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課程設計說明書 設計題目 設計“CA6140車床84007車床套”零件的機械加工工藝及工藝設備 設 計 者 指導教師 大 學 2007.12~2004.1 畢業(yè)設計任務書 題目: 設計CA6140車床84007車床套零件的機械加工工藝規(guī)則及工藝裝備 內容： 1.零件圖 1張 2.毛坯圖 1張 3.機械加工工藝過程卡片 1張 4.機械加工工序卡片 6張 5. 工裝設計裝配圖 3張 6. 工裝設計零件圖 5張 7. 課程設計說明書 1份 班級 學生 指導教師 年 月 引 言 本次課程設計是完成大學課程的基礎上在畢業(yè)設計前一次重要的實踐設計，對所學的基礎課、技術基礎課和專業(yè)課能很好的進行系統(tǒng)的復習，也是我們在進行畢業(yè)之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習,也是一次理論聯系實際的訓練,因此,它在我們四年的大學生活中占有重要的地位。 就我個人而言，我希望能通過這次課程設計對自己未來將從事的工作進行一次適應性訓練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后參加祖國的“四化”建設打下一個良好的基礎。 由于能力所限，設計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指導。 第一章 零件的分析 1.1零件的作用 題目所給的零件是CA6140車床的84007車床套。它位于車床變速機構中，主要起支撐軸的作用，換檔，撥動相關齒輪與不同的齒輪嚙合，使主軸回轉運動按照工作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的2—M8孔與操縱機構相連，下方尺寸18H11處是用于控制齒輪的，通過上方的力撥動下方的齒輪變速。 1.2零件的工藝分析 CA6140車床84007車床套共有二組加工表面，其相互有一定關聯要求。分析如下： 1.2.1 以φ25H6為中心的一組加工表面 這一組加工表面有：φ25H7、φ45m6、φ32、3x0.5槽和孔φ7－φ13等。 1.2.2 以尺寸90為中心的一組加工表面 這一組加工表面包括：兩端面、孔φ8H7－R5、槽5H7等。 這二組加工面有一定的關聯要求,即第二組尺寸和第一組尺寸相關聯要求。 由上面分析可知，加工時應先加工第一組表面，再以第一組加工后表面和一端面為精基準加工另外一組加工面。 第二章 工藝規(guī)程設計 2.1 確定毛坯的制造形式 零件材料為45，考慮零件在機床運行過程中所受沖擊不大，零件結構又比較簡單，長度較短，故選擇圓鋼毛坯并一件下兩件。 2.2 基面的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理可以使加工質量得到保證，生產率得以提高。否則，加工工藝過程中回問題百出，更有甚者，還會造成零件的中批量報廢，是生產無法正常進行。 2.2.1 粗基準的選擇。對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準。而對有若干個不加工表面的工件，則應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗基準。根據這個基準選擇原則，現選取φ45們m6外圓毛坯面作為粗基準，車床的三爪卡盤裝夾車削φ45H6等相關加工面。 2.2.2 精基準的選擇。主要應該考慮基準重合的問題。當設計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不再重復，現選取下端面、槽5H9和孔φ25H7。 