机械制造技术课程设计-CA6140车床手柄座加工工艺及钻φ10mm孔夹具设计【全套图纸】

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1、 哈哈 尔尔 滨滨 理理 工工 大大 学学 机械自造工艺及夹具课程设计任务书机械自造工艺及夹具课程设计任务书 设计题目：制定制定“CA6140 车床手柄座车床手柄座”的机械加工工的机械加工工 艺规程及工艺装备（设计钻艺规程及工艺装备（设计钻 10mm 孔的孔的 钻床夹具）钻床夹具） 设计时间： 2008.6. 设计内容：1、熟悉零件图； 2、绘制零件图（一张） ； 3、编写工艺过程卡片和工序卡片（各一张） ； 4、绘制夹具总装配图； 5 绘制夹具零件图； 6、说明书 班班 级：级：机 电 05-4 班 33 号 学学 生：生： 渠书丽 指导教师：指导教师： 系系 主主 任：任： 2008 年

2、06 月 25 日 哈尔滨理工大学哈尔滨理工大学 机机 械械 制制 造造 技技 术术 基基 础础 课课 程程 设设 计计 说说 明明 书书 设计题目：设计题目： 制定制定“CA6140 车床手柄座车床手柄座”的机械加工的机械加工 工艺规程及工艺装备（设计钻工艺规程及工艺装备（设计钻 10mm 孔孔 的钻床夹具）的钻床夹具） 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 设设 计计 者：渠书丽者：渠书丽 指导教师：王彤指导教师：王彤 日期：日期：2008-6-25 目目 录录 序序 言言 一、零件的分一、零件的分 析析 1、零件的作用、零件的作用. 2、零、零件的工艺分析件的工艺分析 二、工艺规

3、程设二、工艺规程设 计计 1、确定毛坯的制造形式、确定毛坯的制造形式. 2、基准面的选择、基准面的选择 3、制定工艺路线、制定工艺路线 4、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定. 5、确定切削用量及基本工时、确定切削用量及基本工时 三、夹具设三、夹具设 计计 1、问题提出、问题提出 2、夹具设计、夹具设计. 参考文献参考文献. 序言序言 机械制造技术基础课程设计是我们在学完了大学的全部基础课，专业机械制造技术基础课程设计是我们在学完了大学的全部基础课，专业 基础课以及专业课后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学的各科基础课以及专业课后进行的。这是我

4、们在进行毕业设计之前对所学的各科 课程一次深入的综合性总复习，也是一次理论联系实际的训练。因此，他课程一次深入的综合性总复习，也是一次理论联系实际的训练。因此，他 在我们的大学四年生活中占有重要的地位。在我们的大学四年生活中占有重要的地位。 就我个人而言，我希望通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进就我个人而言，我希望通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进 一步适应性的训练，希望自己在设计中能锻炼自己的分析问题、解决问题、一步适应性的训练，希望自己在设计中能锻炼自己的分析问题、解决问题、 查资料的能力查资料的能力 ，为以后的工作打下良好的基础。，为以后的工作打下良好的基础。 由于能力有限，

5、设计尚有很多不足之处，希望各位老师给予指导。由于能力有限，设计尚有很多不足之处，希望各位老师给予指导。 一、一、 零件的分析零件的分析 1、零件的作用：、零件的作用： 题目所给的零件是题目所给的零件是 CA6140 车床的手柄座。在使用过程中不经常变动车床的手柄座。在使用过程中不经常变动 主要起支撑作用零件上各个部位加工要求都不同主要起支撑作用零件上各个部位加工要求都不同,所有技术要求都是为了机所有技术要求都是为了机 床总体装配床总体装配.。 2、零件的工艺分析、零件的工艺分析 手柄座的加工共有两组加工表面，它们相互之间有一定的要求。现手柄座的加工共有两组加工表面，它们相互之间有一定的要求。现

6、 分述如下：分述如下： （1） 、以工件的上下表面为中心加工孔和槽。钻、以工件的上下表面为中心加工孔和槽。钻 10H7 的孔，钻的孔，钻 14H7 的孔，钻的孔，钻 5.5 mm 的孔，铣的孔，铣 14mm*43mm 的槽，钻的槽，钻 5mm，钻，钻 M10H7 并配加钳工加工。并配加钳工加工。 。其中主要加工孔。其中主要加工孔 10H7。 （2） 、以、以 25 mm 的孔为中心加工表面和孔。铣上下表面，钻的孔为中心加工表面和孔。铣上下表面，钻 10H7，钻，钻 14H7 的孔，钻的孔，钻 5.5 mm 的孔，钻的孔，钻 5mm，钻，钻 M10H7 并并 配加钳工加工。配加钳工加工。 有以上

