機械制造技術(shù)課程設(shè)計-手柄座831015加工工藝及銑14槽夾具設(shè)計

機床夾具設(shè)計說明書“車床手柄座”零件“銑140全套圖紙加V信153893706或扣3346389411姓名：學(xué)號：班級：指導(dǎo)教師：學(xué)院：2021年11月

目錄一、工序設(shè)計 31.選擇加工設(shè)備與工藝裝備 32.確定工序尺寸 4二、切削用量、工時定額的計算 5工序Ⅰ 5工序Ⅸ 6工序Ⅶ 7三、夾具總體設(shè)計 71.定位方案 72.夾緊機構(gòu) 83.對刀裝置 104.夾具與機床連接元件 105.夾具體 116.使用說明 127.結(jié)構(gòu)特點 128.夾具中標準件清單 139.夾具裝配總圖 13四、設(shè)計總結(jié) 13五、參考文獻 13六、心得體會 14一、工序設(shè)計1.選擇加工設(shè)備與工藝裝備（1）選擇機床工序Ⅰ是粗銑。只有一個工步，成批生產(chǎn)不要求很高的生產(chǎn)率，故選用立式銑床就能滿足要求。本零件精度要求不是很高，按表5-78選用X51立式銑床。工序Ⅶ為鉆孔。外廓尺寸不大，宜選用立式鉆床。精度要求不高，按表5-71選用Z525立式鉆床。工序Ⅷ為鉸孔。外廓尺寸不大，宜選用立式鉆床。精度要求不高，按表5-71選用Z525立式鉆床。工序Ⅸ為銑槽。精度要求不高，不要求很高的生產(chǎn)率，故選用臥式銑床，按表5-81選用X62臥式銑床。（2）選擇夾具粗銑大端面：專用夾具銑槽140鉆Φ100+0.013粗鉸、精鉸Φ100+0.013（3）選擇刀具銑刀按表5-113選高速鋼粗齒盤狀銑刀（JB/T7953-2010）。零件要求銑切深度為14mm，按表5-106，銑刀直徑應(yīng)為100~106mm。因此所選銑刀：銑槽工序銑刀直徑d=100mm，寬L=14mm，孔徑D=27mm，齒數(shù)z=12。銑刀按表5-110選鑲齒套式面銑刀（JB/T7954-1999）。零件要求銑切深度為2mm，按表5-106，銑刀直徑應(yīng)為0~80mm。因此所選銑刀：粗銑大端面工序銑刀直徑D=80mm，整體直徑D1=70mm，孔徑d=27mm，刃刀寬L=36mm，整刀寬L1=30mm，齒數(shù)z=10。鉆頭按表5-95選高速鋼錐柄麻花鉆（GB/T1438.1-2008）。零件要求鉆削深度為9mm38mm，因此所選鉆頭：直徑d=9mm，切削刃長度l1=81mm，標準抦長l=162mm，莫氏圓錐號為1。鉸刀按表5-104選錐柄機用鉸刀（GB/T1133-1984）。零件要求鉸孔深度為9.55mm38mm，因此所選鉸刀：直徑d=10mm，切削刃長度l=38mm，標準柄長l=168mm，莫氏圓錐號為1。（4）選擇量具本零件屬成批生產(chǎn)，一般情況下盡量選用通用量具。選擇大平面和槽的量具。按表5-116，選擇讀數(shù)值0.02mm，測量范圍0~50mm游標卡尺。選擇鉆孔用量具。按表5-116，選擇讀數(shù)值0.01mm，測量范圍0~50mm的內(nèi)徑千分尺。選擇鉸孔用量具。按表5-116，選擇讀數(shù)值0.01mm，測量范圍0~50mm的內(nèi)徑百分表。2.確定工序尺寸（1）計算過程工序Ⅰ的加工余量為1mm，該工序只與加工余量有關(guān)，故，工序尺寸L1’=L1+Z1=38mm。工序Ⅶ的加工余量為0.2mm，工序加工余量為Z71=0.02mm，該工序只與加工余量有關(guān)，故，工序尺寸L72’=100L71’=L72’-Z72=9.980工序Ⅵ的加工余量為10mm，工序加工余量為Z6=1mm，該工序只與加工余量有關(guān)，故，工序尺寸L6’=L71’-Z6=9.80工序Ⅷ的加工余量為14mm，工序加工余量為Z8=0.22mm，該工序只與加工余量有關(guān)，故，工序尺寸L8’=L8-Z8=13.78mm（2）工序尺寸列表圓柱面的工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度加工表面工序余量工序尺寸及公差表面粗糙度粗半精精粗半精精粗半精精?1000.20.020.0139.9810-Ra12.5Ra6.3各端面的工序加工余量工序加工表面總加工余量工序加工余量Ⅰ110Ⅷ8140.22二、切削用量、工時定額的計算工序Ⅰ（1）切削用量本工序為粗銑大端面，所選刀具鑲齒套式面銑刀（JB/T7954-1999）。銑刀直徑D=80mm，整體直徑D1=70mm，孔徑d=27mm，刃刀寬L=36mm，整刀寬L1=30mm，齒數(shù)z=10。