ca6140手柄座鉆M10孔夾具設計全套,ca6140,手柄,M10,夾具,設計,全套 機械制造技術基礎 課 程 設 計 說 明 書 設計題目： 設計“CA6140車床手柄座831015”零件的機械加工工藝規(guī)程 開始日期： 2008年12月 完成日期： 2008年12月 學生姓名： 張 勝 學 號： 2000510601234 班 級：2005級機械設計制造及自動化 指導教師： 周 汝 忠 學校名稱： 攀 枝 花 學 院 重 慶 工 學 院 機械制造技術基礎課程設計任務書 題目：設計“CA6140車床手柄座831015”零件的機械加工工藝規(guī)程（年產(chǎn)量為2000件） 內(nèi)容： 1.零件圖 1張 2.毛坯圖 1張 3.機械加工工藝過程卡片 1張 4.機械加工工序卡片 1套 5.專用夾具裝配圖 1張 6.專用夾具專用零件圖 1張 7.設計說明書 1份 班 級 105214802 學 號 學 生 指 導 老 師 唐 其 林 系 主 任 2008年6月 序 言 機械制造技術基礎課程設計是在學習完了機械制造技術基礎和大部分專業(yè)課，并進行了生產(chǎn)實習的基礎上進行的又一個實踐性教學環(huán)節(jié)。這次設計使我們能綜合運用機械制造技術基礎中的基本理論，并結合生產(chǎn)實習中學到的實踐知識，獨立地分析和解決了零件機械制造工藝問題，為今后的畢業(yè)設計及未來從事的工作打下了良好的基礎。 在些次設計中我們主要是設計CA6140撥叉的機械加工工藝規(guī)程。在此次課程設計過程中，我小組成員齊心協(xié)力、共同努力完成了此項設計。在此期間查閱了大量的書籍，并且得到了有關老師的指點。 第9小組 2008年7月10日 設計的目的 機械制造技術基礎課程設計是在學完了機械制造技術基礎課程進行了生產(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構設計的基本能力，為以后做好畢業(yè)設計、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)程的設計。其目的如下： ①培養(yǎng)學生解決機械加工工藝問題的能力。通過課程設計，熟練運用機械技術基礎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，初步具備設計一個中等復雜程度零件的能力。 ②培養(yǎng)學生熟悉并運用有關手冊、規(guī)范、圖表等技術資料的能力。 ③進一步培養(yǎng)學生識圖、制圖、運用和編寫技術文件等基本技能。 二、零件的分析 (一) 零件的作用 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；同理，當手把控制手柄座向下扳動時，推拉桿右移，右離合器接合，主軸反轉。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。 (二)零件的工藝分析 CA6140車床手柄座有多處加工表面，其間有一定位置要求。分述如下： 1．以為中心的加工表面 這一組的加工表面有的孔，以及上下端面，，下端面為的圓柱端面；孔壁上有距下端面11mm、與孔中心軸所在前視面呈角的螺紋孔，尺寸為M10-7H，另外還有一個尺寸為6H9的槽，孔與槽的總寬度為27.3H11。 2．以為中心的加工表面 該組的加工表面有的螺紋孔(有位置要求)，加工時測量深度為25mm，鉆孔深度為28mm。上孔壁有一個配鉸的錐銷通孔，該通孔有位置要求。 3．以為中心的加工表面 本組的加工表面有的孔(兩個)，及其兩個內(nèi)端面(對稱)，兩端面均有位置要求，端面之間的距離為mm。，孔除了有位置要求以外還有平行度的形狀公差要求(與孔壁之間的平行度公差為) 4．以為中心的加工表面 這組的加工表面有的孔，該孔通至上的槽，并有位置要求。 由上面的分析可知，加工時應先加工完一組表面，再以這組加工后的表面為基準加工另外一組。 三、工藝規(guī)程設計 (一)確定毛坯的制造形式 零件材料為HT200。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。 (二)基面的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件的大批報廢，是生產(chǎn)無法正常進行。 (1)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。根據(jù)這個基準選擇原則，現(xiàn)選取孔的下端面作為粗基準，利用一組共兩塊V形塊分別支承和作主要定位面，限制5個自由度，再以一個銷釘限制最后1個自由度，達到完全定位,然后進行銑削。 (2)精基準的選擇 主要應該考慮基準重合的問題。當設計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不作介紹。 (三)制定工藝路線 制定工藝路線得出發(fā)點,應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證,在生產(chǎn)綱領已確定的情況下,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。除此之外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 （1）工藝路線方案一： 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； 工序四：粗、精車孔； 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。 （2）工藝路線方案二： 工序一：備料 工序二：鑄造毛坯 工序三：粗、精車； 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。 （3）、工藝方案的分析： 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。 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：銑、半精銑凸臺端面和大端面，選用X51立式銑床； 工序四：鉆，擴，鉸內(nèi)孔，選用Z535立式鉆床； 工序五：鉆，粗鉸，精鉸孔，選用Z525立式鉆床； 工序六：銑槽mm，選用X63臥式銑床； 工序七：鉆、粗鉸、精鉸螺紋孔，選用Z525立式鉆床； 工序八：鉆底孔，攻螺紋孔M10-H7mm，選用Z525立式鉆床； 工序九：鉆錐銷通孔，選用Z525立式鉆床； 工序十：拉鍵槽6H9mm； 工序十一：鉆槽底通孔鉆，選用Z525立式鉆床； 工序十二：終檢。 （四）機械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定 “手柄座”零件材料為鑄鐵，硬度為HBS65～87，毛坯的重量約為2Kg，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采用砂型鑄模。相關數(shù)據(jù)參見零件圖。據(jù)以上原始資料及加工路線，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： 1．外圓表面延軸線方向長度方向的加工余量及公差（端面）。 查《機械制造工藝設計簡明手冊》（以下稱《工藝手冊》）表2.2～2.5，取端面長度余量均為2.5（均為雙邊加工） 銑削加工余量為： 粗銑 1mm 精銑 0mm 2．內(nèi)孔（已鑄成孔） 查《工藝手冊》表2.2～2.5，取已鑄成孔長度余量為3，即鑄成孔半徑為21mm。 工序尺寸加工余量： 鉆孔 2mm 擴孔 0.125mm 3．其他尺寸直接鑄造得到 由于本設計規(guī)定的零件為大批量生產(chǎn)，應該采用調(diào)整加工。因此在計算最大、最小加工余量時應按調(diào)整法加工方式予以確認。 （五）確立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。 ⑴銑凸臺端面： 選擇銑刀半徑為25mm，齒數(shù)Z=6（見《工藝手冊》表3.1－27） ，（《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： ⑵半精銑凸臺端面： 加工余量為Z=1mm 切削速度為 選用主軸轉速為 工作臺進給量： 基本工時： ⑶粗銑大端面： 進行兩次銑削，第一次Z=2mm，第二次Z=1mm 選用主軸為 實際切削速度： 工作臺進給量： 基本工時： ⑷半精銑大端面： 切削速度： 選用主軸為 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。 ⑴鉆孔： 選擇高速鋼錐柄標準麻花鉆（見《工藝手冊》表3.1－6） （《切削》表2.7和《工藝》表4.2－16） （《切削》表2.15）硬度200－217 按機床選?。ā豆に嚒繁?.2－5） 實際切削速度： 基本工時：（《工藝》表6.2－5） ⑵擴孔： 選擇高速鋼錐柄擴孔鉆（《工藝》表3.1－8） 由《切削》表2.10得擴孔鉆擴孔時的進給量，并由《工藝》表4.2－16取，擴孔鉆擴孔時的切削速度。 