机械制造技术课程设计-CA6140车床手柄座铣端面夹具设计（全套图纸）.pdfVIP

大大 学学 机械自造工艺及夹具课程设计机械自造工艺及夹具课程设计 设计题目：制定“制定“ca6140 车床手柄座”的机械加工工艺 规程及工艺装备 车床手柄座”的机械加工工艺 规程及工艺装备 设计时间： 设计内容：1、熟悉零件图； 2、绘制零件图（一张） ； 3、编写工艺过程卡片和工序卡片（各一张） ； 4、绘制夹具总装配图； 5 绘制夹具零件图； 6、说明书 班班 级：级： 学学 生：生： 指导教师：指导教师： 系系 主主 任：任： 机机 械械 制制 造造 技技 术术 基基 础础 课课 程程 设设 计计 说说 明明 书书 设计题目：设计题目： 制定“制定“ca6140 车床手柄座”的机械加工 工艺规程及工艺装备 车床手柄座”的机械加工 工艺规程及工艺装备 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 设设 计计 者：者： 指导教师：指导教师： 日期：日期： 目目 录录 序序 言言 一、 零件的分析一、 零件的分析 1、零件的作用、零件的作用. 2、零、零件的工艺分析件的工艺分析 二、 工艺规程设计二、 工艺规程设计 1、确定毛坯的制造形式、确定毛坯的制造形式. 2、基准面的选择、基准面的选择 3、制定工艺路线、制定工艺路线 4、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定. 5、确定切削用量及基本工时、确定切削用量及基本工时 三、 夹具设计三、 夹具设计 1、问题提出、问题提出 2、夹具设计、夹具设计. 参考文献参考文献. 序言序言 机械制造技术基础课程设计机械制造技术基础课程设计是我们在是我们在学学完了完了大学的全大学的全部部基础课，基础课，专业专业 基础课基础课以以及及专业专业课课后进行后进行的的。这是我们在进行毕业。这是我们在进行毕业设计设计之前对所之前对所学的学的各科各科 课程一课程一次深入次深入的的综合性总复习综合性总复习，也是也是一一次理论联次理论联系系实际实际的的训练。因此训练。因此，他他 在我们在我们的大学的大学四年四年生生活中占有重要活中占有重要的的地位。地位。 就我个人而就我个人而言，言，我希望通过这次我希望通过这次课程设计课程设计对对自自己未来将从事己未来将从事的工作的工作进进 一一步适应性步适应性的的训练训练，希望希望自自己在己在设计设计中能锻炼中能锻炼自自己己的分析问题、的分析问题、解决解决问题、问题、 查资料查资料的的能力能力 ，为以后为以后的工作的工作打下良好打下良好的基础的基础。 由于能力有限由于能力有限，设计，设计尚有很多不足之处尚有很多不足之处，希望各位老希望各位老师师给予给予指导指导。 一、一、 零件的分析零件的分析 1、零件的作用：、零件的作用： 题目题目所给所给的零件的零件是是 ca6140 车床的手柄座车床的手柄座。在使。在使用用过过程程中不中不经常变动经常变动 主主要要起支撑起支撑作用零件作用零件上上各个部位各个部位加工加工要要求都求都不不同同,所有所有技术技术要要求都求都是为了是为了 机床机床总总体体装装配配.。 2、零件的工艺分析、零件的工艺分析 手柄座的加工手柄座的加工共共有有两组两组加工加工表表面，面，它它们们相互相互之之间间有有一定的一定的要要求求。现现分分 述如述如下下： （1） 、 以以工件的工件的上上下下表表面面为中为中心心加工加工孔和槽孔和槽。 钻钻10h7 的的孔孔， 钻钻14h7 的的孔孔，钻钻5.5 mm 的的孔孔，铣铣 14mm*43mm 的的槽槽，钻钻5mm，钻钻 m10h7 并并 配配加加钳钳工加工工加工。 。 。其其中中主主要要加工加工孔孔10h7。 （2） 、 以） 、 以25 mm 的孔为中心加工表面和孔。 铣上下表面， 钻的孔为中心加工表面和孔。 铣上下表面， 钻10h7， 钻 ， 钻14h7 的孔，钻的孔，钻5.5 mm 的孔，钻的孔，钻5mm，钻，钻 m10h7 并配加钳工加 工。 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。 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。 二二 、工艺规程的设计、工艺规程的设计 1 、确定毛坯的的制造形式、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。 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、基准的选择 （1） 、） 、 粗基准的的选择粗基准的的选择 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 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 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 。 