2.3 制定工藝路線 制定工藝路線得出發(fā)點,應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證,在生產綱領已確定的情況下,可以考慮采用通用機床配以專用工卡具,并盡量使工序集中來提高生產率。除此之外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量下降。 2.3.1 加工工藝路線方案一 工序一 調質 工序二 夾φ45m6毛坯外圓，車φ45m6至φ44.6、齊端面、φ70、φ42、鉆孔φ25H7底孔φ24.6，控制長度尺寸，掉頭裝夾，加工以上參數，具體參數參照工序卡片，切斷。 工序三 滲碳，淬火 工序四 車φ45H6、齊端面保證尺寸90，精車車孔φ25H7 工序五 銑開襠尺寸5H9 工序六 鉆孔φ7－φ13 工序七 銑尺寸29，保證尺寸59.5 工序八 鉆孔φ8H9、擴R5 工序九檢查 工序十 入庫 2.3.2 工藝路線方案二 工序一 調質 工序二 夾φ45m6毛坯外圓，車φ45m6至φ44.6、齊端面、φ70、φ42、鉆孔φ25H7底孔φ24.6，控制長度尺寸，掉頭裝夾，加工以上參數，具體參數參照工序卡片，切斷。 工序三 滲碳，淬火 工序四 車φ45H6、齊端面保證尺寸90，精車車孔φ25H7 工序五 銑尺寸29，保證尺寸59.5 工序六 銑開襠尺寸5H9 工序七 鉆孔φ7－φ13 工序八 鉆孔φ8H9、擴R5 工序九 檢查 工序十 入庫 2.3.3 工藝路線分析比較 工藝路線一與工藝路線二的差別在于對銑尺寸29，保證尺寸59.5的加工安排，工藝路線一以底面、孔φ25H7和槽5H9定位加工尺寸29，能很好的保證孔的軸線與面的平行度要求，后序仍以此基準加工其他尺寸，能很好的保證尺寸公差和行位公差的要求，所以此次設計依據工藝路線一來開展設計。 2.4 機械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定 CA6140車床84007車床套，零件材料為45，生產類型中批量，鑄造圓鋼。 據以上原始資料及加工路線，分別確定各家工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下： 2.4.1 內孔的加工余量及公差 查《機械制造工藝設計簡明手冊》（以下稱《工藝手冊》）表2.2～2.5，取φ25H7內孔余量為2。 2.4.2 車削加工余量為： 粗車 1.6mm 精車 0.4mm 由于本設計規(guī)定的零件為中批量量生產，應該采用調整加工。因此在計算最大、最小加工余量時應按調整法加工方式予以確認。 2.5確立切削用量及基本工時 2.5.1 工序二 夾φ45m6毛坯外圓，車φ45m6至φ44.6、齊端面、φ70、φ42、鉆孔φ25H7底孔φ24.6，控制長度尺寸，掉頭裝夾，加工以上參數，具體參數參照工序卡片，切斷。 2.5.1.1. 加工條件 工件材料：45,圓鋼。 機床：C6116車床。 刀具：YG15硬質合金車刀. 2.5.1.2 車切削用量 因為切削量不大，故可以選擇ap1=3mm。 查車刀后刀面最大磨損及壽命 查《機械加工工藝師手冊》表27-11，車后刀面最大磨損為1.0~1.5mm。 查《機械加工工藝師手冊》表27-11，壽命T=180min 切削速度按最大尺寸設計，即：按最大外圓處φ75計算切削速度 查表《機械加工工藝師手冊》，Vc= 算得 Vc＝64mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s 據C6116車床參數，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,則實際切削速度 Vc=3.14*75*475/2*1000=55.93m/min, 校驗機床功率 查《切削手冊》Pcc=2.1kw,而機床所能提供功率為10W，Pcm>Pcc。