CA6140车床手柄座加工工艺规程及夹具设计

1 目 录 1 序言 3 1 1 设计目的 3 1 2 设计意义 3 1 3 现状分析 3 1 4 发展前景 4 2 零件的分析 5 2 1 零件的作用 5 2 2 零件的工艺分析 5 3 工艺规程设计 6 3 1 确定毛坯的制造形式 6 3 2 基面的选择 6 3 2 1 粗基准的选择 6 3 2 2 精基准的选择 7 3 3 制定工艺路线 7 3 4 机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定 9 3 5 确定切削用量及基本工时 12 4 夹具设计 24 4 1 问题的提出 24 4 2 夹具设计 24 4 2 1 定位基准的选择和定位元件及其他元件设计选择 24 4 2 2 切削力 夹紧力计算 夹紧装置的设计与选择 25 4 2 3 定位误差分析 26 4 2 4 夹具设计及操作的简要说明 27 总结 28 致谢 29 参考文献 30 附图 32 2 CA6140 车床手柄座工艺规程及夹具设计 摘要 本次设计内容涉及了机械加工工艺及机床夹具设计 金属切削机床 公差配合等多方面的知 识 此次我设计的 CA6140 车床手柄座工艺规程及夹具设计包括零件加工的工艺设计 工序设计以及专 用夹具的设计三部分 在工艺设计中要首先对零件进行分析 了解零件的工艺再设计出毛坯的结构 并 选择好零件的加工基准 关键是决定出各个工序的工艺设备及切削用量 然后进行专用夹具的设计 选 择设计出夹具的各个组成部件 如定位元件 夹紧元件 引导元件 夹具体与机床的连接部件以及其它 部件 计算出夹具定位时产生的定位误差 分析夹具结构的合理性与不足之处 并在以后设计中注意改 进 关键词 工艺 手柄座 切削用量 夹紧 定位 3 1 序言 1 1 设计目的 毕业之前进行这次设计是为了给我们将要毕业的大学生一次进一步学习和锻炼的机会 在整个毕业设计中提高了我们的设计能力 具体设计目的如下 1 培养我们解决机械加工工艺问题的能力 2 进一步培养我们识图 制图 运用和编写技术文件等基本技能 3 培养我们熟悉并运用有关手册 规范 图表等技术资料的能力 1 2 设计意义 我设计的课题是 CA6140 车床手柄座的工艺规程及夹具设计 设计的意义就在于 在设 计过程中了解该零件存在的问题 找出解决这些问题的方法 通过自己的设计对该零件的 结构进行进一步改进 以达到改善零件工作性能 提高零件工作效率的目的 对夹具创新设计的研究 对国内机械制造有着重要意义 1 保证加工精度 采用夹具安装 可以准确地确定工件与机床 刀具之间的相互位置 工件的位置精度 由夹具保证 不受工人技术水平的影响 其加工精度高且稳定 2 提高生产率 降低成本 用夹具装夹工件 无需找正便能使工件迅速地定位和夹紧 显著地减少了辅助工时 用夹具装夹工件提高了工件的刚性 因此可加大切削用量 可以使用多件 多工位夹具装 夹工件 并采用高效夹紧机构 这些因素均有利于提高劳动生产率 另外 采用夹具后 产品质量稳定 废品率下降 可以安排技术等级较低的工人 明显地降低了生产成本 3 扩大机床的工艺范围 使用专用夹具可以改变原机床的用途和扩大机床的使用范围 实现一机多能 例如 在车床或摇臂钻床上安装镗模夹具后 就可以对箱体孔系进行镗削加工 通过专用夹具还 可将车床改为拉床使用 以充分发挥通用机床的作用 4 减轻工人的劳动强度 用夹具装夹工件方便 快速 当采用气动 液压等夹紧装置时 可减轻工人的劳动强 度 1 3 现状分析 手柄座已经广泛被用到各个技术领域 它的存在使机床的操作很方便 大大提高了工 业领域生产的效率 随着技术的不断进步 生产都向着自动化 专业化和大批量化的方向 发展 这就要求企业提高生产率 提高利用率 减少浪费 降低成本 现阶段国内手柄座 的设计和制造还存在一些问题 设计水平不是很高 在零件的加工技术方面 国内技术水 平还不及西方发达国家那么先进 这些问题急需得到解决 设计中包含机床夹具的设计 国内外机床夹具的发展现状分析 国际生产研究协会的 4 统计表明 目前中 小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的 85 左右 现代生产 要求企业所制造的产品品种经常更新换代 以适应市场的需求与竞争 然而 一般企业都 仍习惯于大量采用传统的专用夹具 一般在具有中等生产能力的工厂里 约有数千甚至近 万套专用夹具 另一方面 在多品种生产的企业中 每隔 3 4 年就要更新 50 80 左右的 专用夹具 而夹具的实际磨损量仅为 10 20 左右 特别是近年来 数控机床 加工中心 成组技术 柔性制造系统等新加工技术的应用 对机床夹具提出了如下新的要求 1 能迅速而方便地装备新产品的投产 以缩短生产准备周期 降低生产成本 2 能装夹一组具有相似性特征的工件 3 能适用于精密加工的高精度机床夹具 4 能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具 5 采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置 以进一步减轻劳动强度和提高劳动 生产率 6 提高机床夹具的标准化程度 1 4 发展前景 机床夹具是机械加工不可缺少的部件 机床技术向高速 高效 精密 复合 智能 环保方向发展 在其带动下 夹具技术正朝着高精 高效 模块 组合 通用 经济方向 研究 1 高精化 高精机床加工精度提高 降低定位误差 提高加工精度对夹具制造精 度要求 机床夹具精度已提高到微米级 世界知名夹具制造公司都是精密机械制造企业 诚然 适应不同行业需求和经济性 夹具有不同型号 以及不同档次精度标准供选择 2 高效化 提高机床生产效率 双面 四面和多件装夹夹具产品越来越多 减少 工件安装时间 各种自动定心夹紧 精密平口钳 杠杆夹紧 凸轮夹紧 气动和液压夹紧 等 快速夹紧功能部件不断推陈出新 