CA6140车床的杠杆说明书

二．零件的工艺分析及生产类型的确定…….  2

三．选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图..  4

四．选择加工方法，制定工艺路线…………...  5

五．工序设计 …………………………………  6

六．确定切削用量及基本时间 ………………  7

七．夹具设计…………………………………　11

八．设计小结…………………………………　12

九．参考文献…………………………………　13

序言

机械制造技术基础课程设计是在学完了机械制造技术机车和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的又一个实践性教学环节。这次设计使我们能综合运用机械制造技术基础中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，地分析和解决了零件机械制造工艺问题，设计了机床专用夹具这一典型的工艺装备，提高了结构设计能力，为今后的毕业设计及未来从事的工作打下了良好的基础。

 一．零件的工艺分析及生产类型的确定

1.零件的作用

题目所给的零件是CA6140车床的杠杆。它位于车床制动机构中，主要起制动作用。杠杆一端与制动带连接，另一端通过刚球与齿条轴的凸起（或凹槽）相接触，当离合器脱开时，齿条轴与杠杆下端接触，是起逆时针方向摆动，将制动带拉紧；当左右离合器中任一个接合时，杠杆都顺时针方向摆动，使制动带放松，从而达到制动的目的。

2.零件的工艺分析

所加工零件立体图，零件图如下图所视

   从零件图上可以看出，主要加工表面可以分为四个部分。

1．Ф25mm的圆柱内表面，加工时要保证Ф25 + 00.023的0.023公差要求，以及表面粗糙度Ra1.6，表面要求较高。

2．连杆的支撑底板底面，粗糙度要求Ra3.2,同时保证连杆的高度30mm。

3．连杆上端面及下端侧面；上端面40×30mm,粗糙度要求Ra3.2,同时保证与Ф25mm的圆柱轴线的距离90mm；下端侧面保证尺寸17mm，粗糙度要求Ra6.3；离Ф25mm的圆柱轴线45mm的侧面粗糙度要求Ra12.5。

4．钻孔及攻螺纹孔；上端面2×M6，保证尺寸10mm、20mm,沉头锥角120°，粗糙度要求Ra6.3；M8的螺纹孔，锪Ф14×3mm的圆柱孔，粗糙度Ra3.2；钻下端Ф12.7 + 00.1的锥孔，保证公差要求，以及中心线与Ф25mm的圆柱轴线的距离60 mm粗糙度要求Ra6.3。

根据各加工方法的经济精度及一般机床所能达到的位置精度，该零件没有很难加工的表面，上述各表面的技术要求采用常规加工工艺均可以保证。

3.零件的生产类型

依设计题目知：Ｑ＝２０００台／年，n=1件／台，结合生产实际，备产率α和废品率β分别取为１０％和１％。带入公式得该零件的生产纲领Ｎ＝２０００×１×（１+１０％）×（１+１％）＝２２２２件／年

零件是机床的杠杆，质量为０.８５kg,查表２-１可知其属轻型零件，生产类型为大批生产。

二．选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图

１.选择毛坯

该零件材料为ＨＴ２００，考虑到零件的结构以及材料，选择毛坯为铸件，由于零件年产量为２２２２件，属于批量生产，而且零件的轮廓尺寸不大，故采用金属型铸造。这从提高生产率，保证加工精度以及节省材料上考虑，是合理的。

２.确定机械加工余量，毛坯尺寸和公差

参见本书第五章第一节，灰铸铁的公差及机械加工余量按表５-３和表５-４确定。要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量，应先确定如下各项因素。

