車床手柄座夾具設(shè)計說明書

1、 第2章、手柄座的機械加工工藝設(shè)計2.1.確定毛坯的制造形式 零 件材料為HT200，根據(jù)選擇毛坯應(yīng)考慮的因素，該零件體積較小，形狀較復(fù)雜，外表面采用不去除材料方法獲得粗糙度要求，由于零件生產(chǎn)類型為成批，大批生產(chǎn)，而砂型鑄造生產(chǎn)成本低，設(shè)備簡單，故本零件毛坯采用砂型鑄造。由于零件上孔都較小，且都有嚴格的表面精度要求，故都不鑄出，留待后續(xù)機械加工反而經(jīng)濟實用。2.2.基準的選擇基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)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

2、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(yīng)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(yīng)該考慮基準重合的問題。當(dāng)設(shè)計基準與工序基準不重合時，應(yīng)該進行尺寸換算。這在后面還要專門計算，此處不再重復(fù)。2.3.工藝路線的擬定制定工藝路線得出發(fā)點,應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證,在生產(chǎn)綱領(lǐng)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

3、工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)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：鉆孔；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：鉆；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-

4、7H； 工序十二：終檢。（3）、工藝方案的比較與分析：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：粗銑、半精銑凸臺端面，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

5、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M10mm，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。2.4.機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定CA6140車床手柄座零件材料為HT200,毛坯重量約為0.73kg，生產(chǎn)類型為中批量生產(chǎn)，采用砂型鑄造生產(chǎn)。由于所有孔均有精度要求，且尺寸小，均不鑄出。故僅確定三個端面的相關(guān)尺寸。查機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書確定加工余量：砂型鑄造，機器造型，材料為灰鑄鐵

6、，查表5-2可知，公差等級CT為812,選取CT10，查表5-3可知，要求的機械加工余量等級為EG,選取G。切削余量：查表5-4可知， 基本尺寸小于100mm，加工余量為1.4mm； 基本尺寸小于63mm，加工余量為0.7mm。鑄件公差等級為CT10：查表5-1，基本尺寸小于100mm，取3.2mm； 基本尺寸小于63mm，取2.8mm。（1）45mm圓柱兩端面毛坯尺寸及加工余量計算根據(jù)工序要求，45mm圓柱兩端面經(jīng)過兩道工序，先粗銑45mm圓柱大端面，再粗，半精銑45mm圓柱小端面，各步余量如下：粗銑：由機械加工工藝手冊表3.2-23，其余量值規(guī)定，對于大端面（50mm）為1.02.0mm，

7、現(xiàn)取1.8mm；對于小端面，取為1.2mm。表3.2-27粗銑平面的厚度偏差（30mm）為-0.25-0.39mm，現(xiàn)取-0.30mm。半精銑：由機械制造工藝設(shè)計簡明手冊表2.3-2，其余量規(guī)定值為1.0mm。故鑄造毛坯的基本尺寸為431.21.81.047mm 。又根據(jù)前面鑄件尺寸公差標準值，取尺寸公差為2.8mm。故：毛坯的名義尺寸：431.21.81.047mm；毛坯的最小尺寸：471.445.6mm；毛坯的最大尺寸：471.448.4mm；粗銑大端面后的最大尺寸：431.01.245.2mm；粗銑大端面后的最小尺寸：45.20.3044.9mm；粗銑小端面后的最大尺寸： 431.044

8、mm；粗銑小端面后的最小尺寸： 440.3043.7mm。精銑后尺寸與零件尺寸相同，但由于設(shè)計零件圖紙并未給出具體的公差等級，現(xiàn)按加工工藝手冊表5.29，粗銑精銑所能達到的經(jīng)濟精度取IT8,按入體原則取值。故精銑后尺寸為43（2）14H7mm孔端面毛坯尺寸及加工余量計算根據(jù)工序要求，14H7mm孔端面僅由粗銑得到，故14H7mm孔端面距25H8mm孔中心線的毛坯基本尺寸為431.244.2mm，故：毛坯的名義尺寸：431.244.2mm；毛坯的最大尺寸：44.21.445.6mm；毛坯的最小尺寸：44.21.442.8mm。粗銑后尺寸應(yīng)于零件圖尺寸相同，但由于零件圖紙并未給出具體的公差等級，現(xiàn)