7、的分析可知，对于这两组加工表面而言，可以先加工其中一组有以上的分析可知，对于这两组加工表面而言，可以先加工其中一组 表面，然后借助于主要能够夹具加工另一组表面，并保证它们的精度。表面，然后借助于主要能够夹具加工另一组表面，并保证它们的精度。 二二 、工艺规程的设计、工艺规程的设计 1 、确定毛坯的的制造形式、确定毛坯的的制造形式 零件材料为铸铁。手柄座在使用过程中不经常的变动，它的只零件材料为铸铁。手柄座在使用过程中不经常的变动，它的只 起支撑的作用，受到的冲击不是很大，只是在纵向上受到很大的压力。在起支撑的作用，受到的冲击不是很大，只是在纵向上受到很大的压力。在 加工过程中的精度保证很重要，

8、它对工件的定位有一定的保证作用。加工过程中的精度保证很重要，它对工件的定位有一定的保证作用。 2 、基准的选择、基准的选择 （1） 、 粗基准的的选择粗基准的的选择 对于一般的箱体零件而言，以外表面对于一般的箱体零件而言，以外表面 作为粗基准是合理的。但本对于零件来说作为粗基准是合理的。但本对于零件来说 25 mm 作为粗基准，则可造作为粗基准，则可造 成钻孔的垂直度和轴的平行度不能保证。对箱体零件应以相关的表面作为成钻孔的垂直度和轴的平行度不能保证。对箱体零件应以相关的表面作为 粗基准，现选取零件的上下表面互为基准，再利用四爪卡盘卡住车粗基准，现选取零件的上下表面互为基准，再利用四爪卡盘卡住

9、车 25 mm。利用内孔。利用内孔 25 mm 及键槽定位进行钻及键槽定位进行钻 10mm，在，在 25 mm 中以中以 长心轴、键槽及零件的下表面进行自由定位，达到完全定位。长心轴、键槽及零件的下表面进行自由定位，达到完全定位。 （2） 、精基准的选择、精基准的选择 主要考虑的是基准的中和问题。当设计与主要考虑的是基准的中和问题。当设计与 工序的基准不重合时，因该进行尺寸换算。工序的基准不重合时，因该进行尺寸换算。 3 、制订工艺路线、制订工艺路线 生产为大批量生产，故采用万能机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来生产为大批量生产，故采用万能机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来 提高生产率。同

10、时还可降低生产成本。提高生产率。同时还可降低生产成本。 （1） 、工艺路线方案一：、工艺路线方案一： 工序一：铣、半精铣工序一：铣、半精铣 45 mm 凸台端面；凸台端面； 工序二：铣工序二：铣,半精铣大端面半精铣大端面; 工序三：钻，扩，铰工序三：钻，扩，铰 25 H8mm 内孔；内孔； 工序四：拉键槽工序四：拉键槽 6H9； 工序五：铣槽工序五：铣槽 14*43 mm； 工序六：钻，粗铰，精铰工序六：钻，粗铰，精铰 10H7 mm 孔；孔； 工序七：钻槽底通孔工序七：钻槽底通孔 5.5 mm； 工序八：钻，粗铰，精铰工序八：钻，粗铰，精铰 14H7mm 孔；孔； 工序九：钻工序九：钻 5m

11、m 圆锥孔，攻螺纹圆锥孔，攻螺纹 M107Hmm； 工序十：终检。工序十：终检。 （2） 、工艺路线方案二：、工艺路线方案二： 工序一：钻，扩，铰工序一：钻，扩，铰 25 H8mm 内孔；内孔； 工序二：粗铣上、下表面；工序二：粗铣上、下表面； 工序三：精铣下表面；工序三：精铣下表面； 工序四：拉键槽工序四：拉键槽 6H9 mm； 工序五：铣槽工序五：铣槽 14 mm *43 mm； 工序六：钻槽底通孔工序六：钻槽底通孔 5.5 mm； 工序七：钻，粗铰，精铰工序七：钻，粗铰，精铰 10H7 mm 孔；孔； 工序八：钻，粗铰，精铰工序八：钻，粗铰，精铰 14H7mm 孔；孔； 工序九：钻工序九

