CA6140車床手柄座84005機械加工工藝

1、課 程 設(shè) 計 說 明 書設(shè)計題目：“CA6140車床手柄座”零件的機械加工工藝規(guī)程及10H7孔加工夾具設(shè)計 專 業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化班 級：學 號：設(shè) 計 者：指導教師：日 期2014年6月20日目錄一、序言2二、零件的分析22.1零件的作用2三、工藝規(guī)程設(shè)計43.3機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定9四、夾具設(shè)計214.1定位方案的確定21五、設(shè)計小結(jié)25六、參考文獻25一、序言機械制造技術(shù)課程設(shè)計是在我們學完了大學的全部基礎(chǔ)課程、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進行的。這是我們在進行畢業(yè)設(shè)計之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習，也是一次理論聯(lián)系實際的訓練。因此，它在我們四年

2、的大學生活中占有重要的地位。就我個人而言，我希望能通過這次課程設(shè)計對自己未來將要從事的工作進行一次適應(yīng)性的訓練，從中鍛煉自己的分析問題、解決問題的能力，為今后能夠很好的從事機械工程設(shè)計、制造行業(yè)和參加祖國的“四化”建設(shè)打下一個良好的基礎(chǔ)。加工CA6140車床手柄座84005的數(shù)量為10000件，為大批量生產(chǎn)。二、零件的分析零件的作用該零件時CA6140車床操縱部分的組成零件之一，該手柄座的作用就相當于一個連桿。車床外部手柄的運動是通過CA6140車床手柄座傳遞到車床內(nèi)部實現(xiàn)人為對機床的操縱。手柄與該零件通過25mm孔連接，機床內(nèi)部零件通過10mm孔與手柄座連接，即CA6140車床手柄座的作用是

3、實現(xiàn)運動由外部到內(nèi)部的傳遞。設(shè)計目的機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計是在學完了機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程進行了生產(chǎn)實習之后的一個重要的實踐教學環(huán)節(jié)。學生通過設(shè)計能獲得綜合運用過去所學過的全部課程進行機械制造工藝及結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本能力，為以后做好畢業(yè)設(shè)計、走上工作崗位進行一次綜合訓練和準備。它要求學生綜合運用本課程及有關(guān)先修課程的理論和實踐知識，進行零件加工工藝規(guī)程的設(shè)計。其目的如下：培養(yǎng)學生解決機械加工工藝問題的能力。通過課程設(shè)計，熟練運用機械技術(shù)基礎(chǔ)課程中的基本理論及在生產(chǎn)實習中學到的實踐知識，正確地解決一個零件在加工中定位、加緊以及工藝路線安排、工藝尺寸確定等問題，保證零件的加工質(zhì)量，初步具備設(shè)計一個中等

4、復雜程度零件的能力。培養(yǎng)學生熟悉并運用有關(guān)手冊、規(guī)范、圖表等技術(shù)資料的能力。進一步培養(yǎng)學生識圖、制圖、運用和編寫技術(shù)文件等基本技能。零件的工藝分析CA6140車床手柄座的加工表面分四種，主要是孔的加工，圓柱端面的加工，槽的加工，螺紋孔的加工，各組加工面之間有嚴格的尺寸位置度要求和一定的表面加工精度要求，特別是孔的加工，幾乎都要保證Ra1.6mm的表面粗糙度，因而需精加工，現(xiàn)將主要加工面分述如下：孔的加工該零件共有5個孔要加工：45mm是零件的主要加工面，多組面，孔與其有位置尺寸度要求，因而是后續(xù)工序的主要精基準面，需精加工且盡早加工出來；10mm孔與R13mm有平行度要求，也要精加工；14油孔

