CA6140車床手柄座零件的機械加工工藝規(guī)程及鉆床夾具設計 (2)

1、機械制造工藝及夾具課程設計說明書題目：手柄座零件機加工工藝及鉆14孔夾具設計 設 計 者 呂凱 班 級 機 自102 指導教師 葉 永 東 2013年6月30日1 設計手柄座零件的機械加工工藝規(guī)程1.1. 零件工藝性分析1.1.1 手柄座的作用 題目所給的零件是CA6140車床的手柄座。它位于車床操作機構(gòu)中，可同時操縱離合器和制動器，即同時控制主軸的開、停、換向和制動。操作過程如下：當手把控制手柄座向上扳動時，車床內(nèi)部的拉桿往外移，則齒扇向順時針方向轉(zhuǎn)動，帶動齒條軸往右移動，通過撥叉使滑套向右移，壓下羊角形擺塊的右角，從而使推拉桿向左移動，于是左離合器接合，主軸正轉(zhuǎn)；同理，當手把控制手柄座向下

2、扳動時，推拉桿右移，右離合器接合，主軸反轉(zhuǎn)。當手把在中間位置時，推拉桿處于中間位置，左、右離合器均不接合，主軸的傳動斷開，此時齒條軸上的凸起部分正壓在制動器杠桿的下端，制動帶被拉緊，使主鈾制動。1.1.2 手柄座的技術(shù)要求根據(jù)手柄座的零件圖紙將該手柄座的全部技術(shù)要求列于表中。表1-1 手柄座零件技術(shù)要求表加工表面尺寸及偏差（mm）公差及精度等級表面粗糙度Ra(um)形位公差25孔25IT83.25.5孔5.5IT1312.5槽左表面IT1312.5槽上表面14IT812.5槽下表面14IT812.545圓柱45IT136.310孔10IT73.214孔14IT73.2槽內(nèi)表面14IT812.5

3、鍵槽6IT512.55錐銷通孔5IT133.2M10螺紋孔10IT712.51.1.3 審查手柄座的工藝性手柄座的加工共有兩組加工表面，它們相互之間有一定的要求?，F(xiàn)分述如下： （1）以工件的上下表面為中心加工孔和槽。鉆10H7的孔，鉆14H7的孔，鉆5.5 mm的孔，銑14mm*43mm的槽，鉆5mm，鉆M10H7并配加鉗工加工。其中主要加工孔10H7。 （2）以25 mm的孔為中心加工表面和孔。銑上下表面，鉆10H7，鉆14H7的孔，鉆5.5 mm的孔，鉆5mm，鉆M10H7并配加鉗工加工。 有以上的分析可知，對于這兩組加工表面而言，可以先加工其中一組表面，然后借助于主要能夠夾具加工另一組表

4、面，并保證它們的精度。 1.1.4 確定手柄座的生產(chǎn)類型依設計題目知：Q=2000件/年，結(jié)合生產(chǎn)實際，備品率a%和廢品率b%分別為10%和1%。所以：N=2000件/年（1+10%）（1+1%）=2222件/年由參考文獻【1】表1-4知，手柄座為輕型零件；由參考文獻【1】表1-5知，該手柄座類型為中批生產(chǎn)。1.2 機械加工工藝規(guī)程設計1.2.1 選擇毛坯由零件要求可知，零件的材料為ZG230-450，考慮到本零件在具體工作的受力情況，手柄座在使用過程中不經(jīng)常的變動，它的只起支撐的作用，受到的沖擊不是很大，只是在縱向上受到很大的壓力。在加工過程中的精度保證很重要，它對工件的定位有一定的保證作用

5、，我們選擇砂型機器造型及殼型鑄造，足以滿足要求，又因為零件是中批或大批量生產(chǎn)，所以選擇砂型鑄造是提高效率節(jié)省成本的最佳方法。1.2.2 確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量由機械加工工藝手冊表2.3-5，確定此鑄造毛坯的尺寸公差和機械加工余量如下表所示：表2-1 手柄座鑄造毛坯尺寸公差及機械加工余量表項目/mm機械加工余量/mm尺寸公差/mm毛坯尺寸/mm備注25孔雙側(cè)加工1.01.224±0.6表23表24上下面高度43單側(cè)加工0.71.443.7±0.7表23表24R13外圓單側(cè)加工0.21.113.2±0.55表23表2445軸雙側(cè)加工1.41.446.4

6、77;0.7表23表241.2.3 毛坯設計1.2.3.1 確定圓角半徑鑄造圓角為35mm.。1.2.3.2 確定拔模斜度拔模斜度為：5°。1.2.3.3 確定分模位置選擇在左視圖中中心平面為分模面，分模線為直線，屬平直分模線。 。1.2.4 繪制閘板鑄造毛坯簡圖由表2-1所得結(jié)果，繪制毛坯簡圖如下所示：圖3-1 閘板鑄造毛坯簡圖1.2. 1.3 擬定手柄座工藝路線1.3.1 定位基準的選擇基準面的選擇是工藝規(guī)程設計的重要過程之一。基面的選擇正確與否，可以是加工質(zhì)量的到保證，生產(chǎn)效率提高，否則，不但加工工藝過程漏洞百出，更有甚者，零件的大批量的報廢，使用無法進行，難以在工期內(nèi)完成加工

