機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)-CA6140車床手柄座831015加工工藝及鉆φ14H7夾具設(shè)計(jì)

課程設(shè)計(jì)說明摘要機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)是我們學(xué)完了大學(xué)全部基礎(chǔ)課，技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進(jìn)行的，這是我們在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對所有各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練，因此，它在我們四年的大學(xué)生活中占有重要的地位。本次課程設(shè)計(jì)內(nèi)容包括零件的分析，工藝路線的制定，工藝規(guī)劃設(shè)計(jì)，某道工序的夾具設(shè)計(jì)以及該道工序的工序卡，機(jī)械加工綜合卡片，夾具裝配圖以及夾具底座零件圖的繪制等等。就我個(gè)人而言，希望能通過這次課程設(shè)計(jì)對未來即將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性的訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題，解決問題的能力，并學(xué)會將所學(xué)到的理論知識應(yīng)用到具體的實(shí)際生產(chǎn)問題中來，為以后走向社會打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。由于能力有限，設(shè)計(jì)尚有許多不足之處，懇請老師批評指正。全套圖紙加V信153893706或扣3346389411目錄摘要 1第一章零件的分析 31.1零件的作用 31.2零件的工藝分析 31.2.1孔的加工 31.2.2面的加工 31.2.3槽的加工 31.2.4螺紋孔的加工 3第二章工藝規(guī)劃設(shè)計(jì) 42.1毛坯的制造形式 42.2基面的選擇 42.2.1粗基準(zhǔn)的選擇 42.2.2精基準(zhǔn)的選擇 42.3工藝路線的擬定 42.3.1工藝路線方案一 42.3.2工藝路線方案二 52.3.3工藝方案的比較與分析 52.3.4工藝方案的確定 62.4毛坯尺寸及其加工余量的確定 73.4.1φ45mm圓柱兩端面毛坯尺寸及加工余量計(jì)算 72.5確定各工序切削用量及基本工時(shí)（鉆擴(kuò)鉸φ14H7mm孔與鉆φ5mm圓錐孔） 8第三章夾具設(shè)計(jì) 103.1定位方案的確定 103.1.1工序要求 103.1.3定位誤差分析 113.1.4定位元件的型號和安裝方式 113.2夾緊方案的確定 113.2.1夾緊裝置的設(shè)計(jì) 113.2.2切削力及夾緊力的計(jì)算 123.2.3夾具的操作及維護(hù) 13小結(jié) 14參考文獻(xiàn) 15第一章零件的分析1.1零件的作用該零件是CA6140車床操縱部分的組成零件之一，該手柄座的作用就相當(dāng)于一個(gè)連桿。車床外部手柄的運(yùn)動(dòng)是通過CA6140車床手柄座傳遞到車床內(nèi)部實(shí)現(xiàn)人為對機(jī)床的操縱。手柄與該零件通過φ25mm孔連接，機(jī)床內(nèi)部零件通過φ10mm孔與手柄座連接，即CA6140車床手柄座的作用是實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)由外部到內(nèi)部的傳遞。