CA6140_车床对开螺母体下部说明书

机 械 制 造 技 术 与 装 备

课 程 设 计 说 明 书

设计题目：C6140车床对开合螺母下座工艺规程

及钻2-?12H7孔加工夹具设计

专 业： 班 级： 学 号： 设 计 者： 指导教师： 日 期

机械设计及其制造

2014年6月20日

一、零件的分析 ......................................................................................................................................................3 1.1开合螺母上座体零件图 ..................................................................................................................................3 1.2零件的功能： ....................................................................................................................................................3 二、开合螺母座设计 .............................................................................................................................................4 2.1确定毛坯的材料 ...............................................................................................................................................4 2.2确定铸造方法 ....................................................................................................................................................4 2.3毛坯的浇注方式 ...............................................................................................................................................4 2.4画毛坯图.............................................................................................................................................................4 三、工艺规程设计..................................................................................................................................................6 3.1性能要求.............................................................................................................................................................6 3.2工艺路线的拟定 ...............................................................................................................................................6 3.3工艺路线方案： ...............................................................................................................................................7 3.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 ..........................................................................................7 3.5 确定切削用量及基本工时 ..........................................................................................................................8 3.5.1 粗铣燕尾 ......................................................................................................................................................8 3.5.2 精铣燕尾 ....................................................................................................................................................8 3.5.3 铣退刀槽 ......................................................................................................................................................8 3.5.4 粗铣端面 ....................................................................................................................................................9 3.5.5 精铣端面 ....................................................................................................................................................9 3.5.6 钻Φ52H7孔并倒角1.5×45o ................................................................................................................10 3.5.7 钻2 × Φ12孔............................................................................................................................................10 3.5.8 车端面.........................................................................................................................................................12 3.5.9 切断 .............................................................................................................................................................13 四、机床夹具设计................................................................................................................................................13 4.1工序尺寸精度分析 .........................................................................................................................................13

4.2定位方案确定 ..................................................................................................................................................14 4.3定位误差分析计算 .........................................................................................................................................14 4.4夹紧方案及元件的确定 ................................................................................................................................14 五、体会总结.........................................................................................................................................................15 参考文献 .................................................................................................................................................................16

一、零件的分析

1.1开合螺母上座体零件图如下所示：

1.2零件的功能：

题目所给定的零件是CA6140车床对开螺母体下部。对开螺母体是用于接通和断开从丝杠传来的运动。车削螺纹时，将开合螺母合上，丝杠通过对开螺母体传动溜板箱和刀架；否则就将对开螺母体脱开。车削螺母时，顺时针方向转动手柄，通过轴带动曲线槽盘转动，曲线槽盘上的曲线槽盘形状，通过圆柱销带动上半螺母在溜板箱体后面的燕尾形导轨内上下移动，使其相互靠拢，将对开螺母体和丝杠啮合。若逆时针方向转动手柄，则两半螺母相互分离，对开螺母体和丝杠脱开。槽盘的曲线槽是一段圆弧，此圆弧在接近槽盘中心部分的倾斜角比较小，目的是使对开螺母体闭合能自锁，不会而自动脱开。

二、开合螺母座设计

2.1确定毛坯的材料

根据零件图所标出的零件材料，可知该零件为选用毛坯的材料为HT200

2.2确定铸造方法

根据零件的年生产纲领，可知此零件为中批量零件，可知选取铸造方法为手工铸造中的砂型铸造,选用的砂型类别为湿型；可知造型材料选用粘土砂，灰铸铁的尺寸公差等级为13-15级，选取等级为14级。

2.3毛坯的浇注方式：两箱铸造侧面浇注（见下图）

2.4画毛坯图

1）毛坯精度等级和在加工表面加放机械加工余量选取：

根据【1】P3-13表3.1-26可知，要求的机械加工余量等级为F-H级，则取等级为G级，根据【1】P3-14表3.1-27可知，铸件的最大尺寸为120mm，要求的机械加工余量等级为G级，则要求的加工余量为2.2mm。

