杠杆831009钻M8底孔夹具设计

CA6140 杠杆的加工工艺及夹具设计摘 要本设计是 CA6140 杠杆零件的加工工艺规程及一些工序的专用夹具设计。CA6140 杠杆零件的主要加工表面是平面及孔。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔的加工精度容易。因此，本设计遵循先面后孔的原则。并将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔的加工精度。基准的选择以杠杆外圆面作为粗基准，以 孔及其下表面作为精基准。先将底面加工出来，4525然后作为定位基准，在以底面作为精基准加工孔。整个加工过程选用组合机床。在夹具方面选用专用夹具。考虑到零件的结构尺寸简单，夹紧方式多采用手动夹紧，夹紧简单，机构设计简单，且能满足设计要求。关键词 杠杆零件，加工工艺，夹具，定位，夹紧ABSTRACTThis paper is to design the craft processes of making the CA6140 lever spare parts and some specialized tongs in the process. The CA6140 lever spare part primarily processes the surface and bores. Generally speaking, to guarantee the accuracy of the flat surface process is easier than that of the bore. Therefore, this design follows the principle that surface first and then the bore, and definitely divides the process of flat surface and bore into coarse processes and precise processes to guarantee the bore processes. The basic choice is to consider 45 outside circle as rough basis and to consider 25 bore and its next surface as precise basis. The bottom is first processed out to be fixed position basis, and process the bore using the bottom as the precise basis. The whole processes choose the machine bed. In the aspects of tongs choosing, specialized tongs are used. In consideration of the simple construction size of the spare parts, clipping by hands is adopted. It is simple, and the organization design is simple, and can satisfy the design request.Key Words Lever spare parts, craft proces , tongs, fixed position, tight clip摘 要 .ABSTRSCT.1 绪论 .11.1 课题背景及发展趋势 .11.2 夹具的基本结构及设计内容 .12 杠杆加工工艺规程设计 .32.1 零件的分析 .32.1.1 零件的作用 .32.1.2 零件的工艺分析 .32.2 杠杆加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施 .42.2.1 确定毛坯的制造形式 .42.2.2 基面的选择 .42.2.3 确定工艺路线 .42.2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 .52.2.5 确定切削用量 .62.2.6 确定基本工时 .172.3 小结 .253 专用夹具设计 .263.3 钻 M8 螺纹孔夹具设计 .363.3.1 定位基准的选择 .363.3.2 定位元件的设计 .373.3.3 定位误差分析 .383.3.4 钻削力与夹紧力的计算 .383.3.5 钻套、衬套、钻模板及夹具体设计 .393.3.6 夹紧装置的设计 .383.3.7 夹具设计及操作的简要说明 .383.4 小结 .394 总结 .40参考文献 .41致 谢 .421 绪论加工工艺及夹具毕业设计是对所学专业知识的一次巩固，是在进行社会实践之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是理论联系实际的训练。