1.2零件的工藝分析CA6140車床手柄座的加工表面分四種，主要是孔的加工，圓柱端面的加工，槽的加工，螺紋孔的加工，各組加工面之間有嚴(yán)格的尺寸位置度要求和一定的表面加工精度要求，特別是孔的加工，幾乎都要保證Ra1.6mm的表面粗糙度，因而需精加工，現(xiàn)將主要加工面分述如下：1.2.1孔的加工該零件共有5個(gè)孔要加工：φ25H8mm是零件的主要加工面，多組面，孔與其有位置尺寸度要求，因而是后續(xù)工序的主要精基準(zhǔn)面，需精加工且盡早加工出來；φ10H7mm孔與φ25H8mm有平行度要求，也要精加工；φ14H7mm是不通孔，特別注意該孔的加工深度；φ1.2.2面的加工該零件共有三個(gè)端面要加工：φ45mm圓柱小端面精度要求較高，同時(shí)也是配合φ25H8mm孔作為后續(xù)工序的精基準(zhǔn)面，需精加工；φ45mm圓柱大端面以及φ14H71.2.3槽的加工該零件僅有2個(gè)槽需加工：φ25H8mm孔上鍵槽兩側(cè)面粗糙度為Ra1.6mm，需精加工，底面加工精度要求不高，但與φ25H8mm孔上表面有27.3H11mm的尺寸要求，而加工鍵槽時(shí)很難以φ25H81.2.4螺紋孔的加工M10mm螺紋孔是本組成員本次夾具設(shè)計(jì)的重點(diǎn)工序，它與φ25H8mm孔和φ10H7mm孔中心線有角度要求，同時(shí)中心線與φ45mm圓柱端面有由以上分析可知，該零件的加工應(yīng)先加工φ45mm圓柱兩端面，再以端面為基準(zhǔn)加工作為后續(xù)工序主要精基準(zhǔn)的φ25H8mm孔，進(jìn)而以該孔為精基準(zhǔn)加工出所有的孔、面、槽、第二章工藝規(guī)劃設(shè)計(jì)2.1毛坯的制造形式零件材料為HT15-33，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(yán)格的表面精度要求，故都不鑄出，留待后續(xù)機(jī)械加工反而經(jīng)濟(jì)實(shí)用。2.2基面的選擇基面選擇是工藝規(guī)劃設(shè)計(jì)中的重要工作之一，基準(zhǔn)選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得到提高，否則，不但使加工工藝過程中的問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。2.2.1粗基準(zhǔn)的選擇粗基準(zhǔn)選擇應(yīng)為后續(xù)加工提供精基準(zhǔn)，由于該零件毛坯沒有鑄孔，故只能以3個(gè)主要端面為基準(zhǔn)，由于φ45mm小端面表面粗糙度為Ra3.2mm，若直接以大端面為粗基準(zhǔn)，恐不能一次達(dá)到加工精度，故先以φ45mm小端面為粗基準(zhǔn)，粗銑φ45mm大端面，再以φ45mm大端面為基準(zhǔn)，精銑小端面，并保證尺寸43mm。2.2.2精基準(zhǔn)的選擇精基準(zhǔn)主要考慮如何保證加工精度和裝夾方便，前面已多次提過以φ25H8mm孔為第一精基準(zhǔn)，φ45mm圓柱端面作為基準(zhǔn)先加工出φ25H8mm孔，然后作為輔助基準(zhǔn)面配合φ25H8mm孔加工后續(xù)工序中的孔、面、槽、2.3工藝路線的擬定擬定工藝路線的內(nèi)容除選擇定位基準(zhǔn)外，還要選擇各加工表面的加工方法，安排工序的先后順序，確定加工設(shè)備，工藝裝備等。工藝路線的擬定要考慮使工件的幾何形狀精度，尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求得到合理保證，成批生產(chǎn)還應(yīng)考慮采用組合機(jī)床，專用夾具，工序集中，以提高效率，還應(yīng)考慮加工的經(jīng)濟(jì)性，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。2.3.1工藝路線方案一Ⅰ.銑φ45mm圓柱小端面;Ⅱ.粗銑φ45mm圓柱大端面,保證尺寸43mm;Ⅲ.鉆,擴(kuò),鉸φ25H8mm孔;Ⅳ.鉆,擴(kuò),鉸φ10H7mm孔;Ⅴ.鉆,擴(kuò),鉸φ14H7mm孔;Ⅵ.鉆,攻M10mm螺紋孔;Ⅶ.插鍵槽,保證尺寸27.3H11mmⅧ.鉆,鉸φ5mm圓錐孔;Ⅸ.銑槽,保證尺寸14mm,深度30mm;Ⅹ.鉆,鉸φ5.5mm孔;Ⅺ.去銳邊,毛刺;Ⅻ.終檢,入庫。2.3.2工藝路線方案二Ⅰ.粗銑φ45mm圓柱大端面;Ⅱ.半精銑φ45mm圓柱小端面,保證尺寸43mm;Ⅲ.鉆,擴(kuò),鉸φ25H8mm孔;Ⅳ.粗銑φ14H7mm孔端面;Ⅴ.鉆,擴(kuò),鉸φ14H7mm孔;Ⅵ.鉆,鉸φ5mm圓錐孔,鉆,擴(kuò),鉸φ10H7mm孔;Ⅶ.鉆,攻M10螺紋孔;Ⅷ.插鍵槽,保證尺寸27.3H11mmⅨ.