CA6140車床手柄座機(jī)械加工工藝規(guī)程及其夾具設(shè)計(jì)

1、 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題 目 手柄座機(jī)械加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計(jì) 學(xué) 院 理工學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 年 級(jí) 學(xué) 號(hào) 姓 名 指 導(dǎo) 教 師 成 績(jī) 2014 年 4 月 25 日目 錄摘要.1關(guān)鍵詞.1Abstract.1Key words.10 引言21 零件的分析21.1 零件的作用分析21.2 零件主要結(jié)構(gòu)及技術(shù)要求分析32 機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)32.1毛坯的選擇32.2 定位基準(zhǔn)選擇42.3工藝路線擬定4 2.4零件工序順序表4 2.5工序尺寸計(jì)算5 2.6切削加工基本時(shí)間計(jì)算63 專用夾具設(shè)計(jì)83.1 使用夾具工序的工藝要求分析83.2 夾緊類型選擇83.3 定位基準(zhǔn)及

2、定位元件的選擇83.4夾緊機(jī)構(gòu)及夾緊元件選擇83.5 計(jì)算壓緊力的大小83.6 定位誤差分析104 結(jié)束語(yǔ)11參考文獻(xiàn)12致 謝13附件清單13手柄座機(jī)械加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計(jì)摘要：本設(shè)計(jì)的零件為CA6140車床手柄座，它位于車床操作機(jī)構(gòu)中，可同時(shí)操縱離合器和制動(dòng)器，即同時(shí)控制主軸的開、停、換向和制動(dòng)。本設(shè)計(jì)首先對(duì)手柄座的結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求進(jìn)行分析，然后制定其工藝路線。通過機(jī)械加工余量和工序尺寸及毛坯尺寸的計(jì)算，設(shè)計(jì)出手柄座的機(jī)械加工工藝規(guī)程，并且設(shè)計(jì)了在鉆床上加工手柄座的螺紋孔所用的專用夾具。在機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中進(jìn)行了以下工作：選擇毛坯形式為鑄件，選擇粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)，制定工藝路線，安排加工順

3、序，計(jì)算一個(gè)工序的工序尺寸及公差，計(jì)算切削加工基本時(shí)間。在夾具設(shè)計(jì)中進(jìn)行了以下工作：選擇定位基準(zhǔn)和定位元件，選擇夾緊機(jī)構(gòu)及夾緊元件，并對(duì)切削力和夾緊力進(jìn)行了計(jì)算。關(guān)鍵詞：手柄座 機(jī)械加工 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 專用夾具設(shè)計(jì) Abstract: The design of parts for the CA6140 lathe handle seat, located in the lathe operation mechanism, can simultaneously control the clutch and brake, which is also the spindle drive, stop

4、, reverse and brake. This design to handle the first analyzed the structure and technical requirements, and then make the process route. Through the calculation of mechanical machining allowance and size of blank size, design machining process handle seat, and special fixture design in milling machi

5、ning screw hole of the handle seat.In the machining process planning for the following work: select the blank forms for castings, selection and benchmark crude benchmarks, the development of process routes, arranges the processing sequence, calculating a process dimension and tolerance, calculation

6、of cutting the basic time. In fixture design for the following work : the choice of location datum and locating element, choose the clamping mechanism and the clamping element, and the cutting force and clamping force were calculated. Key words: The handle seat， Machine manufacturing， Process planni

7、ng， Special fixture design0 引言 機(jī)械加工工藝和夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在加深我們對(duì)課程基本理論和加強(qiáng)對(duì)解決工程實(shí)際問題能力的培養(yǎng)方面發(fā)揮著極其重要的作用。CA6140車床手柄座機(jī)械加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計(jì)能很好的綜合考查我們大學(xué)四年來(lái)所學(xué)的機(jī)械理論知識(shí)。機(jī)械加工工藝是工裝設(shè)計(jì)、制造和確定零件加工方法與加工路線的主要依據(jù)，它對(duì)組織生產(chǎn)、保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低成本、縮短生產(chǎn)周期以及改善勞動(dòng)條件等都有直接的影響，因此是生產(chǎn)中的關(guān)鍵工作。利用夾具可以更好的保證加工質(zhì)量，機(jī)床夾具的首要任務(wù)是保證加工精度，特別是保證被加工工件是加工面與定位面以及被加工表面相互之間的位置精度，提