2）确定毛坯的基本的尺寸：（毛坯图示例见下图）

毛坯余量是在零件图基础上加放；根据零件图上的基本尺寸可以确定毛坯图的基本尺寸，具体见如下尺寸：包括105、75.2、33、18及φ52H7的孔：

注：1.孔的精度等级要比铸件的精度等级降一级，孔的机械加工余量等级也要较铸件等

级低一级；

① CT值（公差数值）均根据【1】P3-12表3.1-21查得，余量值均是根据【1】P3-14表3.1-27；

② 不加工表面不加放余量，也不标注公差；

③ 查表时，表中的公称尺寸是零件图上对应的实际尺寸。 毛坯图示例：

三、工艺规程设计

3.1性能要求

·上下螺母动作同步的要求 ·螺母与丝杠的同轴度要求

·两螺母相对丝杠轴心的径向位置可调要求（两半螺母相互分离程度可调） ·两半螺母对合时与丝杠中心线的对称度要求对齐并在允许的公差范围内。 （1）主要技术要求与分析

主要技术条件的选择及分析是指：定性分析加工精度要求较高的表面之尺寸精度、相互位置精度、表面粗糙度等；能分析出若达不到要求，将会对机构的工作性能要求产生何种影响，以此做为今后工艺安排的依据之一。

[确定各加工表面符号以便于分析]

·?52H7孔轴心线对C面平行度要求的分析； ·?52H7孔轴心线对两B面垂直度要求的分析； ·E面对?52H7孔轴心线的端面跳动要求的分析； ·B1与B2面平行度要求的分析； ·?12H7孔对C面垂直度要求的分析； 2、审查零件的结构工艺性

·零件的类型：中型支架类（切开后属叉架类）； ·具有燕尾结构，是零件的主要设计基准之一； ·?52H7孔具有薄壁；

·?52H7孔两端面处相对燕尾有凸台（作用）；

·调节螺钉孔M10底孔为深孔，且螺钉应保证和上螺母座接触面具有良好接触； 由以上分析加工时是否便于进刀、退刀；是否便于装夹及减少装夹次数等。 3、 由零件的生产纲领决定生产类型

生产纲领是企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。零件在计划期内一年的生产纲领包含了备品、废品在内的生产数量。

按中型机械，根据零件年生产纲领，生产类型为成批生产中的中批生产范围。

3.2工艺路线的拟定

（先粗后精原则、先面后孔原则等）：

一． 预先热处理——粗刨（铣） C面、B面、D面——铣1X3退刀槽——粗加工两E面——粗镗（?52）孔

二、 ——半精刨（铣）C面、B面——精刨（铣）C面、B面——刮研C面、B面[手工

加工]

三、 ——精加工两E面——半精镗（ ?52 ）孔——精镗?52H7孔——钻、铰?12H7孔 四、 ——铣切（5mm）分离上下螺母座——钻M10底孔（?8.5）——攻M10螺纹——钻2- ?7及锪孔

五、 ——清理去毛刺——检验

3.3工艺路线方案：

工序Ⅰ. 铸造。 Ⅱ. 热处理。 Ⅲ. 粗，铣底面 Ⅳ. 铣1×3退刀槽 Ⅴ. 粗铣两E面 Ⅵ. 粗镗Φ50孔

Ⅶ. 半精铣C面、B面，精铣C面、B面 Ⅷ. 刮研C面、B面使粗糙度达1.6

Ⅸ. 精铣两E面使对Φ52孔轴心线的端面跳动符合要求 Ⅹ. 精镗Φ52孔并使轴心线与C面平行度符合要求 Ⅺ. 钻Φ11.5孔深20，并使对C面垂直度符合要求

Ⅻ. 铰Φ12H7孔并使轴心线与C面垂直度符合要求 铣切分离上下螺母座

钻M10底孔、攻M10螺纹、钻2-Φ7孔、锪90°锥孔 2.精基准选择与分析

以预铸孔?44为主要定位基准，这样加工C、B后以它们为精基准加工?52孔时，使孔的加工余量均匀。

2)加工燕尾上2-?12H7孔的定位基准

C面为第一定位基准，限制3个不定度（保证与C面垂直度的要求）； B面为第二定位基准，限制2个不定度（保证两孔连线与?52H7 孔轴 线在水平面的垂直度要求）；

?52H7孔以削边销定位，限制1个不定度（保证两孔对中） 3)主要加工面

1、平面加工[主要是燕尾导轨的加工] 2、孔加工[主要是?52H7、2-?12H7孔的加工]