銑槽,保證尺寸14mm,深度30mm;Ⅹ.鉆,鉸φ5.5mm孔;Ⅺ.去銳邊,毛刺;Ⅻ.終檢,入庫。2.3.3工藝方案的比較與分析上述兩個(gè)方案區(qū)別在兩點(diǎn):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,而方案二是先粗銑大端面,再加工小端面;二是方案一將φ5mm圓錐孔和φ10mm孔按部就班順序加工,而方案二顯得更靈活聰明,看出這兩個(gè)孔的定位方式,夾緊方式相同,故而在一臺機(jī)床上同時(shí)加工出來.另外,方案一沒有銑φ14mm小端面,但由于φ14mm孔有嚴(yán)格深度要求,故最好還是粗銑一遍.兩套方案顯然方案二更簡潔更符合要求,但正如前面所分析的,方案二將φ5mm圓錐孔φ10mm孔的加工合并在一道工中,雖然減少了裝夾次數(shù),簡化了工藝設(shè)計(jì),但在一道工序中完成這兩個(gè)鉆孔,由于兩孔的加工深度,加工刀具尺寸,加工時(shí)產(chǎn)生的軸向力等等都相差較大,且兩孔的加工精度要求都較高，顯然組合機(jī)床不適用。如果采用搖臂鉆床，對于大批量生產(chǎn)，則要頻繁更換鉆頭刀具，大大增加了勞動(dòng)強(qiáng)度，降低了生產(chǎn)效率，因此，決定還是將兩個(gè)孔分開加工。綜上所述，零件的最后加工路線如下：2.3.4工藝方案的確定Ⅰ.粗銑φ45mm圓柱大端面,以φ45mm圓柱小端面為定位基準(zhǔn);Ⅱ.半精銑φ45mm圓柱小端面,以φ45mm大端面為定位基準(zhǔn);Ⅲ.鉆,擴(kuò),鉸φ25H8mm孔,以φ45mm圓柱大端面為定位基準(zhǔn);Ⅳ.鉆,擴(kuò),鉸φ10H7mm,以φ25H8mm孔和φ45mm圓柱小端面為基準(zhǔn);Ⅴ.粗銑φ14mm孔端面,利用φ45mm圓柱小端面,φ25H8mm孔和φ10H7mm孔定位,保證尺寸43mm;Ⅵ.鉆,擴(kuò),鉸φ14H7mm孔,定位與Ⅴ工序相同,保證孔深度25mm;Ⅶ.鉆,攻M10mm螺紋孔,定位與Ⅴ工序相同;Ⅷ.鉆,鉸φ5mm圓錐孔,定位與Ⅴ工序相同;Ⅸ.插鍵槽,為便于加工,以φ45mm圓柱小端面,φ10H7mm孔和φ14H7mm孔端面定位,同時(shí)要保證尺寸27.3H11mm;Ⅹ.銑槽,定位與Ⅴ工序相同,保證尺寸30mm;Ⅺ.鉆,鉸φ5.5mm孔,定位與Ⅴ工序相同;Ⅻ.去銳邊,毛刺,尤其注意φ25H8mm孔表面可能因?yàn)殂@M10mm螺紋孔以及插槽帶來的表面鱗次損傷;ⅩⅢ.終檢,入庫。2.4毛坯尺寸及其加工余量的確定CA6140車床手柄座零件材料為HT15-33,毛坯重量約為0.73kg，生產(chǎn)類型為大批生產(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(gè)端面的相關(guān)尺寸。查表確定加工余量：砂型鑄造，材料為灰鑄鐵，機(jī)器造型，公差等級為CT8~12,取CT10，加工余量等級E~G,取G.切削余量：查表，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：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圓柱兩端面毛坯尺寸及加工余量計(jì)算根據(jù)工序要求，φ45mm圓柱兩端面經(jīng)過兩道工序，先粗銑φ45mm圓柱大端面，再粗，精銑φ45mm圓柱小端面，各步余量如下：粗銑：由《機(jī)械加工工藝手冊第一卷》表3.2-23，其余量值規(guī)定，對于小端面（≤50mm）為1.0~2.0mm，現(xiàn)取1.8mm。表3.2-27粗銑平面的厚度偏差（≤30mm）為―0.25~―0.39mm，現(xiàn)取―0.30mm。精銑：由《加工工藝手冊》表3.2-25，其余量規(guī)定值為1.0mm。故鑄造毛坯的基本尺寸為43＋1.2＋1.8＋1.0＝47mm。又根據(jù)前面鑄件尺寸公差標(biāo)準(zhǔn)值，取尺寸公差為2.8mm。故：毛坯的名義尺寸：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＝48.4粗銑大端面后的最大尺寸：43＋1.0＋1.2＝45.2mm粗銑大端面后的最小尺寸：45.2－0.30＝44.9mm；粗銑小端面后的最大尺寸：:43＋1.0＝44mm；粗銑小端面后的最小尺寸：:44－0.30＝43.7mm。