故校驗合格。 車削參數最終確定ap=1.8mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，Vc=55.93m/min， fz=0.16mm/r。 計算車削基本工時 Φ45處工時：T車＝（75-45）xL/ 2ncff=6x40/475*0.16=3.12min Φ32處工時：T車＝（75-42）L/ ncff=（75-42）/2*475*0.16=2.86min Φ70處工時：T車＝（75-70）L/ 2*3*ncff=（75-70）/2*475*0.16=1.3min 齊端面工時：T車＝75L/3* 2ncff=75/3*2*475*0.16=6.5min T1＝3.12+2.86+1.3+6.5＝13.78 掉頭加工工時相同，即：T2＝13.78。 切斷工時：T3＝70/3*2*475*0.16＝0.15 T總＝13.78*2+0.15＝27.71min 2.5.2 工序四 車φ45H6、齊端面保證尺寸90，精車車孔φ25H7 2.5.2.1. 加工條件 工件材料：45,圓鋼。 機床：C6116車床。 2.5.2.2. 切削用量 因為是精加工，切削量不大，故可以選擇ap1=0.2mm，1次走刀即可完成所需尺寸。 查車刀后刀面最大磨損及壽命 查《機械加工工藝師手冊》表27-11，車后刀面最大磨損為1.0~1.5mm。 查《機械加工工藝師手冊》表27-11，壽命T=180min 計算切削速度 按《機械加工工藝師手冊》，Vc= 算得 Vc＝68mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s，因是精加工，為取得搞的加工精度和表面粗糙度，故選擇高的轉速。 據C6116車床參數，選擇nc=625r/min,Vfc=574mm/s,則實際切削速度 Vc=3.14*45*625/2x1000=44.15m/min, 校驗機床功率 查《切削手冊》Pcc=1.1kw,而機床所能提供功率為10W，Pcm>Pcc。故校驗合格。 車削參數最終確定ap=0.2mm，nc=625r/min,Vfc=574mm/s，Vc=44.15m/min， fz=0.16mm/r。 計算車削基本工時 Φ45m6處工時：T1＝L/ ncff=40/625*0.16=0.4min Φ25H7處工時：T2＝L/ ncff=90/625*0.16=0.82min T總＝0.4+0.82＝1.22min 2.5.3 工序五 銑開襠尺寸5H9 2.5.3.1. 加工條件 工件材料：45,圓鋼。 機床：XA62臥式銑床。 刀具：高速鋼圓柱銑刀,深度ap<=3, ,故據《切削用量簡明手冊》（后簡稱《切削手冊》）取刀具直徑do=5mm。 2.5.3.2. 切削用量 銑削深度 因為切削量不大，故可以選擇ap=2.5mm，2次走刀即可完成所需尺寸。 每齒進給量 機床功率為7.5kw。查《切削手冊》f=0.14~0.24mm/z。采用不對稱銑，選較小量f=0.14 mm/z。 查后刀面最大磨損及壽命 查《切削手冊》表3.7，后刀面最大磨損為1.0~1.5mm。 查《切削手冊》表3.8，壽命T=180min 計算切削速度 按《切削手冊》，查得 Vc＝38mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s 據XA62銑床參數，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,則實際切削Vc=3.14*5*475/1000=44.5m/min, 校驗機床功率 查《切削手冊》Pcc=1.1kw,而機床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗合格。 