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CA6140手柄轴的加工工艺及夹具设计

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CA6140 手柄轴的加工工艺 的加工工艺及 CA6140手柄轴加工工艺及夹具设计 手柄轴的夹具设计 CA6140手柄轴的加工工艺及夹具设计 加工工艺及夹具设计
资源描述:


内容简介:
十堰职业技术学院机械加工工艺卡片工件名称钻工序号零件名称CA6140车床手柄座零件号零件重量0.73kg同时加工件数材料毛坯牌号硬度型号重量HT200HBS151229铸件0.72kg设备夹具辅助工具名称型号专用夹具立式钻床Z525安装工步安装及工步说明刀具量具走刀长度mm走刀次数切削深度mm进给量mm/r主轴转速r/min切削速度m/min基本工时min1钻圆锥孔高速钢麻花钻10.3627211.10.36设计者指导老师梁式共 1 页第 1 页十堰职业技术学院 车床手柄座加工夹具设计班 级:05644学 号:05644023姓 名: 十堰职业技术学院机械加工工艺过程卡片零件号零件名称CA6140车床手柄座工序号工序名称设备夹具刀具量具工时(min)名称型号名称规格名称规格名称规格铣,半精铣凸台端面立式铣床X51专用夹具高速钢端铣刀251.08铣,半精铣大端面立式铣床X51专用夹具高速钢端铣刀25游标卡尺1.63钻,扩,铰内孔立式钻床Z535专用夹具高速钢锥柄麻花钻扩孔钻铰刀游标卡尺2.39钻,粗铰,精铰孔立式钻床Z525专用夹具高速钢锥柄麻花钻,铰刀游标卡尺0.8铣槽卧式铣床X63专用夹具高速钢圆柱形铣刀游标卡尺1.88钻粗铰精铰孔立式钻床Z525专用夹具高速钢锥柄麻花钻,铰刀卡盘1.07钻底孔,攻螺纹M10mm立式钻床Z525专用夹具高速钢锥柄麻花钻,丝锥卡盘0.5钻圆锥孔立式钻床Z525专用夹具高速钢麻花钻0.36拉键槽6H9mm专用夹具0.42钻槽底通孔立式钻床Z525高速钢麻花钻1.01终检十堰职业技术学院机械加工工艺卡片工件名称钻扩铰25H8的孔工序号零件名称CA6140车床手柄座零件号零件重量0.73kg同时加工件数材料毛坯牌号硬度型号重量HT200HBS151229铸件0.72kg设备夹具辅助工具名称型号专用夹具立式钻床Z535安装工步安装及工步说明刀具量具走刀长度mm走刀次数切削深度mm进给量mm/r主轴转速r/min切削速度m/min基本工时min1钻孔至高速钢锥柄麻花钻10.4319514.080.64扩孔至高速钢锥柄扩孔钻10.72685.291.1铰孔高速钢锥柄机用铰刀11.22685.340.65设计者指导老师梁式共 1 页第 1 页十堰职业技术学院机械加工工艺卡片工件名称铣工序号零件名称CA6140车床手柄座零件号零件重量0.73kg同时加工件数材料毛坯牌号硬度型号重量HT200HBS151229铸件0.72kg设备夹具辅助工具名称型号专用夹具立式铣床X51安装工步安装及工步说明刀具量具走刀长度mm走刀次数切削深度mm进给量mm/r主轴转速r/min切削速度m/min基本工时min1粗铣45端面高速钢立铣刀114416025.120.43半精铣45端面高速钢立铣刀1144160200.65设计者指导老师梁式共 1 页第 1 页十堰职业技术学院机械加工工艺卡片工件名称铣工序号零件名称CA6140车床手柄座零件号零件重量0.73kg同时加工件数材料毛坯牌号硬度型号重量HT200HBS151229铸件0.72kg设备夹具辅助工具名称型号专用夹具立式铣床X51安装工步安装及工步说明刀具量具走刀长度mm走刀次数切削深度mm进给量mm/r主轴转速r/min切削速度m/min基本工时min1粗铣大端面高速钢立铣刀214416025.120.65半精铣大端面高速钢立铣刀1100160200.98设计者指导老师梁式共 1 页第 1 页十堰职业技术学院机械加工工艺卡片工件名称铣工序号零件名称CA6140车床手柄座零件号零件重量0.73kg同时加工件数材料毛坯牌号硬度型号重量HT200HBS151229铸件0.72kg设备夹具辅助工具名称型号专用夹具卧式铣床X63安装工步安装及工步说明刀具量具走刀长度mm走刀次数切削深度mm进给量mm/min主轴转速r/min切削速度m/min基本工时min1铣12mm槽高速钢圆柱形铣刀156.2537515.310.94铣14mm槽高速钢圆柱形铣刀156.25345150.94设计者指导老师梁式共 1 页第 1 页十堰职业技术学院机械加工工艺卡片工件名称终检工序号零件名称CA6140车床手柄座零件号零件重量0.73kg同时加工件数材料毛坯牌号硬度型号重量HT200HBS151229铸件设备夹具辅助工具名称型号专用夹具安装工步安装及工步说明刀具量具走刀长度mm走刀次数切削深度mm进给量mm/r主轴转速r/min切削速度m/min基本工时min1按图纸要求检查设计者指导老师梁式共 1 页第 1 页5、确定切削用量及基本工时:工序切削用量及基本工时的确定:铣45端面,选用机床:X51立式铣床铣45端面: 选择铣刀半径为25mm,齿数Z=6(见工艺手册表3.127) ,(切削表3.7和切削表3.8) (切削表3.9) 按机床选取 实际切削速度: 工作台每分钟进给量: 铣床工作台进给量: 基本工时:半精铣45端面: 加工余量为Z=1mm 切削速度为 选用主轴为 工作台进给量: 基本工时:工序切削用量及基本工时的确定:铣削大端面:粗铣大端面:进行两次铣削,第一次Z=2mm,第二次Z=1mm 选用主轴为 实际切削速度: 工作台进给量: 基本工时:半精铣大端面: 切削速度: 选用主轴为 工作台进给量: 基本工时:工序切削用量及基本工时的确定:钻扩粗铰精铰25H8mm通孔,选用机床:Z535立式钻床钻孔23mm: 选择23mm高速钢锥柄标准麻花钻(见工艺手册表3.16) (切削表2.7和工艺表4.216) (切削表2.15)硬度200217 