由《切削》表2.15得，故： 按機床選取 基本工時： ⑶鉸孔： 選擇高速鋼錐柄機用鉸刀（《工藝》表3.1－17）， 由《切削》表2.24得，，， 由《工藝》表4.2－16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。 ⑴鉆孔： 選擇高速鋼錐柄麻花鉆（《工藝》表3.1－6） 由《切削》表2.7和《工藝》表4.2－16查得 （《切削》表2.15） 按機床選取 基本工時： ⑵粗鉸孔： 選擇的高速鋼鉸刀（《工藝》表2.11） 由《切削》表2.24和《工藝》表4.2－15查得 按機床選取 基本工時： ⑶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。 選用高速鋼圓柱形銑刀，齒數(shù)Z=6 ⑴第一次走刀： 按機床選取 工作臺進給量： 基本工時： ⑵第二次走刀： 按機床選取 工作臺進給量： 基本工時： 5．工序七的切削用量及基本工時的確定。 ⑴鉆孔： 選擇高速鋼錐柄麻花鉆（《工藝》表3.5－6） 由《切削》表2.7和《工藝》表4.2－16查得 （《切削》表2.15） 按機床選取 基本工時： ⑵粗鉸孔： 選擇高速鋼錐柄機用鉸刀（《工藝》表3.1－17） ，，， 按機床選?。ā豆に嚒繁?2－15） （《工藝》表4.2－16） 基本工時： ⑶精銑孔： 選擇高速鋼錐柄機用鉸刀（《工藝》表3.1－17） 由《切削》表2.24查得 ，， （《工藝》表42－16） 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。 ⑴鉆底孔： 選用高速鋼錐柄麻花鉆（《工藝》表3.1－6） 由《切削》表2.7和《工藝》表4.2－16查得 （《切削》表2.15） 按機床選取 基本工時： ⑵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： 7．工序九的切削用量及基本工時的確定：加工的錐銷通孔。 ⑴鉆的圓錐孔： 選擇的高速鋼麻花鉆 按機床選取 基本工時： ⑵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。 ⑴鉆孔： 選擇的高速鋼錐柄麻花鉆 按機床選取 基本工時： ⑵鉸孔： 選擇的鉸刀 按機床選取 基本工時： 三、專用夾具設計 1.為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設計專用的夾具。 本次設計攻M10mm螺紋孔的夾具，該工序要求M10mm螺紋孔軸線與φ25H8mm和φ10H7mm兩孔中心線成，同時螺紋孔軸線距φ45mm圓柱小端面11mm，因而工序基準為φ45mm小端面，同時為了便于立式鉆床加工，零件應斜角定位，因而也應以φ25H8mm和φ10H7mm兩孔為定位基準，保證角度。夾具設計應首先滿足這些要求，并保證較高的生產(chǎn)效率，還應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方便，定位夾緊穩(wěn)定可靠，夾具體應具有較好的剛性。 2.定位方案的確定 為了加工M10螺紋孔，應限制的自由度有，為使定位可靠，加工穩(wěn)定，我所設計的定位方案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，φ45mm圓柱小端面被夾具體上的三個支撐釘頂住，限制三個移動自由度。φ25H8mm孔內(nèi)插入短銷，限制了φ10H7mm孔中插入削邊銷，這樣6個自由度全部被限制。 3.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，只要可能產(chǎn)生的定位誤差小于工件相應尺寸或位置公差的1/3，或滿足++≤T,即可認為定位方案符合加工要求。 對于本次設計的夾具，需要保證的尺寸要求：保證螺紋孔軸線距φ45mm圓柱小端面11mm，保證螺紋孔軸線與φ25H8mm和φ10H7mm兩孔的中心線成。 對于11mm的要求，由于定位基準也是φ45mm圓柱小端面，故基準不重和誤差為0，且由于φ45mm圓柱小端面經(jīng)過半精銑，表面粗糙度達到Ra3.2mm，即不存在基準位置度誤差，綜上所述，只要三個支撐釘?shù)臉藴食叽绲玫奖ＷC，是不存在定位誤差的。 對于工序要求，定位基準與工序基準同為兩孔中心線，故基準不重合誤差為0。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，只要兩銷的標準尺寸以及相對位置關系得到保證，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。 