机械工艺课程设计说明书
一、零件的分析
、零件的作用
题目给出的零件是CA6140的杠杆。它的主要的作用是用来支承、固定的。要求零件的配合是符合要求。
(二)、零件的工艺分析
杠杆的Φ25孔的轴线合两个端面有着垂直度的要求。现分述如下：
本夹具用于在立式铣床上加工杠杆的小平面和加工Φ12.7。工件以Φ250＋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Ф12.7的锥孔 ，由于30mm的下平台的表面、孔表面粗糙度都为Ra6.3um。其中主要的加工表面是孔Ф12.7,要用Ф12.7钢球检查。
二、工艺规程的设计
(一)、确定毛坯的制造形式。
零件的材料HT200。考虑到零件在工作中处于润滑状态，采用润滑效果较好的铸铁。由于年产量为4000件，达到大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，铸造表面质量的要求高，故可采用铸造质量稳定的，适合大批生产的金属模铸造。又由于零件的对称特性，故采取两件铸造在一起的方法，便于铸造和加工工艺过程，而且还可以提高生产率。
(二)、基面的选择
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肋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，利用一组V形块支承Φ45轴的外轮廓作主要定位，以消除z、z、y、y四个自由度。再以一面定位消除x、x两个自由度，达到完全定位,就可加工Φ25的孔。
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Φ25的孔作为精基准。
(三)、确定工艺路线
1、工艺路线方案一：
工序1 钻孔使尺寸到达Ф25mm
工序2粗精铣宽度为30mm的下平台
工序3钻Ф12.7的锥孔
工序4钻Ф14孔，加工螺纹孔M8
工序5钻Ф16孔，加工螺纹孔M6
工序6粗精铣Φ16、M6上端面
工序7 检查
2、工艺路线方案二：
工序1 钻孔使尺寸到达Ф25mm
工序2粗精铣宽度为30mm的下平台
工序3钻Ф12.7的锥孔
工序4粗精铣Φ16、M6上端面
工序5钻Ф16孔，加工螺纹孔M6
工序6钻Ф14孔，加工螺纹孔M8
工序7 检查
3、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4钻Ф14孔，再加工螺纹孔M8”变为“工序6 粗精铣Φ16、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。而对于零的尺寸精度和位置精度都没有大同程度的帮助。
以Ф25mm的孔子外轮廓为精基准，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Ф14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非功过否重合这个问题。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。
工序1 加工孔Φ25。扩孔Φ25的毛坯到Φ20。扩孔Φ20到Φ250＋0.023 , 保证粗糙度是1.6采立式钻床Z518。
工序2 粗精铣宽度为30mm的下平台，仍然采用立式铣床X52k 用组合夹具。
工序3 钻Ф12.7的锥孔，采用立式钻床Z518，为保证加工的孔的位置度，采用专用夹具。
工序4 钻Ф14孔，加工螺纹孔M8。用回转分度仪组合夹具，保证与垂直方向成10゜。
工序5 钻Φ16、加工M6上端面用立式钻床Z518，为保证加工的孔的位置度，采用专用夹具
工序6 粗精铣Φ16、M6上端面 。用回转分度仪加工，粗精铣与水平成36゜的台肩。用卧式铣床X63，使用组合夹具。
工序7 检查
(四)、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
杠杆的材料是HT200，毛坯的重量0.85kg，生产类型为大批生产，。
由于毛坯用采用金属模铸造, 毛坯尺寸的确定；
由于毛坯及以后各道工序或工步的加工都有加工公差，因此所规定的加工余量其实只是名义上的加工余量，实际上加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。
由于本设计规定有零件为大批量生产，应该采用调整法加工，因此计算最大与最小余量时应按调整法加工方式予以确定。
毛坯与零件不同的尺寸有：(具体见零件图与毛坯图)故台阶已被铸出,根据《机械制造工艺设计简明手册》的铣刀类型及尺寸可知选用6mm的铣刀进行粗加工,半精铣与精铣的加工余量都为0.5mm。
1.Φ25的端面考虑2mm，粗加工1.9m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Φ25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.钻锥孔Φ12.7时要求加工一半，留下的装配时钻铰，为提高生产率起见，仍然采用Φ12的钻头，切削深度是2.5mm。
4.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6.3，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。
(五)、确定切削用量和基本工时
工序2：粗精铣宽度为30mm的下平台
1、 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3.2。
机床：X52K立式铣床
刀具：高速钢镶齿式面铣刀Φ225(z=20)
2、计算切削用量
粗铣宽度为30mm的下平台
根据《切削手册》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：t=249/(37.5×3)=2.21min
精铣的切削速度，根据《切削手册》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：t=249/(37.5×3)=2.21min.
