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哈爾濱理工大學(xué)
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： 制定CA6140車床杠桿的加工工藝，
設(shè)計(jì)鉆φ25的鉆床夾具
設(shè) 計(jì) 者：趙 偉 東
指導(dǎo)教師：敖 曉 春
哈 爾 濱 理 工 大 學(xué)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化系
2006年9月11日
哈 爾 濱 理 工 大 學(xué)
機(jī)械自造工藝及夾具課程設(shè)計(jì)任務(wù)書
設(shè)計(jì)題目：制定CA6140C車床杠桿的加工工藝，設(shè)計(jì)鉆φ25的鉆床夾具
設(shè)計(jì)要求：中批量生產(chǎn) 手動夾緊 通用工藝裝備
設(shè)計(jì)時(shí)間： 2006.9.11~2006.9.29
設(shè)計(jì)內(nèi)容：1、熟悉零件圖；
2、繪制零件圖（一張）；
3、繪制毛坯圖（一張）；
4、編寫工藝過程卡片和工序卡片（各一張）；
5、繪制夾具總裝圖；
6、繪制夾具零件圖；
7、說明書
班 級：機(jī) 械 03-1 班
學(xué) 生： 趙 偉 東
指導(dǎo)教師： 敖 曉 春
系 主 任：
2006年09月11日
目錄
序 言……………………………………………………… 第 1 頁
零 件 分 析……………………………………………………… 第 1 頁
（一）零件的工藝分析……………………………………………… 第 1 頁
（二）零件的作用.............................................................................. 第 1 頁
工藝規(guī)程設(shè)計(jì)…………………………………………………….. 第 1 頁
（一）確定毛坯的制造形式………………………………………….. 第 1 頁
（二）基準(zhǔn)面的選擇………………………………………………... 第 1 頁
（三）制定工藝路線………………………………………………... 第 2 頁
（四）機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定……………………… 第 2 頁
（五）確定切削用量及基本工時(shí)……………………………………… 第 3 頁
夾 具 設(shè) 計(jì)……………………………………………………… 第 10 頁
（一）問題提出……………………………………………………. 第 10 頁
（二）夾具設(shè)計(jì)……………………………………………………. 第 10 頁
1、切削力及夾緊力的計(jì)算……………………………………..第 10 頁
2、夾緊力的計(jì)算……………………………………………..第 10 頁
3、定位誤差的分析…………………………………………….第 11 頁
參 考 文 獻(xiàn)
哈爾濱理工大學(xué)
機(jī) 械 加 工 工 藝 卡 片
零件名稱： （CA6140C車床） 杠 桿
設(shè) 計(jì) 者：趙 偉 東
指導(dǎo)教師：敖 曉 春
哈 爾 濱 理 工 大 學(xué)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化系
2006年9月26日
序 言
機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)是我們在學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課，專業(yè)基礎(chǔ)課以及專業(yè)課后進(jìn)行的。這是我們在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對所學(xué)的各科課程一次深入的綜合性總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練。因此，他在我們的大學(xué)四年生活中占有重要的地位。
就我個(gè)人而言，我希望通過這次課程設(shè)計(jì)對自己未來將從事的工作進(jìn)一步適應(yīng)性的訓(xùn)練，希望自己在設(shè)計(jì)中能鍛煉自己的分析問題、解決問題、查資料的能力 ，為以后的工作打下良好的基礎(chǔ)。
由于能力有限，設(shè)計(jì)尚有很多不足之處，希望各位老師給予指導(dǎo)。
一、 零件的分析
（一） 零件的作用：
題目所給的零件是CA6140車床的杠桿。它位于廂體內(nèi)部：主要作用是傳遞紐距，幫助改變機(jī)床工作臺的運(yùn)動方向。零件主體成36o角，在主視和右視兩方向均有8mm的筋板支撐，兩件中部有的孔，端面和左視平面分別有M6和φ12.7的螺紋孔和沉頭孔.中間孔上方A視圖方向有M8螺紋孔,所有技術(shù)要求都是為了機(jī)床總體裝配.