利用内孔25 mm 及键槽定位进行钻及键槽定位进行钻10mm，在，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。 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、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。 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、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。 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：） 、工艺路线方案一： 工序一：铣、半精铣工序一：铣、半精铣45 mm 凸台端面；凸台端面； 工序二：铣工序二：铣,半精铣大端面半精铣大端面; 工序三：钻，扩，铰工序三：钻，扩，铰25 h8mm 内孔；内孔； 工序四：拉键槽工序四：拉键槽 6h9； 工序五：铣槽工序五：铣槽 14*43 mm； 工序六：钻，粗铰，精铰工序六：钻，粗铰，精铰10h7 mm 孔；孔； 工序七：钻槽底通孔工序七：钻槽底通孔5.5 mm； 工序八：钻，粗铰，精铰工序八：钻，粗铰，精铰14h7mm 孔；孔； 工序九：钻工序九：钻5mm 圆锥孔，攻螺纹圆锥孔，攻螺纹 m107hmm； 工序十：终检。工序十：终检。 （2） 、工艺路线方案二：） 、工艺路线方案二： 工序一：钻，扩，铰工序一：钻，扩，铰25 h8mm 内孔；内孔； 工序二：粗铣上、下表面；工序二：粗铣上、下表面； 工序三：精铣下表面；工序三：精铣下表面； 工序四：拉键槽工序四：拉键槽 6h9 mm； 工序五：铣槽工序五：铣槽 14 mm *43 mm； 工序六：钻槽底通孔工序六：钻槽底通孔5.5 mm； 工序七：钻，粗铰，精铰工序七：钻，粗铰，精铰10h7 mm 孔；孔； 工序八：钻，粗铰，精铰工序八：钻，粗铰，精铰14h7mm 孔；孔； 工序九：钻工序九：钻5mm 圆锥孔，攻螺纹圆锥孔，攻螺纹 m107hmm； 工序十：终检。工序十：终检。 （3） 、工艺方案的分析：） 、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 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， 再以的孔， 再以25h8 的孔的孔为基准加工的孔的孔为基准加工10 mm 的孔。方案二则是先加孔的孔。方案二则是先加孔25h8 后再加工上下表面，再加工孔后再加工上下表面，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 ， 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 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。 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：具体的工艺过程如下： 工序一：铣，半精铣工序一：铣，半精铣45 mm 凸台端面，选用凸台端面，选用 x51 立式铣床加工；立式铣床加工； 工序二：铣，半精铣大端面，选用工序二：铣，半精铣大端面，选用 x51 立式铣床加工；立式铣床加工； 工序三：钻，扩，铰工序三：钻，扩，铰25h8 mm 内孔，选用内孔，选用 z535 立式钻床；立式钻床； 工序四：钻，粗铰，精铰工序四：钻，粗铰，精铰10h7 mm 孔，选用孔，选用 z525 立式钻床；立式钻床； 工序五：铣槽工序五：铣槽 14*43 mm，选用，选用 x63 卧式铣床；卧式铣床； 工序六：钻，粗铰，精铰工序六：钻，粗铰，精铰14h7 mm 孔，选用孔，选用 z525 立式钻床；立式钻床； 工序七：钻底孔，攻螺纹工序七：钻底孔，攻螺纹 m10 mm，选用，选用 z525 立式钻床；立式钻床； 工序八：钻工序八：钻5mm 圆锥孔，选用圆锥孔，选用 z525 立式钻床；立式钻床； 工序九：拉键槽工序九：拉键槽 6h9mm，选用，选用 z525 立式钻床；立式钻床； 工序十：钻槽底通孔工序十：钻槽底通孔5mm，选用，选用 z525 立式钻床；立式钻床； 工序十一：终检。工序十一：终检。 4 、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定、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“手柄座”零件材料为铸铁，硬度为 hbs151229，毛坯的重量约 为 ，毛坯的重量约 为 072kg，生产类型为大批量生产。，生产类型为大批量生产。 