1、CA6140車床杠桿加工工藝及夾具設計目錄1緒論32杠桿加工工藝規程62.1零件的分析62.11零件的作用62.12零件的工藝分析62.2杠桿加工的主要問題和工藝過程設計所應采取的相應措施72.21確定毛坯的制造形式72.22基面的選擇72.23確定工藝路線82.24機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定92.25確定切削用量102.26確定基本工時203.夾具的設計244.總結275.參考文獻271緒論加工工藝及夾具是對所學專業知識的一次鞏固，是在進行社會實踐之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習，也是理論聯系實際的訓練。機床夾具已成為機械加工中的重要裝備。機床夾具的設計和使用是促進生產

2、發展的重要工藝措施之一。隨著我國機械工業生產的不斷發展,機床夾具的改進和創造已成為廣大機械工人和技術人員在技術革新中的一項重要任務。 夾具的基本結構及夾具設計的內容：按在夾具中的作用,地位結構特點,組成夾具的元件可以劃分為以下幾類:(1)定位元件及定位裝置；(2)夾緊元件及定位裝置(或者稱夾緊機構)； (3)夾具體；(4)對刀,引導元件及裝置(包括刀具導向元件,對刀裝置及靠模裝置等)；(5)動力裝置；(6)分度,對定裝置；(7)其它的元件及裝置(包括夾具各部分相互連接用的以及夾具與機床相連接用的緊固螺釘,銷釘,鍵和各種手柄等)；每個夾具不一定所有的各類元件都具備,如手動夾具就沒有動力裝置,一般

3、的車床夾具不一定有刀具導向元件及分度裝置。反之,按照加工等方面的要求,有些夾具上還需要設有其它裝置及機構,例如在有的自動化夾具中必須有上下料裝置。專用夾具的設計主要是對以下幾項內容進行設計：（1）定位裝置的設計；（2）夾緊裝置的設計；（3）對刀-引導裝置的設計；（4）夾具體的設計；（5）其他元件及裝置的設計。 由于能力所限，經驗不足，設計中還有許多不足之處，希望各位老師多加指教。所加工的零件圖如下所示：2. 杠桿加工工藝規程設計2.1零件的分析零件的作用題目給出的零件是CA6140的杠桿。它的主要的作用是用來支承、固定的。要求零件的配合要符合要求。零件的工藝分析零件的材料為HT200，灰鑄鐵生

4、產工藝簡單，鑄造性能優良，但塑性較差、脆性高，為此以下是杠桿需要加工表面以及加工表面的位置要求。現分析如下：（1）主要加工面：1）小頭鉆以及與此孔相通的14階梯孔、M8螺紋孔；2）鉆錐孔及銑錐孔平臺；3）鉆2M6螺紋孔；4）銑杠桿底面及2M6螺紋孔端面。（2）主要基準面：1）以45外圓面為基準的加工表面這一組加工表面包括：的孔、杠桿下表面2）以的孔為中心的加工表面這一組加工表面包括：14階梯孔、M8螺紋孔、錐孔及錐孔平臺、2M6螺紋孔及其倒角。其中主要加工面是M8螺紋孔和錐孔平臺。 杠桿的25孔的軸線合兩個端面有著垂直度的要求。現分述如下：用于加工25孔的是立式鉆床。工件以25孔下表面及45孔

5、外圓面為定位基準，加工25時，由于孔表面粗糙度為。主要采用鉆、擴、鉸來保證其尺寸精度。用于加工杠桿的小平面和加工12.7是立式銑床。工件以 孔及端面和水平面底為定位基準，加工表面：包括粗精銑寬度為30mm的下平臺、鉆12.7的錐孔，由于30mm的下平臺的表面、孔表面粗糙度都為。其中主要的加工表面是孔12.7，要用12.7鋼球檢查。用于加工與25孔相通的M8螺紋底孔是用立式鉆床。工件以孔及其下表面和寬度為30mm的下平臺作為定位基準，在大端面長圓柱銷、支承板和支承釘上實現完全定位。加工M8螺紋底孔時，先用7麻花鉆鉆孔，再用M8的絲錐攻螺紋。2.2杠桿加工的主要問題和工藝過程設計所應采取的相應措施