(二)零件的工藝分析：
本零件可從零件圖中可知,它有三組加工面,而有位置要求,還有四組孔,也有位置和精度要求。
1、零件件底面，它是毛坯鑄造出來之后等待加工的第一個(gè)面，此面將作為初基準(zhǔn)，表面粗糙度為3.2。根據(jù)表面粗糙度要求我們采取粗銑、半精銑的加工方式，即節(jié)省時(shí)間又能達(dá)到技術(shù)要求。
2、加工中間孔，它是以底面為粗基準(zhǔn)而加工的，它將作為精基準(zhǔn)以完成以后的加工，為達(dá)到題目要求我們采取鉆、擴(kuò)、半精鉸、精鉸的工序過程。最終完成。
3、以中間孔為基準(zhǔn)加工60—45的平面，此面表面粗糙度為6.3。采用粗銑即達(dá)到要求。
4、端面加工與底面加工相同，即采取粗銑、半精銑，兩步工序能達(dá)到要求。
5、鉆φ12.7孔，此孔將用鋼球檢查，我根據(jù)偏差范圍選擇粗鉆的方法加工，即能滿足要求。
6、加工M8螺紋孔，由《機(jī)械加工工藝手冊》查知底孔為φ6.7，又因?yàn)楸究资浅令^螺紋孔，考慮到工藝要求我們采取鉆、锪、攻絲三步工序。
7、加工M6螺紋孔，由《機(jī)械加工工藝手冊》查知底孔為φ5.2，又因?yàn)楸究子眉庸?20°倒角，采用鉆、倒交、攻絲三步工序。在加工的適當(dāng)工藝過程中我們對產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量檢查，以滿足工藝要求。
由以上工藝過成的完成，本零件也按要求加工完成。
二、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
（一）確定毛坯的制造形式。
由零件要求可知，零件的材料為HT200，考慮到本零件在具體工作的受力情況，我們選擇砂型鑄造，足以滿足要求，又因?yàn)榱慵侵信可a(chǎn)，所以選擇砂型鑄造是提高效率節(jié)省成本的最佳方法。
（二） 基準(zhǔn)面的選擇
基準(zhǔn)面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的重要過程之一。基面的選擇正確與否，可以是加工質(zhì)量的到保證，生產(chǎn)效率提高，否則，不但加工工藝過程漏洞百出，更有甚者，零件的大批量的報(bào)廢，使用無法進(jìn)行，難以在工期內(nèi)完成加工任務(wù)。
粗基準(zhǔn)的選擇對于本杠桿來說是至關(guān)重要的，對于一般零件而言，應(yīng)以出加工的表面為粗基準(zhǔn)，本零件正好符合要求，對于精基準(zhǔn)而言，主要應(yīng)考慮到基準(zhǔn)重合的問題，當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工藝基準(zhǔn)不重合時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算，本題目我們以的孔為精基準(zhǔn)，基本滿足要求。
（三） 制定工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，是應(yīng)該使兩件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求得到妥善保證，在生產(chǎn)綱領(lǐng)一確定成批生產(chǎn)的情況下，我們盡量集中工序，除此之外我們還應(yīng)該考慮經(jīng)濟(jì)效益，工藝簡單工序集中，盡量降低成本。
工藝路線方案：
工序：1/、鑄造；
2/、時(shí)效處理；
3/、精銑、半精銑底面；
4/、鉆、擴(kuò)、半精鉸孔；
5/、檢驗(yàn)；
6/、粗銑60—45平面；
7/、粗銑、半精銑端面；
8/、鉆φ12.7孔；
9/、鉆M8底孔φ6.7、锪φ14孔、攻絲M8；
10/、鉆M6底孔φ5.2、倒角120°、攻絲M6；
11/、檢驗(yàn)。
（四） 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
