夹具

攻 CA6140 车床手柄座 M10mm 螺纹孔夹具课程设计说明书2009 年 07 月 23 日 1.序言机械制造工艺学课程设计是我们学完了大学全部基础课技术基础课以及大部分专业课之后进行的这是我们在进行毕业设计之前对所有各课程的一次深入的综合性的总复习也是一次理论联系实际的训练因此它在我们四年的大学生活... 1.序言 机械制造工艺学课程设计是我们学完了大学全部基础课技术基础课以及大部分专业课之后进行的这是我们在进行毕业设计之前对所有各课程的一次深入的综合性的总复习也是一次理论联系实际的训练因此它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。 本次课程设计内容包括零件的分析工艺路线的制定工艺规划设计某道工序的夹具设计以及该道工序的工序卡机械加工综合卡片夹具装配图以及夹具底座零件图的绘制等等。 就我个人而言希望能通过这次课程设计对未来即将从事的工作进行一次适应性的训练从中锻炼自己分析问题解决问题的能力并学会将所学到的理论知识应用到具体的实际生产问题中来为以后走向社会打下坚实的基础。 由于能力有限设计尚有许多不足之处恳请老师批评指正。 2.零件的分析 2.1 零件的作用 该零件时 CA6140 车床操纵部分的组成零件之一该手柄座的作用就相当于一个连杆。车床外部手柄的运动是通过 CA6140 车床手柄座传递到车床内部实现人为对机床的操纵。手柄与该零件通过 φ25mm 孔连接机床内部零件通过 φ10mm 孔与手柄座连接即 CA6140 车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 车床手柄座的加工表面分四种主要是孔的加工圆柱端面的加工槽的加工螺纹孔的加工各组加工面之间有严格的尺寸位置度要求和一定的表面加工精度要求特别是孔的加工几乎都要保证 Ra1.6mm 的表面粗糙度因而需精加工现将主要加工面分述如下: 2.2.1 孔的加工 该零件共有 5 个孔要加工: mm 是零件的主要加工面多组面孔与其有位置尺寸度要求因而是后续工序的主要精基准面需精加工且尽早加工出来 mm 孔与 mm 有平行度要求也要精加工 mm 是不通孔特别注意该孔的加工深度φ5mm 圆锥孔及 φ5.5mm 孔虽是小孔但由于表面粗糙度要求高仍需精铰。 2.2.2 面的加工 该零件共有 3 个端面要加工:φ45mm 圆柱小端面精度要求较高同时也是配合 mm 孔作为后续工序的精基准面需精加工φ45mm 圆柱大端面以及 mm 孔端面粗铣既可。 2.2.3 槽的加工 该零件仅有

2 个槽需加工: mm 孔上键槽两侧面粗糙度为 Ra1.6mm需精加工底面加工精度要求不高但与 mm 孔上表面有 mm 的尺寸要求而加工键槽时很难以 mm 上表面为定位基准因而要特别注意尺寸链的推算保证加工尺寸要求深槽要注意加工深度由于表面粗糙度为 Ra6.3mm半精铣即可。 2.2.4 螺纹孔的加工 M10mm 螺纹孔是本组成员本次夹具设计的重点工序它与 mm 孔和 mm 孔中心线有 角度要求同时中心线与 φ45mm 圆柱端面有 11mm 的尺寸位置要求。 由以上分析可知该零件的加工应先加工 φ45mm 圆柱两端面再以端面为基准加工作为后续工序主要精基准的 mm 孔进而以该孔为精基准加工出所有的孔面槽螺纹孔等。 3.工艺规划设计 3.1 毛坯的制造形式 零件材料为 HT200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要求由于零件生产类型为成批大批生产而砂型铸造生产成本低设备简单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要求故都不铸出留待后续机械加工反而经济实用。 3.2 基面的选择 基面选择是工艺规划设计中的重要工作之一基准选择的正确与合理可以使加工质量得到保证生产率得到提高否则不但使加工工艺过程中的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。 