CA6140车床手柄座说明书.docx
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CA6140车床手柄座说明书
CA6140车床手柄座说明书
课程设计的目的和要求
（三）零件的工艺分析..........................................................3
三、工艺规程设计................................................................4
中心线有角度要求，同时中心线与φ45mm圆柱端面有11mm的尺寸位置要求。
由以上分析可知，该零件的加工应先加工φ45mm圆柱两端面，再以端面为基准加工作为后续工序主要精基准的φ25H8mm孔，进而以该孔为精基准加工出所有的孔，面，槽，螺纹孔等。
三、工艺规程设计
（一）确定生产类型和毛坯的制造形
a）确定生产类型
由设计要求给出：
生产类型为中等批量；零件材料为HT200（灰铸铁）
b）毛坯的制造形
零件材料为HT200，根据选择毛坯应考虑的因素，该零件体积较小，形状较复杂，外表面采用不去除材料方法获得粗糙度要求，由于，已达中批生产的水平，而砂型铸造生产成本低，设备简单，故本零件毛坯采用砂型铸造。
由于零件上孔都较小，且都有严格的表面精度要求，只铸出φ25孔其他都不铸出，留待后续机械加工，更经济实惠。
（二）基面的选择
基面选择是工艺规划设计中的重要工作之一，基准选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高，否则，不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。
a）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φ25H8孔的下端面作为粗基准，利用一组共两块V形块分别支承φ25H8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
b）精基准的选择
精基准主要考虑如何保证加工精度和装夹方便，前面已多次提过以φ25mm孔为第一精基准，φ45mm圆柱小端面作为基准先加工出φ25mm孔，然后作为辅助基准面配合φ25mm孔加工后续工序中的孔，面，槽，螺纹等。
（三）工艺路线的拟定
制定工艺路线的出发点，应当是使零件的集合形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。
在生产纲领已确定为中批量生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用工夹具，并尽量使用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。
a）确定加工方法
加工表面
精度
表面
粗糙
确定加工方法
φ45mm小端面
IT7
3.2
粗铣→半精铣
φ25H8mm孔
IT8
1.6
钻→扩→铰
键槽
IT9
6.3
粗铣
φ10H7mm孔
IT8
1.6
钻→粗铰→精铰
φ14H7mm孔
IT7
1.6
钻→粗铰→精铰
M10mm螺纹孔
钻→攻
φ5.5mm孔
IT7～8
3.2
钻→精铰
φ5mm圆锥孔
IT7～8
1.6
钻→精铰
大槽
IT8～11
6.3
粗铣
b）工艺路线方案一
工序Ⅰ.铣φ45mm圆柱小端面；
工序Ⅱ.粗铣φ45mm圆柱大端面,保证尺寸43mm；
工序Ⅲ.钻,扩,铰φ25H8mm孔；
工序Ⅳ.钻,扩,铰φ10H7mm孔；
工序Ⅴ.钻,铰φ14H7mm孔;
工序Ⅵ.钻,攻M10mm螺纹孔;
工序Ⅶ.插键槽,保证尺寸27.3H11mm;
工序Ⅷ.钻,铰φ5mm圆锥孔;
工序Ⅸ.铣槽,保证尺寸14mm,深度30mm;
工序Ⅹ.钻,铰φ5.5mm孔;
工序Ⅺ.去锐边,毛刺;
工序Ⅻ.终检,入库。
c）工艺路线方案二
工序Ⅰ.粗铣φ45mm圆柱大端面;
工序Ⅱ.半精铣φ45mm圆柱小端面,保证尺寸43mm;
工序Ⅲ.钻,扩,铰φ25H8mm孔;
工序Ⅳ.粗铣φ14H7mm孔端面;
工序Ⅴ.钻,铰φ14H7mm孔;
工序Ⅵ.钻,铰φ5mm圆锥孔,钻,扩,铰φ10H7mm孔;
工序Ⅶ.钻,攻M10螺纹孔;
工序Ⅷ.插键槽,保证尺寸27.3H11mm
工序Ⅸ.铣槽,保证尺寸14mm,深度30mm;
工序Ⅹ.钻,铰φ5.5mm孔;
工序Ⅺ.去锐边,毛刺;
工序Ⅻ.终检,入库。
d）工艺方案的比较与分析
上述两个方案区别在两点:
一是方案一先加工有Ra3.2mm表面精度要求的小端面，再加工大端面，且方案一中小端面只粗铣达不到精度要求。
而方案二是先粗铣大端面,再加工小端面；由于零件大端面没有明确做加工要求，所以尽量省去大端面的加工使定位更集中准确，更加节省工时。
二是方案一将φ5mm圆锥孔和φ10mm孔按部就班顺序加工,而方案二显得更灵活聪明,看出这两个孔的定位方式,夹紧方式相同,故而在一台机床上同时加工出来.另外,方案二有粗铣φ14mm小端面,但由于零件要求中没有设计所以不用粗铣，简化方案节省时间降低成本.
