CA6140車床手柄座831015機械加工工藝規(guī)程及鉆φ14孔夾具設計【鉆φ14孔】 【版本5】【含PROE三維】
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目 錄
1 序言 3
1.1 設計目的 3
1.2 設計意義 3
1.3 現(xiàn)狀分析 3
1.4 發(fā)展前景 4
2 零件的分析 5
2.1 零件的作用 5
2.2 零件的工藝分析 5
3 工藝規(guī)程設計 6
3.1確定毛坯的制造形式 6
3.2 基面的選擇 6
3.2.1 粗基準的選擇 6
3.2.2 精基準的選擇 7
3.3 制定工藝路線 7
3.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 9
3.5 確定切削用量及基本工時 12
4 夾具設計 24
4.1 問題的提出 24
4.2 夾具設計 24
4.2.1 定位基準的選擇和定位元件及其他元件設計選擇 24
4.2.2 切削力、夾緊力計算，夾緊裝置的設計與選擇 25
4.2.3 定位誤差分析 26
4.2.4 夾具設計及操作的簡要說明 27
總結(jié) 28
致謝 29
參考文獻 30
附圖 32
CA6140車床手柄座工藝規(guī)程及夾具設計
摘要：本次設計內(nèi)容涉及了機械加工工藝及機床夾具設計、金屬切削機床、公差配合等多方面的知識。此次我設計的CA6140車床手柄座工藝規(guī)程及夾具設計包括零件加工的工藝設計、工序設計以及專用夾具的設計三部分。在工藝設計中要首先對零件進行分析，了解零件的工藝再設計出毛坯的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的加工基準，關鍵是決定出各個工序的工藝設備及切削用量；然后進行專用夾具的設計，選擇設計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導元件、夾具體與機床的連接部件以及其它部件；計算出夾具定位時產(chǎn)生的定位誤差，分析夾具結(jié)構(gòu)的合理性與不足之處，并在以后設計中注意改進。
關鍵詞：工藝、手柄座、切削用量、夾緊、定位。
1 序言
1.1 設計目的
畢業(yè)之前進行這次設計是為了給我們將要畢業(yè)的大學生一次進一步學習和鍛煉的機會，在整個畢業(yè)設計中提高了我們的設計能力，具體設計目的如下：
（1）培養(yǎng)我們解決機械加工工藝問題的能力
（2）進一步培養(yǎng)我們識圖、制圖、運用和編寫技術文件等基本技能
（3）培養(yǎng)我們熟悉并運用有關手冊、規(guī)范、圖表等技術資料的能力
1.2 設計意義
我設計的課題是CA6140車床手柄座的工藝規(guī)程及夾具設計，設計的意義就在于，在設計過程中了解該零件存在的問題，找出解決這些問題的方法，通過自己的設計對該零件的結(jié)構(gòu)進行進一步改進，以達到改善零件工作性能，提高零件工作效率的目的。
對夾具創(chuàng)新設計的研究，對國內(nèi)機械制造有著重要意義：
（1） 保證加工精度
采用夾具安裝，可以準確地確定工件與機床、刀具之間的相互位置，工件的位置精度由夾具保證，不受工人技術水平的影響，其加工精度高且穩(wěn)定。
（2） 提高生產(chǎn)率、降低成本
用夾具裝夾工件，無需找正便能使工件迅速地定位和夾緊，顯著地減少了輔助工時；用夾具裝夾工件提高了工件的剛性，因此可加大切削用量；可以使用多件、多工位夾具裝夾工件，并采用高效夾緊機構(gòu)，這些因素均有利于提高勞動生產(chǎn)率。另外，采用夾具后，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，廢品率下降，可以安排技術等級較低的工人，明顯地降低了生產(chǎn)成本。
（3） 擴大機床的工藝范圍
使用專用夾具可以改變原機床的用途和擴大機床的使用范圍，實現(xiàn)一機多能。例如，在車床或搖臂鉆床上安裝鏜模夾具后，就可以對箱體孔系進行鏜削加工；通過專用夾具還可將車床改為拉床使用，以充分發(fā)揮通用機床的作用。
（4） 減輕工人的勞動強度
用夾具裝夾工件方便、快速，當采用氣動、液壓等夾緊裝置時，可減輕工人的勞動強度。
1.3 現(xiàn)狀分析
手柄座已經(jīng)廣泛被用到各個技術領域，它的存在使機床的操作很方便，大大提高了工業(yè)領域生產(chǎn)的效率，隨著技術的不斷進步，生產(chǎn)都向著自動化、專業(yè)化和大批量化的方向發(fā)展。這就要求企業(yè)提高生產(chǎn)率，提高利用率。減少浪費，降低成本?，F(xiàn)階段國內(nèi)手柄座的設計和制造還存在一些問題，設計水平不是很高，在零件的加工技術方面，國內(nèi)技術水平還不及西方發(fā)達國家那么先進，這些問題急需得到解決。
設計中包含機床夾具的設計，國內(nèi)外機床夾具的發(fā)展現(xiàn)狀分析：國際生產(chǎn)研究協(xié)會的統(tǒng)計表明，目前中、小批多品種生產(chǎn)的工件品種已占工件種類總數(shù)的85%左右?，F(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應市場的需求與競爭。然而，一般企業(yè)都仍習慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具，一般在具有中等生產(chǎn)能力的工廠里，約有數(shù)千甚至近萬套專用夾具；另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，每隔3-4年就要更新50%-80%左右的專用夾具，而夾具的實際磨損量僅為10%-20%左右。特別是近年來，數(shù)控機床、加工中心、成組技術、柔性制造系統(tǒng)等新加工技術的應用，對機床夾具提出了如下新的要求：