8、高生產(chǎn)率，降低成本，使用夾具后可以減少劃線、找正等付諸時(shí)間，且容易實(shí)現(xiàn)多工位加工。在機(jī)床上使用夾具可使加工變得更為方便，并可擴(kuò)大機(jī)床工藝范圍。減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，保證生產(chǎn)安全。本設(shè)計(jì)中零件的生產(chǎn)類型為成批生產(chǎn)，年生產(chǎn)綱領(lǐng)為10000件/年。設(shè)計(jì)任務(wù)為：采用CAD繪制手柄座零件圖、手柄座毛坯圖、夾具裝配圖、夾具體零件圖、夾具零件圖各一張，編制一份完整的機(jī)械加工工藝過程卡，編制一份完整的機(jī)械加工工序卡，編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份。1 零件的分析1.1 零件的結(jié)構(gòu)分析CA6140車床的手柄座。它位于車床操作機(jī)構(gòu)中，可同時(shí)操縱離合器和制動(dòng)器，即同時(shí)控制主軸的開、停、換向和制動(dòng)。操作過程如下：當(dāng)手把控制手柄座向上

9、扳動(dòng)時(shí)，車床內(nèi)部的拉桿往外移，則齒扇向順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)齒條軸往右移動(dòng)，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(dòng)，于是左離合器接合，主軸正轉(zhuǎn)；同理，當(dāng)手把控制手柄座向下扳動(dòng)時(shí)，推拉桿右移，右離合器接合，主軸反轉(zhuǎn)。當(dāng)手把在中間位置時(shí)，推拉桿處于中間位置，左、右離合器均不接合，主軸的傳動(dòng)斷開，此時(shí)齒條軸上的凸起部分正壓在制動(dòng)器杠桿的下端，制動(dòng)帶被拉緊，使主鈾制動(dòng)。1.2 零件主要技術(shù)要求分析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：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

10、前視面呈角的螺紋孔，尺寸為M10-7H，另外還有一個(gè)尺寸為6H9的槽，表面粗糙度為6.3，孔與槽的總寬度為27.3H11。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)，粗糙度為1.6，加工時(shí)測(cè)量深度為25mm，鉆孔深度為28mm。上孔壁有一個(gè)配鉸的錐銷通孔，該通孔有位置要求。以為中心的加工表面本組的加工表面有的孔(兩個(gè))，及其兩個(gè)內(nèi)端面對(duì)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100：)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(shí)應(yīng)先加工完一組表面，再以這

11、組加工后的表面為基準(zhǔn)加工另外一組。2 機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)2.1毛坯的選擇手柄座的材料為HT200，它在使用過程中不經(jīng)常的變動(dòng)，它只起支撐的作用，受到的沖擊不是很大，只是在縱向上受到很大的壓力。由于零件年產(chǎn)量為10000件，年產(chǎn)類型為成批生產(chǎn)，而且零件的外形不規(guī)則，輪廓尺寸不大，采用鑄造成形比較合適，在加工過程中的精度保證很重要，它對(duì)工件的定位有一定的保證作用，故我選擇鑄件作毛坯。2.2 定位基準(zhǔn)選擇定位選擇是機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一。定位選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(huì)問題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件的大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行。

12、粗基面的選擇對(duì)于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。依照粗基準(zhǔn)的選擇原則，而對(duì)有若干個(gè)不加工表面的工件，則應(yīng)以與加工表面要求相對(duì)位置精度較高的不加工表面作粗基準(zhǔn)。根據(jù)這個(gè)基準(zhǔn)選擇原則，現(xiàn)選取孔的前端面作為粗基準(zhǔn)，利用一快支撐板支承前端面作定位面，限制3個(gè)不定度，再以孔的后端面部分定位,然后進(jìn)行銑削。 精基面的選擇 選擇已銑削過的孔后端面作為第一個(gè)精基準(zhǔn)加工孔。然后用孔和后端面作為第二組精基準(zhǔn)。2.3工藝路線擬定擴(kuò)、鉸孔 粗、精銑孔后端面 退火鑄造毛坯 鉆、擴(kuò)、鉸孔 銑長(zhǎng)臂槽拉鍵槽 鉆、擴(kuò)、鉸孔 去毛刺銳邊鉆圓錐孔直孔鉆槽底孔鉆、攻M10螺紋孔 最終檢驗(yàn) 圖2-1 工藝路線圖2.4零件工序順

