）零件的作用
題目所給的零件是CA6140車床的支架。
零件底板座架在機(jī)械設(shè)備中是不可缺少的，其主要作用有：
①、構(gòu)架設(shè)備的支撐基礎(chǔ)，并在此基礎(chǔ)上安裝軸類零件及軸上零件。
②、利用它們的工藝結(jié)構(gòu)起到其他重要零件的定位作用。
③、用以連接機(jī)器設(shè)備與地面的基礎(chǔ)零件。
（二）零件的工藝分析
零件的材料為HT200，灰鑄鐵生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，鑄造性能優(yōu)良，但塑性較差、脆性高，切削性能良好。以下是支架需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求：
1）64*170底部端面
2）Φ72孔前后端面
3）Φ12孔上端面
4）Φ72孔中心與底部端面中心距95±0.1
5）Φ72孔軸線與底部端面平行度不大于0.03mm
由上面分析可知，可以精加工下端面，然后以此作為基準(zhǔn)采用專用夾具進(jìn)行加工，并且保證位置精度要求。再根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟(jì)精度及機(jī)床所能達(dá)到的位置精度，并且此支架零件沒有復(fù)雜的加工曲面，所以根據(jù)上述技術(shù)要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。
（三）確定生產(chǎn)類型
大批量連續(xù)生產(chǎn)
二、確定毛坯
（一）確定毛坯種類：
零件材料為HT200?？紤]零件在機(jī)床運(yùn)行過程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡(jiǎn)單，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，故選擇木模手工砂型鑄件毛坯。查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》第41 頁表2.2-5,選用鑄件尺寸公差等級(jí)為CT-12。
（二）確定鑄件加工余量及形狀：
查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》第41 頁表2.2-5，選用加工余量為MA-H 級(jí)，并查表2.2-4 確定各個(gè)加工面的鑄件機(jī)械加工余量，鑄件的分型面的選用及加工余量，如下表所示：
簡(jiǎn)圖
加工面代號(hào)
基本尺寸
加工余量等級(jí)
加工余量
說明
D1
72
H
3
孔加工
T1
23
H
2
單側(cè)加工
T2
44
H
6
單側(cè)加工
T3
44
H
6
單側(cè)加工
（三）繪制鑄件毛坯圖
三、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
(一)選擇定位基準(zhǔn)：
1、粗基準(zhǔn)的選擇：以零件的底部平面為主要的定位粗基準(zhǔn)，以中間孔外圓表面為輔助粗基準(zhǔn)。
2、精基準(zhǔn)的選擇：考慮要保證零件的加工精度和裝夾準(zhǔn)確方便，依據(jù)“基準(zhǔn)重合”原則和“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則，以粗加工后的底面為主要的定位精基準(zhǔn)，以兩個(gè)中間孔外圓柱表面為輔助的定位精基準(zhǔn)。
（二）制定工藝路線
根據(jù)零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求，以及加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機(jī)床配以專用工卡具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》第20頁表1.4-7、1.4-8、1.4-11，選擇零件的加工方法及工藝路線方案如下：
工序Ⅰ 精銑64*170下端面，作為T1基準(zhǔn)面，采用X51 立式銑床加專用夾具；
工序Ⅱ 粗銑零件輪廓尺寸，以T1 為定位基準(zhǔn)，采用X51立式銑床加專用夾具；
工序Ⅲ 粗銑Φ72前后端面，以T1 為定位基準(zhǔn)，采用X51立式銑床加專用夾具；
工序Ⅳ 精銑零件輪廓尺寸，以T1 為定位基準(zhǔn)，采用X51立式銑床加專用夾具；
工序Ⅴ 鏜Φ72孔，以T1 為定位基準(zhǔn)，采用T616 臥式鏜床加專用夾具；
工序Ⅵ 鉆M10螺紋底孔、攻絲，以T1 為定位基準(zhǔn)，采用Z525立式鉆床加專用夾具；