按机床选取(工艺表4.25) 实际切削速度: 基本工时:(工艺表6.25)扩孔mm: 选择24.8mm高速钢锥柄扩孔钻(工艺表3.18)由切削表2.10得扩孔钻扩24.8mm孔时的进给量,并由工艺表4.216取扩孔钻扩孔时的切削速度由切削表2.15得,故:按机床选取基本工时:铰孔: 选择25mm高速钢锥柄机用铰刀(工艺表3.117) 由切削表2.24得, 由工艺表4.216得 按机床选取 基本工时:工序切削用量及基本工时的确定:钻粗铰精铰10H7孔,选用机床:Z525立式钻床钻10孔: 选择9.8mm高速钢锥柄麻花钻(工艺表3.16) 由切削表2.7和工艺表4.216查得 (切削表2.15) 按机床选取 基本工时:粗铰9.96mm孔: 选择9.96mm的高速钢铰刀(工艺表2.11) 由切削表2.24和工艺表4.215查得 按机床选取 基本工时:精铰20mm孔: 选择20mm的铰刀 按机床选取 基本工时:工序切削用量及基本工时的确定:铣的槽,选用机床:X63卧式铣床选用高速钢圆柱形铣刀,齿数Z=6第一次走刀: 按机床选取 工作台进给量: 基本工时:第二次走刀: 按机床选取 工作台进给量: 基本工时:工序切削用量及基本工时的确定:选用机床:Z525立式钻床钻13mm孔:选择13高速钢锥柄麻花钻(工艺表3.56) 由切削表2.7和工艺表4.216查得 (切削表2.15) 按机床选取 基本工时:粗铰13.95mm孔:选择13.95高速钢锥柄机用铰刀(工艺表3.117) , 按机床选取(工艺表4215) (工艺表4.216) 基本工时:精铣14mm孔: 选择14高速钢锥柄机用铰刀(工艺表3.117) 由切削表2.24查得 , (工艺表4216) 按机床选取 基本工时:工序切削用量及基本工时的确定:钻8.5mm底孔,攻螺纹M10mm,选用机床:Z525立式钻床钻8.5底孔: 选用8.5高速钢锥柄麻花钻(工艺表3.16) 由切削表2.7和工艺表4.216查得 (切削表2.15) 按机床选取 基本工时:攻螺纹M10mm: 选择M10mm高速钢机用丝锥 f等于工件螺纹的螺距p,即 按机床选取 基本工时:工序切削用量及基本工时的确定:加工5的圆锥孔,选用机床:Z525立式钻床钻5的圆锥孔: 选择高速钢麻花钻 按机床选取 基本工时:铰5的孔: 选择5的铰刀 按机床选取 基本工时:工序切削用量及基本工时的确定:加工5.5的圆锥孔,选用机床:Z525立式钻床钻5.5mm孔: 选择4.8的高速钢锥柄麻花钻按机床选取基本工时:铰5.5mm孔: 十堰职业技术学院机械加工工艺卡片工件名称钻工序号零件名称CA6140车床手柄座零件号零件重量0.73kg同时加工件数材料毛坯牌号硬度型号重量HT200HBS151229铸件0.72kg设备夹具辅助工具名称型号专用夹具立式钻床Z525安装工步安装及工步说明刀具量具走刀长度mm走刀次数切削深度mm进给量mm/r主轴转速r/min切削速度m/min基本工时min1钻9.8mm孔高速钢锥柄麻花钻10.1796029.540.31粗铰9.96mm孔高速钢机用铰刀1.31956.10.19精铰10mm孔高速钢机用铰刀0.81956.10.3设计者指导老师梁式共 1 页第 1 页十堰职业技术学院机械加工工艺卡片工件名称钻工序号零件名称CA6140车床手柄座零件号零件重量0.73kg同时加工件数材料毛坯牌号硬度型号重量HT200HBS151229铸件0.72kg设备夹具辅助工具名称型号安装工步安装及工步说明刀具量具走刀长度mm走刀次数切削深度mm进给量mm/r主轴转速r/min切削速度m/min基本工时min1钻9.8孔高速钢麻花锥柄钻10.17960230.312粗铰9.96mm孔高速钢机用铰刀21.319560.19设计者指导老师梁式共 1 页第 1 页十堰职业技术学院机械加工工艺卡片工件名称钻铰精铰孔工序号零件名称CA6140车床手柄座零件号零件重量0.73kg同时加工件数材料毛坯牌号硬度型号重量HT200HBS151229铸件0.72kg设备夹具辅助工具名称型号立式钻床Z525安装工步安装及工步说明刀具量具走刀长度mm走刀次数切削深度mm进给量mm/r主轴转速r/min切削速度m/min基本工时min1钻孔至高速钢麻花锥柄钻10.3627211.100.36粗铰至高速钢机用铰刀10.811406.130.31精铰至高速钢机用铰刀10.621406.150.40设计者指导老师梁式共 1 页第 1 页十堰职业技术学院机械加工工艺卡片工件名称铸工序号零件名称CA6140车床手柄座零件号零件重量0.73kg同时加工件数材料毛坯牌号硬度型号重量HT200HBS151229铸件0.72kg设备夹具辅助工具名称型号专用夹具卧式拉床L6120安装工步安装及工步说明刀具量具走刀长度mm走刀次数切削深度mm进给量mm/r主轴转速r/min切削速度m/min基本工时min1拉键槽高速钢拉刀11.53.60.42设计者指导老师梁式共 1 页第 1 页十堰职业技术学院机械加工工艺卡片工件名称铸工序号零件名称CA6140车床手柄座零件号零件重量0.73kg同时加工件数材料毛坯牌号硬度型号重量HT200HBS151229铸件0.72kg设备夹具辅助工具名称型号立式钻床Z525安装工步安装及工步说明刀具量具走刀长度mm走刀次数切削深度mm进给量mm/r主轴转速r/min切削速度m/min基本工时min1钻孔高速钢麻花钻10.101360200.752铰孔至高速钢机用铰刀10.63926.150.26设计者指导老师梁式共 1 页第 1 