机械制造技术课程设计-C1318自动车床手柄工艺及钻φ16孔夹具设计

目录1零件工艺分析及生产类型确定 11.1零件的用途 11.2零件的技术要求 1表1-1零件技术要求表 11.3审查零件工艺性 11.4确定零件生产类型 12确定毛坯、绘制毛坯简图 32.1选择毛坯 32.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量 33拟定加工工艺路线 43.1选择定位基准 43.2零件表面加工方法的选择 53.3制定工艺路线 53.4选择加工设备和工艺设备 63.5确定加工余量和工序尺寸 63.6确定切削用量及时间定额 64钻孔φ16H7专用夹具设计 74.1总体设计 74.2钻孔φ16H7孔专用夹具定位方案设计 74.3对刀导向装置 94.4夹紧装置 104.5夹具体设计 121零件工艺分析及生产类型确定零件的用途题目所给的零件是手柄(C1318自动车床手柄)。手柄(C1318自动车床手柄)的概念就是集合体,以便于应用,这样的好处是可以有更好的配合,更方便的使用,减少了使用厂家的成本.至于形状,多种多样,可以安装在其中.零件的技术要求表1-1零件技术要求表加工表面尺寸及偏差公差及精度表面粗糙度Ra/μm形位公差/mm尺寸24mm的两端面Φ24IT73.2M16的孔Φ16IT73.225mm25IT73.2R20的面R20IT116.3Φ16H7的孔Φ16IT73.2中间手柄167mmIT116.3审查零件工艺性零件的材料为HT200，铸造性能和切削加工性能优良以下是手柄(C1318自动车床手柄)需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：经分析，原图样的视图正确、完整、尺寸、公差及技术要求齐全。各表面的加工精度和表面粗糙度都不难获得。Φ其余小孔尺寸容易保证，加工方便。总体来看，这个零件的工艺性良好。确定零件生产类型依设计题目知：Q=5000台/年,

n=1件/台，每日1班;结合生产实际，备品率a%和废品率b%分别取为3%和0.5%。代入式（1-1）得根据手柄的质量查表1-4知，该手柄属于轻型零件；再由查表1-5知，该手柄的生产类型属于大批生产。2确定毛坯、绘制毛坯简图2.1选择毛坯零件材料为HT200。考虑零件零件结构简单，根据任务书，故选择铸造毛坯。毛坯类型：铸件，由于零件生产类型为成批生产，零件较为复杂，而铸造生产成本低，设备简单，故选择毛坯类型为铸件。铸造类型：砂型手工造型2.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量计算毛坯基本尺寸公式如下：外表面加工（双侧）