“杠桿”零件的材料為HT200，硬度HB170—200，毛坯重量約為1kg,生產(chǎn)類型為成批量生產(chǎn)，采用砂型鑄造，13級精度以下。（批量生產(chǎn)）
根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別對個(gè)加工表面的機(jī)械加工余量、工藝尺寸及毛坯尺寸確定如下：
1、 零件底面：
此地面是粗基準(zhǔn)，是最先加工的表面，由《機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)實(shí)用手冊》表6-92及公式（6-16）計(jì)算底面加工余量。
e=C
式中 e ——余量值；
——鑄件的最大尺寸；
A ——加工表面最大尺寸；
C ——系數(shù)；
e=0.55×
=2.5mm
滿足《機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)實(shí)用手冊》表6-93的要求。
2、 端面和60—45面：
因?yàn)槎嗣婧?0—45面表面粗糙度要求不高，根據(jù)《切削用量手冊》定余量e，
e=1.5
滿足《機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)實(shí)用手冊》表6-93的要求。
3、中間孔
毛坯為實(shí)心，不沖出孔，孔精度為IT7—IT8之間，根據(jù)《機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)實(shí)用手冊》確定尺寸和余量。
鉆孔：φ23
擴(kuò)孔：φ24.8 e=1.8mm
粗鉸：φ24.94 e=0.14mm
精鉸：φ e=0.06mm
4、M8螺紋孔
毛坯為實(shí)心，不沖出孔，根據(jù)《機(jī)械制造工藝手冊》查知M8底孔為6.7為零件滿足要求確定尺寸余量如下。
鉆M8底孔φ6.7；
锪φ14孔； e= 7.4mm
攻絲M8； e= 1.3mm
5、M6螺紋孔
毛坯為實(shí)心，不沖出孔，根據(jù)《機(jī)械制造工藝手冊》查知M6底孔為5.2為零件滿足要求確定尺寸余量如下。
鉆M6底孔φ5.2；
倒角120°；
攻絲M6； e=0.8mm
6、鉆φ12.7孔
毛坯為實(shí)心，不沖出孔，因?yàn)榇丝子忙?2.7的鋼球檢查，并且要求尺寸范圍為φ12.7，根據(jù)《機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)實(shí)用手冊》確定加工方法。
鉆φ12.7孔。
（五） 確定切削用量及基本工時(shí)
1、工序Ⅲ：銑削底面
（1）、粗銑
a/加工條件：機(jī)床：T616臥式銑鏜床
刀具：莫壓錐柄立銑刀GB1106-85
其中d=80mm, L=82mm , l=22mm
b/計(jì)算切削用量：=1mm
由《切削用量手冊》表9.4-2可知：
f=
由《切削用量手冊》表9.4-8可知：
由《切削用量手冊》表9.4-7可知：
T=150
V==13m/min
=0.22m/s
確定主軸轉(zhuǎn)速：
n==7r/s=420r/min
按機(jī)床選取：
實(shí)際機(jī)床選?。?v=
切削工時(shí)：
（2）半精銑：
=0.7mm
由《切削用量手冊》表9.4-2可知：
f=
由《切削用量手冊》表9.4-8可知：
由《切削用量手冊》表9.4-7可知：
T=100
V==13m/min
=0.23m/s
按機(jī)床選取：
實(shí)際機(jī)床選?。?v=
切削工時(shí)：
T=89.6s+89s=176.8s=0.56min
2、工序Ⅳ：鉆孔
（1）、鉆φ23孔
由《機(jī)械加工工藝實(shí)用手冊》表15-34
f=0.35mm/r
由《機(jī)械加工工藝實(shí)用手冊》表15-37
v=0.35m/s=21m/min
==4.85r/s(290r/min)
按機(jī)床選?。?
