CA6140杠杆加工工艺及夹具设计.pdf

机械制造 与研究 蔡翰志 C A 6 1 g 0杠杆加 工工艺及 夹具设计 C A 6 1 4 0杠杆加工工艺及夹具设计 蔡翰 志 娄底职业技术学院 机 电工程系 湖南 娄底 4 1 7 0 0 0 摘要 设计了C A 6 1 4 0杠杆零件的加工工艺规程及一些工序的专用夹具 C A 6 1 4 0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 此设计遵循先面后 孔的原则 并将孑 L 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 以5外圆面作 为粗基准 以 B 2 5孔及其下表面作为精基准 先 将底面加工出来 然后作 为定位基准 再以底面作 为精基准J J n zT L 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 且能满足实际应用要求 关键词 杠杆零件 加工工艺 夹具 定位 夹紧 中图分类号 T H 1 2 2 文献标志码 B 文章编号 1 6 7 1 5 2 7 6 2 0 1 1 0 1 0 0 7 0 0 3 Pr o c e s s i ng Te c h no l o g y a n d Fi x t u r e De s i g n o f CA6 1 4 0 Le v e r CAI Ha n z hi Me c h a n i c a l a n d E le c t r ic a l E n g i n e e r i n g D e p a r t me n t L o u d i V o c a t i o n a l T e c h n i c a l C o l l e g e L o u d i 4 1 7 0 0 0 C h i n a Ab s t r ac t Th is p a p er d es ig n s t h e t e c h mo l o g ic a l pr o c e du r e o f ma k i n g t he CA6 1 4 0 l e v er s p a r e p ail s a n d s ome s p e c ia l t o n g s Th e pr ima d ly mac hin i n g s u r f a c e o f CA6 1 4 0 l e v e r s p a r e pa r t is f l a t an d b o r e ge n e r ally s p e a k i n g i t is e a s i e r t o gu ar a n t e e t h e a c c u r a c y of t h e f la t s u rfa c e pr o c e s s t h a n t h a t of t h e b or e t h e r e f o re t h is d e s ig n f ollows t h e p r i n c i p le t h a t t h e s u r a c e i s p r o c e s s e d f i r s t a n d t h e n t he b o re a n d t h e p r o c e s s o f f l at su rf a c e a n d b o re ar e d iv i d e d i n t o r o u g h ma c h i n i n g an d pr e c is i o n f inis h i n g t o gu ar a n t ee t h e mac h i n i n g ac c u r ac y o f t h e b o r e Th e le v er o f 4 5 mm o u t s id e c i r c le i s c h o s e n a s r o u g h b a s i s a n d 0 2 5 mm b o r e a n d i t s b o t t o m s u r f a c e a s p r e cis e b a s is t h e b o t t o m is f ir s t pr o c e s s ed o u t a n d f i x e d a s p o s i t io n b a s i s an d t h e b o tt o m is u s e d a s t h e p r e c i s e b a s i s t o ma c h i n i n g t h e bo r e Th e ma c h i n e b ed an d s p e c i a l t o n g s a r e c h o s e n t o c ar r y ou t t h e mac hin i n g op er a t i o n s