工序3 钻Ф12.7的锥孔
1、工件材料：HT200，金属模铸造，
加工要求：铣孔2－Φ20内表面，无粗糙度要求，。机床：X52K立式铣床
刀具：高速钢钻头Φ20，
2、计算切削用量
用Φ19扩孔Φ20的内表面。根据《切削手册》进给量f=0.64mm/z，切削速度0.193m/s，切削深度是1.5mm，机床主轴转速为195r/min。走刀长度是36mm。
基本工时：t1=2×36/(0.64×195)=0.58 min.
用Φ20扩孔Φ20的内表面。根据《切削手册》进给量f=0.64mm/z，切削速度0.204m/s，切削深度是0.5mm，机床主轴转速为195r/min。走刀长度是36mm。
基本工时：t2=2×36/(0.64×195)=0.58 min.
第四工序基本工时：t=t1+t2=1.16min.
工序5
钻锥孔2－Φ8到2－Φ5。用Φ5的钻头，走刀长度38mm，切削深度2.5mm，进给量0.2mm/z，切削速度0.51m/s，
基本工时：t=2×38/(0.2×195)=1.93min.
确定切削用量及基本工时
粗铣，精铣平台
1加工条件:
工件材料:HT200铸铁,σb=165MPa,
机床:XA6132万能机床
刀具:高速钢镶齿套式面铣刀
计算切削用量
<1>查得此铣刀的进给量fz=0.2mm/z由(《削用量简明手册》查得)
<2>切削速度:查得可以确定为Vc =15.27m/min
由于dw=80mm,齿数Z=10则Ns=1000Vc/3.14×80=61r/min
按机床说明书,得Ns=75r/min
实际切削速度V=∏dwn/1000=3.14×80×75/1000=19m/min
当n=75r/min时,工作台进给量为f=fz•Z•n=0.2×10×75=150mm/min
查机床说明书,这个进给量合乎实际.
工时:t=行程/进给量=20+30.5+6/150=0.37min
由于半精加工时只是涉及到切削深度的改变，所以要求的数据一般不变！
二、钻孔
查《削用量简明手册》得：进给量f’=0.53mm/r
切削速度：Vc=15m/min钻头直径为22mm，得主轴转速为Ns=1000×15/3.14×22=217r/min
所以实际速度取Nw=250r/min
得实际切削速度为V=3.14×22×250/1000=17.3m/min
查机床说明书确定进量f=0.62mm/r
工时：切入3mm、切出1mm,t=80+3+1/0.62×250=0.54min
三、夹具设计
为了提高生产率，保证质量。经我组分工现在对第2、3道工序设计夹具。本夹具将用在立式X52K立式铣床。刀具是高速钢钻头Φ20。
(一)、问题提出。
本夹具主要用来加工Φ20的孔。这两个孔与上下端面有着垂直度的要求，设计夹具时，要求保证垂直度要求。
(二)、夹具的设计
1、定位基准的选择
由零件图可知Φ25孔的轴线所在平面和右端面有垂直度的要求是10゜，从定位和夹紧的角度来看，右端面是已加工好的，本工序中，定位基准是右端面，设计基准是孔Φ25的轴线，定位基准与设计基准不重合，需要重新计算上下端面的平行度，来保证垂直度的要求。在本工序只需要确定右端面放平。
2、切削力及夹紧力的确定
本夹具是在铣\钻床上使用的，用于定位螺钉的不但起到定位用，还用于夹紧，为了保证工件在加工工程中不产生振动，必须对“17”六角螺母和”11”螺母螺钉施加一定的夹紧力。由计算公式
Fj=FsL/(d0tg(α+ψ1’)/2+r’tgψ2)
Fj－沿螺旋轴线作用的夹紧力
Fs－作用在六角螺母
L－作用力的力臂(mm)
d0－螺纹中径(mm)
α－螺纹升角(゜)
ψ1－螺纹副的当量摩擦(゜)
ψ2－螺杆(或螺母)端部与工件(或压块)的摩擦角(゜)
r’－螺杆(或螺母)端部与工件(或压块)的当量摩擦半径(゜)
根据《工艺手册》其回归方程为
Fj＝ktTs
其中Fj－螺栓夹紧力(N)；
kt－力矩系数(cm－1)
Ts－作用在螺母上的力矩(N.cm)；
Fj =5×2000=10000N
位误差分析
