CA6140车床手柄座的M10螺纹孔夹具设计【含CAD图纸、说明书】
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CA6140车床手柄座的M10螺纹孔夹具设计【含CAD图纸、说明书】,含CAD图纸、说明书,CA6140,车床,手柄,M10,螺纹,夹具,设计,CAD,图纸,说明书
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2机 械 制 造 技 术 与 装 备课 程 设 计 说 明 书设计题目：“CA6140车床手柄座”零件的机械加工工艺规程及10H7孔加工夹具设计 专 业：机械设计制造及其自动化班 级：学 号：设 计 者：指导教师：日 期2014年6月20日2525南昌航空大学科技学院目录一、序言2二、零件的分析22.1零件的作用22.2设计目的22.3零件的工艺分析3三、工艺规程设计43.1毛坯设计43.2工艺设计43.3机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定9四、夹具设计214.1定位方案的确定21五、设计小结25六、参考文献25 一、序言机械制造技术课程设计是在我们学完了大学的全部基础课程、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练。因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将要从事的工作进行一次适应性的训练，从中锻炼自己的分析问题、解决问题的能力，为今后能够很好的从事机械工程设计、制造行业和参加祖国的“四化”建设打下一个良好的基础。加工CA6140车床手柄座84005的数量为10000件，为大批量生产。二、零件的分析2.1零件的作用该零件时CA6140车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CA6140车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25mm孔连接，机床内部零件通过10mm孔与手柄座连接，即CA6140车床手柄座的作用是实现运动由外部到内部的传递。2.2设计目的机械制造技术基础课程设计是在学完了机械制造技术基础课程进行了生产实习之后的一个重要的实践教学环节。学生通过设计能获得综合运用过去所学过的全部课程进行机械制造工艺及结构设计的基本能力，为以后做好毕业设计、走上工作岗位进行一次综合训练和准备。它要求学生综合运用本课程及有关先修课程的理论和实践知识，进行零件加工工艺规程的设计。其目的如下：培养学生解决机械加工工艺问题的能力。通过课程设计，熟练运用机械技术基础课程中的基本理论及在生产实习中学到的实践知识，正确地解决一个零件在加工中定位、加紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量，初步具备设计一个中等复杂程度零件的能力。培养学生熟悉并运用有关手册、规范、图表等技术资料的能力。进一步培养学生识图、制图、运用和编写技术文件等基本技能。2.3零件的工艺分析CA6140车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Ra1.6mm的表面粗糙度，因而需精加工，现将主要加工面分述如下： 2.3.1孔的加工该零件共有5个孔要加工：45mm是零件的主要加工面，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；10mm孔与R13mm有平行度要求，也要精加工；14mm是不通孔，特别注意该孔的加工深度；5mm圆锥孔虽是小孔，但由于表面粗糙度要求高，仍需精铰。5.5mm油孔是本组成员本次夹具设计的重点工序，它与槽14mm的小端面有7mm的尺寸位置要求，并且其孔的加工精度有R3.2的要求，因此对其也应该要进行精铰。2.3.2面的加工该零件共有3个端面要加工：45mm圆柱小端面精度要求较高，同时也是配合25mm孔作为后续工序的精基准面，需精加工；45mm圆柱大端面以及25mm孔端面粗铣既可。2.3.3槽的加工该零件仅有2个槽需加工：25mm孔上键槽两侧面粗糙度为Ra1.6mm，需精加工，底面加工精度要求不高，但与R13mm孔上表面有30mm的尺寸要求，而加工键槽时很难以45mm上表面为定位基准，因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Ra6.3mm，半精铣即可。2.3.4螺纹孔的加工M10mm螺纹孔的加工，它与R13mm孔和25mm孔中心线有30角度要求，同时中心线与45mm圆柱端面有11mm的尺寸位置要求。由以上分析可知，该零件的加工应先加工45mm圆柱两端面，再以端面为基准加工作为后续工序主要精基准的25mm孔，进而以该孔为精基准加工出所有的孔，面，槽，螺纹孔等。三、工艺规程设计3.1毛坯设计零件材料为HT200，根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。