9、按前面粗銑平面厚度偏差取0.28mm。故粗銑后的尺寸為43其他毛坯尺寸由于零件圖紙未做具體的工序尺寸要求，且對后面諸孔，槽的加工影響不大，僅粗銑即可。（3）其他尺寸及其加工余量的確定其他工序尺寸包括5個孔，2個槽，1個螺紋孔的基本尺寸，現(xiàn)僅分析主要的5個孔的加工余量及尺寸偏差。5個孔均不鑄出，機械加工出來，根據(jù)簡明手冊，由于5個孔的表面粗糙度要求均較高，所以都要經(jīng)過精鉸工序，具體工序尺寸和加工余量為：（1）25H8mm孔，Ra1.6mm；根據(jù)簡明手冊表2.3-9，加工該孔的工藝為：鉆擴鉸鉆孔：23mm；擴孔：24.8mm 2Z1.8mm（Z為單邊加工余量）； 鉸孔：25H8mm。（2）10H7

10、mm孔，Ra1.6mm；根據(jù)簡明手冊表2.3-8，加工該孔的工藝為：鉆粗鉸精鉸鉆孔：9.8mm；粗鉸：9.96mm；精鉸：10H7mm。（3）14H7mm孔，Ra1.6mm；根據(jù)簡明手冊表3.2-9，加工該孔的工藝為：鉆擴粗鉸精鉸鉆孔：13.0mm；擴孔：13.85mm；粗鉸：13.95mm；精鉸：14H7mm。（4）5mm圓錐孔，Ra1.6mm；由于零件圖紙未給出具體的公差等級，現(xiàn)也按H7公差等級加工，按表3.2-9，加工該孔的工藝為：鉆精鉸鉆孔：4.8mm；精鉸：5H7mm。（5）5.5mm孔，Ra12.5mm由于也未給出公差等級，現(xiàn)同樣按5mm圓錐孔加工方式：鉆精鉸鉆孔：4.8mm；精鉸

11、：5.5H7mm。2.5.確定各工序切削用量及基本工時(1)工序三 銑、半精銑凸臺端面1）粗銑凸臺端面：選擇銑刀半徑為25mm，齒數(shù)Z=6（見工藝手冊表3.127） ，（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：2）半精銑凸臺端面： 加工余量為Z=1mm 切削速度為 選用主軸轉(zhuǎn)速為 工作臺進給量： 基本工時： (2)工序四：鉆擴粗、精鉸通孔1）鉆孔： 選擇高速鋼錐柄標準麻花鉆（見工藝手冊表3.16） （切削表2.7和工藝表4.216） （切削表2.15）硬度200217 按機床選取（工藝表4.25） 實際切削速度

12、： 基本工時：（工藝表6.25）2）擴孔： 選擇高速鋼錐柄擴孔鉆（工藝表3.18）由切削表2.10得擴孔鉆擴孔時的進給量，并由工藝表4.216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：3）鉸孔： 選擇高速鋼錐柄機用鉸刀（工藝表3.117）， 由切削表2.24得， 由工藝表4.216得， 按機床選取，則： 基本工時：(3)工序五：鉆粗鉸精鉸孔 1）鉆孔： 選擇高速鋼錐柄麻花鉆（工藝表3.16） 由切削表2.7和工藝表4.216查得 （切削表2.15） 按機床選取 基本工時：2）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4.215查得 按機

13、床選取 基本工時：3）精鉸孔： 選擇的鉸刀 按機床選取 基本工時：(4)工序六：銑的槽選用高速鋼粗齒盤狀銑刀 ，Z=81)、根據(jù)機械制造工藝設(shè)計簡明手冊表3.1-27查的：粗銑 選定因走刀次數(shù)N=8.6次 故走刀次數(shù)N為9次，最后一次=3mm 。根據(jù)零件形狀，確定那個走刀長度為37mm。2）、決定每齒進給量，根據(jù)XA6132型銑床的功率為7.5KW，中等剛度。根據(jù)表3.3（ 切削用量簡明手冊（第3版） ）： 現(xiàn)選取 3)、決定切削速度和每分鐘進給量根據(jù)表3.27中的計算公式，也可以直接查表。根據(jù)表3.9，當(dāng)，Z=8，=14mm，0.24mm/z時，=19m/min， =62r/min，=104