5、是本組成員本次夾具設(shè)計的重點工序，它與槽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，因此對其也應(yīng)該要進行精鉸。  面的加工該零件共有3個端面要加工：45mm圓柱小端面精度要求較高，同時也是配合25mm孔作為后續(xù)工序的精基準面，需精加工；45mm圓柱大端面以及25mm孔端面粗銑既可。 槽的加工該零件僅有2個槽需加工：25mm孔上鍵槽兩側(cè)面粗糙度為Ra1.6mm，需精加工，底面加工精度要求不高，但與R13mm孔上表面有30mm的尺寸要求，而加工鍵槽時很難以45mm上表面為定位基準，因而要特別注意尺寸鏈的推算，保證加工尺寸要求；深槽要注意

6、加工深度，由于表面粗糙度為Ra6.3mm，半精銑即可。螺紋孔的加工M10mm螺紋孔的加工，它與R13mm孔和25mm孔中心線有30°角度要求，同時中心線與45mm圓柱端面有11mm的尺寸位置要求。由以上分析可知，該零件的加工應(yīng)先加工45mm圓柱兩端面，再以端面為基準加工作為后續(xù)工序主要精基準的25mm孔，進而以該孔為精基準加工出所有的孔，面，槽，螺紋孔等。三、工藝規(guī)程設(shè)計毛坯設(shè)計零件材料為HT200，根據(jù)選擇毛坯應(yīng)考慮的因素，該零件體積較小，形狀較復雜，外表面采用不去除材料方法獲得粗糙度要求，由于零件生產(chǎn)類型為成批，大批生產(chǎn)，而砂型鑄造生產(chǎn)成本低，設(shè)備簡單，故本零件毛坯采用砂型鑄造。

7、由于零件上孔都較小，且都有嚴格的表面精度要求，故都不鑄出，留待后續(xù)機械加工反而經(jīng)濟實用。工藝設(shè)計基準的選擇基面選擇是工藝規(guī)劃設(shè)計中的重要工作之一，基準選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得到提高，否則，不但使加工工藝過程中的問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。（1）粗基準的選擇：粗基準選擇應(yīng)為后續(xù)加工提供精基準，由于該零件毛坯沒有鑄孔，故只能以3個主要端面為基準，由于45mm小端面表面粗糙度為Ra3.2mm，若直接以大端面為粗基準，恐不能一次達到加工精度，故先以45mm小端面為粗基準，粗銑45mm大端面，再以45mm大端面為基準，精銑小端面，并保證尺寸43

8、mm。完全定位,然后進行銑削。（2）精基準的選擇：精基準主要考慮如何保證加工精度和裝夾方便，前面已多次提過以 25mm孔為第一精基準，45mm圓柱小端面作為基準先加工出25mm孔，然后作為輔助基準面配合25mm孔加工后續(xù)工序中的孔，面，槽，螺紋等。制定工藝路線制定工藝路線得出發(fā)點,應(yīng)當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證,在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機床配以專用工卡具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率?？紤]到先面后孔的加工原則，合理具體加工工藝如下：（1）工藝路線方案方案一：工序一：備料 工序二：鑄造毛坯工序三：粗銑上、下表面，精銑下表面；工序

9、四：鉆孔；工序五：插鍵槽6H9；工序六：銑槽1443 mm；工序七：鉆、拉孔； 工序八：鉆孔；工序九：鉆、擴螺紋孔；工序十：鉆、鉗錐銷通孔、M10-7H；工序十一：終檢。方案二：工序一：備料 工序二：鑄造毛坯工序三：鉆；工序四：粗銑上、下表面； 工序五：精銑下表面；工序六：插鍵槽6H9 mm； 工序七：銑槽14 mm 43 mm； 工序八：鉆孔； 工序九：鉆、拉孔； 工序十：鉆、擴； 工序十一：鉆、鉗錐銷通孔、M10-7H； 工序十二：終檢。（2）工藝方案的比較與分析上述兩個工藝方案的特點在于：方案一是先加工上下表面為中心的一組工藝，然后加工的孔，再以的孔的孔為基準加工的孔。方案二則是先加孔后