由于加工鑄鐵的硬度<200HBS，故選前角0=10°，后角α0=6°，主偏角r=35°，過度刃偏角r=20°，副偏角r’=1.5°，刀齒螺旋角β=15確定每齒進給量fz。根據(jù)表5-152，X62型臥式銑床的功率為7.5kW（表5-81），工藝系統(tǒng)剛性為中等，端銑刀加工鑄鐵，查得每齒進給量fz=0.2~0.3mm/z?，F(xiàn)取fz=0.25mm/z。選擇銑刀磨鈍標準及耐用度。根據(jù)表5-156，用硬質(zhì)合金立銑刀粗加工鑄鐵，銑刀刀齒最大磨損量為0.8mm；銑刀直徑D=80mm，耐用度T=180min（表5-157）。確定切削速度和工作臺每分鐘進給量fMz。根據(jù)表2-17中公式計算：v式中，Cv=332，qv=0.21，xv=0，yv=0.4，uv=0.4，pv=0，m=0.35，T=180min，fz=0.25mm/z，z=10，d=80m計算得：vc=23.65(m/minn=1000×vcπ×d根據(jù)X51型立式銑床主軸轉(zhuǎn)速表（表5-82），選擇n=95r/min=23.87r/s，實際切削速度vc=3.98m/sfMz=0.251023.87=59.68(mm/min)根據(jù)X51型立式銑床工作臺進給量表（表5-83），選擇fMz=60mm/min，則實際的每齒進給量為fz=6010×（2）工時定額計算：基本時間：根據(jù)表2-28的計算公式，端銑刀銑平面得計算公式為T式中，l=86mm，l1=0.5d-d2-ae2+(1~3)，ae=65.5mm，d=80mm，l1=19mm，lTj=1.79（3）本工序切削用量及基本時間列表工步ap/mmf/(mm/r)vc/(m/s)n/(r/s)Ti/s110.63723.6594.1107.4工序Ⅸ（1）切削用量選用高速鋼粗齒盤狀銑刀d0=125mm1、根據(jù)表3.1-27查得：粗銑ae=3~8mm，選定ae因，走刀次數(shù)N=30+135=8.6次，故走刀次數(shù)N為9ae=3mm根據(jù)零件形狀，確定走刀長度為37mm。2、決定每齒進給量fz，根據(jù)XA6132型銑床的功率為7.5KW根據(jù)表3-3：fz=0.12~0.20mm/z,現(xiàn)選取fz=3、決定切削速度vc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d0=15mm，Z=8，ap=14mm，ae=5mm，fz0.24mm/z時，vt=19m/min，nt各修正系數(shù)為：kkvC=vt×kvn=ntvf=vft根據(jù)XA6132型銑床說明書，選擇nc=37.5r/min；vfc=60因此實際切削速度和每齒進給量為：vc=fzc=（2）工時定額計算：基本時間：計算基本工時t式中l(wèi)=37mm，根據(jù)表3.25，入切量及超切量y+?=27mm則tm0=L總時間：tm=tm0×N=1.067min×9=9.6(min)=576(（3）本工序切削用量及基本時間列表工步ap/mmf/(mm/r)vc/(m/s)n/(r/s)Ti/s1140.210.534576工序Ⅶ（1）切削用量選擇9.8mm高速鋼錐柄麻花鉆（表3-1－6）由表2-7和表4-2－16查得f機=0.17mm/r，Vc查n查=按機床選取n機=960Vc機（2）工時定額計算：基本時間：t=l+l1+（3）本工序切削用量及基本時間列表工步ap/mmf/(mm/r)vc/(m/s)n/(r/s)Ti/s19.80.1723747.418.6三、夾具總體設(shè)計1.定位方案（1）定位方案設(shè)計由于是大批大量生產(chǎn)，主要考慮提高勞動生產(chǎn)率。因此設(shè)計時，需要更換零件加工時速度要求快。本夾具設(shè)計，用移動夾緊的左端面定位三個自由度，一個長定位銷定位兩個自由度，用一個活動的短定位銷定位最后一個轉(zhuǎn)動自由度。選用定位銷，可以采用標準件，價格便宜，成本低，制造方便。（2）定位方案草圖（3）定位誤差計算為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公差。?與機床夾具有關(guān)的加工誤差?j?（）定位誤差：??其中：δD1=0.052mm,δd1=0.011mm,?1min=0mm,（2）夾緊誤差：?其中接觸變形位移值：?查[]表～～有kRaZ?