新型电控永磁夹具 夹紧和松开工件只需 1 2 秒 夹具结构简化 为机床进行多工位 多面和多件加工创造了条件 3 模块 组合化 夹具元件模块化是实现组合化的基础 利用模块化设计系列化 标准化夹具元件 快速组装成各种夹具已成为夹具技术开发基点 省工 省时 节材 节 能 体现各种先进夹具系统创新之中 模块化设计为夹具计算机辅助设计与组装打下了基 础 应用 CAD 技术 可建立元件库 典型夹具库 标准和用户使用档案库 进行夹具优化 设计 为用户三维实体组装夹具 4 通用 经济化 夹具通用性直接影响其经济性 采用模块 组合式夹具系统 一次性投资比较大 夹具系统可重组性 可重构性及可扩展性功能强 应用范围广 通用 性好 夹具利用率高 收回投资快 才能体现出经济性好 德国戴美乐公司孔系列组合焊 接夹具 仅用品种 规格很少的配套元件 即能组装成多种多样焊接夹具 元件功能强 使夹具通用性好 元件少而精 配套费用低 经济实用 很有推广应用价值 5 2 零件的分析 2 1 零件的作用 图 2 1 CA6140 车床手柄座零件图 CA6140 lathe handle seat detail drawings 题目所给的零件是 CA6140 车床的手柄座 它位于车床操作机构中 可同时操纵离合器 和制动器 即同时控制主轴的开 停 换向和制动 操作过程如下 当手把控制手柄座向 上扳动时 车床内部的拉杆往外移 则齿扇向顺时针方向转动 带动齿条轴往右移动 通 过拨叉使滑套向右移 压下羊角形摆块的右角 从而使推拉杆向左移动 于是左离合器接 合 主轴正转 同理 当手把控制手柄座向下扳动时 推拉杆右移 右离合器接合 主轴 反转 当手把在中间位置时 推拉杆处于中间位置 左 右离合器均不接合 主轴的传动 断开 此时齿条轴上的凸起部分正压在制动器杠杆的下端 制动带被拉紧 使主铀制动 手柄与该零件通过 mm 孔连接 机床内部零件通过 mm 孔与手柄座连接 即 CA6140 车25 10 床手柄座的作用是实现运动由外部到内部的传递 2 2 零件的工艺分析 CA6140 车床手柄座有多处加工表面 其间有一定位置要求 分述如下 1 以 为中心的加工表面825H 这一组的加工表面有 的孔 以及上下端面 下端面为 的圆柱端面 孔壁上825H 45 6 有距下端面 11mm 与 孔中心轴所在前视面呈 角的螺纹孔 尺寸为 M10 另外还825H 30 有一个尺寸为 6H9mm 的键槽 孔与键槽的总宽度为 27 3H10mm 2 以 为中心的加工表面714 该组的加工表面有 的孔 有位置要求 加工时测量深度为 25mm 钻孔深度为714 28mm 上孔壁有一个 配铰的锥销通孔 该通孔有位置要求 以及 孔的端面 5 714H 3 以 为中心的加工表面710H 本组的加工表面有 的孔 两个 及其两个内端面 对称 两端面均有位置要求 710 端面之间的距离为 mm 孔除了有位置要求以外还有平行度的形状公差要求 与 234 孔壁之间的平行度公差为 825H 2 4 以 为中心的加工表面 这组的加工表面有 的孔 该孔通至 上的槽 并有位置要求 5 85H 由上面的分析可知 加工时应先加工完一组表面 再以这组加工后的表面为基准加工 另外一组 3 工艺规程设计 3 1 确定毛坯的制造形式 选择毛坯应考虑的因素有 零件的力学性能要求 零件的结构形状和外廓尺寸 生产 纲领和批量 现场生产条件和发展等 我此次设计的 CA6140 车床手柄座零件的材料为 HT15 33 重量为 0 73kg 手柄座 在使用过程中不经常的变动 它只起支撑的作用 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 根 据选择毛坯应考虑的因素 该零件体积较小 形状较复杂 外表面采用不去除材料方法获 得粗糙度请求 由于零件生产类型为大批量生产 而砂型铸造生产成本低 设备简略 故 本零件毛坯采用砂型铸造 由于零件上孔都较小 且都有严格的表面精度请求 故都不铸 出 留后续机械加工反而经济实用 3 2 基面的选择 基面选择是工艺设计中的重要工作之一 基面选择正确与合理 可以使加工质量得到 保证 生产率得以提高 否则 加工工艺过程中会问题百出 更有甚者 还会造成零件大 批报废 使生产无法正常进行 7 3 2 1 粗基准的选择 对于零件而言 尽可能选择不加工表面为粗基准 而对有若干个不加工表面的工件 则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准 粗基准选择应为后续加 工提供精基准 由于该零件毛坯没有铸孔 故只能以 3 个主要端面为基准 由于 45mm 小 端面表面粗糙度为 Ra3 2mm 若直接以大端面为粗基准 恐不能一次达到加工精度 故先 以 45mm 小端面为粗基准 粗铣 45mm 大端面 再以 45mm 大端面为基准 粗 半精铣 小端面 并保证尺寸 43mm 3 2 2 精基准的选择 主要考虑基准重合的问题 用设计基准作为定位基准 实现 基准重合 以免产生基 准不重合误差 有多种方案可供选择时应选择定位准确 稳定 夹紧可靠 可使夹具结构 简单的表面作为精基准 当设计基准与工序基准不重合时 应该进行尺寸换算 这在以后 还要专门计算 此处不再重复 3 3 制定工艺路线 拟定工艺路线的内容除选择定位基准外 还要选择各加工表面的加工方法 安排工序 的先后顺序 确定加工设备 工艺装备等 制定工艺路线的出发点 应当是使零件的几何 形状 尺寸精度等技术要求能得到合理的保证 在生产纲领已确定为大批量生产的条件下 可以考虑采用万能性机床配以专用工夹具 并尽量使工序集中来提高生产率 除此以外 还应当考虑经济效果 以便使生产成本尽量下降 1 工艺路线方案一 铣 45mm 圆柱小端面 粗铣 45mm 圆柱大端面 保证尺寸 43mm 钻 扩 铰 25H8mm 孔 钻 粗铰 精铰 10H7mm 孔 钻 粗铰 精铰 14H7mm 孔 钻 攻 M10mm 螺纹孔 拉键槽 