whil e t h e s t r u c t u r e a n d s iz e o f t h e s p a re p a rs a re c on s i d e red Th e p a r i s c l a mp ed b y h an d Th e t o n g s t r u c t u r e d es ig n i s s i mp le a n d me e t s t h e a c t u a l a p p l ic a t i o n r e qu ir e me n t s K e y wo r ds l e v er p a ns pr o c e s s ing t e c h n i q u e f ix t u r e p o s i t ion i n g cla m p i n g 0 引言 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 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 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 对刀一引导装置 的设计 4 夹具体的设计 5 其他元件及装置的设计 J 1 零件分析 C A 6 1 4 0杠杆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 零件的材料 为 H T 2 0 0 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 1 1 加工面及基准 面的确定 a 加工面 主要加工面确定如下 1 小头钻1 7 2 5 以及与此 孔相通的D 1 4阶梯孔 脚 螺纹孔 2 钻 D 1 2 7 锥孔及 铣 D 1 2 7 锥孔平台 3 钻2 一肭5 螺纹孔 4 铣杠杆底 面及 2 一 5 螺纹孑 L 端面 b 基准面 主要基准面确定 如下 1 以 d 4 5外 圆面为基 准的加 工表面 这 一组 加 工表 面包 括 1 7 2 5 的孔 杠 杆下 表 面 2 以 7 2 5 的孔为 中心的加工表 面 这一组加工表 面包 括 D 1 4阶 梯 孔 M 8螺 纹 孑 L D1 2 7 锥 孔 及 D 1 2 7 锥孔平台 2 一M 6螺纹孔及其倒角 其中主要 加工面是 M 8螺纹孔和 D 1 2 7 锥孔平台 1 2零 件 加 工 工 艺 从提高效率和保证精度这两个前提下 并考虑到加工 作者简介 蔡瀚志 1 9 6 9 一 男 湖南涟源人 讲师 研究方 向为机械制造及 自动化 7 0 h t t p Z Z H D c h i n a j o u r n a 1 n e t c a E m a i l Z Z HD c h a i n a j o u r n a 1 n e t c a 机械制造 与自动化 机械制造与研究 蔡翰 志 C A 6 1 4 0杠杆k s 工艺及 夹具设 计 难度及其工作量 特制定如下加工工艺 具体的工艺过程 如表 1 所示 表 1 最 终工艺过程 工序号 工序加工 内容 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 X 5 2 K 加工孔 D 2 5 钻孔 D 2 5的毛坯到 D2 2l n l u 扩孔 D 2 2mm到 D 2 4 7m m 铰孔 D 2 4 7m m到 D 2 5 m m 保证粗糙度是 1 6 采用 立式钻 床 Z 5 3 5 采用专用夹具 工序 3 粗精铣宽度 为 3 0 m m的下平台 仍然采用 立式铣 床 X 5 2 K 用组合夹具 工序 4 钻 D1 2 7的锥孔 采用立式钻床 Z 5 3 5 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 D 1 4阶梯孔 用组合夹具 保证 与垂直方 向成 l 0 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 3 6 的台肩 用卧式铣床 X 5 2 K 使用组合夹具 工序 7 钻 2一M6螺纹底孔 攻 2一M 6螺纹用立式钻床 Z 5 3 5 为保证加工的孔的位置度 采用专用夹具 工序 8 检查 2 加 工工艺孔 D 2 5及其夹具设计 工件材料为 H T 2 0 0铁 硬度2 0 0 H B S 孔的直径为2 5 m m 公差为 H 7 表面粗糙度R a 1 6 t x m 加工机床为 Z 5 3 5 立式钻床 加工工序为钻 扩 铰 加工刀具分别为 钻孔 D 2 2 mm 用标 准高速钢麻 花钻 磨 出双锥 和修 磨横 刃 扩 孔至 D 2 4 7 iT l m 用标准高速钢扩孔钻 铰孔 至 D 2 5 mm 用 标准高速铰刀 选择各工序切削用量 a 确定钻削用量 1 确定进给量 厂 根据参考文献 4 机械加工工艺师 手册表 2 8 1 0可 查 