CA6140車床手柄鉆床夾具設計【φ14H7孔】【說明書+CAD】

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孔凸m25 臺端面作為定位基準加工要求較其他端面高。主要工作表面雖然加工精度也相對較高， 但也可以在正常生產(chǎn)條件下，采用較經(jīng)濟的方法保質(zhì)保量地加工出來。由此可見該零 3 件的工藝性較好。 現(xiàn)將主要加工面分述如下： 1.3.1 孔的加工 該零件共有 5 個孔要加工：45mm 外圓凸臺端面（ 孔凸臺端面）是零件m25 的主要加工面，其他的面、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 面，需精加工出來；10mm 孔與 孔有平行度要求，也需要精加工；14mmm25 是不通孔，特別注意該孔的加工深度；5mm 圓錐孔雖是小孔，但由于表面粗糙度要 求高，仍需精鉸。5.5mm 油孔表面粗糙度有 Ra3.2m 的要求，因此對其也應該要進 行精鉸。 1.3.2 面的加工 該零件共有 4 個端面要加工：45mm 外圓凸臺端面精度要求較高，同時也是配 合 25mm 孔作為后續(xù)工序的精基準面，需精加工；45mm 圓柱大端面、25mm 孔 端面以及 14mm 孔端面粗銑既可。 1.3.3 槽的加工 該零件僅有 2 個槽需加工：25mm 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，加工鍵槽時很難以 45mm 外圓端面為定位基準，因而 工序尺寸的計算較復雜；而槽 14mm 兩側(cè)面粗糙度均為 Ra6.3mm，半精銑即可。 1.3.4 螺紋孔的加工 M10mm 螺紋孔的加工，它與 10mm 孔和 25mm 孔連心線有 30角度要求，同 時螺紋孔中心線與 45mm 圓柱端面有 11mm 的尺寸位置要求。 由以上分析可知，該零件的加工應先加工 45mm 圓柱兩端面，再以端面為基準 加工作為后續(xù)工序主要精基準的 25mm 孔，進而以該孔為精基準加工出所有的孔， 面，槽，螺紋孔等。 第二章 確定生產(chǎn)類型和毛坯的制造形式 2.1 確定手柄座生產(chǎn)類型 依設計題目知：Q=5000 件 /年，結(jié)合生產(chǎn)實際，備品率 a%和廢品率 b%分別為 8%和 4 2%。 所以：N=5000 件/年 （1+8%） （1+2% ）=5500 件/年 手柄座重量為 0.73kg，由參考文獻【1】表 1-3 知，手柄座為輕型零件；由參考文獻 【1】表 1-4 知，該手柄座類型為大批生產(chǎn)。 2.2 確定毛坯的制造形式 零件材料為 HT15-33，根據(jù)選擇毛坯應考慮的因素，該零件體積較小，形狀較復 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。 由于該手柄座在工作過程中不經(jīng)常變動，受力不大，毛坯選用鑄件，該手柄座 輪廓尺寸不大，且生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，為提高生產(chǎn)率和鑄件精度，宜采用機器造型 鑄造，而且還要保證造型鑄造毛坯的拔模斜度不大于 2，鑄造圓角半徑為 R35。 第三章 擬定手柄座工藝路線 3.1 定位基準的選擇 定位基準分為粗基準和精基準的選擇 3.1.1 精基準的選擇 根據(jù)該手柄座零件的技術要求和裝配要求，選擇手柄座 孔及m03.25 外圓凸臺端面作為精基準，零件上的很多表面都可以采用它們作基準進行加m45 工，遵循了“ 基準統(tǒng)一” 原則。又因為軸孔 的軸線是設計基準，選用其作為m03.25 精基準定位加工手柄座腳上孔 和孔 以及其他的孔和表面，實01.18.4 現(xiàn)了設計基準和工藝基準重合，保證了被加工表面的位置度要求及 孔軸線015. 和 孔軸線的平行度要求。選用手柄座 外圓凸臺端面作為精基準同03.25 5 樣是遵循了“ 基準重合” 原則，因為該手柄座上的尺寸多以該端面作為設計基準。選用 孔及 外圓凸臺端面作為精基準，夾緊力可作用在手柄座m03.45 孔的大端面上，夾緊穩(wěn)定可靠。.25 5 3.1.2 粗基準的選擇 粗基準選擇應為后續(xù)加工提供精基準，由于該零件毛坯沒有鑄孔，故只能以 3 個 主要端面為基準，由于 45mm 小端面表面粗糙度為 Ra3.2mm，若直接以大端面為粗 基準，恐不能一次達到加工精度，故先以 45mm 小端面為粗基準，粗銑 45mm 大 端面，再以 45mm 大端面為基準，精銑小端面，并保證尺寸 43mm。 3.2 表面加工方法的確定 根據(jù)手柄座零件圖上各加工尺寸精度和表面粗糙度，確定加工零件各表面的加工 方法，如表 3-1 所示。 