两套方案显然方案二更简洁更符合要求,但正如前面所分析的，可以省去大端面的加工。
e）综上所述零件的最后加工工艺路线
工序Ⅰ.粗铣，半精铣φ45mm圆柱小端面，以φ45mm大端面为定位基准；
工序Ⅱ.钻,扩,铰φ25H8mm孔,以φ45mm圆柱小端面为定位基准；
工序Ⅲ.钻,扩,铰φ10H7mm,以φ25H8mm孔和φ45mm圆柱小端面为基准；
工序Ⅳ.钻,铰φ14H7mm孔,以φ25H8mm孔和φ45mm圆柱小端面为基准,保证孔深度25mm；
工序Ⅴ.钻,攻M10mm螺纹孔，以φ25H8mm孔和φ45mm圆柱小端面为基准；
工序Ⅵ.钻,铰φ5mm圆锥孔，以φ25H8mm孔和φ45mm圆柱小端面为基准；
工序Ⅶ.插键槽,为便于加工，以φ45mm圆柱小端面,φ10H7mm孔和φ14H7mm孔端面定位,同时要保证尺寸27.3H11mm；
工序Ⅷ.铣槽,以φ25H8mm孔和φ45mm圆柱小端面为基准，保证尺寸30mm；
工序Ⅸ.钻,铰φ5.5mm孔，以φ25H8mm孔和φ45mm圆柱小端面为基准；
工序Ⅹ.去锐边，毛刺，尤其注意φ25H8mm孔表面可能因为钻M10mm螺纹孔以及插槽带来的表面鳞次损伤；
工序ⅩⅠ.终检。
（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
“手柄座”零件材料为铸铁，硬度为HBS207~241，毛坯的重量约为1Kg，生产类型为中批量生产，采用砂型铸造。
铸件机械加工余量：
基本尺寸小于100为3.5mm一侧加工余量；2.5mm双侧加工每侧加工余量值。
铸件尺寸公差数值：
基本尺寸小于100mm，取3.2mm；基本尺寸小于63mm，取2.8mm。
《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-1
a）φ45mm圆柱端面毛坯尺寸及加工余量计算
根据工序要求，φ45mm圆柱两端面经过两道工序，先粗铣，再半精铣φ45mm圆柱小端面，各步余量如下：
粗铣：
由《机械加工工艺手册（第一卷）》表3.2-23只对于小端面（≤50mm）粗铣余量规定为1.0～2.0mm，现取2mm。
则精铣加工余量1.5mm
，由《实用机械加工工艺手册》表6-31知粗铣平面的厚度偏差（≤30mm）为-0.25～-0.39mm，现取-0.30mm。
故铸造毛坯的基本尺寸为43+2+1.5=46.5mm又根据前面铸件尺寸公差标准值，取尺寸公差为2.8mm。
故：
毛坯的基本尺寸：
43+2+1.5=46.5mm；
毛坯的最小尺寸：
46.5-1.4=45.1mm；
毛坯的最大尺寸；46.5+1.4=47.9mm；
粗铣小端面后的最大尺寸：
43+1.5=44.5mm；
粗铣小端面后的最小尺寸：
44.5-0.30=44.2mm；
b）其他尺寸及其加工余量的确定
其他尺寸包括5个孔，2个槽，1个螺纹孔的基本尺寸，现仅分析只要的5个孔德加工余量及尺寸偏差。
由于5个孔的表面粗糙度要求均较高，所以都要经过精铰工序，具体工序尺寸和加工余量为：
（1）φ25H8mm孔，Ra=1.6mm
根据《机械制造工艺设计简明手册》表2.3-8，加工该孔的工艺为：
钻→扩→铰
钻孔：
φ23mm；
扩孔：
φ24.8mm；
铰孔：
φ25H8mm；
（2）φ10H7mm孔，Ra=1.6mm；
根据《机械制造工艺设计简明手册》表2.3-8，加工该孔的工艺为：
钻→粗铰→精铰
钻孔：
φ9.8mm；
粗铰：
φ9.96mm；
精饺：
φ10H7mm；
（3）φ14H7mm孔，Ra=1.6mm；
根据《机械制造工艺设计简明手册》表2.3-8，加工该孔的工艺为：
钻→扩→粗铰→精铰
钻孔：
φ13mm；
扩孔：
φ13.85mm；
粗铰：
φ13.95mm；
精铰：
φ14H7mm；
（4）φ5mm圆锥孔，Ra=1.6mm；
由于零件图纸未给出具体的公差等级，现也按H7公差等级加工，按《机械制造工艺设计简明手册》表2.3-8，加工该孔的工艺为：
钻→精饺
钻孔：
φ4.8mm；
精饺：
φ5H7mm；
（5）φ5.5mm孔，Ra=3.2mm。
由于也未给出公差等级，现同样按φ5mm圆锥孔加工方式：
钻→精饺
钻孔：
φ5.2mm；
精饺：
φ5.5H7mm。
（五）确定各工序切削用量及基本工时
a）工序Ⅰ：