切入 切出 l=30mm
（2）、擴(kuò)φ24.8孔
由《機(jī)械加工工藝實(shí)用手冊》表15-41
f=1.0mm/r
由《機(jī)械加工工藝實(shí)用手冊》表15-37
v=24.3m/min=0.39m/s
==5r/s(300r/min)
按機(jī)床選?。?
l=30mm
（3）、粗鉸φ24.94孔 精鉸φ孔
由經(jīng)驗(yàn)可知：工時(shí)可以忽略。
3、工序Ⅵ：粗銑60—45平面
a/加工條件：機(jī)床：T616臥式銑鏜床
刀具：莫壓錐柄立銑刀GB1106-85
其中d=80mm, L=82mm , l=22mm
b/計(jì)算切削用量：=3mm
由《切削用量手冊》表9.4-2可知：
f=
由《切削用量手冊》表9.4-8可知：
由《切削用量手冊》表9.4-7可知：
T=150
V==13m/min
=0.22m/s
確定主軸轉(zhuǎn)速：
n==7r/s=420r/min
按機(jī)床選取：
實(shí)際機(jī)床選?。?v=
切削工時(shí)： =
4、工序Ⅶ：粗銑、半精銑端面
（1）、粗銑
計(jì)算切削用量：=1mm
由《切削用量手冊》表9.4-2可知：
f=
由《切削用量手冊》表9.4-8可知：
由《切削用量手冊》表9.4-7可知：
T=60
V==15.3m/min
=0.26m/s
確定主軸轉(zhuǎn)速：
n==8.28r/s=496.8r/min
按機(jī)床選?。?
實(shí)際機(jī)床選取： v=
切削工時(shí)：
（2）、半精銑：
=0.5mm
由《切削用量手冊》表9.4-2可知：
f=
由《切削用量手冊》表9.4-8可知：
由《切削用量手冊》表9.4-7可知：
T=60
V==17.1m/min
=0.29m/s
按機(jī)床選?。?
實(shí)際機(jī)床選?。?v=
切削工時(shí)：
T=16.8s+16.8s=176.8s=0.56min
5、工序Ⅷ：鉆φ12.7孔
由《機(jī)械加工工藝實(shí)用手冊》表15-33
f=0.40mm/r
由《機(jī)械加工工藝實(shí)用手冊》表15-37
v=0.35m/s=21m/min
==8.87r/s=526r/min
按機(jī)床選?。?
切入 切出 l=30mm
計(jì)算工時(shí)
6、工序Ⅸ：鉆M8孔
（1）、鉆M8底孔φ6.7
由《機(jī)械加工工藝實(shí)用手冊》表15-41
f=0.40mm/r
由《機(jī)械加工工藝實(shí)用手冊》表10.4-9
v=0.195m/s
==7.76r/s=465.8r/min
按機(jī)床選?。?
l=28mm
計(jì)算工時(shí):
（2）、锪φ14孔
锪孔時(shí)間短可忽略不記.
（3）、攻絲M8
由《機(jī)械加工工藝實(shí)用手冊》表3-38
f=0.2mm/r
由《機(jī)械加工工藝實(shí)用手冊》表3-38
v=0.35m/s
==8.78r/s=526r/min
按機(jī)床選?。?
l=25mm
計(jì)算工時(shí):
T=12s+42s=54s=0.9min
7、工序Ⅹ：鉆M6孔
（1）、鉆M6底孔φ5.2
由《機(jī)械加工工藝實(shí)用手冊》表15-41
f=0.30mm/r
由《機(jī)械加工工藝實(shí)用手冊》表10.4-9
v=0.161m/s
==9.86r/s=591.6r/min
按機(jī)床選?。?
對于孔1：
對于孔2：
記算工時(shí) ：
（2）、倒角120°
倒角的工時(shí)可以忽略不記。
（3）、攻絲M6
由《機(jī)械加工工藝實(shí)用手冊》表16.2-4
==238.8r/s=14331r/min
攻通孔螺紋:
攻不通孔螺紋:
記算工時(shí) ：
T=0.28+0.1=0.38min=22.8s
式中:
—— 工件的螺紋長度;
—— 絲錐切削錐長度；
—— 攻絲時(shí)的轉(zhuǎn)速；
—— 絲錐退出時(shí)的轉(zhuǎn)速；
—— 工件的轉(zhuǎn)速；值為1mm.
