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工装 夹具 ca6140 车床 手柄 工艺 设计 四套

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【工装夹具类】CA6140车床手柄座工艺及夹具设计【四套夹具】【课设】,工装,夹具,ca6140,车床,手柄,工艺,设计,四套

内容简介：

目 录 第 1 章、 零件的分析 . .零件的 作用 . 2 零件的工艺分析 . 2 第 2 章、 手柄座的机械加工工艺规程设计 . 2 确定毛坯的 制造形式 . 2 基准的选择 . 2 (1)粗基准的选择 . 2 (2)精基准的选择 . 2 工艺路线的拟定 . 2 机械加工余量 、 工序尺寸及 毛坯 尺寸的确定 错误 !未定义书签。 确定各工序切削用量及基本工时 . 6 第 3 章、 夹具 的 设计 . 错误 !未定义书签。 定位方案的确定 . 错误 !未定义书签。 (1)工序要求 . 错误 !未定义书签。 (2)定位方案的确定 . 错误 !未定义书签。 (3)定位 误差分析 . 错误 !未定义书签。 (4)定位 元件的型号，尺寸和安装方式 . 错误 !未定义书签。 夹具 装置 的 设计 . 错误 !未定义书签。 切削力及 夹紧 力的 计算 . 错误 !未定义书签。 (1)切削力的计算 . 错误 !未定义书签。 (2)夹紧力的计算 . 错误 !未定义书签。 设计体 会 . 19 参考文献 .第 1章、 零件的分析 用 题目所给的零件是 床 的手柄座。它位于车床操作机构中， 可同时操纵离合器和制动器，即同时控制主轴的开、停、换向和制动。操作过程如下：当手把 控制手柄座 向上扳动时， 车床内部的 拉杆 往 外移， 则 齿扇 向 顺时针方向转动，带动齿条轴 往 右移 动 ，通过拨叉使滑套 向 右移，压下羊角形摆块的右角， 从而 使推拉杆向左移 动 ，于是左离合器接合，主轴正转；同理，当手把 控制手柄座 向下扳动 时 ，推拉杆右移，右离合器接合，主轴反转。当手把在中间位置时，推拉杆处于中间位置，左、右离合器均不接合，主轴的传动断开，此时齿条轴上的凸起部分正压在制动器杠杆的下端，制动带被拉紧，使主铀制动。 床 手柄座有多处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下： （ 1） 以 825H 为中心的加工表面 这一组的加工表面有 825H 的孔，以及上下端面，下端面为 45 的圆柱端面；孔壁上有距下端面 11 825H 孔中心轴所在前视面呈 30 角的螺纹孔，尺寸为 外还有一个尺寸为 6键槽，孔与键槽的总宽度为 （ 2） 以 714H 为中心的加工表面 该组的加工表面有 714H 的螺纹孔 (有 位置要求 )，加工时测量深度为 25孔深度为 28孔壁有一个 5 配铰的圆锥通孔，该通孔有位置要求。 （ 3） 以 710H 为中心的加工表面 本组的加工表面有 710H 的孔 (两个 )，及其两个内端面 (对称 )，两端面均有位置要求，端面之间的距离为 孔除了有位置要求以外还有平行度的形状公差要求 (与825H 孔壁之间的平行度公差为 ) （ 4） 以 为中心的加工表面 这组的加工表面有 的孔，该孔通至 825H 上的槽，并有位置要求。 由上面的分析可知，加工时应先加工完一组表面，再以这组加工后的表面为基准加工另外一组。 第 2章、 手柄座的机械加工工艺规程设计 造形式 零件材料为 柄座在使用过程中不经常的变动，它 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 。 的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，是生产无法正常进行。 (1)粗基准的选择 对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。根据这个基准选择原则，现选取 825H 孔的下端面作为粗基准，利用一组共两块 V 形块分别支承 825H 和 13R 作主要定位面，限制 5 个自由度，再以一个销钉限制最后 1 个自由度，达到完全定位 ,然后进行铣削。 (2)精基准的选择 主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。 这在后 面 还要专门计算，此处不再重复。 制定工艺路线得出发点 ,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 确定的情况下 ,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具 ,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。 （ 1） 工艺路线方案一 ： 工序一：备料 工序二：铸造毛坯 工序 三 ：粗铣上、下表面，精铣下表面； 工序 四 ： 钻 825H 孔 ； 工序 五 ：插键槽 6 工序 六 ：铣槽 14 43 工序 七 ：钻、拉孔 710H ； 工序 八 ：钻孔 ； 工序 九 ：钻、扩 714H 螺纹孔 ； 工序 十 ：钻、钳 5 锥销通孔 、 工序 十一 ：终检。 （ 2） 工艺路线方案二 ： 工序一：备料 工序二：铸造毛坯 工序 三 ： 钻 825H ； 工序 四 ：粗铣上、下表面； 工序 五 ：精铣下表面； 工序 六 ：插键槽 6H9 工序 七 ：铣槽 14 43 工序 八 ：钻孔 ； 工序 九 ：钻、拉孔 710H ； 工序 十 ：钻、扩 714H ； 工序 十一 ：钻、钳 5 锥销通孔 、 工序十 二 ：终检。 （ 3） 、工艺方案的 比较与 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825H 的孔，再以 825H 的孔的孔为基准加工 710H 的孔。方案二则是先加孔 825H后再加工上下表面，再加工孔 710H ，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 825H 及插键槽，最后完成对 710H 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。 综上所述，零件的具体工艺过程如下： 工序一：备料 工序二 ：铸造毛坯 工序 三 ： 粗铣、 半精铣 45 凸台端面 ，选用 式铣床 ； 工序 四 ： 钻，扩，铰 825H 内孔 ，选用 式钻床 ； 工序 五 ： 钻，粗铰，精铰 710H 孔 ，选用 式钻床 ； 工序 六 ： 铣槽 用 式铣床 ； 工序 七 ： 钻、粗铰、精铰 714H 螺纹孔 ，选用 式钻床； 工序 八 ： 钻底孔，攻螺纹孔 用 式钻床； 工序 九 ： 钻 5 锥销通孔 ，选用 式钻床； 工序 十 ： 拉键槽 6 工序十一： 钻槽底通孔 钻 ， 选用 式钻床 ； 工序 十二 ：终检。 工序尺寸及 毛坯 尺寸的确定 床手柄座零件材料为 坯重量约为 产类型为 中 批 量 生产，采用砂型铸造生产。由于所有孔均有精度要求，且尺寸小，均不铸出。故仅确定三个端面的相关尺寸。 查 机械制造工艺学课程设计指导 书 确定加工余量： 砂型铸造，机器造型， 材料为灰铸铁， 查表 5知，公差等级 812,选 取 表 5知，要求的机械 加工余量等级 为 EG,选取 G。 切削余量：查表 5知 ， 基本尺寸小于 100工余量为 基本尺寸小于 63工余量为 铸件公差等级 为 表 5本尺寸小于 100 基本尺寸小于 63 （ 1） 45柱两端面毛坯尺寸及加工余量计算 根据工序要求， 45柱两端面经过两道工序，先粗铣 45柱大端面，再粗， 半 精铣 45柱小端面，各步余量如下： 粗铣：由机械加工工艺手册表 余量值规定，对于 大 端面（ 50取 于小端面 ，取为 铣平面的厚度偏差（ 30 取 半 精铣：由 机械制造工艺设计简明手册 表 余量规定值为 故铸造毛坯 的基本尺寸为 43 47又根据前面铸件尺寸公差标准值，取尺寸公差为 ： 毛坯的名义尺寸： 43 47 毛坯的最小尺寸： 47 毛坯的最大尺寸： 47 粗铣大端面后的最大尺寸： 43 粗铣大端面后的最小尺寸： 粗铣小端面后的最大尺寸： 43 44 粗铣小端面后的最小尺寸： 44 精铣后尺寸与零件 尺寸相同，但由于设计零件图纸并未给出具体的公差等级，现按加 工工艺手册表 铣精铣所能达到的经济精度取 入体原则取值。故精铣后尺寸为 43 2） 14端面毛坯尺寸及加工余量计算 根据工序要求， 14端面仅由粗铣得到，故 14端面距 253 ： 毛坯的名义尺寸： 43 毛坯的最大尺寸： 毛坯的最小尺寸： 粗铣后尺寸应于零件图尺寸相同，但由于零件图纸并未给出具体的公差等级，现按前面粗铣平面厚度偏差取 粗铣后的尺寸为 43 他毛坯尺寸由于零件图纸未做具体的工序尺寸要求，且对后面诸孔，槽的加工影响不大，仅粗铣即可。 （ 3） 其他尺寸极其加工余量的确 定 其他工序尺寸包括 5 个孔， 2 个槽， 1 个螺纹孔的基本尺寸，现仅分析主要的 5 个孔的加工余量及尺寸偏差。 5 个孔均不铸出，机械加工出来，根据 简明 手册，由于 5 个孔的表面粗糙度要求均较高，所以都要经过精铰工序，具体工序尺寸和加工余量为： （ 1） 25， 根据 简明 手册表 工该孔的工艺为： 钻扩铰 钻孔： 23 扩孔： 2Z Z 为单边加工余量）； 铰孔： 25 （ 2） 10， 根据 简明 手册表 工该孔的工艺为： 钻粗铰精铰 钻孔： 粗铰： 精铰： 10 （ 3） 14， 根据 简明 手册表 工该孔的工艺为： 钻 扩 粗铰精 铰 钻孔： 扩孔： 粗铰： 精铰： 14 （ 4） 5锥孔， 由于零件图纸未给出具体的公差等级，现也按 差等级加工，按表 工该孔的工艺为： 钻精铰 钻孔： 精铰： 5 （ 5） ， 于也未给出公差等级，现同样按 5锥孔加工方式： 钻精铰 钻孔： 精铰： (1)工序 三 铣、半精铣 45 凸台端面 1）粗 铣 45 凸台 端面： 选择铣刀半径为 25数 Z=6（见工艺手册表 27） 0 . 1 5 /f m m Z0d 180 （切削表 切削表 2 0 / m （切削表 01000 1 0 0 0 2 0 1 2 7 . 4 ( / m i n )50 查查按机床选取 1 6 0 / m 实际切削速度： 1 6 0 5 0 2 5 . 1 2 ( / m i n )1 0 0 0 1 0 0 0nc 机机工作台每分钟进给量： 0 . 1 5 6 1 6 0 1 4 4 ( / m i n )fV f Z n m m Z 机铣床工作台进给量： 1 5 0 / m i m m横 向 基本工时： 4 5 2 0 0 . 4 3 ( m i n )150t 2） 半精铣 45 凸台 端面： 加工余量为 Z=1削速 度为 2 0 / m 2 7 . 