资源描述
哈尔滨理工大学哈尔滨理工大学 机机 械械 制制 造造 技技 术术 基基 础础 课课 程程 设设 计计 说说 明明 书书 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 设计题目：设计题目： 制定制定“CA6140 车床手柄座车床手柄座”的机械加工的机械加工 工艺规程及工艺装备（设计铣工艺规程及工艺装备（设计铣 槽的铣床夹具）槽的铣床夹具） 0.23 0 14mm 设设 计计 者：康少晨者：康少晨 指导教师：王彤指导教师：王彤 日期：日期：2008-6-25 目录 序言2 一、零件的工艺分析2 二、工艺规程设计3 (一)确定毛坯的制造形式.3 （二）基面的选择.3 （三）制定工艺路线.3 （四）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的 确定.4 （五）确立切削用量及基本工时.4 三、夹具设计：5 （一）、设计时注意的问题 5 （二）、夹具设计6 参考资料：8 一、零件的工艺分析一、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：分述如下： 1、以工件的上下表面为中心加工孔和槽。钻、以工件的上下表面为中心加工孔和槽。钻 10H7 的孔，钻的孔，钻 14H7 的孔，钻的孔，钻 5.5 mm 的孔，铣的孔，铣 14mm*43mm 的槽，钻的槽，钻 5mm，钻，钻 M10H7 并配加钳工加工。并配加钳工加工。 。其中主要加工孔。其中主要加工孔 10H7。 2、以、以 25 mm 的孔为中心加工表面和孔。铣上下表面，钻的孔为中心加工表面和孔。铣上下表面，钻 10H7，钻，钻 14H7 的孔，钻的孔，钻 5.5 mm 的孔，钻的孔，钻 5mm，钻，钻 M10H7 并并 配加钳工加工。配加钳工加工。 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。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。 二二 、工艺规程的设计、工艺规程的设计 （一）（一） 、确定毛坯的的制造形式、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。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。 （二）（二） 、基准的选择、基准的选择 （1） 、 粗基准的的选择粗基准的的选择 对于一般的箱体零件而言，以外表面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准，再利用四爪卡盘卡住车粗基准，现选取零件的上下表面互为基准，再利用四爪卡盘卡住车 25 mm。利用内孔。利用内孔 25 mm 及键槽定位进行钻及键槽定位进行钻 10mm，在，在 25 mm 中以中以 长心轴、键槽及零件的下表面进行自由定位，达到完全定位。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、精基准的选择 主要考虑的是基准的中和问题。当设计与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。工序的基准不重合时，因该进行尺寸换算。 （三）（三） 、制订工艺路线、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。提高生产率。同时还可降低生产成本。 （1） 、工艺路线方案一：、工艺路线方案一： 工序一：铣、半精铣工序一：铣、半精铣 45 mm 凸台端面；凸台端面； 工序二：铣工序二：铣,半精铣大端面半精铣大端面; 工序三：钻，扩，铰工序三：钻，扩，铰 25 H8mm 内孔；内孔； 工序四：拉键槽工序四：拉键槽 6H9； 工序五：铣槽工序五：铣槽 14*43 mm； 工序六：钻，粗铰，精铰工序六：钻，粗铰，精铰 10H7 mm 孔；孔； 工序七：钻槽底通孔工序七：钻槽底通孔 5.5 mm； 工序八：钻，粗铰，精铰工序八：钻，粗铰，精铰 14H7mm 孔；孔； 工序九：钻工序九：钻 5mm 圆锥孔，攻螺纹圆锥孔，攻螺纹 M107Hmm； 工序十：终检。工序十：终检。 （2） 、工艺路线方案二：、工艺路线方案二： 工序一：钻，扩，铰工序一：钻，扩，铰 25 H8mm 内孔；内孔； 工序二：粗铣上、下表面；工序二：粗铣上、下表面； 工序三：精铣下表面；工序三：精铣下表面； 工序四：拉键槽工序四：拉键槽 6H9 mm； 工序五：铣槽工序五：铣槽 14 mm *43 mm； 工序六：钻槽底通孔工序六：钻槽底通孔 5.5 mm； 工序七：钻，粗铰，精铰工序七：钻，粗铰，精铰 10H7 mm 孔；孔； 工序八：钻，粗铰，精铰工序八：钻，粗铰，精铰 14H7mm 孔；孔； 工序九：钻工序九：钻 5mm 圆锥孔，攻螺纹圆锥孔，攻螺纹 M107Hmm； 工序十：终检。工序十：终检。 （3） 、工艺方案的分析：、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，然后加工组工艺，然后加工 25H8 的孔，再以的孔，再以 25H8 的孔的孔为基准加工的孔的孔为基准加工 10 mm 的孔。方案二则是先加孔的孔。方案二则是先加孔 25H8 后再加工上下表面，再加工孔后再加工上下表面，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，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 及及 插键槽，最后完成对插键槽，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。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：具体的工艺过程如下： 工序一：铣，半精铣工序一：铣，半精铣 45 mm 凸台端面，选用凸台端面，选用 X51 立式铣床加工；立式铣床加工； 工序二：铣，半精铣大端面，选用工序二：铣，半精铣大端面，选用 X51 立式铣床加工；立式铣床加工； 工序三：钻，扩，铰工序三：钻，扩，铰 25H8 mm 内孔，选用内孔，选用 Z535 立式钻床；立式钻床； 工序四：钻，粗铰，精铰工序四：钻，粗铰，精铰 10H7 mm 孔，选用孔，选用 Z525 立式钻床；立式钻床； 工序五：铣槽工序五：铣槽 14*43 mm，选用，选用 X63 卧式铣床；卧式铣床； 工序六：钻，粗铰，精铰工序六：钻，粗铰，精铰 14H7 mm 孔，选用孔，选用 Z525 立式钻床；立式钻床； 工序七：钻底孔，攻螺纹工序七：钻底孔，攻螺纹 M10 mm，选用，选用 Z525 立式钻床；立式钻床； 工序八：钻工序八：钻 5mm 圆锥孔，选用圆锥孔，选用 Z525 立式钻床；立式钻床； 工序九：拉键槽工序九：拉键槽 6H9mm，选用，选用 Z525 立式钻床；立式钻床； 工序十：钻槽底通孔工序十：钻槽底通孔 5mm，选用，选用 Z525 立式钻床；立式钻床； 工序十一：终检。工序十一：终检。 （四）四） 、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “手柄座手柄座”零件材料为铸铁，硬度为零件材料为铸铁，硬度为 HBS151229，毛坯的重量约，毛坯的重量约 为为 0 072Kg72Kg，生产类型为大批量生产。，生产类型为大批量生产。 工序四工序四：钻，粗铰，精铰工序四工序四：钻，粗铰，精铰 10H7 mm 孔：孔： 毛胚为实心，孔精度要求毛胚为实心，孔精度要求 H7H7，参照工艺手册表，参照工艺手册表 2 23-93-9 及表及表 2 23-3- 1212 确定工序尺寸及余量为：确定工序尺寸及余量为： 钻孔：钻孔：98 mm; 粗铰粗铰: 996 mm;2Z=016mm 精铰精铰: 10 mm2Z=004 mm （五）（五） 、确定切削用量及基本工时确定切削用量及基本工时 工序工序切削用量及基本工时的确定：铣切削用量及基本工时的确定：铣的槽，选用机床：的槽，选用机床： 0.23 0 14 X63X63 卧式铣，选用高速钢圆柱形铣刀，齿数卧式铣，选用高速钢圆柱形铣刀，齿数 Z=6Z=6 第一次走刀：第一次走刀： 0.25/ Z fmm Z 15/min c Vm 查 0 10001000 15 367.5( /min) 13 c V nr d 查 查 按机床选取按机床选取375 /minnr 机 0 375 13 15.31(/min) 10001000 c d n Vmm 机 机 工作台进给量：工作台进给量：0.25 6 37556.25(/min) fZ Vf Znmm 机 基本工时：基本工时： 43 10 0.94(min) 56.25 f L t V 第二次走刀：第二次走刀： 15/min c Vm 查 0 10001000 15 367.55( /min) 13 c V nr d 查 查 按机床选取按机床选取375 /minnr 机 工作台进给量：工作台进给量：0.25 6 37556.25(/min) fZ Vf Znmm 机 基本工时：基本工时： 43 10 0.94(min) 56.25 f L t V 三、三、 夹具设计夹具设计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计 专用的夹具。专用的夹具。 有老师分配的任务，我被要求设计第五道工序有老师分配的任务，我被要求设计第五道工序-铣槽铣槽 ，本夹具将用于，本夹具将用于 X63 卧式铣床。卧式铣床。 0.23 0 14mm 1、问题提出、问题提出 本夹具主要用来钻铣槽本夹具主要用来钻铣槽 的槽，同时对孔的同轴度及的槽，同时对孔的同轴度及 0.23 0 14mm 加工精度有一定的要求。且在铣槽后还要保证其精度要求，为了加工精度有一定的要求。且在铣槽后还要保证其精度要求，为了 使其误差减小，在工序工序二、工序三中的加工也得有精度要求。使其误差减小，在工序工序二、工序三中的加工也得有精度要求。 