0037-CA6140车床手柄座零件的机械加工工艺规程及钻孔Φ25H8夹具设计
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课 程 设 计题 目:CA6140车床手柄座零件的机械加工工艺规程及夹具设计 一、设计题目CA6140车床手柄座零件的机械加工工艺规程及夹具设计 二、原始资料(1) 被加工零件的零件图 1张(2) 生产类型:中批或大批大量生产三、上交材料(1) 绘制零件图 1张(2) 毛坯图 1张(3) 编制机械加工工艺过程综合卡片 1张(4) 与所设计夹具对应那道工序的工序卡片 1张(5) 绘制夹具装配图 1张(6) 编制夹具体零件图 1张(7) 课程设计说明书(50008000字) 1份四、指导教师评语成 绩: 指导教师 日期 摘 要机械制造技术基础课程设计是在学习完了机械制造技术基础和大部分专业课,并进行了生产实习的基础上进行的又一个实践性教学环节。这次设计使我们能综合运用机械制造技术基础中的基本理论,并结合生产实习中学到的实践知识,独立地分析和解决了零件机械制造工艺问题,为今后的毕业设计及未来从事的工作打下了良好的基础。在这次设计中我们主要是设计CA6140手柄座的机械加工工艺规程。在此次课程设计过程中,我小组成员齐心协力、共同努力完成了此项设计。在此期间查阅了大量的书籍,并且得到了有关老师的指点。AbstractCourse design of machinery manufacturing technology is in andmost professional class finished learning foundation of mechanical manufacturing technology, and is based on the production practiceand a practical teaching link. This design allows us to use the theories of machinery manufacturing technology foundation, and combining with production practice middle school to practice knowledge,independent analysis and solve the problem of mechanical manufacturing process, for the graduation design in the future andthe future work to lay a good foundation.In this design, we design CA6140 machining process handle seatprocedures. In the design process of the course, my team members, make concerted efforts together to finish the design.During this period, access to a large number of books, and get the teachers instructions. 目录1.零 件 的 分 析6 1.1 零件的作用61.2 零件的工艺分析62.机械加工工艺规程设计72.1 确定毛坯的制造形式72.2 基面的选择72.3 制订工艺路线72.4 机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定82.5 确立切削用量及基本工时93、夹具设计193.1问题的提出193.2夹具设计234、方案综合评价与结论235、体会与展望23 参考文献251、 零件的分析1、1零件的作用题目所给的零件是CA6140车床的手柄座。它位于车床操作机构中,可同时操纵离合器和制动器,即同时控制主轴的开、停、换向和制动。操作过程如下:当手把控制手柄座向上扳动时,车床内部的拉杆往外移,则齿扇向顺时针方向转动,带动齿条轴往右移动,通过拨叉使滑套向右移,压下羊角形摆块的右角,从而使推拉杆向左移动,于是左离合器接合,主轴正转;同理,当手把控制手柄座向下扳动时,推拉杆右移,右离合器接合,主轴反转。