4 / m i 选用主轴转速为 1 6 0 / m 工作台进给量： 0 . 1 5 6 1 6 0 1 4 4 ( / m i n )f Z n m m 机基本工时： 4 5 2 0 0 . 6 5 ( m i n )100t (2)工序 四 ： 钻扩粗、精铰 825H 通孔 1）钻孔 ： 选择 高速钢锥柄标准麻花钻（见工艺手册表 6） 0 . 4 3 /f m m r机（切削表 工艺表 16） 1 5 / m i （切削表 度 200 217 1000 1 0 0 0 1 5 2 0 8 ( / m i n )23 查查按机床选取 1 9 5 / m （工艺表 5） 实际切削速度： 2 3 1 9 5 1 4 . 0 8 ( / m i n ) 机机 0 0 1 0 0 0 基本工时：12 4 3 8 3 0 . 6 4 ( m i n )1 9 5 0 . 4 3l l lt 机 机（工艺表 5） 2）扩孔 ： 选择 高速钢锥柄扩孔钻（工艺表 8） 由切削表 扩孔钻扩 孔时的进给量 ，并由工艺表 16 取 0 /f m m r机，扩 孔钻扩孔时的切削速度钻V 2131 。 由切削表 1 4 / m ，故： m i n )/(712131 钻 m i n )/(89n c 按机床选取 6 8 / m 2 4 . 8 6 8 5 . 2 9 ( / m i n )1000 机机 1000基本工时：12 4 3 8 3 1 . 1 ( m i n )6 8 0 . 7 2l l lt 机 机3）铰 825H 孔： 选择 高速钢锥柄机用铰刀（工艺表 17）， 由切削表 ， 4 ， 由工艺表 16 得 1 /f m m r机， m i n )/(1025125 )84(10001000 n 按机床选取 6 8 / m ，则： 2 5 6 8 5 . 3 4 ( / m i n )1000机基本工时：12 4 3 8 3 0 . 6 5 ( m i n )6 8 1 . 2 2l l lt 机 机(3)工序 五 ： 钻粗铰精铰 710H 孔 1）钻 10 孔： 选择 高速钢锥柄麻花钻（工艺表 6） 由切削表 工艺表 16 查得 0 /f m m r机2 3 / m i （切削表 01000 1 0 0 0 2 3 7 4 7 . 4 ( / m i n )9 . 8 查查按机床选取 9 6 0 / m 0 9 . 8 9 6 0 2 9 . 5 4 ( / m i n )1 0 0 0 1 0 0 0c 机机基本工时：12 4 3 4 3 0 . 3 1 ( m i n )9 6 0 0 . 1 7l l lt 机 机2）粗铰 孔： 选择 的高速钢铰刀（工艺表 由切削表 工艺表 15 查 得 1 f m m r机6 / m i m m查01000 1 0 0 0 6 1 9 1 . 8 5 ( / m i n )9 . 9 6 查查按机床选取 1 9 5 / m 0 9 . 9 6 1 9 56 . 1 ( / m i n )1 0 0 0 1 0 0 0c m m 机机基本工时：12 4 3 2 3 0 . 1 9 ( m i n )1 9 5 1 . 3l l lt 机 机3）精铰 孔： 选择 的铰刀 0 f m m r机6 / m i m m查01000 1 0 0 0 6 1 9 1 . 1 ( / m i n )10 查查按机床选取 1 9 5 / m 0 1 0 1 9 5 6 . 1 2 3 ( / m i n )1 0 0 0 1 0 0 0c m m 机机基本工时：12 4 3 2 3 0 . 3 1 ( m i n )1 9 5 0 . 8l l lt 机 机(4)工序 六 ： 铣 的槽 选用高速钢粗齿盘状铣刀 0 125d Z=8 1)、根据机械制造工艺设计简明手册表 的： 粗铣 3 8 m 选定 5因走刀次数 N= 30 135= 故走刀次数 N 为 9 次，最后一次 根据零件形状，确定那个走刀长度为 37 2）、决定每齿进给量据 铣床的功率为 等刚度。 根据表 切削用量简明手册（第 3 版） ）： . 1 2 0 . 2 0 m m / z现选取 m m /z3)、决定切削速度的计算公式，也可以直接查表 。 根据表 0 125d Z=8，45，z 时，9m/ 2r/04mm/ 各修正系数为： 0 . 6 9M v M n M nk k k0 . 8S v S n S nk k kc t vv 19 0.5 m/ 6 2 0 . 6 9 0 . 8n k =34 r/ 1 0 4 0 . 6 9 0 . 8 5 7 . 4f f t vv v k mm/ 根据 铣床说明书，选择 r /60mm/ 因此实际切削速度和每齿进给量为： 3 . 1 4 1 2 5 3 7 . 5 1 4 . 7 21 0 0 0 1 0 0 0 m/ 60 0 . 23 7 . 5 8 mm/r ； 计算基本工时 0t m l 式中 l =37据表 切量及超 切量 y =270t m l = 37 2760 时间： 0N=9=5)工序 七 ： 钻、粗铰、精铰 714H 螺纹孔 1）钻 孔： 选择 高速钢锥柄麻花钻（工艺表 6） 由切削表 工艺表 16 查得 0 /f m m r机1 4 / m i （切削表 1000 1 0 0 0 1 4 3 4 3 ( / m i n )13 查查按机床选取 2 7 2 / m 1 3 2 7 2 1 1 . 