3.2工艺设计3.2.1基准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，使生产无法正常进行。（1）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45mm小端面表面粗糙度为Ra3.2mm，若直接以大端面为粗基准，恐不能一次达到加工精度，故先以45mm小端面为粗基准，粗铣45mm大端面，再以45mm大端面为基准，精铣小端面，并保证尺寸43mm。完全定位,然后进行铣削。（2）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25mm孔为第一精基准，45mm圆柱小端面作为基准先加工出25mm孔，然后作为辅助基准面配合25mm孔加工后续工序中的孔，面，槽，螺纹等。3.2.2制定工艺路线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。考虑到先面后孔的加工原则，合理具体加工工艺如下：（1）工艺路线方案方案一：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：钻孔；工序五：插键槽6H9；工序六：铣槽1443 mm；工序七：钻、拉孔； 工序八：钻孔；工序九：钻、扩螺纹孔；工序十：钻、钳锥销通孔、M10-7H；工序十一：终检。方案二：工序一：备料 工序二：铸造毛坯工序三：钻；工序四：粗铣上、下表面； 工序五：精铣下表面；工序六：插键槽6H9 mm； 工序七：铣槽14 mm 43 mm； 工序八：钻孔； 工序九：钻、拉孔； 工序十：钻、扩； 工序十一：钻、钳锥销通孔、M10-7H； 工序十二：终检。（2）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，然后加工的孔，再以的孔的孔为基准加工的孔。方案二则是先加孔后再加工上下表面，再加工孔，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及插键槽，最后完成对的孔的定位。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。（3）工艺方案的确定综上所述，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、半精铣凸台端面，选用X5020B立式铣床；工序四：钻，扩，铰内孔，选用Z5040立式钻床；工序五：钻，粗铰，精铰孔，选用Z5025立式钻床；工序六：铣槽mm，选用X6030卧式铣床；工序七：钻、粗铰、精铰螺纹孔，选用Z5040立式钻床；工序八：钻底孔，攻螺纹孔M10-H7mm，选用Z5025立式钻床；工序九：钻锥销通孔，选用Z5025立式钻床；工序十：拉键槽6H9mm；工序十一：钻槽底通孔钻，选用Z5025立式钻床；工序十二：终检。工序工序内容定位基准010粗铣上、下表面，精铣端面零件先以下表面粗铣上表面，然后上表面为基准粗铣下表面，并以下表面为基准精铣上表面020钻、扩、粗铰、精铰通孔以45端面为第一基准下端面为第二基准030钻、扩、粗铰、精铰孔以为第一基准，45端面为第二基准040钻、扩、粗铰、精铰孔以为第一基准45端面和14孔定位050插键槽以为第一基准45端面和10孔定位060粗铣1443槽以为第一基准45端面和14孔定位070钻通孔以为第一基准45端面和10孔定位080钻M10螺纹底孔，攻M10螺纹定位同上3.3机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定3.3.1毛坯尺寸及其加工余量的确定CA6140车床手柄座零件材料为HT200,毛坯重量约为0.73kg，生产类型为大批生产，采用砂型铸造生产。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，查表材料成型表4-7，表4-5材料为灰铸铁，机器造型，加工余量等级取G.公差等级为CT810,取CT10，基本尺寸小于100mm，取3.2mm；基本尺寸小于63mm，取2.8mm。切削余量：查机械制造工艺设计简明手册表2.22.5，基本尺寸小于100mm，加工余量为2.5mm；基本尺寸小于63mm，加工余量为0.7mm。3.3.245mm圆柱两端面毛坯尺寸及加工余量计算根据工序要求，45mm圆柱两端面经过两道工序，先粗铣45mm圆柱大端面，再粗，精铣45mm圆柱小端面，各步余量如下：粗铣：由机械加工工艺手册第一卷表3.2-23，其余量值规定，对于小端面（50mm）为1.02.0mm，现取1.5mm。表3.2-27粗铣平面的厚度偏差（30mm）为0.250.39mm，现取0.30mm。精铣：由加工工艺手册表3.2-25，其余量规定值为1.0mm。故铸造毛坯的基本尺寸为431.21.51.046.7mm。又根据前面铸件尺寸公差标准值，取尺寸公差为2.8mm。