3.2.1 粗基准的选择 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 φ45mm 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 φ45mm 小端面为粗基准粗铣 φ45mm 大端面再以 φ45mm 大端面为基准精铣小端面并保证尺寸 43mm。 3.2.2 精基准的选择 精基准主要考虑如何保证加工精度和装夹方便前面已多次提过以 φ25mm 孔为第一精基准φ45mm 圆柱小端面作为基准先加工出 φ25mm 孔然后作为辅助基准面配合 φ25mm 孔加工后续工序中的孔面槽螺纹等。 3.3 工艺路线的拟定 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。工艺路线的拟定要考虑使工件的几何形状精度尺寸精度及位置精度等技术要求得到合理保证成批生产还应考虑采用组合机床专用夹具工序集中以提高效率还应考虑加工的经济性以便使生产成本尽量下降。 3.3.1 工艺路线方案一 Ⅰ.铣 φ45mm 圆柱小端面 Ⅱ.粗铣 φ45mm 圆柱大端面保证尺

寸 43mm Ⅲ.钻扩铰 φ25H8mm 孔 Ⅳ.钻扩铰 φ10H7mm 孔 Ⅴ.钻扩铰 φ14H7mm 孔 Ⅵ.钻攻 M10mm 螺纹孔 Ⅶ.插键槽保证尺寸 27.3H11 Ⅷ.钻铰 φ5mm 圆锥孔 Ⅸ.铣槽保证尺寸 14mm深度 30mm Ⅹ.钻铰 φ5.5mm 孔 Ⅺ.去锐边毛刺 Ⅻ.终检入库。 3.3.2 工艺路线方案二 Ⅰ.粗铣 φ45mm 圆柱大端面 Ⅱ.半精铣 φ45mm 圆柱小端面保证尺寸 43mm Ⅲ.钻扩铰 φ25H8mm 孔 Ⅳ.粗铣 φ14H7mm 孔端面 Ⅴ.钻扩铰 φ14H7mm 孔 Ⅵ.钻铰 φ5mm 圆锥孔钻扩铰 φ10H7mm 孔 Ⅶ.钻攻 M10 螺纹孔 Ⅷ.插键槽保证尺寸 27.3H11mm Ⅸ.铣槽保证尺寸 14mm深度 30mm Ⅹ.钻铰 φ5.5mm 孔 Ⅺ.去锐边毛刺 Ⅻ.终检入库。 3.3.3 工艺方案的比较与分析 上述两个方案区别在两点:一是方案一先加工有 Ra3.2mm 表面精度要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 φ5mm 圆锥孔和 φ10mm孔按部就班顺序加工而方案二显得更灵活聪明看出这两个孔的定位方式夹紧方式相同故而在一台机床上同时加工出来.另外方案一没有铣 φ14mm 小端面但由于 φ14mm 孔有严格深度要求故最好还是粗铣一遍. 两套方案显然方案二更简洁更符合要求但正如前面所分析的方案二将 φ5mm 圆锥孔φ10mm 孔的加工合并在一道工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要求都较高显然组合机床不适用。如果采用摇臂钻床对于大批量生产则要频繁更换钻头刀具大大增加了劳动强度降低了生产效率因此决定还是将两个孔分开加工。 综上所述零件的最后加工路线如下: 3.3.4 工艺方案的确定 Ⅰ.粗铣 φ45mm 圆柱大端面以 φ45mm 圆柱小端面为定位基准 Ⅱ.半精铣 φ45mm 圆柱小端面以 φ45mm 大端面为定位基准 Ⅲ.钻扩铰 φ25H8mm 孔以 φ45mm 圆柱大端面为定位基准 Ⅳ.钻扩铰 φ10H7mm以 φ25H8mm 孔和 φ45mm 圆柱小端面为基准 Ⅴ.粗铣 φ14mm 孔端面利用 φ45mm 圆柱小端面 φ25H8mm 孔和 φ10H7mm 孔定位保证尺寸 43mm Ⅵ.钻扩铰 φ14H7mm 孔定位与Ⅴ工序相同保证孔深度 25mm Ⅶ.钻攻 M10mm 螺纹孔定位与Ⅴ工序相同 Ⅷ.钻铰 φ5mm 圆锥孔定位与Ⅴ工序相同 Ⅸ.插键槽为便于加工以 φ45mm 圆柱小端面 φ10H7mm 孔和 φ14H7mm 孔端面定位同时