6H9mm 保证尺寸 27 3H10mm 钻 铰 5mm 圆锥孔 铣 14 43mm 槽 保证尺寸 14mm 深度 43mm 钻 铰 5 5mm 孔 去锐边 毛刺 终检 入库 2 工艺路线方案二 粗铣 45mm 圆柱大端面 半精铣 45mm 圆柱小端面 保证尺寸 43mm 钻 扩 铰 25H8mm 孔 8 粗铣 14H7mm 孔端面 钻 粗铰 精铰 14H7mm 孔 钻 铰 5mm 圆锥孔 钻 粗铰 精铰 10H7mm 孔 钻 攻 M10 螺纹孔 拉键槽 6H9mm 保证尺寸 27 3H10mm 铣 14 43mm 槽 保证尺寸 14mm 深度 43mm 钻 铰 5 5mm 孔 去锐边 毛刺 终检 入库 3 工艺方案的比较与分析 上述两个方案差别在两点 一是方案一先加工有 Ra3 2mm 表面精度请求的小端面 再加 工大端面 而方案二是先粗铣大端面 再加工小端面 二是方案一将 5mm 圆锥孔和 10mm 孔按部就班次序加工 而方案二显得更机动聪慧 看出这两个孔的定位方法 夹紧方法雷同 故而在一台机床上同时加工出来 另外 方案一没有铣 14mm 孔端面 但由于 14mm 孔有严 格深度请求 故最好还是粗铣一遍 两套方案显然方案二更简洁更契合请求 但正如前面所分析的 方案二将 5mm 圆锥孔 和 10mm 孔的加工合并在一道工序中 虽然减少了装夹次数 简化了工艺设计 但在一道工 序中完成这两个钻孔 由于两孔的加工深度 加工刀具尺寸 加工时产生的轴向力等等都相差 较大 且两孔的加工精度请求都较高 显然组合机床不实用 如果采用摇臂钻床 对于大批 量生产 则要频繁调换钻头刀具 大大增长了劳动强度 降低了生产效率 因此 决定还 是将两个孔离开加工 综上所述 零件的最后加工路线如下 4 工艺方案的断定 粗铣 45mm 圆柱大端面 以 45mm 圆柱小端面为定位基准 粗铣 半精铣 45mm 圆柱小端面 以 45mm 大端面为定位基准 钻 扩 铰 25H8mm 孔 以 45mm 圆柱大端面为定位基准 钻 粗铰 精铰 10H7mm 以 25H8mm 孔和 45mm 圆柱小端面为基准 粗铣 14mm 孔端面 利用 45mm 圆柱小端面 25H8mm 孔和 10H7mm 孔定位 保证尺 寸 43mm 钻 粗铰 精铰 14H7mm 孔 定位与 工序雷同 保证孔深度 25mm 钻 攻 M10mm 螺纹孔 定位与 工序雷同 钻 铰 5mm 圆锥孔 定位与 工序雷同 拉键槽 6H9mm 为便于加工 以 45mm 圆柱小端面 10H7mm 孔和 14H7mm 孔端面定位 同 时要保证尺寸 27 3H10mm 铣 14 43mm 槽 定位与 工序雷同 保证尺寸 43mm 钻 铰 5 5mm 孔 定位与 工序雷同 9 去锐边 毛刺 尤其注意 25H8mm 孔表面可能因为钻 M10mm 螺纹孔以及插槽带来的表面 鳞次损伤 终检 入库 3 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 HT15 33 硬度为 HBS165 187 毛坯的重量约为 1Kg 生 产类型为大批量生产 采用砂型铸造 相关数据参见零件图 据以上原始资料及加工路线 分别确定各加工表面的机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸如下 由于所有孔均有精度请求 且尺寸小 均不铸出 故仅断定三个端面的相干尺寸 查表断定加工余量 砂型铸造 材料为灰铸铁 机器造型 公差等级为 CT8 12 取 CT10 加工余量等级 E G 取 G 切削余量 查 4 表 2 4 基础尺寸小于 100mm 加工余量为 1 4mm 基础尺寸小于 63mm 加工余量为 0 7mm 铸件公差等级 查 4 2 3 表 基础尺寸小于 100mm 取 3 2mm 基础尺寸小于 63mm 取 2 8mm 1 45mm 圆柱两端面毛坯尺寸及加工余量 根据工序要求 45mm 圆柱两端面经过两道工序 先粗铣 45mm 圆柱大端面 再粗 半精铣 45mm 圆柱小端面 各步余量如下 粗铣 查 3 表 5 45 其余量值规定 对于小端面 50mm 为 1 0 2 0mm 现取 1 8mm 表 5 49 粗铣平面的厚度偏差 30mm 为 0 25 0 39mm 现取 0 30mm 半精铣 由 3 表 5 47 其余量规定值为 1 0mm 故铸造毛坯的基础尺寸为 43 1 2 1 8 1 0 47mm 又根据前面铸件尺寸公差标准 值 取尺寸公差为 2 8mm 故 毛坯的名义尺寸 43 1 2 1 8 1 0 47mm 毛坯的最小尺寸 47 1 4 45 6mm 毛坯的最大尺寸 47 1 4 48 4mm 粗铣大端面后的最大尺寸 43 1 0 1 2 45 2mm 粗铣大端面后的最小尺寸 45 2 0 30 44 9mm 粗铣小端面后的最大尺寸 43 1 0 44mm 粗铣小端面后的最小尺寸 44 0 30 43 7mm 精铣后尺寸与零件尺寸雷同 但由于设计零件图纸并未给出具体的公差等级 现按 1 表 5 29 粗铣 精铣所能达到的经济精度取 IT8 0 039 按入体原则取值 故精铣后尺寸为 43 0 039 42 961mm 2 14H7mm 孔端面毛坯尺寸及加工余量 10 根据工序请求 14H7mm 孔端面仅由粗铣得到 故 14H7mm 孔端面距 25H8mm 孔中 心线的毛坯基础尺寸为 43 1 2 44 2mm 故 毛坯的名义尺寸 43 1 2 44 2mm 毛坯的最大尺寸 44 2 1 4 45 6mm 毛坯的最小尺寸 44 2 1 4 42 8mm 粗铣后尺寸应于零件图尺寸雷同 但由于零件图纸并未给出具体的公差等级 现按前 面粗铣平面厚度偏差取 0 28mm 故粗铣后的尺寸为 43 92mm 其他毛坯尺寸由于零件图 纸未做具体的工序尺寸请求 且对后面诸孔 槽的加工影响不大 仅荒铣即可 故不再一 一赘述分析 3 其他尺寸及其加工余量的断定 