确定加工方法时，先从最终工序的加工方法所能达到的经济精度等级向前道工序推。

3.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定

“对开螺母体”零件材料为HT200灰铸铁。毛坯重量为4公斤，生产类型为中批生产，采用砂型铸造毛坯。

根据上述原始材料及加工工艺，分别对各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺

寸确定如下：

1. Φ52H7孔

精铰至Φ52H7，表面粗糙度为Ra1.6um，工序余量为2z=0.08； 粗铰至51.92mm 2z=0.42； 精车至51.5mm 2z=1.5； 粗车第二次至50mm 2z=3； 粗车至47m 2z=7； 2. 2 × Φ12孔

铰至Φ12mm 2z=0.15； 扩钻至Φ11.85mm 2z=0.85； 钻至Φ11 2z=11； 3. 一端面

精车至97 2z=0.8； 半精车至97.8 2z=1.2； 粗车至99 2z=6； 4. 另一端面

精车至95 2z=0.5； 半精车至96.5 2z=0.5； 粗车至96 2z=1；

3.5 确定切削用量及基本工时

工序Ⅰ：铣燕尾及空刀槽

3.5.1 粗铣燕尾

v=6m/min（0.1m/s） ns=1000v/πdw =1000×

× 40 =0.8r/s（47.8r/min）

按机床选取nw=0.79 r/s （47.5r/min） ∴实际切削速度l1=8.7（表1-11-12） t0=

=158.3s（2.64min）

切削工时：

3.5.2 精铣燕尾

v=6m/min（0.1m/s） （表1-10-151） ns=

=0.8r/s（47.8r/min）

按机床选取nw=0.79 r/s （47.5r/min）

∴实际切削速度v=πdw nw/1000=3.14×40×0.79/1000=0.43m/s 切削工时：

l1=6.3（表1-11-12） t0=

=153s（2.6min）

3.5.3 铣退刀槽

s=0.02～0.03（表1-10-142） 选s=0.02mm

v=47m/min（0.78m/s） （表1-10-144） ns=

=4.14r/s（248r/min）

按机床选取nw=4 r/s （240r/min） ∴实际切削速度v= 切削工时：

l1=5.9，l2=4（表1-11-12） sm=sz z n=0.02× 4×36=2.88 t0=

=3.785s（0.06min）

=0.75m/s（45m/min）

3.5.4 粗铣端面

选择高速钢套式面铣刀

每齿进给量：sz=0.1-0.2（10-113） 选sz=0.1mm

v=56m/min（0.92m/s） ns=

=3.7r/s（222r/min）

按机床选取nw=4.2r/s （252r/min） ∴实际切削速度v= 切削工时：

l1=37.5，l2=2（表1-11-15） sm=sz z n=0.1× 18 × 3.7=0.37 t0=（

=185s（3min）

=1.01m/s（61m/min）

3.5.5 精铣端面

铣刀每转进给量0.10～0.12

选s0=0.12mm

v=56m/min=0.9m/s ns=

=3.7r/s（222r/min）

按机床选取nw=4.2r/s （252r/min） ∴实际切削速度v= 切削工时：

l1=37.5，l2=2（表1-11-15） sm=sz z n=0.1 × 18× 3.7=0.37 t0=

=185s（3min）

=1.01m/s（61m/min）

3.5.6 钻Φ52H7孔并倒角1.5×45o

(1) 粗镗第一次至47mm

选择硬质合金可调节浮动镗刀 B=25，H=12（表8-32） 进给量S=1.6-2.0，选S=1.6mm/r（10-97）

v=62.6m/min，n=398r/min（6.63r/min） （表10-98） 切削工时

l1=1.7，l2=3.0， l=105（表11-9） t=（D-d1）/2=（47-40）/2=3.5mm t0=

① 粗镗第二次至50mm

S=1.6-2.0，选S=2.0mm/r（10-97）

v=56.6m/min，n=360r/min（6r/min） （表10-98） 切削工时

l1=0.87， l=105（表11-9） t=（D-d1）/2=（50-47）/2=1.5mm t0=