1 0 ( / m i n )1 0 0 0 1 0 0 0c 机机基本工时：12 2 8 4 3 0 . 3 6 ( m i n )2 7 2 0 . 3 6l l lt 机 机2）粗铰 孔： 选择 高速钢锥柄机用铰刀（工艺表 17） ， 4 m i n )/(18284(10001000 n 按机床选取 1 4 0 / m （工艺表 42 15） m i n )/( 0 0 0 0 机机0 . 8 1 /f m m r机（工艺表 16） 基本工时：12 2 8 4 3 0 . 3 1 ( m i n )1 4 0 0 . 8 1l l lt 机 机3）精铣 孔： 选择 高速钢锥柄机用铰刀（工艺表 17） 由切削表 得 ， p ， 4 mV c m i n )/(18284(10001000 n 0 . 6 2 /f m m r机（工艺表 42 16） 按机床选取 1 4 0 / m 1 4 1 4 06 . 1 5 ( / m i n )1000c 机机 1000基本工时：12 2 8 4 3 0 . 4 0 ( m i n )1 4 0 0 . 6 2l l lt 机 机(6)工序 八 ： 钻 底孔，攻螺纹 ）钻 底孔： 选用 高速钢锥柄麻花钻（工艺表 6） 由切削表 工艺表 16 查得 0 /f m m r机1 6 / m i （切削表 1000 1 0 0 0 1 6 6 0 0 ( / m i n )8 . 5 查查按机床选取 5 4 5 / m 8 . 5 5 4 5 1 4 5 5 ( / m i n )1 0 0 0 1 0 0 0c 机机基本工时：12 1 0 3 3 0 . 1 0 ( m i n )5 4 5 0 . 2 8l l lt 机 机2）攻螺纹 选择 速钢机用丝锥 f 等于工件螺纹的螺距 p ，即 1 /f m m r 7 . 5 / m i 1000 1 0 0 0 7 . 5 2 9 8 ( / m i n )8 查按机床选取 2 7 2 / m 6 m i 基本工时：12 1 0 3 3 0 . 0 5 ( m i n )2 7 2 1 . 2 5l l lt 机(7)工序 九 ： 加工 的锥销通孔 1）钻 的圆锥孔： 选择 的高速钢麻花钻 0 . 1 0 /f m m r机2 0 / m i 1 3 2 6 / m i 按机床选取 1 3 6 0 / m i 2 0 . 5 / m i 基本工时： 8 3 2 0 . 0 9 6 ( m i n )1 3 6 0 0 . 1t 2）铰 的孔： 选择 的铰刀 0 f m m r机 m i n )/( 0 01 0 0 00c 查查 按机床选取 3 9 2 / m 0 5 3 9 2 6 . 1 5 ( / m i n )1 0 0 0 1 0 0 0c 机机基本工时： 8 3 2 0 . 0 5 5 ( m i n )3 9 2 0 . 6t (8)工序 十 一： 加工 的孔 1) 钻 孔： 选择 的高速钢锥柄麻花钻 0 /f m m r机 2 0 / m i m i n )/(1 3 2 01 0 0 01 0 0 00c 查查 按机床选取 1 3 6 0 / m i m i n )/( 0 0 1 3 6 0 00 c 机机 基本工时： 5 . 2 3 2 0 . 0 7 5 ( m i n )1 3 6 0 0 . 1t 2) 铰 孔： 选择 的铰刀 0 f m m r机 m i n )/( 1 0 0 01 0 0 00c 查查 按机床选取 3 9 2 / m m i n )/( 0 0 3 9 0 00 c 机机 基本工时： m t 第 3章、 夹具的设计 由于生产类型中等批量生产，要考虑生产效率，降低劳动强度，保证加工质量，故需设计专用夹具。 本次设计主要是 10夹具设计 ，可以采用两种方案：快换钻套或者是用导向一样的两个夹具，我设计的是采用快换钻套。 （ 1） 工序要求 本次设计工序 钻 10的夹具，该工序要求 10轴线与 25平行度要求，因而也应以 25的中 心线为定位基准 。 （ 2） 定位方案的确定 为了加工 10，应限制的自由度 应保证 定位可靠，加工稳定，故设计的定位方案如手柄座夹具 总装图 所示，总共限制了工件的全部 6 个自由度，属于完全定位。在该定位方案中， 25内插入 一个定位长销 ，限制了四个自由度 （ x， y 方向的移动和转动）； 柱面用一短的浮动 V 型块，限制了一个自由度 （ z 方向的转动）；用夹具夹持住工件，限制了工件沿 z 方向的移动。 这样 6 个自由度全部被限制。 （ 3） 定位误差分析 定位误差是指由于定位不准确引起的某一工序的尺寸或位置精度要求 方面的加工误差。对于夹具设计中采用的定位方案，只要可能产生的定位误差小于工件相应尺寸或位置公差的 1/3，即可认为定位方案符合加工要求。 对于本次设计的夹具，需要保证的平行度要求：要求 10轴线与 25平行度要求，由于定位基准是 45的中心线，工序基准也是 45的中心线，故基准不重和误差为 0，只存在基准位移误差 。定位误差的计算如下： (一 ) 验算中心距 50（ +响此精度的因素： 1)定位误差 ， 此项主要是定位孔 25定位销 25间隙产生，最大间隙为 2)钻模板衬套中心与定位销中心距误差 ，装配图尺寸为 50(+-)差为 为 3)钻套与衬套的配合间隙 ,由 16H6/知最大间隙为 4)钻套内孔与外圆的同轴度误差，对于标准钻套，精度较高，此项可以忽略 ； 5)钻头与钻套间的间隙会引偏刀具，产生中心距误差 e=（ H/2+h+B） *(/H)。 