（1）铸件机械加工余量等级　该值由铸件的成型方法和材料确定，成型方法为金属型铸造，材料为灰口铸铁，确定加工余量等级为Ｄ～Ｆ。

（2）铸件尺寸公差　根据表５-３毛坯铸件的基本尺寸处于１００～１６０之间，而铸件的尺寸公差等级取为８级，取铸件的尺寸公差为１.８mm。

３.确定机械加工余量

根据查得的毛坯的加工余量等级为Ｄ～Ｆ，以及铸件的尺寸，定铸件的机械加工余量为１.５mm。

４.确定毛坯尺寸

根据成型零件的基本尺寸，以及确定的机械加工余量和铸件的尺寸公差确定毛坯的尺寸为基本尺寸加上２.４mm。

５.确定毛坯尺寸公差

根据表５-３毛坯的尺寸公差等级去为８级，确定尺寸公差为１.８mm。

６.设计毛坯图

毛坯图如下图所视。

三.选择加工方法，制定工艺路线

1.定位基准的选择

本零件是带孔的杆状零件，孔是其设计基准，在铣削零件的三个平面以及钻孔的时侯，都应以孔为定位基准，避免基准不重合误差的产生，在铣削底面时应该以不需要加工的面为粗定位基准。

2.零件表面加工方法的选择

本零件的加工面有端面，内孔，螺纹孔，其中端面有一个大底面和二个小端面，内孔有φ25mm和φ12.7mm各一个孔，螺纹孔有M6和M8各一个。材料为灰铸铁。以公差等级和表面粗糙度要求，参考本指南有关资料，其加工方法选择如下。