工序Ⅶ 鉆2-Φ12孔，以T1 為定位基準(zhǔn)，采用Z525立式鉆床加專用夾具；
工序Ⅷ 鉆3-Φ7孔，以T1 為定位基準(zhǔn)，采用Z525立式鉆床加專用夾具；
工序Ⅸ 去毛刺；
工序Ⅹ 終檢。
（三）機(jī)械加工余量、工序尺寸及公差的確定
1、圓柱表面工序尺寸：
前面根據(jù)資料已初步確定工件各面的總加工余量，現(xiàn)在確定各表面的各個(gè)加工工序的加工余量如下：
加工表面
加工內(nèi)容
加工余量
精度等級(jí)
工序尺寸
表面粗糙度
Φ72孔
鑄件
3
CT12
75
12.5
鏜孔
到尺寸
IT7
72
1.6
2-Φ12孔
鉆孔
到尺寸
IT7
Φ12
12.5
3-Φ7孔
鉆孔
到尺寸
IT7
Φ7
12.5
2、平面工序尺寸：
工序號(hào)
工序內(nèi)容
加工余量
基本尺寸
經(jīng)濟(jì)精度
粗糙度
01
精銑零件下端面
0
23
12
1.6
02
粗銑輪廓
1
12
12.5
03
粗銑Φ72孔前后端面
1
44
12
12.5
04
精銑輪廓
到尺寸
7
3、確定切削用量及時(shí)間定額：
工序Ⅰ 精銑64*170下端面，作為T1基準(zhǔn)面
1）加工條件
工件材料：HT200,σb =170~240MPa，鑄造;工件尺寸：aemax=72mm，l=176mm;
加工要求：精銑64*170下端面，加工余量3mm;
機(jī)床：X51立式銑床；
刀具：YG6硬質(zhì)合金端銑刀。銑削寬度ae≤90,深度ap≤6,齒數(shù)z=12,
故根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》（后簡(jiǎn)稱《簡(jiǎn)明手冊(cè)》）表3.1，取刀具直徑d0=125mm。根據(jù)《切削用量手冊(cè)》（后簡(jiǎn)稱《切削手冊(cè)》）表3.16，選擇刀具前角γ0＝0°后角α0＝8°，副后角α0’=10°，刃傾角λs=－10°,主偏角Kr=60°,過渡刃Krε=30°,副偏角Kr’=5°。
2）切削用量
①確定切削深度ap
因?yàn)橛嗔枯^小，故選擇ap=3mm，一次走刀即可完成。
②確定每齒進(jìn)給量fz
由于本工序?yàn)榇旨庸?，尺寸精度和表面質(zhì)量可不考慮，從而可采用不對(duì)稱端銑，以提高進(jìn)給量提高加工效率。根據(jù)《切削手冊(cè)》表3.5，使用YG6硬質(zhì)合金端銑刀加工，機(jī)床功率為4.5kw（據(jù)《簡(jiǎn)明手冊(cè)》表4.2-35，X51立式銑床）時(shí)：
fz=0.09~0.18mm/z
故選擇：fz=0.18mm/z。
③確定刀具壽命及磨鈍標(biāo)準(zhǔn)
根據(jù)《切削手冊(cè)》表3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為1.5mm；由于銑刀直徑d0=125mm，故刀具使用壽命T=180min（據(jù)《簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3.8）。
④計(jì)算切削速度vc和每分鐘進(jìn)給量vf
根據(jù)《切削手冊(cè)》表3.16，當(dāng)d0=125mm，Z=12，ap≤7.5，fz≤0.18mm/z時(shí)，vt=98m/min,nt=250r/min,vft=471mm/min。各修正系數(shù)為：kMV= 1.0，kSV= 0.8。切削速度計(jì)算公式為：
其中ae = 72mm，a p = 4mm，Cv = 245，qv = 0.2，xv = 0.15，yv = 0.35，kv = kMv × kSv = 1.0 ′ 0.8 = 0.8，uv = 0.2，pv = 0，m = 0.32，T = 180min，f z = 0.18mm/ z，Z = 12，將以上數(shù)據(jù)代入公式：
確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
根據(jù)《簡(jiǎn)明手冊(cè)》表4.2-36，選擇nc=300r/min,vfc=390mm/min,因此，實(shí)際進(jìn)給量和每分鐘進(jìn)給量為：
f zc=v fc/ncz=390/300×12 mm/z=0.1mm/z
⑤校驗(yàn)機(jī)床功率
根據(jù)《切削手冊(cè)》表3.24，近似為Pcc=3.3kw,根據(jù)機(jī)床使用說明書，主軸允許功率Pcm=4.5×0.75kw=3.375kw>Pcc。故校驗(yàn)合格。最終確定:ap=4.0mm，nc=300r/min，vf=390mm/s，vc=118m/min，fz=0.1mm/z。
3）計(jì)算基本工時(shí)
tm＝L/ vf，L=l+ y+Δ，l=176mm.