10、再加工上下表面，再加工孔，此時方案二采用車床加工工序一，這樣有利提高效率，節(jié)省成本。經(jīng)比較可知，先加工上下表面，再以上下表面為基準加工及插鍵槽，最后完成對的孔的定位。顯然方案一比方案二的裝夾次數(shù)減少了，同時也更好的保證了精度要求。（3）工藝方案的確定綜上所述，零件的具體工藝過程如下：工序一：備料工序二：鑄造毛坯工序三：粗銑、半精銑凸臺端面，選用X5020B立式銑床；工序四：鉆，擴，鉸內(nèi)孔，選用Z5040立式鉆床；工序五：鉆，粗鉸，精鉸孔，選用Z5025立式鉆床；工序六：銑槽mm，選用X6030臥式銑床；工序七：鉆、粗鉸、精鉸螺紋孔，選用Z5040立式鉆床；工序八：鉆底孔，攻螺紋孔M10-H7m

11、m，選用Z5025立式鉆床；工序九：鉆錐銷通孔，選用Z5025立式鉆床；工序十：拉鍵槽6H9mm；工序十一：鉆槽底通孔鉆，選用Z5025立式鉆床；工序十二：終檢。工序工序內(nèi)容定位基準010粗銑上、下表面，精銑端面零件先以下表面粗銑上表面，然后上表面為基準粗銑下表面，并以下表面為基準精銑上表面020鉆、擴、粗鉸、精鉸通孔以45端面為第一基準下端面為第二基準030鉆、擴、粗鉸、精鉸孔以為第一基準，45端面為第二基準040鉆、擴、粗鉸、精鉸孔以為第一基準45端面和14孔定位050插鍵槽以為第一基準45端面和10孔定位060粗銑14×43槽以為第一基準45端面和14孔定位070鉆通孔以為第一

12、基準45端面和10孔定位080鉆M10螺紋底孔，攻M10螺紋定位同上機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定毛坯尺寸及其加工余量的確定CA6140車床手柄座零件材料為HT200,毛坯重量約為0.73kg，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，采用砂型鑄造生產(chǎn)。毛坯鑄造時可以將25孔直接鑄造出來，由于其余孔均有精度要求，且尺寸小，均不鑄出。故僅確定三個端面的相關(guān)尺寸。查表確定加工余量：砂型鑄造，查表材料成型表4-7，表4-5材料為灰鑄鐵，機器造型，加工余量等級取G.公差等級為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：，基本尺寸小于100mm，加工余量

13、為mm；基本尺寸小于63mm，加工余量為0.7mm。 45mm圓柱兩端面毛坯尺寸及加工余量計算根據(jù)工序要求，45mm圓柱兩端面經(jīng)過兩道工序，先粗銑45mm圓柱大端面，再粗，精銑45mm圓柱小端面，各步余量如下：粗銑：由機械加工工藝手冊第一卷表3.2-23，其余量值規(guī)定，對于小端面（50mm）為1.02.0mm，現(xiàn)取mm。表3.2-27粗銑平面的厚度偏差（30mm）為0.250.39mm，現(xiàn)取0.30mm。精銑：由加工工藝手冊表3.2-25，其余量規(guī)定值為1.0mm。故鑄造毛坯的基本尺寸為431.21.0mm 。又根據(jù)前面鑄件尺寸公差標準值，取尺寸公差為2.8mm。故：毛坯的

14、名義尺寸：431.21.51.04mm；毛坯的最小尺寸：46.71.445.3mm；毛坯的最大尺寸：46.71.4mm；粗銑大端面后的最大尺寸：431.01.245.2mm；粗銑大端面后的最小尺寸：45.20.3044.9mm；粗銑小端面后的最大尺寸：:431.044mm；粗銑小端面后的最小尺寸：:440.3043.7mm。精銑后尺寸與零件尺寸相同，但由于設(shè)計零件圖紙并未給出具體的公差等級，現(xiàn)按加工工藝手冊表5.29，粗銑精銑所能達到的經(jīng)濟精度取IT8,按入體原則取值。故精銑后尺寸為mm 中心線端面毛坯尺寸及加工余量計算根據(jù)工序要求，25H8mm孔中心線距離小端面的毛坯基本尺寸為43