—— 攻螺紋時(shí)的超切量，取=（2~3）；
三、 夾 具 設(shè) 計(jì)
為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。
(一)、問題提出：
經(jīng)過和指導(dǎo)教師的協(xié)商，我決定設(shè)計(jì)第Ⅳ道工序——孔的夾具設(shè)計(jì)，本夾具將用于Z3025立式鉆床。刀具為φ25高速鋼鉆頭，為達(dá)到零件工藝要求，對零件進(jìn)行鉆、擴(kuò)、半精鉸三步工序加工。
（二）、 夾具設(shè)計(jì)：
1、切削力及夾緊力的計(jì)算：
由文獻(xiàn)《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)手冊》表3-54 工件的材料為灰鑄鐵，其切削力 （kgf）
切削力矩
（kgf）
其中：D為鉆頭直徑（mm）
S為每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 （mm/r）
為修正系數(shù)
由文獻(xiàn)表《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)手冊》表3-55，
===1.124
=79.16 kgf =791.3N
=
=194.66kfg.mm=1946.6N.mm
2、夾緊力的計(jì)算：
為了防止工件在切削力的作用下平移所需的夾緊力：
由文獻(xiàn)《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)手冊》表3-21查得（kgf）
其中： 為夾緊元件與工件之間的磨擦系數(shù)
為工件與支撐面間的摩擦系數(shù)
為定位銷承受的部分切削力，對精度機(jī)床B=0
由文獻(xiàn)《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)手冊》表3-19可知：
=0.4，=0.2
取基本安全系數(shù)=1.5
加工狀態(tài)系數(shù)=1.
刀具鈍化系數(shù)=1.10
切削特點(diǎn)系數(shù)=1.0
夾緊動力穩(wěn)定系數(shù)=1.2
手動夾緊時(shí)手柄位置系數(shù)=1.2
支撐面接觸情況系數(shù)=1.3
∴=4.6 取K=4
∴==527.7kgf=5277N
由文獻(xiàn)《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)手冊》表3-24選
d=16mm P=2mm L=190mm =8kgf =12mm Q=626kgf
Φ=10° f=0.178 =0.2 β=120°
表由文獻(xiàn)《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)手冊》表3-22 選
τ==4mm
tanψ=== ∴ψ=4.55°
∴M=Q[r.tan(ψ+Φ)+ τ]=1150.7 kgf.mm=11507N.mm
而實(shí)際上的夾緊扭矩M=L=1520kgf 遠(yuǎn)大于所需的夾緊扭矩，即工作是可靠的
3、定位誤差的分析：
以杠桿底平面定位，孔的尺寸公差由文獻(xiàn)《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)手冊》表7-12可得，
公差等級為8級 ，故其表面的公差應(yīng)為mm
參考文獻(xiàn)：
（一）：《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊》 主編：李益民 機(jī)械工業(yè)出版社
（二）：《機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》 主編：趙家齊 等 機(jī)械工業(yè)出版社
（三）：《機(jī)械加工工業(yè)手冊》 機(jī)械工業(yè)出版社
（四）：《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)手冊》 機(jī)械工業(yè)出版社
（五）：《機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)實(shí)用手冊》 主編：張耀霍 機(jī)械工業(yè)出版社
（六）：《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)主編》 主編：徐發(fā)仁 重慶大學(xué)出版社
（七）：《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊》 主編：東北重型機(jī)械學(xué)院
洛陽工學(xué)院
第一汽車制造廠職工大學(xué)
上海科學(xué)技術(shù)出版社
（八）：《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》 主編：潘承怡 哈爾濱理工大學(xué)
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