CA6140杠杆课程设计说明书

1.引言

机械专业课程设计是以机械专业知识为基础的设计，在课程设计中能发现很多问题，同时也能学会很多。理论与实践的结合，才是最完美的。通过对此门学科的课程设计，我们在各方面得到了锻炼。

⒈能熟练运用机械专业的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识，正确的解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线的安排、工艺尺寸的确定等问题，保证零件的加工质量。

⒉提高结构设计能力。通过设计夹具的训练，获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、既经济合理又能保证加工质量的夹具的能力。

⒊学会使用手册及图表资料。

⒋对所学的知识得到了复习，在此基础上有了一定的创新能力。

通过对CA6140杠杆831009的工艺及夹具设计，汇总所学专业知识如一体(如《互换性与测量技术基础》、《机械设计》、《机械制造技术基础》、《塑料成型工艺与模具设计》、《材料成型基础》、《机械制造装备设计》等)。让我们对所学的专业课得以巩固、复习及实用，在理论与实践上有机结合；使我们对各科的作用更加深刻的熟悉与理解，并为以后的实际工作奠定坚实的基础！

5.提高解决问题的能力。机械专业在社会上的应用以深入到各个方面，正确掌握专业知识与社会实践的应用已十分重要。同时在遇到问题时，解决问题的能力也是非常重要的。

2.杠杆加工工艺规程设计

2.1.零件的分析

2.1.1零件的作用

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。要求零件的配合要符合要求。

2.1.1零件的工艺分析

零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，为此以下是杠杆需要加工表面以及加工表面的位置要求。所加工零件立体图如下

现分析如下：

（1）主要加工面：

1）小头钻Φ0.023025+以及与此孔相通的Φ14阶梯孔、M8螺纹孔；

2）钻Φ0.1012.7+锥孔及铣Φ0.1012.7+锥孔平台；

3）钻2—M6螺纹孔；

4）铣杠杆底面及尺寸80mm 的侧面。

（2）主要基准面：

1）以Φ45外圆面为基准的加工表面

这一组加工表面包括：Φ0.023025+的孔、杠杆下表面

2）以Φ0.023025+的孔为中心的加工表面

这一组加工表面包括：Φ14阶梯孔、M8螺纹孔、Φ0.1012.7+锥孔及Φ

0.1012.7+锥孔平台、2—M6螺纹孔及其倒角。其中主要加工面是M8螺纹

孔和Φ0.1012.7+锥孔平台。

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： 本套夹具中用于加工Φ25孔的是立式钻床。工件以Φ25孔下表面及Φ45孔外圆面为定位基准，在定位块和V 型块上实现完全定位。加工Φ25时，由于孔表面粗糙度为 1.6a R m μ=。主要采用钻、扩、铰来保证其尺寸精度。

本套夹具中用于加工杠杆的小平面和加工Φ12.7是立式铣床。

工件以0.023025+Φ 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 6.3a R m μ=。其中主要的加工表面是孔Ф12.7，要用Ф12.7钢球检查。

本套夹具中用于加工与Φ25孔相通的M8螺纹底孔是用立式钻

床。工件以0.023025+Φ孔及其下表面和尺寸17mm 右端面作为定位基准，

在大端面长圆锥销、支承板和支承钉上实现完全定位。加工M8螺纹底孔时，先用Φ6.7麻花钻钻孔，再用M8的丝锥攻螺纹。

2.2杠杆加工的主要问题和工艺过程设计

2.2.1选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图

（1）零件的材料

HT200。根据要求为中批生

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。便于

铸造和加工工艺过程，而

且还可以提高生产率。

（2）确定机械加工

余量，毛坯尺寸和公差

根据《机械加工工艺

手册》表2.3-6，其成型方法为金属型铸造，CT为7~9级，MA为F。所以取铸件的尺寸公差等级为8级，查表2.3-9，铸件的尺寸公差为1.8mm，根据毛坯的加工余量等级为F，加工的加工余量为2.0mm.

(3) 确定毛坯尺寸

根据零件的尺寸基本尺寸，毛坯的尺寸为基本尺寸加上2.9mm.