最終確定 ap=2.5mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=44.5m/min， fz=0.16mm/z。 計算基本工時 tm＝2L/ Vf=2x(5+9)/475=0.05min。 2.5.4 工序六 鉆孔φ7－φ13 2.5.4.1. 加工條件 工件材料：45,圓鋼。 機床：XA62臥式銑床。 刀具：高速鋼圓柱銑刀,深度ap<=3, ,故據《切削用量簡明手冊》（后簡稱《切削手冊》）取刀具直徑do=18mm。 刀具：選擇高速鋼麻花鉆鉆頭， do=φ7mm，鉆頭采用雙頭刃磨法，后角αo＝120°，標準φ13x90度锪鉆。 2.5.4.2 切削用量 查《切削手冊》 所以， 按鉆頭強度選擇 按機床強度選擇 最終決定選擇機床已有的進給量 經校驗 校驗成功。 鉆頭磨鈍標準及壽命　 后刀面最大磨損限度（查《切削手冊》）為0.5～0.8mm，壽命． 　切削速度 查《切削手冊》 修正系數 故。 查《切削手冊》機床實際轉速為 故實際的切削速度 校驗扭矩功率 所以 故滿足條件，校驗成立。 2.5.3.2.2計算工時 2.5.5 工序七 銑尺寸29，保證尺寸59.5。 2.5.5.1. 加工條件 工件材料：45,圓鋼。 機床：XA62臥式銑床。 刀具：高速鋼圓柱銑刀,銑削寬度ae<=60,深度ap<=3,故據《切削用量簡明手冊》（后簡稱《切削手冊》）取刀具直徑do=30mm。 2.5.5.2. 切削用量 銑削深度 因為切削量不大，故可以選擇ap1=4.0mm，四次走刀即可完成所需尺寸。 每齒進給量 機床功率為7.5kw。查《切削手冊》f=0.14~0.24mm/z。由于是對稱銑，選較小量f=0.14 mm/z。 查后刀面最大磨損及壽命 查《切削手冊》表3.7，后刀面最大磨損為1.0~1.5mm。 查《切削手冊》表3.8，壽命T=180min 計算切削速度 按《切削手冊》，查得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s 據XA62銑床參數，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,則實際切削Vc=3.14*30*475/1000=44.75m/min, 校驗機床功率 查《切削手冊》Pcc=1.1kw,而機床所能提供功率為10W，Pcm>Pcc。故校驗合格。 最終確定 ap=4mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=44.75m/min， fz=0.16mm/z。 計算基本工時 tm＝4xL/ Vf=4x（42+30）/475=0.6min。 2.5.6 工序八 鉆孔φ8H9、擴R5 2.5.6.1. 加工條件 工件材料：45,圓鋼。 機床：Z3032鉆床。 刀具：選擇高速鋼麻花鉆鉆頭， do=φ8H7mm，鉆頭采用雙頭刃磨法，后角αo＝120°，d＝φ10。 2.5.6.2 切削用量 查《切削手冊》 所以， 按鉆頭強度選擇 按機床強度選擇 最終決定選擇機床已有的進給量 經校驗 校驗成功。 鉆頭磨鈍標準及壽命　 后刀面最大磨損限度（查《切削手冊》）為0.5～0.8mm，壽命． 　切削速度 查《切削手冊》 修正系數 故。 查《切削手冊》機床實際轉速為 故實際的切削速度 校驗扭矩功率 所以 故滿足條件，校驗成立。 計算工時 T總＝2x0.07＝0.14min 2.5.7工序九 檢查 2.5.8工序十 入庫 第三章 卡具設計 經過與老師協商，決定設計第六、七、八道工序的工裝卡具。 3.1 鉆孔φ7－φ13 3.1.1問題的提出 在給定的零件中，對本序加工的主要考慮孔φ7和內孔φ25H7以及和槽5H9槽的位置要求，由于公差要求較低，因此，本步的重點應在卡緊的方便與快速性上。 3.1.2卡具設計 3.1.2.1 定位基準的選擇 出于定位簡單和快速的考慮，選擇∮25H7孔和底面以及槽5H9為基準，使工件完全定位。