6、確定毛坯的制造形式零件的材料HT200。由于年產量為4000件，達到大批生產的水平，而且零件的輪廓尺寸不大，鑄造表面質量的要求高，故可采用鑄造質量穩定的，適合大批生產的金屬模鑄造。便于鑄造和加工工藝過程，而且還可以提高生產率。基面的選擇（1）粗基準的選擇 對于本零件而言，按照粗基準的選擇原則，選擇本零件的不加工表面是加強肋所在的肩臺的表面作為加工的粗基準，可用裝夾對肩臺進行加緊，利用一個V形塊支承45圓的外輪廓作主要定位，以限制z、z、y、y四個自由度。再以一面定位消除x、x兩個自由度，達到完全定位,就可加工25的孔。（2）精基準的選擇 主要考慮到基準重合的問題，和便于裝夾，采用25的孔作為精

7、基準。確定工藝路線工藝路線方案一工序1粗精銑25孔下表面工序2鉆、擴、鉸孔使尺寸到達mm工序3粗精銑寬度為30mm的下平臺工序4鉆12.7的錐孔工序5加工M8螺紋孔，锪鉆14階梯孔工序6粗精銑2-M6上端面工序7鉆2-M6螺紋底孔孔，攻螺紋孔2-M6工序8檢查工藝路線方案二工序1粗精銑25孔下表面工序2鉆、擴、鉸孔使尺寸到達mm工序3粗精銑寬度為30mm的下平臺工序4鉆12.7的錐孔工序5粗精銑2-M6上端面工序6鉆2-M6孔，加工螺紋孔2-M6工序7加工M8螺紋孔，锪鉆14階梯孔工序8檢查工藝路線的比較與分析：第二條工藝路線不同于第一條是將“工序5鉆14孔，再加工螺紋孔M8”變為“工序7粗精

8、銑M6上端面”其它的先后順序均沒變化。通過分析發現這樣的變動影響生產效率。而對于零的尺寸精度和位置精度都沒有太大程度的幫助。以25mm的孔子外輪廓為精基準，先銑下端面。再鉆錐孔，從而保證了兩孔中心線的尺寸與右端面的垂直度。符合先加工面再鉆孔的原則。若選第二條工藝路線而先上端面， 再“鉆14孔，加工螺紋孔M8”不便于裝夾，并且毛坯的端面與軸的軸線是否垂直決定了鉆出來的孔的軸線與軸的軸線是非功過否重合這個問題。所以發現第二條工藝路線并不可行。從提高效率和保證精度這兩個前提下，發現第一個方案也比較合理，所以決定以第一方案進行生產。所以工藝路線決定如下：工序1粗精銑杠桿下表面。保證粗糙度是3.2選用立

9、式升降臺銑床X52K。工序2加工孔25。鉆孔25的毛坯到22mm；擴孔22mm到24.7mm；鉸孔24.7mm到mm。保證粗糙度是1.6采用立式鉆床Z535。采用專用夾具。工序3粗精銑寬度為30mm的下平臺，仍然采用立式銑床X52K，用組合夾具。工序4鉆12.7的錐孔，采用立式鉆床Z535，為保證加工的孔的位置度，采用專用夾具。工序5加工螺紋孔M8，锪鉆14階梯孔。用組合夾具，保證與垂直方向成10。工序6粗精銑M6上端面，用立式銑床X52K，使用組合夾具。工序7鉆2-M6螺紋底孔、攻2-M6螺紋用立式鉆床Z535，為保證加工的孔的位置度，采用專用夾具工序8檢查2.2.4機械加工余量、工序尺寸及