因此，在本道工序加工时，主要应考虑如何提高生产率、降低劳因此，在本道工序加工时，主要应考虑如何提高生产率、降低劳 动强度、提高加工质量。动强度、提高加工质量。 （二）夹具设计（二）夹具设计 1 1切削力和夹紧力计算切削力和夹紧力计算 (1)(1)刀具：刀具： 高速钢错齿三面刃铣刀高速钢错齿三面刃铣刀 160mm160mm z=24z=24 机床：机床： X63 卧式铣床卧式铣床 由由33 所列公式所列公式 得得 F V FzF w q u e y z X pF nd zafaC F 0 查表查表 9.49.48 8 得其中：得其中： 修正系数修正系数0 . 1 v k 30 F C83 . 0 F q0 . 1 F X z=24z=24 65 . 0 F y83 . 0 F u8 P a0 F w 代入上式，可得代入上式，可得 F=889.4NF=889.4N 因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。 安全系数安全系数 K=K= 4321 KKKK 其中：其中：为基本安全系数为基本安全系数 1.51.5 1 K 为加工性质系数为加工性质系数 1.11.1 2 K 为刀具钝化系数为刀具钝化系数 1.11.1 3 K 为断续切削系数为断续切削系数 1.11.1 4 K 所以所以 NKFF 7 . 1775 (2)(2)夹紧力的计算夹紧力的计算 选用夹紧螺钉夹紧机选用夹紧螺钉夹紧机 由由FKffN 21 其中其中 f f 为夹紧面上的摩擦系数，取为夹紧面上的摩擦系数，取25 . 0 21 ff F=F=+G+G G G 为工件自重为工件自重 z P N ff F N 4 . 3551 21 夹紧螺钉：夹紧螺钉： 公称直径公称直径 d=20mmd=20mm，材料，材料 4545 钢钢 性能级数为性能级数为 6.86.8 级级 MPa B 1006MPa B s 480 10 8 螺钉疲劳极限：螺钉疲劳极限： MPa B 19260032 . 0 32 . 0 1 极限应力幅：极限应力幅：MPa k kkm a 76.51 1lim 许用应力幅：许用应力幅： MPa Sa a a 3 . 17 lim 螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 s s s=3.54s=3.54 取取s=4s=4 得得 MPa120 满足要求满足要求 8 . 2 2 4 2 c H d F MPa d N c 15 43 . 1 2 经校核：经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠，满足强度要求，夹具安全可靠， 使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧，调节夹紧力调节装置，即可指使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧，调节夹紧力调节装置，即可指 定可靠的夹紧力定可靠的夹紧力 2.2.定位误差分析定位误差分析 由于槽的轴向尺寸的设计基准与定位基准重合，故轴向尺寸无基准不由于槽的轴向尺寸的设计基准与定位基准重合，故轴向尺寸无基准不 重合度误差。径向尺寸无极限偏差、形状和位置公差，故径向尺寸无基准重合度误差。径向尺寸无极限偏差、形状和位置公差，故径向尺寸无基准 不重合度误差。即不必考虑定位误差，只需保证夹具的花键心轴的制造精不重合度误差。即不必考虑定位误差，只需保证夹具的花键心轴的制造精 度和安装精度。度和安装精度。 3 3夹具设计及操作说明夹具设计及操作说明 如前所述如前所述, ,在设计夹具时在设计夹具时, ,应该注意提高劳动率应该注意提高劳动率. .为此为此, ,在螺母夹紧时在螺母夹紧时 采用开口垫圈采用开口垫圈, ,以便装卸以便装卸, ,夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床 工作台上有正确的安装位置工作台上有正确的安装位置, ,以利于铣削加工。结果，本夹具总体的感觉以利于铣削加工。结果，本夹具总体的感觉 还比较紧凑。还比较紧凑。 夹具上装有对刀块装置，可使夹具在一批零件的加工之前很好的对夹具上装有对刀块装置，可使夹具在一批零件的加工之前很好的对 刀（与塞尺配合使用）刀（与塞尺配合使用） ；同时，夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具；同时，夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具 在机床工作台上有一正确的安装位置，以有利于铣削加工。在机床工作台上有一正确的安装位置，以有利于铣削加工。 铣床夹具的装配图及夹具体零件图分别见附图中。铣床夹具的装配图及夹具体零件图分别见附图中。 参考资料：参考资料： 机床夹具设计手册机床夹具设计手册 机械制造工艺学课程设计指导书机械制造工艺学课程设计指导书 切削用量简明手册切削用量简明手册 机械加工工艺手册机械加工工艺手册 机械制造技术基础机械制造技术基础 机械精度设计基础机械精度设计基础
展开阅读全文