机械制造技术课程设计-CA6140普通车床手柄套加工工艺及夹具设计.docx

辽 宁 工 业 大 学制造工程基础课程设计（论文）题目：CA6140普通车床手柄套机械加工工艺规程及夹具设计全套图纸加扣3012250582 学 院：机械工程与自动化学院专业班级： 工业工程151学 号：学生姓名： 指导教师： 教师职称：副教授 起止时间： 2018.07.02-2018.07.20课程设计（论文）任务及评语学 院：机械工程与自动化学院 教研室：机制教研室学 号学生姓名专业班级工业工程151课程设计（论 文）题 目手柄套机械加工工艺规程及工装设计课程设计（论文）任务1.设计内容（1）设计对象来源于生产实践，用于机床等机械装备，属轴类或盘套类零件；（2）针对指定零件，利用相应工程软件（WORD，EXCEL，CAXA电子图版（或其它CAD软件）等）及相关参考资料（如工具书、指导书等）完成给定零件的工艺分析、制订机械加工工艺过程综合卡、设计夹具装配图，编写设计说明书等。2.技术参数与要求设备年产量1万件，废品率、备品率各0.1%，每台设备含该零件件数：1；主要技术指标，包括产品规格、外型尺寸、重量和各种技术数据见零件图（零件图见附页）；3.工作量（1）设计零件毛坯，绘制毛坯图1张。（2）制订零件加工工艺规程，绘制机械加工工艺过程综合卡1张。（3）针对某工序设计专用夹具，绘制夹具装配图1张。（4）编写课程设计说明书1份。指导教师评语及成绩图纸( 20)说明书( 20)答辩( 40)平时( 20)成绩： 指导教师签字： 年 月 日辽宁工业大学课程设计说明书（论文）目录第1章 零件分析和毛坯的确定11.1零件工艺分析及生产类型确定11.2毛坯类型及毛坯设计3第2章 机械加工工艺规程设计42.1 基准选择42.2 工艺路线设计42.3 机械加工余量和工序尺寸的确定52.4 主要工序切削用量及时间定额计算7第3章 专用夹具设计113.1 工序内容及加工要求113.2 定位基准选择113.3 夹具结构设计及工作流程11第4章 结论13参考文献142第1章 零件分析和毛坯的确定1.1零件工艺分析及生产类型确定本次课程设计为一个手柄套零件，零件图样的视图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全。零件图如下：图11图12该零件主要用来安装手柄，起到方便操作手柄的作用。由零件图可知，该零件加工表面包括两个端面、外圆面和各个孔。其中，外圆面对粗糙度要求较高，需要粗车半精车磨削。中心孔壁粗糙度次之，需要钻孔扩孔铰孔。两个端面需要粗车半精车。主要技术要求如下；表1.1主要技术要求加工表面尺寸精度等级表面粗糙度左端面60IT123.2右端面73IT123.2外圆面25IT80.4中心孔壁25IT111.6键槽4IT123.2由零件生产设计说明书可知，本零件年生产量为10000件，废品率、备品率各0.1%，属于批量生产。1.2毛坯类型及毛坯设计根据零件图的尺寸、形状、批量和材料，确定毛坯为棒料。毛坯图如下：由于该零件形状简单，精度要求不高，生产批量为1万件/年，属于批量生产。所以为了一定程度上降低生产成本，所以采用专用夹具和刀具。本零件材料为45钢,45钢为优质碳素结构用钢，硬度不高，易切削加工，综合性能优良。其力学性能:。零件的主要作用是连接手柄和转轴的作用，主要是用来传递转矩，使转轴旋转，从而起到调控作用，方便操作。从零件图上得到手柄套的表面要求，73和60达到Ra3.2，25达到Ra1.6,4达到Ra3.2,25达到Ra0.4，粗糙度等级较高。第2章 机械加工工艺规程设计2.1定位基准选择基面选择是工艺规程设计中的重要设计之一，基面的选择正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产效率得到提高。否则，加工工艺过程会问题百出，甚至会造成零件大批报废，试生产无法进行。分析零件图可知，手柄套为一般的轴类零件，以左端面作为粗基准。精基准的选择主要考虑基准重合问题。选择加工表面的设计基准为定位基准，称为基准重合原则。采用基准重合原则可以避免由定位基准与设计基准不重合引起的基准不重合误差，零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得到保证。为使基准统一，选择25孔作为精基准。（1） 以80.5外圆为基准，加工两个端面；（2） 以端面为基准，钻25孔；（3） 以25孔为基准，加工外圆锥面；（4） 以外圆锥面为基准，用专用钻头钻13孔；麻花钻钻8的孔，钻10，深度为14的螺纹孔；钻8斜孔，钻10斜螺纹孔。