H 为 导向高度 ，此处 H=45查实用机械加工工艺手册表 8h=10=38 e= 综合 误差可按概率法求和： =(+)(1/2)=项误差略大于中心距允许误差 2/3，勉强可用，应减小定位和导向的配合间隙。 (二 ) 验算两孔的平行度精度 工件要求 10孔全长 平行度公差 致产生两孔平行的误差的因素有： 1)设计基准与定位基准重合，没有基准转换误差，但 25H8/配合间隙 及孔与端面的垂直度公差会产生 基准位置误差，定位销轴中心与 25中心偏角 1( 1=11,式中， 1 25H8/最大间隙（ 定位销轴定位面长度（ 2)定位销轴中心线对夹具体底平面的垂直度要求 2 图中没有注明。 3)钻套中心与定位销轴的平行度 公差，图中标注为 3=3= 4)刀具引偏量 e 产生的偏斜角 4=5=此总的平行度误差 =( 12+ 22+32+ 42)合格。 （ 4） 定位元件的型号，尺寸和安装方式 a) 固定式定位销 查 实用机械加工工艺手册，表 8定定位销 ( 基本尺寸，D=25=34mm,mm,d=15=30销与定位面板上的孔采用 H7/盈配合。 b) 浮动短 V 型块 查实用机械加工工艺手册表 8B/T 确定活动 V 型块的基本尺寸，B=40=16=16h=13mm,d=24配件 d=紧方案的确定 夹紧力方向原则： (1)夹紧力的作用方向不应破坏工件的既 定位置； (2)夹紧力的作用方向应使所需夹紧力尽可能小； (3)夹紧力的作用方向应使工件的夹紧变形最小。 夹紧作用点原则： (1)夹紧里的作用点应正对夹具定位支撑元件或位于支撑元件所形成的稳定受力区域内，以免工件产生位移和偏转； (2)夹紧力的作用点应正对工件刚性较好的部位上，以使夹紧变形尽可能少，有时可采用增大工件受力面积或合理分布夹紧点位置等措施来实现； (3)夹紧力的作用点应尽可能靠近工件的加工表面，以保证夹紧力的稳定性和可靠性，减少工件的夹紧力，防止加工过程中可能产生振动。 根据以上要求，考虑加工零 件的特点及定位方式，确定夹紧方式。 本设计方案选用的是螺旋夹紧机构，夹紧方向向下，通过螺杆的转动，带动套在螺杆头部的螺母向下移动，进而作用在工件 45柱大端面上，实现夹紧，具体夹紧装置的 布置见 纸。这种夹紧方式和夹紧装置简单实用，且对于中等批量生产能较快装夹工件，劳动强度较小，成本低，简单可靠。 （ 1） 切削力的计算 刀具为高速钢锥柄麻花钻，直径 D=齿进给量 f=r，由加工工艺师手册表 28得：钻孔的轴向力计算公式为 (当硬度 =190 )，由加工工艺师手册表 28得修正系数，由高速钢、 190查得，故由机械制造装配设计得安全系数=中 = 取 =。查实用加工工艺手册表 14擦系数 =实际所需切削力为 Q=100N。 （ 2） 夹紧力的确定 本方案采用的螺旋夹紧机构，螺杆端面为圆周接触，由加工工艺师手册夹紧力计算公式：查加工工艺师手册表 17始作用力 Q=100N,作用力臂 L=240表 17 =1 26 ， f=r， l=20表 17 1=950，代入公式得： F=。 由机械制造装配设计得安全系数 k=k1*k2*k3*中 .2,加工）或 =1（精加工）； 续切削）或 1（连续切削），求的 k=实用加工工艺手册表 14擦系数 u=实际所需的夹紧力为 19070N。 设计体会 本次课程设计的任务是 确定工件的机械加工工艺及专用孔夹具 ，我设计的零件是柄座， 通过这 次设计，我对手柄座从铸造到加工有了很深的了解，对夹具的设计也有了深入的研究，使我明白了很多东西： 首先我明白了 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。 其次，我懂得了 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。 还有就是 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。 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。 最后我了解到 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。 通过这次设计，我对所学的专业知识有了一个系统的了解，将理论与实践紧密结合起来，使我收获很大，让我对夹具设计有了更深入的了解，也为我以后走上工作岗位提供了宝贵的经验。 参考文献 1、 王栋 等 . 机械制造工艺学课程设计指导书 ，机械工业 出版社 2、陈佳芳等 第二版 )3、李益民等 机械 工业出版社 4、杨叔子等 机械工业出版社 5、陈宏钧 机械工业出版社 6、赵家齐等 第二版 )，机械工业出版社 2009.6 1 床手柄座 夹具课程设计 零件的分析 零件的作用 该零件时 床操纵部分的组成零件之一，该手柄座的作用就相当于一个连杆。车床外部手柄的运动是通过 床手柄座传递到车床内部实现人为对机床的操纵。手柄与该零件通过 25床内部零件通过 10与手柄座连接，即 床手柄座的作用是实现运动由外部到内部的传递。 零件的工艺分析 床手柄座的加工表面分四种，主要是孔的加工，圆柱端面的加工，槽的加工，螺纹孔的加工，各组加工面之间有严格的尺寸位置度要求和一定的表面加工精度要求，特别是孔的加工，几乎都要保证 而需精加工，现将主要加工面分述如下： 孔的加工 该零件共有 5 个孔要加工： 45零件的主要加工面，多组面，孔与其有位置尺寸度要求，因而是后续工序的主要精基准面，需精加工且尽早加工出来； 1013要精加工； 14别注意该孔的加工深度； 5锥孔虽是小孔，但由于表面粗糙度要求高，仍需精铰。 