要保证尺寸 27.3H11mm Ⅹ.铣槽定位与Ⅴ工序相同保证尺寸 30mm Ⅺ.钻铰 φ5.5mm 孔定位与Ⅴ工序相同 Ⅻ.去锐边毛刺尤其注意 φ25H8mm 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 ⅩⅢ.终检入库。 3.4 毛坯尺寸及其加工余量的确定 CA6140 车床手柄座零件材料为 HT200毛坯重量约为 0.73kg生产类型为大批生产采用砂型铸造生产。 由于所有孔均有精度要求且尺寸小均不铸出。故仅确定三个端面的相关尺寸。 查表确定加工余量: 砂型铸造材料为灰铸铁机器造型公差等级为 CT812取 CT10加工余量等级 EG取G. 切削余量:查表基本尺寸小于 100mm加工余量为 1.4mm 基本尺寸小于 63mm加工余量为 0.7mm。 铸件公差等级:查表基本尺寸小于 100mm取 3.2mm 基本尺寸小于 63mm取 2.8mm。 3.4.1φ45mm 圆柱两端面毛坯尺寸及加工余量计算 根据工序要求φ45mm 圆柱两端面经过两道工序先粗铣 φ45mm 圆柱大端面再粗精铣 φ45mm 圆柱小端面各步余量如下: 粗铣:由《机械加工工艺手册第一卷》表 3.2-23其余量值规定对于小端面≤50mm为 1.02.0mm现取 1.8mm。表 3.2-27 粗铣平面的厚度偏差≤30mm为―0.25―0.39mm现取―0.30mm。 精铣:由《加工工艺手册》表 3.2-25其余量规定值为 1.0mm。 故铸造毛坯的基本尺寸为 43 1.2 1.8 1.047mm 。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 1.047mm 毛坯的最小尺寸:47-1.445.6mm 毛坯的最大尺寸:47 1.442.8mm 粗铣大端面后的最大尺寸:43 1.0 1.25.2mm 粗铣大端面后的最小尺寸:45.2-0.3044.9mm 粗铣小端面后的最大尺寸::43 1.044mm 粗铣小端面后的最小尺寸::44-0.3043.7mm。 精铣后尺寸与零件尺寸相同但由于设计零件图纸并未给出具体的公差等级现按《加 表工工艺手册》 5.29粗铣→精铣所能达到的经济精度取 IT8按入体原则取值。故精铣后尺寸为 mm 3.4.2φ14H7mm 孔端面毛坯尺寸及加工余量计算 根据工序要求φ14H7mm 孔端面仅由粗铣得到故 φ14H7mm 孔端面距 φ25H8mm 孔中心线的毛坯基本尺寸为 43 1.244.2mm故: 毛坯的名义尺寸:43 1.244.2mm 毛坯的最大尺寸:44.2 1.445.6vmm 毛坯的最小尺寸:44.2-1.442.8mm。 粗铣后尺寸应于零件图尺寸相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 mm 其他

毛坯尺寸由于零件图纸未做具体的工序尺寸要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。 3.5 其他尺寸极其加工余量的确定 其他工序尺寸包括 5 个孔2 个槽1 个螺纹孔的基本尺寸现仅分析主要的 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《加工工艺手册》由于 5 个孔的表面粗糙度要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: 1φ25H8mm 孔Ra1.6mm 根据《加工工艺手册》表 3.2-10加工该孔的工艺为: 钻→扩→铰 钻孔:φ23mm 扩孔:φ24.8mm2Z1.8mmZ 为单边加工余量 铰孔:φ25H8mm。 2φ10H7mm 孔Ra1.6mm 根据《加工工艺手册》表 3.2-9加工该孔的工艺为: 钻→粗铰→精铰 钻孔:φ9.8mm 粗铰:φ9.96mm 精铰:φ10H7mm。 3φ14H7mm 孔Ra1.6mm 根据《加工工艺手册》表 3.2-9加工该孔的工艺为: 钻→扩→粗铰→精铰 钻孔:φ13.0mm 扩孔:φ13.85mm2Z0.85mmZ 为单边加工余量 粗铰:φ13.95mm 精铰:φ14H7mm。 4φ5mm 圆锥孔Ra1.6mm 由于零件图纸未给出具体的公差等级现也按 H7 公差等级加工按表 3.2-9加工该孔的工艺为: 钻→精铰 钻孔:φ4.8mm 精铰:φ5H7mm。 5φ5.5mm 孔Ra3.2mm。 由于也未给出公差等级现同样按 φ5mm 圆锥孔加工方式: 钻→精铰 钻孔:φ4.8mm 精铰:φ5.5H7mm。 3.6 确定各工序切削用量及基本工时 3.6.1 工序Ⅰ:粗铣 φ45mm 圆柱大端面 机床:X51 立式铣床 刀具:高速钢端铣刀直径 D50mm齿数 Z6 根据《加工工艺手册》表 2.4-73取每齿进给量 0.15mm/Z根据《切削工艺手册》表3.9取铣削速度 20m/min。