10、毛坯尺寸的確定杠桿的材料是HT200，毛坯的重量0.85kg，生產類型為大批生產。由于毛坯用采用金屬模鑄造,毛坯尺寸的確定如下：毛坯與零件不同的尺寸有：從零件圖可以看出臺階已被鑄出,所以選擇銑刀類型及尺寸可用6mm的銑刀進行粗加工,半精銑與精銑的加工余量都為0.5mm。1）加工25的端面，粗加工2mm到金屬模鑄造的質量和表面的粗糙度要求，精加工1mm，同理上下端面的加工余量都是2mm。2）對25的內表面加工。由于內表面有粗糙度要求1.6。可用一次粗加工1.9mm，一次精加工0.1mm就可達到要求。3）加工寬度為30mm的下平臺時，用銑削的方法加工臺肩。由于臺肩的加工表面有粗糙度的要求，而銑削的

11、精度可以滿足，故采取分四次的銑削的方式，每次銑削的深度是2.5mm。 4）鉆錐孔12.7時要求加工一半，留下的余量裝配時鉆鉸，為提高生產率起見，仍然采用12的鉆頭，切削深度是2.5mm。5）鉆14階梯孔，由于粗糙度要求，因此考慮加工余量2mm。可一次粗加工1.85mm，一次精加工0.15就可達到要求。6）加工M8底孔，考慮加工余量1.2mm。可一次鉆削加工余量1.1mm，一次攻螺紋0.1就可達到要求。7）加工2-M6螺紋，考慮加工余量1.2mm。可一次鉆削加工余量1.1mm，一次攻螺紋0.1mm就可達到要求。8）加工2-M6端面，粗加工2mm到金屬模鑄造的質量和表面粗糙度要求，精加工1mm，可

12、達到要求。確定切削用量工序1：粗、精銑孔下平面（1）粗銑孔下平面工件材料： HT200，鑄造機床：X52K立式銑床刀具：硬質合金三面刃圓盤銑刀（面銑刀），材料：， ，齒數，此為粗齒銑刀因其單邊余量：Z=1.9mm所以銑削深度：每齒進給量，取銑削速度：取。機床主軸轉速： 式（2.1）式中 V銑削速度； d刀具直徑。由式2.1機床主軸轉速：實際銑削速度：進給量：工作臺每分進給量：（2）精銑孔下平面工件材料： HT200，鑄造機床： X52K立式銑床刀具：高速鋼三面刃圓盤銑刀（面銑刀）：，齒數12，此為細齒銑刀精銑該平面的單邊余量：Z=0.1mm銑削深度：每齒進給量：取銑削速度：取機床主軸轉速，由式

13、（2.1）有：實際銑削速度：進給量，由式（1.3）有：工作臺每分進給量： 工序2：加工孔25到要求尺寸工件材料為HT200鐵，硬度200HBS。孔的直徑為25mm，公差為H7，表面粗糙度。加工機床為Z535立式鉆床，加工工序為鉆、擴、鉸，加工刀具分別為：鉆孔22mm標準高速鋼麻花鉆，磨出雙錐和修磨橫刃；擴孔24.7mm標準高速鋼擴孔鉆；鉸孔25mm標準高速鉸刀。選擇各工序切削用量。（1）確定鉆削用量1）確定進給量 ，由于孔深度比，故。取。鉆頭強度所允許是進給量。由于機床進給機構允許的軸向力，允許的進給量。由于所選進給量遠小于及，故所選可用。2）確定切削速度、軸向力F、轉矩T及切削功率，由插入法

14、得：，由于實際加工條件與上表所給條件不完全相同，故應對所的結論進行修正。，故取，實際切削速度為：，故3）校驗機床功率 切削功率為機床有效功率故選擇的鉆削用量可用。即，相應地，（2）確定擴孔切削用量1）確定進給量 取=0.57mm/r。2）確定切削速度及，取。修正系數：，故 取。實際切削速度為（3）確定鉸孔切削用量1）確定進給量，進給量取小植，取2）確定切削速度及，取，得修正系數，取，實際鉸孔速度（4）各工序實際切削用量 根據以上計算，各工序切削用量如下：鉆孔：，擴孔：，鉸孔：，工序3：粗精銑寬度為30mm的下平臺（1）粗銑寬度為30mm的下平臺加工條件：工件材料： HT200，鑄造。機床：X5