工序四工序四：钻，粗铰，精铰工序四工序四：钻，粗铰，精铰10h7 mm 孔：孔： 毛胚为实心， 孔精度要求毛胚为实心， 孔精度要求 h7，参照工艺手册表，参照工艺手册表 2 3-9 及表及表 23-12 确定工序尺寸及余量为：确定工序尺寸及余量为： 钻孔：钻孔：98 mm; 粗铰粗铰: 996 mm; 2z=016mm 精铰精铰: 10 mm 2z=004 mm 5、 确定切削用量及基本工时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： 钻粗铰精铰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： 孔， 选用机床：z525 立式钻床立式钻床 钻钻9.8mm 孔：孔： 选择选择9.8mm 高速钢锥柄麻花钻（ 工艺表高速钢锥柄麻花钻（ 工艺表 3.16） 由切削表由切削表 2.7 和工艺表和工艺表 4.216 查得查得0.17/fmm r= 机 23/min c vm= 查 （ 切削表（ 切削表 2.15） 0 10001000 23 747.4( /min) 9.8 c v nr d = 查 查 按机床选取按机床选取960 /minnr= 机 0 9.8 960 29.54( /min) 10001000 c d n vr = 机 机 基本工时：基本工时： 12 4343 0.31(min) 960 0.17 lll t n f + = 机机 粗粗铰铰9.96mm 孔孔： 选择选择9.96mm 的的高速钢铰刀高速钢铰刀（ 工艺工艺表表 2.11） 由由切削切削表表 2.24 和和工艺工艺表表 4.215 查查得得1.3/fmm r= 机 6/min c vmm= 查 0 10001000 6 191.85( /min) 9.96 c v nr d = 查 查 按按机床选机床选取取195 /minnr= 机 0 9.96 195 6.1(/min) 10001000 c d n vmm = 机 机 基本工时：基本工时： 12 4323 0.19(min) 195 1.3 lll t n f + = 机机 精精铰铰10mm 孔孔： 选择选择10mm 的的铰刀铰刀 0.8/fmm r= 机 6/min c vmm= 查 0 10001000 6 191.1( /min) 10 c v nr d = 查 查 按按机床选机床选取取195 /minnr= 机 0 10 195 6.123(/min) 10001000 c d n vmm = 机 机 基本工时：基本工时： 12 4323 0.31(min) 195 0.8 lll t n f + = 机机 三三 、 专专用夹具的设计用夹具的设计 2.1 研究原始质料研究原始质料 利用本夹具主要用来铣端面，加工时除了要满足粗糙度要求外， 由于对加工精度要求不是很高，所以在本道工序加工时，主要考虑如何降低生产 成本和降低劳动强度。 2.2 定位、夹紧方案的选择定位、夹紧方案的选择 定位基准应尽可能与工序基准重合，在同一工件的各道工序中，应尽量采用同一 定位基准进行加工。拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合 理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择 不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件 的加工精度（特别是位置精度）要求。 因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选 择定位基准。此零件图没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所 以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。圆台外圆及两端面 都已加工好，为了使定位误差减小，选择已加工好的端面作为定位精基准，来设计本 道工序的夹具，以已加工好的端面作为定位夹具。 首先必须明确其加工时应如图所示，这样放置，便于加工。那么要使其完全定位， 可以采用:一面加固定 v 型块和滑动 v 型块定位，这样既简单又方便。如上图所示， 一底面限制的自由度有 3 个，一个固定 v 型块限制两个自由度，一个滑动 v 型块限制 限制一个自由度，为使定位可靠，加工稳定，我所设计的定位方案，总共限制了工件 的全部 6 个自由度，属于完全定位。 2.3 切削力及夹紧力的计算切削力及夹紧力的计算 刀具：铣刀 d=50 面铣刀。 则轴向力：见工艺师手册表 28.4 f=c f d0 f z f f y kf2.1 式中： c f =420， zf=1.0, yf=0.8, f=0.35 kf=( 07 . 1 ) 190 200 () 190 3 . 1 = f n hb f=420 )(212307 . 1 35 . 0 5 . 13 8 . 00 . 1 n= 转矩 t=ctd0 t z f t y kt 式中: ct=0.206, zt=2.0, yt=0.8 t=0.206 )(34.1707. 135 . 0 5 . 13 8 . 00 . 