页机械加工工艺过程卡片机械加工工艺过程卡片产品型号CA6140零(部件)图号产品名称车床零(部件)名称共一页第一页材料牌号45钢毛坯种类模锻件毛坯外型尺寸44mm126mm每毛坯可制件数1每台件数1备注工序号工序名称工序内容车间工段设备工艺装备工时/s准终单件正火2粗车粗车小端面;粗车外圆17.2mm,20mm;粗车沟槽3mm2.15mm,车沟槽1.5mm1mm,3mm0.5mmCM6125机床三爪自定心卡盘1073粗车粗车大端面及41mm的外圆CM6125机床三爪自定心卡盘1194半精车半精车小端面,半精车外圆17.2mm,20mm,半精车沟槽3mm2.15mm,车倒角CM6125机床三爪自定心卡盘1205精车精车外圆17.2mm,20mmCM6125机床三爪自定心卡盘1156粗车粗车圆锥面CM6125机床三爪自定心卡盘1367半精车半精车圆锥面CM6125机床三爪自定心卡盘顶1158精车精车圆锥面CM6125机床三爪自定心卡盘1569抛光圆锥面抛光18510镀铬圆锥面镀铬13211钻孔钻14mm ,8.5mm的孔Z518钻床专用夹具10512扩孔扩14mm ,8.5mm的孔Z518钻床专用夹具18013攻螺纹攻M10螺纹专用夹具11814粗铣粗铣键槽5mm3mm14mmX62卧式铣床专用夹具16915半精铣半精铣5mm3mm14mmX62卧式铣床专用夹具12816去毛刺去除全部毛刺钳工台17终检按零件图样要求全面检查机械加工工序2卡片机械加工工序卡片产品型号CA6140零(部件)图号手柄轴产品名称车床零(部件)名称 第一页车间工序号工序名材料牌号2粗车45钢毛坯种类毛坯外型尺寸每毛坯可制件数每件台数模锻件44mm126mm11设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式车床CM61251夹具编号夹具名称切削液三爪自定心卡盘, 工位器具编号工位器具名称工序时间/s准终单件119工序步 工步内容工艺装备主轴转速/r.s-1切削速度/m.s-1进给量/mm.r-1背吃刀量/mm进给次数工步工时/s机动辅助 1 车小端面,保持尺寸mmYT5 90偏刀,游标卡尺161.10.21.516 2 车外圆19.2mm171.10.4114 3 车外圆 mm171.10.40.8114 4 车沟槽保持尺寸3mm2,775mm,及 61.5mm100.58手动0.715车沟槽保持尺寸1.5mm1mm 及 3mm100.58手动16车沟槽保持尺寸3mm0.5mm及 20.5mm,102.5mm100.58手动1机械加工工序5卡片机械加工工序卡片产品型号CA6140零(部件)图号产品名称车床零(部件)名称 第一页车间工序号工序名材料牌号5粗车45钢毛坯种类毛坯外型尺寸每毛坯可制件数每件台数模锻件44mm126mm11设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式车床CM61251夹具编号夹具名称切削液三爪自定心卡盘工位器具编号工位器具名称工序时间/s准终单件119工序步 工步内容工艺装备主轴转速/r.s-1切削速度/m.s-1进给量/mm.r-1背吃刀量/mm进给次数工步工时/s机动辅助 1 精车外圆17.2mmYT30 90偏刀,游标卡尺402.030.20.4514 2 精车外圆mm332.030.20.45113 机械制造工艺学课程设计任务书题目:设计“手柄座”零件的机械加工工艺规程及工艺装备。内容:(1)毛坯图-1张 (2 零件图-1张 (3)机械加工工艺卡-1套 (4)夹具总装图-1张 (5)课程设计说明书-1份 班级:03级机本一班 学生:* 指导老师:于洪溪、张志强老师 2006年6月16日 设 计 说 明本次设计是在我们学完了相关的基础课、技术基础课及大部分专业课之后进行的这是我们在毕业设计之前的一次深入的综合性的复习,也是一次理论联系实际的训练。因此它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。 在学完机械制造工艺学的基础上进行这样的设计和练习,我觉得是很有必要的,它对我们的理论提高有了一定启发,让我们知道了学习的重点和怎么根据具体的情况设计出可行的夹具。也让我提高了分析问题、解决问题的能力,为以后的进一步发展打下了良好的基础。 由于时间比较仓促,设计尚有很多的不足之处,恳请各位老师给予指教。一 、零件的工艺分析 手柄座的加工共有两组加工表面,它们相互之间有一定的要求。现分述如下:(1) 、以工件的上下表面为中心加工孔和槽。钻10H7的孔,钻14H7的孔,钻5.5 mm的孔,铣14mm*43mm的槽,钻5mm,钻M10H7并配加钳工加工。其中主要加工孔10H7。(2) 、以25 mm的孔为中心加工表面和孔。铣上下表面,钻10H7,钻14H7的孔,钻5.5 mm的孔,钻5mm,钻M10H7并配加钳工加工。有以上的分析可知,对于这两组加工表面而言,可以先加工其中一组表面,然后借助于主要能够夹具加工另一组表面,并保证它们的精度。二 、工艺规程的设计 1 、确定毛坯的的制造形式 零件材料为铸铁。手柄座在使用过程中不经常的变动,它的只起支撑的作用,受到的冲击不是很大,只是在纵向上受到很大的压力。在加工过程中的精度保证很重要,它对工件的定位有一定的保证作用。2 、基准的选择 (1)、 粗基准的的选择 对于一般的箱体零件而言,以外表面作为粗基准是合理的。但本对于零件来说25 mm作为粗基准,则可造成钻孔的垂直度和轴的平行度不能保证。对箱体零件应以相关的表面作为粗基准,现选取零件的上下表面互为基准,再利用四爪卡盘卡住车25 mm。利用内孔25 mm及键槽定位进行钻10mm,在25 mm中以长心轴、键槽及零件的下表面进行自由定位,达到完全定位。(2) 、精基准的选择 主要考虑的是基准的中和问题。当设计与工序的基准不重合时,因该进行尺寸换算。 3 、制订工艺路线生产为大批量生产,故采用万能机床配以专用夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。同时还可降低生产成本。(1)、工艺路线方案一:工序一:粗铣上、下表面,精铣下表面;工序二:粗、精车25 mm;工序三:插键槽6H9;工序四:铣槽14*43 mm;工序五:钻、拉孔10H7; 工序六:钻孔5.5 mm;工序七:钻、扩14H7;工序八:钻、钳5 mm、M10-7H;工序九:终检。