15、2K立式銑床。刀具：硬質合金三面刃圓盤銑刀（面銑刀），材料：， ，齒數，此為粗齒銑刀。因其單邊余量：Z=2mm所以銑削深度：每齒進給量：取 銑削速度：取由式2.1得機床主軸轉速：實際銑削速度：進給量： 工作臺每分進給量： 被切削層長度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入長度： 式（2.2）刀具切出長度：取走刀次數為1。（2）精銑寬度為30mm的下平臺工件材料： HT200，鑄造機床： X52K立式銑床刀具：高速鋼三面刃圓盤銑刀（面銑刀）：， ，齒數12，此為細齒銑刀。精銑該平面的單邊余量：Z=1.0mm銑削深度：每齒進給量，取銑削速度，取機床主軸轉速，由式（2.1）有：實際銑削速度：進給量，由式（2.

16、3）有：工作臺每分進給量： 被切削層長度：由毛坯尺寸可知 刀具切入長度：精銑時刀具切出長度：取走刀次數為1工序4.鉆12.7的錐孔工件材料為HT200鐵，硬度200HBS。孔的直徑為12.7mm，表面粗糙度。加工機床為Z535立式鉆床，鉆孔12mm標準高速鋼麻花鉆，磨出雙錐和修磨橫刃；擴孔12.7mm標準高速鋼擴孔鉆。選擇各工序切削用量。（1）確定鉆削用量1）確定進給量，由于孔深度比，故。取鉆頭強度所允許是進給量。由于機床進給機構允許的軸向力，允許的進給量。由于所選進給量遠小于及，故所選可用。2）確定切削速度、軸向力F、轉矩T及切削功率，由插入法得：，由于實際加工條件與上表所給條件不完全相同，

17、故應對所的結論進行修正。，故取。實際切削速度為：，故3）校驗機床功率 切削功率為機床有效功率故選擇的鉆削用量可用。即，相應地，（2）確定擴孔切削用量1）確定進給量,取=0.57mm/r2）確定切削速度及，取。修正系數：，故 取。實際切削速度為工序5：鉆M8螺紋孔锪鉆14階梯孔（1）加工M8底孔工件材料為HT200鐵，硬度200HBS。孔的直徑為8mm。加工機床為Z535立式鉆床，加工工序為鉆孔至7，選用7的麻花鉆頭。攻M8螺紋，選用M8細柄機用絲錐攻螺紋。切削深度：進給量，取切削速度，取由式（2.1）機床主軸轉速：，取實際切削速度：被切削層長度：刀具切入長度：刀具切出長度：走刀次數為1攻M81

18、.5的螺紋機床：Z535立式鉆床刀具：細柄機用絲錐（）進給量：由于其螺距,因此進給量切削速度，取由式（2.1）機床主軸轉速：，取絲錐回轉轉速：取實際切削速度：（2）锪鉆14階梯孔工件材料為HT200鐵，硬度200HBS。孔的直徑為14mm，表面粗糙度。加工機床為Z535立式鉆床，加工工序為锪鉆，加工刀具為：锪鉆孔14mm小直徑端面锪鉆。 1）確定切削用量確定進給量，由于孔深度比，故，取。鉆頭強度所允許是進給量。由于機床進給機構允許的軸向力（由機床說明書查出），允許的進給量。由于所選進給量遠小于及，故所選可用。確定切削速度、軸向力F、轉矩T及切削功率，由插入法得：，由于實際加工條件與上表所給條件

19、不完全相同，故應對所的結論進行修正。，故取。實際切削速度為，故校驗機床功率 切削功率為機床有效功率故選擇的鉆削用量可用。即，相應地， 工序6：粗精銑M6上端面工件材料為HT200鐵，硬度200HBS。要求粗糙度，用回轉分度儀加工，粗精銑與水平成36的臺肩。用立式銑床X52K，使用組合夾具。（1）粗銑M6上端面工件材料： HT200，鑄造機床：X52K立式銑床刀具：硬質合金三面刃圓盤銑刀（面銑刀），材料：， ，齒數，此為粗齒銑刀。因其單邊余量：Z=2mm所以銑削深度：每齒進給量，取銑削速度，取由式（2.1）機床主軸轉速：實際銑削速度：進給量： 工作臺每分進給量： 被切削層長度：由毛坯尺寸可知，