表 3-1 零件表面的加工方法 加工表面 精度 粗糙度 可選加工方法 確定加工方法 45mm 大端面 IT78 3.2 粗刨精刨 粗銑 粗銑 45mm 小端面 IT7 3.2 粗刨精刨 粗銑半精銑 粗銑半精銑 25H8mm 孔 IT8 1.6 粗鏜半粗鏜拉鉆擴鉸 鉆擴鉸 10H7mm 孔 IT8 1.6 粗鏜半粗鏜拉鉆粗鉸精鉸 鉆粗鉸精鉸 14H7mm 孔 IT7 1.6 粗鏜半粗鏜拉鉆粗鉸精鉸 鉆粗鉸精鉸 M10mm 螺紋 孔 鉆攻 鉆攻 鍵槽 IT9 1.6 粗銑精銑 粗銑精銑 銑鍵槽 IT811 6.3 粗刨半精刨粗銑 粗銑 5.5mm 孔 IT78 3.2 鉆粗鉸精鉸鉆精鉸 鉆精鉸 3.3 加工階段的劃分 零件的加工質(zhì)量要求較高時，常把整個加工過程劃分為幾個階段： 3.3.1 粗加工階段 粗加工的目的是切去絕大部分多余的金屬，為以后的精加工創(chuàng)造較好的條件，并 6 為半精加工，精加工提供定位基準，粗加工時能及早發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷，予以報廢或修 補，以免浪費工時。 粗加工可采用功率大，剛性好，精度低的機床，選用大的切前用量，以提高生產(chǎn) 率、粗加工時，切削力大，切削熱量多，所需夾緊力大，使得工件產(chǎn)生的內(nèi)應力和變 形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等級為 IT11IT12。粗糙度 為 Ra80100m。 3.3.2 半精加工階段 半精加工階段是完成一些次要面的加工并為主要表面的精加工做好準備，保證合 適的加工余量。半精加工的公差等級為 IT9IT10。表面粗糙度為 Ra1012.5m。 3.3.3 精加工階段 精加工階段切除剩余的少量加工余量，主要目的是保證零件的形狀位置幾精度， 尺寸精度及表面粗糙度，使各主要表面達到圖紙要求.另外精加工工序安排在最后， 可防止或減少工件精加工表面損傷。 精加工應采用高精度的機床小的切前用量，工序變形小，有利于提高加工精 度精加工的加工精度一般為 IT6IT7，表面粗糙度為 Ra11.25m。 3.4 工藝路線方案的擬定與比較 擬定工藝路線的內(nèi)容除選擇定位基準外，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要求得到合理保證，成批生產(chǎn)還應考慮采用組 合機床，專用夾具，工序集中，以提高效率，還應考慮加工的經(jīng)濟性，以便使生產(chǎn)成 本盡量下降。 3.4.1 工藝路線方案一 1）粗銑手柄座 45mm 圓柱左右兩端面； 2）半精銑 45mm 圓柱凸臺端面，保證尺寸 43mm； 3）鉆粗鉸精鉸 25H8mm 孔； 4）拉鍵槽，保證尺寸 27.3H11； 5）鉆粗鉸精鉸 10H7mm 孔； 6）銑槽，保證尺寸 14mm，深度 43mm； 7 7）粗銑 14H7mm 孔端面，保證尺寸 43mm； 8）鉆粗鉸精鉸 14H7mm 孔； 9）鉆攻 M10mm 螺紋孔； 10）鉆鉸 5mm 圓錐孔； 11）鉆鉸 5.5mm 孔； 12）去銳邊，毛刺； 13）清洗； 14）終檢，入庫； 3.4.2 工藝路線方案二 1）粗銑手柄座 45mm 圓大端面； 2）粗銑半精銑 45mm 圓柱小端面，保證尺寸 43mm； 3）鉆粗鉸精鉸 25H8mm 孔； 4）鉆粗鉸精鉸 10H7mm 孔； 5）鉆粗鉸精鉸 14H7mm 孔； 6）粗銑半精銑槽保證尺寸 14mm，深度 43mm； 7）拉鍵槽，保證尺寸 27.3H11mm； 8）鉆攻 M10 螺紋孔； 9）鉆鉸 5.5mm 孔； 10）鉆鉸 5mm 圓錐孔； 11）去銳邊，毛刺； 12）清洗； 13）終檢，入庫； 3.4.3 工藝方案的比較與分析 上述兩個方案區(qū)別在:一是方案一以手柄座 45mm 圓柱左右兩端面互為基準加工 兩端面；方案二先粗銑 45mm 圓柱大端面，再粗銑半精銑 45mm 圓柱小端面； 二是方案二沒有銑 14mm 孔端面，但由于 14mm 孔有嚴格深度要求，故最好還是 粗銑一遍。 在綜合考慮上述工序順序安排原則的基礎上，選取工藝方案一。 手柄座工藝路線及設備，工裝的選用如下表 3-2： 8 表 3-2 手柄座工藝路線及設備，工裝的選用 工序號 工序名稱 機床設備 刀具 量具 1 粗銑 45mm 圓柱兩端面； 立式銑床 X51 高速鋼套式面銑刀 游標卡尺 2 精銑 45mm 圓柱小端面 立式銑床 X51 高速鋼套式面銑刀 游標卡尺 3 鉆，倒角，粗鉸，精鉸25mm 孔 搖臂鉆床 Z37 硬質(zhì)合金錐柄麻花鉆、鉸刀 游標卡尺、內(nèi)徑千分尺、塞規(guī) 4 拉鍵槽 拉床 拉刀 游標卡尺 5 鉆，倒角，粗鉸 ，精鉸10mm 孔 立式鉆床 Z525 復合麻花鉆、鉸刀 游標卡尺、內(nèi)徑千分尺、塞規(guī) 6 粗、精銑槽 14mm 臥式銑床 X62 高速鋼鑲齒三面刃銑刀 游標卡尺、塞規(guī) 7 粗銑 14mm 孔端面 立式銑床 X51 高速鋼套式面銑刀 游標卡尺 8 鉆 ，倒角，粗鉸，精鉸14mm 孔 立式鉆床 Z525 復合麻花鉆、鉸刀 游標卡尺、內(nèi)徑千分尺、塞規(guī) 9 鉆，倒角，攻 M10mm 螺紋孔 搖臂鉆床 Z37 莫氏錐柄階梯麻花鉆、絲錐 卡尺 螺紋塞規(guī) 10 鉆，鉸 5mm 圓錐孔 立式鉆床 Z525 麻花鉆、錐柄機用1：50 錐度銷子鉸刀 內(nèi)徑千分尺、塞規(guī) 11 鉆，倒角，鉸 5.5mm 孔 立式鉆床 Z525 麻花鉆、鉸刀 內(nèi)徑千分尺、塞規(guī) 12 去銳邊，毛刺 鉗工臺 平銼 13 終檢 游標卡尺、內(nèi)徑 千分尺、塞規(guī)、 螺紋塞規(guī) 第四章 機械加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸的確定 41 查表確定加工余量 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 確定三個端面的相關尺寸。 