精銑后尺寸與零件尺寸相同，但由于設(shè)計(jì)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(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度取IT8,按入體原則取值。故精銑后尺寸為43mm2.5確定各工序切削用量及基本工時(shí)（鉆擴(kuò)鉸φ14H7mm孔與鉆φ5mm圓錐孔）2.5.1工序：鉆擴(kuò)鉸φ14H7mm孔，保證孔深度25mm機(jī)床：Z525立式鉆床（1）鉆?13mm刀具：復(fù)合麻花鉆，D=13由表5-22，f=0.28mm/r，v=22m/min，n由表4-9，按機(jī)床選取n=545r/min，v=22.25m基本工時(shí)t=112.4s，輔助時(shí)間t=11.86s（2）擴(kuò)孔鉆至?13.85刀具：直柄擴(kuò)孔鉆由表5-23，f=0.36mm/r，v=20m/min，n由表4-9，按機(jī)床選取n=545r/min，v=23.7m基本工時(shí)t=87.04s，輔助時(shí)間t=12.91s（3）粗鉸至?13.95刀具：錐柄機(jī)用鉸刀由表5-31，f=0.8mm/r，v=4m/min，n4-9，按機(jī)床選取n=97r/min，v=4.25m基本工時(shí)t=217.3s，輔助時(shí)間t=32.6s（4）精鉸至?14刀具：錐柄機(jī)用鉸刀由表5-31，f=0.5mm/r，v=5m/min，n由表4-9，按機(jī)床選取n=140r/min，v=6.15m基本工時(shí)t=240.9s，輔助時(shí)間t=36.14s2.5.1工序：鉆?5mm圓錐孔機(jī)床：Z515臺式鉆床（1）鉆孔至?4.95具：高速麻花鉆由表5-22，f=0.1mm/r，v=16m/min，n由表4-9，按機(jī)床選取n=1100r/min，v=17.1m基本工時(shí)t=7.68s，輔助時(shí)間t=1.15s第三章夾具設(shè)計(jì)由于生產(chǎn)類型為成批，大批生產(chǎn)，要考慮生產(chǎn)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，保證加工質(zhì)量，故需設(shè)計(jì)專用夾具。3.1定位方案的確定3.1.1工序要求本次設(shè)計(jì)選擇工序：鉆擴(kuò)鉸φ14H7mm孔，工件以φ25H8mm孔及端面和φ10H7mm孔為定位基準(zhǔn)，一面兩銷實(shí)現(xiàn)完全定位，由快速加緊裝置直接加緊工件，工件的定位基面為φ25H8mm孔內(nèi)表面及端面和φ10H7mm孔內(nèi)表面。4.1.2定位方案的確定。圖1φ14H7mm工序簡圖如圖1所示，為了加工φ14H7mm孔，應(yīng)限制的自由度有、、、、、。為使定位可靠，加工穩(wěn)定，我所設(shè)計(jì)的定位方案如附圖A1圖紙——手柄座夾具體裝配圖所示，總共限制了工件的全部6個(gè)自由度，屬于完全定位。在該定位方案中，φ45mm圓柱大端面被夾具體上的兩塊支撐板頂住，限制三個(gè)自由度、、，φ25H8mm孔內(nèi)插入短圓柱銷，限制了、，φ10H7mm孔中插入削邊銷，限制了，這樣6個(gè)自由度全部被限制。3.1.3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，或滿足++≤T,即可認(rèn)為定位方案符合加工要求。對于本次設(shè)計(jì)的夾具，需要保證的尺寸要求：保證螺紋孔軸線距φ45mm圓柱小端面11mm，保證螺紋孔軸線與φ25H8mm和φ10H7mm兩孔的中心線成。對于11mm的要求，由于定位基準(zhǔn)也是φ45mm圓柱小端面，故基準(zhǔn)不重和誤差為0，且由于φ45mm圓柱小端面經(jīng)過半精銑，表面粗糙度達(dá)到Ra3.2mm，故可認(rèn)為φ45mm圓柱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，只要三個(gè)支撐釘?shù)臉?biāo)準(zhǔn)尺寸得到保證，是不存在定位誤差的。