故：毛坯的名义尺寸：431.21.51.046.7mm；毛坯的最小尺寸：46.71.445.3mm；毛坯的最大尺寸：46.71.448.1mm；粗铣大端面后的最大尺寸：431.01.245.2mm；粗铣大端面后的最小尺寸：45.20.3044.9mm；粗铣小端面后的最大尺寸：:431.044mm；粗铣小端面后的最小尺寸：:440.3043.7mm。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5.29，粗铣精铣所能达到的经济精度取IT8,按入体原则取值。故精铣后尺寸为45.1mm3.3.3中心线端面毛坯尺寸及加工余量计算根据工序要求，25H8mm孔中心线距离小端面的毛坯基本尺寸为431.244.2mm，故：毛坯的名义尺寸：431.244.2mm；毛坯的最大尺寸：44.21.445.6mm；毛坯的最小尺寸：44.21.442.8mm。由于25H8mm孔有8精度要求，Ra1.6mm；根据加工工艺手册表3.2-10，加工该孔的工艺为：扩铰因此查实用机械加工工艺手册表3-9得其孔的加工余量为25mm，我们取为3mm，故：扩孔：24.8mm2Z1.8mm（Z为单边加工余量）；铰孔：25H8mm。毛坯25mm孔的尺寸为：25-3=22mm3.3.414H7mm孔端面毛坯尺寸及加工余量计算根据工序要求，14H7mm孔端面仅由粗铣得到，故14H7mm孔端面距25H8mm孔中心线的毛坯基本尺寸为431.244.2mm，故：毛坯的名义尺寸：431.244.2mm；毛坯的最大尺寸：44.21.445.6vmm；毛坯的最小尺寸：44.21.442.8mm。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0.3mm。故粗铣后的尺寸为43.9mm其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，仅荒铣即可，故不再一一赘述分析。3.3.5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）10H7mm孔，Ra1.6mm；根据加工工艺手册表3.2-9，加工该孔的工艺为：钻粗铰精铰钻孔：9.8mm；粗铰：9.96mm；精铰：10H7mm。（2）14H7mm孔，Ra1.6mm；根据加工工艺手册表3.2-9，加工该孔的工艺为：钻扩粗铰精铰钻孔：13.0mm；扩孔：13.85mm；2Z0.85mm（Z为单边加工余量）；粗铰：13.95mm；精铰：14H7mm。（3）5mm圆锥孔，Ra1.6mm；由于零件图纸未给出具体的公差等级，现也按H7公差等级加工，按表3.2-9，加工该孔的工艺为：钻精铰钻孔：4.8mm；精铰：5H7mm。（4）5.5mm孔，Ra3.2mm。由于也未给出公差等级，现同样按5mm圆锥孔加工方式：钻精铰钻孔：4.8mm；精铰：5.5H7m基本工时： 3.3.6确定各工序切削用量及基本工时1.工序三的切削用量及基本工时的确定：铣、半精铣凸台端面和大端面。铣凸台端面：选择铣刀半径为25mm，齿数Z=6（见实用表10216） ，（切削表3.7和切削表3.8）（切削表3.9）按机床选取 实际切削速度： 工作台每分钟进给量： 铣床工作台进给量： 基本工时：半精铣凸台端面： 加工余量为Z=1mm 切削速度为 选用主轴转速为 工作台进给量： 基本工时：2工序四的切削用量及基本工时的确定：钻扩粗、精铰通孔。钻孔： 选择高速钢锥柄标准麻花钻（见工艺手册表3.16） （切削表2.7和工艺表4.216） （切削表2.15）硬度200217 按机床选取（工艺表4.25） 实际切削速度： 基本工时：（工艺表6.25）扩孔： 选择高速钢锥柄扩孔钻（工艺表3.18）由切削表2.10得扩孔钻扩孔时的进给量，并由工艺表4.216取，扩孔钻扩孔时的切削速度。由切削表2.15得，故：按机床选取基本工时：铰孔： 选择高速钢锥柄机用铰刀（工艺表3.117）， 由切削表2.24得， 由工艺表4.216得， 按机床选取，则： 基本工时：3工序五的削用量及基本工时的确定：钻粗铰精铰孔。钻孔： 选择高速钢锥柄麻花钻（实用表10173）由切削表5-6和工艺表1127查得 （切削表2.15） 按机床选取 基本工时：粗铰孔： 选择的高速钢铰刀（工艺表10-192） 由切削表5-18和工艺表11283查得 按机床选取 基本工时：精铰孔： 选择的铰刀 按机床选取 基本工时：4工序六的切削用量及基本工时的确定：铣的槽。选用高速钢粗齿盘状铣刀 ，Z=81)、根据机械制造工艺设计简明手册表3.1-27查的：粗铣 选定因 走刀次数N=8.6次 故走刀次数N为9次，最后一次=3mm 。根据零件形状，确定那个走刀长度为37mm。2）、决定每齿进给量，根据XA6132型铣床的功率为7.5KW，中等刚度。根据表3.3（ 切削用量简明手册（第3版） ）： 现选取 3)、决定切削速度和每分钟进给量根据表3.27中的计算公式，也可以直接查表。根据表3.9，当，Z=8，=14mm，0.24mm/z时，=19m/min，=62r/min，=104mm/min。