（1） 能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準備周期，降低生產(chǎn)成本；
（2） 能裝夾一組具有相似性特征的工件；
（3） 能適用于精密加工的高精度機床夾具；
（4） 能適用于各種現(xiàn)代化制造技術的新型機床夾具；
（5） 采用以液壓站等為動力源的高效夾緊裝置，以進一步減輕勞動強度和提高勞動生產(chǎn)率；
（6） 提高機床夾具的標準化程度。
1.4 發(fā)展前景
機床夾具是機械加工不可缺少的部件，機床技術向高速、高效、精密、復合、智能、環(huán)保方向發(fā)展，在其帶動下，夾具技術正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟方向研究。
（1） 高精化：高精機床加工精度提高，降低定位誤差，提高加工精度對夾具制造精度要求，機床夾具精度已提高到微米級，世界知名夾具制造公司都是精密機械制造企業(yè)。誠然，適應不同行業(yè)需求和經(jīng)濟性，夾具有不同型號，以及不同檔次精度標準供選擇。
（2） 高效化：提高機床生產(chǎn)效率，雙面、四面和多件裝夾夾具產(chǎn)品越來越多。減少工件安裝時間，各種自動定心夾緊、精密平口鉗、杠桿夾緊、凸輪夾緊、氣動和液壓夾緊等，快速夾緊功能部件不斷推陳出新。新型電控永磁夾具，夾緊和松開工件只需1-2秒，夾具結(jié)構(gòu)簡化，為機床進行多工位、多面和多件加工創(chuàng)造了條件。
（3） 模塊、組合化：夾具元件模塊化是實現(xiàn)組合化的基礎。利用模塊化設計系列化、標準化夾具元件，快速組裝成各種夾具已成為夾具技術開發(fā)基點。省工、省時，節(jié)材、節(jié)能，體現(xiàn)各種先進夾具系統(tǒng)創(chuàng)新之中。模塊化設計為夾具計算機輔助設計與組裝打下了基礎，應用CAD技術，可建立元件庫、典型夾具庫、標準和用戶使用檔案庫，進行夾具優(yōu)化設計，為用戶三維實體組裝夾具。
（4） 通用、經(jīng)濟化：夾具通用性直接影響其經(jīng)濟性。采用模塊、組合式夾具系統(tǒng)，一次性投資比較大，夾具系統(tǒng)可重組性、可重構(gòu)性及可擴展性功能強，應用范圍廣，通用性好，夾具利用率高，收回投資快，才能體現(xiàn)出經(jīng)濟性好。德國戴美樂公司孔系列組合焊接夾具，僅用品種、規(guī)格很少的配套元件，即能組裝成多種多樣焊接夾具。元件功能強，使夾具通用性好，元件少而精，配套費用低，經(jīng)濟實用，很有推廣應用價值。
2 零件的分析
2.1 零件的作用
圖2-1 CA6140車床手柄座零件圖(CA6140 lathe handle seat detail drawings)
題目所給的零件是CA6140車床的手柄座。它位于車床操作機構(gòu)中，可同時操縱離合器和制動器，即同時控制主軸的開、停、換向和制動。操作過程如下：當手把控制手柄座向上扳動時，車床內(nèi)部的拉桿往外移，則齒扇向順時針方向轉(zhuǎn)動，帶動齒條軸往右移動，通過撥叉使滑套向右移，壓下羊角形擺塊的右角，從而使推拉桿向左移動，于是左離合器接合，主軸正轉(zhuǎn)；同理，當手把控制手柄座向下扳動時，推拉桿右移，右離合器接合，主軸反轉(zhuǎn)。當手把在中間位置時，推拉桿處于中間位置，左、右離合器均不接合，主軸的傳動斷開，此時齒條軸上的凸起部分正壓在制動器杠桿的下端，制動帶被拉緊，使主鈾制動。手柄與該零件通過mm孔連接，機床內(nèi)部零件通過mm孔與手柄座連接，即CA6140車床手柄座的作用是實現(xiàn)運動由外部到內(nèi)部的傳遞。
2.2 零件的工藝分析
CA6140車床手柄座有多處加工表面，其間有一定位置要求,分述如下：
1．以為中心的加工表面
這一組的加工表面有的孔，以及上下端面，下端面為的圓柱端面；孔壁上有距下端面11mm、與孔中心軸所在前視面呈角的螺紋孔，尺寸為M10，另外還有一個尺寸為6H9mm的鍵槽，孔與鍵槽的總寬度為27.3H10mm。
2．以為中心的加工表面
該組的加工表面有的孔(有位置要求)，加工時測量深度為25mm，鉆孔深度為28mm。上孔壁有一個配鉸的錐銷通孔，該通孔有位置要求。以及孔的端面。
3．以為中心的加工表面
本組的加工表面有的孔(兩個)，及其兩個內(nèi)端面(對稱)，兩端面均有位置要求，端面之間的距離為mm，孔除了有位置要求以外還有平行度的形狀公差要求(與孔壁之間的平行度公差為)
4．以為中心的加工表面
這組的加工表面有的孔，該孔通至上的槽，并有位置要求。
由上面的分析可知，加工時應先加工完一組表面，再以這組加工后的表面為基準加工另外一組。
3 工藝規(guī)程設計
3.1確定毛坯的制造形式
選擇毛坯應考慮的因素有：零件的力學性能要求、零件的結(jié)構(gòu)形狀和外廓尺寸、生產(chǎn)綱領和批量、現(xiàn)場生產(chǎn)條件和發(fā)展等。
我此次設計的CA6140車床手柄座零件的材料為HT15—33，重量為0.73kg。手柄座在使用過程中不經(jīng)常的變動，它只起支撐的作用，受到的沖擊不是很大，只是在縱向上受到很大的壓力。在加工過程中的精度保證很重要，它對工件的定位有一定的保證作用。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請求，由于零件生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，而砂型鑄造生產(chǎn)成本低，設備簡略，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請求，故都不鑄出，留后續(xù)機械加工反而經(jīng)濟實用。
3.2 基面的選擇
基面選擇是工藝設計中的重要工作之一。基面選擇正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到
保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大