机床夹具已成为机械加工中的重要装备。机床夹具的设计和使用是促进生产发展的重要工艺措施之一。随着我国机械工业生产的不断发展,机床夹具的改进和创造已成为广大机械工人和技术人员在技术革新中的一项重要任务。1.1 课题背景及发展趋势材料、结构、工艺是产品设计的物质技术基础，一方面，技术制约着设计；另一方面，技术也推动着设计。从设计美学的观点看，技术不仅仅是物质基础还具有其本身的“功能”作用，只要善于应用材料的特性，予以相应的结构形式和适当的加工工艺，就能够创造出实用，美观，经济的产品，即在产品中发挥技术潜在的“功能” 。技术是产品形态发展的先导，新材料，新工艺的出现，必然给产品带来新的结构，新的形态和新的造型风格。材料，加工工艺，结构，产品形象有机地联系在一起的，某个环节的变革，便会引起整个机体的变化。工业的迅速发展，对产品的品种和生产率提出了愈来愈高的要求，使多品种，对中小批生产作为机械生产的主流，为了适应机械生产的这种发展趋势，必然对机床夹具提出更高的要求。1.2 夹具的基本结构及夹具设计的内容按在夹具中的作用,地位结构特点,组成夹具的元件可以划分为以下几类:(1)定位元件及定位装置；(2)夹紧元件及定位装置(或者称夹紧机构)； (3)夹具体；(4)对刀,引导元件及装置(包括刀具导向元件,对刀装置及靠模装置等)；(5)动力装置；(6)分度,对定装置；(7)其它的元件及装置(包括夹具各部分相互连接用的以及夹具与机床相连接用的紧固螺钉,销钉,键和各种手柄等)；每个夹具不一定所有的各类元件都具备,如手动夹具就没有动力装置,一般的车床夹具不一定有刀具导向元件及分度装置。反之,按照加工等方面的要求,有些夹具上还需要设有其它装置及机构,例如在有的自动化夹具中必须有上下料装置。专用夹具的设计主要是对以下几项内容进行设计：（1）定位装置的设计；（2）夹紧装置的设计；（3）对刀-引导装置的设计；（4）夹具体的设计；（5）其他元件及装置的设计。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。2.1.2 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。现分析如下：（1）主要加工面：1）小头钻 以及与此孔相通的 14 阶梯孔、M8 螺纹孔；0.2352）钻 锥孔及铣 锥孔平台；.170.173）钻 2M6 螺纹孔；4）铣杠杆底面及 2M6 螺纹孔端面。（2）主要基准面：1）以 45 外圆面为基准的加工表面这一组加工表面包括： 的孔、杠杆下表面0.2352）以 的孔为中心的加工表面0.235这一组加工表面包括：14 阶梯孔、M8 螺纹孔、 锥孔及 0.127锥孔平台、2M6 螺纹孔及其倒角。其中主要加工面是 M8 螺纹孔和 0.17锥孔平台。 .杠杆的 25 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 25 孔的是立式钻床。工件以 25 孔下表面及 45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 25 时，由于孔表面粗糙度为 。主要采用钻、扩、铰来保证其尺寸精度。1.6aRm本套夹具中用于加工杠杆的小平面和加工 12.7 是立式铣床。工件以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0.235定位。加工表面：包括粗精铣宽度为 30mm 的下平台、钻 12.7 的锥孔，由于30mm 的下平台的表面、孔表面粗糙度都为 。其中主要的加工表面是6.3aRm孔 12.7，要用 12.7 钢球检查。本套夹具中用于加工与 25 孔相通的 M8 螺纹底孔是用立式钻床。工件以孔及其下表面和宽度为 30mm 的下平台作为定位基准，在大端面长圆柱0.235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 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所应采取的相应措施2.2.1 确定毛坯的制造形式零件的材料 HT200。由于年产量为 4000 件，达到大批生产的水平，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。2.2.2 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 25 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 25的孔作为精基准。