13、序表 表2-1 手柄座工序順序安排表工序號(hào)工序內(nèi)容定位基準(zhǔn)設(shè)備工序鑄造毛胚工序退火工序粗、精銑孔后端面孔前端面銑床工序擴(kuò)、鉸孔孔后端面鉆床工序鉆、擴(kuò)、鉸孔孔前端面鉆床工序拉鍵槽孔銑床工序銑長(zhǎng)臂槽孔前后端面銑床工序鉆、擴(kuò)、鉸孔孔前后端面鉆床工序鉆、攻M10螺紋孔孔和孔鉆床工序鉆槽底孔孔和孔的前后面鉆床工序鉆圓錐孔直孔孔前端面鉆床工序去毛刺銳邊工序最終檢查2.5 工序尺寸計(jì)算“手柄座”零件材料為鑄鐵，硬度為HBS6587，毛坯的重量0.73Kg，生產(chǎn)類型為成批生產(chǎn)，采用手工砂型鑄造毛坯。相關(guān)數(shù)據(jù)參見零件圖。據(jù)以上原始資料及加工路線，分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下： 孔各工

14、步的工步尺寸計(jì)算表2-1 孔各工步的工步尺寸計(jì)算工序名稱工序間余量/mm工序工序基本尺寸/mm標(biāo)注工序尺寸公差/mm經(jīng)濟(jì)精度/mm表面粗糙度/m精鉸0.20.039Ra1.2525+0.039粗鉸0.80.062Ra1025-0.2=24.8+0.062擴(kuò)孔40.16Ra2024.8-0.8=24+0.016毛坯孔224-4=20+2 孔軸向位置工序尺寸計(jì)算從零件圖上可知，孔的軸向位置尺寸為16，該尺寸的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為孔的前端面，而加工孔后要以孔的后端面定位，這樣就出現(xiàn)了定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)不重合，所以要進(jìn)行尺寸計(jì)算。有關(guān)尺寸組成如下尺寸鏈圖：圖2-1 尺寸鏈 在此尺寸鏈中，L2是封閉環(huán)，L1是減環(huán)，L

15、3是增環(huán)。L2=16，L3=43。L1為鉆鉸孔的軸向定位尺寸，按未標(biāo)注公差尺寸取經(jīng)濟(jì)精度等級(jí)為IT14.查標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值表得：TL2=0.52，按雙向?qū)ΨQ偏差分布，得L2=16+0.26。對(duì)于尺寸L3的公差等級(jí)取IT12，查標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值表得TL3=0.25，按雙向?qū)ΨQ偏差分布，得L3=43+0.125.現(xiàn)在要通過解算尺寸鏈， L3=L1+L2 ESL3=ESL1+ESL2 EIL3=EIL1+EIL2求出L1的基本尺寸和上下偏差：L1=27+0.1352.6 切削加工基本時(shí)間計(jì)算根據(jù)切削用量手冊(cè)，確定工序的切削用量及基本工時(shí)：鉆、擴(kuò)、鉸孔。1）擴(kuò)孔：由根據(jù)表2.10得擴(kuò)孔鉆擴(kuò)孔時(shí)的進(jìn)給量，并由根

16、據(jù)表4.216取，擴(kuò)孔鉆擴(kuò)孔時(shí)的切削速度。由根據(jù)表2.15得，故：按機(jī)床選取基本工時(shí)：2）粗鉸： 選擇高速鋼錐柄機(jī)用鉸刀（根據(jù)表3.117）， 由根據(jù)表2.24得， 由根據(jù)表4.216得， 按機(jī)床選取，則： 基本工時(shí)：3）精鉸孔： 選擇高速鋼錐柄機(jī)用鉸刀（根據(jù)表3.117）， 由根據(jù)表2.24得， 由根據(jù)表4.216得， 按機(jī)床選取，則：基本工時(shí)：3 專用夾具設(shè)計(jì)為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。經(jīng)過與指導(dǎo)老師協(xié)商，決定設(shè)計(jì)第道工序M10mm螺紋孔鉆床夾具。本夾具將用于立式鉆床。3.1 使用夾具工序的工藝要求分析本夾具主要用來(lái)鉆M10螺紋孔的底孔，該工序要求M1