（）磨損造成的加工誤差：?jM通常不超過（）夾具相對刀具位置誤差：?DA取誤差總和：?從以上的分析可見，所設(shè)計的夾具能滿足零件的加工精度要求。2.夾緊機構(gòu)（1）夾緊方案設(shè)計工件通過定位銷的定位限制了繞軸旋轉(zhuǎn)，通過螺栓夾緊移動壓板，實現(xiàn)對工件的夾緊。并且移動壓板的定心裝置是與工件外圓弧面相吻合的移動壓板，通過精確的圓弧定位，實現(xiàn)定心。此套移動壓板制作簡單，便于手動調(diào)整。通過松緊螺栓實現(xiàn)壓板的前后移動，以達到壓緊的目的。壓緊的同時，實現(xiàn)工件的定心，使其定位基準的對稱中心在規(guī)定位置上。（2）夾緊方案草圖（3）夾緊力計算與校驗根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值，即：F安全系數(shù)可按下式計算：K=式中：K0~K6為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻～～由此可得：K=1.21.01.01.01.31.01.0=1.56所以F查參考文獻～～可知螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算：螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算有：F=式中參數(shù)由參考文獻可查得：γ螺旋夾緊力：F=4748.2(N)該夾具采用夾緊機構(gòu)，由上述計算易得：F?3.對刀裝置（1）設(shè)計說明對刀裝置由對刀塊與塞尺組成，主要用于銑床夾具，使用對刀快調(diào)整工件相對位置。對刀塊對刀塊是用來確定夾具與刀具相對位置的元件，其結(jié)構(gòu)已經(jīng)標準化。本結(jié)構(gòu)中應(yīng)選用直角對刀塊，尺寸為20mm×14mm×8mm，調(diào)整銑刀兩相互垂直面位置時使用。對刀塊是標準件，結(jié)構(gòu)尺寸較為單一，是對刀塊的價格較低，制造夾具時整體的成本可以相對較低。塞尺對刀時，不允許刀具與對刀塊直接接觸，損壞刀刃或造成對刀塊過早磨損，而要將塞尺放在刀具與對刀快之間，憑抽動塞尺得松緊感覺來判斷二者的正確位置，以適度為宜。本結(jié)構(gòu)設(shè)計中選用對刀平塞尺。（2）對刀裝置二維工程圖4.夾具與機床連接元件（1）設(shè)計說明連接元件可采用標準定位鍵定位，每兩個定位鍵用螺釘固定在夾具體底面同一條直線位置上，用于確定銑床夾具相對于機床進給方向的正確位置。要保證定位鍵的寬度與機床工作臺T型槽相匹配的要求。在本設(shè)計中采用夾具體上設(shè)置四個坐耳，夾具在機床工作臺上定位后，用T形螺栓和螺母及墊片把夾具與機床固定夾緊。定位鍵是標準件，可以縮短夾具制造時間，并且可以節(jié)約成本。（2）夾具與機床連接元件二維工程圖5.夾具體（1）設(shè)計說明為了提高加工效率及方便加工，決定材料使用高速鋼，加工過程中，夾具必承受大的夾緊力切削力，產(chǎn)生沖擊和振動，夾具的形狀，取決于夾具布局和夾具和連接，在因此夾具必須有足夠的強度和剛度。在加工過程中的切屑形成的有一部分會落在夾具，積累太多會影響工件的定位與夾緊可靠，所以夾具設(shè)計，必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便于鐵屑。在加工過程中的切屑形成的有一部分會落在夾具，切割積累太多會影響工件的定位與夾緊可靠，所以夾具設(shè)計，必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便排出鐵屑。（2）夾具體二維工程圖6.使用說明夾具體是夾具的基礎(chǔ)件，夾具體上所有組成部分都必須最終通過這一基礎(chǔ)件連接成一個有機整體。為了滿足加工要求，夾具體應(yīng)有足夠的剛度和強度，同時結(jié)構(gòu)工藝性要好。由于鑄造工藝性好，幾乎不受零件大小、形狀、重量和結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度的限制，同時吸振性良好、抗壓能力好，故此選用鑄造夾具體，材料選取HT200，鑄造成型后時效處理，以消除內(nèi)應(yīng)力。為了方便的安裝和拆卸，本道工序就是采用了快換墊圈的方式。由于本夾具是對工件進行銑槽，因此在鉛直方向受到很大的沖擊力，故在其相應(yīng)的方向上應(yīng)適當?shù)目紤]強度上的要求。