CA6140后开关杠手柄座零件工艺规程及夹具设计【含CAD图纸、说明书】
课程设计答辩车 床 夹 具 设 计 要 点零件分析工艺流程车床夹具设计1 12 23 34 4夹具设计n零件名称:CA6140后开关杠手柄座n零件材料:铸件n零件加工精度不高零件分析车床夹具设计要点由于加工时工件和夹具一起随主轴高速回转,故在加工过程中工件除受切削力矩的作用外,整个夹具还要受到重力和离心力的作用,转速越高离心力越大,这些力不仅降低夹紧力,同时会使主轴振动。因此,夹紧机构必须具有足够的夹紧力,自锁性能好,以防止工件在加工过程中移动或发生事故。对于角铁式夹具,夹紧力的施力方式要注意防止引起夹具变形。心轴类车床夹具以莫氏锥柄与机床主轴锥孔配合连接,用螺杆拉紧。图1-1 床夹具与机床主轴的连接工艺流程工序01:粗铣下端面以及侧凸台面,留加工余量0.8mm;工序02:粗车38外圆,留加工余量0.8;工序03:精车38外圆至尺寸;工序04:粗车端面,留加工余量0.8mm;工序05:精车端面至尺寸,保证长度,倒角0.5x45,锐角倒钝;工序06:钻中心孔,钻25通孔,留加工余量1mm;工序07:精镗25孔至尺寸,倒角0.5x45;工序08:加工内孔面槽;工序09:钻14孔;工序10:钻、铰7孔;工序11:去毛刺;工序12:终检。夹具设计图1-2 装配图图1-3 平衡块图1-4 过渡盘图1-5 夹具体感 谢 聆 听 课程设计说明书题目: CA6140后开关杠手柄座零件工艺规程及夹具设计 学 院: 专业班级: 学生姓名: 指导教师: 提交日期: 目录机械制造工程师课程设计任务书3第1章 零件图及工艺编制 41.1零件图41.2毛坯图4 1.3零件的工艺规程设计5第2章 专用夹具设计82.1定位分析82.2装夹分析92.3分度装置的设计12 2.4夹具装配图及零件图12第3章 设计总结14参考文献 14附件14第1章 零件图及工艺编制1.1零件图图1-1零件图1.2毛坯图图1-2毛坯图1.3零件的工艺规程设计1.3.1毛坯的选择CA6140后开关杠手柄座零件结构比较简单,考虑扫工件在工作中容易磨损,零件在工作过程中经常受到交变载荷,应此应该选用铸造,使材料不易变形,保证零件工作的可靠性。考虑到零件加工尺寸的要求,为加工过程留有足够的加工余量,并且为了尽量降低加工成本,外圆留15mm加工余量,长度方向留1mm加工余量。由于零件产量为大批量生产,而且零件的轮廓尺寸不大,故采用砂型铸造。可以提高生产率,保证价格与质量。1.3.2定位基准的选择基面选择是工艺规程中的重要工作之一,基面选择的正确与合理可以使加工质量得到保证、生产效率得到提高;否则不但使加工工艺过程中的问题百出,甚至还会造成零件大批报废,使生产无法正常进行。(1) 粗基准的选择 选择粗基准的出发点是为后续的工序提供合理的定位精基准,保证各加工面的余量足够并分配合理,由于粗基准是对毛坯进行第一次加工的定位基准,因此与毛坯的形状关系很大,则确定粗基准时应按: 用零件非加工面为粗基准,可保证零件的加工面与非加工面的相互位置关系,且能在一次安装中尽可能加工较多的表面。 用零件的重要表面为粗基准,优先保证了重要表面的余量和表面组织性能的一致。 应选责较大、形状简单、加工量大的表面为粗基准,使切削总量最少。 应选毛坯精度高,余量小的表面为粗基准,易保证各加工表面余量足够,分配合理。 应选定位精度高,夹紧可靠的表面为粗基准。 粗基准原则上是在第一道工序中使用一次并尽量避免重复使用。对于一般轴类零件用外圆面作为粗基准面是完全合理的,所以,在偏心轴的加工过程中选择毛坯外圆作为粗基准(2) 精基准的选择 选择精基准的出发点是保证加工精度,特别是加工表面的相互位置精度的实现,以及定位安装的准确方便。选择精基准应遵循以下原则: 基准重合原则:确定精基准时,应尽量用设计基准作为定位基准,易消除基准不重合误差,提高零件的表面的位置精度和尺寸精度。 统一基准原则:拟定工艺路线时,各个工序应尽可能用同一个定位基准来精加工各个表面,以保证各表面间的相互位置精度,并且还减少了夹具的数量和工件的装夹次数,降低了成本,提高了生产率。 互为基准原则:可逐步提高两相关表面的位置精度。 自为基准原则:可使加工余量均匀,保证加工面自身形状精度,而位置精度由前面的工序保证。在加工六方之前18外圆表面已经车削形成,根据基准的选择原则,选择已经加工形成的18外圆表面作为精基准。