（4）设计毛坯图

如右图示

2.2.2基面的选择

（1）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，利用一个V形块支承 45圆的外轮廓作主要定位，以限制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。

（2）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。

2.2.

3.零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，根据机械加工工艺手册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，根据机械加工工艺手册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，根据机械加工工艺手册采用铣削的加工方法，铣一刀。

（4）12.7mm的孔根据机械加工工艺手册选用钻削的加工方法。

（5）端面二根据表面粗糙度3.2，根据机械加工工艺手册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。

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

2.2.4确定工艺路线

工艺方案一

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5钻Ф14孔，再加工螺纹孔M8”变为“工序7粗精铣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太大程度的帮助。

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。最终工艺过程如下：

（1）选择刀具

a)工序1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＝80mm，齿数Z＝4。材料选择硬质合金钢。

b)工序4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5钻孔时，选择高速钢麻花钻头d＝6.7mm，长度L＝150mm，齿数Z＝3。材料选择高速钢。

d)工序4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5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5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。

g)工序6铣削平面，选择高速钢镶齿铣刀，铣刀直径D=80

（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。

2.2.5确定切削用量

工序6 铣尺寸80mm 侧面

本工序为铣，已知加工材料为HT200，铸件；机床为X52K ，工件装夹在专用夹具上。

(1)选择刀具

根据《机械加工工艺手册》表4.4-5选择背吃刀量ap=2mm ，铣

削宽度ae ≤5mm 时，直径d0=80mm,ap ≤70mm.故取铣刀直径

do=80mm 的高速镶齿圆柱铣刀，齿数z=6

（2）确定每齿进给量fz 本工序的本工序要求加工表面粗糙度为Ra ≤6.3μm ，机床X52K 的功率为7.5KW,铣刀的每齿进给量为

0.1~0.3，去fz=0.3mm/z.

(3)根据由《机械制造工艺设计手册》表3-30知,高速钢镶齿圆柱铣刀的切削速度为0.3m/s,即18m/min 。

则机床主轴转速 n=D v π1000=1000×18/(3.14 ×80)=71.7r/min

由《切削用量简明手册》表2.35取n ＝75r/min

进而由n=D v π1000可反推得实际切削速度为 V ＝1000Dn π=1000758014.3??=18.8m/min (4)进给速度

Vf=fz ×n=0.3×6×75=135mm/min

（5）走刀量ap=fz*z=0.3×6=1.8mm/r

2.2.6确定基本工时

（1）粗铣时基本工时根据《切削用量简明手册》基本工时公式tm=L/Vfm

由毛坯尺寸可知l=40mm,根据《切削用量简明手册》表3.25，y+△=15mm，故tm1=(40+15)/135=0.4min

（2）精铣时 ae=0.9mm取n=37.5r/min，v=3.14×80×

37.5/1000=9.4m/min

fm=0.3×6×37.5=67.5mm/min,vf=47.5mm/min

故精铣基本工时tm2=L/Vfm，其中L=L+y+△,l=40mm,根据《切削用量简明手册》表3.25，y+△=11mm，则tm2=(40+11)/67.5=0.76min 2.3小结

机械加工工艺规程是规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件。对加工工艺规程的设计，可以了解了加工工艺对生产、工艺水平有着极其重要的影响。生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺来体现。

3 专用夹具设计

3.1粗精铣尺寸为80mm的侧面夹具设计

为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度。在加工杠杆零件时，需要设计专用夹具。

根据任务要求中的设计内容，需要设计加工工艺孔Φ25夹具、铣宽度为30mm的下平台夹具及钻M8底孔夹具各一套。其中加工工艺孔的夹具将用于组合钻床，刀具分别为麻花钻、扩孔钻、铰刀对工件上的工艺孔进行加工。铣宽度为30mm的下平台将用于组合铣床，刀具为硬质合金端铣刀对杠杆的Φ25孔下表面进行加工。钻M8底孔夹具采用立式钻床，先用麻花钻钻孔，再用丝锥攻螺纹。