孔是本组成员本次夹具设计的重点工序，它与 槽 14小端面 有 7并且其孔的加工精度有 要求，因此对其也应该要进行精 铰。 面的加工 2 该零件共有 3 个端面要加工： 45柱小端面精度要求较高，同时也是配合 25作为后续工序的精基准面，需精加工； 45 25端面粗铣既可。 槽的加工 该零件仅有 2 个槽需加工： 25精加工，底面加工精度要求不高，但与 上表面有 30加工键槽时很难以 45而要特别注意尺寸链的推算，保证加工尺寸要求；深槽要注意加工深度，由于表面粗糙度为 精铣即可。 螺纹孔的加工 纹孔 的加工 ，它与 和 25中心线有 30角度要求，同时中心线与 45柱端面有 11 由以上分析可知，该零件的加工应先加工 45柱两端面，再以端面为基准加工作为后续工序主要精基准的 25而以该孔为精基准加工出所有的孔，面，槽，螺纹孔等。 工艺规划设计 毛坯的制造形式 零件材料为 据选择 毛坯应考虑的因素，该零件体积较小，形状较复杂，外表面采用不去除材料方法获得粗糙度要求，由于零件生产类型为成批，大批生产，而砂型铸造生产成本低，设备简单，故本零件毛坯采用 砂型铸造 。 由于零件上孔都较小，且都有严格的表面精度要求，故都不铸出，留待后续机械加工反而经济实用。 基面的选择 基面选择是工艺规划设计中的重要工作之一，基准选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高，否则，不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生 3 产无法正常进行。 粗基准的选择 粗基准选择应为后续加 工提供精基准，由于该零件毛坯没有铸孔，故只能以 3个主要端面为基准，由于 45端面表面粗糙度为 直接以大端面为粗基准，恐不能一次达到加工精度，故先以 45端面为粗基准，粗铣 45端面，再以 45铣小端面，并保证尺寸 43 精基准的选择 精基准主要考虑如何保证加工精度和装夹方便，前面已多次提过以 25为第一精基准， 45柱小端面作为基准先加工出25，然后作为辅助基准面配合 25加工后续工序中的孔，面，槽，螺纹等。 工艺路线的拟 定 拟定工艺路线的内容除选择定位基准外，还要选择各加工表面的加工方法，安排工序的先后顺序，确定加工设备，工艺装备等。工艺路线的拟定要考虑使工件的几何形状精度，尺寸精度及位置精度等技术要求得到合理保证，成批生产还应考虑采用组合机床，专用夹具，工序集中，以提高效率，还应考虑加工的经济性，以便使生产成本尽量下降。 工艺路线方案一 45柱小端面 ; 45柱大端面 ,保证尺寸 43 . 扩 ,铰 25 ; 扩 ,铰 10 ; 扩 ,铰 14 ; 攻 保证尺寸 4 铰 5锥孔 ; 保证尺寸 14度 30 铰 ; 毛刺 ; 入库。 45柱大端面 ; 45柱小端面 ,保证尺寸 43 . 扩 ,铰 25 ; 14端面 ; 扩 ,铰 14 ; 铰 5锥孔 ,钻 ,扩 ,铰 10 ; 攻 纹孔 ; 保证尺寸 保证尺寸 14度 30 铰 ; 毛刺 ; 入库。 上述两个方案区别在两点 :一是方案一先加工有 再加工大端面 ,而方案二是先粗铣大端面 ,再加工小端面 ;二是方案一将 5锥孔和 10按部就班顺序加工 ,而方案二显得更灵活聪明 ,看出这两个孔的定位方式 ,夹紧方式相同 ,故而在一台机床上同时加工出来 方案一没有铣 14端面 ,但由于 14有严格深度要求 ,故 最好还是粗铣一遍 . 两套方案显然方案二更简洁更符合要求 ,但正如前面所分析的 ,方案二将 5锥孔 10的加工合并在一道工中 ,虽然减少了 5 装夹次数 ,简化了工艺设计 ,但在一道工序中完成这两个钻孔 ,由于两孔的加工深度 ,加工刀具尺寸 ,加工时产生的轴向力等等都相差较大 ,且两孔的加工精度要求都较高，显然组合机床不适用。如果采用摇臂钻床，对于大批量生产，则要频繁更换钻头刀具，大大增加了劳动强度，降低了生产效率，因此，决定还是将两个孔分开加工。 综上所述，零件的最后加工路线如下： 45柱大端面 ,以 45柱小端面为定位基准 ; 45柱小端面 ,以 45端面为定位基准 ; . 扩 ,铰 25 ,以 45柱大端面为定位基准 ; 扩 ,铰 10以 25和 45柱小端面为基准 ; 14端面 ,利用 45柱小端面 , 25和 10定位 ,保证尺寸 43 扩 ,铰 14 ,定位与 工序相同 ,保证孔深度 25 攻 定位与 工序相同 ; 铰 5锥孔 ,定位与 工序相同 ; 为便于加工 ,以 45柱小端面 , 10和14端面定位 ,同时要保证尺寸 定位与 工序相同 ,保证尺寸 30 铰 ,定位与 工序相同 ; 毛刺 ,尤其注意 25表面可能因为钻 入库。 床手柄座零件材料为 坯重量约为 产类型为大批生产，采用砂型铸造生产。 6 毛 坯铸造 时可以将 25 孔直接铸造出来， 由于 其余 孔均有精度要求，且尺寸小，均不铸出。故仅确定三个端面的相关尺寸。 查表确定加工余量： 砂型铸造，材料为灰铸铁，机器造型，公差等级为 2,取工余量等级 EG,取 G. 