15、1.244.2mm，故：毛坯的名義尺寸：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；根據(jù)加工工藝手冊表3.2-10，加工該孔的工藝為：擴鉸因此查實用機械加工工藝手冊表3-9得其孔的加工余量為25mm，我們?nèi)?mm，故：擴孔：24.8mm   2Z1.8mm（Z為單邊加工余量）；   鉸孔：25H8mm。毛坯25mm孔的尺寸為：25-3=22mm 14H7mm孔端面毛坯尺寸及加工余量計算根據(jù)工序要求，14H7m

16、m孔端面僅由粗銑得到，故14H7mm孔端面距25H8mm孔中心線的毛坯基本尺寸為431.244.2mm，故：毛坯的名義尺寸：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。粗銑后尺寸應(yīng)于零件圖尺寸相同，但由于零件圖紙并未給出具體的公差等級，現(xiàn)按前面粗銑平面厚度偏差取0.3mm。故粗銑后的尺寸為mm其他毛坯尺寸由于零件圖紙未做具體的工序尺寸要求，且對后面諸孔，槽的加工影響不大，僅荒銑即可，故不再一一贅述分析。其他尺寸極其加工余量的確定其他工序尺寸包括5個孔，2個槽，1個螺紋孔的基本尺寸，現(xiàn)僅分析主要的5個孔的加工余量及尺寸偏差。5

17、個孔均不鑄出，機械加工出來，根據(jù)加工工藝手冊，由于5個孔的表面粗糙度要求均較高，所以都要經(jīng)過精鉸工序，具體工序尺寸和加工余量為：（1）10H7mm孔，Ra1.6mm；根據(jù)加工工藝手冊表3.2-9，加工該孔的工藝為：鉆粗鉸精鉸鉆孔：9.8mm；粗鉸：9.96mm；精鉸：10H7mm。（2）14H7mm孔，Ra1.6mm；根據(jù)加工工藝手冊表3.2-9，加工該孔的工藝為：鉆擴粗鉸精鉸鉆孔：13.0mm；擴孔：13.85mm；   2Z0.85mm（Z為單邊加工余量）；粗鉸：13.95mm；精鉸：14H7mm。（3）5mm圓錐孔，Ra1.6mm；由于零件圖紙未給出具體的公

18、差等級，現(xiàn)也按H7公差等級加工，按表3.2-9，加工該孔的工藝為：鉆精鉸鉆孔：4.8mm；精鉸：5H7mm。（4）5.5mm孔，Ra3.2mm。由于也未給出公差等級，現(xiàn)同樣按5mm圓錐孔加工方式：鉆精鉸鉆孔：4.8mm；基本工時：確定各工序切削用量及基本工時1. 工序三的切削用量及基本工時的確定：銑、半精銑凸臺端面和大端面。銑凸臺端面：選擇銑刀半徑為25mm，齒數(shù)Z=6（見實用表10216），（切削表3.7和切削表3.8）（切削表3.9）按機床選取 實際切削速度： 工作臺每分鐘進給量： 銑床工作臺進給量： 基本工時：半精銑凸臺端面： 加工余量為Z=1mm 切削速度為 選用主軸轉(zhuǎn)速為