销与孔的配合0.05mm，铣/钻模与销的误差0.02mm，铣/钻套与衬套0.029mm
由公式e=(H/2+h+b)×△max/H
△max=(0.052+0.022+0.0292)1/2
=0.06mm
e=0.06×30/32=0.05625
可见这种定位方案是可行的。
具操作的简要说明
本夹具用于在立式铣床上加工杠杆的小平面和加工Φ12.7。工件以Φ250＋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。采用螺母及开口垫圈手动夹紧工件。当加工完一边，可松开螺钉、螺母、支承钉来加工另一边。一次加工小平面和加工Φ12.7
夹具装配图，夹具零件图分别见附带图纸。
一、零件的分析
、零件的作用
题目给出的零件是CA6140的杠杆。它的主要的作用是用来支承、固定的。要求零件的配合是符合要求。
(二)、零件的工艺分析
杠杆的Φ25孔的轴线合两个端面有着垂直度的要求。现分述如下：
本夹具用于在立式铣床上加工杠杆的小平面和加工Φ12.7。工件以Φ250＋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Ф12.7的锥孔 ，由于30mm的下平台的表面、孔表面粗糙度都为Ra6.3um。其中主要的加工表面是孔Ф12.7,要用Ф12.7钢球检查。
二、工艺规程的设计
(一)、确定毛坯的制造形式。
零件的材料HT200。考虑到零件在工作中处于润滑状态，采用润滑效果较好的铸铁。由于年产量为4000件，达到大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，铸造表面质量的要求高，故可采用铸造质量稳定的，适合大批生产的金属模铸造。又由于零件的对称特性，故采取两件铸造在一起的方法，便于铸造和加工工艺过程，而且还可以提高生产率。
(二)、基面的选择
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肋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，利用一组V形块支承Φ45轴的外轮廓作主要定位，以消除z、z、y、y四个自由度。再以一面定位消除x、x两个自由度，达到完全定位,就可加工Φ25的孔。
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Φ25的孔作为精基准。
(三)、确定工艺路线
1、工艺路线方案一：
工序1 钻孔使尺寸到达Ф25mm
工序2粗精铣宽度为30mm的下平台
工序3钻Ф12.7的锥孔
工序4钻Ф14孔，加工螺纹孔M8
工序5钻Ф16孔，加工螺纹孔M6
工序6粗精铣Φ16、M6上端面
工序7 检查
2、工艺路线方案二：
工序1 钻孔使尺寸到达Ф25mm
工序2粗精铣宽度为30mm的下平台
工序3钻Ф12.7的锥孔
工序4粗精铣Φ16、M6上端面
工序5钻Ф16孔，加工螺纹孔M6
工序6钻Ф14孔，加工螺纹孔M8
工序7 检查
3、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4钻Ф14孔，再加工螺纹孔M8”变为“工序6 粗精铣Φ16、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。而对于零的尺寸精度和位置精度都没有大同程度的帮助。
以Ф25mm的孔子外轮廓为精基准，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Ф14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非功过否重合这个问题。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。
工序1 加工孔Φ25。扩孔Φ25的毛坯到Φ20。扩孔Φ20到Φ250＋0.023 , 保证粗糙度是1.6采立式钻床Z518。