(2)、工艺路线方案二: 工序一:粗、精车25 mm; 工序二:粗铣上、下表面; 工序三:精铣下表面; 工序四:插键槽6H9 mm; 工序五:铣槽14 mm *43 mm; 工序六:钻孔5.5 mm; 工序七:钻、拉孔10H7; 工序八:钻、扩14H7; 工序九:钻、钳5mm、M10-7H; 工序十:终检。(3)、工艺方案的分析:上述两个工艺方案的特点在于:方案一是先加工上下表面为中心的一组工艺,然后加工25H8的孔,再以25H8的孔的孔为基准加工10 mm的孔。方案二则是先加孔25H8后再加工上下表面,再加工孔10mm,此时方案二采用车床加工工序一,这样有利提高效率,节省成本。经比较可知,先加工上下表面,再以上下表面为基准加工25H8及插键槽,最后完成对10 mm的孔的定位。显然方案一比方案二的装夹次数减少了,同时也更好的保证了精度要求。具体的工艺过程如下:工序一:粗铣上、下表面,精铣下表面,上、下表面互为基准进行加工,选用X63卧式铣床加工;工序二:粗、精车25 mm,以下表面为基准,用响应的卡具夹紧工件选用C620立式车床;工序三:插键槽6H9,利用工件上、下表面定位,选用 ;工序四:铣槽14*43 mm,利用上、下表面定位,选用X63卧式铣床及专用夹具定位;工序五:钻、拉孔10H7,利用上下表面、及键槽6H9定位,选用Z525立式钻床;工序六:钻孔5.5 mm,以上、下表面定位及定位,选用Z525立式钻床;工序七:钻、扩14H7,选用Z525立式钻床;工序八:钻、钳5 mm、M10-7H以上、下表面定位及25 H8定位,选用Z525立式钻床及专用夹具;工序九:终检。 4 、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “手柄座”零件材料为铸铁,硬度为HBS6587,毛坯的重量约为200Kg,生产类型为大批量生产,采用砂型铸模。 具体的数据见零件图。三 、 专用夹具的设计 为了提高劳动生产率,保证加工质量,降低劳动强度,需要设计专用的夹具。有老师分配的任务,我被要求设计第五道工序-钻孔10H7,本夹具将用于Z525立式钻床。(1) 、问题提出本夹具主要用来钻10H7的孔,同时对孔的同轴度及加工精度有一定的要求。且在钻孔后还要进行拉孔,以保证其精度要求,为了使其误差减小,在工序工序二、工序三中的加工也得有精度要求。因此,在本道工序加工时,主要应考虑如何提高生产率、降低劳动强度、提高加工质量。(2) 、夹具设计1 ) 定位基准的选择;有零件图可知,10mm孔对25 H8有平行度要求及垂直度要求,其设计基准是以25 H8的中心线。为了减少精度误差,选用了孔键定位的自动定心夹具。且以键槽为其纵向定位的主要定位基准面。2 ) 夹紧力分析;3 ) 定位误差的分析;4 ) 夹具设计及操作的简要说明; 如前所述,在设计夹具时,为提高生产率,首先想到是怎么样方便的安装和拆卸,本道工序就是采用了快换垫圈的方式。由于本夹具是对工件进行钻孔,因此在铅直方向受到很大的冲击力,故在其相应的方向上应适当的考虑强度上的要求。并设法减少夹具的的占地面积,使之很方便的操作和快速的切换工件。因此,应设法解决上述问题。目前采取的措施有:一是提高毛坯的精度,使最大切削深度降低,以降低切削力;二是选择精度的心轴,使其定位精确,并使心轴连在夹具体内,这样可以减少纵向倾斜的偏差;三是:加大螺母和开口垫圈的加紧力。使工作进行时,工作紧凑和保证加工要求。夹具体上装有快换钻套,使夹具在一批零件之间能加工不同要求的零件,同时在夹具体上装有一块可翻动的盖模板,这样有利于工件的拆装。附表1 机械加工工艺过程卡长 沙 大 学零 件 号机 械 加 工 工 艺 过 程 综 合 卡零件名称手柄座生产类型大批生产工 序安装(工位)工 步工 序 说 明工 序 简 图机 床11粗精铣上下表面下表面精度为12.5上下表面之间的距离为43mmX63卧式铣床11粗、精车25H8 mmC620立式车床11插键槽6H9材 料铸 铁编 制(日期)毛坯重量10Kg指 导毛坯种类铸造件审 核夹具或辅助工具刀 具量 具走刀次数走刀长度/mm切削深度/mm进给量/mm主轴转速/rmin-1切削速度/m.min-1工时定额/min基本时间专用夹具高速钢立铣刀卡板111001002.01.060mm/min60mm/min37.56026.548.51.750.8专用夹具车刀卡板111051051.51.00.50.56007701221450.310.06专用夹具插刀卡尺n540.652长 沙 大 学零 件 号机 械 加 工 工 艺 过 程 综 合 卡零件名称手柄座生产类型大批生产工 序安装(工位)工 步工 序 说 明工 序 简 图机 床11铣槽14*43 mmX63卧式铣床1钻、拉孔10H7钻、扩14H71钻孔5.5 mm钻、扩14H7材 料铸 铁编 制(日期)毛坯重量10Kg指 导毛坯种类铸造件审 核夹具或辅助工具刀 具量 具走刀次数走刀长度/mm切削深度/mm进给量/mm主轴转速/rmin-1切削速度/m.min-1工时定额/min基本时间专用夹具高速钢两面铣刀45mm卡板1433.160mm/min37.526.51.75专用夹具麻花钻10mm卡尺1454.20.3013610.681.6专用夹具麻花钻5.5mm卡尺185.20.3013610.680.6长 沙 大 学零 件 号机 械 加 工 工 艺 过 程 综 合 卡零件名称手柄座生产类型大批生产工 序安装(工位)工 步工 序 说 明工 序 简 图机 床1钻、扩14H7钻、扩14H71钻、钳5 mm、M10-7H以上、下表面定位及25 H8定位Z525立式钻床材 料铸 铁编 制(日期)毛坯重量10Kg指 导毛坯种类铸造件审 核夹具或辅助工具刀 具量 具走刀次数走刀长度/mm切削深度/mm进给量/mm主轴转速/rmin-1切削速度/m.min-1工时定额/min基本时间专用夹具麻花钻12mm扩孔钻14mm卡尺11303325280.300.1813613610.6810.680.6专用夹具麻花钻10mm卡尺116100.30806.8 设 计 心 得 在学完机械制造工艺学之后,我们经过了为期一个星期(2006-6-12-2006-6-17)的的课程设计。