当手把在中间位置时,推拉杆处于中间位置,左、右离合器均不接合,主轴的传动断开,此时齿条轴上的凸起部分正压在制动器杠杆的下端,制动带被拉紧,使主铀制动。1、2零件的工艺分析CA6140车床手柄座有多处加工表面,其间有一定位置要求。分述如下:1以为中心的加工表面这一组的加工表面有的孔,以及上下端面,下端面为的圆柱端面;孔壁上有距下端面11mm、与孔中心轴所在前视面呈角的螺纹孔,尺寸为M10-7H,另外还有一个尺寸为6H9的槽,孔与槽的总宽度为27.3H11。2以为中心的加工表面该组的加工表面有的螺纹孔(有位置要求),加工时测量深度为25mm,钻孔深度为28mm。上孔壁有一个配铰的锥销通孔,该通孔有位置要求。3以为中心的加工表面本组的加工表面有的孔(两个),及其两个内端面(对称),两端面均有位置要求,端面之间的距离为mm。,孔除了有位置要求以外还有平行度的形状公差要求(与孔壁之间的平行度公差为)4以为中心的加工表面这组的加工表面有的孔,该孔通至上的槽,并有位置要求。由上面的分析可知,加工时应先加工完一组表面,再以这组加工后的表面为基准加工另外一组。2、机械加工工艺规程设计2、1确定毛坯的制造形式零件材料为HT200。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、2基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证,生产率得以提高。否则,加工工艺过程中会问题百出,更有甚者,还会造成零件的大批报废,是生产无法正常进行。(1)粗基准的选择对于零件而言,尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件,则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。根据这个基准选择原则,现选取孔的下端面作为粗基准,利用一组共两块V形块分别支承和作主要定位面,限制5个自由度,再以一个销钉限制最后1个自由度,达到完全定位,然后进行铣削。(2)精基准的选择主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时,应该进行尺寸换算,这在以后还要专门计算,此处不作介绍。2、3制定工艺路线制定工艺路线得出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外,还应当考虑经济效果,以便使生产成本尽量下降。(1)工艺路线方案一:工序一:备料工序二:铸造毛坯工序三:粗铣上、下表面,精铣下表面;工序四:粗、精车孔;工序五:插键槽6H9;工序六:铣槽1443 mm;工序七:钻、拉孔; 工序八:钻孔;工序九:钻、扩螺纹孔;工序十:钻、钳锥销通孔、M10-7H;工序十一:终检。(2)工艺路线方案二:工序一:备料工序二:铸造毛坯工序三:粗、精车;工序四:粗铣上、下表面; 工序五:精铣下表面;工序六:插键槽6H9 mm; 工序七:铣槽14 mm 43 mm; 工序八:钻孔; 工序九:钻、拉孔; 工序十:钻、扩; 工序十一:钻、钳锥销通孔、M10-7H; 工序十二:终检。(3)、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组工艺,然后加工的孔,再以的孔的孔为基准加工的孔。方案二则是先加孔后再加工上下表面,再加工孔,此时方案二采用车床加工工序一,这样有利提高效率,节省成本。经比较可知,先加工上下表面,再以上下表面为基准加工及插键槽,最后完成对的孔的定位。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。综上所述,零件的具体工艺过程如下:工序一:备料工序二:铸造毛坯工序三:铣、半精铣凸台端面和大端面,选用X51立式铣床;工序四:钻,扩,铰内孔,选用Z535立式钻床;工序五:钻,粗铰,精铰孔,选用Z525立式钻床;工序六:铣槽mm,选用X63卧式铣床;工序七:钻、粗铰、精铰螺纹孔,选用Z525立式钻床;工序八:钻底孔,攻螺纹孔M10-H7mm,选用Z525立式钻床;工序九:钻锥销通孔,选用Z525立式钻床;工序十:拉键槽6H9mm;工序十一:钻槽底通孔钻,选用Z525立式钻床;工序十二:终检。