并設(shè)法減少夾具的占地面積，使之很方便的操作和快速的切換工件。因此，應(yīng)設(shè)法解決上述問題。目前采取的措施有：一是提高毛坯的精度，使最大切削深度降低，以降低切削力；二是選擇精度高的心軸，使其定位精確，并使心軸連在夾具體內(nèi)，這樣可以減少縱向傾斜的偏差；三是加大螺母和開口墊圈的夾緊力。7.結(jié)構(gòu)特點對夾具體的設(shè)計的基本要求：（1）應(yīng)該保持精度和穩(wěn)定性本設(shè)計中，在夾具體表面與支撐板配合面、安裝對刀快的凸臺面以及定位鍵的配合面等，應(yīng)對其進行機加工處理，夾具體采用鑄造，時效處理。（2）應(yīng)具有足夠的強度和剛度位保證在加工過程中不因夾緊力，切削力等外力變形和振動是，夾具的厚度為，在夾緊處采用支撐板進行加固。（3）結(jié)構(gòu)和使用方法應(yīng)該簡單所夾工件具有較大的外觀，結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，面與面之間的相互位置精度與每個表面的要求不太高，所以在設(shè)計夾具的過程中，夾具結(jié)構(gòu)較為簡單，維修方便。（4）應(yīng)便于鐵屑去除在加工過程中，該鐵屑將繼續(xù)在夾在積累，如果不及時清除，切削熱的積累會破壞夾具定位精度，鐵屑投擲可能繞組定位元件，也會破壞的定位精度，甚至發(fā)生事故。因此，在這個過程中的鐵屑不多，增加了定位裝置和夾緊表面之間的距離增加的鐵屑空間。（5）安裝應(yīng)牢固、可靠夾具安裝在所有通過夾安裝表面和相應(yīng)的表面接觸或?qū)崿F(xiàn)的。當夾具對于零件的定位，使零件在下部，重心下移，夾具體也是下部重量比較大，使定位穩(wěn)定。支撐板面積比較大，以滿足安裝精度的要求，確保穩(wěn)定和可靠的安裝。夾具底部是中空的，以減輕重量。8.夾具中標準件清單序號代號名稱數(shù)量對刀塊壓板開槽盤頭螺釘定位鍵圓柱銷圓柱頭內(nèi)六角螺釘墊圈菱形銷普通平鍵六角螺母支撐板開口墊圈××9.夾具裝配總圖四、設(shè)計總結(jié)在本次設(shè)計中主要進行了CA6140車床手柄的加工工藝過程和加工工序的設(shè)計，其中包括零件圖、零件毛坯合圖的繪制，機械加工工藝過程卡、工序卡等的書寫，；同時還設(shè)計了“銑140+0.23槽”工序的夾具設(shè)計，其中包括定位方案設(shè)計，夾緊力計算，夾具在本次設(shè)計中，我在計算定位誤差時，沒有考慮到夾緊誤差的存在，好在經(jīng)過同學(xué)的提醒、查閱資料等知道了夾緊誤差的計算方法。但在計算時，由于不了解公式中各個變量的概念以及作用，還是廢了好大一番功夫，最終還是徹底弄懂并計算出來了。本夾具雖然滿足了設(shè)計要求，但還是存在著一定的不足。由于采用的是手動螺旋夾緊機構(gòu)，對于夾緊力大小的把握會不太精確。同時本套夾具零件大部分都是標準件，尤其時對刀裝置，采用的對刀塊和塞尺對刀，對刀比較麻煩，增大了輔助時間。后續(xù)改進中會考慮采用機動螺旋夾緊或者氣缸夾緊等方案，來改善夾緊力大小把控不到位的問題。五、參考文獻期刊論文：[1]王慶喜.CA6140車床手柄座的機械加工工藝及其專用夾具設(shè)計[J].電子制作,2013(17):237+233.[2]孟玉海,張衛(wèi)國.CA6140車床手柄座零件夾具設(shè)計及有限元分析[J].煤礦機械,2012,33(01):141-142.[3]張俊沖.銑床夾具設(shè)計[J].機械研究與應(yīng)用,2010,23(2):149-150.專著教材：[1]崇凱.機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指南[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,043600.[2]王先逵.機械制造工藝學(xué)[M].北京:機械工業(yè)出版社,062724.[3]東北重型機械學(xué)院,洛陽農(nóng)業(yè)機械學(xué)院,長春汽車廠工人大學(xué).機床夾具設(shè)計手冊[M].上海:上海科學(xué)技術(shù)出版社,117130.[4]張進生.機械制造工藝與夾具設(shè)計指導(dǎo)[M].北京:機械工業(yè)出版社,117175.[5]李慶壽.機床夾具設(shè)計[M].北京:機械工業(yè)出版社,117171.[6]李洪.機械加工工藝手冊[M].北京: