KCSJ-01手柄加工工艺及钻38孔夹具设计【CAD图纸和说明书】
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01
手柄
加工
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设计
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说明书
仿单
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序言
综合模块（机制工艺及夹具）课程设计是在学完了机械制造技术基础和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的又一个实践性教学环节。这次设计使我能综合运用机械制造技术基础中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决了零件机械制造工艺问题，设计了机床专用夹具这一典型的工艺装备，提高了结构设计能力，为今后的课程设计及未来从事的工作打下了良好的基础。
这次课程设计中，我所选的零件是“手柄”，完成该零件的机械加工工艺规程的编制及工艺装备的设计。在加工时，零件的配合部分需进行精加工，保证其配合准确，提高车床的综合性能，又因为被加工零件的结构比较复杂，加工难度大，需进行专用夹具的设计与装配。
由于能力所限，经验不足，设计中还有许多不足之处，希望老师多加指教。
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1 序言 综合模块（机制工艺及夹具） 课程 设计是在学完了机械制造技术基础和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的又一个实践性教学环节。这次设计使我能综合运用机械制造技术基础中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决了零件机械制造工艺问题，设计了机床专用夹具这一典型的工艺装备，提高了结构设计能力，为今后的 课程 设计及未来从事的工作打下了良好的基础。 这次 课程 设计中，我所选的零件是“ 手柄 ”，完成该零件的机械加工工艺规程的编制及工艺装备的设计 。 在加工时，零件的配合部分需进行精加工，保证其配合准 确，提高车床的综合性能，又因为被加工零件的结构比较复杂，加工难度大，需进行专用夹具的设计与装配。 由于能力所限，经验不足，设计中还有许多不足之处，希望老师多加指教。 一、 零件的分析及生产类型的确定 1、零件的生产类型 依设计题目知： Qn=5000 件 /年； 结 合 生 产 实 际 ， 备 品 率 和 废 品 率 可以取为 =5%, =0.5%。由此可得，该零件的 生产纲领 nts 2 年件 /5 51 3 0 . 5% )(1 %)5(15 00 0 ) +)(1 +Q n ( 1=N查表可知其属轻型零件，生产类型为中大批量生产。 二、 零件毛坯的设计 1、 选择毛坯 根据生产纲领可知， 手柄 属中大批量生产，零件形状为全圆柱体，可选零件材料为 45，毛坯制造选用铸造毛坯，这样毛坯与成品相似，加工方便，省工省料。为了提高生产率，铸造方法选用砂型铸造，且为机器造型。 2、 确定毛坯尺寸 适用于机械加工表面粗糙度 Ra 1.6 m。 Ra 6.3 m 的表面，余量要适当增大。 分析零件，各加工表面均为 Ra 1.6 m，因此这些表面的毛坯尺寸只需要将零件的尺寸加上余量值即可。 图 2：根据零件尺寸计算的毛坯尺寸 三、 零件的加工工艺设计 1、 定位基准的选择 本零件是不规则多孔零件体，其 右 端面是设计基准（亦是装配基准和测量基准），为了避免由于基准不重合而产生的误差，应选 右端面为定位基准，即遵循“基准 重合”的原则。 2、 零件表面加工方法的选择 nts 3 本零件有平面、内孔、外圆柱面、螺纹等加工，材料为 45。以公差等级和表面粗糙度要求，参考本指南有关资料，其加工方法选择如下： （ 1） 、 右 端面 右 端面为精基准加工其它表面，表面粗糙度为 Ra3.2 m ，加工方法为先 粗 车后 精车 。 （ 2）、 左端面 未注公差尺寸，根据 GB1800-79 规定其公差等级按 IT14，表面粗糙度为 Ra6.3 m ，由于毛坯上已经铸造出孔留出加工余量，所以选择先 扩孔再铰孔即可达到要求。 （ 3） 未注公差尺寸，根据 GB1800-79 规定其公差等级按 IT14，表面粗糙度为 Ra3.2 m ，只需用 6mm 麻花钻直接在其位置钻孔即可。 （ 4）、 公差等级为 IT6，表面粗糙度为 Ra1.6，加工方法可采用粗车 精车 精磨。 （ 5）、 这两个孔用于联接油管，用于输通油液，密封性需要比较高。连结部分采用螺纹联接。由于毛坯中这两孔是铸为实心，所以此部分的加工 为先 锪沉头孔，然后在其位置钻 13 孔，接着扩孔到 14 深 13mm。 