1.3.3零件表面加工方法的选择 CA6140后开关杠手柄座零件所需要加工的表面有端面、外圆、通孔、倒角、槽等。在加工过程中外圆用外圆车刀车削;端面用铣床加工;通孔用立式钻床加工,倒角用45倒角刀加工。1.3.4零件的加工工艺分析零件的材料为铸铁,即中碳调质结构钢,经过调质(或正火)后,可得到较好的切削性能,而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能,淬火后表面硬度可达4552HRC。该零件主要加工面分别有平面、外圆表面、外螺纹和螺纹孔,零件形状较为简单且除六方和螺纹孔外都为车削工艺,主要通过车削、铣削和钻削加工,其具体加工工艺路线如下:工序01:粗铣下端面以及侧凸台面,留加工余量0.8mm;工序02:粗车38外圆,留加工余量0.8;工序03:精车38外圆至尺寸;工序04:粗车端面,留加工余量0.8mm;工序05:精车端面至尺寸,保证长度,倒角0.5x45,锐角倒钝;工序06:钻中心孔,钻25通孔,留加工余量1mm;工序07:精镗25孔至尺寸,倒角0.5x45;工序08:加工内孔面槽;工序09:钻14孔;工序10:钻、铰7孔;工序11:去毛刺;工序12:终检。1锻造毛坯锻造加热炉;空气锤2热处理热处理加热炉3粗铣下端面以及侧凸台面,留加工余量0.8mm铣工铣床专用夹具高速钢立铣刀游标卡尺4粗车38外圆,留加工余量0.8车工车床专用夹具外圆车刀游标卡尺5精车38外圆至尺寸车工车床专用夹具外圆车刀千分尺6粗车端面,留加工余量0.8mm车工车床专用夹具外圆车刀游标卡尺7精车端面至尺寸,保证长度,倒角0.5x45,锐角倒钝车工车床专用夹具外圆车刀、45车刀游标卡尺8钻中心孔,钻25通孔,留加工余量1mm车工车床专用夹具中心钻、24钻头游标卡尺9精镗25孔至尺寸,倒角0.5x45车工车床专用夹具镗孔刀、倒内角车刀内径表10加工内孔面槽拉床专用夹具拉刀11钻14孔钳工钻床专用夹具钻头12钻、铰7孔钳工钻床专用夹具钻头13去毛刺表1-1零件加工工艺第2章 专用夹具设计车床夹具是指在车床上用来加工工件内、外回转面及端面的夹具。车床夹具多数安装在主轴上;少数安装在床鞍或床身上。车床夹具按工件定位方式不同分为:定心式(心轴式)、夹头式、卡盘式、角铁式和花盘式等定心式车床夹具:在定心式车床夹具上,工件常以孔或外圆定位,夹具采用定心夹紧机构。角铁式车床夹具:在车床上加工壳体、支座、杠杆、接头等零件的回转端面时,由于零件形状较复杂,难以装夹在通用卡盘上,因而须设计专用夹具。这种夹具的夹具体呈角铁状,故称其为角铁式车床夹具。花盘式车床夹具:这类夹具的夹具体称花盘,上面开有若干个T形槽,安装定位元件、夹紧元件和分度元件等辅助元件,可加工形状复杂工件的外圆和内孔。这类夹具不对称,要注意平衡。2.1定位分析2.1.1定位原理一个自由刚体,在空间中有且仅有六个自由度,即沿X、Y、Z三个方向的移动和绕X、Y、Z三个坐标轴的转动,如果要使一个刚体在空间中有确定的位置,就必须设置约束限制其相应的自由度,通常用合理设置的六个支承点来约束工件的六个自由度,称为六点定位原理,但根据工件的加工要求,有时并不需要约束工件的全部自由度,对工件进行部分定位。2.1.2定位基准的选择根据零件的加工工艺,在加工前工件形状如图所示,按照加工要求,将53外圆轴线和左侧已加工端面作为定位基准。图2-1零件草图2.1.3定位方式的确定及定位原件的选择由零件图分析孔的加工要求,必须保证孔轴向和径向的加工尺寸,得出,夹具必须限制工件的六个自由度,才可以达到加工要求。选择定位元件为:支承板,支撑钉,定位销,上下盖板。支撑板限制了X,Y,Z方向的移动自由度,X,Y方向的转动自由度,支撑钉限制了Z方向的转动自由度。满足定位要求。2.1.4定位误差的分析与计算工件在车床夹具上加工时,加工误差的大小受工件在夹具上的定位误差、夹具误差、夹具在主轴上的安装误差和加工方法误差的影响。如夹具图所示,在夹具上加工时,尺寸的加工误差的影响因素如下所述:(1)定位误差由于C面既是工序基准,又是定位基准,基准不重合误差为零。工件在夹具上定位时,定位基准与限位基准是重合的,基准位移误差为零。因此,尺寸的定位误差等于零。(2)夹具误差夹具误差为限位基面与轴线间的距离误差,以及限位基面相对安装基面C的平行度误差是0.01.(3)安装误差因为夹具和主轴是莫氏锥度配合,夹具的安装误差几乎可以忽略不计。