20、刀具切入長度：刀具切出長度：取走刀次數為1（2）精銑M6上端面加工條件：工件材料： HT200，鑄造。機床： X52K立式銑床。刀具：高速鋼三面刃圓盤銑刀（面銑刀）：， ，齒數12，此為細齒銑刀。精銑該平面的單邊余量：Z=1.0mm銑削深度：每齒進給量，取銑削速度，取機床主軸轉速，由式（1.1）有：實際銑削速度：進給量，由式（2.3）有：工作臺每分進給量： 被切削層長度：由毛坯尺寸可知 刀具切入長度：精銑時刀具切出長度：取走刀次數為1工序7：鉆2-M6工件材料為HT200鐵，硬度200HBS。孔的直徑為6mm。加工機床為Z535立式鉆床，加工工序為鉆孔至5，選用5的麻花鉆頭。攻M6螺紋，選用M

21、6細柄機用絲錐攻螺紋。切削深度：進給量，取切削速度，取由式（2.1）機床主軸轉速：，取實際切削速度：被切削層長度：刀具切入長度：刀具切出長度：走刀次數為1攻M61.5的螺紋機床：Z535立式鉆床刀具：細柄機用絲錐（）進給量：由于其螺距,因此進給量切削速度，取由式（2.1）機床主軸轉速：，取絲錐回轉轉速：取實際切削速度： 被切削層長度：刀具切入長度：刀具切出長度：走刀次數為1工序8：校驗確定基本工時（1）粗銑、精銑25孔下平面加工條件：工件材料：HT200鑄鐵，200MPa機床：X525K機床刀具：高速鋼鑲齒套式面銑刀粗銑的切削工時被切削層長度：由毛坯尺寸可知刀具切入長度：刀具切出長度：取走刀次

22、數為1機動時間：銑削的輔助時間精銑的切削工時被切削層長度：由毛坯尺寸可知 刀具切入長度：精銑時刀具切出長度：取走刀次數為1機動時間：銑削的輔助時間銑25孔下表面的總工時為：t=+=0.34+1.42+0.41+0.41=2.58min（2）鉆孔加工條件：工件材料：HT200鑄鐵，200MPa機床：Z535立式鉆床 刀具：鉆孔標準高速鋼麻花鉆，磨出雙錐和修磨橫刃；擴孔標準高速鋼擴孔鉆；鉸孔標準高速鉸刀鉆孔工時：切入3mm、切出1mm，進給量，機床主軸轉速， 鉸孔：，=（30+3+1）/0.43195=0.41min根據參考文獻5表2.5-41可查得鉆削的輔助時間擴孔工時：切入3mm、切出1mm，

23、進給量，機床主軸轉速=（30+3+1）/0.57275=0.22min根據參考文獻5表2.5-41可查得鉆削的輔助時間鉸孔工時：切入3mm、切出1mm，進給量，機床主軸轉速=（30+3+1）/1.6100=0.21min根據參考文獻5表2.5-41可查得鉆削的輔助時間總工時：t=+=0.41+0.22 +0.21+1.77+1.77+1.77=6.15min（3）粗精銑寬度為30mm的下平臺工件材料：HT200，金屬模鑄造加工要求：粗銑寬度為30mm的下平臺，精銑寬度為30mm的下平臺達到粗糙度3.2。機床：X52K立式銑床刀具：高速鋼鑲齒式面銑刀計算切削工時粗銑寬度為30mm的下平臺進給量f