9 砂型鑄造，材料為灰鑄鐵，機器造型，公差等級為 CT812，取 CT10，加工余 量等級 EG，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。 4.2 45 圓柱兩端面毛坯尺寸及加工余量確定 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，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第一卷表 3.2-23，其余量值規(guī)定，對于小端面 （50mm）為 1.02.0mm，現(xiàn)取 1.6mm。表 3.2-27 粗銑平面的厚度偏差（30mm） 為0.250.39mm，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 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：431.21.61.046.8mm； 毛坯的最小尺寸：46.81.445.4mm； 毛坯的最大尺寸：46.81.448.2mm； 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：:431.044mm； 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=0.039，按入體 原則取值。故精銑后尺寸為 mm。039.4 4.3 14H7 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； 10 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) 按前面粗銑平面厚度偏差取0.28mm。故粗銑后的尺寸為 43mm 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。 4.4 鉆粗鉸精鉸 14mm 孔的加工余量、工序尺寸和公差的確定 由參考文獻【1】表 2-28 可查得，精鉸余量 Z 精鉸 =0.05mm；粗鉸余量 Z 粗鉸 =0.95mm；鉆孔余量 Z 鉆 =13.0mm。參考文獻【1】表 1-20 可依次確定各工序尺寸的 加工精度等級為，精鉸：IT7；粗鉸：IT10 ；鉆： IT12。根據(jù)上述結(jié)果，再標準公差 數(shù)值表可確定各工步的公差分別為，精鉸：0.018mm；粗鉸：0.070mm；鉆： 0.180mm。 綜上所述，該工序各工步的工序尺寸及公差分別為，精鉸： ；粗鉸：m018.4 ；鉆： ，它們的相互關系如圖 4-1 所示。m07.9513m180.3 圖 2 鉆粗鉸精鉸 14mm 孔的加工余量、工序尺寸和公差相互關系圖 4.5 其他尺寸及其加工余量的確定 其他工序尺寸包括 4 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)加工工藝手冊 ，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： 11 （1）25H8mm 孔，Ra 1.6mm； 根據(jù)加工工藝手冊表 3.2-10，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）10H7mm 孔，Ra 1.6mm； 根據(jù)加工工藝手冊表 3.2-9，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）5mm 圓錐孔，Ra 1.6mm； 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 。 （4）5.5mm 孔，Ra3.2mm 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：5.5H7mm 。 第五章 切削用量、時間定額的計算 51 確定各工序切削用量及基本工時 5.1.1 工序 I：粗銑 45mm 圓柱大端面 機床：X51 立式銑床 刀具：高速鋼端銑刀，直徑 D=50mm，齒數(shù) Z=6 根據(jù)加工工藝手冊表 2.4-73，取每齒進給量 f Z=0.15mm/Z，根據(jù)切削工藝 手冊表 3.9，取銑削速度 v=20m/min。則車床主軸轉(zhuǎn)速 n 主 =1000v/ d=127.4r/min， 12 按機床選取銑刀轉(zhuǎn)速 n=160r/min，則實際切削速度 v 實 =25.12m/min.工作臺每分鐘進 給量 f m = f ZZn=144mm/min，則取銑床工作臺進給量 f m=150mm/min，按加工 工藝手冊表 6.2-5，基本工時 t=0.65min。 