19、工作臺進給量： 基本工時：2工序四的切削用量及基本工時的確定：鉆擴粗、精鉸通孔。鉆孔： 選擇高速鋼錐柄標準麻花鉆（見工藝手冊表3.16）（切削表2.7和工藝表4.216）（切削表2.15）硬度200217 按機床選取（工藝表4.25） 實際切削速度： 基本工時：（工藝表6.25）擴孔： 選擇高速鋼錐柄擴孔鉆（工藝表3.18）孔時的進給量，并由工藝表4.216取，擴孔鉆擴孔時的切削速度。，故：按機床選取基本工時：鉸孔： 選擇高速鋼錐柄機用鉸刀（工藝表3.117）， 由工藝表4.216得， 按機床選取，則： 基本工時：3工序五的削用量及基本工時的確定：鉆粗鉸精鉸孔。鉆孔： 選擇高速鋼錐柄麻花鉆（實

20、用表10173）由切削表5-6和工藝表1127查得（切削表2.15） 按機床選取 基本工時：粗鉸孔： 選擇的高速鋼鉸刀（工藝表10-192） 由切削表5-18和工藝表11283查得 按機床選取 基本工時：精鉸孔： 選擇的鉸刀 按機床選取 基本工時：4工序六的切削用量及基本工時的確定：銑的槽。選用高速鋼粗齒盤狀銑刀 ，Z=81)、根據(jù)機械制造工藝設(shè)計簡明手冊表3.1-27查的：粗銑 選定因 走刀次數(shù)N=8.6次 故走刀次數(shù)N為9次，最后一次=3mm 。根據(jù)零件形狀，確定那個走刀長度為37mm。2）、決定每齒進給量，根據(jù)XA6132型銑床的功率為7.5KW，中等剛度。根據(jù)表3.3（ 切削用量簡明手

21、冊（第3版） ）： 現(xiàn)選取 3)、決定切削速度和每分鐘進給量根據(jù)表3.27中的計算公式，也可以直接查表。根據(jù)表3.9，當，Z=8，=14mm，0.24mm/z時，=19m/min，=62r/min，=104mm/min。各修正系數(shù)為：19××0.8m/min=10.5 m/min；=34 r/min； mm/min；根據(jù)XA6132型銑床說明書，選擇r /min； mm/min；因此實際切削速度和每齒進給量為： m/min； mm/r ； 計算基本工時式中 l =37mm，根據(jù)表3.25，入切量及超切量=27mm則=總時間：=××5工序七的切削用量及基本

22、工時的確定。鉆孔：選擇高速鋼錐柄麻花鉆（工藝表5.56） 由切削表2.7和工藝表4.216查得（切削表2.15） 按機床選取 基本工時：粗鉸孔：選擇高速鋼錐柄機用鉸刀（工藝表3.117），按機床選取（工藝表4215）（工藝表4.216） 基本工時：精銑孔：選擇高速鋼錐柄機用鉸刀（工藝表3.117），（工藝表4216） 按機床選取 基本工時：6工序八的切削用量及基本工時的確定：鉆底孔，攻螺紋M10mm。鉆底孔： 選用高速鋼錐柄麻花鉆（工藝表3.16） 由切削表2.7和工藝表4.216查得（切削表2.15） 按機床選取 基本工時：攻螺紋M10mm： 選擇M10mm高速鋼機用絲錐等于工件螺紋的螺距，

23、即 按機床選取 基本工時：7工序九的切削用量及基本工時的確定：加工的錐銷通孔。鉆的圓錐孔： 選擇的高速鋼麻花鉆 按機床選取 基本工時：鉸的孔： 選擇的鉸刀 按機床選取 基本工時：8工序十一的切削用量及基本工時的確定：加工的孔。鉆孔： 選擇的高速鋼錐柄麻花鉆按機床選取基本工時：鉸孔：選擇的鉸刀按機床選取基本工時：四、夾具設(shè)計由于生產(chǎn)類型為成批，大批生產(chǎn)，要考慮生產(chǎn)效率，降低勞動強度，保證加工質(zhì)量，故需設(shè)計專用夾具。定位方案的確定工序要求本次設(shè)計選擇設(shè)計工序鉆，鉆10H7孔的夾具，該工序要求10H7孔軸線與25H8mm孔中心線平行，同時孔軸線距45mm圓柱小端面50mm，因而工序基準為45mm小端