12、：钻 5mm 圆锥孔，攻螺纹圆锥孔，攻螺纹 M107Hmm； 工序十：终检。工序十：终检。 （3） 、工艺方案的分析：、工艺方案的分析： 上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先加工上下表面为中心的一上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先加工上下表面为中心的一 组工艺，然后加工组工艺，然后加工 25H8 的孔，再以的孔，再以 25H8 的孔的孔为基准加工的孔的孔为基准加工 10 mm 的孔。方案二则是先加孔的孔。方案二则是先加孔 25H8 后再加工上下表面，再加工孔后再加工上下表面，再加工孔 10mm，此时方案二采用车床加工工序一，这样有利提高效率，节省成，此时方案二采用车床加工工序一，这样有利

13、提高效率，节省成 本。经比较可知，先加工上下表面，再以上下表面为基准加工本。经比较可知，先加工上下表面，再以上下表面为基准加工 25H8 及及 插键槽，最后完成对插键槽，最后完成对 10 mm 的孔的定位。显然方案一比方案二的装夹的孔的定位。显然方案一比方案二的装夹 次数减少了，同时也更好的保证了精度要求。次数减少了，同时也更好的保证了精度要求。 具体的工艺过程如下：具体的工艺过程如下： 工序一：铣，半精铣工序一：铣，半精铣 45 mm 凸台端面，选用凸台端面，选用 X51 立式铣床加工；立式铣床加工； 工序二：铣，半精铣大端面，选用工序二：铣，半精铣大端面，选用 X51 立式铣床加工；立式铣

14、床加工； 工序三：钻，扩，铰工序三：钻，扩，铰 25H8 mm 内孔，选用内孔，选用 Z535 立式钻床；立式钻床； 工序四：钻，粗铰，精铰工序四：钻，粗铰，精铰 10H7 mm 孔，选用孔，选用 Z525 立式钻床；立式钻床； 工序五：铣槽工序五：铣槽 14*43 mm，选用，选用 X63 卧式铣床；卧式铣床； 工序六：钻，粗铰，精铰工序六：钻，粗铰，精铰 14H7 mm 孔，选用孔，选用 Z525 立式钻床；立式钻床； 工序七：钻底孔，攻螺纹工序七：钻底孔，攻螺纹 M10 mm，选用，选用 Z525 立式钻床；立式钻床； 工序八：钻工序八：钻 5mm 圆锥孔，选用圆锥孔，选用 Z525 立

15、式钻床；立式钻床； 工序九：拉键槽工序九：拉键槽 6H9mm，选用，选用 Z525 立式钻床；立式钻床； 工序十：钻槽底通孔工序十：钻槽底通孔 5mm，选用，选用 Z525 立式钻床；立式钻床； 工序十一：终检。工序十一：终检。 4 、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “手柄座手柄座”零件材料为铸铁，硬度为零件材料为铸铁，硬度为 HBS151229，毛坯的重量约，毛坯的重量约 为为 0 072Kg72Kg，生产类型为大批量生产。，生产类型为大批量生产。 工序四工序四：钻，粗铰，精铰工序四工序四：钻，粗铰，精铰 10H7 mm 孔：孔： 毛胚为实心，

16、孔精度要求毛胚为实心，孔精度要求 H7H7，参照工艺手册表，参照工艺手册表 2 23-93-9 及表及表 2 23-3- 1212 确定工序尺寸及余量为：确定工序尺寸及余量为： 钻孔：钻孔：98 mm; 粗铰粗铰: 996 mm;2Z=016mm 精铰精铰: 10 mm2Z=004 mm 5 5、 确定切削用量及基本工时确定切削用量及基本工时 工序工序切削用量及基本工时的确定：钻切削用量及基本工时的确定：钻粗铰粗铰精铰精铰 10H710H7 孔，选用机床：孔，选用机床：Z525Z525 立式钻床立式钻床 钻钻 9.8mm9.8mm 孔：孔： 选择选择 9.8mm9.8mm 高速钢锥柄麻花钻（高