4.1.4定位元件的型號，尺寸和安裝方式 4.1.4.1支撐釘 查《機械制造技術基礎課程設計指導教程》，確定支撐釘為A8×4mmJB/T8029.2-1999標準，其相關尺寸見下圖2： 圖2 支撐釘尺寸 它和定位面板上的φ6mm支撐釘孔呈H7/r6過盈配合。 4.1.4.2削邊銷 本設計方案選用固定式定位銷，查《課程設計指導教程》，確定削邊銷為B10×22JB/8014.2-1999標準，其相關尺寸見下圖3： 圖3 削邊銷尺寸 它和定位面板上的φ10mm銷孔呈H7/r6mm過盈配合。 4.1.4.3短銷 本設計方案選用固定式定位銷，由于加工的M10mm螺紋孔恰好在定位基準φ25H8mm孔內(nèi)表面上，若采用標準件，勢必影響M10mm螺紋孔的加工，因此可專門設計一個短銷，其尺寸如圖4所示： 圖4 短銷尺寸 圖中，在標準銷元件上加上了直徑為21mm的軸頸，在軸頸上正對M10mm軸線處開φ12mm 的貫孔，這樣當鉆頭鉆M10mm孔至終點時不會損傷銷，銷也不會影響鉆孔。銷與φ25H8mm孔內(nèi)表面僅有長度為6mm的面接觸，且為間隙配合，既保證了短銷定位，又方便了裝夾工件。 該銷與定位面板上的銷孔呈H7/r6過盈配合。 4.2夾緊方案的確定 4.2.1夾緊裝置的設計 夾緊力方向原則： （1）夾緊力的作用方向不應破壞工件的既定位置； （2）夾緊力的作用方向應使所需夾緊力盡可能?。? （3）夾緊力的作用方向應使工件的夾緊變形最小。 夾緊作用點原則： （1）夾緊里的作用點應正對夾具定位支撐元件或位于支撐元件所形成的穩(wěn)定受力區(qū)域內(nèi)，以免工件產(chǎn)生位移和偏轉； （2）夾緊力的作用點應正對工件剛性較好的部位上，以使夾緊變形盡可能少，有時可采用增大工件受力面積或合理分布夾緊點位置等措施來實現(xiàn)； （3）夾緊力的作用點應盡可能靠近工件的加工表面，以保證夾緊力的穩(wěn)定性和可靠性，減少工件的夾緊力，防止加工過程中可能產(chǎn)生振動。 根據(jù)以上要求，考慮加工零件的特點及定位方式，確定夾緊方式。 本設計方案選用的是螺旋夾緊機構，夾緊方向水平向右，通過螺桿的轉動，帶動套在螺桿頭部的壓塊軸向向右移動，進而作用在工件φ45mm圓柱大端面上，實現(xiàn)夾緊，具體夾緊裝置的布置見A1圖紙。這種夾緊方式和夾緊裝置簡單實用，且對于大批量生產(chǎn)能較快裝夾工件，勞動強度較小，成本低，簡單可靠。 另外，考慮到工件沿φ25H8mm孔中心線軸向裝卸，因此為便于裝卸工件，螺桿的軸向行程至少要大于1.5倍的工件寬度（43mm），且螺桿機構應與工件φ25H8mm孔同軸，保證夾緊力作用均勻可靠。 4.2.2切削力及夾緊力的計算 4.2.2.1切削力的計算（僅計算鉆M10mm螺紋孔切削力） 刀具為高速鋼錐柄麻花鉆，直徑D=8.5mm，每齒進給量f=0.28mm/r，查《加工工藝手冊》表1.6-8，鉆孔的軸向力計算公式： =, 查表確定，=420，=1.0，=0.8，=0.94，代入公式得： ＝420×××0.94＝1426N 4.2.2.2夾緊力的確定 鉆孔和攻螺紋孔的夾緊力相同。本方案采用的螺旋夾緊機構，螺桿端面為圓周接觸，由《加工工藝手冊》表6.3-6，夾緊力計算公式： W= 查表確定，Q=65, L=125, =14.701, α= = f=0.1， β= ，R=60，代入公式得： W＝ ＝ ＝290N 4.2.3夾具的操作及維護 安裝工件時，應先將螺桿轉動退出足夠的行程空間以便于工件安裝，然后使工件的φ25H8mm孔穿過短銷，使工件底部的φ10H7mm孔穿過削邊銷，將φ45mm圓柱小端面緊靠在定位板上的3個定位支撐釘上，這樣工件以φ45mm圓柱小端面為定位基準，且成角度傾斜安裝，便于立式鉆床加工。定位調(diào)節(jié)好后，轉動螺桿，使壓塊靠緊φ45mm大端面并夾緊工件。加工完成后松開工件，只需反向轉動螺桿，退出一定空間，即可取下工件。 夾具在使用中，應注意檢查鉆套的磨損情況，如果磨損后不能精確保證加工精度，則需要更換鉆套。本夾具定位面板是受力部件，夾緊時檢查其是否發(fā)生受力變形，如有變形，應及時設法修正，才能保證加工精度。為使其變形減小，需要嚴格控制螺桿的夾緊力。 參考文獻 1. 朱紹華，黃燕濱等編. 機械加工工藝. 北京：機械工業(yè)出版社，1996.9 2. 廖念釗等主編. 互換性與技術測量. 北京：中國計量出版社，2000.1 3. 錢祥生等編著. 開目CAPP軟件自學教程第2版. 北京：機械工業(yè)出版社，2006.8 4. 張勝文，趙良才編. 計算機輔助工藝設計——CAPP系統(tǒng)設計. 北京：機械工業(yè)出版社，2005.1