7、任務。定位基準有粗基準和精基準之分，通常先確定精基準，然后再確定粗基準。1.3.1.1 精基準的選擇考慮要保證零件的加工精度和裝夾準確方便，依據(jù)“基準重合”原則和“基準統(tǒng)一”原則，主要考慮的是基準的中和問題。當設計與工序的基準不重合時，因該進行尺寸換算。1.3.1.2 粗基準的選擇對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準。而對有若干個不加工表面的工件，則應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗基準。對于一般的箱體零件而言，以外表面作為粗基準是合理的。但對于零件來說25 mm作為粗基準，則可造成鉆孔的垂直度和軸的平行度不能保證。對箱體零件應以相關(guān)的表面作為粗基準，現(xiàn)選取零件的上下表面

8、互為基準，再利用四爪卡盤卡住車25 mm。利用內(nèi)孔25 mm及鍵槽定位進行鉆10mm，在25 mm中以長心軸、鍵槽及零件的下表面進行自由定位，達到完全定位。 1.3.2 表面加工方法的確定表3-1 閘板零件各表面加工方法加工表面尺寸精度等級表面粗糙度Ra/um加工方案備注底面IT136.3粗銑表1-1125孔IT83.2鉆-擴-鉸表1-10鍵槽各面IT1112.5粗銑表1-11槽上下表面IT812.5粗銑表1-1110孔IT73.2鉆-鉸表1-105.5孔IT1312.5鉆表1-1014孔IT73.2鉆-鉸表1-105孔IT133.2鉆-鉸表1-10M10螺紋孔IT712.5攻螺紋表1-121

9、.3.3 加工階段的劃分可將加工階段劃分成粗加工，半精加工和精加工幾個階段。，在粗加工階段。首先將精基準準備好，使后續(xù)工序都可以采用精基準定位加工，保證其他加工表面的精度要求； 1.3.4 工序的集中與分散選用工序集中原則，生產(chǎn)類型為大批或者中批生產(chǎn)，可以采用萬能型機床配以專用工、夾具，以提高生產(chǎn)率；而且運用工序集中原則使工件的裝夾次數(shù)少，不但可以縮短輔助時間，而且由于與一次裝夾中加工了許多表面，有利于保證各種加工表面之間的相對位置精度要求。1.3.5 工序順序的安排1.3.5.1 機械加工工序1.3.5.1.1 遵循“先基準后其他”原則1.3.5.1.2 遵循“先粗后精”原則1.3.5.1.

10、3 遵循“先主后次”原則，先加工主要表面，后加工次要表面。1.3.5.1.4 遵循“先面后孔”1.3.6 確定工藝路線在綜合考慮上述工序順序安排原則的基礎上，表列出了閘板的工藝路線。表3-2 閘板工藝路線及設備、工裝的選用工序號工序名稱機床裝備刀具量具1粗銑/半精銑下表面臥式銑床X62高速鋼套式面銑刀游標卡尺2鉆擴鉸25H8 mm立式鉆床Z535高速鋼錐柄麻花鉆，高速鋼錐柄機用鉸刀內(nèi)徑千分尺、塞規(guī)3鉆、鉸孔10H7立式鉆床Z525高速鋼錐柄麻花鉆，高速鋼錐柄機用鉸刀內(nèi)徑千分尺、塞規(guī)4插鍵槽6H9臥式銑床X63鍵槽銑刀游標卡尺、塞規(guī)5銑槽14*43 mm立式鉆床Z525高速鋼鑲齒三面刃銑刀游標卡

11、尺6鉆、鉸孔5.5 mm立式鉆床Z525高速鋼錐柄麻花鉆，硬質(zhì)合金錐柄機用鉸刀內(nèi)徑千分尺、塞規(guī)7鉆、鉸14H7立式鉆床Z525高速鋼錐柄麻花鉆，高速鋼擴孔鉆，高速鋼錐柄鉸刀內(nèi)徑千分尺、塞規(guī)8鉆、鉸5 mm立式鉆床Z525麻花鉆、錐柄機用1：50錐度銷子鉸刀內(nèi)徑千分尺、塞規(guī)9鉆攻M10mm搖臂鉆床z37莫氏錐柄階梯麻花鉆、絲錐卡尺、螺紋賽規(guī)10去毛刺鉗工臺平銼11清洗清洗機12終檢游標卡尺、內(nèi)徑千分尺、塞規(guī)、螺紋塞規(guī)1.3. 加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定“手柄座”零件材料為鑄鐵，硬度為HBS6587，毛坯的重量約為1Kg，生產(chǎn)類型為中批量生產(chǎn)，采用砂型鑄造。相關(guān)數(shù)據(jù)參見零件圖。據(jù)以上原始資