批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。
3.2.1 粗基準的選擇
對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準。而對有若干個不加工表面的工件，則應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗基準。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φ45mm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φ45mm小端面為粗基準，粗銑φ45mm大端面，再以φ45mm大端面為基準，粗、半精銑小端面，并保證尺寸43mm。
3.2.2 精基準的選擇
主要考慮基準重合的問題，用設計基準作為定位基準，實現(xiàn)“基準重合”，以免產(chǎn)生基準不重合誤差。有多種方案可供選擇時應選擇定位準確、穩(wěn)定、夾緊可靠，可使夾具結(jié)構(gòu)簡單的表面作為精基準。當設計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不再重復。
3.3 制定工藝路線
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。制定工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度等技術要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領已確定為大批量生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機床配以專用工夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
1、工藝路線方案一：
Ⅰ.銑φ45mm圓柱小端面;
Ⅱ.粗銑φ45mm圓柱大端面,保證尺寸43mm;
Ⅲ.鉆、擴、鉸φ25H8mm孔;
Ⅳ.鉆、粗鉸、精鉸φ10H7mm孔;
Ⅴ.鉆、粗鉸、精鉸φ14H7mm孔;
Ⅵ.鉆、攻M10mm螺紋孔;
Ⅶ. 拉鍵槽6H9mm,保證尺寸27.3H10mm;
Ⅷ.鉆、鉸φ5mm圓錐孔;
Ⅸ.銑1443mm槽,保證尺寸14mm,深度43mm;
Ⅹ.鉆、鉸φ5.5mm孔;
Ⅺ.去銳邊、毛刺;
Ⅻ.終檢,入庫。
2、工藝路線方案二
Ⅰ.粗銑φ45mm圓柱大端面;
Ⅱ.半精銑φ45mm圓柱小端面,保證尺寸43mm;
Ⅲ.鉆、擴、鉸φ25H8mm孔;
Ⅳ.粗銑φ14H7mm孔端面;
Ⅴ.鉆、粗鉸、精鉸φ14H7mm孔;
Ⅵ.鉆、鉸φ5mm圓錐孔,鉆、粗鉸、精鉸φ10H7mm孔;
Ⅶ.鉆、攻M10螺紋孔;
Ⅷ. 拉鍵槽6H9mm,保證尺寸27.3H10mm
Ⅸ.銑1443mm槽,保證尺寸14mm,深度43mm;
Ⅹ.鉆、鉸φ5.5mm孔;
Ⅺ.去銳邊、毛刺;
Ⅻ.終檢,入庫。
3、工藝方案的比較與分析
上述兩個方案差別在兩點:一是方案一先加工有Ra3.2mm表面精度請求的小端面,再加工大端面,而方案二是先粗銑大端面,再加工小端面;二是方案一將φ5mm圓錐孔和φ10mm孔按部就班次序加工,而方案二顯得更機動聰慧,看出這兩個孔的定位方法,夾緊方法雷同,故而在一臺機床上同時加工出來.另外,方案一沒有銑φ14mm孔端面,但由于φ14mm孔有嚴格深度請求,故最好還是粗銑一遍。
兩套方案顯然方案二更簡潔更契合請求,但正如前面所分析的,方案二將φ5mm圓錐孔和φ10mm孔的加工合并在一道工序中,雖然減少了裝夾次數(shù),簡化了工藝設計 ,但在一道工序中完成這兩個鉆孔,由于兩孔的加工深度,加工刀具尺寸,加工時產(chǎn)生的軸向力等等都相差較大,且兩孔的加工精度請求都較高，顯然組合機床不實用。如果采用搖臂鉆床，對于大批量生產(chǎn)，則要頻繁調(diào)換鉆頭刀具，大大增長了勞動強度，降低了生產(chǎn)效率，因此，決定還是將兩個孔離開加工。綜上所述，零件的最后加工路線如下：
4、工藝方案的斷定
Ⅰ.粗銑φ45mm圓柱大端面,以φ45mm圓柱小端面為定位基準;
Ⅱ.粗銑、半精銑φ45mm圓柱小端面,以φ45mm大端面為定位基準;
Ⅲ.鉆、擴、鉸φ25H8mm孔,以φ45mm圓柱大端面為定位基準;
Ⅳ.鉆、粗鉸、精鉸φ10H7mm,以φ25H8mm孔和φ45mm圓柱小端面為基準;
Ⅴ.粗銑φ14mm孔端面,利用φ45mm圓柱小端面, φ25H8mm孔和φ10H7mm孔定位,保證尺寸43mm;
Ⅵ.鉆、粗鉸、精鉸φ14H7mm孔,定位與Ⅴ工序雷同,保證孔深度25mm;
Ⅶ.鉆、攻M10mm螺紋孔,定位與Ⅴ工序雷同;
Ⅷ.鉆、鉸φ5mm圓錐孔,定位與Ⅴ工序雷同;
Ⅸ.拉鍵槽6H9mm,為便于加工,以φ45mm圓柱小端面, φ10H7mm孔和φ14H7mm孔端面定位,同時要保證尺寸27.3H10mm;
Ⅹ.銑1443mm槽,定位與Ⅴ工序雷同,保證尺寸43mm;
Ⅺ.鉆,鉸φ5.5mm孔,定位與Ⅴ工序雷同;
Ⅻ.去銳邊,毛刺,尤其注意φ25H8mm孔表面可能因為鉆M10mm螺紋孔以及插槽帶來的表面鱗次損傷;
ⅩⅢ.終檢,入庫。
3.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
“手柄座”零件材料為鑄鐵HT15-33，硬度為HBS165～187，毛坯的重量約為1Kg，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采用砂型鑄造。相關數(shù)據(jù)參見零件圖。據(jù)以上原始資料及加工路線，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：
由于所有孔均有精度請求，且尺寸小，均不鑄出。故僅斷定三個端面的相干尺寸。
查表斷定加工余量：
砂型鑄造，材料為灰鑄鐵，機器造型，公差等級為CT8-12,取CT10，加工余量等級E-G,取G.