查《切削手冊(cè)》表3. 26，入切量及超切量為：y+Δ=40mm，則：
tm＝L/ Vf=(176+40)/390=0.81min。
工序Ⅱ 粗銑零件輪廓尺寸，以T1 為定位基準(zhǔn)
切削用量和時(shí)間定額及其計(jì)算過程同工序Ⅰ。
工序Ⅲ 粗銑Φ72前后端面，以T1 為定位基準(zhǔn)
切削用量和時(shí)間定額及其計(jì)算過程同工序Ⅰ。
工序Ⅳ 精銑零件輪廓尺寸，以T1 為定位基準(zhǔn)
切削用量和時(shí)間定額及其計(jì)算過程同工序Ⅰ。
工序Ⅴ 鏜Φ72孔，以T1 為定位基準(zhǔn)
機(jī)床：T68臥式鏜床
單邊余量z = 2.5mm, a p = 2.5 mm
由《簡(jiǎn)明手冊(cè)》4.2-20查得?。篺 = 0.52mm/ r
由《簡(jiǎn)明手冊(cè)》4.2-21查得?。簄 = 200r /min
計(jì)算切削工時(shí)
工序Ⅵ 鉆M10螺紋底孔、攻絲，以T1 為定位基準(zhǔn)
1）鉆螺紋底孔F8.5mm
機(jī)床：Z525立式鉆床
刀具：高速鋼麻花鉆
根據(jù)《切削手冊(cè)》查得，進(jìn)給量為f = 0.18～0.22mm/z,現(xiàn)取f=0.22mm/z，v=17m/min，則：
查《簡(jiǎn)明手冊(cè)》表4.2-15，取nw = 960r /min。所以實(shí)際切削速度為：
計(jì)算切削基本工時(shí)：
2）攻螺紋M10
機(jī)床：Z525立式鉆床
刀具：絲錐M10，P=1mm
切削用量選為：v = 0.1m/ s = 6m/min，機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速為：ns = 318r /min，按機(jī)床使用說明書選取：nw = 272r /min，則v = 5.1m/min；機(jī)動(dòng)時(shí)，l = 6 + 4 = 10mm，計(jì)算切削基本工時(shí)：
工序Ⅶ 鉆2-Φ12孔，以T1 為定位基準(zhǔn)
1）選擇鉆頭
根據(jù)《切削手冊(cè)》表2.1.2.2，選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時(shí)do=18mm，鉆頭采用雙錐后磨橫刀，后角αo＝12°，二重刃長(zhǎng)度bε=3.5mm,橫刀長(zhǎng)b=2mm,寬l=4mm,棱帶長(zhǎng)度l1 =1.5mm ，2φ = 100 °，β = 30 °
2）選擇切削用量
①確定進(jìn)給量
按加工要求確定進(jìn)給量：查《切削手冊(cè)》， f = 0.43 ~ 0.53mm/ r，l /d = 30/18 =1.67 <3，由《切削手冊(cè)》表2.7,系數(shù)為0.5,則：
f = (0.43 ~ 0.53) ′ 0.5 = (0.215 ~ 0.265)mm/ r
按鉆頭強(qiáng)度選擇:查《切削手冊(cè)》表2.8,鉆頭允許進(jìn)給量為：
f = 2.0mm/ r；
按機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度選擇：查《切削手冊(cè)》表2.9，機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許軸向力為8330N時(shí)，進(jìn)給量為f = 0.93mm/ r。
以上三個(gè)進(jìn)給量比較得出，受限制的進(jìn)給量是工藝要求，其值為：0.215~0.265mm/r。根據(jù)《簡(jiǎn)明手冊(cè)》表4.2-16,最終選擇進(jìn)給量f = 0.22mm/ r。
由于是通孔加工，為避免即將鉆穿時(shí)鉆頭折斷，故應(yīng)在即將鉆穿時(shí)停止自動(dòng)進(jìn)給而改為手動(dòng)進(jìn)給。
根據(jù)《切削手冊(cè)》表2.19查出,鉆孔時(shí)軸向力Ff=2500N，軸向力修正系數(shù)為1.0，故Ff=2500N。根據(jù)Z525立式鉆床使用說明書，機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的最大軸向力為8830N﹥Ff，故所選進(jìn)給量可用。
②確定鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命
后刀面最大磨損限度（查《簡(jiǎn)明手冊(cè)》）為0.6mm，壽命T = 45min．
③切削速度
查《切削手冊(cè)》表2.30，切削速度計(jì)算公式為：
其中，Cv = 9.5，d 0 = 18mm，zv = 0.25，m = 0.125，ap = 9，xv = 0，yv = 0.55，f = 0.22，查得修正系數(shù)：kTv = 1.0，=，klv = 0.85，ktv = 1.0，故實(shí)際的切削速度：
④檢驗(yàn)機(jī)床扭矩及功率
查《切削手冊(cè)》表2.20，當(dāng)f≤0.26, do≤19mm時(shí)，Mt=31.78N?m，修正系數(shù)均為1.0，故MC=31.78 N?m。
查機(jī)床使用說明書：Mm =144.2 N?m。
查《切削手冊(cè)》表2.23,鉆頭消耗功率：Pc=1.3kw。
查機(jī)床使用說明書，PE = 2.8′0.81 = 2.26kw。
由于Mc
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