24、=3mm/z，切削速度0.442m/s，切削深度1.9mm，走刀長度是249mm。機床主軸轉速為37.5z/min。切削工時：=249/(37.53)=2.21min。根據參考文獻5表2.5-45可查得銑削的輔助時間精銑寬度為30mm的下平臺進給量f=3mm/z，切削速度0.442m/s，切削深度0.1mm，走刀長度是249mm。機床主軸轉速為37.5z/min。切削工時：=249/(37.53)=2.21min根據參考文獻5表2.5-45可查得銑削的輔助時間粗精銑寬度為30mm的下平臺的總工時：t=+=2.21+2.21+0.41+0.41=5.24min（4）鉆錐孔12.7工件材料：HT2

25、00，金屬模鑄造，加工要求：粗糙度要求，機床：Z535立式鉆床刀具：高速鋼鉆頭12，計算基本工時用12擴孔12.7的內表面,進給量f=0.64mm/z，切削速度0.193m/s，切削深度是1.5mm，機床主軸轉速為195r/min。走刀長度是36mm。基本工時：=236/(0.64195)=0.58 min。根據參考文獻5表2.5-41可查得鉆削的輔助時間用12.7擴孔12.7的內表面,進給量f=0.64mm/z，切削速度0.204m/s，切削深度是0.5mm，機床主軸轉速為195r/min。走刀長度是36mm。基本工時：=236/(0.64195)=0.58 min。根據參考文獻5表2.5-

26、41可查得鉆削的輔助時間總的基本工時：t=+=4.7min。（5）鉆M8底孔及锪鉆14階梯孔工件材料：HT200，金屬模鑄造，機床：Z535立式鉆床刀具：高速鋼鉆頭7，M8絲錐，14小直徑端面锪鉆鉆M8底孔的工時被切削層長度：刀具切入長度：刀具切出長度：走刀次數為1機動時間：根據參考文獻5表2.5-41可查得鉆削的輔助時間攻M8螺紋的工時被切削層長度：刀具切入長度：刀具切出長度：走刀次數為1機動時間：根據參考文獻5表2.5-41可查得鉆削的輔助時間锪鉆14階梯的工時锪鉆孔進給量，機床主軸轉速，被切削層長度：刀具切入長度：刀具切出長度：走刀次數為1機動時間：由參考文獻5表2.5-41可查得鉆削的

27、輔助時間t=+t=0.19+1.77=1.96min該工序的總工時為： 1.96+0.07+0.05+1.77+1.77=5.62min（6）粗精銑2-M6上端面工件材料：HT200，金屬模鑄造加工要求：達到粗糙度3.2。機床：X52K立式銑床刀具：高速鋼三面刃圓盤銑刀（面銑刀）：， ，齒數12，此為細齒銑刀。粗銑2-M6上端面切削工時被切削層長度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入長度：刀具切出長度：取走刀次數為1機動時間：根據參考文獻5表2.5-45可查得銑削的輔助時間精銑2-M6上端面切削工時被切削層長度：由毛坯尺寸可知 刀具切入長度：精銑時刀具切出長度：取走刀次數為1機動時間：根據參考文獻5表

28、2.5-45可查得銑削的輔助時間銑2-M6上端面切削總工時：t=+=0.17+1.05+0.41+0.41=2.04min（7）鉆2-M6螺紋孔鉆錐孔26到25。用5的鉆頭，走刀長度38mm，切削深度2.5mm，進給量0.2mm/z，切削速度0.51m/s，被切削層長度：刀具切入長度：刀具切出長度：走刀次數為1機動時間：根據參考文獻5表2.5-41可查得鉆削的輔助時間攻M6螺紋被切削層長度：刀具切入長度：刀具切出長度：走刀次數為1機動時間：根據參考文獻5表2.5-41可查得鉆削的輔助時間總工時為：t=2+=3.75min根據該零件的生產綱量為每年產4000件。按一年360天，每天總工作時間為8小時。則每個零件所需的額定時間為：t=3608604000=43.2min。根據計算所得的機動時間加上每道工序間的輔助時間。所用是實際時間為：所以該方案滿足生產要求。3.夾具的設計1.粗精銑2-M6上端面夾具設計本夾具主要用來粗精銑2-M6上端面。由加工本道工序的工序簡圖可