机械制造技术课程设计CA6140车床手柄座铣端面夹具设计（全套图纸）.doc

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1、大 学 机械自造工艺及夹具课程设计设计题目：制定“CA6140车床手柄座”的机械加工工艺规程及工艺装备 设计时间： 设计内容：1、熟悉零件图； 2、绘制零件图（一张）； 3、编写工艺过程卡片和工序卡片（各一张）； 4、绘制夹具总装配图； 5绘制夹具零件图； 6、说明书班 级： 学 生： 指导教师： 系 主 任：机 械 制 造 技 术 基 础课 程 设 计 说 明 书设计题目： 制定“CA6140车床手柄座”的机械加工工艺规程及工艺装备全套图纸，加153893706设 计 者： 指导教师： 日期： 目 录 序 言 一、零件的分析.1、零件的作用.2、零件的工艺分析二、工艺规程设计.1、确定毛坯的

2、制造形式.2、基准面的选择3、制定工艺路线4、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定.5、确定切削用量及基本工时三、夹具设计.1、问题提出 2、夹具设计.参考文献.序言机械制造技术基础课程设计是我们在学完了大学的全部基础课，专业基础课以及专业课后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学的各科课程一次深入的综合性总复习，也是一次理论联系实际的训练。因此，他在我们的大学四年生活中占有重要的地位。就我个人而言，我希望通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进一步适应性的训练，希望自己在设计中能锻炼自己的分析问题、解决问题、查资料的能力 ，为以后的工作打下良好的基础。由于能力有限，设计尚有很多不足之处，

3、希望各位老师给予指导。一、 零件的分析 1、零件的作用：题目所给的零件是CA6140车床的手柄座。在使用过程中不经常变动主要起支撑作用零件上各个部位加工要求都不同,所有技术要求都是为了机床总体装配.。2、零件的工艺分析 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5mm，钻M10H7并配

4、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。二 、工艺规程的设计 1 、确定毛坯的的制造形式 零件材料为铸铁。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。2 、基准的选择 （1）、 粗基准的的选择 对于一般的箱体零件而言，以外表面作为粗基准是合理的。但本对于零件来说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

5、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。（2） 、精基准的选择 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。 3 、制订工艺路线生产为大批量生产，故采用万能机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。同时还可降低生产成本。（1）、工艺路线方案一：工序一：铣、半精铣45 mm凸台端面；工序二：铣,半精铣大端面;工序三：钻，扩，铰25 H8mm内孔；工序四：拉键槽6H9；工序五：铣槽14*43 mm；工序六：钻，粗铰，精铰10H7 mm孔；工序七：钻槽底通

6、孔5.5 mm；工序八：钻，粗铰，精铰14H7mm孔；工序九：钻5mm圆锥孔，攻螺纹M107Hmm；工序十：终检。（2）、工艺路线方案二：工序一：钻，扩，铰25 H8mm内孔； 工序二：粗铣上、下表面； 工序三：精铣下表面；工序四：拉键槽6H9 mm；工序五：铣槽14 mm *43 mm；工序六：钻槽底通孔5.5 mm；工序七：钻，粗铰，精铰10H7 mm孔；工序八：钻，粗铰，精铰14H7mm孔；工序九：钻5mm圆锥孔，攻螺纹M107Hmm；工序十：终检。（3）、工艺方案的分析：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25H8的孔，再以25H8的孔的孔为基准

7、加工10 mm的孔。方案二则是先加孔25H8后再加工上下表面，再加工孔10mm，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25H8及插键槽，最后完成对10 mm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。具体的工艺过程如下：工序一：铣，半精铣45 mm凸台端面，选用X51立式铣床加工；工序二：铣，半精铣大端面，选用X51立式铣床加工；工序三：钻，扩，铰25H8 mm内孔，选用Z535立式钻床；工序四：钻，粗铰，精铰10H7 mm孔，选用Z525立式钻床； 工序五：铣槽14*43 mm，选用X63卧

8、式铣床；工序六：钻，粗铰，精铰14H7 mm孔，选用Z525立式钻床；工序七：钻底孔，攻螺纹M10 mm，选用Z525立式钻床；工序八：钻5mm圆锥孔，选用Z525立式钻床；工序九：拉键槽6H9mm，选用Z525立式钻床；工序十：钻槽底通孔5mm，选用Z525立式钻床；工序十一：终检。 4 、机械加工余量、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HBS151229，毛坯的重量约为072Kg，生产类型为大批量生产。 工序四工序四：钻，粗铰，精铰10H7 mm孔：毛胚为实心，孔精度要求H7，参照工艺手册表23-9及表23-12确定工序尺寸及余量为：钻孔：98 mm; 粗铰: 99

9、6 mm;2Z=016mm 精铰: 10 mm2Z=004 mm5、确定切削用量及基本工时 工序切削用量及基本工时的确定：钻粗铰精铰10H7孔，选用机床：Z525立式钻床钻9.8mm孔： 选择9.8mm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：粗铰9.96mm孔： 选择9.96mm的高速钢铰刀（工艺表2.11） 由切削表2.24和工艺表4.215查得 按机床选取 基本工时：精铰10mm孔： 选择10mm的铰刀 按机床选取 基本工时：三 、 专用夹具的设计2.1 研究原始质料利用本夹具主要用来铣端面，加工时除了要满足粗糙度

10、要求外，由于对加工精度要求不是很高，所以在本道工序加工时，主要考虑如何降低生产成本和降低劳动强度。2.2 定位、夹紧方案的选择定位基准应尽可能与工序基准重合，在同一工件的各道工序中，应尽量采用同一定位基准进行加工。拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此零件图没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我

11、们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。圆台外圆及两端面都已加工好，为了使定位误差减小，选择已加工好的端面作为定位精基准，来设计本道工序的夹具，以已加工好的端面作为定位夹具。首先必须明确其加工时应如图所示，这样放置，便于加工。那么要使其完全定位，可以采用:一面加固定V型块和滑动V型块定位，这样既简单又方便。如上图所示，一底面限制的自由度有3个，一个固定V型块限制两个自由度，一个滑动V型块限制限制一个自由度，为使定位可靠，加工稳定，我所设计的定位方案，总共限制了工件的全部6个自由度，属于完全定位。2.3切削力及夹紧力的计算刀具：铣刀 D=50 面铣刀。则轴向力：见工艺师手册表28.