② 精镗至52m

S=1.6-2.0，选S=1.6mm/r（10-97）

v=62.6m/min，n=398r/min（6.63r/min） （表10-98） 切削工时

l1=0.58， l=105（表11-9） t=（D-d1）/2=（51.5-50）/2=0.75mm

=9.07s（0.15min） =10.34s（0.17min）

t0= =10.24s（0.17min）

3.5.7 钻2 × Φ12孔

选择直柄麻花钻（GB1436-78） ④ 钻到11.0mm

S=0.22-0.28，S=0.25mm/r（10-67）

v=28m/min（0.47m/s），n=894r/min（7.95r/s） ns=1000v/ 切削工时

l1=0.05，l2=39， l=105（表11-10） t=（D-d1）/2=（52-51.92）/2=0.04mm ns=

=13.6r/s（816r/min）

按机床选取nw=800r/s （13.3r/min） ∴实际切削速度v = 切削工时：

l1=3.4，l2=1.5，L=20（表11-6） t0=

②扩孔钻至11.85

S=0.7-0.9，S=0.7mm/r（10-75） v=22.2m/min，n=472r/min（表10-76） 按机床选取nw=460r/min=7.67r/s 实际切削速度切削工时

l1=0.58，l2=1.5， l=20

=4.11s（0.07min）

③铰至Φ12

选用锥柄机用铰刀 D=12（表8-34） S=1.7 mm/r（10-81）

v=10m/min，n=318r/min（5.3r/s）（表10-84） 切削工时

l1=0.05，l2=18， l=20

=0.29m/s

=7.49s（0.13min）

= 0.46m/s

=5.14s（0.09min）

3.5.8 车端面

① 粗车至99mm

S=（0.3～0.5） mm/r （10-19） 选s=0.4 mm/r

V=118m/min（1.97m/s）

=9.65r/s（597r/min）

按机床选取nw=8.6r/s（516 r/s） ∴实际切削速度为

=1.76m/s（105m/min）

l=（105-99）/2=3mm，l1=3，l2=2 ，l3=5（11-4） L=d/2+ l1+ l2 + l3=32.5+3+2+5=42.5mm

t0=（L/s．n ）．i =（42.5/0.4×8.6）×2=24.72s（0.4min） ② 半精镗至97.8mm

S=（0.3～0.5） mm/r （10-19） 选s=0.3 mm/r V=35m/min（0.58m/s）

=2.84r/s（171r/min）

按机床选取nw=2.5r/s（150 r/s） ∴实际切削速度为

=0.51m/s（30.615m/min）

l=0.6，l1=1，l2=1 ，l3=5（11-4） L=d/2+ l1+ l2 + l3=32.5+1+1+5=39.5mm

t0=（L/s．n ）．i =（39.5/0.3×2.5）×1=52.7s（0.88min） ③ 精车至97mm

S=（0.3～0.5） mm/r （10-19） 选s=0.3 mm/r V=35m/min（0.58m/s）

=2.84r/s（171r/min）

按机床选取nw=2.5r/s（150 r/s）

∴实际切削速度为

=0.51m/s（30.615m/min）

l=0.4，l1=1，l2=1 ，l3=5（11-4） L=d/2+ l1+ l2 + l3=32.5+1+1+5=39.5mm

t0=（L/s．n ）．i =（39.5/0.3×2.5）×1=52.7s（0.88min） ④ 倒角1.5×45°

S=（0.15～0.25） mm/r （10-90） 选s=0.2 mm/r

v=（12～25）m/min（0.58m/s），选v=20 m/min=0.33m/m

=2.02r/s（121r/min）

按机床选取nw=120r/min（2 r/s） l=0.75，l1=0.4（11-9）

tm=（l+ l1）/nw ．s=（0.75+0.4）/（2×0.2）=2.87min（172.5s）

3.5.9 切断

选用锯片铣刀，D=175mm（8-38），齿数（8～38） S=（0.03～0.04） mm/r （10-142） 选s=0.03 mm/r v=34m/min（0.57m/s），