其他工序尺寸包含 5 个孔 2 个槽 1 个螺纹孔的基础尺寸 现仅分析重要的 5 个孔的 加工余量及尺寸偏差 5 个孔均不铸出 机械加工出来 根据 1 由于 5 个孔的表面粗糙 度请求均较高 所以都要经过精铰工序 具体工序尺寸和加工余量为 1 25H8mm 孔 Ra 1 6mm 根据 1 表 3 2 10 加工该孔的工艺为 钻 扩 铰 钻孔 23mm 扩孔 24 8mm 2Z 1 8mm Z 为单边加工余量 铰孔 25H8mm 表 2 1 工序尺寸表 Procedure sizes table 工序名称 基本尺寸 加工余量 工序尺寸 钻 23 0 23 扩 23 1 8 24 8 铰 24 8 0 2 25 2 10H7mm 孔 Ra 1 6mm 根据 1 表 3 2 9 加工该孔的工艺为 钻 粗铰 精铰 钻孔 9 8mm 粗铰 9 96mm 精铰 10H7mm 表 2 2 工序尺寸表 Procedure sizes table 工序名称 基本尺寸 加工余量 工序尺寸 钻 9 8 0 9 8 粗铰 9 8 1 8 9 96 精铰 9 96 0 2 10 3 14H7mm 孔 Ra 1 6mm 11 根据 1 表 3 2 9 加工该孔的工艺为 钻 扩 粗铰 精铰 钻孔 13 0mm 扩孔 13 85mm 2Z 0 85mm Z 为单边加工余量 粗铰 13 95mm 精铰 14H7mm 表 2 3 工序尺寸表 Procedure sizes table 工序名称 基本尺寸 加工余量 工序尺寸 钻 13 0 13 扩 13 0 85 13 85 粗铰 13 85 0 1 13 95 精铰 13 95 0 05 14 4 5mm 圆锥孔 Ra 1 6mm 由于零件图纸未给出具体的公差等级 现也按 H7 公差等级加工 按 1 表 3 2 9 加 工该孔的工艺为 钻 精铰 钻孔 4 8mm 精铰 5H7mm 表 2 4 工序尺寸表 Procedure sizes table 工序名称 基本尺寸 加工余量 工序尺寸 钻 4 8 0 4 8 精铰 4 8 0 2 5 5 5 5mm 孔 Ra 3 2mm 由于也未给出公差等级 现同样按 5mm 圆锥孔加工方法 钻 精铰 钻孔 4 8mm 精铰 5 5H7mm 表 2 5 工序尺寸表 Procedure sizes table 工序名称 基本尺寸 加工余量 工序尺寸 钻 4 8 0 4 8 精铰 4 8 0 7 5 5 6 外圆表面延轴线方向长度方向的加工余量及公差 端面 825H 查 1 表 2 2 2 5 取端面长度余量均为 2 5mm 均为双边加工 铣削加工余量为 粗铣 1mm 12 精铣 0 2mm 7 其他尺寸直接铸造得到 由于本设计规定的零件为大批量生产 应该采用调整加工 因此在计算最大 最小加 工余量时应按调整法加工方式予以确认 3 5 确定切削用量及基本工时 1 工序 的切削用量及基本工时的确定 粗铣 大端面 45 选择机床 X51 立式铣床 主电动机功率为 4 5kw 刀具选择 高速钢镶齿套式面铣刀 直径 D 50mm 齿数 Z 16 T 180min 见 5 表 14 71 md160 根据查 5 表 14 71 取每齿进给量 又 知 Zmfz 3 0 map3 in 35Vc查 in 8 6910 3510rdnc 查查 按机床选取铣刀转数 1 表 4 2 36 则 mi n机 实际切削速度 min 7 3210650dVc 机机 工作台每分钟进给量 i 1 Znfz 机 查 5 表 15 18 切入长度和切出长度分别取为 l2l2 查 1 表 6 2 7 知 基础工时 min 32 0145 821 fVlt 2 工序 的切削用量及基本工时的确定 粗 半精铣 凸台端面 45 粗铣 凸台端面 45 选择机床 X51 立式铣床 刀具选择 高速钢镶齿套式面铣刀 粗铣 半精铣 map8 3 map2 1 由前面加工余量的分析可知此处 直径 D 50mm 齿数 Z 16 见 5 表 10 40 map3 T 180min 见 5 表 14 71 md160 13 取每齿进给量 Zmfz 3 0 根据查 5 表 14 71 得 in 1 35Vc查 in 8 6910 350rdnc 查查 按机床选取 min r机 实际切削速度 min 7 3210650 rdVc 机机 工作台每分钟进给量 i 1 Znfz 机 查 5 表 15 18 切入长度和切出长度分别取为 l2l2 基本工时 min 19 0324521 fVlt 半精铣 凸台端面 45 选择机床 X51 立式铣床 刀具选择 高速钢镶齿套式面铣刀 直径 D 50mm 齿数 Z 16 见 5 表 10 40 根据查 5 表 14 71 及考虑到此步加工为半精铣取每齿进给量 Zmfz 2 0 加工余量为 Z 1mmmap1 切削速度为 in 1 35Vc查d60 min 8 6910 10 rnc 查查 选用主轴转速为 则 i 5rn机 实际切削速度 in 7 3210650dVc 机机 工作台进给量 mi 82 Znfz 机 14 基本工时 min 28 014521 fVlt 3 工序 的切削用量及基本工时的确定 钻 扩 铰 通孔 825H 机床选择 Z535 1 表 4 2 14 钻孔 m2 选择 高速钢锥柄标准麻花钻 见 1 表 3 1 6 3 2 表 2 7 和 1 表 4 2 16 0 4 fr 机 2 表 2 15 硬度 200 21715incVm查 01528 min 3cnrD 查查 按机床选取 1 表 4 2 5 9 ir机 实际切削速度 23194 08 in cV 机机 10 基本工时 1 表 6 2 5 其中 和 分别为刀具248 6 mi 95 ltnf 机 机 1l2 的切入长度和超出长度 查 5 表 15 9 取 l1 l32 扩孔 m084 2 选择 高速钢锥柄扩孔钻 1 表 3 1 8 由 2 表 2 10 得扩孔钻扩 