再使用快速螺旋卡緊機構進行卡緊。 3.1.2.2 切削力和卡緊力計算 本步加工按鉆削估算卡緊力。實際效果可以保證可靠的卡緊。 鉆削力 ： 由于鉆削力很小，計算時可忽略。 卡緊力為 ＝2 取系數 S1=1.5 S2=S3=S4=1.1 則實際卡緊力為 F’=S1*S2*S3*S4*F=41.1N 使用快速螺旋定位機構快速人工卡緊，調節(jié)卡緊力調節(jié)裝置，即可指定可靠的卡緊力。 3.1.2.3 定位誤差分析 本工序采用∮25H7孔和底面以及槽5H9定位，加工基準和設計基準統(tǒng)一，能很好的保證定位的精度。 3.1.2.4 卡具設計及操作的簡要說明 卡具的卡緊力不大，故使用手動卡緊。為了提高生產力，使用螺紋卡緊機構。 3.2 銑尺寸29，保證尺寸59.5 3.2.1問題的提出 在給定的零件中，對本序加工的主要考慮尺寸59.5和厚度尺寸29，因此，本夾具的重點應在夾具的準確定位和卡緊的方便與快速性上。 3.2.2卡具設計 3.2.2．1 定位基準的選擇 出于定位簡單和快速的考慮，選擇∮25H7孔和底面以及槽5H9為加工基準，保證加工基準和設計基準重合，使工件完全定位。再使用快速螺旋卡緊機構進行卡緊。 3.2.2.2 切削力和加緊力的計算 本步加工可按鉆削估算卡緊力。實際效果可以保證可靠的卡緊。 鉆削軸向力 ： 扭矩 卡緊力為 取系數 S1=1.5 S2=S3=S4=1.1 則實際卡緊力為 F’=S1*S2*S3*S4*F=31.5N 使用快速螺旋定位機構快速人工卡緊，調節(jié)卡緊力調節(jié)裝置，即可指定可靠的卡緊力。 3.2.2.3 定位誤差分析 由于加工基準和設計基準重合，所以能很好的保證了加工精度。 3.2.2.4 卡具設計及操作的簡要說明 卡具的卡緊力不大，故使用手動卡緊。為了提高生產力，使用快速螺旋卡緊機構。 3.3 鉆孔φ8H9、擴R5 3.3.1問題的提出 在給定的零件中，對本序加工的主要考慮孔φ8H和端面的位置要求以及和槽5H9槽的位置要求，由于公差要求較低，因此，本步的重點應在卡緊的方便與快速性上。 3.3.2卡具設計 3.3.2.1 定位基準的選擇 出于定位簡單和快速的考慮，選擇∮25H7孔和底面以及槽5H9為基準，使工件完全定位。再使用快速螺旋卡緊機構進行卡緊。 3.3.2.2 切削力和卡緊力計算 本步加工按鉆削估算卡緊力。實際效果可以保證可靠的卡緊。 鉆削力 ： 由于鉆削力很小，計算時可忽略。 卡緊力為 ＝1.5 取系數 S1=1.5 S2=S3=S4=1.1 則實際卡緊力為 F’=S1*S2*S3*S4*F=53.3N 使用快速螺旋定位機構快速人工卡緊，調節(jié)卡緊力調節(jié)裝置，即可指定可靠的卡緊力。 3.3.2.3 定位誤差分析 本工序采用∮25H7孔和底面以及槽5H9定位，加工基準和設計基準統(tǒng)一，能很好的保證定位的精度。 3.3.2.4 卡具設計及操作的簡要說明 卡具的卡緊力不大，故使用手動卡緊。為了提高生產力，使用螺紋卡緊機構。 結 論 通過本次畢業(yè)設計，使我系統(tǒng)的復習了大學的各個專業(yè)課程， 械 加 工 工 序 卡 片 生產類型 中批量生產 工序號 2 零件名稱 車床套 零件號 84007 零件重量 同時加工零件數 1 材 料 毛 坯 牌 號 硬 度 型 式 重 量 45 HB190～210 圓鋼 設 備 夾具和輔助工具 名 稱 型 號 三抓卡盤 車床 C6116 工 序 工 步 工步說明 刀 具 量 具 走刀 長度 （mm） 走刀 次數 切削 深度(mm) 進給量(mm/z) 主軸轉速 （r/min） 切削 速度(mm/s) 基本工時min 2 1 2 3 夾φ75外圓，粗車一端面，車外圓φ42.4，長43，外圓φ45.4，長41， 鉆內孔φ24.5 掉頭裝夾，粗車相同參數 切斷 