2.2工艺路线的设计制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定的情况下，可以考虑采用机床配以专用夹具，或者在车床上，通过更换刀具，使工序相对集中起来，来提高生产效率。除此之外，还应该考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降，节约资源。为此，设计了两个加工方案，如下所示：工艺路线方案一步骤一下棒料料步骤二粗车左端面80.5步骤三粗车右端面80.5并切断，留总余长步骤四粗车右端倒角步骤五半精车右端面80.5步骤六半精车左端面80.5步骤七钻孔23，并进一步进行扩和铰，使孔达到25步骤八粗车外圆，形成15锥度，并进一步进行半精车和磨削步骤九钻13的孔，用专用刀具，节省时间步骤十钻8的孔，并钻10，深度14的螺纹孔步骤十一钻8的斜孔，以及10的斜螺纹孔步骤十二拉宽度4键槽步骤十三去毛刺步骤十四检验入库工艺路线方案二步骤一下已经切割好的棒料步骤二粗车左端面，并进行半精车步骤三粗车右端面，并进行半精车以及右端倒角步骤四钻孔23，并进一步进行扩和铰，使孔达到25步骤五粗车外圆，形成15锥度，并进一步进行半精车和磨削步骤六钻13的孔，用专用刀具，节省时间步骤七钻8的孔，并钻10，深度14的螺纹孔步骤八钻8的斜孔，以及10的斜螺纹孔步骤九拉宽度4键槽步骤十去毛刺步骤十一检验入库考虑到机床工具的选择，以及加工的工艺性，从经济角度出发，确定方案一比方案二经济合理，节约工时。方案二，粗精端面时，换刀次数多于方案一，虽然方案一装夹次数多于方案一，但是由于方案二是事先切割好的棒料，必然比方案一费时。所以，我们最终选择方案一作为我们最终加工方案。2.3 机械加工余量和工序尺寸的确定（1）机械加工余量根据机械制造技术基础课程设计指南，查得零件图端面、外圆面、孔等的加工余量详细数据。由表545、539、540、541、549，可分别可知，端面、外圆、孔、倒角和键槽的加工余量。详情见下表：名称机械加工余量左右端面0.7钻25孔23扩25孔24.8铰25孔25粗车外圆锥面6半精车外圆锥面1.1磨削外圆锥面0.4锪13沉头孔13钻8孔8钻10，深14螺纹孔2钻8斜孔8钻10斜螺纹孔2拉键槽1.8（2）工序尺寸的确定确定工序尺寸的一般方法是， 由加工表面的最后工序往前推算，最后的工序尺寸按零件图的要求标注。相关的数据尺寸查机械制造技术基础课程设计指南 及相关书籍。一：端面工序尺寸的确定两端面的距离为25mm，粗糙度为Ra3.2，查书可知，端面需要粗车、半精车才能达到粗糙度要求。工序安排先粗车两端面，再半精车两端面。根据上表“机械加工余量”表格，可知，端面工序尺寸为26.4mm.二：孔的工序尺寸的确定25mm孔的表面粗糙度为Ra1.6，工序安排为钻扩铰。由加工余量表格可知，其工序尺寸为，钻23mm,扩24.8mm,铰24.94mm。13mm的孔：未注表面粗糙度值，钻孔即可查上表余量可知工序尺寸为13mm。8mm的孔及其10mm，深14mm的螺纹孔：未注表面粗糙度值，钻孔即可查上表余量可知工序尺寸为：8mm,10mm螺纹孔。8mm的斜孔及其10mm的螺纹孔：未注表面粗糙度，钻孔即可。查上表余量可知其工序尺寸为：8mm,10mm螺纹孔。三：外圆锥面工序尺寸的确定外圆面锥面尺寸为：左端面60mm，右端面73mm，表面粗糙度为Ra0.4。工序安排为粗车半精车磨削，最后形成15锥面。查表得，确定各道工序加工余量工序尺寸如下：磨削：直径加工余量为0.4mm；半精车：直径加工余量为1.1mm；粗车：直径加工余量为6mm。所以毛坯的总加工余量为7.5mm。各工序尺寸为：左端面：磨削60.4mm,半精车61.5mm，粗车67.5mm；右端面：磨削73.4mm，半精车74.5mm，粗车80.5mm。四：键槽工序尺寸的确定由零件图可知，键槽的宽为4mm，深为1.6mm。由于其没有粗糙度要求，所以其工序尺寸为1.6mm。2.4主要工序切削用量及时间定额计算切削用量包括切削速度、进给量、切削深度三项。确定方法是先确定切削深度、进给量，再确定切削速度。选择典型的工序，加工工序四加工25mm的孔进行钻扩铰进行计算。（1）步骤七加工25mm孔的切削用量及其基本时间本工序为孔加工，要求：加工25mm孔，进行钻扩铰。先钻孔23mm，再进行扩孔和铰孔，尺寸保证达到25mm。机床：立式钻床Z525，刀具：高速钢的标准钻头、扩孔钻刀和标准铰刀。查表得，直柄麻花钻直径23mm，扩孔刀直径24.8mm,铰刀直径24.94mm。