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課程設(shè)計(jì)說明書
設(shè)計(jì)題目：設(shè)計(jì)CA6140機(jī)床前橫架加工工藝及夾具
設(shè)計(jì)者：
班級(jí)：
學(xué)號(hào)：
指導(dǎo)教師：
20009年6月
序言
機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)實(shí)在學(xué)完了機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)和大部分專業(yè)課，并進(jìn)行了生產(chǎn)實(shí)習(xí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的又一個(gè)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。這次設(shè)計(jì)使我們能綜合運(yùn)用機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)中的基本理論，并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識(shí)，獨(dú)立地分析和解決了零件機(jī)械制造工藝及未來從事的工作打下了良好的基礎(chǔ)。。
一， 零件的工藝分析。
通過對(duì)該零件零件圖的觀察分析可知該零件屬于箱體臺(tái)階類零件。下表面需要進(jìn)行銑削加工，表面粗糙度Ra=25。由于要保證M12螺紋孔與上表面的尺寸以及該孔的位置度誤差，所以上表面不易加工，故不進(jìn)行加工。其余4個(gè)M12的螺紋孔加工業(yè)很容易。所以該零件的工藝性較好。
二， 選擇毛坯，確定毛坯尺寸，設(shè)計(jì)毛坯圖。
1. 選擇毛坯
由零件圖知該零件材料為HT200.考慮到該材料的力學(xué)性能，故選用鑄件，零件尺寸不大。故選用金屬型鑄造。。
2. 確定機(jī)械加工余量，毛坯尺寸和公差。
參見《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》第五章第一節(jié)，鑄鐵件的公差及機(jī)械加工余量按GB/T6141——19999確定。要確定毛坯的尺寸公差及機(jī)械加工余量，應(yīng)先確定如下各項(xiàng)因素。
（1） 鑄件公差等級(jí) 由該零件的技術(shù)要求可知，該鑄件的公差等級(jí)為普通級(jí)。
（2） 零件表面粗糙度 由零件圖可知該零件下表面Ra=25，其余的不用加工。
3. 確定機(jī)械加工余量
查閱《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)（第三版）》表12—3可知，該鑄件加工余量等級(jí)為5~7級(jí)，取6級(jí)。再查閱表12-2可知，加工底面，加工余量為4.。
4，確定毛坯尺寸
分析本零件，結(jié)合上面得到的加工余量可知，毛坯在加工方向的尺寸為22+4=26mm。其余表面不用加工，所以不留余量。
5，設(shè)計(jì)毛坯圖
由零件圖可知，圖中除了標(biāo)注的圓角R10之外，所有未注的圓角均為R5，所以毛坯圖如下。
三， 選擇加工方法，制定工藝路線
1， 定位基準(zhǔn)的的選擇
本零件需加工下表面，保證厚度尺寸22mm，上表面是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。為了避免基準(zhǔn)不重合誤差，應(yīng)選擇上表面為定位基準(zhǔn)，即遵守“基準(zhǔn)重合”的原則。
2， 零件表面加工方法的選擇
本零件需加工下表面，并鉆孔，攻螺紋。
（1） 下表面，由于本零件的形狀不適合進(jìn)行車削加工，所以加工下表面時(shí)選擇銑削加工
（2） φ10.8的孔，選用搖臂鉆床進(jìn)行加工，并用φ12mm的絲錐攻螺紋。
3， 制訂工藝路線
根據(jù)先面后孔的原則，本零件先進(jìn)行先表面的銑削，再進(jìn)行鉆孔和攻螺紋。
工序I：以上表面為定位基準(zhǔn)，銑削下表面，保證22mm的尺寸。
工序II：以側(cè)面定位。鉆φ10.8*4的孔，并用φ12mm的絲錐攻螺紋。
工序III：以上表面定位，鉆φ10.8的孔，孔心距離上表面27mm。并保證位置度誤差φ0.
1mm。再用φ12mm的絲錐攻螺紋。
工序IV：按照零件圖的尺寸及要求進(jìn)行檢驗(yàn)。
四， 工序設(shè)計(jì)
1選擇加工設(shè)備與工藝設(shè)備
（1）選擇機(jī)床
工序I選用立式銑床。型號(hào)為X51
工序II ,III選用搖臂鉆床，型號(hào)3052
（2）選擇夾具
工序I選用通用夾具即可
工序II，III選用專用夾具。
（3） 選擇刀具
銑刀按表5-100選擇莫氏錐柄立銑刀，莫氏錐柄號(hào)為2，直徑d=18mm，l=32mm,L=117mm,齒數(shù)z=6粗銑留余量1.5mm。
鉆φ10.8mm孔，選用莫氏φ10.8麻花鉆.