（1）大底面  据表面粗糙度3.2，考虑加工余量的安排，根据表5-16选用先粗铣后半精铣的方法加工。

（2）25mm的孔  根据表面粗糙度，选公差等级为IT8，根据表5-15选用先钻后扩再粗铰再精铰的加工方法。

（3）端面一  据表面粗糙度6.3，根据表5-16采用铣削的加工方法，铣一刀。

（4）12.7mm的孔  根据表5-15选用钻削的加工方法。

（5）端面二  根据表面粗糙度3.2，根据表5-16选用先粗铣后半精铣的加工方法。

（6）M6螺纹孔  根据螺纹的加工方法，选用先钻后倒角再攻丝的加工方法。

（7）M8螺纹孔  根据螺纹的加工方法，选用先钻后倒角再攻丝的加工方法。

3.制定工艺路线

根据该零件的结构以及需要选用的定位基准，按照先加工基准面，以及先粗后精的的原则，该零件应先加工大底面，再钻孔，再加工其他表面的方法，具体工艺路线如下：

工序Ⅰ：以不需要加工的底面为粗基准，铣削另一个底面。

工序Ⅱ：以铣削过的底面和直径45的外圆表面定位，钻直径25的孔。

工序Ⅲ：以铣削过的底面和钻削后的孔和一个支撑为定位，铣削端面一，保证长度30mm的尺寸。

工序Ⅳ：以铣削过的底面和钻削后的孔和一个支撑为定位，钻削直径12.7的孔。

工序Ⅴ：以铣削过的底面和钻削后的孔和一个支撑为定位，铣削端面二，保证长度90mm的尺寸。

工序Ⅵ：以铣削过的底面和钻削后的孔和一个支撑为定位，加工M6的螺纹孔。

工序Ⅶ：以铣削过的底面和钻削后的孔和一个支撑为定位，加工M8的螺纹孔。

四.工序设计（工序40，50，80）。

1．选择加工设备与工艺装备

(1).选择机床    根据不同的工序选择机床。

a)工序40是粗铣。

工序的工步数不多，成批生产不要求很高的生产率，故选用立式铣床。根据零件外廓尺寸，精度要求，选用X51式立式铣床即能满足要求。

b)工序50是钻、扩孔,80是钻孔、锪孔、攻螺纹。

由于加工面位置分散，表面粗糙度数值要求不同，因而选择Z535钻床。

(2).选择夹具    

本零件结构不规则，不易进行装夹、定位，故工序40，50，80均选择专用夹具。

(3).选择刀具    根据不同的工序选择刀具。

a)工序40铣端面时，在立式铣床上加工，所以选择端铣刀。按表查得，选用镶齿套式面铣刀根据零件加工尺寸，所选铣刀直径D＝32mm，齿数Z＝4。材料选择硬质合金钢。

b)工序50钻孔时，选择高速钢麻花钻头d＝12mm，长度L＝102mm，齿数Z＝3。材料选择高速钢。

c)工序80钻孔时，选择高速钢麻花钻头d＝7mm，长度L＝150mm，齿数Z＝3。材料选择高速钢。

d)工序50扩孔时，选择高速钢锥柄扩孔钻的d=12.7mm, 长度L＝102mm，齿数Z＝3。材料选择高速钢。

e)工序80锪孔时，选择带导柱直柄平底锪钻。直径d＝14mm，d1=6.6mm，长度L＝150mm。材料选择高速钢。

f)工序80攻螺纹时，根据螺纹公称直径选择M8丝锥，直径d＝10mm，长度L＝72mm，螺距P＝1.25。

(4).选择量具    

本零件属成批生产，一般情况下尽量采用通用量具。根据零件表面的精度要求、尺寸和形状特点，参考有关资料，选择如下。

a)选择加工平面所用量具。

铣端面，选择读数值0.02，测量范围0～150游标卡尺。

b)选择加工孔所用量具。

Φ12.7mm孔经过钻，扩两次加工，选择读数值0.01，测量范围5～30的内径千分尺。M8×6H螺纹经过钻,锪孔，攻螺纹加工，钻,锪孔时选择读数值0.01，测量范围5～30的内径千分尺，攻螺纹时选择螺纹塞规进行测量。

2．确定工序尺寸

本零件各工序加工余量，工序尺寸及公差，表面粗糙度见下表。  

（mm）

工序40　粗铣钢球孔端面

1.切削用量    

本工序为铣，已知加工材料为HT200，铸件；机床为X51式立式铣床，工件装夹在专用夹具上。

（1）确定背吃刀量aP        本工序加工余量aP=3mm。

（2）确定每齿进给量fz 本工序要求加工表面粗糙度为Ra≤6.3μm，侧面表面粗糙度为Ra≤12.5μm，于是取每转进给量fr=0.6mm/r，则fz=fr/z=0.15mm/z

（3）选择铣刀磨钝标准及寿命        查表得后刀面最大磨损限度为0.5mm，刀具寿命为180min

（4）确定切削速度v和工作台每分钟进给量fM   

 当寿命为180min，d0/z=32/4=8，aP=3mm，fz=0.15mm/z时，v=90m/min，n=1000r/min，fM=316mm/min。其修正系数为kMv= kMn= kMfn=0.