45°硬質合金車刀 切斷刀 24.5麻花鉆 游標卡尺 40 45 35 35 6 5 2 1 1.8 1.8 0.16 0.16 475 475 55.93 55.93 3.12 2.86 1.3 6.5 械 加 工 工 序 卡 片 生產類型 中批量生產 工序號 4 零件名稱 車床套 零件號 84007 零件重量 同時加工零件數 1 材 料 毛 坯 牌 號 硬 度 型 式 重 量 45 HB190～210 圓鋼 設 備 夾具輔助工具 名 稱 型 號 三爪卡盤 車床 C6116 工 序 工 步 工步說明 刀 具 量 具 走刀 長度 （mm） 走刀 次數 切削 深度(mm) 進給量(mm/r) 主軸轉速 （Z/min） 切削 速度(m/min) 基本工時min 4 1 車φ45H6、齊端面保證尺寸90，精車車孔φ25H7 45°硬質合金車刀 游標卡尺 40 90 1 1 0.2 0.2 0.17 0.17 625 625 44.15 44.15 0.4 0.82 械 加 工 工 序 卡 片 生產類型 中批量生產 工序號 5 零件名稱 車床套 零件號 84007 零件重量 同時加工零件數 1 材 料 毛 坯 牌 號 硬 度 型 式 重 量 45 HB190～210 圓鋼 設 備 夾具和輔助工具 名 稱 型 號 專用銑床夾具 立式銑床 XA62 工 序 工 步 工步說明 刀 具 量 具 走刀 長度 （mm） 走刀 次數 切削 深度(mm) 進給量(mm/r) 主軸轉速 （r/min） 切削 速度(m/min) 基本工時min 5 1 銑開擋5H9，保證尺寸26 φ5立銑刀 游標卡尺 9 2 2.5 0.16 475 44.5 0.05 械 加 工 工 序 卡 片 生產類型 中批量生產 工序號 6 零件名稱 車床套 零件號 84007 零件重量 同時加工零件數 1 材 料 毛 坯 牌 號 硬 度 型 式 重 量 45 HB190～210 圓鋼 設 備 夾具和輔助工具 名 稱 型 號 專用鉆床夾具 搖臂鉆床 Z3032 工 序 工 步 工步說明 刀 具 量 具 走刀 長度 （mm） 走刀 次數 切削 深度(mm) 進給量(mm/r) 主軸轉速 （r/min） 切削 速度(mm/r) 基本工時min 6 1 鉆孔φ7，鉆錐孔φ13 φ7麻花鉆 φ13x90度锪鉆 游標卡尺 4.5 2 1 1 4.5 2 0.48 0.48 452 452 9.93 0.1 械 加 工 工 序 卡 片 生產類型 中批量生產 工序號 7 零件名稱 車床套 零件號 84007 零件重量 同時加工零件數 1 材 料 毛 坯 牌 號 硬 度 型 式 重 量 45 HB190～210 圓鋼 設 備 夾具和輔助工具 名 稱 型 號 專用銑床夾具 立式銑床 XA62 工 序 工 步 工步說明 刀 具 量 具 走刀 長度 （mm） 走刀 次數 切削 深度(mm) 進給量(mm/r) 主軸轉速 （r/min） 切削 速度(mm/min) 基本工時min 7 1 銑尺寸29，保證尺寸59.5 φ30立銑刀 游標卡尺 42 4 4 0.16 452 44.75 0.6 械 加 工 工 序 卡 片 生產類型 中批量生產 工序號 8 零件名稱 車床套 零件號 84007 零件重量 同時加工零件數 1 材 料 毛 坯 牌 號 硬 度 型 式 重 量 45 HB190～210 圓鋼 設 備 夾具和輔助工具 名 稱 型 號 專用鉆床夾具 搖臂鉆床 Z3032 工 序 工 步 工步說明 刀 具 量 具 走刀 長度 （mm） 走刀 次數 切削 深度(mm) 進給量(mm/r) 主軸轉速 （r/min） 切削 速度(mm/min) 基本工時min 8 1 鉆φ8H9，擴R5 φ8麻花鉆 φ10麻花鉆 游標卡尺 5.5 5.5 1 1 5.5 5.5 0.48 0.48 710 710 17.8 17.8 0.07 0.07