CA6140车床手柄座零件的机械加工工艺规程及钻床夹具设计要点

1、机械制造工艺 及夹具 课程设计说明书题目：手柄座零件机加工工艺及钻14孔夹具设计设计者吕凯班 级机自102指导教师叶永东2013年6月30日1设计手柄座零件的机械加工工艺规程1.1.零件工艺性分析1.1.1 手柄座的作用题目所给的零件是CA6140车床的手柄座。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

2、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。1.1.2 手柄座的技术要求根据手柄座的零件图纸将该手柄座的全部技术要求列于表中表1-1 手柄座零件技术要求表加工表面尺寸及偏差(mm)公差及精度 等级表面粗糙度Ra(um)形位公差25孔+ 0.033250IT83.25.5孑L5.5IT1312.5槽左表面IT1312.5槽上表面+ 0.24 14 0IT812.5槽下表面+ 0.24 14 0IT812.545圆柱45IT136.310孔+ 0.015100

3、IT73.214孔+ 0.018140IT73.2槽内表面+ 0.24 14 0IT812.5键槽+ 0.0360IT512.55锥销通 孔5IT133.2M10螺纹孔10IT712.51.1.3 审查手柄座的工艺性手柄座的加工共有两组加工表面，它们相互之间有一定的要求。现分述如下：(1) 以工件的上下表面为中心加工孔和槽。钻 10H7的孔，钻 14H7的孔, 钻 5.5 mm的孔，铣14mm*43mm 的槽，钻 5mm,钻 M10H7 并配加钳工 加工。其中主要加工孔10H7。(2) 以 25 mm的孔为中心加工表面和孔。铣上下表面，钻 10H7，钻 14H7 的孔，钻 5.5 mm的孔，钻

4、 5mm，钻 M10H7 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。1.1.4 确定手柄座的生产类型依设计题目知：Q=2000件/年，结合 生产实际，备品率a%和废品率b%分别为10%和1%o所以：N=2000 件/年(1 + 10%) ( 1 + 1%) =2222 件/ 年由参考文献【1】表1-4知，手柄座为轻型零件；由参考文献【1 表1-5知，该手柄座类型为中批生产。1.2机械加工工艺规程设计1.2.1 选择毛坯由零件要求可知，零件的材料为ZG230-450，考虑到本零件在具体工作的受 力情

5、况，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，我们选择砂型机器造型及壳型铸造，足以满足要求，又因为零件是中批或大 批量生产，所以选择砂型铸造是提高效率节省成本的最佳方法。122 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量由机械加工工艺手册表2.3-5，确定此铸造毛坯的尺寸公差和机械加工 余量如下表所示：表2-1 手柄座铸造毛坯尺寸公差及机械加工余量表项目/mm机械加工余量/mm尺寸公差/mm毛坯尺寸/mm备注 25孔双侧加工1.01.224 0.6表2 3表2 4上下面高度43单侧

6、加工0.71.443.7 0.7表2 3表2 4R13外圆单侧加工0.21.113.2 0.55表2 3表2 4 45轴双侧加工1.41.446.4 0.7表2 3表2 41.2.3毛坯设计1.2.3.1确定圆角半径铸造圆角为3 5mm.。1.2.3.2确定拔模斜度拔模斜度为：5 。1.2.3.3确定分模位置选择在左视图中中心平面为分模面，分模线为直线，属平直分模线1.2.4 绘制闸板铸造毛坯简图由表2-1所得结果，绘制毛坯简图如下所示:图3-1 闸板铸造毛坯简图1.2.1.3 拟定手柄座工艺路线1.3.1 定位基准的选择基准面的选择是工艺规程设计的重要过程之一。基面的选择正确与否，可以 是加

7、工质量的到保证，生产效率提高，否则，不但加工工艺过程漏洞百出， 更有甚者，零件的大批量的报废，使用无法进行，难以在工期内完成加工任 务。定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗基准。 1.3.1.1精基准的选择考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基 准统一”原则，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。1.3.1.2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。对于一般的箱体零件而言，以外表面作为粗基准是合理的

8、。但对于零件 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 25 mm 利用内孔 25 mm及键槽定位进行钻 10mm 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。132表面加工方法的确定表3-1 闸板零件各表面加工方法加工表面尺寸精度等 级表面粗糙度Ra/um加工方案备注底面IT136.3粗铣表1-1125孔IT83.2钻-扩-铰表1-10键槽各面IT1112.5粗铣表1-11槽上下表面IT812.5粗铣表1-1110孔IT73.2钻-铰表1-105

9、.5孑LIT1312.5钻表1-1014孔IT73.2钻-铰表1-105孔IT133.2钻-铰表1-10M10螺纹孔IT712.5攻螺纹表1-12133 加工阶段的划分可将加工阶段划分成粗加工，半精加工和精加工几个阶段。，在粗加工阶段。首先将精基准准备好，使后续工序都可以采用精基准定 位加工，保证其他加工表面的精度要求；1.3.4 工序的集中与分散选用工序集中原则，生产类型为大批或者中批生产，可以采用万能型机床配 以专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数 少，不但可以缩短辅助时间，而且由于与一次装夹中加工了许多表面，有利 于保证各种加工表面之间的相对位置精度要求。1.