     Kkrv= kkrn= kkrfn=1.1

所以v=91m/min  n=1100r/min  fM=309.4mm/min

     根据X51立式铣床说明书选择

    n=1225r/min    fM=300mm/min

      则实际切削速度和每齿进给量为

     v=94.3m/min    fz=0.14mm/z

2.基本时间    

经计算平面铣削长度为30mm，入切量及超切量取铣刀直径的一半。

故铣削该平面的基本时间为

               Ti= (30+15)/300=9s

工序50　　加工φ12.7×4.4盲孔

本工序为钻，已知加工材料为HT200，铸件；机床为Z535立式钻床，工件装夹在专用夹具上。

1).确定粗加工Φ12.7mm孔的切削用量。所选刀具为直柄麻花钻。

Ⅰ. 确定背吃刀量ap    

钻孔粗加工双边余量12mm，显然ap＝12/2＝6mm。

Ⅱ. 确定进给量f    

根据表5-127，在高速钢钻头钻孔时，麻花钻直径为φ12mm,进给量f＝0.31～０.39mm/r，选择进给量为0.32mm/r。

Ⅲ. 选择钻头磨钝标准及耐用度   

 根据表5-130, 高速钢钻头粗加工灰铸铁，后刀面最大磨损限度0. 5～0.8，取值为0.6。根据表5-130, φ5.８mm高速钢钻头平均寿命T＝20min。

Ⅳ. 确定切削速度v      

根据表2-13,钻孔时切削速度的计算公式

其中＝9.5，＝12mm， T＝20min，m＝0.125，＝2.9mm，Xv＝0，

     fz＝0.32，＝0.55，＝0.25，＝0.75×0.84。

计算得：v＝12.3m/min。

2).确定扩Φ12.7mm孔的切削用量。所选刀具为高速钢扩刀。

Ⅰ. 确定背吃刀量ap    

扩孔双边余量0.7mm，显然ap＝0.7/2＝0.35mm。

Ⅱ. 确定进给量f    

根据表5-128，在高速钢扩孔时，加工材料为灰铸铁，扩刀直径为φ12.7mm,进给量f＝0. 5～0.6mm/r，选择进给量为0.5mm/r。

Ⅲ. 选择扩刀磨钝标准及耐用度    

根据表5-130, 高速钢扩刀加工灰铸铁，后刀面最大磨损限度0. 4～0.6，取值为0.5。根据表5-130, φ12.7mm扩刀加工灰铸铁平均寿命T＝60min。