切削余量：查表，基本尺寸小于 100工余量为 基本尺寸小于 63工余量为 铸件公差等级：查表，基本尺寸小于 100 基本尺寸小于63 柱两端面毛坯尺寸及加工余量计算 根据工序要求， 45柱两端面经过两道工序，先粗铣 45粗，精铣 45柱小端面，各步余量如下： 粗铣：由机械加工工艺手册第一卷表 余量值规定，对于小端面（ 50为 取 30为 现取 精铣：由加工工艺手册表 余量规定值为 故铸造毛坯的基本尺寸为 43 47又根据前面铸件尺寸公差标准值，取尺寸公差为 ： 毛坯的名义尺寸： 43 47 毛坯的最小尺寸： 47 毛坯的最大尺寸： 47 粗铣大端面后的最大尺寸： 43 粗铣大端面后的最小尺寸： 粗铣小端面后的最大尺寸： :43 44 粗铣小端面后的最小尺寸： :44 7 精铣后尺寸与零件尺寸相同，但由于设计零件图纸并未给出具体的公差等级，现按加工工艺手册表 铣 精铣所能达到的经济精度取 入体原则取值。故精铣后尺寸为 中心线端面毛坯尺寸及加工余量计算 根据工序要求， 25离小 端面的毛坯基本尺寸为 43 ： 毛坯的名义尺寸： 43 毛坯的最大尺寸： 毛坯的最小尺寸： 由于 25 有 8 精度要求， 根据加工工艺手册表 工该孔的工艺为： 扩 铰 因此查实用机械加工工艺手册表 35们取为 3： 扩孔： 2Z 铰孔： 25 毛坯 25尺寸为： 25214端面毛坯尺寸及加工余量计算 根据工序要求， 14端面仅由粗铣得到，故 14端面距 25中心线的毛坯基本尺寸为 43 ： 毛坯的名义尺寸： 43 毛坯的最大尺寸： 毛坯的最小尺寸： 粗铣后尺寸应于零件图尺寸相同，但由于零件图纸并未给出具体的公差等级，现按前面粗铣平面厚度偏差取 粗铣后的尺寸为 他毛坯尺寸由于零件图纸未做具体的工序尺寸要求，且对后面 8 诸孔，槽的加工影响不大，仅荒铣即可，故不再一一赘述分析。 其他工 序尺寸包括 5 个孔， 2 个槽， 1个螺纹孔的基本尺寸，现仅分析主要的 5个孔的加工余量及尺寸偏差。 5 个孔均不铸出，机械加工出来，根据加工工艺手册，由于 5个孔的表面粗糙度要求均较高，所以都要经过精铰工序，具体工序尺寸和加工余量为： （ 1） 10， 根据加工工艺手册表 工该孔的工艺为： 钻 粗铰 精铰 钻孔： 粗铰： 精铰： 10 （ 2） 14， 根据加工工艺手册表 工该孔的工艺为： 钻 扩 粗铰 精铰 钻孔： 扩孔： 2Z Z 为单边加工余量）； 粗铰： 精铰： 14 （ 3） 5锥孔， 由于零件图纸未给出具体的公差等级，现也按 差等级加工，按表 工该孔的工艺为： 钻 精铰 钻孔： 精铰： 5 （ 4） ， 9 由于也未给出公差等级，现同样按 5锥孔加工方式： 钻 精铰 钻孔： 精铰： m。 序 ：粗铣 45柱大端面 机床： 式铣床 刀具：高速钢端铣刀，直径 D=50数 Z=6 根据加工工艺手册表 每齿进给量f=,根据切削工艺手册表 铣削速度 0m/ fr=f* 按机床选取铣刀转数 n=160r/实际切削速度 工作台每分钟进给量 z =144mm/ 铣床工作台进给量 f=150mm/ 按加工工艺手册表 基本工时 t= 序 ：半精铣 45柱小端面 机床： 式铣床 刀具：高速钢端铣刀，直径 D=50数 Z=6 （ 1）粗铣 45端面 铣削余量 Z= 同样查表选取确定 f=20m/，则 同样选取 60r/ f= z =144mm/ 取 50mm/10 基本工时 t= （ 2）半精铣 45端面 加工余量 Z= 查表确定 f=20m/，则 选取 60r/ f= 44mm/ 取 00mm/ 基本工时 t= ：扩，铰 25 机床： 式钻床 （ 1）扩孔 刀具：高速钢锥柄标准麻花钻， D=边余量 2Z=切削工艺手册表 的扩孔钻扩孔时进给量 f=r，并由加工工艺手册表 r ，扩孔钻扩孔时 ，根据切削工艺手册表 得 f=14m/ f=7 960r/ 按机床选取 8r/ f= 基本工时 t= （ 2）铰 25 刀具：高速钢锥柄机用铰刀， D=25切削工艺手册表 得f=r, 并由加工工艺手册表 r，取切削深度 h=f=48m/ 则 1102r/ 按机床选取 8r/ f= 基本工时 t= 11 ：钻，铰 10 机床： 式钻床 （ 1）钻 10 刀具：高速钢锥柄麻花钻， D=切削工艺手册表 得 r，由表 3m/ 机床选取 n=960r/ 基本工时 t= （ 2）粗铰 刀具：高速钢锥柄机用铰刀， D=切削工艺手册表 得 r，根据表 f=6m/ 机床选取 95r/ f= 基本工时 t= （ 3）精铰 10 刀具：高速钢锥柄机用铰刀， D=10切削工艺手册表 得 r，根据表 f=6m/ 按机床选取 95r/ f= 基本工时 t= ：粗铣 14端面 机床： 式铣床 刀具：高速钢端铣刀， D=30Z=6 根据加工工艺手册表 ,根据切削工艺手册表 f=20m/则 按机床选取 20r/ f= 198mm/ 取 50mm/ 12 基本工时 t= ：钻，铰 14 机床： 式钻床 （ 1）钻孔 13刀具：高速钢锥柄麻花钻， D=13切削工艺手册表 得 r，f=14m/ 则 43r/ 按机床选取 72r/ f= 基本工时 t= （ 2）粗铰 刀具：高速钢锥柄机用铰刀， D=切削工艺手册表 f=r, 并由加工工艺手册表 r， =48m/ 则1182r/ 按机床选取 40r/ f= 基本工时 t= （ 3）精铣 14 刀具：高速钢锥柄机用铰刀 由切削工艺手册表 得 f=r, 并由加工工艺手册表 =r， =48m/ 则f=91182r/ 按机床选取 40r/ f= 基本工时 t= ：钻，攻 纹孔 机 床： 式钻床 （ 1）钻 13 刀具：高速钢锥柄麻花钻， D=切削工艺手册表 得 r，由表 f=16m/ 则 00r/ 按机床选取 =545r/ = 基本工时 t= （ 