切削余量：查[4]表2—4，基礎尺寸小于100mm，加工余量為1.4mm；基礎尺寸小于63mm，加工余量為0.7mm。
鑄件公差等級：查[4],2—3表，基礎尺寸小于100mm，取3.2mm；基礎尺寸小于63mm，取2.8mm。
1、φ45mm圓柱兩端面毛坯尺寸及加工余量
根據(jù)工序要求，φ45mm圓柱兩端面經(jīng)過兩道工序，先粗銑φ45mm圓柱大端面，再粗、半精銑φ45mm圓柱小端面，各步余量如下：
粗銑：查[3]表5-45，其余量值規(guī)定，對于小端面（≤50mm）為1.0～2.0mm，現(xiàn)取1.8mm。表5-49粗銑平面的厚度偏差（≤30mm）為—0.25～—0.39mm，現(xiàn)取—0.30mm。
半精銑：由[3]表5-47，其余量規(guī)定值為1.0mm。
故鑄造毛坯的基礎尺寸為43＋1.2＋1.8＋1.0＝47mm 。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：43＋1.2＋1.8＋1.0＝47mm；
毛坯的最小尺寸：47－1.4＝45.6mm；
毛坯的最大尺寸：47＋1.4＝48.4mm；
粗銑大端面后的最大尺寸：43＋1.0＋1.2＝45.2mm；
粗銑大端面后的最小尺寸：45.2－0.30＝44.9mm；
粗銑小端面后的最大尺寸：:43＋1.0＝44mm；
粗銑小端面后的最小尺寸：:44－0.30＝43.7mm。
精銑后尺寸與零件尺寸雷同，但由于設計零件圖紙并未給出具體的公差等級，現(xiàn)按[1]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43-0.039=42.961mm。
2、φ14H7mm孔端面毛坯尺寸及加工余量
根據(jù)工序請求，φ14H7mm孔端面僅由粗銑得到，故φ14H7mm孔端面距φ25H8mm孔中心線的毛坯基礎尺寸為43＋1.2＝44.2mm，故：
毛坯的名義尺寸：43＋1.2＝44.2mm；
毛坯的最大尺寸：44.2＋1.4＝45.6mm；
毛坯的最小尺寸：44.2－1.4＝42.8mm。
粗銑后尺寸應于零件圖尺寸雷同，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43.92mm。其他毛坯尺寸由于零件圖紙未做具體的工序尺寸請求，且對后面諸孔，槽的加工影響不大，僅荒銑即可，故不再一一贅述分析。
3、其他尺寸及其加工余量的斷定
其他工序尺寸包含5個孔，2個槽，1個螺紋孔的基礎尺寸，現(xiàn)僅分析重要的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)[1]，由于5個孔的表面粗糙度請求均較高，所以都要經(jīng)過精鉸工序，具體工序尺寸和加工余量為：
（1）φ25H8mm孔，Ra＝1.6mm；
根據(jù)[1]表3.2-10，加工該孔的工藝為：
鉆→擴→鉸
鉆孔：φ23mm；
擴孔：φ24.8mm 2Z＝1.8mm（Z為單邊加工余量）；
鉸孔：φ25H8mm。
表2-1 工序尺寸表(Procedure sizes table)
工序名稱 基本尺寸 加工余量 工序尺寸
鉆 23 0 23
擴 23 1.8 24.8
鉸 24.8 0.2 25
（2）φ10H7mm孔，Ra＝1.6mm；
根據(jù)[1]表3.2-9，加工該孔的工藝為：
鉆→粗鉸→精鉸
鉆孔：φ9.8mm；
粗鉸：φ9.96mm；
精鉸：φ10H7mm。
表2-2 工序尺寸表(Procedure sizes table)
工序名稱 基本尺寸 加工余量 工序尺寸
鉆 9.8 0 9.8
粗鉸 9.8 1.8 9.96
精鉸 9.96 0.2 10
（3）φ14H7mm孔，Ra＝1.6mm；
根據(jù)[1]表3.2-9，加工該孔的工藝為：
鉆→擴→粗鉸→精鉸
鉆孔：φ13.0mm；
擴孔：φ13.85mm； 2Z＝0.85mm（Z為單邊加工余量）；
粗鉸：φ13.95mm；
精鉸：φ14H7mm。
表2-3 工序尺寸表(Procedure sizes table)
工序名稱 基本尺寸 加工余量 工序尺寸
鉆 13 0 13
擴 13 0.85 13.85
粗鉸 13.85 0.1 13.95
精鉸 13.95 0.05 14
（4）φ5mm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[1]表3.2-9，加工該孔的工藝為：
鉆→精鉸
鉆孔：φ4.8mm；
精鉸：φ5H7mm。
表2-4 工序尺寸表(Procedure sizes table)
工序名稱 基本尺寸 加工余量 工序尺寸
鉆 4.8 0 4.8
精鉸 4.8 0.2 5
（5）φ5.5mm孔，Ra＝3.2mm。
由于也未給出公差等級，現(xiàn)同樣按φ5mm圓錐孔加工方法：
鉆→精鉸
鉆孔：φ4.8mm；
精鉸：φ5.5H7mm。
表2-5 工序尺寸表(Procedure sizes table)
工序名稱 基本尺寸 加工余量 工序尺寸
鉆 4.8 0 4.8
精鉸 4.8 0.7 5.5
（6）外圓表面延軸線方向長度方向的加工余量及公差（端面）。
查[1]表2.2～2.5，取端面長度余量均為2.5mm（均為雙邊加工）
銑削加工余量為：
粗銑 1mm
精銑 0.2mm