17、速钢锥柄麻花钻（工艺工艺表表 3.13.16 6） 由由切削切削表表 2.72.7 和和工艺工艺表表 4.24.21616 查得查得0.17/fmm r 机 （切削切削表表 2.152.15）23/min c Vm 查 0 10001000 23 747.4( /min) 9.8 c V nr d 查 查 按机床选取按机床选取960 /minnr 机 0 9.8 960 29.54( /min) 10001000 c d n Vr 机 机 基本工时：基本工时： 12 4343 0.31(min) 960 0.17 lll t n f 机机 粗铰粗铰 9.96mm9.96mm 孔：孔： 选择选择

18、 9.96mm9.96mm 的高速钢铰刀（的高速钢铰刀（工艺工艺表表 2.112.11） 由由切削切削表表 2.242.24 和和工艺工艺表表 4.24.21515 查得查得1.3/fmm r 机 6/min c Vmm 查 0 10001000 6 191.85( /min) 9.96 c V nr d 查 查 按机床选取按机床选取195 /minnr 机 0 9.96 195 6.1(/min) 10001000 c d n Vmm 机 机 基本工时：基本工时： 12 4323 0.19(min) 195 1.3 lll t n f 机机 精铰精铰 10mm10mm 孔：孔： 选择选择 1

19、0mm10mm 的铰刀的铰刀 0.8/fmm r 机 6/min c Vmm 查 0 10001000 6 191.1( /min) 10 c V nr d 查 查 按机床选取按机床选取195 /minnr 机 0 10 195 6.123(/min) 10001000 c d n Vmm 机 机 基本工时：基本工时： 12 4323 0.31(min) 195 0.8 lll t n f 机机 三三 、 专用夹具的设计专用夹具的设计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设 计专用的夹具。计专用的夹具。 有老师分配的任务，我

20、被要求设计第四道工序有老师分配的任务，我被要求设计第四道工序-钻孔钻孔 10H7，本夹具将用于，本夹具将用于 Z525 立式钻床。立式钻床。 1、问题提出、问题提出 本夹具主要用来钻本夹具主要用来钻 10H7 的孔，同时对孔的同轴度及加工精的孔，同时对孔的同轴度及加工精 度有一定的要求。且在钻孔后还要进行拉孔，以保证其精度要求，度有一定的要求。且在钻孔后还要进行拉孔，以保证其精度要求， 为了使其误差减小，在工序工序二、工序三中的加工也得有精度为了使其误差减小，在工序工序二、工序三中的加工也得有精度 要求。因此，在本道工序加工时，主要应考虑如何提高生产率、要求。因此，在本道工序加工时，主要应考虑

21、如何提高生产率、 降低劳动强度、提高加工质量。降低劳动强度、提高加工质量。 2、夹具设计、夹具设计 1 ） 定位基准的选择；有零件图可知，定位基准的选择；有零件图可知，10mm 孔对孔对 25 H8 有平行度要求及垂直度要求，其设计基准是以有平行度要求及垂直度要求，其设计基准是以 25 H8 的中心线。的中心线。 为了减少精度误差，选用了大端面和圆柱销定心夹具。为了减少精度误差，选用了大端面和圆柱销定心夹具。 2 ） 切削力及夹紧力计算切削力及夹紧力计算 钻钻 10mm10mm 孔时切削量最大，切削力和加紧力也最大，孔时切削量最大，切削力和加紧力也最大， 这里只这里只 考虑钻考虑钻 10mm1

22、0mm 孔时的切削力和加紧力。孔时的切削力和加紧力。 刀具：高速钢麻花钻，刀具：高速钢麻花钻，10mm10mm。 钻孔时的轴向力钻孔时的轴向力 查文献查文献 表表 15-3115-31， NF kyZC kfdCF FFFF F y Z F F F 6400 . 13 . 04 7 . 4281 . 9 0 . 1, 8 . 0, 0 . 1, 7 .42 81 . 9 8 . 00 . 1 0 由于工件所受加紧力与切削力方向相互垂直，为防止工件在切削由于工件所受加紧力与切削力方向相互垂直，为防止工件在切削 力作用下沿力作用下沿 90mm90mm 段较小平面侧边倾斜，使工件离开基面所需的夹段较

23、小平面侧边倾斜，使工件离开基面所需的夹 紧力紧力 ， lHf KL Q 1 81 . 9 摩擦系数摩擦系数查查44表表 3-193-19，=0.25=0.25。 1 f 1 f 安全系数安全系数 ， 54321 KKKKKK 式中式中 K K 基本安全系数基本安全系数 1.51.5； 1 K K 加工状态系数加工状态系数 1.21.2； 2 K K 刀具钝化系数刀具钝化系数 1.51.5，由文献，由文献44表表 3-203-20 查得；查得； 3 K K 切削特点系数切削特点系数 1.01.0； 4 K K 考虑加紧动力稳定性系数考虑加紧动力稳定性系数 1.31.3。 5 L=20mm,L=2