本次课程设计的任务是根据加工工件设计夹具,我设计的零件是手柄座,相对于其他组同学设计的夹具要容易,但我并没有因为它的容易而放弃学习更多的机会,我在设计完自己的夹具同时,和其他的同学一起探讨更好的设计方法。并了解了其他相关工件的设计,在分析的过程中,让我更深刻地了解了工艺对我们学习的重要性,同时也发现了自己的很多不足。感触有:一 、仅仅了解书本上的东西是远远不够的,只有在结合自己的实际情况,运用于实践,这样才能更深地了解和学习好知识。二 、工艺是一个很细致的工作,我们要在工作中不断的积累经验,学会用自己的知识解决实际问题。三 、觉得自己学到的知识太有限,知识面太窄,以后还有待加强训练和实践。四 、同时我们要不断地向别人学习,尤其要多想老师请教,他们可以让我们少走很多的弯路,同时也让我们知道很多优秀的设计方法和与众不同的设计理恋。五 、创新设计是我们未来生存的法宝,所以从现在开始一定要有意识的锻炼和培养自己在这方面能力。本次课程设计由于时间比较紧迫,同时本人的知识水平有限,错误之处在所难免,希望各位老师及专业人士给予批评指正! 编 者 2006年6月 参 考 文 献1 、王先逵编著。机械制造工艺学。北京(清华):机械工业出版社。19952 、孙丽媛编著。机械制造工艺及专用夹具设计指导。北京:冶金工业出版社。20033 、王光斗、王春福主编。机床夹具设计手册。上海:上海科学出版社。19884 、吴宗泽、罗圣国主编。机械设计课程设计手册。北京:高等教育出版社。1998- 13 - 课 程 设 计 说 明 书 机械制造技术基础设计题目:手柄轴(CA6140车床)的加工工艺钻8.5螺纹孔的钻床夹具设计学院:机械工程学院班级:机自0606学号:姓名: 指导:薛国祥老师题目:设计“手柄轴(CA6140车床)”零件的机械加工工艺规程及相关工序内容:零件图 1张 毛坯图 1张 机械加工工艺过程卡片 1张 机械加工工序卡片 2张夹具装配图 1张夹具体零件图 1张课程设计说明书 1份目录一、 零件的工艺分析及生产类型的确定1. 零件的作用- 3 2. 热处理- 33. 零件的生产类型- 3二、选择毛坯,确定毛坯尺寸,设计毛坯图1.选择毛坯- 32.确定机械加工余量、毛胚尺寸和公差- 33.确定机械加工余量- 44确定毛坯尺-45.确定毛坯尺寸公差-56.设计毛坯图-5三、选择加工方法,制定工艺路线1.定位基准的选择-62.零件表面加工方法的选择-63.制定工艺路线-6四、工序设计1.选择加工设备与工艺装备-82.确定工序尺寸-9五、确定切削用量及基本时间-11六、夹具设计-20七 参考文献-22 一 零件的工艺分析及生产类型的确定1. 零件的工艺性分析 通过对该零件图的重新绘制,知原图样的视图正确,完整,尺寸,公差及技术要求齐全。该零件属轴类回转体零件,它的所有表面均需切屑加工,各表面的加工精度和表面粗糙度都不难获得。 表面粗糙度要求较高 需经多次切削才能满足要求,手柄处镀铬,在镀铬之前须进行抛光处理以使镀铬均匀。本零件的最难加工的地方就是在斜面上钻孔,且要保证孔与键槽成,需要专用夹具。总体来说,本零件的工艺性较好。2. 零件的生产类型 依设计的题目知:生产纲领 N = 30000万/年 , 生产类型为大批大量生产 零件是机床CA6140的手柄轴,质量为0.445Kg.二 选择毛坯,确定毛坯尺寸,设计毛坯图1. 选择毛坯该材料为45钢。该零件在工作过程中则经常承受交变载荷,因此应选用锻件,以使金属纤维尽量不被切断,保证零件工作可靠。零件属批量生产,而且零件的轮廓尺寸不大,故采用摸锻成型。这从提高生产率,保证加工精度上考虑,也是应该的。2确定机械加工余量,毛坯尺寸和公差钢质摸锻件的公差及机械加工余量按GB/T12362-2003确定。要确定毛坯尺寸公差及机械加工余量,应先确定如下各项因素。(1) 锻件公差等级 由该零件的功用和技术要求,确定其锻件公差等级为普通级。(2) 锻件质量Mf 根据零件0.445kg,估算为mf=1.0kg.(3) 锻件形状复杂系数S S=Mf/Mn 该锻件为圆形,假设其最大直径为46mm,长126mm Mn = 1.6kg S = 1/1.6 = 0.62故该零件的形状复杂系数S属S2级。(4) 锻件材质系数M 由于该零件材料为45钢,是碳的质量分数小于0.65%的碳素钢,故该锻件的材质系数属M1级。(5) 零件表面粗糙度 由零件图可知,除17.2mm, 15.7mm 粗糙度Ra = 1.6,圆锥面处Ra=0.8,其余均为6.3。 3. 确定机械加工余量 根据锻件质量,零件表面粗糙度,形状复杂系数查表5-9,由此得单边余量在厚度方向为1.7-2.2mm,水平方向亦为1.7-2.2mm,即锻件各外径的单面余量为1.7-2.2mm,各轴向尺寸的单面余量为1.7-2.2mm。 4 确定毛坯尺寸 上面查的加工余量适用于机械加工表面粗糙度Ra大于等于1.6m。Ra小于1.6m的表面,余量要适当加大。分析本零件,除17.2mm, 15.7mm 粗糙度Ra = 1.6, 其余均为6.3,因此这些表面的毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所查的余量即可。综上所述,确定毛坯尺寸见下表 手柄轴毛坯(锻件)尺寸零件尺寸单面加工余量锻件尺寸17.2221.2224大端40圆锥面2445. 确定毛坯尺寸公差毛坯尺寸公差根据锻件质量,材质系数,形状复杂系数从表5-6,表5-7中查的。本零件毛坯尺寸允许偏差见下表 手柄轴毛坯(锻件)尺寸允许偏差锻件尺寸偏差根据21.2 表5-6244422表5-7102126 6 设计毛坯图(1) 确定圆角半径 锻件的外圆角半径按表5-12确定,内圆角半径按表5-13确定。分析本锻件可确定外圆角R2, R3内圆角R3(2) 确定模锻斜度 按表5-11,外模锻斜度= 3(3)确定分模位置由于毛坯为轴类锻件,应采取轴向分模。