（7）其他尺寸直接鑄造得到
由于本設計規(guī)定的零件為大批量生產(chǎn)，應該采用調(diào)整加工。因此在計算最大、最小加工余量時應按調(diào)整法加工方式予以確認。
3.5 確定切削用量及基本工時
1．工序Ⅰ的切削用量及基本工時的確定：粗銑大端面。
選擇機床：X51立式銑床(主電動機功率為4.5kw)
刀具選擇：高速鋼鑲齒套式面銑刀，直徑D=50mm，齒數(shù)Z=16，，T=180min（見[5]表14-71）。
根據(jù)查[5]表14-71，取每齒進給量,又，知:
。
按機床選取銑刀轉(zhuǎn)數(shù)（[1]表4.2-36）則：
實際切削速度：
工作臺每分鐘進給量：
查[5]表15-18切入長度和切出長度分別取為： ，
查[1]表6.2-7知：
基礎工時。
2．工序Ⅱ的切削用量及基本工時的確定：粗、半精銑凸臺端面。
⑴粗銑凸臺端面：
選擇機床：X51立式銑床
刀具選擇：高速鋼鑲齒套式面銑刀（粗銑，；半精銑，），由前面加工余量的分析可知此處。直徑D=50mm，齒數(shù)Z=16（見[5]表10-40）。
，T=180min（見[5]表14-71）
取每齒進給量
根據(jù)查[5]表14-71得：
按機床選取
實際切削速度：
工作臺每分鐘進給量：
查[5]表15-18切入長度和切出長度分別取為： ，
基本工時：
⑵半精銑凸臺端面：
選擇機床：X51立式銑床
刀具選擇：高速鋼鑲齒套式面銑刀，直徑D=50mm，齒數(shù)Z=16（見[5]表10-40）。
根據(jù)查[5]表14-71，及考慮到此步加工為半精銑取每齒進給量
加工余量為Z=1mm
切削速度為
選用主軸轉(zhuǎn)速為則：
實際切削速度：
工作臺進給量：
基本工時：
3．工序Ⅲ的切削用量及基本工時的確定：鉆、擴、鉸通孔。
機床選擇：Z535（[1]表4.2-14）
⑴鉆孔：
選擇高速鋼錐柄標準麻花鉆（見[1]表3.1－6）
（[2]表2.7和[1]表4.2－16）
（[2]表2.15）硬度200－217
按機床選?。╗1]表4.2－5）
實際切削速度：
基本工時：（[1]表6.2－5）其中和分別為刀具的切入長度和超出長度，查[5]表15-9取，。
⑵擴孔：
選擇高速鋼錐柄擴孔鉆（[1]表3.1－8）
由[2]表2.10得擴孔鉆擴孔時的進給量，并由[1]表4.2－16取
擴孔鉆擴孔時的切削速度。
由[2]表2.15得，故：
按機床選取
實際切削速度：
基本工時：（公式由[5]表15-7查得）
⑶鉸孔：
選擇高速鋼錐柄機用鉸刀（[1]表3.1－17），
由[2]表2.24得，，
由[1]表4.2－16得，
按機床選取，則：
實際切削速度：
基本工時：
4．工序Ⅳ的削用量及基本工時的確定：鉆、粗鉸、精鉸孔。
機床選擇：Z525（[1]表4.2-14）
⑴鉆孔：
選擇高速鋼錐柄麻花鉆（[1]表3.1－6）
由[2]表2.7和[1]表4.2－16查得:
（[2]表2.15）
按機床選取
實際切削速度：
基本工時：
⑵粗鉸孔：
選擇的高速鋼錐柄機用鉸刀（[1]表3.1－17）
由[2]表2.24和[1]表4.2－15查得:
按機床選取
實際切削速度：
基本工時：
⑶精鉸孔：
選擇的高速鋼錐柄機用鉸刀（[1]表3.1－17）
由[2]表2.24和[1]表4.2－15查得:
按機床選取
實際切削速度：
基本工時：
5.工序Ⅴ的切削用量及基本工時的確定：粗銑孔端面
機床選擇：X51立式銑床
刀具選擇：高速鋼鑲齒套式面銑刀，直徑D=40mm，齒數(shù)Z=14
由上文中加工余量知
取每齒進給量
根據(jù)查[5]表14-71得:
。
按機床選取銑刀轉(zhuǎn)數(shù)（[1]表4.2-36），則：
實際切削速度：
工作臺每分鐘進給量：
查[5]表15-18切入長度和切出長度分別取為：
，
按[1]表6.2-5，
基礎工時
6．工序Ⅵ的切削用量及基本工時的確定：鉆、擴、粗鉸、精鉸的孔。
機床選擇：Z525（[1]表4.2-14）
(1)鉆孔：
選擇高速鋼錐柄麻花鉆（[1]表3.5－6）
由[2]表2.7和[1]表4.2－16查得：
（[2]表2.15）
按機床選取
實際切削速度：
基本工時：
(2)擴孔：
選擇高速鋼錐柄擴孔鉆（[1]表3.1－8）
由[2]表2.10得擴孔鉆擴孔時的進給量，并由[1]表4.2－16取:
擴孔鉆擴孔時的切削速度。
由[2]表2.15得，故：
按機床選取
實際切削速度：
基本工時：
(3)粗鉸孔：
選擇高速鋼錐柄機用鉸刀（[1]表3.1－17）
由[2]表2.24查得：
，，，
按機床選?。╗1]表4.2－15）
實際切削速度：
（[1]表4.2－16）
基本工時：
(4)精鉸孔：
選擇高速鋼錐柄機用鉸刀（[1]表3.1－17）
由[2]表2.24查得
，，
（[1]表42－16）
按機床選取
實際切削速度：
基本工時：
7．工序Ⅶ的切削用量及基本工時的確定：鉆底孔，攻螺紋M10mm。
機床選擇：Z525（[1]表4.2-14）
⑴鉆底孔：
選用高速鋼錐柄麻花鉆（[1]表3.1－6）
由[2]表2.7和[1]表4.2－16查得：
（[2]表2.15）
按機床選取
實際切削速度：
基本工時：
⑵攻螺紋M10mm：
刀具選擇：選擇M10mm高速鋼機用絲錐
等于工件螺紋的螺距（查[1]表3.1-48），即：
按機床選取
實際切削速度：