攻M12螺紋，選用機(jī)用絲錐φ12mm
（4） 選用量具
銑下表面選用分度值0.05mm的游標(biāo)卡尺進(jìn)行測(cè)量。
由于孔加工選用的是標(biāo)準(zhǔn)的麻花鉆與絲錐，故不需用量具進(jìn)行測(cè)量。
2，確定工序尺寸
（1） 確定下表面的工序尺寸
工序尺寸與加工余量有關(guān)，應(yīng)將毛坯余量分為各個(gè)工序加工余量，然后由后往前計(jì)算工序尺寸，中間工序尺寸按加工方法的經(jīng)濟(jì)精度確定。
本零件下表面的加工余量工序尺及表面粗糙度見下表。
加工表面
加工余量
工序尺寸
表面粗糙度
下表面
1.5
55.5
——
下表面
——
54
Ra25
（2） 鉆孔工序尺寸
先鉆孔，后攻螺紋，采用標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆與標(biāo)準(zhǔn)絲錐。
各工序尺寸見下表。
工序
加工余量
工序尺寸
鉆φ10.8*4孔
——
φ10.8
攻M12*4螺紋
——
M12
工序
加工余量
工序尺寸
鉆φ10.8孔
——
φ10.8
攻M12螺紋
——
M12
五， 確定切削用量及基本時(shí)間
切削用量包括背吃刀量ap，進(jìn)給量f和切削速度v。確定順序是先確定ap，f，再確定v。
1， 工序I切削用量及基本時(shí)間的確定
（1） 切削用量 本道工序?yàn)榇帚娤卤砻?。已知加工材料為HT200.機(jī)床為X51銑床。工件安裝采用通用夾具。
1）確定粗銑下表面，留余量1.5mm的切削用量。所選刀具為莫氏錐柄立銑刀，莫氏錐柄號(hào)為2，直徑d=18mm，l=32mm,L=117mm,齒數(shù)z=6粗銑留余量1.5mm。
前角γ0為0后角α0為7度，刀齒斜角λs=-10，主刃Κr=50，過渡刃Κrε=30，過渡刃寬度bε=1.5mm。
i確定背吃刀量ap 粗銑單邊余量為1.5mm，顯然ap=1.5mm
ii 確定進(jìn)給量f 根據(jù)表5-147 f=0.72mm
iii 確定切削速度v，根據(jù)《金屬加工工藝人員手冊(cè)（第三版）》表14-76 V=45m/min
n=1000v/πd=1000*45/3.14*54=266r/min=4.5r/s
機(jī)床主電動(dòng)機(jī)功率4.5kw
最后確定切削用量為
Ap=1.5
f=1.2mm/r
n=4.5r/s
v=45m/min
2)確定基本時(shí)間
由表2-28計(jì)算得Tj=21.5s
2， 工序II切削用量及基本時(shí)間的確定
（1） 切削用量
1)鉆孔切削用量
本工序?yàn)殂@孔，倒角，再攻螺紋，鉆孔在搖臂鉆床上進(jìn)行加工，刀具選用莫氏φ10.0mm麻花鉆，材料為高速鋼。攻螺紋時(shí)選用機(jī)用絲錐φ12。
鉆φ10.8孔選用莫氏麻花鉆，材料為高速鋼，根據(jù)表5-84查得：φ10.0莫氏錐柄麻花鉆總長l=175mm，溝漕L1=94mm。莫氏圓錐號(hào)為1。
根據(jù)表5-127.鉆孔進(jìn)給量f=0.52~0.64mm/r，取f=0.6mm/r。
為避免損壞鉆頭，當(dāng)剛要鉆穿時(shí)應(yīng)該停止自動(dòng)走刀，改用手動(dòng)走刀。
根據(jù)表5-134，硬質(zhì)合金鉆頭鉆削不同材料的切削用量可知，硬質(zhì)合金鉆頭鉆削灰鑄鐵是的切削速度Vc為50~70mm/min，取Vc=60mm/min，用乳化液做冷卻液。
轉(zhuǎn)速：
n=1000V/πd
n=1000*60/3.14*10.8= 1769r/min
根據(jù)《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)（第三版）》查得鉆床功率1.5kw.