2、4机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定“手柄座”零件材料为铸铁,硬度为HBS6587,毛坯的重量约为2Kg,生产类型为大批量生产,采用砂型铸模。相关数据参见零件图。据以上原始资料及加工路线,分别确定各家工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下:1外圆表面延轴线方向长度方向的加工余量及公差(端面)。查机械制造工艺设计简明手册(以下称工艺手册)表2.22.5,取端面长度余量均为2.5(均为双边加工)铣削加工余量为:粗铣 1mm精铣 0mm2内孔(已铸成孔)查工艺手册表2.22.5,取已铸成孔长度余量为3,即铸成孔半径为21mm。工序尺寸加工余量:钻孔 2mm扩孔 0.125mm3其他尺寸直接铸造得到由于本设计规定的零件为大批量生产,应该采用调整加工。因此在计算最大、最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认。2、5确立切削用量及基本工时1工序三的切削用量及基本工时的确定:铣、半精铣凸台端面和大端面。铣凸台端面:选择铣刀半径为25mm,齿数Z=6(见工艺手册表3.127) ,(切削表3.7和切削表3.8)(切削表3.9)按机床选取 实际切削速度: 工作台每分钟进给量: 铣床工作台进给量: 基本工时:半精铣凸台端面: 加工余量为Z=1mm 切削速度为 选用主轴转速为 工作台进给量: 基本工时:粗铣大端面:进行两次铣削,第一次Z=2mm,第二次Z=1mm 选用主轴为 实际切削速度: 工作台进给量: 基本工时:半精铣大端面: 切削速度: 选用主轴为 工作台进给量: 基本工时:2工序四的切削用量及基本工时的确定:钻扩粗、精铰通孔。钻孔: 选择高速钢锥柄标准麻花钻(见工艺手册表3.16) (切削表2.7和工艺表4.216) (切削表2.15)硬度200217 按机床选取(工艺表4.25) 实际切削速度: 基本工时:(工艺表6.25)扩孔: 选择高速钢锥柄扩孔钻(工艺表3.18)由切削表2.10得扩孔钻扩孔时的进给量,并由工艺表4.216取,扩孔钻扩孔时的切削速度。由切削表2.15得,故:按机床选取基本工时:铰孔: 选择高速钢锥柄机用铰刀(工艺表3.117), 由切削表2.24得, 由工艺表4.216得, 按机床选取,则: 基本工时:3工序五的削用量及基本工时的确定:钻粗铰精铰孔。钻孔: 选择高速钢锥柄麻花钻(工艺表3.16) 由切削表2.7和工艺表4.216查得 (切削表2.15) 按机床选取 基本工时:粗铰孔: 选择的高速钢铰刀(工艺表2.11) 由切削表2.24和工艺表4.215查得 按机床选取 基本工时:精铰孔: 选择的铰刀 按机床选取 基本工时:4工序六的切削用量及基本工时的确定:铣的槽。选用高速钢圆柱形铣刀,齿数Z=6第一次走刀: 按机床选取 工作台进给量: 基本工时:第二次走刀: 按机床选取 工作台进给量: 基本工时:5工序七的切削用量及基本工时的确定。钻孔:选择高速钢锥柄麻花钻(工艺表3.56) 由切削表2.7和工艺表4.216查得 (切削表2.15) 按机床选取 基本工时:粗铰孔:选择高速钢锥柄机用铰刀(工艺表3.117) ,按机床选取(工艺表4215) (工艺表4.216) 基本工时:精铣孔:选择高速钢锥柄机用铰刀(工艺表3.117) 由切削表2.24查得, (工艺表4216) 按机床选取 基本工时:6工序八的切削用量及基本工时的确定:钻底孔,攻螺纹M10mm。钻底孔: 选用高速钢锥柄麻花钻(工艺表3.16) 由切削表2.7和工艺表4.216查得 (切削表2.15) 按机床选取 基本工时:攻螺纹M10mm: 选择M10mm高速钢机用丝锥 等于工件螺纹的螺距,即 按机床选取 基本工时:7工序九的切削用量及基本工时的确定:加工的锥销通孔。钻的圆锥孔: 选择的高速钢麻花钻 按机床选取 基本工时:铰的孔: 选择的铰刀 按机床选取 基本工时:8工序十一的切削用量及基本工时的确定:加工的孔。