基本工時：（計算公式由[5]表15-22查得）
其中和分別為刀具的切入長度和超出長度，查[5]表15-3取:，。
8．工序Ⅸ的切削用量及基本工時的確定：加工的錐銷通孔。
機床選擇：Z525（[1]表4.2-14）
⑴鉆的圓錐孔：
刀具選擇：選擇的高速鋼錐柄麻花鉆
由[2]表2.7和[1]表4.2－16查得：
（[2]表2.15）
按機床選取
實際切削速度：
基本工時：
⑵鉸的孔：
刀具選擇：選擇的高速鋼錐柄機用鉸刀（[1]表3.1－17）
由[2]表2.7和[1]表4.2－16查得：
按機床選取
實際切削速度：
基本工時：
9.工序Ⅸ的切削用量及基本工時的確定：拉鍵槽6H9mm。
機床選擇：選用臥式內(nèi)拉床L6120
刀具選擇：選用鍵槽拉刀，拉削余量為3.5mm（[5]表10-44）
查[5]表14-118，確定拉鍵槽時的鍵槽拉刀的單面升齒為0.06mm，查[5]表8-76確定拉削速度為3.6m/min。
查[5]表15-32知切削工時 ：
式中：---------單面余量為3.5mm
l---------拉削長度43mm
--------考慮校準部分 的長度系數(shù)取1.2
K----------考慮機床反行程系數(shù) ，取1.4
v-----------拉削速度
----------拉刀單面升齒
Z-----------拉刀同時工作齒數(shù)
P-----------拉刀齒距
所以拉刀同時工作數(shù)：
拉削工時
10.工序Ⅹ的切削用量及基本工時的確定：銑1443mm槽。
機床選擇：選用X62型銑床
刀具選擇：選用高速鋼三面刃圓盤銑刀（整體直齒銑刀） ，，刀具壽命 (查[5]表14-78)
1)、根據(jù)[1]表3.1-27知：
粗銑 選定
因 走刀次數(shù)次 故走刀次數(shù)N為9次，最后一次=3mm 。
根據(jù)零件形狀，確定走刀長度為l=37mm。
2）、決定每齒進給量
查[1]表4.2-38知X62型銑床的功率為7.5KW，中等剛度。
根據(jù)表3.3（ [2] ）：
現(xiàn)選取
3)、決定切削速度和每分鐘進給量
由每齒進給量,查[5]表14-78得:
。
按機床選取銑刀轉(zhuǎn)數(shù)（[1]表4.2-39），則：
實際切削速度：
工作臺每分鐘進給量：
4）、計算基本工時：
式中 l =37mm，根據(jù)[5]表15-16查得：
切入長度和超出長度：
則：
總時間：
11．工序Ⅺ的切削用量及基本工時的確定：鉆、鉸的孔。
機床選擇：Z525（[1]表4.2-14）
⑴鉆孔：
刀具選擇：選擇的高速鋼錐柄麻花鉆
由[2]表2.7和[1]表4.2－16查得：
按機床選取
實際切削速度：
基本工時：
⑵鉸孔：
刀具選擇：選擇的高速鋼錐柄機用鉸刀（[1]表3.1－17）
由[2]表2.7和[1]表4.2－16查得：
按機床選取
實際切削速度：
基本工時：
4 夾具設計
機床夾具是在金屬切削加工中，用以準確地確定工件的位置，并將其牢固地夾緊，以接受加工的工藝裝備。它的主要作用是：使工件定位和夾緊，可靠地保證工件的加工質(zhì)量，提高加工效率，減輕勞動強度，充分發(fā)揮和擴大機床的工藝性能。因此，機床夾具在機械制造中占有重要的地位。
它廣泛地應用于機械制造過程的切削加工、熱處理、裝配、焊接和檢測等工藝過程中，機床夾具有很多種類型，其中專用夾具是指專為某一工件的某道工序的加工而專門設計的夾具，具有結(jié)構(gòu)緊湊，操作迅速、方便等優(yōu)點，故機床專用夾具設計是一項重要的技術工作。專用夾具通常由使用廠根據(jù)要求自行設計和制造，適用于產(chǎn)品固定且批量較大的生產(chǎn)。
4.1 問題的提出
本次設計我選擇了工序Ⅵ鉆的孔的專用夾具。本夾具主要用來在立式鉆床Z525上鉆孔，刀具為的高速鋼錐柄麻花鉆。該工序要求孔檢查長為，孔軸線距孔軸線的距離為，還要保證孔的精度要求，在此基礎上考慮提高生產(chǎn)效率、降低勞動強度、提高加工質(zhì)量。
4.2 夾具設計
4.2.1 定位基準的選擇和定位元件及其他元件設計選擇
經(jīng)過我的分析，在本夾具設計中定位方案選擇一面兩銷定位，一面為小端面，然后選擇兩定位銷，在孔和孔處各安裝一定位銷實現(xiàn)完全定位，一面限制了三個自由度，一個定位銷限制了一個自由度，兩個定位銷一起又限制了一個自由度。
該工序要求孔檢查長為，孔軸線距孔軸線的距離為，由于小端面經(jīng)過半精銑，精度比較高，因而工序以小端面，孔和孔定位，保證孔深，同時便于立式鉆床加工。
在上述的定位元件中，定位銷選擇固定式定位銷，查[6]表2-1-2選擇和兩定位銷。
由于被鉆孔直徑大于時，易采用固定式鉆模（由[6]表3-3-1查得），所以本夾具體選擇固定式鉆模，其在使用時被固定在鉆床工作臺上；鉆模板是供安裝鉆套用的，鉆模板多裝配在夾具體或支架上，考慮到本工序的加工要求，在本夾具設計中選擇固定式鉆模板，它和鉆模夾具體的連接采用銷釘定位，用螺釘緊固成一整體，結(jié)構(gòu)剛度好，加工孔的位置精度較高；鉆套選擇：考慮到加工要求，查[6]表2-1-47選擇快換鉆套，規(guī)格為其標準為：，材料為；根據(jù)實際生產(chǎn)需要，選擇氣缸夾緊機構(gòu)，由氣缸活塞推動槽面壓塊直接夾緊工件。
4.2.2 切削力、夾緊力計算，夾緊裝置的設計與選擇