为了便于起模及便于发现上,下模在模锻过程中的错移,选择最大直径即圆锥面处的对称平面为分模面,分模线为直线,属平直分模线。(4)确定毛坯的热处理方式钢质毛坯经锻造后应安排正火,以消除残余的锻造应力,并使不均匀的金相组织通过重新结晶而得到细化,均匀的组织,从而改善加工性。三 选择加工方法,制定工艺路线1.定位基准的选择以44的外圆和端面为粗基准,以17.2的外圆和端面为精基准。2.零件表面加工方法的选择本零件的加工面有外圆,端面,键槽,倒角,倒圆,沟槽,锥面,孔,螺纹。(1)17.2的外圆面,未标注公差尺寸,表面粗糙度Ra 1.6,需要粗车,半精车,精车(2)20的外圆,公差等级IT6,需要粗车,半精车,精车。(3)圆锥面,为保证镀铬均匀,在镀铬之前圆锥面需要粗车,半精车,精车,保证Ra = 1.6 然后抛光。(4)槽3x2.15 表面粗糙度为Ra3.2,需要粗车,半精车 槽1.5x1 表面粗糙度为Ra6.3,粗车即可。 槽3x0.5 表面粗糙度为Ra6.3,粗车即可(5) 两孔的表面粗糙度Ra6.3 需钻,扩(6)键槽5314 粗糙度Ra6.3 需要粗铣,半精铣。(7)端面 本零件为回转体端面,尺寸精度要求不高,所以大端面粗车即可满足要求,但是小端面作为精基准应该粗车,半精车3制定工艺路线方案一工序1 正火工序2 以20mm处的外圆及端面定位,车大端面,粗车41的外圆工序3 以粗车后的40mm处外圆面及端面定位,粗车另一端面,粗车17.2mm的外圆,粗车20mm的外圆,车1.5mm1mm沟槽,粗车3mm0.5mm沟槽,粗车3mm2.15mm沟槽工序4 以粗车的20mm的外圆及端面定位 ,半精车,精车40mm的外圆。工序5 以精车后的40mm的外圆及端面定位,半精车,17.2mm的外圆,半精车20mm的外圆,半精车3mm2.15mm的沟槽工序6 精车17.2mm的外圆,精车20mm的外圆,车倒角。工序7 以20mm的外圆定位,粗车,半精车,精车圆锥面。工序8 粗铣,半精铣键槽工序9 抛光工序10 镀铬工序11 钻,扩14mm孔及 8.5mm的螺纹孔工序12 攻螺纹工序13 去毛刺工序14 终检 方案 二工序1 正火工序2 粗车小端面,粗车17.2mm的外圆,粗车20mm的外圆粗车,车1.5mmx1mm沟槽,粗车3mmx0.5mm沟槽,粗车3mm2.15mm沟槽工序3 粗车大端面及41mm的外圆工序4 半精车小端面,半精车,17.2mm的外圆,半精车20mm的外圆,半精车3mm2.15mm的沟槽,车倒角工序5 精车17.2mm的外圆,精车20mm的外圆工序6 以加工过的20mm外圆及端面定位,粗车圆锥面工序7 半精车圆锥面工序8 精车圆锥面工序9 抛光工序10 镀铬工序11 钻14mm的孔和8.5mm的螺纹孔工序12 扩14mm的孔和8.5mm的螺纹孔工序13 攻M10的螺纹工序14 以20mm圆柱面及端面定位铣键槽5mm3mm14mm工序15 去毛刺工序16 终检方案比较:方案二比方案一更容易保证尺寸精度,方案二以车过的41mm的外圆定位保证了定位精度,方案一的小端面知粗车一次可能不能保证要求的表面粗糙度,方案一的粗加工,精加工拍的比较混乱,不符合加工要求。 综上所述,工艺路线应选择方案二。四 工序设计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1-8是粗车合半精车。各工序的工步数不多,成批生产不要求很高的生产率,故选用卧式车床就能满足要求。本零件外廓尺寸不大,精度要求不是很高,选CM6125即可。b 工序11 钻孔,可采用专用夹具在立式钻床上加工,故选Z525型立式钻床。c 工序14是用整体硬质合金直柄立铣刀粗铣,半精铣键槽,用选用卧式铣床。考虑本零件属成批生产,所选机床使用范围较广为宜,故选常用的X62型铣床能满足加工要求。d 工序13攻螺纹,需要丝锥。 ( 2 ) 选择夹具本零件处粗铣及半精铣槽,钻孔等工序需要专用夹具外,其他工序使用通用夹具即可,选用三抓自定心卡盘。(3) 选择刀具 根据不同的工序选择刀具 A 在车床上的加工工序,一般选用硬质合金车刀。加工钢质零件采用YT类硬质合金,粗加工用YT5,半精加工用YT15,精加工用YT30.为提高生产率及经济性,应选用可转位车刀(GB5343.1-1985,GB5343.2-1985). B 铣刀按表5-104选直柄键槽铣刀键槽bxh=5mmx3mm,半精铣铣刀选择直径d = 5 mm l = 8mm L = 52mm由于粗铣后宽度方向单边余量1mm,故粗铣时的铣刀选择d=3mm l =5mm L =37mm C 钻头的选择(a) 14mm的孔 扩孔选择直柄扩孔钻 d = 14mm,L =160mm l=108mm钻孔是直径方向的余量4mm,所以钻孔时选择直柄麻花钻d = 13mm l= 151mm l1 = 101mm(b) 8.5mm的孔 扩孔选择直柄扩孔钻d = 8.8mm L=125mm l =81mm钻孔时直径方向余量1.5 mm ,选用直柄麻花钻 d =7mm l =109mm l1=69mm(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,选择如下。a 选择外圆量具 外圆可选用读数值0.02,测量范围0150游标卡尺(表5-108)b 选择加工轴向尺寸所用量具 轴向尺寸所用量具可选用读数值0.05,测量范围0150游标卡尺(表5-108)选择加工槽所用量具c 选择加工槽所用量具 槽经粗铣,半精铣两次加工。槽宽及槽深的尺寸公差的等级为:粗铣时均为IT14;半精铣时 ,槽宽IT13,槽深为IT14.。均可选用读数值为0.02mm,测量范围0150mm的游标卡尺进行测量。2 确定工序尺寸(1)确定圆柱面的工序尺寸 圆柱面多次加工的工序至于加工余量有关。