工序2 粗精铣宽度为30mm的下平台，仍然采用立式铣床X52k 用组合夹具。
工序3 钻Ф12.7的锥孔，采用立式钻床Z518，为保证加工的孔的位置度，采用专用夹具。
工序4 钻Ф14孔，加工螺纹孔M8。用回转分度仪组合夹具，保证与垂直方向成10゜。
工序5 钻Φ16、加工M6上端面用立式钻床Z518，为保证加工的孔的位置度，采用专用夹具
工序6 粗精铣Φ16、M6上端面 。用回转分度仪加工，粗精铣与水平成36゜的台肩。用卧式铣床X63，使用组合夹具。
工序7 检查
(四)、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
杠杆的材料是HT200，毛坯的重量0.85kg，生产类型为大批生产，。
由于毛坯用采用金属模铸造, 毛坯尺寸的确定；
由于毛坯及以后各道工序或工步的加工都有加工公差，因此所规定的加工余量其实只是名义上的加工余量，实际上加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。
由于本设计规定有零件为大批量生产，应该采用调整法加工，因此计算最大与最小余量时应按调整法加工方式予以确定。
毛坯与零件不同的尺寸有：(具体见零件图与毛坯图)故台阶已被铸出,根据《机械制造工艺设计简明手册》的铣刀类型及尺寸可知选用6mm的铣刀进行粗加工,半精铣与精铣的加工余量都为0.5mm。
1.Φ25的端面考虑2mm，粗加工1.9m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Φ25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.钻锥孔Φ12.7时要求加工一半，留下的装配时钻铰，为提高生产率起见，仍然采用Φ12的钻头，切削深度是2.5mm。
4.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6.3，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。
(五)、确定切削用量和基本工时
工序2：粗精铣宽度为30mm的下平台
1、 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3.2。
机床：X52K立式铣床
刀具：高速钢镶齿式面铣刀Φ225(z=20)
2、计算切削用量
粗铣宽度为30mm的下平台
根据《切削手册》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：t=249/(37.5×3)=2.21min
精铣的切削速度，根据《切削手册》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：t=249/(37.5×3)=2.21min.
工序3 钻Ф12.7的锥孔
1、工件材料：HT200，金属模铸造，
加工要求：铣孔2－Φ20内表面，无粗糙度要求，。机床：X52K立式铣床
刀具：高速钢钻头Φ20，
2、计算切削用量
用Φ19扩孔Φ20的内表面。根据《切削手册》进给量f=0.64mm/z，切削速度0.193m/s，切削深度是1.5mm，机床主轴转速为195r/min。走刀长度是36mm。
基本工时：t1=2×36/(0.64×195)=0.58 min.
用Φ20扩孔Φ20的内表面。根据《切削手册》进给量f=0.64mm/z，切削速度0.204m/s，切削深度是0.5mm，机床主轴转速为195r/min。走刀长度是36mm。
基本工时：t2=2×36/(0.64×195)=0.58 min.
第四工序基本工时：t=t1+t2=1.16min.
工序5
钻锥孔2－Φ8到2－Φ5。用Φ5的钻头，走刀长度38mm，切削深度2.5mm，进给量0.2mm/z，切削速度0.51m/s，
基本工时：t=2×38/(0.2×195)=1.93min.