由表可查得进给量为：钻孔f=0.5/r,扩孔f=0.7/r,铰孔f=2/r.由表可查得切削速度为：钻孔和扩孔的切削速度为40m/min,铰孔的切削速度为12m/min。再由公式n=(1000v)/(d)可求得主轴转速：钻孔的主轴转速为n=1000*403.14*23=553r/min,查表527可得，主轴实际转速为500r/min扩孔的主轴转速为n=（1000*40)/3.14*24.8)=514r/min,查表527可得，主轴实际转速为500r/min铰孔的主轴转速为n=（1000*12）/(3.14*24.94)=153r/min,查表527可得，主轴实际转速为125r/min由表可查得切削深度为：钻孔的切削深度为23mm，扩孔的切削深度为24.8mm，铰刀的切削深度为24.94mm。根据机械制造技术基础课程设计指南可得，钻孔的基本时间公式为： Tj=Lfn=(l+l1+l2)/(fn),式子中;l1=D2cotkr+(12)l2=14所以，钻孔的基本时间为：l1=232cot45+1=12.5l2=0Tj=25+12.50.5*500=0.15辅助时间为：0.2Tj=0.03作业时间为：1.2Tj=0.18根据机械制造技术基础课程设计指南可得，扩孔和铰孔的基本时间公式为：Tj=Lfn=(l+l1+l2)/(fn),式中l1=D-d12cotkr+（12）l2=2 所以，扩孔的基本时间为：l1=24.8-232*cot45+1=1.9Tj=(25+1.9+2)/(0.7*500)=0.09辅助时间为;0.2Tj=0.018min作业时间为：1.2Tj=0.108min铰孔的基本时间为;l1=24.94-24.82*cot45+1=1.07Tj=25+1.07+22*125=0.18min辅助时间为：0.2Tj=0.036min工作时间为：1.2Tj=0.216min（2）步骤八加工外圆锥面的切削用量及其基本时间本工序为粗车80.5外圆面。已知工件材料：45钢；机床为CA6140卧式车床；刀具为YT5硬质合金。根据机械制造技术基础课程设计基础，查表可得下列数据：粗车外圆锥面的进给量：0.22/r；半精车：0.28/r；磨削：0.47/r粗车外圆锥面的切削速度：222m/min；半精车：222m/min;磨削：240m/min粗车外圆锥面的切削深度：3mm；半精车：0.55mm；磨削：0.2mm由书中公式n=1000v/(d)可求得主轴转速：粗车外圆锥面的主轴转速n=1000*222/(3.14*80.5)=878r/min,查表563可得，主轴实际转速为710r/min半精车外圆锥面的主轴转速n=1000*222/(3.14*74.5)=949r/min,查表563可得，主轴实际转速为900r/min磨削外圆锥面的主轴转速n=1000*240/(3.14*73.4)=1041r/min,查表563可得主轴实际转速为1120r/min又由机械制造基础课程设计指南可知，基本时间公式为Tj=Lfni=l+l1+l2+l3fnI,其中：L1=aptankr+(23)L2=35l3单件小批生产时的试切附加长度所以，粗车外圆锥面的基本时间为：l1=3tan45+2=5l2=4Tj=(25+5+4)/(0.22*710)=0.22min辅助时间为：0.2Tj=0.044min作业时间为：1.2Tj=0.264min半精车外圆锥面的基本时间为：l1=0.55tan45+2=2.55l2=4Tj=25+2.55+40.28*900=0.15min辅助时间为：0.2Tj=0.03min工作时间为;1.2Tj=0.18min磨削外圆锥面的基本时间为;l1=0.2tan15+2=2.74l2=4Tj=2.74+4+250.47*1120=0.06min辅助时间为：0.2Tj=0.012min工作时间为：1.2Tj=0.072min第3章 专用夹具设计3.1工序内容及加工要求工序内容：钻13通孔加工要求：表面粗糙度无要求3.2定位基准选择以25孔以及外圆锥面作为定位基准3.3夹具结构设计及工作流程本夹具是设计在钻床上使用的专用夹具，用来完成工序II中，钻外圆锥面上斜孔。通过一次装夹，节约时间，降低成本。采用一个面和心轴的定位方式，利用螺栓、垫片和螺母对工件进行夹紧。解决了在锥面上不好开孔的问题。由于本次设计要求是在批量生产的情况下，设计一个专用夹具符合事实要求。手柄套专用夹具优点是，夹紧快速、简单，解决了在锥面上钻孔难、不好定位、易产生滑动误差、精度误差等问题，符合批量生产要求。同时，因为减轻了定位难、不好加工等问题，提高了生产效率，节约了生产时间，可以带来更大的效益