2.2.3 确定工艺路线表 2.1 工艺路线方案一工序 1 粗精铣 25 孔下表面工序 2 钻、扩、铰孔使尺寸到达 mm0.235工序 3 粗精铣宽度为 30mm 的下平台工序 4 钻 12.7 的锥孔工序 5 加工 M8 螺纹孔，锪钻 14 阶梯孔工序 6 粗精铣 2-M6 上端面工序 7 钻 2-M6 螺纹底孔孔，攻螺纹孔 2-M6工序 8 检查表 2.2 工艺路线方案二工序 1 粗精铣 25 孔下表面工序 2 钻、扩、铰孔使尺寸到达 mm0.235工序 3 粗精铣宽度为 30mm 的下平台工序 4 钻 12.7 的锥孔工序 5 粗精铣 2-M6 上端面工序 6 钻 2-5 孔，加工螺纹孔 2-M6续表 2.2工序 7 加工 M8 螺纹孔，锪钻 14 阶梯孔工序 8 检查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 14 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 25mm 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 14 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。具体的工艺过程如表 2.3 所示。表 2.3 最终工艺过程工序 1 粗精铣杠杆下表面。保证粗糙度是 3.2 选用立式升降台铣床 X52K。工序 2 加工孔 25。钻孔 25 的毛坯到 22mm；扩孔22mm 到 24.7mm；铰孔 24.7mm 到 mm。保证粗糙度是 1.6 采用立式钻床0.235Z535。采用专用夹具。工序 3 粗精铣宽度为 30mm 的下平台，仍然采用立式铣床X52K，用组合夹具。工序 4 钻 12.7 的锥孔，采用立式钻床 Z535，为保证加工的孔的位置度，采用专用夹具。工序 5 加工螺纹孔 M8，锪钻 14 阶梯孔。用组合夹具，保证与垂直方向成 10 。工序 6 粗精铣 M6 上端面 。用回转分度仪加工，粗精铣与水平成 36 的台肩。用卧式铣床 X52K，使用组合夹具。工序 7 钻 2-M6 螺纹底孔、攻 2-M6 螺纹用立式钻床 Z535，为保证加工的孔的位置度，采用专用夹具工序 8 检查2.2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定杠杆的材料是 HT200，毛坯的重量 0.85kg，生产类型为大批生产。由于毛坯用采用金属模铸造, 毛坯尺寸的确定如下：由于毛坯及以后各道工序或工步的加工都有加工公差，因此所规定的加工余量其实只是名义上的加工余量，实际上加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。由于本设计规定零件为大批量生产，应该采用调整法加工，因此计算最大与最小余量时应按调整法加工方式予以确定。毛坯与零件不同的尺寸有：(具体见零件图)故台阶已被铸出,根据参考文献14的铣刀类型及尺寸可知选用 6mm 的铣刀进行粗加工,半精铣与精铣的加工余量都为 0.5mm。1）加工 25 的端面，根据参考文献8表 4-35 和表 4-37 考虑 3mm，粗加工 2mm 到金属模铸造的质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）对 25 的内表面加工。由于内表面有粗糙度要求 1.6。可用一次粗加工1.9mm，一次精加工 0.1mm 就可达到要求。3）加工宽度为 30mm 的下平台时，用铣削的方法加工台肩。由于台肩的加工表面有粗糙度的要求 ，而铣削的精度可以满足，故采取分四次的铣6.3aRm削的方式，每次铣削的深度是 2.5mm。 4）钻锥孔 12.7 时要求加工一半，留下的余量装配时钻铰，为提高生产率起见，仍然采用 12 的钻头，切削深度是 2.5mm。5）钻 14 阶梯孔，由于粗糙度要求 ，因此考虑加工余量 2mm。3.2aRm可一次粗加工 1.85mm，一次精加工 0.15 就可达到要求。6）加工 M8 底孔，根据参考文献8表 4-23 考虑加工余量 1.2mm。可一次钻削加工余量 1.1mm，一次攻螺纹 0.1 就可达到要求。7）加工 2-M6 螺纹，根据参考文献8表 4-23 考虑加工余量 1.2mm。可一次钻削加工余量 1.1mm，一次攻螺纹 0.1mm 就可达到要求。8）加工 2-M6 端面，粗加工 2mm 到金属模铸造的质量和表面粗糙度要求，精加工 1mm，可达到要求。2.2.5 确定切削用量工序 1：粗、精铣 孔下平面25（1）粗铣 孔下平面加工条件：工件材料： HT200，铸造。机床：X52K 立式铣床。查参考文献7表 3034刀具：硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀） ，材料： ， ，齿数15YT0Dm，此为粗齿铣刀。8Z因其单边余量：Z=1.9mm所以铣削深度 ：pa1.9m每齿进给量 ：根据参考文献3表 2.4-75，取 铣削速度 ：参照f 0.12/faZV参考文献7表 3034，取 。.3/Vs机床主轴转速 ： 式（2.1）n0d式中