各修正系数为： 190.690.8m/min=10.5 m/min； =34 r/min； mm/min；根据XA6132型铣床说明书，选择 r /min； mm/min；因此实际切削速度和每齿进给量为： m/min； mm/r ； 计算基本工时式中 l =37mm，根据表3.25，入切量及超切量=27mm则=min=1.067min总时间：= N=1.067min9=9.6min5工序七的切削用量及基本工时的确定。钻孔：选择高速钢锥柄麻花钻（工艺表5.56） 由切削表2.7和工艺表4.216查得 （切削表2.15） 按机床选取 基本工时：粗铰孔：选择高速钢锥柄机用铰刀（工艺表3.117） ，按机床选取（工艺表4215） （工艺表4.216） 基本工时：精铣孔：选择高速钢锥柄机用铰刀（工艺表3.117） 由切削表2.24查得， （工艺表4216） 按机床选取 基本工时：6工序八的切削用量及基本工时的确定：钻底孔，攻螺纹M10mm。钻底孔： 选用高速钢锥柄麻花钻（工艺表3.16） 由切削表2.7和工艺表4.216查得 （切削表2.15） 按机床选取 基本工时：攻螺纹M10mm： 选择M10mm高速钢机用丝锥 等于工件螺纹的螺距，即 按机床选取 基本工时：7工序九的切削用量及基本工时的确定：加工的锥销通孔。钻的圆锥孔： 选择的高速钢麻花钻 按机床选取 基本工时：铰的孔： 选择的铰刀 按机床选取 基本工时：8工序十一的切削用量及基本工时的确定：加工的孔。钻孔： 选择的高速钢锥柄麻花钻按机床选取基本工时：铰孔：选择的铰刀按机床选取基本工时：四、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。4.1定位方案的确定4.1.1工序要求本次设计选择设计工序钻，钻10H7孔的夹具，该工序要求10H7孔轴线与25H8mm孔中心线平行，同时孔轴线距45mm圆柱小端面50mm，因而工序基准为45mm小端面，同时为了便于立式钻床加工，因而也应以25H8mm孔为定位基准来定位，为了增加刚度设计支撑钉，并且设置V形块。夹具设计应首先满足这些要求，并保证较高的生产效率，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便，定位夹紧稳定可靠，夹具体应具有较好的刚性。 4.1.2定位方案的确定钻10H7孔工序简图如图所示，为了加工钻10H7孔，应限制的自由度有X轴移动Y轴移动Z轴移动绕X轴转动绕Y轴转动绕Z轴转动。为使定位可靠，加工稳定，我们所设计的定位方案如附图A1图纸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，45mm圆柱小端面平放到支撑平面上，限制Z轴移动绕X轴转动绕Y轴转动，三个移动自由度。25H8mm孔内插入短销，限制了X轴移动Y轴移动，V形块限制了绕Z轴转动，这样6个自由度全部被限制。定位面板如附图A3图纸手柄座夹具体零件图所示。4.1.3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，或满足+T,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：保证孔轴线距45mm圆柱小端面50mm，保证孔轴线与25H8mm孔的中心线平行。对于50mm的要求，由于定位基准也是45mm圆柱小端面，故基准不重和误差为0，且由于45mm圆柱小端面经过半精铣，表面粗糙度达到Ra3.2mm，故可认为45mm圆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，只要支撑钉的标准尺寸得到保证，是不存在定位误差的。对于工序要求，基准位置误差则取决于孔直径尺寸公差以及圆度误差，由于孔的表面精度都达到Ra1.6mm，都经过精铰，故基准位置误差也可以忽略，只要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。3、夹紧方案：采用螺旋压板夹紧端面。4、切削力与夹紧力的计算刀具：高速钢直柄麻花钻，d=9.8mm夹具：螺旋压板（采用单个螺旋夹紧） d0=10mm据机械加工工艺师手册P436 切削力 Fx=425df0.8kFd=9.8mm f=0.4mm/r kF=(HBS/150)0.6=(150/150)0.6=1 代入Fx中得，Fx=1999N 据机械加工工艺师手册P451 理论夹紧力W=QL/rtan1+rztan(+2)因所选螺杆端部与平面是点接触，所以r=0查表17-26 rz=4.513 =31 ，2=30查表17-28 L=120mm Q=25N将以上各值代入W中得 W=1023.9N 而实际夹紧力FK=WKK=K0K1K2K3K4K5 查表17-10 K0=1.5 考虑工件材料及加工余量均匀性的基本安全系数 K1 =1.2 加工性质系数 K2 =1.0 刀具钝化程度 K3 =1.2 切削特点 K4 =
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