12、料及加工路線，分別確定各家工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：工序2表2-21表1-10表2-30余量精度標準公差值工序尺寸鉆孔23.0IT120.21擴孔24.8IT100.084鉸25IT80.033251.4. 切削用量及工時定額的確定1工序的切削用量及基本工時的確定：銑、半精銑凸臺端面。銑凸臺端面：選擇銑刀半徑為25mm，齒數(shù)Z=6（見工藝手冊表3.127） ，（切削手冊表3.7和切削表3.8）（切削手冊表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 工作臺進給量：

13、基本工時：2工序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） （切削手冊表2.7和工藝手冊表4.216） （切削手冊表2.15）硬度200217 按機床選?。üに囀謨员?.25） 實際切削速度： 基本工時：（工藝手冊表6.25）擴孔： 選擇高速鋼錐柄擴孔鉆（工藝手冊表3.18）由切削手冊表2.10得擴孔鉆擴孔時的進給量，并由工藝手冊表4.216取，擴孔鉆擴孔時的切削速度。由切削手冊表2.15得，故：按機床選取基本工時：鉸孔： 選擇高速鋼錐柄機用鉸刀（工藝手冊表3.117）， 由切削手冊表2.24得， 由工藝手冊表4.216得， 按機床選

14、取，則： 基本工時：3工序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（工藝手冊表3.16） 由切削手冊表2.7和工藝手冊表4.216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（工藝手冊表2.11） 由切削手冊表2.24和工藝手冊表4.215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

15、長度為37mm。2）、決定每齒進給量，根據(jù)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： 19×0.69×0.8m/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

16、 l =37mm，根據(jù)表3.25，入切量及超切量=27mm則= min=1.067min總時間：= ×N=1.067min×9=9.6min5工序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： 6工序的切削用量及基本工時的確定。鉆孔：選擇高速鋼錐柄麻花鉆（工藝手冊表3.56） 由切削手冊表2.7和工藝手冊表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（工藝手冊表3.117） ，按機床選取（工藝手冊表4215） （工藝手冊表4.216） 基本工時：精鉸孔：

17、選擇高速鋼錐柄機用鉸刀（工藝手冊表3.117） 由切削手冊表2.24查得， （工藝手冊表4216） 按機床選取 基本工時：7工序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（工藝手冊表3.16） 由切削手冊表2.7和工藝手冊表4.216查得 （切削手冊表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，即 按機床選取 基本工時： （二）專用夾具的設計第六章 夾具體的設計1.5. 61定位方案設計611工件的定位基準及定位基面在設計任務書中本夾具用于在鉆床上加工CA6140車床手柄座的14H7孔，工件以

18、25H8孔及端面、10H7孔作為定位基準，在一面兩銷上實現(xiàn)完全定位，由氣缸推動壓塊直接夾緊工件。工件的定位基面為25H8孔內(nèi)表面及端面、10H7孔內(nèi)表面。612定位元件的選用1）25H8孔手一個固定式短圓柱銷定位限制二個自由度。2）25H8孔端面用一個平面定位限制三個自由度。3）10H7孔用一個固定式削邊銷定位限制一個自由度。1.6. 62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。對于夾具設計中采用的定位方案，一般定位誤差控制在工件公差的1/31/5，即可認為定位方案符合加工要求。對于本次設計的夾具，需要保證的尺寸要求：保證盲孔14H7mm的深度距

19、端28mm，檢查長度為25mm的要求。定位基準是45mm圓柱小端面和25H8孔、10H7孔，由一面兩銷實現(xiàn)完全定位。由于45mm圓柱小端面經(jīng)過半精銑，表面粗糙度達到Ra3.2µm，故可認為45mm圓柱小端面的平面度誤差為0，即可認為不存在基準位置度誤差；而兩定位銷是水平放置，由于工件自重作用，工件定位孔與定位銷上母線接觸，在這垂直方向上的定位誤差非常小，而加工盲孔14H7mm深度尺寸要求并不嚴格，綜上所述，只要支撐面的標準尺寸得到保證，是不存在定位誤差的。對于本工序要求，基準位置誤差則取決于兩孔直徑尺寸公差以及圓度誤差，由于兩孔公差等級達到IT8、IT7和表面精度都達到Ra1.6µm，都經(jīng)過精鉸，故基準位置誤差也可以忽略，只要兩銷的標準尺寸以及相對位置關(guān)系得到保證，定位誤差也是非常小的。綜上所述，該定位方案是符合加工要求的。1.7. 63導向裝置的設計631鉆套的設計由于該夾具用于一個孔經(jīng)鉆、粗鉸、精鉸三個工步加工的工序，所以選擇快換鉆套，快換鉆套已標準化。632鉆套高度和排屑間隙由參考文獻【1】表9-13查得：鉆套高度：排屑間隙：式中，d為所加工孔徑，排屑間隙系數(shù)選取0.5。所以： 根據(jù)快換鉆套(JB/T8045.3-1999)，基本尺寸選取鉆套高度1.8. 64夾緊裝置設計針對大批大量生產(chǎn)的工藝特征，從保證產(chǎn)品的質(zhì)量和