在機械加工過程中，工件將受到切削力、離心力、慣性力等外力的作用，為了保證在這些外力作用下，工件仍能在夾具中保持由定位元件所確定的加工位置，而不致發(fā)生振動或位移，一般在夾具機構(gòu)中都必須設置一定的夾緊裝置，將工件可靠地夾緊。
在本設計方案中選用的是氣缸夾緊機構(gòu)，夾具方向水平向左，通過槽面壓塊的作用直接夾緊工件，具體夾緊裝置見附圖。這種夾緊裝置簡單實用，且對于大批量生產(chǎn)能較快裝夾工件，勞動強度較小，可提高勞動生產(chǎn)率。
在本工序中刀具為高速鋼錐柄麻花鉆，鉆頭直徑為，每轉(zhuǎn)進給量為：，切削力為：
（查[6]表1-2-7）
其中為修正系數(shù)，查[6]表1-2-8知：
,取得
在計算夾緊力時要考慮安全系數(shù)：
其中：基本安全系數(shù)
：加工性質(zhì)系數(shù)
：刀具鈍化系數(shù)
：斷續(xù)切削系數(shù)
查表得，，，
則：
實際夾緊力為：(查[6]表1-2-11)
其中和為夾具定位面及夾緊面上的摩擦系數(shù)，由[6]表1-2-12查得，因此實際夾緊力為：,經(jīng)分析實際上氣缸產(chǎn)生的實際夾緊力大于,故本夾具可安全工作。
4.2.3 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和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只要可能產(chǎn)生的定位誤差小于工件相應尺寸或位置公差的，即可認為定位方案符合加工要求。
對于本次設計的夾具，需保證的尺寸要求：孔深，保證加工孔軸線與孔軸線垂直距離為，對于的要求，由于定位基準也是圓柱小端面，故基準不重合誤差為零，且由于圓柱小端面經(jīng)過半精銑，表面粗糙度達到，故可認為圓柱小端面的平面度誤差為零，即不存在基準位置度誤差，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。
對于本工序要求，定位基準與工序基準同為孔和孔中心線，故基準不重合誤差為零，基準位置度誤差則取決于兩孔直徑尺寸公差以及圓度誤差，由于兩孔的表面精度都達到，都經(jīng)過精鉸，故基準位置誤差也可以忽略，只要兩定位銷的標準尺寸以及相對位置關系得到保證，定位誤差也是很小的。
綜上所述，該定位方案是符合加工要求的。
4.2.4 夾具設計及操作的簡要說明
如前所述，在設計夾具時，為提高生產(chǎn)率，首先想到是怎么樣方便的安裝和拆卸，本道工序是采用了氣缸夾緊的方式。由于本夾具是對工件進行鉆孔，因此在鉛直方向受到很大的沖擊力，故在其相應的方向上應適當?shù)目紤]強度上的要求。并設法減少夾具的的占地面積，使之很方便的操作和快速的切換工件。
因此，應設法解決上述問題，目前采取的措施有：提高毛坯的精度，使最大切削深度降低，以降低切削力；夾具體上裝有快換鉆套，使夾具在一批零件之間能加工不同要求的零件。
本夾具在安裝工件時，應先通過氣缸調(diào)節(jié)夾緊工件的槽面壓塊退出足夠空間，以便安裝工件，然后使工件的孔穿過定位銷，使工件底部的孔穿過定位銷，將圓柱小端面緊靠在定位板上的支撐面上，這樣工件以圓柱小端面為定位基準安裝。工件裝好后，氣缸推動槽面壓塊使其緊靠圓柱大端面，并夾緊工件。加工完成后，只需通過氣缸調(diào)節(jié)槽面壓塊即可取下工件。
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。本夾具平面墊圈是受力部件，夾緊時檢查其是否發(fā)生受力變形，如果變形，應及時設法修正，這樣才能保證加工精度，為使其變形小，需要嚴格控制夾緊力。
鉆床夾具裝配圖見附圖2。
總結(jié)
在畢業(yè)前的最后一次設計即畢業(yè)設計即將結(jié)束了，對于我們大學生來說，這是一項很重要的工作，它是對我們大學四年來所學專業(yè)知識的一次綜合考察。雖然說每個人只有一個設計題目，但它需要用到我們學過的很多知識，而且需要我們查閱大量的資料，當然在設計期間我也確實查閱了圖書館大量的相關書籍，并且從網(wǎng)上下載了圖書館中沒有的書籍資料。老師分配給我們的設計題目雖然看似簡單，但是做起來并不是那么容易，在設計過程中會遇到這樣那樣的問題，我想這也是正常的，畢竟有些知識以前并沒有深入學習。我們都非常重視這次畢業(yè)設計，都以認真的態(tài)度對待這次畢業(yè)設計，因為它是我們走上工作崗位前的一次綜合測評，也是一次動手實踐的好機會。
在寒假前指導老師就已經(jīng)把這次畢業(yè)設計題目給了我們，所以我也在寒假期間仔細復習了設計要用到的以前學習的知識，一個寒假下來我在大腦中對本次畢業(yè)設計已有了一定的構(gòu)思。因為專業(yè)的關系，我設計的是CA6140車床手柄座的工藝規(guī)程及夾具設計，寒假回來后我們?nèi)⒓庸S實習，借此機會我仔細得了解了CA6140車床，實習回來后進入設計階段，通過指導老師的指導和查閱相關書籍我的設計工作一天天的進行，在此過程中，我發(fā)現(xiàn)自已還有很多東西要學習，專業(yè)知識方面自己還有要強化的地方。
隨著設計工作的深入，我的設計工作在一項一項的完成，工藝設計、二維圖形繪制、三維圖形繪制、工序卡片的制作、說明書的編寫等，每當完成一項工作時我都會有很大的成就感，在設計過程中我是邊復習邊學習，整個過程下來感覺到自己的專業(yè)知識扎實了很多。