14、mm/min。各修正系數(shù)為： 19×0.69×0.8m/min=10.5 m/min； =34 r/min； mm/min；根據(jù)XA6132型銑床說明書，選擇 r /min； mm/min；因此實際切削速度和每齒進給量為： m/min； mm/r ； 計算基本工時式中 l =37mm，根據(jù)表3.25，入切量及超切量=27mm則= min=1.067min總時間：= ×N=1.067min×9=9.6min(5)工序七：鉆、粗鉸、精鉸螺紋孔 1）鉆孔：選擇高速鋼錐柄麻花鉆（工藝表3.56） 由切削表2.7和工藝表4.216查得 （切削表2.15） 按機床選

15、取 基本工時：2）粗鉸孔：選擇高速鋼錐柄機用鉸刀（工藝表3.117） ，按機床選?。üに嚤?215） （工藝表4.216） 基本工時：3）精銑孔：選擇高速鋼錐柄機用鉸刀（工藝表3.117） 由切削表2.24查得， （工藝表4216） 按機床選取 基本工時： (6)工序八：鉆底孔，攻螺紋M10mm1）鉆底孔： 選用高速鋼錐柄麻花鉆（工藝表3.16） 由切削表2.7和工藝表4.216查得 （切削表2.15） 按機床選取 基本工時：2）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：加工的錐銷通孔1）鉆的圓錐孔： 選擇的高速鋼麻花鉆 按機

16、床選取 基本工時：2）鉸的孔： 選擇的鉸刀 按機床選取 基本工時：(8)工序十一：加工的孔1) 鉆孔： 選擇的高速鋼錐柄麻花鉆 按機床選取基本工時：2) 鉸孔：選擇的鉸刀按機床選取基本工時： 第3章、夾具的設(shè)計由于生產(chǎn)類型中等批量生產(chǎn)，要考慮生產(chǎn)效率，降低勞動強度，保證加工質(zhì)量，故需設(shè)計專用夾具。本次設(shè)計主要是10H7孔夾具設(shè)計，可以采用兩種方案：快換鉆套或者是用導(dǎo)向一樣的兩個夾具，我設(shè)計的是采用快換鉆套。3.1.定位方案的確定（1）工序要求本次設(shè)計工序鉆10H7mm孔的夾具，該工序要求10H7mm孔軸線與25H8mm孔中心線有0.05mm的平行度要求，因而也應(yīng)以25H8mm孔的中心線為定位基

17、準。（2）定位方案的確定為了加工10H7mm孔，應(yīng)限制的自由度應(yīng)保證定位可靠，加工穩(wěn)定，故設(shè)計的定位方案如手柄座夾具總裝圖所示，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，25H8mm孔內(nèi)插入一個定位長銷，限制了四個自由度（x，y方向的移動和轉(zhuǎn)動）；R13 mm圓柱面用一短的浮動V型塊，限制了一個自由度（z方向的轉(zhuǎn)動）；用夾具夾持住工件，限制了工件沿z方向的移動。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(shè)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(yīng)尺寸或位置公差的1/3，即可認為

18、定位方案符合加工要求。對于本次設(shè)計的夾具，需要保證的平行度要求：要求10H7mm孔軸線與25H8mm孔中心線有0.05mm的平行度要求，由于定位基準是45mm孔的中心線，工序基準也是45mm孔的中心線，故基準不重和誤差為0，只存在基準位移誤差。定位誤差的計算如下：(一) 驗算中心距50（±0.05）mm影響此精度的因素：1) 定位誤差，此項主要是定位孔25H8mm和定位銷25g6mm的間隙產(chǎn)生，最大間隙為0.053mm.； 2)鉆模板襯套中心與定位銷中心距誤差，裝配圖尺寸為50(±0.006),誤差為為0.012mm；3)鉆套與襯套的配合間隙,由16H6/g5可知最大間隙為

19、 0.029mm；4)鉆套內(nèi)孔與外圓的同軸度誤差，對于標準鉆套，精度較高，此項可以忽略；5)鉆頭與鉆套間的間隙會引偏刀具，產(chǎn)生中心距誤差e=（H/2+h+B）*(/H)。H為導(dǎo)向高度，此處H=45mm，查實用機械加工工藝手冊表8-65，h=10mm,B=38mm,故e=0.045mm其綜合誤差可按概率法求和：=(0.0532+0.0122+0.0292+0.0452)(1/2)=0.07mm該項誤差略大于中心距允許誤差0.1mm的2/3，勉強可用，應(yīng)減小定位和導(dǎo)向的配合間隙。(二) 驗算兩孔的平行度精度工件要求10H7mm的孔全長平行度公差0.05mm，導(dǎo)致產(chǎn)生兩孔平行的誤差的因素有：1)設(shè)計