12、4F=Cdfk2.1 式中： C=420， Z=1.0, y=0.8, f=0.35 k=(F=420转矩T=Cdfk式中: C=0.206, Z=2.0, y=0.8T=0.206功率 P=在计算切削力时,必须考虑安全系数,安全系数 K=KKKK式中 K基本安全系数，1.5; K加工性质系数，1.1;K刀具钝化系数, 1.1;K断续切削系数, 1.1则 F=KF=1.5钻削时 T=17.34 N切向方向所受力: F=取F=4416F F所以,时工件不会转动,故本夹具可安全工作。根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为

13、保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。即：安全系数K可按下式计算有：式中：为各种因素的安全系数，查参考文献5表可得： 所以有： 螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算有：式中参数由参考文献5可查得： 螺旋夹紧力：由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。2.4 误差分析与计算该夹具以一个平面和和2个V型块定位，要求保证孔轴线间的尺寸公差。为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的尺寸公差。（1）定位元件尺寸及公差确定。夹具的主要定位元件为一平面和V型块间隙配合。 （2） 工件的工序基准为孔心，当工件孔径为

14、最大，定位销的孔径为最小时，孔心在任意方向上的最大变动量等于孔与销配合的最大间隙量。本夹具是用来在卧式镗床上加工，所以工件上孔与夹具上的定位销保持固定接触。此时可求出孔心在接触点与销中心连线方向上的最大变动量为孔径公差多一半。工件的定位基准为孔心。工序尺寸方向与固定接触点和销中心连线方向相同，则其定位误差为： Td=Dmax-Dmin 为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的尺寸公差。与机床夹具有关的加工误差，一般可用下式表示： 制造误差ZZ （1）中心线对定位件中心线位置精度. 取.（2）内外圆同轴度误差（查表P297）故，.则. 夹紧误差 ： 其中接触变形位移值

15、： 查5表1215有。 磨损造成的加工误差：通常不超过 夹具相对刀具位置误差：取误差总和：从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。2.6 确定夹具体结构尺寸和总体结构夹具体的形状和尺寸取决于夹具上各种装置的布置以及夹具与机床的连接，而且在零件的加工过程中，夹具还要承受夹紧力、切削力以及由此产生的冲击和振动，因此夹具体必须具有必要的强度和刚度。切削加工过程中产生的切屑有一部分还会落在夹具体上，切屑积聚过多将影响工件的可靠的定位和夹紧，因此设计夹具体时，必须考虑结构应便于排屑。此外，夹具体结构的工艺性、经济性以及操作和装拆的便捷性等，在设计时也应加以考虑。夹具体设计的基本要求（1）

16、应有适当的精度和尺寸稳定性夹具体上的重要表面，如安装定位元件的表面、安装对刀块或导向元件的表面以及夹具体的安装基面，应有适当的尺寸精度和形状精度，它们之间应有适当的位置精度。为使夹具体的尺寸保持稳定，铸造夹具体要进行时效处理，焊接和锻造夹具体要进行退火处理。（2）应有足够的强度和刚度 为了保证在加工过程中不因夹紧力、切削力等外力的作用而产生不允许的变形和振动，夹具体应有足够的壁厚，刚性不足处可适当增设加强筋。（3）应有良好的结构工艺性和使用性夹具体一般外形尺寸较大，结构比较复杂，而且各表面间的相互位置精度要求高，因此应特别注意其结构工艺性，应做到装卸工件方便，夹具维修方便。在满足刚度和强度的前

17、提下，应尽量能减轻重量，缩小体积，力求简单。（4）应便于排除切屑在机械加工过程中，切屑会不断地积聚在夹具体周围，如不及时排除，切削热量的积聚会破坏夹具的定位精度，切屑的抛甩可能缠绕定位元件，也会破坏定位精度，甚至发生安全事故。因此，对于加工过程中切屑产生不多的情况，可适当加大定位元件工作表面与夹具体之间的距离以增大容屑空间：对于加工过程中切削产生较多的情况，一般应在夹具体上设置排屑槽。（5）在机床上的安装应稳定可靠夹具在机床上的安装都是通过夹具体上的安装基面与机床上的相应表面的接触或配合实现的。当夹具在机床工作台上安装时，夹具的重心应尽量低，支承面积应足够大，安装基面应有较高的配合精度，保证安装稳定可靠。夹具底部一般应中空，大型夹具还应设置吊环或起重孔。确定夹具体的结构尺寸，然后绘制夹具总图。详见绘制的夹具装配图。2.7 夹具设计及操作的简要说明由于是大批大量生产，主要考虑提高劳动生产率。因此设计时，需要更换零件加工时速度要求快。本夹具设计，用移动夹紧的大平面定位三个自由度，定位两个自由度，用定位块定位最后一个转动自由度。此时虽然有过定位，但底面是经精铣的面，定位是允许的。参考资料：机床夹具设计手册机械制造工艺学课程设计指导书切削用量简明手册机械加工工艺手册机械制造技术基础机械精度设计基础