通過將近四個月的不懈努力，我的畢業(yè)設計馬上就完成了，雖然過程很辛苦，但是我感到很充實。在這個過程中我復習了大學四年中學過的很多知識，同時我也學習了不少新的知識，就拿Pro/e軟件來說，以前只是淺嘗輒止的學習了一下，不過在這次畢業(yè)設計中我的三維造型都是用Pro/e軟件制作成的，我對該軟件進行了深入的學習，現(xiàn)在我可以熟練地運用該軟件了，還有二維繪圖軟件AutoCAD,我也可以熟練地操作了。
在畢業(yè)設計過程中，我深刻體會到我們平時所學的知識都是大有用處的，只是不到用的時候我們看不到而已。我還領悟到畢業(yè)設計意義重大，它是我們進入工作崗位前的一次訓練，它把我們大學四年來學到的知識串聯(lián)了起來，讓我們對所學知識進行了一次復習，同時鍛煉了我們設計能力和動手實踐能力，它給我們提供了一定的實踐經(jīng)驗，它是我們寶貴的財富。當然由于設計時間和我個人能力的有限，在這次畢業(yè)設計中可能還會存在一些不完善和錯誤之處，希望老師能給予批評指正，在今后的設計中我會加以改進。
畢業(yè)設計是我們大學四年的終點，同時又是我們踏入工作崗位或走入其他人生道路的起點。我會珍惜這個人生轉(zhuǎn)折點，帶著這個轉(zhuǎn)折點前儲備的豐富知識，我會在這個轉(zhuǎn)折點會放眼更加美好的明天。
致謝
畢業(yè)設計是我們畢業(yè)前都要進行的一項任務，每個同學都會有一個指導老師，我們的設計題目均由指定老師分配。
我的畢業(yè)設計指導老師是張春雨老師，在設計過程中他對我進行了悉心的指導。每當遇到自己解決不了的難題時，我就會去找指導老師，雖然他很忙，但是每次他都會耐心地給我指導，幫我分析問題所在，介紹一些很有查閱價值的圖書資料給我，他對待我們學生很和藹，非常關心同學，他還是一個工作認真，嚴謹治學的老師，在這里我非常感謝張春雨老師在我的畢業(yè)設計過程中給予我的指導和幫助！
另外，在設計過程中有時我遇到問題時還會向同學尋求幫助，他們也會認真地給幫我分析問題，也在一定程度上幫助了我，我也從他們身上學到了不少東西，我也非常感謝他們的幫助！
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CA6140 lathe handle seat procedure and fixture design
Abstract: This design content involves the machining technology and the machine tool's fixture design, metal cutting machine tools, tolerance matching, and other aspects of knowledge. This I design CA6140 lathe handle seat procedure and fixture design including parts processing process design, process design and special fixture design three parts. In process design are analyzed firstly, understand the parts of the process to design a parts of blank, and choose a good structure, key benchmark parts processing of every process is to determine the process equipment and cutting dosages; Then, choose the design of special fixture designed fixture component parts, such as positioning components, clamping components, guide components, clip the concrete and the tools of connecting parts and other components, Calculate fixture locating the positioning error occurred when the rationality of fixture structure, analysis and deficiencies.
Key words: technology, handle seat, cutting dosages, clamping, positioning
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附圖
圖1 CA6140車床手柄座毛坯圖(CA6140 lathe handle seat blank figure)
圖3 鉆孔的專用夾具三維圖(Drill holes in the special jig 3d map)
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