nts 4 3、 拟订工艺路线 制定工艺路线的出发点，应当是使其零件的几何形状，尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证，在生产纲领中已经确定为成批生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以专用夹具，除此之外，应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。 滤油器体加工包括各圆柱面、孔及端面的加工。按照先加工基准面及先粗后精的原则，该零件加工可按下述工艺路 线进行。 工序 机器砂型铸造毛坯； 工序 检验，清砂； 工序 热处理； 工序 粗车外圆 ； 工序 粗车左端面 ； 工序 粗车 右端面 ； 工序 扩 6 孔 ； 工序 扩 2- 4 孔 ； 工序 扩 10 孔 ； 工序 精车外圆 。 工序 锪平 26； 工序 精车内孔 10； 工序 精车内孔 13； 工序 锐边倒角 。 工序 检验。 nts 5 4、工艺方案的比较与分析 四、 是分散工序，工艺安排合理，能满足用通用机床加工并达到精度的要求，除了选择万能性通用机床加工外，还要设计一些专用夹具，提高加工要求和质量 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。 工序、 属于备坯阶段，不属于切削加工，由专门的 车间负责。 工序 粗车左端面，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，根据工厂内的现有设备一般最常用 CA6140型卧式车床加工。 工序 先 锪 30 内孔面，再扩 38 内孔，精度要求不高，选用立式钻床进行加工。 工序 粗车 48 外圆柱面，在切退刀槽。加工中需要换刀具，刀架最好是换位的，所以选择 CA6140 最经济。 工序 铰 38 内孔，内孔倒角，选钻床进行加工。 nts 6 工序 精车 48 外圆，选用 CA6140 进行加工。 工序 钻 3- 9 通孔，由于是通孔，刀具进给深度可以不严格控制，在其位置钻通孔即可。选用立式加工中心，只要在专用夹具上设计好对刀块 ，然后执行程序就可以加工出 3 个 9 通孔了。 工序 x 磨左端面，表面粗糙度 Ra1.6mm，没有要求与中心线的垂直度，所以选用普通的端面磨床即可加工达到要求。 工序、 加工进（出）油口孔，选用摇臂钻床进行加工。 工序 精磨 48 外圆，公差等级为 IT6，表面粗糙度为 Ra1.6mm，精度要求比较高，所以这里选用外圆磨床进行加工。 （ 2）、选择夹具 工序 选用三爪自定心卡盘。 工序、 、 都选用专用夹具。 （ 3）选择刀具 根据不同的工序选择刀具。 nts 7 错误 !未找到引用源。 在车床上加工的工序 一般选用硬质合金车刀。切刀槽宜选用高速钢。为提高生产率及经济性，应选用可转位车刀架。 错误 !未找到引用源。 在钻床上机加工的工序 麻花钻， 锪头钻，倒孔钻等。 （ 3） 选择量具 加工部分的量具 工序 卡尺； 工序 卡尺； 工序 卡尺； 工序 卡尺； 工序 卡尺； 工序 卡尺； 工序 卡尺； ； 工序 卡尺，螺纹塞规； 工序 卡尺，螺纹塞规； 工序 千分尺。 检验部分的量具 检查内容 测量工具 砂眼、清砂是否干净、裂缝 观察表面及磁力探伤； 轴向尺寸 卡尺； 外圆径向尺寸 外径千分尺； nts 8 角度 角度卡尺； 孔内径 内径千分尺； 检查粗糙度 专用仪器； 检查配合表面精度 专用仪器。 确定工序尺寸 根据各原始资料及制定的零件加工工艺路线，采用计算与查表相结合的方法确定各工序加工余量，中间工序公差按经济精度选定，上下偏差按入体原则标注，确定各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下： “ 手柄 ”零件材料为 45，毛坯的重量约为 1.1 千克。生产类型为中批或大批，采用机械砂型铸造毛坯。 （ 1）、确定圆柱面的工序尺寸 错误 !未找到引用源。 38， 30， 11， 3- 9 由于无特殊加工精度等，在满足其表面粗糙度的条件下直接钻孔或扩孔来完成。 错误 !未找到引用源。 外圆柱面 46h6 和 46： 46 粗糙度为 Ra6.3,精度等级为 IT14，考虑其长度为 14mm,因为砂型铸造等级为 IT14 左右，能满足加工需求，因此直接铸造成型。 48h6 所需精度要求高，需进行粗车 精车 精磨。精车此时直径余量为 0.9mm，精磨此时直径余量为 0.1mm， 剩下的粗车时直径余量为 52.4- 48-0.9=3.4mm，能满足加工要求，考虑 48h6 长度为 40，精度等级为 14，由铸造直接完成。 48h6 的外圆柱面的加工余量表如下。 nts 9 表 3: 48h6 外圆柱面的加工工序尺寸（单位： mm） 工序名称 工序双边余量 工序公差 工序基本尺寸 工序尺寸及公差 精磨 0.1 IT6(0-0.016) 48 0 016.048 精车 0.9 IT7(0-0.025) 48.1 0 025.01.48 粗车 3.4 IT11(0-0.160) 49 0 160.049 毛坯 F(0-3.6) 52.4 8.14.52 (2)确定轴向工序尺寸 如 图 4 所示，图中尺寸均未标注公差，均按毛坯公差等级确定为IT14. 