2 mn = 功率 pm=kw d tv 726 . 0 830 95.1634.17 30 0 = = 在计算切削力时,必须考虑安全系数,安全系数 k=k1k2k 3 k4 式中 k1基本安全系数，1.5; k2加工性质系数，1.1; k 3 刀具钝化系数, 1.1; k4断续切削系数, 1.1 则 f / =kf=1.5 )(423921231 . 11 . 11 . 1n= 钻削时 t=17.34 n m 切向方向所受力: f1= n l t 267 1065 34.17 3 = = 取 1 . 0=f f f =4416 )( 6 . 4411 . 0n= f f f1 所以,时工件不会转动,故本夹具可安全工作。 根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬 间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数 作为实际所需夹紧力的数值。即： fkwk= 安全系数 k 可按下式计算有： ： 6543210 kkkkkkkk = 式中： 60 kk为各种因素的安全系数，查参考文献5表121可得： 1.2 1.0 1.0 1.0 1.3 1.0 1.01.56 c k = 1.2 1.2 1.05 1.2 1.3 1.0 1.02.36 p k = 1.2 1.2 1.0 1.2 1.3 1.0 1.02.25 f k = 所以有： 1193.08() kcc wkfn= 766.37() kpp wkfn= 1359.90() kff wkfn= 螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算有： )( 21 0 + = tgtg ql w z 式中参数由参考文献5可查得： 6.22 = 2.76 z r = o 90 1 = 059 2 = o 2 29 = o 螺旋夹紧力： 0 4748.2()wn= 由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定 选用手动螺旋夹紧机构。 2.4 误差分析与计算误差分析与计算 该夹具以一个平面和和 2 个 v 型块定位，要求保证孔轴线间的尺寸公差。为了满 足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的尺寸公差。 （1）定位元件尺寸及公差确定。 夹具的主要定位元件为一平面和 v 型块间隙配合。 （2） 工件的工序基准为孔心，当工件孔径为最大，定位销的孔径为最小时，孔 心在任意方向上的最大变动量等于孔与销配合的最大间隙量。本夹具是用来在 卧式镗床上加工，所以工件上孔与夹具上的定位销保持固定接触。此时可求出 孔心在接触点与销中心连线方向上的最大变动量为孔径公差多一半。工件的定 位基准为孔心。工序尺寸方向与固定接触点和销中心连线方向相同，则其定位 误差为： td=dmax-dmin 为了满足工序的加工要求， 必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的尺 寸公差。 gwj + 与机床夹具有关的加工误差 j ，一般可用下式表示： mjjjwdadzwj += 制造误差zz （1）中心线对定位件中心线位置精度 mm05 . 0 03 . 0 2 = . 取 mm04 . 0 2 = . （2）内外圆同轴度误差（查表 p297） mm008 . 0 3 = 故， mmdw142 . 0 16 . 0 05 . 0 08 . 0 04 . 0 125 . 0 22222 2 5 2 4 2 3 2 2 2 =+=+ . 则 533 . 0 3 2 142 . 0 = . 夹紧误差 ：cos)( minmax yy jj = 其中接触变形位移值： 1 ()() 19.62 n hbz yrazaz kn krc hbl =+ 查5表 1215 有 1 0.004,0.0016,0.412,0.7 razhb kkcn= =。 cos0.0028 j jy mm = = 磨损造成的加工误差： mj 通常不超过mm005. 0 夹具相对刀具位置误差： ad 取mm01. 0 误差总和：0.0850.3 jw mmmm + = 从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。 2.6 确定夹具体结构尺寸和总体结构确定夹具体结构尺寸和总体结构 夹具体的形状和尺寸取决于夹具上各种装置的布置以及夹具与机床的连接， 而且 在零件的加工过程中，夹具还要承受夹紧力、切削力以及由此产生的冲击和振动，因 此夹具体必须具有必要的强度和刚度。切削加工过程中产生的切屑有一部分还会落在 夹具体上，切屑积聚过多将影响工件的可靠的定位和夹紧，因此设计夹具体时，必须 考虑结构应便于排屑。此外，夹具体结构的工艺性、经济性以及操作和装拆的便捷性 等，在设计时也应加以考虑。 夹具体设计的基本要求 （1）应有适当的精度和尺寸稳定性 夹具体上的重要表面，如安装定位元