孔时的进给量 并由 1 表m80 24 rmf 8 0 7 4 2 16 取 0 72 fr 机 扩孔钻扩孔时的切削速度 钻ccV 21 3 由 2 表 2 15 得 故 14 mincV钻 min 7 412 32 3cc 钻 i 8960 710rDVnc 15 按机床选取 68 minr 机 实际切削速度 24 865 9 min 10cDV 机机 基本工时 公式由 5 表 15 7 查得 123 in 6 7ltnf 机 机 铰 孔 825H 选择 高速钢锥柄机用铰刀 1 表 3 1 17 m 由 2 表 2 24 得 rmf 5 1 0 map25 0 1 in 8 4Vc 由 1 表 4 2 16 得 2机 in 102 52 84 0rDVncc 按机床选取 则 68 mir 机 实际切削速度 min 3 510680dnVc 机机 基本工时 1243 i ltf 机 机 4 工序 的削用量及基本工时的确定 钻 粗铰 精铰 孔 710H 机床选择 Z525 1 表 4 2 14 钻 孔 10 选择 高速钢锥柄麻花钻 1 表 3 1 6 m8 9 由 2 表 2 7 和 1 表 4 2 16 查得 0 17 fr 机 2 表 2 15 23incV查 02374 min 9 8cnrd 查查 按机床选取 6 inr机 16 实际切削速度 min 54 29108 60dnVc 机机 基本工时 1243 in 9 7ltf 机 机 粗铰 孔 m96 选择 的高速钢锥柄机用铰刀 1 表 3 1 17 由 2 表 2 24 和 1 表 4 2 15 查得 1 3 fr 机 min6Vc查 0619 85 min cnrd 查查 按机床选取 inr机 实际切削速度 in 1 6109 50dVc 机机 基本工时 1243 mi 9ltnf 机 机 精铰 孔 m10 选择 的高速钢锥柄机用铰刀 1 表 3 1 17 由 2 表 2 24 和 1 表 4 2 15 查得 rf 81 0 机 min6Vc查 0619 min cnrd 查查 按机床选取 5 ir机 实际切削速度 min 12 609510dnVc 机机 17 基本工时 min 30 81 952421 机机 fnlt 5 工序 的切削用量及基本工时的确定 粗铣 孔端面H74 机床选择 X51 立式铣床 刀具选择 高速钢镶齿套式面铣刀 直径 D 40mm 齿数 Z 14 由上文中加工余量知 map3 取每齿进给量 Zfz 0 根据查 5 表 14 71 得 in 6 34Vc 查 min 81256 3401rdnc 查查 按机床选取铣刀转数 1 表 4 2 36 则 i n机 实际切削速度 in 4 31025810dVc 机机 工作台每分钟进给量 mi 6 Znfz 机 查 5 表 15 18 切入长度和切出长度分别取为 ml8 61 l5 12 按 1 表 6 2 5 基础工时 min 1 036821 fVlt 6 工序 的切削用量及基本工时的确定 钻 扩 粗铰 精铰 的孔 mH714 机床选择 Z525 1 表 4 2 14 1 钻 孔 m13 选择 高速钢锥柄麻花钻 1 表 3 5 6 由 2 表 2 7 和 1 表 4 2 16 查得 0 36 fr 机 2 表 2 15 14mincV查 18 100143 min cVnrD 查查 按机床选取 27 ir机 实际切削速度 1327 10 min 0cnV 机机 基本工时 1284 6 i 7 ltf 机 机 2 扩孔 m85 13 选择 高速钢锥柄扩孔钻 1 表 3 1 8 由 2 表 2 10 得扩孔钻扩 孔时的进给量 并由 1 表m85 13 rmf 6 0 5 4 2 16 取 rmf 48 0 机 扩孔钻扩孔时的切削速度 钻ccV 21 3 由 2 表 2 15 得 故 in 1Vc钻 min 5 132 312 3cc 钻 i 2678 1501rDnc 按机床选取 mi 97r 机 实际切削速度 in 2 410nVc 机机 基本工时 mi1 8 9732 机机 flt 3 粗铰 孔 m95 13 选择 高速钢锥柄机用铰刀 1 表 3 1 17 由 2 表 2 24 查得 19 rmf 0 1 5 map15 0 in 8 4Vc in 829 3 4 rDVncc 按机床选取 1 表 4 2 15 10 inr 机 实际切削速度 min 13 610495 3Vc 机机 1 表 4 2 16 0 81 fmr 机 基本工时 128430 1 in ltnf 机 机 4 精铰 孔 14 选择 高速钢锥柄机用铰刀 1 表 3 1 17 m 由 2 表 2 24 查得 rf 0 1 5 map15 0 in 8 4Vc in 829 3 4 rDVncc 1 表 42 16 0 62 fmr 机 按机床选取 140 inn机 实际切削速度 min 15 6040dVc 机机 基本工时 1283 i 4 6ltnf 机 机 7 工序 的切削用量及基本工时的确定 钻 底孔 攻螺纹 M10mm 5 8 机床选择 Z525 1 表 4 2 14 钻 底孔 m5 8 选用 高速钢锥柄麻花钻 1 表 3 1 6 由 2 表 2 7 和 1 表 4 2 16 查得 0 28 fr 机 20 2 表 2 15 16 mincV 查 0016 min 8 5cnrD 查查 按机床选取 4 ir机 实际切削速度 min 5 140 8510dnVc 机机 基本工时 23 in 4 ltf 机 机 攻螺纹 M10mm 刀具选择 选择 M10mm 高速钢机用丝锥 等于工件螺纹的螺距 查 1 表 3 1 48 即 f mp5 1 m5 1 in 7Vc查 min 239105 70rdnc 查查 按机床选取 ir机 实际切削速度 in 54 810270dnVc 机机 基本工时 计算公式由 5 表 15 22 查得 mi 5321 flt机 