粗铣，半精铣φ45mm圆柱小端面
机床：
X51立式铣
刀具：
高速钢端铣刀，直径d=50mm，齿数Z=6《机械制造工艺设计简明手册》表3.1—38
（1）粗铣圆柱小端面
根据《机械加工工艺手册》表2.4-73，取每齿进给量f=0.15mm/Z,d=50，T=180min《切削用量简明手册》表3.7和表3.8
根据《切削用量简明手册》表3.9，取铣削速度V=20m/min。
则车床主轴转速n=
=
=127.4r/min
按机床选取铣刀转速n=160r/min《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-36，
则实际切削速度V=
=
=25.12m/min
工作台每分钟进给量
=fNZ=0.15×6×160=144mm/min，
铣床工作台横向进给量f=150mm/min《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-37，则基本工时间
按《机械制造工艺设计简明手册》表6.2-7
（2）半精铣φ45mm小端面，
根据《机械加工工艺手册》表2.4-73，取每齿进给量f=0.15mm/Z,d=50，T=180min《切削用量简明手册》表3.7和表3.8
根据《切削用量简明手册》表3.9，取铣削速度V=20m/min。
则车床主轴转速n=
=
=127.4r/min
按机床选取铣刀转速n=160r/min《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-36，
则实际切削速度V=
=
=25.12m/min
工作台每分钟进给量
=fNZ=0.15×6×160=144mm/min，
铣床工作台横向进给量f=130mm/min《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-37
按《机械制造工艺手册》表6.2-7
则基本工时t=
=0.50min
b）工序Ⅱ：
钻，扩，铰φ25H8mm孔
机床：
Z535立式钻床
（1）钻孔φ23mm
刀具：
高速钢锥柄标准麻花钻，D=23mm《机械制造工艺设计简明手册》表3.1-6
根据《切削用量简明手册》表2.7，麻花钻每转进给量f=0.43~0.57mm/r，再根据《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-16取f=0.43根据《切削用量简明手册》表2.15，取V=15m/min，则主轴转速n=
=
=208r/min，
按机床选取主轴转速n=195r/min《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-15，则实际切削V=
=
=14.08m/min.，
则基本工时t=
=
=0.64min。
（2）扩孔φ24.8mm
刀具：
高速钢锥柄标准麻花钻，D=24.8mm双边余量2Z=1.8mm《机械制造工艺设计简明手册》表3.1-8
由《切削用量简明手册》表2.10查的扩孔钻扩孔时进给量f=0.7~0.8mm/r，并由《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-16取f=0.72mm/r，根据《切削工艺手册》表2.15查得切削速度v=14m/min，故扩孔钻扩孔时切削速度V=（1/3~1/2）V
=（1/3~1/2）×14=4.7~7m/min，则主轴转速n=
=60~89r/min，
按机床选取主轴转速n=68r/min《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-15，则切削速度v=
=5.29m/min.，
则基本工时t=
=
=1.1min《机械制造工艺设计简明手册》表6.2-5。
（3）铰φ25H8mm孔
刀具：
高速钢锥柄机用铰刀，D=25mm《机械制造工艺设计简明手册》表3.1-17
由《切削用量简明手册》表2.24查得f=1.0~1.5mm/r,并由《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-16选取进给量f=1.22mm/r，取切削深度h=0.15~0.25mm，切削速度v=4~8m/min,则主轴转速度n=