钻孔: 选择的高速钢锥柄麻花钻按机床选取基本工时:铰孔:选择的铰刀按机床选取基本工时:3、 专用夹具设计3、1问题的提出 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。有老师分配的任务,我被要求设计第道工序-钻孔25H8,本夹具将用于Z525立式钻床。3、2夹具的设计(1)、定位方案 工件以下端面面及R13轴线为定位基准,采用支撑板、定位销组成定位方案,其中 定位销限制工件的两个转动和两个平动4个自由度,支撑板限制工件的一个平动和 一个转动两个自由度。这些定位装置可以保证对零件六个自由度的限制,工件在夹 具中定位,若六个自由度都被限制时,称为完全定位。 (2)定位误差分析 零件的工序尺寸用定位销定位,选工件的定位基准和工序基准都在圆形截面的圆心 上。由于基准重合,不存在基准不重合误差。基准移位误差 =0.02mm (3)夹紧机构根据生产要求,选用气动压板夹紧机构进行夹紧,利用压板直接夹紧工件。使用气动夹紧装置,适应工件的大批量生产要求,并有效的提高了工作效率。确定夹紧力的基本原则,夹紧力包括大小,方向和作用点三个要素,它们的确定是夹紧机构设计中首先要解决的问题。应依据工件的结构特点,加工要求并结合工件加工中的受力状况及定位元件的结构和布置方式等中和考虑。1,夹紧力方向的选择夹紧力的方向与工件定位基准所处的位置,以及工件所受外力的作用方向等有关。选择时注意,应垂直于主要定位基准面。以保证工件夹紧的稳定性,最好与切削力和工件重力的方向一致,这样所需夹紧力最小,应尽量与工件刚度最大的方向一致,以减少变形。2,夹紧力作用点的选择夹紧力作用点的选择对夹紧的稳定性和工件变形有很大的影响。选择时注意:应落在支撑元件上或几个支撑元件所形成的支承面内,应落在工件刚度好的部位上,应尽量靠近加工面。3,夹紧力的计算(1)选择气动夹紧装置的气缸选择气缸类型为QGB无缓冲的普通气缸(查机械加工工艺装备设计手册表3-196),缸径为40mm,工作压力为0.4Mpa,周围介质温度为-10 +80摄氏度,输出力(在压力为0.4Mpa时)。推力为50daN,拉力为42daN。行程范围为40300mm。(2)数值计算夹紧力:: 工作缸活塞直径:工作缸气压力: 动力源气缸活塞直径: 动力源气缸活塞杆外径(活塞杆直径为0.25D0.2D):动力源气缸压力为0.4Mpa: 当D小于100mm时,取=0.65 0.80,这里D=40mm,取=0.80= 30mm ,=0.25=10mm。经计算:夹紧力: 代入数值得到:对刀装置采用直角对刀块及平塞尺对刀。夹具与机床联接元件采用四个标准定为键,每两个定位键用螺钉固定在夹具体底面同一条直线位置上,用于确定铣床夹具相对于机床进给方向的正确位置。要保证定位键的宽度与机床工作台T型槽相匹配的要求。定位键可以承受一定的铣削扭矩,减轻夹紧螺栓、夹具体与机床的负荷,加强夹具加工过程的稳定性。夹具体上设置四个坐耳,夹具在机床工作台上定位后,用T形螺栓和螺母及垫片把夹具与机床固定夹紧。夹具体夹具体一般是夹具上最大和最复杂的基础元件,在夹具体上,要安放组成该夹具所需要的各种元件,机构,装置,并且还要考虑便于装卸工件以及在机床上的固定。因此夹具体的形状和尺寸应满足一定的要求,它主要取决与工件的外廓尺寸和各类元件与装置的布置情况以及加工性质等。所以在专用夹具中,夹具体的形状和尺寸很多是非标准的。夹具体设计时应满足一下基本要求:1 有足够的强度和刚度2 减轻重量,便于操作3 安放稳定,可靠4 尺寸稳定,有一定的精度5 结构稳定,工艺性好6 排屑方便7 使用安全4、方案综合评价与结论使用夹具后,可以不必在加工前划线,而能正确、快速地将工件安装(定位和夹紧)到相对于刀具所需要加工位置,因而既可简化加工手续,又可大大缩短机械加工单件的时间,提高了劳动生产效率;可以避免工人在定位时所产生的误差,稳定地保证加工精度,使工件能够互换;可以降低对工人技术水平的要求。但使用夹具应注意以下问题:工件不应过重,否则工人劳动强度过大;所钻的孔径不宜大于25,否则导致切削力矩较大,不安全;夹具的设计、制造需要较长的生产准备时间和消耗较多的人力和物力,增加产品成本,故适用于批量生产,否则不经济。