确定切削用量及基本工时
粗铣，精铣平台
1加工条件:
工件材料:HT200铸铁,σb=165MPa,
机床:XA6132万能机床
刀具:高速钢镶齿套式面铣刀
计算切削用量
<1>查得此铣刀的进给量fz=0.2mm/z由(《削用量简明手册》查得)
<2>切削速度:查得可以确定为Vc =15.27m/min
由于dw=80mm,齿数Z=10则Ns=1000Vc/3.14×80=61r/min
按机床说明书,得Ns=75r/min
实际切削速度V=∏dwn/1000=3.14×80×75/1000=19m/min
当n=75r/min时,工作台进给量为f=fz•Z•n=0.2×10×75=150mm/min
查机床说明书,这个进给量合乎实际.
工时:t=行程/进给量=20+30.5+6/150=0.37min
由于半精加工时只是涉及到切削深度的改变，所以要求的数据一般不变！
二、钻孔
查《削用量简明手册》得：进给量f’=0.53mm/r
切削速度：Vc=15m/min钻头直径为22mm，得主轴转速为Ns=1000×15/3.14×22=217r/min
所以实际速度取Nw=250r/min
得实际切削速度为V=3.14×22×250/1000=17.3m/min
查机床说明书确定进量f=0.62mm/r
工时：切入3mm、切出1mm,t=80+3+1/0.62×250=0.54min
三、夹具设计
为了提高生产率，保证质量。经我组分工现在对第2、3道工序设计夹具。本夹具将用在立式X52K立式铣床。刀具是高速钢钻头Φ20。
(一)、问题提出。
本夹具主要用来加工Φ20的孔。这两个孔与上下端面有着垂直度的要求，设计夹具时，要求保证垂直度要求。
(二)、夹具的设计
1、定位基准的选择
由零件图可知Φ25孔的轴线所在平面和右端面有垂直度的要求是10゜，从定位和夹紧的角度来看，右端面是已加工好的，本工序中，定位基准是右端面，设计基准是孔Φ25的轴线，定位基准与设计基准不重合，需要重新计算上下端面的平行度，来保证垂直度的要求。在本工序只需要确定右端面放平。
2、切削力及夹紧力的确定
本夹具是在铣\钻床上使用的，用于定位螺钉的不但起到定位用，还用于夹紧，为了保证工件在加工工程中不产生振动，必须对“17”六角螺母和”11”螺母螺钉施加一定的夹紧力。由计算公式
Fj=FsL/(d0tg(α+ψ1’)/2+r’tgψ2)
Fj－沿螺旋轴线作用的夹紧力
Fs－作用在六角螺母
L－作用力的力臂(mm)
d0－螺纹中径(mm)
α－螺纹升角(゜)
ψ1－螺纹副的当量摩擦(゜)
ψ2－螺杆(或螺母)端部与工件(或压块)的摩擦角(゜)
r’－螺杆(或螺母)端部与工件(或压块)的当量摩擦半径(゜)
根据《工艺手册》其回归方程为
Fj＝ktTs
其中Fj－螺栓夹紧力(N)；
kt－力矩系数(cm－1)
Ts－作用在螺母上的力矩(N.cm)；
Fj =5×2000=10000N
位误差分析
销与孔的配合0.05mm，铣/钻模与销的误差0.02mm，铣/钻套与衬套0.029mm
由公式e=(H/2+h+b)×△max/H
△max=(0.052+0.022+0.0292)1/2
=0.06mm
e=0.06×30/32=0.05625
可见这种定位方案是可行的。
具操作的简要说明
本夹具用于在立式铣床上加工杠杆的小平面和加工Φ12.7。工件以Φ250＋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。采用螺母及开口垫圈手动夹紧工件。当加工完一边，可松开螺钉、螺母、支承钉来加工另一边。一次加工小平面和加工Φ12.7
夹具装配图，夹具零件图分别见附带图纸。
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