2）攻螺纹 具：高速钢锥柄机用丝锥 等于工件螺纹螺距 p，即 r，由切削工艺手册取 f=7.5 m/ 98r/ 按机床选取 72r/ f= 基本工时 t= ：钻，铰 5锥孔 机床： 式钻床 （ 1）钻 锥孔 刀具：高速钢麻花钻， D=5切削工艺手册表 得 r，由表 f=20m/ 则 326r/ 按 机床选取 360r/ f= 基本工时 t= （ 2）铰 5 刀具：高速钢锥柄机用机用铰刀， D=5切削工艺手册表 得 r，根据表 f=6m/ 按机床选取 92r/ f= 基本工时 t= 14 ：铣槽 机床： 式铣床 刀具：高速钢圆柱形铣 刀， D=13Z=6 （ 1）第一次走刀 根据加工工艺手册表 ,根据切削工艺手册表 铣削速度 5m/ 按机床选取 75r/ f= 基本工时 t= 1）第二次走刀 切削用量与第一次走刀完全相同， ，f=本工时 t= 机床： 式钻床 （ 1）钻 刀具：高速钢锥柄麻花钻， D=切削工艺手册表 得： 选择 的高速钢锥柄麻花钻 0 . 1 0 /f m m r机 2 0 / m i m i n )/(1 3 2 01 0 0 01 0 0 00c 查查 按机床选取 1 3 6 0 / m i m i n )/( 0 0 1 3 6 0 00 c 机机 15 基本工时： 5 . 2 3 2 0 . 0 7 5 ( m i n )1 3 6 0 0 . 1t铰 孔： 选择 的铰刀 0 . 6 /f m m r机 m i n )/( 1 0 0 01 0 0 00c 查查 按机床选取 3 9 2 / m i m i n )/( 0 0 3 9 0 00 c 机机 基本工时： m t 四、专用 夹具设计 由于生产类型为成批，大批生产，要考虑生产效率，降低劳动强度，保证加工质量，故需设计专用夹具。 本次设计 选择设计的是 工序 的夹具，主要是针对 钻 ,铰 夹具 ;，它将用于 式钻床。 该工序要求 孔 中心 线与 14端面（往小端面走的那个面）有 7位置要求 ， 因此可以得出该孔在 14且还要求其孔深刚好钻通到键槽位置为止，不能钻到 25的下一端面。由于小端面经过精铣，精度比较高， 因而工序基准为 45时为了便于立式钻床加工，零件应 倒转 180 定位，因而也 可以采用 25 10孔为定位基准，保证 其加工要求 。夹具设计应首先满足这些要求， 在 保证较高的生产效率 的前提下 ，还应考虑夹具体制造工艺性和生产经济性 。 加工过程中夹具的操作应方 16 便，定位夹紧稳定可靠， 并且 夹具体应具有较好的刚性。 计分析 左图为 图 2 攻 工序简图 如图 2 所示，为了加工 纹孔， 必须使其完全定位。因此初步的设计方案如下 ,首先必须明确其加工时应如图 2所示，这样垂直竖立放置，便于立式钻床加工。那么要使其完全定位，可以采用 : (1) 一面两销定位，以 25 10孔为定位基准 就可以满足其要求。 (2) 一面加 圆柱销和半 “V” 形块 定位 ， 以 25 定位基准 ，再在 V” 形块 定位。 位方 式 如左图所示，比较以上两个方案，明显第一个要好得多，因2510孔的中心线在同一直线上，所以只要将其两销 17 定在同一平面同一直线上，就可以很快的将其定位（如图垂直放置）；而第二个方案和第一个方案不同点在于用的是“ V”型快定位，要使零件很快垂直放置定位很难，并且需要量具对其精确测量，增加了工时。因此，选择一面两销定位最佳！ 如上图所示，一面 限制的自由度有 3个，一个销 钉限制一个自由度 ， 两个一起再限制一个自由度； 为使定位可靠，加工稳定，我所设计的定位方案如附图 手柄座夹具体装配图所示，总共限制了工件的全部 6 个自由度，属于完全定位。 在该定位方案中， 45柱小端面被夹具体上的 一 个支撑 面顶住，限制 了 y 轴的旋转 ， z 轴的旋转 三个移动自由度。25内插入短销，限制了 z 轴的移动 ， 10制了 这样 6个自由度全部被限制。定位面板如附图 手柄座夹具体 装配 图所示。 定位误 差是指由于定位不准确引起的某一工序的尺寸或位置精度要求方面的加工误差。对于夹具设计中采用的定位方案， 只要可能产生的定位误差小于工件相应尺寸或位置公差的 1/3 1/2，即可认为定位方案符合加工要求 。 对于本次设计的夹具，需要保证的尺寸要求：保证 油 孔轴线距45柱小端面 17+7=24证螺纹孔轴线与 2510孔的中心线成 50 对于 24要求，由于定位基准也是 45柱小端面，故基准不重和误差为 0，且由于 45柱小端面经过半精铣，表面粗糙度达到 可认为 45柱小端面的平面度误差为 0，即不存在基准位置度误差，综上所述，只要 支撑面 的标准尺寸得到保证，是不存在定位误差的。 对于 本 工序要求，定位基准与工序基准同为两孔中心线，故基准 18 不重合误差为 0。基准位置误差则取决于两孔直径尺寸公差以及圆度误差，由于两孔的表面精度都达到 经过精铰，故基准位置误差也可以忽略，只要两销的标准尺寸以及相对位置关系得到保证，定位误差也是很小的。 综上所述，该定位方案是符合加工要求的。 寸和安装方式 在 定位板面上做的一个突起4一个支撑面 ， 经过精铣得到精度较高的平面。 其相关尺寸见 右 图： 本设计方案选用固定式定位销，查课程设计指导教程，确定削边销为 准，其相关尺寸见下图 3： 图 3 削边销尺寸 它和定位面板上的 10孔呈 H7/盈配合 ， 并用螺母 19 固定，防止钻孔时松动，影响加工 。 本设计方案选用固定式定位销，由于加工的 恰好在定位基准 25内表面上， 打穿这面为