5.1.2 工序 II：粗銑、半精銑 45mm 圓柱小端面 機床：X51 立式銑床 刀具：高速鋼端銑刀，直徑 D=50mm，齒數(shù) Z=6 （1）粗銑 45mm 小端面，銑削余量 Z=1.2mm， 同樣查表選取確定切削速度 v=20m/min，進給量 f =0.15mm/Z，則車床主軸轉(zhuǎn)速z n =127.4r/min，主 同樣選取機床銑刀轉(zhuǎn)數(shù) n=160r/min，則實際切削速度 v =25.12m/min.，工作臺實 每分鐘進給量 f =144mm/min，銑床工作臺進給量 f =150mm/min，則 基本工時間m m t=0.43min。 （2）半精銑 45mm 小端面，加工余量 Z=1.0mm， 同樣查表確定切削速度 v=20m/min，進給量 f =0.15mm/Z，則車床主軸轉(zhuǎn)速z n =127.4r/min，主 同樣選取機床銑刀轉(zhuǎn)數(shù) =160r/min，則實際切削速度 =25.12m/min，工作臺每 分鐘進給量 f =144mm/min，銑床工作臺進給量 f=100mm/min，則基本工時 t=0.65min。 5.1.3 工序 III： 鉆粗鉸精鉸 25H8mm 孔。 機床：Z37 搖臂鉆床 （1）擴孔 24.8mm 刀具：高速鋼錐柄標準麻花鉆，D=24.8mm 雙邊余量 2Z=1.8mm 由切削工藝手冊表 2.10 查的擴孔鉆擴孔時進給量 f=0.70.8mm/r，并由加 工工藝手冊表 4.2-16 取 fz=0.72mm/r ，擴孔鉆擴孔時 ，根據(jù)切削工藝手冊表 2.15 查得 f=14m/min，故 f=74.7m/min，則 fr=8960r/min， 按機床選取 fr=68r/min，則 f=5.29m/min.， 基本工時 t=1.1min。 （2）鉸 25H8mm 孔 刀具：高速鋼錐柄機用鉸刀，D=25mm 由切削工藝手冊表 2.24 查得 f=1.01.5mm/r， 并由加工工藝手冊表 4.2- 13 16 選取 fz=1.22mm/r，取切削深度 h=0.150.25mm，f=48m/min ， 則 fr=51102r/min， 按機床選取 fr=68r/min，則 f=5.34m/min.， 基本工時 t=0.65min。 5.1.4 工序 IV：鉆，鉸 10H7mm 孔 機床：Z525 立式鉆床 （1）鉆 10mm 孔 刀具：高速鋼錐柄麻花鉆，D=9.8mm 由切削工藝手冊表 2.7 查得 fz=0.17mm/r，由表 2.15 取 vc=23m/min，則 fr=747.4r/min 按機床選取 n=960r/min，則 vc=29.54m/min.， 基本工時 t=0.31min。 （2）粗鉸 9.96mm 孔 刀具：高速鋼錐柄機用鉸刀，D=9.96mm 由切削工藝手冊表 2.24 查得 fz=0.17mm/r，根據(jù)表 2.15 取 f=6m/min，則 fr=191.85r/min 按機床選取 fr=195r/min，則 f=6.1m/min.， 基本工時 t=0.19min。 （3）精鉸 10H7 孔 刀具：高速鋼錐柄機用鉸刀，D=10mm 由切削工藝手冊表 2.24 查得 fz=0.8mm/r，根據(jù)表 2.15 取 f=6m/min，則 fr=191.85r/min， 按機床選取 fr=195r/min，則 f=6.1m/min.， 基本工時 t=0.31min。 5.1.5 工序 V：銑鍵槽 機床：X62 臥式銑床 刀具：高速鋼圓柱形銑刀，D=13mm，Z=6 （1）第一次走刀 根據(jù)加工工藝手冊表 2.4-73，取 fz=0.2mm/Z，根據(jù)切削工藝手冊表 3.9， 銑削速度 v =15m/min。則 fr=367.5r/min。c 14 按機床選取 fr=375r/min，則 f=15.31m/min.，v =56.25mm/min，c 基本工時 t=0.94min （1）第二次走刀 切削用量與第一次走刀完全相同，fz=0.2mm/Z， f=15.31m/min，v c =56.25mm/min 基本工時 t=0.94min。 5.1.6 工序 VI: 鉆粗鉸精鉸 14H7mm 孔 機床：Z525 立式鉆床 （1）鉆孔 13mm 刀具：高速鋼錐柄麻花鉆，D=13mm 由切削工藝手冊表 2.7 查得 fz=0.36mm/r，由表 2.15 取 f=14m/min， 則 fr=343r/min， 按機床選取 fr=272r/min，則 f=11.10m/min.， 基本工時 t=0.36min。 （2）粗鉸 13.95mm 孔 刀具：高速鋼錐柄機用鉸刀，D=13.95mm 由切削工藝手冊表 2.24 查得 f=0.51.0mm/r， 并由加工工藝手冊表 4.2- 16 取 fz=0.81mm/r，v =48m/min ， 則 fr=91182r/min， 按機床選取 fr=140r/min，則 f=6.13m/min.， 基本工時 t=0.31min。 （3）精銑 14H7mm 孔 刀具：高速鋼錐柄機用鉸刀 由切削工藝手冊表 2.24 查得 f=0.51.0mm/r， 并由加工工藝手冊表 4.2- 16 取 fz=0.62mm/r，v =48m/min ， 則 f=91182r/min， 按機床選取 fr=140r/min，則 f=6.15m/min.， 基本工時 t=0.40min。 5.1.7 工序 VII：鉆，攻 M10 螺紋孔 機床：Z525 立式鉆床 （1）鉆 8.5mm 孔 刀具：高速鋼錐柄麻花鉆，D=8.5mm 由切削工藝手冊表 2.7 查得 f=0.28mm/r，由表 2.15 取切削速度 v=16m/min， 15 則主軸轉(zhuǎn)速 n=600r/min，按機床選取主軸轉(zhuǎn)速 n=545r/min，則切削速度 v=14.55m/min，則 基本工時 t=0.10min。 （2）攻螺紋 M10mm 刀具：高速鋼錐柄機用絲錐 等于工件螺紋螺距 p，即 f=1.25mm/r，由切削工藝手冊取切削速度 v=7.5 m/min，則主軸轉(zhuǎn)速 n=298r/min，按機床選取主軸轉(zhuǎn)速 n=272r/min，則切削速度 v=6.8m/min，則基本工時 t=0.05min。 5.1.8 工序 IX: 鉆粗鉸精鉸 5.5mm 孔 （1）鉆 4.8mm 孔 刀具：高速鋼錐柄麻花鉆，D=4.8mm 由切削工藝手冊表 2.7 查得： 選擇 的高速鋼錐柄麻花鉆m8.401/fr機 2incV查 min)/(13268.400 rdnc查查 按機床選取 6/inr機 in)/(5.201036.10nVc 機機 基本工時： 5.2.7(mi)36.t 鉸 孔：m. 選擇 的鉸刀50.6/fr機 min)/(42.375.61010 rdVnc查查 按機床選取 392/minnr機 in)/(7.61092.10Vc 機機 16 基本工時： min043.6.392.5t 17 （二） 專用夾具的設計 第六章 夾具體的設計 由于生產(chǎn)類型為成批，大量生產(chǎn)，要考慮生產(chǎn)效率，降低勞動強度，保證加工質(zhì) 量，故需設計專用夾具。 61 定位方案設計 6.1.1 工件的定位基準及定位基面 Q 圖 3 鉆 14H7 孔工序示意圖 在設計任務書中，本夾具用于在鉆床上加工 CA6140 車床手柄座的 14H7 孔， 工件以 25H8 孔及端面、 10H7 孔作為定位基準，在一面兩銷上實現(xiàn)完全定位，由 氣缸推動壓塊直接夾緊工件。工件的定位基面為 25H8 孔內(nèi)表面及端面、 10H7 孔 內(nèi)表面。 6.1.2 定位方案選取與比較 為了加工 14H7 孔，必須使其完全定位。因此初步的設計方案如下，首先必須 明確其加工時應如圖 2 所示，這樣垂直豎立放置，便于立式鉆床加工。那么要使其完 全定位，可以采用: 18 a: 一面兩銷定位，以 25H8mm 和 10H7mm 兩孔為定位基準就可以滿足其要求。 b: 一面加圓柱銷和半“V” 形塊定位，以 25H8mm 為定位基準，再在 25 外圓表 面用“V”形塊定位。 比較以上兩個方案，明顯 a 方案要好得多，因 25H8mm 和 10H7mm 兩孔的中 心線在同一直線上，所以只要將其兩銷定在同一平面同一直線上，就可以很快的將其 定位（如圖垂直放置） ；而 b 方案和 a 方案不同點在于用的是“V” 型快定位，要使零件 很快垂直放置定位很難，并且需要量具對其精確測量，增加了工時。因此，選擇一面 兩銷定位最佳！ 如上圖所示，一面限制的自由度有 3 個，一個銷釘限制一個自由度，兩個一起再 限制一個自由度；為使定位可靠，加工穩(wěn)定，我所設計的定位方案如附圖 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 個自由度，屬于完全定位。 在該定位方案中，45mm 圓柱小端面被夾具體上的一個支撐面頂住，限制了 x 軸的移動，y 軸的旋轉(zhuǎn)，z 軸的旋轉(zhuǎn)三個移動自由度。25H8mm 孔內(nèi)插入短銷，限制 了 y 軸的移動，z 軸的移動， 10H7mm 孔中插入菱形銷，限制了 x 軸的旋轉(zhuǎn)，這樣 6 個自由度全部被限制。定位面板如附圖 A1 圖紙 手柄座夾具體裝配圖所示。 6.1.3 定位元件的選用與計算 1） 25H8 孔用一個固定式短圓柱銷定位限制二個自由度。 本設計方案選用固定式定位銷，由于加工的 14H7mm 盲孔恰好在定位基準 25H8mm 孔內(nèi)表面上，若采用標準件，勢必影響 14H7mm 孔的加工，因此可專門 設計一個短圓柱銷，其尺寸如零件圖所示（見附錄）： 銷與 25H8mm 孔內(nèi)表面為 H8/g7 間隙配合，既保證了短銷定位，又方便了裝夾工件。 該銷與定位面板上的 15mm 銷孔呈 S7/g6 過盈配合。 2） 25H8 孔端面用一個平面定位限制三個自由度。 所以選用一個固定支承板來定位 25 孔的端面，因為夾緊工件時產(chǎn)生的力比較大， 即我選用 45 號鋼作為支撐板材料，因為支撐板要讓短圓柱銷穿出所以我設計的支承 圓板孔隙為 15mm，其與圓柱銷產(chǎn)生過盈配合才能更好的使支撐板起到輕微效果，所 以我確定其公差等級為 S7，通過查互換性與測量技術可得到孔隙為 15 01.28 因為夾緊定位時會產(chǎn)生較大的力，所以我取了板的厚度為 5mm。 具體尺寸見零件圖。 3） 10H7 孔用一個固定式菱形銷定位限制一個自由度。 19 本設計方案選用固定式定位銷，查機床夾具設計手冊 ，確定削邊銷為 B10X22GB220380 標準，其相關尺寸如零件圖所示（見附錄） 。 它和定位面板上的 10mm 銷孔呈 P7/h6 過盈配合，與工件上 10mm 孔呈 H7/h6 間隙配合。 在實際生產(chǎn)中，由于菱形銷的尺寸已標準化啊，因而常按下面步驟進行兩銷設計： a 確定兩銷中心距尺寸及公差 取兩孔中心距的基本尺寸為兩銷中心距的基本尺 寸；其公差取工件孔中心距公差的 1/51/3，取 1/4。即令：T =1/4TLXLK 由零件圖可取兩銷中心距為 50 ，T =0.16，T =0.04 02.LK b 確定圓柱銷直徑及其公差 取相應孔的最小直徑作為圓柱銷直徑的基本尺寸， 其公差一般為 g 或 f ，選 g67 7 即通過查表及零件圖可選取短圓柱銷直徑尺寸為 25 07.28 c 確定菱形銷寬度，其直徑及其公差 首先查機械制造工藝學表 6-1 選取菱形銷 寬度 b；然后按公式 b= （其中 b 菱形銷寬度，D 工件上與菱形銷配min12LXKTD2 合孔的最小直徑， 和 分別為孔 1 和銷 1 孔 2 和銷 2 的最小間隙，T 和 Tmin1in2 LX 分別為兩孔中心距和兩銷中心距的公差）計算菱形銷與其配合孔的最小間隙 ；LK min2 再計算菱形銷直徑的基本尺寸：d = D - ；最后按 h 或 h 確定菱形銷的直徑公2min267 差。 即可取 b=4， d=10，B=8 ， b =31 再按上述公式求得 = = =0.0764min2 bTLXK2min14*109.6. 最后按 h 確定菱形銷直徑的公差為 0.009mm。最后得到 d =106 2076.85 62 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。對于夾具設計中采用的定位方案， ，一般定位誤差控制在工件公差的 1/3 1/5，即可認為定位方案符合加工要求。 對于本次設計的夾具，需要保證的尺寸要求：保證盲孔 14H7mm 的深度距端 20 28mm，檢查長度為 25mm 的要求。定位基準是 45mm 圓柱小端面和 25H8 孔、 10H7 孔，由一面兩銷實現(xiàn)完全定位。由于 45mm 圓柱小端面經(jīng)過半精銑，表面粗 糙度達到 Ra3.2m，故可認為 45mm 圓柱小端面的平面度誤差為 0，即可認為不存 在基準位置度誤差；而兩定位銷是水平放置，由于工件自重作用，工件定位孔與定位 銷上母線接觸，在這垂直方向上的定位誤差非常小，而加工盲孔 14H7mm 深度尺寸 要求并不嚴格，綜上所述，只要支撐面的標準尺寸得到保證，是不存在定位誤差的。 63 導向裝置的設計 6.3.1 鉆套的設計 由于該夾具用于一個孔經(jīng)鉆、粗鉸、精鉸三個工步加工的工序，所以選擇快換鉆 套，快換鉆套已標準化。 6.3.2 鉆套高度和排屑間隙 由參考文獻機械制造工藝學查得： 鉆套高度： dH)5.21( 排屑間隙： h30 式中，d 為所加工孔徑，排屑間隙系數(shù)選取 0.5。 所以： md3514)5.21().( 取 12mmmh4805 根據(jù)快換鉆套(JB/T8045.3-1999) ，基本尺寸 選取鉆套高度dmH30 6.3.3 鉆模的設計 鉆模根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點可分為固定式鉆模，回轉(zhuǎn)式鉆模，翻轉(zhuǎn)式鉆模，蓋板式鉆模 和滑注式鉆模。 （1）固定式鉆模在加工中相對于工件位置保持不變。這類鉆模多在立式鉆床， 搖臂鉆床和多軸鉆床上使用。 （2）回轉(zhuǎn)式鉆模是夾具具有分度裝置，由于加工精度比較高，所以成本比較大， 我不選用這種。 （3）蓋板式鉆模的特點是沒有夾具體，多用于加工大型工件上的小孔，我們這 里所要鉆的不是什么小孔，所以也不選。 （4）滑注式鉆模是一種具有升降模板的通用可調(diào)鉆模，而且上升到一定高度時 21 或壓緊工件應能自鎖。 綜合這幾種鉆模，我本著簡單實用方便的原則選用了固定式鉆模，且固定式鉆模 跟我設計的夾具體用螺釘聯(lián)接。 為了減少鉆套與鉆頭的配合間隙過大，鉆孔和鉸孔時刀具發(fā)生位移或傾斜，所以 我們應該適當減少刀具與鉆套的配合間隙，如用標準鉆頭不能滿足這一要求時，可以 采用帶有后引導的專用鉆頭，我取它們得配合間隙為 H7/g6。 根據(jù)查機床夾具設計手冊可知可換鉆套與襯套之間的配合間隙一般是按 H7/g6 的 配合公差。 而且目前鉆模都已經(jīng)標準化，具體尺寸見我的部件圖。 6.4 夾緊裝置設計 6.4.1 夾緊裝置選用原則 夾緊力方向原則： 夾緊力的作用方向不應破壞工件的既定位置； 夾緊力的作用方向應使所需夾緊力盡可能小； 夾緊力的作用方向應使工件的夾緊變形最小。 夾緊作用點原則： 夾緊里的作用點應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)； 夾緊力的作用點應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)； 夾緊力的作用點應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。 