17、0mm螺紋孔軸線與mm和mm兩孔中心線所在平面成夾角，同時(shí)螺紋孔軸線距孔小端面11mm。夾具設(shè)計(jì)應(yīng)首先滿足這些要求，并保證生產(chǎn)效率，還應(yīng)考慮夾具體制造工藝性和生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性，加工過程中夾具的操作應(yīng)方便，定位夾緊穩(wěn)定可靠，夾具體應(yīng)具有較好的剛性。3.2 夾具類型選擇我選擇設(shè)計(jì)一套固定式鉆模，采用氣缸推動(dòng)壓板直接夾緊工件。3.3 定位基準(zhǔn)及定位元件的選擇工件以孔及端面和孔為定位基準(zhǔn)，用“一面兩孔”定位，使工件實(shí)現(xiàn)完全定位，孔及端面用帶臺(tái)階的圓柱定位銷定位，孔用菱形銷定位。3.4 夾緊機(jī)構(gòu)及夾緊元件選擇此夾具采用氣動(dòng)夾緊方式，夾緊元件為壓板，采用雙作用活塞式氣缸作為動(dòng)力源。3.5 計(jì)算夾緊力的大小根據(jù)鉆

18、孔時(shí)的切削用量計(jì)算夾緊力，分析如下：刀具：高速鋼錐柄麻花鉆 根據(jù)表2.32可查得：軸向力計(jì)算公式為根據(jù)查表2.7可得=0.3mm/r其中：， =1356.6（N）根據(jù)表2.32可查得扭矩的計(jì)算公式為：其中：，=8.5，=2.0，=0.3,（N/m）圖3-1 夾緊力受力分析圖由的摩擦力矩與平衡，分析得=0.00602(m)因?yàn)?，所以根據(jù)得氣缸產(chǎn)生作用力Q公式為： 計(jì)算得根據(jù)查表10-44得，取氣缸的規(guī)格為；75703.6 定位誤差分析定位誤差是指由于定位不準(zhǔn)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(duì)于夾具設(shè)計(jì)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(yīng)尺寸或位置公差的1/3

19、，或滿足T,即可認(rèn)為定位方案符合加工要求。對(duì)于本次設(shè)計(jì)的夾具，需要保證的尺寸要求：保證螺紋孔軸線距孔圓柱小端面為11mm，保證螺紋孔軸線與25H8mm和10H7mm兩孔的中心線平面成。對(duì)于尺寸11mm而言，由于定位基準(zhǔn)也是孔的小端面，故基準(zhǔn)不重和誤差為0，且由于孔圓柱小端面經(jīng)過粗銑，表面粗糙度達(dá)到Ra3.2，故可認(rèn)為孔小端面的平面度誤差為0，即不存在基準(zhǔn)位置度誤差，綜上所述，M10螺紋孔的位置尺寸11完全能夠保證。圖3-2 一面兩孔定位時(shí)，定位基準(zhǔn)的位置和角度誤差根據(jù)查得，本次定位為“一面兩孔”定位，計(jì)算轉(zhuǎn)角誤差綜上所述，該定位方案是符合加工要求的。4 結(jié)束語(yǔ)從這次CA6140車床手柄座的機(jī)械

20、加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計(jì)中，我學(xué)到了很多知識(shí)，鞏固了工藝和夾具的相關(guān)知識(shí)，比如說(shuō)作為一個(gè)工藝人員，完成一個(gè)零件的工藝加工，從制造毛坯開始，每個(gè)步驟都必須有根有據(jù)，在滿足零件的設(shè)計(jì)要求時(shí)，選擇合適的材料和加工方式，以便于達(dá)到最好的經(jīng)濟(jì)效益。在工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的過程中，各種標(biāo)準(zhǔn)都要嚴(yán)格按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，查閱大量資料，不斷向老師和同學(xué)請(qǐng)教方法。在夾具設(shè)計(jì)的過程中，不僅要考慮定位的完全和準(zhǔn)確，而且要考慮定位誤差是否滿足設(shè)計(jì)的要求。認(rèn)真做完這次設(shè)計(jì)后，加深了我對(duì)工件從最初的毛坯生產(chǎn)到最終的成品之間的整個(gè)工藝流程的理解和認(rèn)識(shí)，其次鍛煉了我應(yīng)用掌握的理論只是去分析，解決實(shí)際問題的能力，最后也是最重要的就是培養(yǎng)了我以工程性的思維和眼光去分析，思索，解決實(shí)際生產(chǎn)問題的能力。參考文獻(xiàn) 1 李益民.機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1993：33-125. 2 王先逵.機(jī)械制造工藝學(xué)M.第2版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2006：148-151. 3 鄒青、呼詠.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)