其中 和 分别为刀具的切入长度和超出长度 查 5 表 15 3 取 1l2 ml31 8 工序 的切削用量及基本工时的确定 加工 的锥销通孔 m5 机床选择 Z525 1 表 4 2 14 钻 的圆锥孔 4 刀具选择 选择 的高速钢锥柄麻花钻m8 4 由 2 表 2 7 和 1 表 4 2 16 查得 21 0 1 fmr 机 2 表 2 15 2incV查 min 13268 400 rdnc 查查 按机床选取 ir机 实际切削速度 min 5 2018 4360dnVc 机机 基本工时 i 2921 机机 flt 铰 的孔 m5 刀具选择 选择 的高速钢锥柄机用铰刀 1 表 3 1 17 m5 由 2 表 2 7 和 1 表 4 2 16 查得 0 6 fr 机 inVc查 min 17 3825610rdnc 查查 按机床选取 9 inr机 实际切削速度 053926 1 in 1cdV 机机 基本工时 mi 0 62 机机 fnlt 9 工序 的切削用量及基本工时的确定 拉键槽 6H9mm 机床选择 选用卧式内拉床 L6120 刀具选择 选用键槽拉刀 拉削余量为 3 5mm 5 表 10 44 查 5 表 14 118 确定拉键槽时的键槽拉刀的单面升齿为 0 06mm 查 5 表 8 76 确定 拉削速度为 3 6m min 查 5 表 15 32 知切削工时 zvfklZtb10 22 式中 单面余量为 3 5mmbz l 拉削长度 43mm 考虑校准部分 的长度系数取 1 2 K 考虑机床反行程系数 取 1 4 v 拉削速度 拉刀单面升齿zf Z 拉刀同时工作齿数 plz P 拉刀齿距 mlp9 8435 1 251 所以拉刀同时工作数 5 plZ 拉削工时 in2406 310145 t 10 工序 的切削用量及基本工时的确定 铣 14 43mm 槽 机床选择 选用 X62 型铣床 刀具选择 选用高速钢三面刃圆盘铣刀 整体直齿铣刀 刀md10 20 Z 具寿命 查 5 表 14 78 min120 T 1 根据 1 表 3 1 27 知 粗铣 选定ae8 3mae5 因 走刀次数 次 故走刀次数 N 为 9 次 最后一次 3mm 6 8130 N ea 根据零件形状 确定走刀长度为 l 37mm 2 决定每齿进给量 Zf 查 1 表 4 2 38 知 X62 型铣床的功率为 7 5KW 中等刚度 根据表 3 3 2 zmfZ 3 0 2 现选取 fZ 3 决定切削速度 和每分钟进给量机cVfV 由每齿进给量 查 5 表 14 78 得 Zmfz 3 0 23 min 58Vc 查 min 1840510rdnc 查查 按机床选取铣刀转数 1 表 4 2 39 则 i 9n机 实际切削速度 min 6 59100dVc 机机 工作台每分钟进给量 i 14023 Znfz 机 4 计算基本工时 fmVlt210 式中 l 37mm 根据 5 表 15 16 查得 切入长度和超出长度 ml162421 则 in05 637210 fmVlt 总时间 i4 9 0 Nt 11 工序 的切削用量及基本工时的确定 钻 铰 的孔 m5 机床选择 Z525 1 表 4 2 14 钻 孔 m8 4 刀具选择 选择 的高速钢锥柄麻花钻m8 4 由 2 表 2 7 和 1 表 4 2 16 查得 0 1 fr 机 2incV查 min 13268 400rdnc 查查 按机床选取 ir机 实际切削速度 min 5 201368 40ndVc 机机 24 基本工时 min 075 1362 521 机机 fnlt 铰 孔 m5 刀具选择 选择 的高速钢锥柄机用铰刀 1 表 3 1 17 m5 由 2 表 2 7 和 1 表 4 2 16 查得 0 6 fr 机 inVc查 min 42 375 610rdnc 查查 按机床选取 9 inr机 实际切削速度 in 7 6103925 0dVc 机机 基本工时 mi 4 392 1 机机 fnlt 4 夹具设计 机床夹具是在金属切削加工中 用以准确地确定工件的位置 并将其牢固地夹紧 以 接受加工的工艺装备 它的主要作用是 使工件定位和夹紧 可靠地保证工件的加工质量 提高加工效率 减轻劳动强度 充分发挥和扩大机床的工艺性能 因此 机床夹具在机械 制造中占有重要的地位 10 它广泛地应用于机械制造过程的切削加工 热处理 装配 焊接和检测等工艺过程中 机床夹具有很多种类型 其中专用夹具是指专为某一工件的某道工序的加工而专门设计的 夹具 具有结构紧凑 操作迅速 方便等优点 故机床专用夹具设计是一项重要的技术工 作 专用夹具通常由使用厂根据要求自行设计和制造 适用于产品固定且批量较大的生产 4 1 问题的提出 本次设计我选择了工序 钻 的孔的专用夹具 本夹具主要用来在立式钻床mH714 Z525 上钻孔 刀具为 的高速钢锥柄麻花钻 该工序要求 孔检查长为 3 m13 m25 孔轴线距 孔轴线的距离为 还要保证孔的精度要求 在此基础上考虑提高生产m25 25 效率 降低劳动强度 提高加工质量 4 2 夹具设计 4 2 1 定位基准的选择和定位元件及其他元件设计选择 经过我的分析 在本夹具设计中定位方案选择一面两销定位 一面为 小端面 m45 然后选择两定位销 在 孔和 孔处各安装一定位销实现完全定位 一面限制了m25 10 三个自由度 一个定位销限制了一个自由度 两个定位销一起又限制了一个自由度 该工序要求 孔检查长为 孔轴线距 孔轴线的距离为 由于13 m25 7 小端面经过半精铣 精度比较高 因而工序以 小端面 孔和m45 4m25 孔定位 保证孔深 同时便于立式钻床加工 10m25 在上述的定位元件中 定位销选择固定式定位销 查 6 表 2 1 2 选择 和 A 两定位销 32 A 由于被钻孔直径大于 时 易采用固定式钻模 由 6 表 3 3 1 查得 所以本夹具10 体选择固定式钻模 其在使用时被固定在钻床工作台上 