所以我設計的可能夾緊方案有: 方案一：用壓塊來夾緊工件，通過螺栓擰緊，讓壓塊來夾緊工件，由于工件 25 孔的端面已經(jīng)加工過，所以用壓塊的話可能會影響其粗糙度，并且手動螺栓夾緊 很費力，而且力度不好控制。 方案二:用三角卡盤夾緊工件，由于我們知道 CA6140 車床手柄座形狀比較特殊， 所以卡盤夾緊的話作用點選取不大方便。 方案三:選用氣壓缸裝置夾緊，導氣管前連上浮動支撐再加上壓塊夾緊工件。 三個方案進行比較明顯方案三更可行，因為該手柄是大批大量生產(chǎn)，所以如果 22 要機械夾緊的話會很費力，浪費人工，所以選用氣壓夾緊方便省力，且中間加了一個 浮動支撐，這樣有利于更好的定位，也避免了壓塊壓傷工件的情況產(chǎn)生。 6.4.2 氣壓夾緊裝置簡介 氣壓傳動夾緊優(yōu)點： （1）傳力介質(zhì)是空氣，空氣是大氣中取之不竭用之不盡的，無成本費用及供應 上的困難；同時用過的空氣可以直接放入外界，無污染問題。 （2）壓縮空氣在管道中流動的壓力損失小，因此，便于幾種供應和實現(xiàn)遠程距 離操縱，以提高自動化速度 （3）動作迅速，反應靈敏。因此可達到快速夾緊，方便操作。 （4）結(jié)構(gòu)簡單，維護方便。與液壓傳動相比指點更為突出 （5）夾緊牢固，使用安全 （6）原件易于標準化和規(guī)格化。因此可以縮短工藝裝備的制造周期和有利于降 低成本。 氣壓傳動夾緊缺點： （1）與手動夾緊裝置相比，結(jié)構(gòu)要復雜的多，受到生產(chǎn)批量與工廠條件的限制， 而且要有壓縮空氣站，設備費用較高。 （2）由于壓縮空氣的工作壓力一般為 4-5 公斤力/ 平方厘米，因此，要達到響應 的夾緊力，就要有足夠大的活塞面積和一定尺寸的擴力機，所占的空間比較大。 （3）空氣有壓縮性，夾緊的剛度不夠高，故應設置自鎖裝置。 （4）壓縮空氣流速大，通一管道出來的壓縮空氣在不同時間內(nèi)空氣壓力也不盡 相同，因此要有調(diào)速裝置和穩(wěn)壓裝置。 （5）氣壓傳動夾緊裝置一般包括控制裝置，能量轉(zhuǎn)換裝置和執(zhí)行機構(gòu)三部分。 針對大批大量生產(chǎn)的工藝特征，從保證產(chǎn)品的質(zhì)量和考慮盡量提高生產(chǎn)效率的問 題來考慮，為此，應首先著眼于機動夾緊而不采用手動夾緊。這里采用氣缸聯(lián)動夾緊 裝置比較高效和省力。而且這是提高勞動生產(chǎn)率的重要途徑之一，故夾具選用了氣缸 推動壓塊夾緊工件 6.4.3 動力源的設計 動力源是整個夾具系統(tǒng)中的提供夾緊力的機構(gòu)，是夾具機構(gòu)中不能缺乏的部件。 動力源的能否提供合適的夾緊力是夾具工作效率和質(zhì)量的一大影響因素。因此，很有 必要對動力源進行精密的計算和設計，以及參照國家標準或者機械標準進行嚴格的選 擇。那么，下面就對動力源進行設計和分析。 23 我選用的是固定式氣缸，目前這種氣缸在我們國家都已經(jīng)標準化了，常用的又耳 座式，凸緣式，和擺動式三種。 不同的氣缸，有不同的固定連接方式。耳座式氣缸則采用耳座固定，凸緣式氣缸 采用凸緣固定，而擺動式氣缸則用鉸鏈來固定 在這里我就選用耳座式，因為其比較簡單方便。用四個螺栓固定在夾具體構(gòu)架上 就可以。 設計氣缸時，有關參數(shù)按照下面的原則確定 1，壁厚的選擇 可按機床夾具設計表 5-1 選擇，通過查表 由于生產(chǎn)的是大批大量工件，所以為 了增加其使用壽命氣缸材料選用 20 鋼無縫鋼管，則壁厚 5mm 2，缸體直徑的選擇 一般氣缸正常的工作條件是:周圍介質(zhì)溫度為-35 +80；工作壓力為 46 公斤 力/厘米 。在選擇氣缸直徑 D 時可以根據(jù)下式來確定 D= pKP4 其中：P 為工作所需的推力 K 為放大系數(shù)，一般 K=1.15 P 為氣體工作壓力，一般為 46 公斤力/厘米 2 查機床夾具設計手冊表 5-1，可得到：汽缸的內(nèi)徑 D 為 100，活塞桿的直徑 d 為 32.在這個裝置中，拉力為 1057.5 N，推力為 1178.1 N。在計算活塞行程時， 用于夾緊機構(gòu)的氣動裝置，其氣缸行程應該按計算所需的行程增加 1020 mm.。其 它的相關尺寸是按經(jīng)驗所給出的，一般都能滿足要求。 24 圖 4 氣缸零件圖 根據(jù)氣缸的零件圖以及相應的資料選擇合理的活塞桿，換而言之，活塞桿的選用 是根據(jù)氣缸的選擇來的。二者的選擇都可以參照資料，選擇標準的值。 能選用標準件的時候就盡量選用標準件，這不僅可以提高工件生產(chǎn)的效率，還可 以擁有一定的經(jīng)濟性。 圖 5 活塞桿零件圖 6. 5 夾具體構(gòu)架的設計 由于夾具體上的其他需要零件都已經(jīng)設計好，剩下的就是夾具體的一個大構(gòu)架設 計，因為上面要放一個氣缸，還有鉆模，所以經(jīng)過琢磨我把夾具體構(gòu)架設計成如零件 圖所示那樣，將其剛放在構(gòu)架尾部，并用四個螺栓連接固定，鉆模使用四個螺釘擰緊 放在構(gòu)架上面，構(gòu)架本體采用 HT150，由于模型比較簡單，所以我采用鑄造方法成型。 