對于工序要求，定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)同為兩孔中心線，故基準(zhǔn)不重合誤差為0?；鶞?zhǔn)位置誤差則取決于兩孔直徑尺寸公差以及圓度誤差，由于兩孔的表面精度都達(dá)到Ra1.6mm，都經(jīng)過精鉸，故基準(zhǔn)位置誤差也可以忽略，只要兩銷的標(biāo)準(zhǔn)尺寸以及相對位置關(guān)系得到保證，定位誤差也是很小的。綜上所述，該定位方案是符合加工要求的。3.1.4定位元件的型號和安裝方式3.1.4.1削邊銷本設(shè)計(jì)方案選用固定式定位銷，查《課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》，確定削邊銷為B10×22JB/8014.2-1999標(biāo)準(zhǔn)，它和定位面板上的φ10mm銷孔呈H7/r6mm過盈配合。3.1.4.2短圓柱銷本設(shè)計(jì)方案選用固定式定位銷，由于加工的M10mm螺紋孔恰好在定位基準(zhǔn)φ25H8mm孔內(nèi)表面上，若采用標(biāo)準(zhǔn)件，勢必影響M10mm螺紋孔的加工，因此可專門設(shè)計(jì)一個(gè)長銷，該銷與定位面板上的銷孔呈H7/r6過盈配合。3.2夾緊方案的確定3.2.1夾緊裝置的設(shè)計(jì)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??；（3）夾緊力的作用方向應(yīng)使工件的夾緊變形最小。夾緊作用點(diǎn)原則：（1）夾緊里的作用點(diǎn)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(diǎn)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(shí)可采用增大工件受力面積或合理分布夾緊點(diǎn)位置等措施來實(shí)現(xiàn)；（3）夾緊力的作用點(diǎn)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(dòng)。根據(jù)以上要求，考慮加工零件的特點(diǎn)及定位方式，確定夾緊方式。本設(shè)計(jì)方案選用的是螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，夾緊方向水平向右，通過螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)套在螺桿頭部的壓塊軸向向右移動(dòng)，進(jìn)而作用在工件φ45mm圓柱大端面上，實(shí)現(xiàn)夾緊，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(shí)用，且對于大批量生產(chǎn)能較快裝夾工件，勞動(dòng)強(qiáng)度較小，成本低，簡單可靠。另外，考慮到工件沿φ25H8mm孔中心線軸向裝卸，因此為便于裝卸工件，螺桿的軸向行程至少要大于1.5倍的工件寬度（43mm），且螺桿機(jī)構(gòu)應(yīng)與工件φ25H8mm孔同軸，保證夾緊力作用均勻可靠。3.2.2切削力及夾緊力的計(jì)算3.2.2.1切削力的計(jì)算（僅計(jì)算鉆M10mm螺紋孔切削力）刀具為高速鋼錐柄麻花鉆，直徑D=8.5mm，每齒進(jìn)給量f=0.28mm/r，鉆削向力計(jì)算公式：查表確定代入公式得：3.2.2.2夾緊力的確定鉆孔和攻螺紋孔的夾緊力相同。本方案采用的螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，螺桿端面為平面接觸，由《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》中表10-1得夾緊力計(jì)算公式：或取其中最大值查表確定==0.2K=2.8L=32mmH=43mm又F=1482.37N求得=3270.6N和=10374N所以取后者。3.2.3夾具的操作及維護(hù)安裝工件時(shí)，應(yīng)先將螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)退出足夠的行程空間以便于工件安裝，然