10、3.5 工序顺序的安排1.3.5.1 机械加工工序1.3.5.1.1 遵循“先基准后其他”原则1.3.5.1.2 遵循“先粗后精”原则135.1.3 遵循“先主后次”原则，先加工主要表面，后加工次要表面。135.1.4 遵循“先面后孔”1.3.6 确定工艺路线在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，表列出了闸板的工艺路线表3-2 闸板工艺路线及设备、工装的选用工序号工序名称机床装备刀具量具1粗铣/半精铣 下表面卧式铣床X62高速钢套式 面铣刀游标卡尺2钻扩铰 25H8 mm立式钻床Z535高速钢锥柄 麻花钻，高 速钢锥柄机 用铰刀内径千分 尺、塞规3钻、铰孔 10H7立式钻床Z525高速钢锥柄

11、 麻花钻，高 速钢锥柄机 用铰刀内径千分尺、塞规4插键槽6H9卧式铣床X63键槽铣刀游标卡尺、 塞规5铣槽 14*43mm立式钻床Z525高速钢镶齿 三面刃铣刀游标卡尺6钻、铰孔 5.5 mm立式钻床Z525高速钢锥柄 麻花钻，硬 质合金锥柄 机用铰刀内径千分 尺、塞规7钻、铰 14H7立式钻床Z525高速钢锥柄 麻花钻，高 速钢扩孔 钻，高速钢 锥柄铰刀内径千分 尺、塞规8钻、铰5mm立式钻床Z525麻花钻、锥 柄机用1 : 50 锥度销子铰 刀内径千分 尺、塞规9钻攻M10mm摇臂钻床z37莫氏锥柄阶 梯麻花钻、 丝锥卡尺、螺纹 赛规10去毛刺钳工台平锂11清洗清洗机12终检游标卡尺、 内

12、径千分尺、塞规、 螺纹塞规1.3.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HBS6587,毛坯的重量约为1Kg , 生产类型为中批量生产，采用砂型铸造。相关数据参见零件图。据以上原始 资料及加工路线，分别确定各家工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺 寸如下：工序2表 2-21表 1-10表 2-30*25H8余量精度标准公差值工序尺寸钻孔23.0:IT120.21扩孔24.8IT100.084*24.8000.084 mm铰25IT80.033+ 0.03325014切削用量及工时定额的确定1 .工序I的切削用量及基本工时的确定：铣、半精铣45凸台端面。铣45

13、凸台端面：选择铣刀半径为25mm ,齿数Z=6 （见工艺手册表3.1 27）fz = 0 . 1m m Zd0 = 50mm, T =180mi n （切削手册表3.7和切削表3.8 ）Vc查二20m/ min （切 削手册表3.9）1000V渣1000 20n查2查127.4（r/mi n）查二 do： 50按机床选取n机 =160r / mi nn机dn 二 1 60 5 0 头际切削速度：Vc机25. 1 2t（ / m i n）1000 1000工作台每分钟进给量：Vf二fzZn机二0.15 6 160 = 144(mm/min)铣床工作台进给量：Vf横向=150mm / mi n4

14、520基本工时：t0. 43( m i n)150半精铣45凸台端面：加工余量为Z=1mm切削速度为V20m / mi nn查=1 2 7r. 4 / m选用主轴转速为n机=160r / mi n工作台进给量：Vf 二 fzZn机二 0. 15 6 160144m/ mi基本工时：t = +1 +L43+8+3基本工时：t = - 0.64(min)(工艺手册表6.2 5) n 机 f 机195943扩孔 24.8000.084 mm:选择24.80mm高速钢锥柄扩孔钻(工艺手册表3.1 8)=0. 65(mi n)1002 .工序U的切削用量及基本工时的确定：钻一扩一粗、精铰25H8通孔钻孔

15、23mm :选择23mm高速钢锥柄标准麻花钻(见工艺手册表3.1 6)f机二0 . 4r3m切削手册表2.7和工艺手册表4.2 16)Vc查=1 m /m切削手册表2.15 )硬度200 2171000Vc 查n查 =一 n D1000 15二 23-208(r/mi n)按机床选取n机=195r /mi n工艺手册表4.2 5)兀Dr机兀工2 3汇19 5实际切削速度：Vc机-=1 4. 08t( / m i n)1000 1000由切削手册表 2.10得扩孔钻扩 24.80mm孔时的进给量f -0.7 0.8mm/r ,并由工艺手册表4.2 16取f机二0.72mm/r ,扩孔钻扩 孔时的