本夹具是工序6的夹具设计，夹具装配图如图示

3.1.1定位基准的选择

工件以30mm右端面和孔φ25mm圆、17mm右端面为基准，装

夹工件。

3.1.2定位方案

工件以30mm右端面及φ25mm内孔及一支承定位，采用一面一孔一支承定位方案。其中端面限制3个自由度，以φ25mm内孔放置定位轴限制2个自由度，以定位块的支承限制1个自由度。

3.1.3定位误差分析

由于轴的轴向尺寸的设计基准与定位基准重合，故轴向尺寸无基准不重合度误差。径向尺寸无极限偏差、形状和位置公差，故径向尺寸无基准不重合度误差。即不必考虑定位误差，只需保证夹具的定位心轴的制造精度和安装精度。

3.1.4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。采用螺母夹紧机构，通过拧紧两侧夹紧螺母使工件夹紧，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。

3.1.5夹具体槽型与对刀装置设计

定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台U形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。定向键可承受铣削时产生的扭转力矩，可减轻夹紧夹具的螺栓的负荷，加强夹具在加工中的稳固性。

根据参考文献《机械夹具设计手册》定向键的结构如图所示。

图示定向键

根据参考文献[11]夹具U 型槽的结构如图3.8所示。

图3.8 U 型槽

主要结构尺寸参数如下表3.5所示。

表3.5 U 型槽的结构尺寸

对刀装置由对刀块来实现，用来确定刀具与夹具的相对位置。 由于本道工序是完成杠杆80mm 侧面的粗精铣加工，所以选用圆形对刀块。根据GB699-88圆形对刀块尺寸可知，D=16mm,d1=10mm,h=6mm.

3.1.6夹具设计及操作的简要说明

本夹具用于在立式铣床上加工杠杆的尺寸80mm 侧面。工件以0.023025+Φ孔及端面和水平面底为定位基准，在阶梯轴、六角支承和定位

块实现完全定位。夹具上装有对刀块装置，可使夹具在一批零件的加工之前很好的对刀。采用螺母夹紧工件。当加工后，可松开螺母、支承来取出工件。如夹具装配图XJ-03所示。

总 结

在老师的指导下，顺利的完成了机械制造课程专业设计。通过课程设计，收获是颇多的。

通过对实际零件的功用分析、工艺分析、机械加工工艺设计及夹具设计等的学习，对于一些课程知识有了进一步的认识。对理论知识在实践中的应用有了更深的理解。在查询资料中，根据实际的情况完成零件夹具的设计，使自己更加形象的理解了理论知识在实际中的运用。激发了自己的学习积极性，在设计中需要系统的掌握知识，并实践化，加深对理论知识的理解。

在这次课程设计中，我按照课程设计任务书的要求和进度完成了零件的夹具设计。期间遇到了很多问题，通过与老师的交流，查阅资料，了解了许多有用的知识，完全达到了培养实际动手设计能力的目的。这种类型的实践类学习对以后的工作发展和问题的解决起到了铺垫和指引作用。

感谢老师的指导，感谢老师为这次课程设计所付出的巨大努力。你们辛苦了！

参考文献

【1】孙丽媛.机械制造工艺及专用夹具设计指导.冶金工业出版社.2010

【2】艾兴,肖诗纲.切削用量简明手册.机械工业出版社.2002 【3】崇凯.机械制造技术基础课程设计指南.化学工业出版社.2006 【4】毛平淮.互换性与测量技术基础.机械工业出版社.2010 【5】龚定安,蔡建国.机床夹具设计原理.陕西科学技术出版社.1981

【6】成大先.机械设计手册.化学工业出版社.2004

【7】黄如林.切削加工简明实用手册.化学工业出版社.2004 【8】张耀宸.机械加工工艺设计实用手册.航空工业出版社.1993 【9】吕明.机械制造技术基础.武汉理工大学出版社.2011

【10】胡城立,朱敏.材料成型基础.武汉理工大学出版社.2009 【11】孟少农.机械加工工艺手册.机械工业出版社.1991 【12】冯辛安.机械制造装备设计.机械工业出版社.2005