∴实际切削速度为

=0.59m/s（35m/min）

l1=6 ，l2=4mm（11-12）

Sm= Sz·Z·n=0.03×40×2.5=3mm

=49s（0.82min）

=2.412r/s（144r/min）

四、机床夹具设计

4.1工序尺寸精度分析

由工序图知，本道工序为钻、锪两个φ6.5径向孔。 由工序尺寸精度可知此工序精度要求较高。

保证12孔中心轴线与φ55孔中心线垂直。应限制X旋转，Z旋转 保证φ12孔为90°应限制Z移动 保证φ12孔的轴向位置应限制y移动

保证φ12孔相对于φ55孔中心线的对称度应限制X移动 保证φ12与φ6.5孔垂直分布应限制Y旋转 综合结果应限制X移X转，Y移Y转，Z移Z转

4.2定位方案确定

根据该工件的加工要求可知该工序必须限制：x移动、X转动、y移动、z移动z转动，共计6自由度，C面为第一定位基准，限制3个不定度（保证与C面垂直度的要求）；

B面为第二定位基准，限制2个不定度（保证两孔连线与?52H7 孔轴线在水平面的垂直度要求）；

?52H7孔以削边销定位，限制1个不定度（保证两孔对中）。 综合结果：限制X移X转，Y移Y转，Z移Z转

4.3定位误差分析计算

(1) 分析同轴度误差

用用心轴定位，设计基准与定位基准重合 △jb=0

△db=1/2*(55.025-54.975)=0.025

所以△dw=2*△db+△jb=0.05<1/3T T=0.4mm （2）分析菱形销的定位误差

Dmax-dmin=12.013-11.887=0.126<1/3T T=0.4mm

（3）分析轴向尺寸，心轴轴肩定位，设计基准与工序基准重合 △jb=0 △db=0 所以△dw=0

4.4夹紧方案及元件的确定

（1）计算切削力及所需加紧力：

刀具：直柄麻花钻 直径 11mm M=

当HT200时查的修正系数K料M=K料实际切削扭矩及轴向力F为； M=6.83*0.9=6.147NM F=1618.65*0.9=1456.78N 夹具体选用灰铸铁的铸造夹具体.

=

五、体会总结

本次课程设计是对我们这些年来在学校所学知识的复习和巩固。通过课程设计可以检验出我们在校期间的学习水平。从而使我们对所学专业知识理解的更透彻，运用的更熟练。

从我第一天开始，我们的老师就详细给我们讲了设计的步骤，还安排了辅导时间。为我们圆满的完成任务制定了详细的计划。我们以前所接触的只是课本上的知识，对实际的机械加工工艺了解的不很透彻。但是通过这次设计，我们才全方位的懂得了什么是机械设计，从而更加提高了我们的专业素养，和实践水平。

刚开始设计的时候，总觉的难度很大，不知道从什么地方下手，对一些设计的步骤根本不知道怎么安排，怎么设计。老师给我们详细讲解了机械设计应注意的问题，让我们先从分析零件图开始，然后在得出零件技术要求，在根据零件的技术要求画出毛坯和零件合图。然后运用所学的工艺机加工知识，编排出工件的工艺过程。再进行工装设计。

在设计期间，我们亲身体验了机械加工工艺的设计，对我们有了很大提高。遇到不懂的问题时，指导老师们都能细心的帮助我。同学之间虽然每个人的设计课题不一样，但我们之间还是会经常讨论，互相帮助，不紧学会了知识，而且还锻炼了我们的团队精神。在这次设计中，要感谢我们的指导老师，他们在设计期间为我们的解决了很多难题。相信我们通过这次设计，一定会在以后的工作岗位中干的更出色。

参考文献

1．《机械制造技术基础》机械工业出版社，主编：卢秉恒,1999.10

2．《机械制造技术基础课程设计》高等教育出版社，主编：尹成湖，2009.3 3．《金属切削原理与刀具》机械工业出版社，主编：陆剑中 4．《机械制造工艺学》机械工业出版社，主编：王先逵

5．《金属切削原理》（第2版）机械工业出版社，主编：陈日曜，1993 6．《机床夹具设计》西安交通大学出版社，主编：龚定安1992 7．《金属切削机床概论》机械工业出版社，主编：贾亚洲，1994

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