24、面，同時為了便于立式鉆床加工，因而也應(yīng)以25H8mm孔為定位基準來定位，為了增加剛度設(shè)計支撐釘，并且設(shè)置V形塊。夾具設(shè)計應(yīng)首先滿足這些要求，并保證較高的生產(chǎn)效率，還應(yīng)考慮夾具體制造工藝性和生產(chǎn)經(jīng)濟性，加工過程中夾具的操作應(yīng)方便，定位夾緊穩(wěn)定可靠，夾具體應(yīng)具有較好的剛性。定位方案的確定鉆10H7孔工序簡圖如圖所示，為了加工鉆10H7孔，應(yīng)限制的自由度有X軸移動Y軸移動Z軸移動繞X軸轉(zhuǎn)動繞Y軸轉(zhuǎn)動繞Z軸轉(zhuǎn)動。為使定位可靠，加工穩(wěn)定，我們所設(shè)計的定位方案如附圖A1圖紙手柄座夾具體裝配圖所示，總共限制了工件的全部6個自由度，屬于完全定位。在該定位方案中，45mm圓柱小端面平放到支撐平面上，限制Z軸移動

25、繞X軸轉(zhuǎn)動繞Y軸轉(zhuǎn)動，三個移動自由度。25H8mm孔內(nèi)插入短銷，限制了X軸移動Y軸移動，V形塊限制了繞Z軸轉(zhuǎn)動，這樣6個自由度全部被限制。定位面板如附圖A3圖紙手柄座夾具體零件圖所示。定位誤差分析定位誤差是指由于定位不準確引起的某一工序的尺寸或位置精度要求方面的加工誤差。對于夾具設(shè)計中采用的定位方案，只要可能產(chǎn)生的定位誤差小于工件相應(yīng)尺寸或位置公差的1/3，或滿足+T,即可認為定位方案符合加工要求。對于本次設(shè)計的夾具，需要保證的尺寸要求：保證孔軸線距45mm圓柱小端面50mm，保證孔軸線與25H8mm孔的中心線平行。對于50mm的要求，由于定位基準也是45mm圓柱小端面，故基準不重和誤差為0，

26、且由于45mm圓柱小端面經(jīng)過半精銑，表面粗糙度達到Ra3.2mm，故可認為45mm圓柱小端面的平面度誤差為0，即不存在基準位置度誤差，綜上所述，只要支撐釘?shù)臉藴食叽绲玫奖ＷC，是不存在定位誤差的。對于工序要求，基準位置誤差則取決于孔直徑尺寸公差以及圓度誤差，由于孔的表面精度都達到Ra1.6mm，都經(jīng)過精鉸，故基準位置誤差也可以忽略，只要銷的標準尺寸以及相對位置關(guān)系得到保證，定位誤差也是很小的。綜上所述，該定位方案是符合加工要求的。3、夾緊方案：采用螺旋壓板夾緊端面。4、切削力與夾緊力的計算夾具：螺旋壓板（采用單個螺旋夾緊） d0=10mm據(jù)機械加工工藝師手冊P436 切削力 Fx=425dfkF kF=(HBS/150)=(150/150)=1 代入Fx中得，F(xiàn)x=1999N 據(jù)機械加工工藝師手冊P451 理論夾緊力W=QL/rtan1+rztan(+2)因所選螺桿端部與平面是點接觸，所以r=0查表17-26 rz=4.513 =3°1 ，2=30°查表17-28 L=120mm Q=25N將以上各值代入W中得 W=1023.9N 而實際夾緊力FK=WKK=K0K1K2K3K4K5查表17-10 K0=1.5 考慮工件材料及加工余量均勻性的基本安全系數(shù)K1 =1.2 加工性質(zhì)