钻模板是供安装钻套用的 钻模 板多装配在夹具体或支架上 考虑到本工序的加工要求 在本夹具设计中选择固定式钻模 板 它和钻模夹具体的连接采用销钉定位 用螺钉紧固成一整体 结构刚度好 加工孔的 位置精度较高 钻套选择 考虑到加工要求 查 6 表 2 1 47 选择快换钻套 规格为 其标准为 材料为 根据实际生产需要 选择气缸m2014 19862 TGBAT10 夹紧机构 由气缸活塞推动槽面压块直接夹紧工件 4 2 2 切削力 夹紧力计算 夹紧装置的设计与选择 在机械加工过程中 工件将受到切削力 离心力 惯性力等外力的作用 为了保证在 这些外力作用下 工件仍能在夹具中保持由定位元件所确定的加工位置 而不致发生振动 或位移 一般在夹具机构中都必须设置一定的夹紧装置 将工件可靠地夹紧 在本设计方案中选用的是气缸夹紧机构 夹具方向水平向左 通过槽面压块的作用直 接夹紧工件 具体夹紧装置见附图 这种夹紧装置简单实用 且对于大批量生产能较快装 夹工件 劳动强度较小 可提高劳动生产率 在本工序中刀具为高速钢锥柄麻花钻 钻头直径为 每转进给量为 mD13 切削力为 0 36 fmr 机 查 6 表 1 2 7 pfKDfF8 0427 其中 为修正系数 查 6 表 1 2 8 知 p 26 取 得6 0 19 HBKp 180 97 0 18 90 6 6 HBKp237 3 4274278 8 NDfFpf 在计算夹紧力时要考虑安全系数 41K 其中 基本安全系数1K 加工性质系数2 刀具钝化系数3 断续切削系数4K 查表得 5 1 1 2 3 K1 4 则 287NFf 实际夹紧力为 查 6 表 1 2 11 21uWfN 其中 和 为夹具定位面及夹紧面上的摩擦系数 由 6 表 1 2 12 查得 1u2 25 01 u 因此实际夹紧力为 经分析实际上气缸产生的实际夹 5742 0 821 NuKFfN 紧力大于 故本夹具可安全工作 574 4 2 3 定位误差分析 定位误差是指由于定位不准确引起的某一工序的尺寸和位置精度要求方面的加工误差 对于夹具设计中采用的定位方案只要可能产生的定位误差小于工件相应尺寸或位置公差的 即可认为定位方案符合加工要求 21 3 对于本次设计的夹具 需保证的尺寸要求 孔深 保证加工孔轴线与 孔m25m25 轴线垂直距离为 对于 的要求 由于定位基准也是 圆柱小端面 故基准m7254 不重合误差为零 且由于 圆柱小端面经过半精铣 表面粗糙度达到 故4 Ra 3 可认为 圆柱小端面的平面度误差为零 即不存在基准位置度误差 综上所述 只要45 支撑面的标准尺寸得到保证 是不存在定位误差的 对于本工序要求 定位基准与工序基准同为 孔和 孔中心线 故基准不重m25 10 27 合误差为零 基准位置度误差则取决于两孔直径尺寸公差以及圆度误差 由于两孔的表面 精度都达到 都经过精铰 故基准位置误差也可以忽略 只要两定位销的标准mRa6 1 尺寸以及相对位置关系得到保证 定位误差也是很小的 综上所述 该定位方案是符合加工要求的 4 2 4 夹具设计及操作的简要说明 如前所述 在设计夹具时 为提高生产率 首先想到是怎么样方便的安装和拆卸 本 道工序是采用了气缸夹紧的方式 由于本夹具是对工件进行钻孔 因此在铅直方向受到很 大的冲击力 故在其相应的方向上应适当的考虑强度上的要求 并设法减少夹具的的占地 面积 使之很方便的操作和快速的切换工件 因此 应设法解决上述问题 目前采取的措施有 提高毛坯的精度 使最大切削深度 降低 以降低切削力 夹具体上装有快换钻套 使夹具在一批零件之间能加工不同要求的 零件 本夹具在安装工件时 应先通过气缸调节夹紧工件的槽面压块退出足够空间 以便安 装工件 然后使工件的 孔穿过 定位销 使工件底部的 孔穿过mH825 25 AmH710 定位销 将 圆柱小端面紧靠在定位板上的支撑面上 这样工件以 圆3210 A4 45 柱小端面为定位基准安装 工件装好后 气缸推动槽面压块使其紧靠 圆柱大端面 并夹紧工件 加工完成后 只需通过气缸调节槽面压块即可取下工件 夹具在使用中 应注意检查钻套的磨损情况 如果磨损后不能精确保证加工精度 则 需要更换钻套 本夹具平面垫圈是受力部件 夹紧时检查其是否发生受力变形 如果变形 应及时设法修正 这样才能保证加工精度 为使其变形小 需要严格控制夹紧力 钻床夹具装配图见附图 2 28 总结 在毕业前的最后一次设计即毕业设计即将结束了 对于我们大学生来说 这是一项很 重要的工作 它是对我们大学四年来所学专业知识的一次综合考察 虽然说每个人只有一 个设计题目 但它需要用到我们学过的很多知识 而且需要我们查阅大量的资料 当然在 设计期间我也确实查阅了图书馆大量的相关书籍 并且从网上下载了图书馆中没有的书籍 资料 老师分配给我们的设计题目虽然看似简单 但是做起来并不是那么容易 在设计过 程中会遇到这样那样的问题 我想这也是正常的 毕竟有些知识以前并没有深入学习 我 们都非常重视这次毕业设计 都以认真的态度对待这次毕业设计 因为它是我们走上工作 岗位前的一次综合测评 也是一次动手实践的好机会 在寒假前指导老师就已经把这次毕业设计题目给了我们 所以我也在寒假期间仔细复 习了设计要用到的以前学习的知识 一个寒假下来我在大脑中对本次毕业设计已有了一定 的构思 因为专业的关系 我设计的是 CA6140 车床手柄座的工艺规程及夹具设计 寒假回 来后我们去参加工厂实习 借此机会我仔细得了解了 CA6140 车床 实习回来后进入设计阶 段 通过指导老师的指导和查阅相关书籍我的设计工作一天天的进行 在此过程中 我发 现自已还有很多东西要学习 专业知识方面自己还有要强化的地方 随着设计工作的深入 我的设计工作在一项一项的完成 工艺设计 二维图形绘制 三维图形绘制 工序卡片的制作 说明书的编写等 每当完成一项工作时我都会有很大的 成就感 在设计过程中我是边复习边学习 整个过程下来感觉到自己的专业知识扎实了很 多 通过将近四个月的不懈努力 