16、切削速度3冷心由切削手册表2.15得Vc钻=14m/min，故:“1 1“1 )Vc = Vc钻=丨一11 =4.7 7(m/min)3 2丿13 2丿1000Vc _ 10004.7 7D二 24.8二 24.8=60 89(r / min)按机床选取r机=68r / mi n基本工时:门机f机68 0.72铰25H8孔：选择25mm高速钢锥柄机用铰刀（工艺手册表3.1 17），由 切削 手册表 2.24 得 f =1.0 1.5mm/r , ap = 0.15 0.25mm , Vc = 4 8m/min ,由工艺手册表4.2 16得f机=1.22mm/r ,n皿 J。(48)1102(r

17、/min)二 D二 25按机床选取n机二68r / mi n贝U ：二 25 680.34(m/min)I +| +|43 + 8 + 3基本工时：-甘=487r0.65(min)3 .工序川的削用量及基本工时的确定：钻f粗铰f精铰10 H 7孔。钻10孔：选择9.8mm高速钢锥柄麻花钻（工艺手册表3.1 6）由切削手册表2.7和工艺手册表4.2 16查得f机二0. 17mm /rVc查二2 3n /m切削表2.15 ）1000VC杳 1000 23n 查杳747.4（r/mi n）nd。jix9.8按机床选取n机=960r / mi n応d0n机Vc机二1 0 0二 9 . 89 6 029

18、.54( /min) 0 10 0 0基本工时：.I I1 I243 4 3t0.31(mi n)n机 f机960 0.17粗铰9.96mm孑L :选择9.96mm的高速钢铰刀（工艺手册表2.11 ）由切削手册表2.24和工艺手册表4.2 15查得f机二1.3mm /r1000乂查5Vc 查二 6 m m m i n= 1000 6 =191.85(7 min) 二 9.96按机床选取n机二195r / mi n兀dn机兀 x9 . 9汇61 9 5“，.、Vc机6 . mm /min)1 0 0 0 1 0 0 0基本工时：-焉二応心时） 精铰10mm孔:选择10mm的铰刀f机=0 . 8n

19、 m /rVc 查二 6 m m mi n1000VC查 1000 6二 d二 10= 191.1f/mi n）按机床选取n机=195r / mi nJIVCo31-一一 o5609 = 01 )1 2nm（/min）基本工时：“匚机訂=加683伽n）4 .工序W的切削用量及基本工时的确定：铣14o24mm的槽选用高速钢粗齿盘状铣刀d0 = 125mm, Z=81）、根据机械制造工艺设计简明手册表3.1-27查的：粗铣a =3八8mm 选定a =5mmee30 + 13因 走刀次数N=池上=8.6次 故走刀次数N为9次，最后一次5ae=3mm 。根据零件形状，确定那个走刀长度为37mm。2 ）

20、、决定每齿进给量fz ,根据铣床的功率为7.5KW ,中等刚度。根据表3.3 （切削用量简明手册（第3版）:fz = 0.12 0.20mm/z现选取 fz= 0.20mm/ 3）、决定切削速度vc和每分钟进给量Vf根据表3.27中的计算公式，也可以直接查表。根据表 3.9 ,当 d0 =125mm, Z=8 , ap=14mm , ae =5mm , fz兰0.24mm/z 时，vt =19m/min ,nt=62r/min , vft =104mm /min。各修正系数为：kMv=kMn二k M n 0. 69ks 盲 k s=nk=0n. 8Vc 二 Vt kv 19 x 0.69 x

21、0.8m /min=10.5 m /min ；n=nt kn=620.69 =34 r / min ;Vf 二 VftkT040.6 90. 8mm / min ；根据 XA6132 型铣床说明书，选择 nc =37.5 r / min ; vfc =60 mm / min ;因此实际切削速度和每齿进给量为:兀 dnc3.14x125x37.5Vc =10001000= 14.72 m/min ;ncz 37.5 8602 mm / r ;计算基本工时VfVf式中=37mm，根据表3.25,入切量及 超切量y * =27mm则tm0L I v 厶 37 27L - y =min=1.067mi

22、nVfVf60总时间:tm= tm0 x N=1.067min x 9=9.6min5 .工序V的切削用量及基本工时的确定：加工5.5mm的孔。钻5.5mm孔:选择4.8mm的高速钢锥柄麻花钻f机二 0.10mm/rVc 查二 20m/ min1000Vc 查n查-二 d。按机床选取二 d n 机10001000 20二 4.8 =1326(r/min)n机 =1360r / mi n二 4.8 13601000二 20.5(m/min)基本工时:5 2+320. 075(min)1 360 0. 1铰 5.5mm 孔 :选择5.5mm的铰刀f机 = 0.6mm/r1000Vc查门查=二do1