则 127.4r/min。 按机床选取铣刀转数 160r/min则实际切削速度 25.12m/min. 工作台每分钟进给量 Z 144mm/min 铣床工作台进给量 150mm/min 按《加工工艺手册》表 6.2-5 基本工时 t 0.65min。 3.6.2 工序Ⅱ:半精铣 φ45mm 圆柱小端面 机床:X51 立式铣床 刀具:高速钢端铣刀直径 D50mm齿数 Z6 1粗铣 φ45mm 小端面 铣削余量 Z1.2mm 同样查表选取确定 20m/min 0.15mm/Z则 127.4r/min 同样选取 160r/min则 25.12m/min. Z 144mm/min 取 150mm/min 基本工时 t 0.43min。 2半精铣 φ45mm 小端面 加工余量 Z1.0mm 查表确定 20m/min 0.15mm/Z则 127.4r/min 选取 160r/min则 25.12m/min. Z 144mm/min 取 100mm/min 基本工时 t 0.65min。 3.6.3 工序Ⅲ:钻

扩铰 φ25H8mm 孔 机床:Z535 立式钻床 1钻孔 φ23mm 刀具:高速钢锥柄标准麻花钻D23mm。 根据《切削工艺手册》表 2.7取麻花钻每转进给量 0.43mm/r根据表 2.15取15m/min则 208r/min 按机床选取 195r/min则 14.08m/min. 基本工时 t 0.64min。 2扩孔 φ24.8mm 刀具:高速钢锥柄标准麻花钻D24.8mm 双边余量 2Z1.8mm 由《切削工艺手册》表 2.10 查的扩孔钻扩孔时进给量 f0.70.8mm/r并由《加工工艺手册》表 4.2-16 取 0.72mm/r 扩孔钻扩孔时 根据《切削工艺手册》表 2.15 查得14m/min故 74.7m/min则 8960r/min 按机床选取 68r/min则 5.29m/min. 基本工时 t 1.1min。 3铰 φ25H8mm 孔 刀具:高速钢锥柄机用铰刀D25mm 由《切削工艺手册》表 2.24 查得 f1.01.5mm/r 并由《加工工艺手册》表 4.2-16选取 1.22mm/r取切削深度 0.150.25mm 48m/min 则 51102r/min 按机床选取 68r/min则 5.34m/min. 基本工时 t 0.65min。 3.6.4 工序Ⅳ:钻铰 φ10H7 孔 机床:Z535 立式钻床1钻 φ10mm 孔 刀具:高速钢锥柄麻花钻D9.8mm 由《切削工艺手册》表 2.7 查得 0.17mm/r由表 2.15 取 23m/min则 747.4r/min 按机床选取 960r/min则 29.54m/min. 基本工时 t 0.31min。 2粗铰 φ9.96mm 孔 刀具:高速钢锥柄机用铰刀D9.96mm 由 表 《切削工艺手册》 2.24 查得 0.17mm/r根据表 2.15 取 6m/min则 191.85r/min 按机床选取 195r/min则 6.1m/min. 基本工时 t 0.19min。 3精铰 φ10H7 孔 刀具:高速钢锥柄机用铰刀D10mm 由 表 《切削工艺手册》 2.24 查得 0.8mm/r根据表 2.15 取 6m/min则 191.85r/min 按机床选取 195r/min则 6.1m/min. 基本工时 t 0.31min。 3.6.5 工序Ⅴ:粗铣 φ14mm 孔端面 机床:X51 立式铣床 刀具:高速钢端铣刀D30mm Z6 根据《加工工艺手册》表 2.4-73取 0.15mm/Z根据《切削工艺手册》表 3.9取20m/min 则 212.3r/min 按机床选取 220r/min则 20.72m/min. 198mm/min 取 150mm/min 基本工时 t 0.33min。 3.6.6 工序Ⅵ:钻铰 φ14H7mm 孔 机床:Z535 立式钻床 1钻孔 φ13mm 刀具:高速钢锥柄麻花钻D13mm 由《切削工艺手册》表 2.7 查得 0.36mm/r由表 2.15 取 14m/min 则 343r/min 按机床选取 272r/min则 11.10m/min. 基本工时 t 0.36min。 2粗铰 φ13.95mm 孔 刀具:高速钢锥柄机用铰刀D13.95mm 由《切削