(4)加工方法误差如车床主轴上安装夹具基准与主轴回转轴线间的误差、主轴的径向跳动、车床溜板进给方向与主轴轴线的平行度或垂直度等。它的大小取决于机床的制造精度、夹具的悬伸长度和离心力的大小等因素。一般取=/3=0.05/3=0.017mm零件的车床夹具总加工误差是: 2.2装夹分析在机械加工过程中工件会受到切削力等力的作用,为了保证工件在夹具中定位后能保持正确的位置,所以要设置合理的夹紧装置将工件夹紧。 2.2.1夹紧装置的组成及其设计原则(1) 夹紧装置的组成夹紧装置主要由力源装置中间传力机构夹紧元件三部分组成,力源装置是产生夹紧作用力的装置,所产生的力称为原始力,如气动、液动、电动等,对于手动夹紧来说,力源来自人力;中间传力机构是介于力源和夹紧元件之间传递力的机构,在传递力的过程中,它能够改变作用力的方向和大小,起增力作用;还能使夹紧实现自锁,保证力源提供的原始力消失后,仍能可靠地夹紧工件,这对手动夹紧尤为重要;夹紧元件是夹紧装置的最终执行件,与工件直接接触完成夹紧作用。(二)夹紧装置的设计要求在夹具中,用以防止工件在加工过程中产生位移或振动的装置,称为夹紧装置。在设计夹紧装置时应考虑下列要求:在夹紧过程中不改变工件的位置。夹紧力大小应能保证工件在加工过程中不产生位移或振动,又不致压伤工件表面或引起变形。操作方便、夹紧动作迅速,以提高生产率;结构简单,易于制造,以降低夹具的成本。能自锁,即在原始力去除后,仍能保持工件的夹紧状态。操作安全、劳动强度小。 2.2.2确定夹紧机构夹紧装置的基本要求如下:夹紧时不能破坏工件在夹具中占有的正确位置;夹紧力要适当,既要保证工件在加工过程中不移动、不转动、不震动,又不因夹紧力过大而使工件表面损伤、变形。夹紧机构的操作应安全、方便、迅速、省力。机构应尽量简单,制造、维修要方便。分析零件加工要素的性质,确定夹紧动力源类型为手动夹紧,夹紧装置为压板,压紧力来源为螺旋力。夹具的具体结构与参数见夹具装配图和零件图。 2.2.3夹紧力计算 切向力 = (1) = =561N 背向力 = (2) = =378N 进给力 = (3) = =558N 夹紧力N 选用压板压紧,实际加紧力N应为 式中,和是夹具定位面及加紧面上的摩擦系数,0.5。 压板用螺母拧紧,由机床夹具设计手册表1-2-23得螺母拧紧力根据杠杆原理压板实际加紧力为 此时已大于所需的1460N的夹紧力,故本夹具可安全工作。 2.2.3夹具体的设计 为了制作方便,夹具体用45钢铣削加工形成外形,然后用钻床钻孔和铰孔,加工成型后为保证夹具体的使用强度,对其进行淬火和回火处理。2.3夹具装配图及零件图第3章 设计总结为期两周的机械制造工程师课程设计很快结束了,两周是时间虽然短暂但是它对我来说受益菲浅的,通过这两周的设计使我们不再是只知道书本上的空理论,不再是纸上谈兵,而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计,在设计过程中我遇到了各种各样的问题,查阅了多本相关资料和文献,使我不但巩固了理论知识而且掌握了查阅资料的技能,让我能更好的利用图书馆的资料和网上的文献资源和我们手中的各种设计手册,而且加深了对AUTOCAD等制图软件的熟练运用的程度,为我们的毕业设计打下了基础。由于缺乏经验,我们对工件的形状概念理解上存在很大的偏差,仅仅靠资料上的说明是不够的,因此,让我们深刻认识到理论应该结合实际,我们应该多一点实践操作,多下工厂去实习。不仅要踏踏实实学好课堂知识,对于实习也要提高重视,不要以为时实习是课外内容,它是对课堂所学知识的补充、加深与应用。感谢老师给我们的辛勤指导,通过老师的悉心指导使我学到了好多,尤其使我明白了在可以实现既定功能的前提下,我们所做的设计越简单越好,所以在设计过程中我们应该尽量简化设计的复杂性。 通过这次课程设计,让我更加深刻了解理论知识,让我意识到在今后的实习实训中要把理论与相结合,在学习技能的同时加深对理论知识的理解和认知。参考文献:1何庆.机床夹具设计教程M.北京:电子工业出版社,2009.2孙京平.互换性与测量技术基础M.北京:中国电力出版社,2009.3张全民.机床夹具设计M.北京:科学出版社,2006.4吴拓.机床夹具设计实用手册M.北京:化学工业出版社,2014.15魏伟.画法几何及机械制图M.北京:北京邮电大学出版社,2013.813
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