我的毕业设计马上就完成了 虽然过程很辛苦 但是我 感到很充实 在这个过程中我复习了大学四年中学过的很多知识 同时我也学习了不少新 的知识 就拿 Pro e 软件来说 以前只是浅尝辄止的学习了一下 不过在这次毕业设计中 我的三维造型都是用 Pro e 软件制作成的 我对该软件进行了深入的学习 现在我可以熟 练地运用该软件了 还有二维绘图软件 AutoCAD 我也可以熟练地操作了 在毕业设计过程中 我深刻体会到我们平时所学的知识都是大有用处的 只是不到用 的时候我们看不到而已 我还领悟到毕业设计意义重大 它是我们进入工作岗位前的一次 训练 它把我们大学四年来学到的知识串联了起来 让我们对所学知识进行了一次复习 同时锻炼了我们设计能力和动手实践能力 它给我们提供了一定的实践经验 它是我们宝 贵的财富 当然由于设计时间和我个人能力的有限 在这次毕业设计中可能还会存在一些 29 不完善和错误之处 希望老师能给予批评指正 在今后的设计中我会加以改进 毕业设计是我们大学四年的终点 同时又是我们踏入工作岗位或走入其他人生道路的 起点 我会珍惜这个人生转折点 带着这个转折点前储备的丰富知识 我会在这个转折点 会放眼更加美好的明天 致谢 毕业设计是我们毕业前都要进行的一项任务 每个同学都会有一个指导老师 我们的 设计题目均由指定老师分配 我的毕业设计指导老师是张春雨老师 在设计过程中他对我进行了悉心的指导 每当 遇到自己解决不了的难题时 我就会去找指导老师 虽然他很忙 但是每次他都会耐心地 给我指导 帮我分析问题所在 介绍一些很有查阅价值的图书资料给我 他对待我们学生 很和蔼 非常关心同学 他还是一个工作认真 严谨治学的老师 在这里我非常感谢张春 雨老师在我的毕业设计过程中给予我的指导和帮助 另外 在设计过程中有时我遇到问题时还会向同学寻求帮助 他们也会认真地给帮我 分析问题 也在一定程度上帮助了我 我也从他们身上学到了不少东西 我也非常感谢他 们的帮助 30 参考文献 1 李益民 机械制造工艺设计简明手册 M 机械工业出版社 1994 2 艾兴 肖诗纲 切削用量简明手册 第 3 版 M 机械工业出版社 2004 3 孙本绪 熊万威 机械加工余量手册 M 国防工业出版社 1999 4 邹青主 机械制造技术基础课程设计指导教程 M 机械工业出版社 2004 5 赵如福 金属机械加工工艺人员手册 第四版 M 上海科学技术出版社 2006 6 王光斗 王春福 机床夹具设计手册 第三版 M 上海科学技术出版社 2000 7 李旦 邵东向 王杰 机床专用夹具图册 M 哈尔滨工业大学出版社 1999 8 崔洪斌 陈曹维 于冬梅 AutoCAD 实践教程 M 高等教育出版社 2008 9 薛源顺 机床夹具设计 M 机械工业出版社 2000 10 牛文志 机床夹具设计的几点注意事项 J 金属加工 冷加工 2010 年第 14 期 11 宋春霞 浅谈机械的设计与制造 J 中国电子商务 2010 年第 12 期 12 王颖 机械加工工艺规程及工艺文件 J 科技资讯 2008 年第 30 期 13 郭泽宝 工艺规程中加工余量的分析 J 生产技术与工艺管理 2004 年第 2 期 31 CA6140 lathe handle seat procedure and fixture design Abstract This design content involves the machining technology and the machine tool s fixture design metal cutting machine tools tolerance matching and other aspects of knowledge This I design CA6140 lathe handle seat procedure and fixture design including parts processing process design process design and special fixture design three parts In process design are analyzed firstly understand the parts of the process to design a parts of blank and choose a good structure key benchmark parts processing of every process is to determine the process equipment and cutting dosages Then choose the design of special fixture designed fixture component parts such as positioning components clamping components guide components clip the concrete and the tools of connecting parts and other components Calculate fixture locating the positioning error occurred when the rationality of fixture structure analysis and deficiencies Key words technology handle seat cutting dosages clamping positioning 32 附图 图 1 CA6140 车床手柄座毛坯图 CA6140 lathe handle seat blank figure 33 图 3 钻 孔的专用夹具三维图 Drill holes in the special jig 3d map mH714 mH714