图 4：工序轴向尺寸 L2 工序尺寸按 L1 的工序尺寸确定。粗车余量为 2.8mm，工序尺寸为 102.5mm，粗糙度精度为 Ra6.3；精磨端面余量为 0.5mm，工nts 10 序尺寸为 102mm,粗糙度为 Ra1.6。 L3 和 L4 由铸造直接完成， L3=40mm,L4=14mm。 L6 由 锪 30 孔工序一次加工 ， L6=70mm。 L5 由第一次扩 38 孔完成， L5=65mm。 五、 夹具的设计 本夹具是工序 XI 的专用夹具，所设计的夹具装配图如附图 3所示，夹具体零件图如附图 4 所示。有关说明如下： 1、工件的定位 （ 1）、定位方案 本工序加工要求保证的位置精度主要是 11 中心线与 26 沉头孔平面的交点 F 到 A 面的尺寸 94IT14；即 mm435.094 。根据基准重合原则，应选端面 A 为主要定位基准。该工序钻斜孔时受力不大，但受力不平 衡，所以要实现完全定位，在此可以用“一面两孔”定位原则，已知端面 A 为主要定位基准，然 图 6：工件的定位与夹紧 后可以再选 38 孔和下面的 9 孔作为定位孔。端面 A 可以限制 3 个自由度， 38 孔与定位销配合可以限制 2 个自由度， 9 孔与定位销配合可限制 1 个自由度，即实现完全定位。 （ 2） 计算定位销尺寸 nts 11 （ a） (b) 图 7：定位销 38 孔选用圆柱销定位， 9 孔选用菱形销定位。下面只计算定位销的配合尺寸，其余尺寸按标准查表。 错误 !未找到引用源。 、确定两销中心距 按 IT14 查表，得 9 孔的公差为 0.36mm， 38 孔的公差为0.62mm。取孔的中心偏差等于 孔的公差的 1/5，则 9 孔的中心偏差为 mm072.05136.0 ， 38 孔的中心偏差为 mm124.05162.0 。那么两孔中心距偏差为 mmLD 0 98.02 1 24.00 72.0 。两孔偏差较大，那么两销中心距的偏差为 mmLDLd 033.0098.03131 。 错误 !未找到引用源。 、确定圆柱定位销直径尺寸 1d 取 mmkd 018.0002.01 38632 错误 !未找到引用源。 、确定菱形销宽度 b 和 B 值 如图 7（ b）所示的菱形销。查表可得 b=4mm ， B=7mm 错误 !未找到引用源。 计算菱形销的直径尺寸 2d mmDb LdLD 116.09)033.0098.0(42)(22m i n2 mmDd 884.8116.09m i n222 取偏差为 g6，查表得 121.0131.0005.0 015.02 98 8 4.8 dmm 上述式中的 ： min2 削边销与孔配合的最小间隙，单位为 mm; b 削边销的宽度，单位为 ; nts 12 LdLD , 分别为工件上两孔中心距公差和夹具上两销中心距公差，单位为 mm； 2D 工件上削边销定位孔直径，单位为 mm； 2d 削边销直径尺寸，单位为 mm。 2、 夹紧装置 入图 8 所示，这是专门设计的夹紧元件。参见夹具装配图，把夹紧元件套入零件的外圆柱面，然后顺时针旋 转将套筒的两翼卡入夹具体的契形口中，契形口是按一定角度设计的，可让两翼受力时产生摩擦力而自锁，达到夹紧作用。 图 8：契形双翼套筒 3、 定位误差分析 如图 6 所示。 所加工的是 11 斜孔，本工序加工要求保证的位置精度主要是 11 孔中心线与沉头孔平面的交点到左端面 A 的尺寸 mm435.094 。 由于左端面 A 是主要定位基准，那么定位基准与工序基准重合0jb ； 由 于定位副制造误差引起的定位误差是受两定位销影响的；在左端面 A 平面方向移动的定位误差由 38 圆柱销确定，由于圆柱销nts 13 与 38 孔为过盈配合，所以 01 jw。绕端面 A 的垂直线旋转方向的定位误差由 9 菱形销确定， 9 孔的尺寸为 mm180.09 ，菱形销为 121.03.9mm ，那么 mmjw 3 1 1.01 3 1.018.02 。 由 上 述 得mmjwjwjw 311.0311.0021 ， 由 三 角 函 数 关 系 换 算 成mm435.094 尺 寸 方 向 得 mmjw 173.0 。 那 么mmjwjbdw 173.0173.00 ，该方案的定位误差小于该工序尺寸制造公差 087mm 的 1/3 （ mm29.0387.0 ），该定位方案可行。 4、 对刀装置 如装配图所示，由专用夹具的定位与夹紧， 11 变为竖直孔，只要让钻头竖直进给加工就可以了。 由于零件是斜着安装到夹具上的，为了方便装卸工件，把钻模板设计成铰链翻开式的。 已知生产类型为中大批量生产，而且钻好 11 孔后好要进行扩孔与攻丝，就需要更换刀具，所以选用快换钻套比较合适。 5、 夹具体 工件的定位是由夹具体的斜面和两个可换定位销连接起来的。然后通过双翼套筒卡在夹具体的契形口
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