23、000 6二 5.5= 347.42(r/mi n)按机床选取n机二392r / mi nVc机二dn机1000:5.5 3921000=6.77(m/mi n)基本工时：t 二 5.23 2 二 0.043m in392x 0.66 .工序切的切削用量及基本工时的确定 钻13mm孔:选择13mm高速钢锥柄麻花钻（工艺手册表3.5 6）由切削手册表2.7和工艺手册表4.2 16查得f机二0. 36mm /rVc查=1 4n / m切削表2.15 )n查二 1000Vc 查=1000 14 =343(r/mi n)n Dn x 13按机床选取n机二272r / mi n匹 仝 27 2 1 .

24、0( /min)1000 1000基本工时：t-28 4 3 “36(min) n机 f机272汇0.36粗铰13.95mm孔:选择13.95mm高速钢锥柄机用铰刀（工艺手册表3.1 17）f = 0.5 1.0mm/ r , ap = 0.1 0.15mm, Vc4 8m/min ,1000VcD1000 (4 8)二 13.95-91 182(r/mi n)按机床选取n机 =140r / mi n工艺手册表42 15）Vc机=_Dn 机二值95 140 .13(r/min)10001000f 机=0 . 8m1m工艺手册表4.2 16）基本工时:t= 28 4 3 “31(min)n机 f

25、机140 0.81精铰14mm孔:选择14mm高速钢锥柄机用铰刀（工艺手册表3.1 17） 由切削手册表2.24查得f = 0.5 1.0mm /r , a 0.1 0.15mm, Vc4 8m/ min程 J000V- 1000 (48)=91182(r/min)nDn X13.95f机=0 . 6m m工艺手册表42 16）按机床选取n机=140r / mi n二Dn机1000：i.)1 4110004 01n5 (/min)M10mm。28mm /r基本工时：t =- 11 上=28 4 3 二 0.40(min) n几 f机1409627 .工序毗的切削用量及基本工时的确定：钻8.5m

26、m底孔，攻螺纹 钻8.5mm底孔：选用8.5mm高速钢锥柄麻花钻（工艺手册表3.1 6）由切削手册表2.7和工艺手册表4.2 16查得f机二0.Vc查=1 6n / m切削手册表2.15 ）n查=1000乂 查=1000 16 =600(r/mi n)一 兀D兀汉8.5按机床选取n机二545r / mi n/min)二 Dn机 二 8.55 4 5机1 4 5n5 (1 0 0 0 1 0 0 0IhT?10亠3亠3基本工时：t - -0.10(min)n机 f机545父 0.28攻螺纹M10mm :选择M10mm高速钢机用丝锥f等于工件螺纹的螺距p，即f =1. -5mm /r乂机二 7 .

27、m / m i1000Vcn查二兀D1000 7.5?i.8=298( r/mi n)按机床选取n机二272r / mi n乂机二 6 .m / m i基本工时:l l1 l2n机 f10 3 3272 1.25二 0.05(min)(二)专用夹具的设计第六章夹具体的设计1.5.6 . 1定位方案设计6. 1 . 1工件的定位基准及定位基面在设计任务书中本夹具用于在钻床上加工CA6140车床手柄座的14H7孔，工件以25H8孔及端面、10H7孔作为定位基准，在一面两销上实现完全定位，由气缸推动压块直接夹紧工件。工件的定位基面为25H8孔内表面 及端面、10H7孔内表面6. 1 . 2定位元件的

28、选用1) 25H8孔手一个固定式短圆柱销定位限制二个自由度2) 25H8孔端面用一个平面定位限制三个自由度。3) T0H7孔用一个固定式削边销定位限制一个自由度。166 . 2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，一般定位误差控制在 工件公差的1/3 1/5 ,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：保证盲孔 14H7mm的深 度距端28mm检查长度为25m m的要求。定位基准是 45mm圆柱小端面和 25H8孔、10H7孔，由一面两销实现完全定位。由于 45m m圆柱小端面经 过半

29、精铣，表面粗糙度达到Ra3.2 pm,故可认为 45mm圆柱小端面的平面 度误差为0,即可认为不存在基准位置度误差；而两定位销是水平放置，由 于工件自重作用，工件定位孔与定位销上母线接触，在这垂直方向上的定位 误差非常小，而加工盲孔 14H7mm深度尺寸要求并不严格，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，基准位置误差则取决于两孔直径尺寸公差以及圆度误 差，由于两孔公差等级达到IT8、IT7和表面精度都达到Ra1.6 pm，都经过 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，定位误差也是非常小的。综上所述，该定位方案是符合加工要求的。1.7.6 . 3导向装置的设