本零件个圆柱表面的工序加工余量,工序尺寸及公差,表面粗糙度见下表 圆柱表面的工序加工余量,工序尺寸及公差,表面粗糙度 /mm加工表面工序双边余量工序尺寸及公差表面粗糙度及经济加工精度粗车半精车精车粗车半精车精车粗车半精车精车17.2mm外圆21.10.917.2IT13Ra 6.3IT11Ra 3.2IT6Ra 1.620g6mm外圆1.61.50.9IT13Ra 6.3IT11Ra 3.2IT6Ra 1.641mm外圆3_41_IT13Ra 6.3_(2) 确定各孔的工序尺寸加工对象工序双边余量工序尺寸及公差钻扩钻扩14mm孔1318.5mm孔71.5 (3) 确定各端面工序加工余量 /mm工序加工表面总加工余量工序加工余量2小端面21.53大端面224小端面20.5 (4) 确定轴向尺寸 a 第一段17.2mm的长度L1,由尺寸链可得 L1 = 2mmb 第二段17.2mm的长度L2,求解尺寸链可得 L2 = 12.5mm c 第二段20mmm的长度L3,由尺寸链可得 L3 = d 圆锥面处的轴向长度L4, 由尺寸链可得 L4 = (5) 确定铣槽的工序尺寸 半精铣即可达到零件图样的要求,槽宽5mm, 粗铣后半精铣的余量1.5mm, 所以粗铣的宽度工序尺寸3.5mm(6) 圆锥面抛光直径余量 0.1mm五 确定切削用量及基本时间切削用量包括背吃刀量 ,进给量f和切削速度v。确定顺序是先确定,f,再确定v。1. 工序3切削用量及基本时间的确定 (1) 切削用量 本工序为粗车(车端面和外圆)。已知材料为45钢,= 670MPa,锻件,有外皮;机床为CM6125型卧式车床,工件装卡在三爪自定心卡盘中。确定粗车外圆41mm的切削用量。所选刀具为YT5硬质合金可转为车刀。选刀杆尺寸BH = 16mm 25mm ,刀片厚度为4.5mm。根据表5-113,选择车刀几何形状为卷屑槽倒淩型前刀面,前角=12 后角=6 ,主偏角= 90 ,副偏角 = 10 刃倾角 = 0 刀尖圆弧半径= 0.8mm a 确定背吃刀量 粗车双边余量为3.0mm 所以 1.5mm b 确定进给量f 根据表5-114,在粗车钢料,刀杆尺寸为16mm 25mm,小于等于3.0mm f= 0.4-0.5mm/r 按CM6125车床的进给量,选择f =0.4 mm/r确定的进给量尚需满足机床进给机构的轻度要求,故需进行校验。根据表5-123,当钢料= 570670MPa , =2mm ,f= 0.75mm/r = 45 v = 65m/min 预计是进给力为760N修正系数 =1.0 =1.0 =1.17 故实际进给力为889.2N,满足要求。c 选择刀具磨钝标准及耐用度 根据表5-119,车刀后刀面的最大磨损量为1mm,可转位车刀耐用度T =30min d 确定切削速度V 根据表5-120,当用YT5硬质合金刀具加工= 570670MPa , =3mm ,f= 0.75mm/r 切削速度V = 140m/min切削速度的修正系数为 = 0.8 = 0.65 =0.81 =1.15 = =1.0 故V = 1400.80.650.811.15 = 67.8m/minn = 1000v/d = 1000 67.8/3.14 44 = 491 r/min按CM6125车床的转速,选择 n = 500 r/min e 校验机床功率 当钢料= 570670MPa , =2mm ,f= 0.75mm/r v = 46m/min时, = 1.7KW切削功率的修正系数为=1.17 = = =1.0 =1.13 =0.8 =0.65故实际切削功率为 =0.72KW满足要求。最后确定的切削用量为 := 1.5 mm f = 0.4mm/r n = 480r/min v = 66.3 m/min (2) 基本时间 a 确定粗车41mm的外圆基本时间根据表2-21 ,车外圆的基本时间为Tj1= L i/fn = i(+ )/f n式中=20mm = 2mm = 3mm = 0 f = 0.4mm/r n= 8r/min i = 1所以Tj1= 8 S b 确定车端面的基本时间 Tj2 =i L/fn L = (dd1) + + + d = 44mm = 2mm = 4mm = 0所以 Tj2 = 18S因此,总的切削基本时间为26S. 2 工序2切削用量确定(1) 确定粗车19.2mm 外圆的切削用量所选刀具为YT5硬质合金可转为车刀。选刀杆尺寸BH = 16mm 25mm ,刀片厚度为4.5mm。根据表5-113,选择车刀几何形状为卷屑槽倒淩型前刀面,前角=12 后角=6 ,主偏角= 90 ,副偏角 = 10 刃倾角 = 0 刀尖圆弧半径= 0.8mm (a) 确定背吃刀量 粗车双边余量为2mm 所以 = 1mm (b ) 确定进给量f 根据表5-114,在粗车钢料,刀杆尺寸为16mm 25mm,小于等于3.0mm f= 0.4-0.5mm/r 按CM6125车床的进给量,选择f =0.4 mm/r确定的进给量尚需满足机床进给机构的轻度要求,故需进行校验。根据表5-123,当钢料= 570670MPa , =2mm ,f= 0.75mm/r = 45 v = 65m/min 预计是进给力为760N修正系数 =1.0 =1.0 =1.17 故实际进给力为889.2N,满足要求。(c) 选择刀具磨钝标准及耐用度 根据表5-119,车刀后刀面的最大磨损量为1mm,可转位车刀耐用度T =30min (d) 确定切削速度V 根据表5-120,当用YT5硬质合金刀具加工= 570670MPa , =3mm ,f= 0.75mm/r 切削速度V = 138m/min切削速度的修正系数为 = 0.8 = 0.65 =0.81 =1.15 = =1.0 故V = 1380.80.650.811.15 = 66m/minn = 1000v/d = 1000 67.8/3.14 21.2 = 954 r/min按CM6125车床的转速,选择 n = 1000 r/min (e) 校验机床功率 当钢料= 570670MPa , =2mm ,f= 0.75mm/r v = 46m/min时, = 1.7KW切削功率的修正系数为=1.17 = = =1.0 =1.13 =0.8 =0.65故实际切削功率为 =0.72KW满足要求。