5、 体会与展望机械制造技术基础课程设计是在学完了机械制造技术基础课程进行了生产实习之后的一个重要的实践教学环节。学生通过设计能获得综合运用过去所学过的全部课程进行机械制造工艺及结构设计的基本能力,为以后做好毕业设计、走上工作岗位进行一次综合训练和准备。它要求学生综合运用本课程及有关先修课程的理论和实践知识,进行零件加工工艺规程的设计。通过本次课程设计,我掌握了许多以前不曾学过的知识,也得到了长足的进步。进过三周时间的不断的查阅资料与老师适时的指导,终于将这次课程设计圆满结束。在此过程当中,可以总结出许多经验。我们明确了做为一个工程技术人员应该具有的认真、严谨的素养。一次次的对方案进行讨论、修改,使我们的方案逐渐走上成熟,各种疑问都得到了解决,团结合作是我们完成工作的保证。但是,设计研究过程中仍然存在不足之处,有的问题还待于进一步深入:缺乏实际工厂经验,对一些参数和元件的选用可能不是非常合理,有一定的浪费。与夹具相关的刀具和量具的了解还不太清楚。系统的设计不太完善,在与计算机配合进行精确的数据采集和控制上还有一些不足。使用有一定的局限:人工操作多,零部件磨损度在实际中尚不明确。所以在以后的学习工作中还要不断的充实自己的知识技术水平,希望能够取得更大的进步。参考文献1. 朱绍华,黄燕滨等编. 机械加工工艺. 北京:机械工业出版社,1996.92. 廖念钊等主编. 互换性与技术测量. 北京:中国计量出版社,2000.13. 钱祥生等编著. 开目CAPP软件自学教程第2版. 北京:机械工业出版社,2006.84. 张胜文,赵良才编. 计算机辅助工艺设计CAPP系统设计. 北京:机械工业出版社,2005.1机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称零件名称 CA6140车床手柄座共1页第1页 车间工序号工序名材料牌号金工3钻扩铰25H8的孔HT220毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数铸件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式钻床Z5351夹具编号夹具名称切削液专用夹具工位器具编号工位器具名称工序工时/s准终单件工步号工序内容工艺装备主轴转速/rmin-1切削速度/mmin-1进给量fz/(mm/z)背吃刀量/进给次数工序工时/s机动辅助描图1钻孔至高速钢锥柄麻花钻19514.080.430.5160.9窦可描校2扩孔至高速钢锥柄扩孔钻685.290.720.5160.9底图号3铰孔至高速钢锥柄机用铰刀685.341.220.5160.9装订号设计(日期)审核(日期)标准化(日期)会签(日期)标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号产品名称零件名称CA6140车床手柄座共1页第1页材 料 牌 号HT200毛 坯 种 类铸件毛坯外形尺寸每毛坯件数1每 台 件 数1备 注工序号工序名称 工序内容车间工段设 备工 艺 装 备工时(s)准终 单件1铣半精铣45mm凸台端面金工立式铣床铣刀、专用夹具2铣半精铣大端面金工立式铣床铣刀、游标卡尺、专用夹具3钻,扩,铰钻,扩,铰25H8mm内孔金工立式钻床铰刀、游标卡尺、专用夹具4钻,粗铰,精铰钻,粗铰,精铰10H7mm孔金工立式钻床麻花钻、铰刀、卡尺、专用夹具描图5铣槽铣槽金工卧式铣床铣刀、游标卡尺、专用夹具窦可6钻、粗铰精铰钻粗铰精铰14H7mm孔金工立式钻床麻花钻、铰刀、卡盘、专用夹具描校7钻底孔钻底孔攻螺纹M10mm金工立式钻床麻花钻、丝锥、卡盘、专用夹具8钻圆锥孔 钻5mm圆锥孔金工立式钻床麻花钻、专用夹具底图号9拉键槽 拉键槽6H9mm金工专用夹具10钻 钻槽底通孔5.5mm金工立式钻床麻花钻装订号11终检 设 计(日 期) 校 对(日期) 审 核(日期) 标准化(日期) 会 签(日期)标记处数更改文件号签 字 日 期标记处数更改文件号签 字日 期
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