20、基準與定位基準重合，沒有基準轉(zhuǎn)換誤差，但25H8/g6的配合間隙及孔與端面的垂直度公差會產(chǎn)生基準位置誤差，定位銷軸中心與25H8mm孔中心偏角1(rad)為1=1max/H1,式中，1max為25H8/g6處最大間隙（mm）；H1為定位銷軸定位面長度（mm）。2)定位銷軸中心線對夾具體底平面的垂直度要求2圖中沒有注明。3)鉆套中心與定位銷軸的平行度公差，圖中標注為0.02mm，則 3=0.02/43=0.0004665mm。4)刀具引偏量e產(chǎn)生的偏斜角4=0.029/45=0.00064 rad因此總的平行度誤差=(12+22+32+42)<0.05,故合格。（4）定位元件的型號，尺寸和

21、安裝方式a) 固定式定位銷查實用機械加工工藝手冊，表8-51確定定位銷(JB/T 8014.1-1995)，基本尺寸，D=25mm,H=34mm,h1=2mm,d=15mm,L=30mm,該銷與定位面板上的孔采用H7/g6過盈配合。b) 浮動短V型塊查實用機械加工工藝手冊表8-60(JB/T 8018.4-1995)，確定活動V型塊的基本尺寸，B=40f7,H=16f9,L=16mm，h=13mm,d=24mm,相配件d=M16 1.5夾緊方案的確定3.2.夾緊裝置的設(shè)計夾緊力方向原則：(1)夾緊力的作用方向不應(yīng)破壞工件的既定位置；(2)夾緊力的作用方向應(yīng)使所需夾緊力盡可能小；(3)夾緊力的作

22、用方向應(yīng)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(yīng)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(zhuǎn)；(2)夾緊力的作用點應(yīng)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(yīng)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(shè)計方案選用的是螺旋夾緊機構(gòu)，夾緊方向向下，通過螺桿的轉(zhuǎn)動，帶動套在螺桿頭部的螺母向下移動，進而作用在工件45mm圓柱大端面上，實現(xiàn)夾緊

23、，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，且對于中等批量生產(chǎn)能較快裝夾工件，勞動強度較小，成本低，簡單可靠。 3.3切削力及夾緊力的計算（1）切削力的計算 刀具為高速鋼錐柄麻花鉆，直徑D=9.8mm，每齒進給量f=0.18mm/r，由加工工藝師手冊表28-4可得：鉆孔的軸向力計算公式為(當(dāng)硬度=190HBS時)，由加工工藝師手冊表28-5可得修正系數(shù)，由高速鋼、190HBS可查得，故由機械制造裝配設(shè)計得安全系數(shù)=2.376,其中=1.52取=1.5,=1.2,。查實用加工工藝手冊表14-9摩擦系數(shù)=0.15故實際所需切削力為Q=100N。（2）夾緊力的確定本方案采用的螺旋

24、夾緊機構(gòu)，螺桿端面為圓周接觸，由加工工藝師手冊夾緊力計算公式：查加工工藝師手冊表17-30原始作用力Q=100N,作用力臂L=240mm,由表17-25得螺旋副當(dāng)量摩擦半徑=15.56mm,=1°26，f=0.2mm/r，l=20mm,由表17-27得1=9°50，代入公式得：F=2206.15 N。由機械制造裝配設(shè)計得安全系數(shù)k=k1*k2*k3*k4,其中k1=1.51.2,k2 =1.2（粗加工）或=1（精加工）；k3=1.11.3，k4=1.2（斷續(xù)切削）或1（連續(xù)切削），求的k=2.376。查實用加工工藝手冊表14-9摩擦系數(shù)u=0.15故實際所需的夾緊力為19070N。 設(shè)計體會為期兩周的機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，在各位老師的指導(dǎo)下，本次課程設(shè)計得以順利完成。通過本次機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計，深化了自己對理論知識的理解和掌握，理論聯(lián)系實際的學(xué)習(xí)方式讓我懂得了學(xué)習(xí)的樂趣。技術(shù)性是我們專業(yè)的一大攻關(guān)問題，我們踏上崗位以后，有過硬的理論知識，同時又有很強的技術(shù)能力，這才會讓我們的工作得心應(yīng)手，才能讓我們更好的立足于社會，貢獻社會。本次課程設(shè)計主要經(jīng)歷了兩個階段：第一階段是機械加工工藝規(guī)程設(shè)計，第二階段是專用夾具設(shè)計。第