最后确定的切削用量为 := 1 mm f = 0.4mm/r n = 1000r/min v = 66 m/min(2)粗车22.4mm外圆的切削用量所选刀具为YT5硬质合金可转为车刀。选刀杆尺寸BH = 16mm 25mm ,刀片厚度为4.5mm。根据表5-113,选择车刀几何形状为卷屑槽倒淩型前刀面,前角=12 后角=6 ,主偏角= 90 ,副偏角 = 10 刃倾角 = 0 刀尖圆弧半径= 0.8mm (a) 确定背吃刀量 粗车双边余量为1.6mm 所以 = 0.8mm (b) 确定进给量f 根据表5-114,在粗车钢料,刀杆尺寸为16mm 25mm,小于等于3.0mm f= 0.4-0.5mm/r 按CM6125车床的进给量,选择f =0.4 mm/r确定的进给量尚需满足机床进给机构的轻度要求,故需进行校验。根据表5-123,当钢料= 570670MPa , =2mm ,f= 0.75mm/r = 45 v = 65m/min 预计是进给力为760N修正系数 =1.0 =1.0 =1.17 故实际进给力为889.2N,满足要求。(c) 选择刀具磨钝标准及耐用度 根据表5-119,车刀后刀面的最大磨损量为1mm,可转位车刀耐用度T =30min (d) 确定切削速度V 根据表5-120,当用YT5硬质合金刀具加工= 570670MPa , =3mm ,f= 0.75mm/r 切削速度V = 138m/min切削速度的修正系数为 = 0.8 = 0.65 =0.81 =1.15 = =1.0 故V = 1380.80.650.811.15 = 66m/minn = 1000v/d = 1000 67.8/3.14 24 = 875 r/min按CM6125车床的转速,选择 n = 1000 r/min (e) 校验机床功率 当钢料= 570670MPa , =2mm ,f= 0.75mm/r v = 46m/min时, = 1.7KW切削功率的修正系数为=1.17 = = =1.0 =1.13 =0.8 =0.65故实际切削功率为 =0.72KW满足要求。最后确定的切削用量为 := 1 mm f = 0.4mm/r n = 1000r/min v = 66 m/min(3)粗车端面的切削用量= 1.2 mm f = 0.2mm/r n = 1000r/min v = 66 m/min(4) 确定沟槽的切削用量 进给量f 手动 转速v = 630r/min工序2基本时间确定(a) 确定粗车19.2mm的外圆基本时间根据表2-21 ,车外圆的基本时间为Tj1= L i/fn = i(+ )/f n式中=20mm = 3mm = 0mm = 0 f = 0.4mm/r n= 16r/min i = 1所以Tj1= 4 S(b) 确定粗车22.4mm的外圆基本时间根据表2-21 ,车外圆的基本时间为Tj1= L i/fn = i(+ )/f n式中=82mm = 3mm = 0mm = 0 f = 0.4mm/r n= 16r/min i = 1所以Tj1= 14 S(c) 确定车端面的基本时间 Tj2 =i L/fn L = (dd1)/2 + + +d = 24mm = 2mm = 4mm = 0所以 Tj2 = 6S因此,总的基本时间为24S3 工序5切削用量确定(1)确定精车外圆17.2mm的切削用量。所选刀具为YT30硬质合金可转为车刀。选刀杆尺寸BH = 16mm 25mm ,刀片厚度为4.5mm。根据表5-113,选择车刀几何形状为卷屑槽倒淩型前刀面,前角=12 后角=6 ,主偏角= 30 ,副偏角 = 10 刃倾角 = 0 刀尖圆弧半径= 0.8mm (a) 确定背吃刀量 粗车双边余量为0.9mm 所以 =0.45mm( b) 确定进给量f 根据表5-114,在精车钢料,刀杆尺寸为16mm 25mm,小于等于3.0mm , 按CM6125车床的进给量,选择f =0.2mm/r(c)速度V 根据表5-120,当用Y30硬质合金刀具加工= 570670MPa , =3mm ,f= 0.75mm/r 切削速度V = 138m/min切削速度的修正系数为 = 0.8 = 1.4 =0.81 =1.15 = =1.0 故V = 1380.81.40.811.15 = 145m/minn = 1000v/d = 1000 67.8/3.14 18.1= 2549r/min按CM6125车床的转速,选择 n = 2500r/min 精车20mm外圆切削用量确定所选刀具为YT30硬质合金可转为车刀。选刀杆尺寸BH = 16mm 25mm ,刀片厚度为4.5mm。根据表5-113,选择车刀几何形状为卷屑槽倒淩型前刀面,前角=12 后角=6 ,主偏角= 30 ,副偏角 = 10 刃倾角 = 0 刀尖圆弧半径= 0.8mm a 确定背吃刀量 粗车双边余量为0.9mm 所以 =0.45mm b 确定进给量f 根据表5-114,在精车钢料,刀杆尺寸为16mm 25mm,小于等于3.0mm , 按CM6125车床的进给量,选择f =0.2mm/rc 确定切削速度V 根据表5-120,当用Y30硬质合金刀具加工= 570670MPa , =3mm ,f= 0.75mm/r 切削速度V = 138m/min切削速度的修正系数为 = 0.8 = 1.4 =0.81 =1.15 = =1.0 故V = 1380.81.40.811.15 = 145m/minn = 1000v/d = 1000 67.8/3.14 20.9= 2208r/min按CM6125车床的转速,选择 n = 2000r/min (2) 基本时间确定确定精车17.2mm的外圆基本时间根据表2-2
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本文标题:CA6140手柄轴的加工工艺及夹具设计
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