24、0mm, H=42mm,H=42mm, l=34mml=34mm NQ9904 344225. 0 206403 . 10 . 15 . 12 . 15 . 181 . 9 查文献查文献44表表 3-263-26，知，知 d=10mmd=10mm 的螺栓许用加紧力的螺栓许用加紧力，因，因10094 许 Q 10mm10mm 钩型螺栓长度小于所需夹紧长度，为方便加紧，选用钩型螺栓长度小于所需夹紧长度，为方便加紧，选用 16mm16mm 的钩的钩 型夹紧螺栓夹紧，夹紧螺母上钻一型夹紧螺栓夹紧，夹紧螺母上钻一 16mm16mm 斜孔使之成为可快速拆装的螺斜孔使之成为可快速拆装的螺 母母 使支撑更加稳

25、定，因此选用该螺栓加紧足以满足加紧要求。使支撑更加稳定，因此选用该螺栓加紧足以满足加紧要求。 3 ）定位误差分析）定位误差分析 夹具的主要定位元件为短圆柱销，该定位销是根据零件定位方案设计夹具的主要定位元件为短圆柱销，该定位销是根据零件定位方案设计 的专用件，各定位面加工后对的专用件，各定位面加工后对 10H7mm10H7mm 孔的轴向位置偏差影响可以忽略孔的轴向位置偏差影响可以忽略 不计。钻孔位置主要由钻套钻模套引导，因此孔的位置加工偏差主要由钻不计。钻孔位置主要由钻套钻模套引导，因此孔的位置加工偏差主要由钻 套中心位置尺寸偏差决定。查文献套中心位置尺寸偏差决定。查文献44表表 3-173-

26、17，普通精度的钻模板上固定，普通精度的钻模板上固定 的衬套中心位置尺寸的极限偏差取的衬套中心位置尺寸的极限偏差取0.05mm0.3mm,0.05mm0.3mm,因此孔的位置偏差因此孔的位置偏差 可以保证。可以保证。 4 ）夹具设计及操作说明）夹具设计及操作说明 如前所述，在设计夹具时，为提高生产率，首先想到是怎么样方便的如前所述，在设计夹具时，为提高生产率，首先想到是怎么样方便的 安装和拆卸，本道工序就是采用了快换钻套的方式。由于本夹具是对工件安装和拆卸，本道工序就是采用了快换钻套的方式。由于本夹具是对工件 进行钻孔，因此在铅直方向受到很大的冲击力，故在其相应的方向上应适进行钻孔，因此在铅直

27、方向受到很大的冲击力，故在其相应的方向上应适 当的考虑强度上的要求。并设法减少夹具的的占地面积，使之很方便的操当的考虑强度上的要求。并设法减少夹具的的占地面积，使之很方便的操 作和快速的切换工件。作和快速的切换工件。 夹具体上钻模板采用的铰链形式，钻套采用快换形式均提高了加工生产夹具体上钻模板采用的铰链形式，钻套采用快换形式均提高了加工生产 效率。根据该车床手结构特点设计的底平面一次限制效率。根据该车床手结构特点设计的底平面一次限制 3 3 个自由度，外加一个自由度，外加一 短圆柱销限制短圆柱销限制 2 2 个自由度，即满足定位要求又能增加定位稳定性。夹紧装个自由度，即满足定位要求又能增加定位稳定性。夹紧装 置使用移动压板，操作方便。夹具体也是由定位夹紧需要设计而成，工件置使用移动压板，操作方便。夹具体也是由定位夹紧需要设计而成，工件 的拆装也比较方便，总体上这套夹具方案能够满足生产要求。的拆装也比较方便，总体上这套夹具方案能够满足生产要求。 参考资料：参考资料： 机床夹具设计手册机床夹具设计手册 机械制造工艺学课程设计指导书机械制造工艺学课程设计指导书 切削用量简明手册切削用量简明手册 机械加工工艺手册机械加工工艺手册 机械制造技术基础机械制造技术基础 机械精度设计基础机械精度设计基础