Ⅳ. 确定切削速度v     

 根据表2-13,扩孔时切削速度的计算公式

其中＝15.6，＝12.7mm， T＝60min，m＝0.3，＝0.1mm，Xv＝0.1，

    fz＝0.5，＝0.5，＝0.2，＝0.75×0.84。

计算得：v＝12.5m/min。

2.基本时间

    (1).确定粗加工Φ12.7mm孔的基本时间

根据表2-26，钻孔的基本时间为

其中＝60°，，＝1~4＝2mm，D＝12mm，＝4.4mm，

f＝0.32mm/r，n＝10.5r/s。

计算得：T＝5.5s。

(2).确定扩Φ12.7mm孔的基本时间

根据表2-26，扩孔的基本时间为

其中＝60°，，＝4.4mm，D＝12.7mm，＝5.8，

＝9mm，f＝0.5mm/r，n＝10.5r/s。

计算得：T＝6.3s。

工序80　　钻沉头孔及攻螺纹

本工序为钻，已知加工材料为HT200，铸件；机床为Z535立式钻床，工件装夹在专用夹具上。

1．切削用量

(1).确定粗加工M8螺纹底孔的切削用量。所选刀具为直柄麻花钻。

Ⅰ. 确定背吃刀量ap    

钻孔粗加工双边余量6.4mm，显然ap＝6.4/2＝3.2mm。

Ⅱ. 确定进给量f   

 根据表5-127，在高速钢钻头钻孔时，麻花钻直径为

φ6.4mm,进给量f＝0.27～０.33mm/r，选择进给量为0.3mm/r。

Ⅲ. 选择钻头磨钝标准及耐用度    

根据表5-130, 高速钢钻头粗加工灰铸铁，后刀面最大磨损限度0. 5～0.8，取值为0.6。根据表5-130, φ6.4mm高速钢钻头平均寿命T＝20min。

Ⅳ. 确定切削速度v      

根据表2-13,钻孔时切削速度的计算公式

其中＝9.5，＝6.4mm， T＝20min，m＝0.125，＝2.9mm，Xv＝0，

 fz＝0.3，＝0.55，＝0.25，＝0.75×0.84。

计算得：v＝12.7m/min。

(2).确定锪孔的切削用量。所选刀具为带导柱直柄平底锪钻。

Ⅰ. 确定背吃刀量ap    

锪孔双边余量6mm，显然ap＝6/2＝3mm。

Ⅱ. 确定进给量f    

根据表5-128，在高速钢铰刀铰孔时，加工材料为灰铸铁，锪刀直径为φ14mm,进给量f＝0. 5～0.6mm/r，选择进给量为0.5mm/r。

Ⅲ. 选择锪刀磨钝标准及耐用度   

 根据表5-130, 高速钢锪刀加工灰铸铁，后刀面最大磨损限度0. 4～0.6，取值为0.5。根据表5-130, φ14mm锪刀加工灰铸铁平均寿命T＝60min。

Ⅳ. 确定切削速度v      

根据表2-13,锪孔时切削速度的计算公式

其中＝15.6，＝14mm， T＝60min，m＝0.3，＝0.1mm，Xv＝0.1，

 fz＝0.5，＝0.5，＝0.2，＝0.75×0.84。

计算得：v＝8.3m/min。

 (4).确定攻M8螺纹的切削用量。所选刀具为M8丝锥。

Ⅰ. 确定背吃刀量ap    

攻M8螺纹双边余量1.3mm，显然ap＝1.3/2＝0.65mm。

Ⅱ. 确定进给量f    

根据表5-127，攻M8螺纹时，加工材料为灰铸铁，进给量为0.3mm/r。

Ⅲ. 确定切削速度v    

根据表5-142，螺纹直径8mm，螺距1.25，加工灰铸铁，查表得v＝8m/min。

2.基本时间

(1).确定粗加工M8螺纹底孔的基本时间

根据表2-26，钻孔的基本时间为

其中＝60°，，＝1~4＝2mm，D＝6.4mm，＝20mm，

f＝0.3mm/r，n＝10.5r/s。

计算得：T＝10s。

(2).确定锪M8螺纹底孔的基本时间

根据表2-26，锪孔的基本时间为

其中＝60°，，D＝14mm，＝6.6mm，

＝3mm，f＝0.5mm/r，n＝6.67r/s。

计算得：T＝5.3s。

 (3).确定攻M8螺纹的基本时间

根据表2-30，攻螺纹的基本时间为

其中＝(1~3)P，＝（2~3）P，P＝1.25，＝18mm，f＝0.3mm/r，n＝6.67r/s，i＝1。

计算得：T＝28.5s。

五．夹具设计

本夹具是工序60在。所设计的夹具装配图如图1-1所示，零件图如图1-2所示。

(1).定位方案   

 工件以端面及φ25mm内孔及一支承定位，采用一面一孔一支承定位方案。其中端面3个自由度，以φ32mm内孔放置定位轴2个自由度，以φ10mm的支承1个自由度。

(2).夹紧机构    

根据零件的定位方案、加工方法、生产率要求，运用手动夹紧可以满足。采用螺旋压板夹紧机构，通过拧紧右侧夹紧螺母15使工件夹紧，有效提高了工作效率。手动螺旋夹紧是可靠的，可免去夹紧力计算。

(3).对刀装置    

采用钻模板对刀。选用JB/T 8045.2-1999可换钻套，衬套与钻模板配合实现对刀，配合公差分别为H7/n6、H7/f6。钻模板使用两个支承钉定位保证其加工位置与孔轴线垂直。钻套高度H=0.5D=3mm。

(4).夹具与机床连接元件    

采用夹具体座耳结构与机床连接，用T形螺栓固定。

(5).夹具体   

 由于是钻夹具，不需安装定位元件来确定夹具在工作台面上的位置，只需设计座耳与机床连接。

(6).使用说明    

安装工件时，先将工件定位孔装入定位轴，安装开口垫圈，用夹紧螺母拧紧，夹紧元件。

定位时，将钻模板拨下，通过调整支承钉，调整加工位置，以保证钻孔时的位置精度，调整好后用锁紧螺母1固定。

(7). 结构特点    

该夹具结构简单，操作方便，容易铸成，加工定位方便，利于钻孔加工。

七．设计小结

通过本次设计过程，我对机械制造技术基础，机械制造装备设计和大部分专业课知识进行了复习，加深了对专业课知识的认识，同样了解到了自己在知识实际运用方面的不足。在设计中，我通过查寻各种资料，结合所学知识，在老师的指导下掌握了夹具设计的过程方法，更加深该了机械行业需要严谨态度的认识。本次设计对以后的专业课设计，毕业设计都起到了很大的作用，同样为以后工作打下了基础。

八．参考文献

机械制造技术基础课程设计指南     主编：崇凯     化学工业出版社

机械设计课程设计手册     主编：吴宗泽 罗圣国    高等教育出版社

机床夹具图册             主编：孟宪栋 刘彤安    机械工业出版社

金属切削机床夹具设计手册          上海柴油机厂工艺设备研究所编

                                                机械工业出版社

机械制造装备设计         主编：李庆余 张佳      机械工业出版社

机械制造工程原理         主编：冯之敬           清华大学出版社

机械加工工艺师手册       主编：杨叔子           机械工业出版社