工艺手册》表 2.24 查得 f0.51.0mm/r 并由《加工工艺手册》表 4.2-16取 0.81mm/r 48m/min 则 91182r/min 按机床选取 140r/min则 6.13m/min. 基本工时 t 0.31min。 3精铣 φ14H7mm 孔 刀具:高速钢锥柄机用铰刀 由《切削工艺手册》表 2.24 查得 f0.51.0mm/r 并由《加工工艺手册》表 4.2-16取 0.62mm/r 48m/min 则 91182r/min 按机床选取 140r/min则 6.15m/min. 基本工时 t 0.40min。 3.6.7 工序Ⅶ:钻攻 M10mm 螺纹孔 机床:Z525 立式钻床1钻 φ8.5mm 孔刀具:高速钢锥柄麻花钻D8.5mm由《切削工艺手册》表 2.7 查得 0.28mm/r由表 2.15 取 16m/min则 600r/min按机床选取 545r/min则 14.55m/min.基本工时 t 0.10min。2攻螺纹 M10mm刀具:高速钢锥柄机用丝锥等于工件螺纹螺距 p即 1.25mm/r由 取 《切削工艺手册》 7.5 m/min则 298r/min按机床选取 272r/min则 6.8m/min.基本工时 t 0.05min。3.6.8 工序Ⅷ:钻铰 φ5mm 圆锥孔机床:Z525 立式钻床1钻 φ4.8mm 圆锥孔刀具:高速钢麻花钻D5mm由《切削工艺手册》表 2.7 查得 0.10mm/r由表 2.15 取 20m/min则则 1326r/min按机床选取 1360r/min则 20.5m/min.基本工时 t 0.096min。 2铰 φ5mm 孔刀具:高速钢锥柄机用机用铰刀D5mm由 表 《切削工艺手册》 2.24 查得 0.6mm/r根据表 2.15 取 6m/min则 382.17r/min按机床选取 392r/min则 6.15m/min.基本工时 t 0.055min。3.6.9 工序Ⅹ:铣槽机床:X63 卧式铣床刀具:高速钢圆柱形铣刀D13mmZ61第一次走刀根据《加工工艺手册》表 2.4-73取 0.2mm/Z根据《切削工艺手册》表 3.9铣削速度 15m/min。则 367.5r/min。按机床选取 375r/min则 15.31m/min. 56.25mm/min基本工时 t 0.94min1第二次走刀切削用量与第一次走刀完全相同 0.2mm/Z 15.31m/min 56.25mm/min基本工时 t 0.94min。3.6.10 工序Ⅸ机床:Z525 立式钻床 1钻 φ4.8mm 孔 刀具:高速钢锥柄麻花钻D4.8mm 由《切削工艺手册》表 2.7 查得 0.10mm/r由表 2.15 取 20m/min则 则 1326r/min 按机床选取 1360r/min则 20.5m/min. 基本工时 t 0.075min。 2铰 φ5.2mm 孔 刀具:高速钢锥柄机用铰刀D5.5mm 由 表 《切削工艺手册》 2.24 查得 0.6mm/r根据表 2.15 取 6m/min则 347.4r/min 按机床选取 392r/min则 6.76m/min. 基本工时 t

0.043min。 4 夹具设计 由于生产类型为成批大批生产要考虑生产效率降低劳动强度保证加工质量故需设计专用夹具。 4.1 定位方案的确定 4.1.1 工序要求 本次设计选择设计工序Ⅶ钻攻 M10mm 螺纹孔的夹具该工序要求 M10mm 螺纹孔轴线与φ25H8mm 和 φ10H7mm 两孔中心线成 同时螺纹孔轴线距 φ45mm 圆柱小端面 11mm因而工序基准为 φ45mm 小端面同时为了便于立式钻床加工零件应 斜角定位因而也应以 φ25H8mm和 φ10H7mm 两孔为定位基准保证 角度。夹具设计应首先满足这些要求并保证较高的生产效率还应考虑夹具体制造工艺性和生产经济性加工过程中夹具的操作应方便定位夹紧稳定可靠夹具体应具有较好的刚性。 4.1.2 定位方案的确定 图 1 攻 M10mm 螺纹孔工序简图 如图 1 所示为了加工 M10 螺纹孔应限制的自由度有 为使定位可靠加工稳定我所设计的定位方案如附图 A1 图纸——手柄座夹具体装配图所示总共限制了工件的全部 6个.