所以最終確定該工序的切削用量為：
f=0.6mm/r
Vc=60m/min
N=1769r/min
Pc=1.5kw
2）攻螺紋切削用量
攻螺紋選用M12機(jī)用絲錐。根據(jù)表5-97查得：
絲錐公稱直徑d=12.0mm
螺距p=1.75mm
錐柄直徑d1=9.00mm
螺紋部分長度l=29.0mm
總長L=89mm
方頭a=7.10mm
L2=10mm
根據(jù)表5-142查得：
d=12 p=1.75 材料為灰鑄鐵攻螺紋時(shí)切削速度
V=9.6m/min
(2)基本時(shí)間的確定
1）鉆孔基本時(shí)間
根據(jù)表2-26計(jì)算得
Tj1=3s*4=12s
由表2-30計(jì)算得：
Tj2=2.8s
Tj=Tj1+Tj2=12+2.8=14.8s
3,工序三的切削用量及基本時(shí)間的確定
（2） 切削用量
1)鉆孔切削用量
本工序?yàn)殂@孔，倒角，再攻螺紋，鉆孔在搖臂鉆床上進(jìn)行加工，刀具選用莫氏φ10.0mm麻花鉆，材料為高速鋼。攻螺紋時(shí)選用機(jī)用絲錐φ12。
鉆φ10.8孔選用莫氏麻花鉆，材料為高速鋼，根據(jù)表5-84查得：φ10.0莫氏錐柄麻花鉆總長l=175mm，溝漕L1=94mm。莫氏圓錐號(hào)為1。
根據(jù)表5-127.鉆孔進(jìn)給量f=0.52~0.64mm/r，取f=0.6mm/r。
為避免損壞鉆頭，當(dāng)剛要鉆穿時(shí)應(yīng)該停止自動(dòng)走刀，改用手動(dòng)走刀。
根據(jù)表5-134，硬質(zhì)合金鉆頭鉆削不同材料的切削用量可知，硬質(zhì)合金鉆頭鉆削灰鑄鐵是的切削速度Vc為50~70mm/min，取Vc=60mm/min，用乳化液做冷卻液。
轉(zhuǎn)速：
n=1000V/πd
n=1000*60/3.14*10.8= 1769r/min
根據(jù)《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)（第三版）》查得鉆床功率1.5kw.
所以最終確定該工序的切削用量為：
f=0.6mm/r
Vc=60m/min
N=1769r/min
Pc=1.5kw
2）攻螺紋切削用量
攻螺紋選用M12機(jī)用絲錐。根據(jù)表5-97查得：
絲錐公稱直徑d=12.0mm
螺距p=1.75mm
錐柄直徑d1=9.00mm
螺紋部分長度l=29.0mm
總長L=89mm
方頭a=7.10mm
L2=10mm
根據(jù)表5-142查得：
d=12 p=1.75 材料為灰鑄鐵攻螺紋時(shí)切削速度
V=9.6m/min
(2)基本時(shí)間的確定
1）鉆孔基本時(shí)間
根據(jù)表2-26計(jì)算得
Tj1=3s*
由表2-30計(jì)算得：
Tj2=2.8s
Tj=Tj1+Tj2=3+2.8=5.8s
4， 工序4切削用量及基本時(shí)間的確定
本工序是忽平φ25孔。
根據(jù)《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)（第三版）》查得改工序選用帶可換導(dǎo)柱錐柄90度錐面忽鉆。基本參數(shù)如下：
忽鉆代號(hào)d*d1=25*14
d2=6
L=150
l=30
莫氏錐柄號(hào)為2
材料為高速鋼
由《金屬機(jī)械加工工藝人員（第三版）》可知：
進(jìn)給量f=0.10~0.15mm/r取f=0.10mm/r
切削速度V=12~25m/min，取V=15m/min
n=191r/min
基本時(shí)間的確定：
由表2-26求得：
Tj=1s
六， 夾具設(shè)計(jì)及使用說明
本夾具是鉆φ10專用夾具。
（1） 定位方案
本夾具側(cè)面一擋板定位，下表面一支承釘定位。確定孔的位置。擋板限制一個(gè)自由度，臺(tái)階面加上支承釘限制5個(gè)自由度 ，自由度全部限定，沒有欠定位。
（2） 夾緊機(jī)構(gòu)
本夾具選用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，通過一面兩銷定位。
（3） 夾具體與機(jī)床連接
在夾具體下面的板上開有2個(gè)槽，可以通過使用螺旋壓緊機(jī)構(gòu)與機(jī)床的T 形槽相連。
（4） 夾具體
鉆套通過緊固螺釘安裝在夾具體上，短圓柱銷和菱形銷通過螺紋連接在夾具體上。
（5） 使用說明
安裝工件時(shí)，松開螺母，將工件安裝在定位銷上，擰緊螺母夾緊工件。
（6） 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
本夾具結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。
設(shè)計(jì)小結(jié)：
這次設(shè)計(jì)，綜合運(yùn)用了以前所學(xué)過的《工程制圖》，《互換性與測(cè)量技術(shù)》，《機(jī)械設(shè)計(jì)》，《機(jī)械制造基礎(chǔ)》，《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》，《機(jī)械原理》等學(xué)科的知識(shí)。參考資料：《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)》，《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》。《機(jī)床夾具圖冊(cè)》以及《機(jī)械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》。
通過這次設(shè)計(jì)，鞏固了前面所學(xué)的各科知識(shí)，也讓我對(duì)設(shè)計(jì)有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。