因為鉆孔時候產(chǎn)生的力比較大所以我有設計了一個加強筋，加強筋作用有 1、 在 不 加 大 制 品 壁 厚 的 條 件 下 ， 增 強 制 品 的 強 度 和 剛 性 ， 以 節(jié) 約 材 料 用 量 ， 減 輕 重 量 ， 降 低 成 本 。 2、 可 克 服 制 品 因 壁 厚 差 別 帶 來 的 應 力 不 均 所 造 成 的 制 品 歪 扭 變 形 。 加 強 筋 材 料 采 用 碳 素 結(jié) 構(gòu) 鋼 ， 具 體 尺 寸 見 構(gòu) 架 零 件 圖 。 夾 具 體 構(gòu) 架 上 的 螺 釘 全 部 采 用 標 準 件 ， 用 一 個 M18， 四 個 M15， 三 個 M8。 機 架 上 的 所 有 零 件 尺 寸 詳 見 我 的 零 件 圖 。 第七章 夾具的操作與維護 裝夾工件時應先將螺桿轉(zhuǎn)動退出足夠的行程空間以便于工件安裝，然后使工件的 25H8mm 孔穿過短銷，使工件底部的 10H7mm 孔穿過削邊銷，將 45mm 圓柱小 端面緊靠在定位板上，這樣工件以 45mm 圓柱小端面為定位基準，且垂直安裝，便 于立式鉆床加工。定位調(diào)節(jié)好后，調(diào)動氣壓裝置，使壓塊靠緊 45mm 大端面并夾緊 工件。加工完成后松開工件，調(diào)動氣壓裝置，退出一定空間，即可取下工件。 25 夾具在使用中，應注意檢查鉆套的磨損情況，如果磨損后不能精確保證加工精度， 則需要更換鉆套。本夾具定位面板是受力部件，夾緊時檢查其是否發(fā)生受力變形，如 有變形，應及時設法修正，才能保證加工精度。而且需要嚴格氣壓裝置的夾緊力。 26 總 結(jié) 本次課程設計主要經(jīng)歷了兩個階段：第一階段是機械加工工藝規(guī)程設計，第二階 段是專用夾具設計。第一階段我們運用了基準選擇、切削用量選擇計算、機床選用、 時間定額計算等方面的知識；夾具設計的階段運用了工件定位、夾緊機構(gòu)及零件結(jié)構(gòu) 設計等方面的知識。 由附圖可知，零件材料為 HT15-33。該材料具有較高的強度、耐磨性、耐熱性及 減振性，適應于承受較大應力、要求耐磨的零件。該零件主要的加工面以及六個孔的 表面粗糙度有嚴格的要求，因此我們選用幾個工序?qū)λM行加工來保證它的質(zhì)量要求。 在加工過程中都是采用專用夾具，因而效率較高，設計基準與工序基準重合，因而精 度較高。根據(jù)相關面和孔加工的經(jīng)濟精度及機床能夠達到的精度可知，上述技術要求 是可以達到的，零件的結(jié)構(gòu)工藝性也是較好的。 這次課程設計，自我感覺尚有很多不足和錯誤，但是我覺得收獲很多，首先是加 深了我對工件從最初的毛坯生產(chǎn)到最終的成品之間的整個工藝流程的理解和認識，其 次鍛煉了我應用掌握的理論只是去分析，解決實際問題的能力，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，解決實際生產(chǎn)問題的能力。 27 參考文獻 1 鄒青.機械制造技術基礎課程設計指導教程.北京：機械工業(yè)出版社， 2004.8 2 王先逵.機械加工工藝手冊 銑削、鋸削加工.北京：機械工業(yè)出版社 .2008.6 3 洪鐘德.簡明機械設計手冊.上海：同濟大學出版社，2002.5 4 王先奎.機械制造工藝學.北京：機械工業(yè)出版社.2010.1 5 鄧文英.金屬工藝學.北京：高等教育出版社.2008.4 6 付風嵐.公差與檢測技術.北京：科學出版社.2006.9 7 林問煥.機床夾具設計.北京：國防工業(yè)出版社.1987.8 8 邱宣懷.機械設計（第四版）.北京：高等教育出版社.1996.10 9 陳于萍.互換性與測量技術基礎（第二版）.北京：機械工業(yè)出版社 .2005.10 10 嚴霖元.機械制造基礎.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社.2004.3 11 成大先.機械設計手冊（第三版）.北京：化學工業(yè)出版社 .1998.4 12 于永泗:機械工程材料( 第八版). 大連：大連理工出版社.2010.1 13 陳傳堯:工程力學.北京：高等教育出版社.2006.7 14 左健民：液壓與氣壓傳動（第四版）.北京：機械工業(yè) 28 致謝 大學的讀書生活在這個季節(jié)即將劃上一個句號，而我的人生卻只是個逗號，我將 面對又一次征程的開始。大學幾年的求學生涯在師長，親友的大力支持下走的辛苦卻 也收獲滿囊。 從論文題目的選定到論文寫作的指導，歷時將近兩個月的時間。本次設計不僅檢 驗了我大學四年來知識積累的程度，而且豐富了我在實際設計中經(jīng)驗的累積，更是對 我設計思想的一次全面升華。在論文的寫作的過程中遇到了無數(shù)的困難和障礙，都在 同學和老師的幫助下度過了。在這里我要感謝我的指導老師曾一凡老師，他對我 進行了無私的指導和幫助，不厭其煩的幫助進行論文的修改和改進。另外，在校圖書 館查資料的時候，圖書館老師也給我提了很多方面的支持與幫助。在此向幫助和指導 過我的各位老師表示最衷心的感謝！