出 0 4 7 0 5 7 m m r 由于孔 深度 比 d o 3 0 2 2 1 3 6 0 9 故 厂 砉 0 4 7 0 5 7 0 9 0 4 2 0 5 1 m m r 查 Z 5 3 5立式 钻床 说 明 书 取 厂 0 4 3 mm r 根据参考文献 4 表 2 8 8 钻 头强 度所 允许是 进给 量 厂 1 7 5 mm r l 4 J 由于机床 进 给机 构 允许 的轴 向力 F m 1 5 6 9 0 N 由机床说 明书查 出 根据 表 2 8 9 允许 的进 给量 f 1 8 mr n r 2 确定切削速度 V 轴向力 F 转矩 7 及切削功率 P 表 1 7 m mi n F表 4 7 32 N 51 6 9N M P 1 2 5 k W 由参考文献 4 表 2 8 3 k 0 8 8 0 7 5 故 表 1 7 m mi n 0 8 8 0 7 5 I I 2 2 m rai n n l O 0 0v 1 6 2 r mi n ff Z 0 x Z m m 查 Z 5 3 5机床说 明书 取 n 1 9 5 r mi n 实 际切削 速 度为 叮 T d o 盯 22 F il m 1 9 5 r mi n 而丽 一 由表 2 8 5 k M F k M T 1 0 6 故 F 4 73 2 N x 1 06 5 01 6 N T 51 69 N m 1 0 6 54 8 N m 同理 可获得扩孔切削用量和铰孔切削用量 根据以 上计 算 确定各工序切削用量如下 钻孔 d o 2 2 m m 0 4 3 m m r n 1 9 5 r mi n 1 4 m mi n 扩孔 2 4 7 m m 0 5 7 m m r n 2 7 5 r m i n 21 3 m m i n Ma c h i n e B u i ld i n g8 Au t o m a t i o n F e b 2 0 1 1 4 0 7 0 7 2 铰孔 d o 2 5 mm 1 6 m m r n 1 0 0 r m i n 7 8 m mi n 3 钻 M8螺纹孔夹具设 计 3 1定位基准的选择 在加工 M8螺纹 孔工序时 7 2 5孔 和宽度为 3 0 n l m的 下平台已经加工到要求尺寸 因此选用和 D 2 5孔及 D 2 5 孔下表面加上宽度为 3 0 m m的作为定位基准 选择 9 2 5 孔 限制了工件 的 3个 自由度 选 择 D 4 5外圆面定 位时 限 制了 3个 自由度 即一面两 销定位 工件 以一面两 销 定位 时 夹具 上 的定 位 元 件 是 一 面 两销 其 中一 面 为 D 2 5孔下表 面 两销为短圆柱销和固定挡 销 3 2定位 元 件 的设 计 本工序选用的定位基准为一面两销定位 所 以相应 的 夹具上 的定位元件应 是一面 两销 因此进 行定位 元件 的 设计主要是对 固定挡销进行设计 根据参考文献 5 表 2 1 2固定定位销 的结构及 主要尺寸如图 1 所示 图 1固定定 位销 主要结构尺寸参数如表 2所示 71 机械制造与研究 蔡翰志 C A 6 1 4 0杠杆加工工艺及夹具设计 表 2 固定定位销的结构尺寸 rai n 3 3 钻套 衬套 钻模板及夹具体设计 工艺孔的加工需钻 扩 铰 三次切削才 能满足加工要 求 故选用快换钻套 其结构如图 2所示 以减少更换钻 套 的辅助时间 根据工艺要求 工艺孔 D 2 5 mm分钻 扩 铰三个工步完成加 工 钻 扩 铰 加工 刀具分别 为 钻孔 D 2 2 m m 用 标准高速钢麻 花钻 磨 出双锥和修磨横 刃 扩 孔至 D 2 4 7 m m 用 标准 高速 钢扩 孔钻 铰孔 至 D 2 5 m m 用标准高速铰刀 确定钻套孔径结构尺寸如图2及表 3所示 图 2 快换钻套 表 3 铰工艺孔钻套结构参数 衬套选用固定衬套其结构如图3所示 7 2 C 图 3固定衬套 衬套选用固定衬套其结构参数如表4所示 表 4 固定衬套 的结构尺寸 钻模板选用固定式钻模板 工件以底面及 d 4 5 外圆面 分别靠在夹具支架的定位快及 V型块上定位 用带光面 压块的压紧螺钉将工件夹紧 夹具体的设计主要考虑零 件的形状及将上述各主要元件联成一个整体 这些主要 元件设计好后即可画出夹具 的设计装配草图 4 结语 专用夹具的设计 可以了解机床夹具在切削加工中的 作用 可靠地保证工件 的加工精度 提高加工效率 减轻 劳 动强度 充分发挥和扩大机床的给以性能 本夹具设计可 以反应 夹具设计时应注意的问题 如定位精度 夹 紧方式 夹具结构的刚度和强度 结构工艺性等问题 具有一定的 应用价值和指导意义 J 参考文献 1 李余庆 用 C A 6 1 4 0改造数控 椎管螺纹 车床 J 机械 制造 2 0 0 4 4 8 1 4 2 7 0 7 2 2 孟 少龙 机械加工工 艺手册 M 1卷 北 京 机械 工业 出版 社 1 9 9 1 3 王亚鹏 C A 6 1 4 0型普通 车床的数控化 改造 J 科技创 新导 报 2 0 0 9 3 0 4 9 6