R=F+2RMA+CT/2

R——铸件基本尺寸

F——最终机械加工后的尺寸（零件图）

CT——铸件公差

（对称）

RMA——机械加工余量

内表面加工（双侧）

R=F-2RMA-CT/2砂型手工造型加工余量等级：IT11-IT13，选择加工余量等级IT12；加工余量等级：H；M16螺孔取螺距P为2则大径为16mm，小径为14mm。项目24mm端面φ16H7M16（14mm）25167mm公差等级CT1212121212加工面基本尺寸24161625167铸件尺寸公差4.64.44.44.68机械加工余量等级HHHHHRMA0.70.70.70.74毛坯基本尺寸25.412.410.428.3175确定毛坯尺寸公差/mm毛坯尺寸公差偏差φ12.44.4±2.2φ10.44.4±2.227.74.6±2.31758±428.34.6±2.33拟定加工工艺路线3.1选择定位基准a.粗基准：以φ32外圆作为粗基准，加工φ16H7孔，可保证壁厚均匀，减小偏心。同时铣φ16H7的两端面，保证端面对φ16H7孔中心线的垂直度。b.精基准：主要考虑基准重合问题。选择φ16H7孔的轴心线作为精基准，加工右端面(M16端面)。3.2零件表面加工方法的选择本零件的加工面有内孔，端面，小孔，螺纹孔等，材料为HT200。以公差等级和表面粗糙度要求，参考有关资料，其加工方法选择如下。φ16H7孔公差为IT7，表面粗糙度为Ra3.2μm，需进行钻、半精镗、精镗。尺寸24mm的两端面，为未注公差尺寸，表面粗糙度为Ra3.2μm，公差等级选IT7，需进行粗铣、精铣。螺纹孔M16的端面，为未注公差尺寸，公差等级选IT7，表面粗糙度为Ra3.2μm，需进行粗铣、半粗铣、精铣。M16螺纹孔，为未注公差尺寸，顶径公差等级选IT7，基本偏差为G(+0.038、0)，底孔需进行钻、半精镗、精镗，最后在螺孔加工机床加工螺纹。工艺螺孔φ5，在螺孔加工机床上完成锥销孔φ4配作，先钻底孔，然后用锥铰刀铰成与锥销尺寸相同的锥孔。中间手柄的加工表面，上下端面和侧表面，粗糙度为Ra3.2μm，需进行粗车和半精车。半径为R20的面，表面粗糙度Ra6.3μm用锉刀挫光。3.3制定工艺路线根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用各种机床配以专用夹具,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。选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：工序Ⅰ：以φ32孔外圆和下端面定位；粗铣φ32上端面；工序Ⅱ：以φ16H7孔和上端面定位，粗铣167的右端面；半精铣167的右端面工序Ⅲ：以φ32孔外圆和下端面定位，粗铣24mm上下端面；精铣24mm上下端面；工序Ⅳ：以φ32孔外圆和上端面定位，半精铣25mm上端面粗铣25mm上端面、侧面、下端面工序Ⅴ：以φ32孔外圆和下端面定位，精铣M16处的端面；倒圆角R2工序Ⅵ：钻孔φ16mm底孔;铰孔φ16mm;工序Ⅶ：采用专用的分度夹具在立式钻床加工加工30°角度的锥销孔φ4工序Ⅷ：精铣M16处的端面；钻M16底孔；丝锥加工M16螺纹，工序Ⅹ：钻M5底孔，丝锥加工M5螺纹工序Ⅺ：R20圆弧用锉刀锉光，表面粗糙度Ra6.3μm工序Ⅻ：终检3.4选择加工设备和工艺设备①机床的选择工序1、2、3、4、5采用X52K铣床 工序6、7、8、9、10采用Z525钻床②选择夹具该手柄(C1318自动车床手柄)的生产纲领为大批生产，所以采用专用夹具。③选择刀具在铣床上加工的各工序，采用硬质合金铣刀即可保证加工质量。④选择量具加工的孔均采用极限量规。⑤其他对垂直度误差采用千分表进行检测，对角度尺寸利用专用夹具保证，其他尺寸采用通用量具即可。3.5确定加工余量和工序尺寸3.5.1工序八：加工30°角度的锥销孔φ4由图可知，该孔工艺为H7，查表可知工序分为两工步分别为钻孔至15.85mm和精铰孔至16h7mm。3.6确定切削用量及时间定额工序八：加工φ16H7孔工步一：钻孔查表得z=15.85mm1.计算背吃刀量ap=zm／2=15.85/2=7.925mm2.确定给进量，查表得该工步每转进给量f=0.22mm/r3.计算切削速度由表可知切削速度可选为18m/min由公式n=1000v/πd可求n=361.67r/min查表可知z525钻床转速最接近为392取转速为392r/min根据前面的公式可求切削速度v=nπd/1000=18.46m/min工步二：粗铰孔1.背吃刀量ap=zm／2=0.125mm2.确定进给量，查表得该工步每转进给量f=0.22mm/r3.计算切削速度由表可知切削速度为10m/min由公式n=1000v/πd可求n=199.66r/min查表可知z525钻床转速最接近的为195r/min根据前面的公式可求切削速度v=nπd/1000=9.77m/min工步三：精铰孔1.背吃刀量ap=zm／2=0.025mm2.确定进给量，查表得该工步每转进给量f=0.22mm/r3.计算切削速度由表可知切削速度为8m/min由公式n=1000v/πd可求n=159.23r/min查表可知z525钻床转速最接近的为140r/min根据前面的公式可求切削速度v=nπd/1000=7.03m/min4钻孔φ16H7专用夹具设计4.1总体设计图4.1手柄夹具装配图4.2钻孔φ16H7孔专用夹具定位方案设计定位基准以手柄的底面和手柄的两个侧面总共三个面作为作为定位基准面。图4.2.1夹具定位示意图定位方案对工件的一个侧面和一个底面可以限制五个自由度，在另一个侧面用一个支承钉接触就可以，限制了六个自由度；限制一个移动的只有度。图4.2.2装夹示意图定位元件采用平面定位的方式对工件进行接触定位对手柄的底面和侧面进行初步定位，共可以限制5个自由度。由于被加工零件的孔有需要确定好位置要求，所以必须要限制6个自由度然后在进行加工图4.2.3示意图4.3对刀导向装置可换式钻套与钻模板之间的连接通过与钻套搭配使用的螺钉及衬套。运用可换式钻套，查表9-13，根据材料和加工条件可得经验公式：钻套到工件距离h=（0.3~0.7）d，d=16mm取h=10mm；钻套高度H=（1.5~3.5）d，取H=31mm。钻套位置尺寸为工序位子尺寸的平均尺寸，孔距公差取原来一半，即取上限0.25，下限0.12。要求保证孔的位置为A1=209mm，A2=53mm，则A1=（209-0.12+0.25）mm，A2=（53-0.12+0.25）mm。钻套位置公差取工序公差的1/5.即Ax=（209-0.02+0.05）mm，图4.3.1示意图4.4夹紧装置 夹紧装置主要是定制式压板，支承钉，弹簧，双头螺柱，六角螺母组成的构为可以活动式形式的压板结构，但与手柄相接触的那面为平面。其下面表面使用支承钉作为定位的平面，而压板结构可以实现其定位和夹紧功能。在实际的装夹时，是通过最后在六角螺母旋转压紧。手柄下底面通过固定支承钉进行定位支承作用，其定位压板使在六角螺母作用下接触面手柄上表面进行压紧，压紧后即可进行对刀调整。图4.4.1三维装夹示意图为了满足装夹要求查表10-10，选择M12六角螺母进行压紧固定夹紧力的计算选用夹紧六角螺母和双头螺柱的夹紧力,由N其中f为夹紧面上的摩擦系数，取fF=PN=压紧和双头螺柱及其配套的螺母：公称直径d=12mm，材料45钢性能级数为6.8级经校核：满足强度要求，夹具螺栓加紧安全可靠。而针对定制的压板，其对应的许用夹紧力M=10mm,且从理论层面上，夹紧力在对钻切削力进行计算时，必须考虑安全系数。其中，可以利用下述公式计算安全系数K：K=式中——为各种因素的安全系数K=K=KW有：μW由于W0>4.5夹具体设计图4.5夹具体因工件加工该道工序时