=51~102r/min，
按机床选取则主轴转速n=68r/min《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-15，则切削速度v=
=5.34m/min.，
则基本工时t=
=0.65min。
c）工序Ⅲ：
钻，铰φ10H7孔
机床：
Z535立式钻床
（1）钻φ9.8mm孔
刀具：
高速钢锥柄麻花钻，D=9.8mm《机械制造工艺设计简明手册》表3.1-17
由《切削用量简明手册》表2.7查得f=0.28~0.34mm/r，由《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-16查的f=0.34mm/r,由《切削用量简明手册》表2.15取切削速度v=23m/min，则主轴转速n=
=747.4r/min
按机床选取主轴转速n=960r/min《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-15，则切削速度v=
=29.54m/min.，
则基本工时t=
=
=0.15min。
（2）粗铰φ9.96mm孔
刀具：
高速钢锥柄机用铰刀，D=9.96mm《机械制造工艺设计简明手册》表3.1-17
由《切削用量简明手册》表2.7查得f=1.0~1.5mm/r，由《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-16查的f=1.3mm/r,由《切削用量简明手册》表2.15取切削速度v=6m/min，则主轴转速n=
=191.85r/min
按机床选取主轴转速n=195r/min，则切削速度v=
=6.1m/min.，
则基本工时t=
=
=0.19min。
（3）精铰φ10H7孔
刀具：
高速钢锥柄机用铰刀，D=10mm《机械制造工艺设计简明手册》表3.1-17
由《切削用量简明手册》表2.7查得f=0.8~1.3mm/r，由《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-16查的f=0.8mm/r,由《切削用量简明手册》表2.15取切削速度v=6m/min，则主轴转速n=
=191.85r/min
按机床选取主轴转速n=195r/min，则切削速度v=
=6.1m/min.，则基本工时t=
=
=0.31min。
d）工序Ⅳ：
钻，铰φ14H7mm孔
机床：
Z535立式钻床
（1）钻孔φ13mm
刀具：
高速钢锥柄麻花钻，D=13mm《机械制造工艺设计简明手册》表3.1-17
由《切削用量简明手册》表2.7查得f=0.31~0.39mm/r，由《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-16查的f=0.36mm/r,由《切削用量简明手册》表2.15取切削速度v=14m/min，则主轴转速n=
=343r/min
按机床选取主轴转速n=272r/min《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-15，则切削速度v=
=11.1m/min，基本工时t=
=
=0.36min
（2）粗铰φ13.95mm孔
刀具：
高速钢锥柄机用铰刀，D=13.95mm
由《切削用量简明手册》表2.24查得f=0.5~1.0mm/r,并由《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-16取f=0.81mm/r，切削速度v=4~8m/min,则主轴转速n=
=91~182r/min，
按机床选取主轴转速n=140r/min，则切削速度v=
=6.13m/min.，
则基本工时t=
=0.31min。
（3）精铰φ14H7mm孔
刀具：
高速钢锥柄机用铰刀
由《切削用量简明手册》表2.24查得f=0.5~1.0mm/r,并由《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-16取f=0.62mm/r，切削速度v=4~8m/min,则主轴转速n=
=91~182r/min
按机床选取主轴转速n=140r/min，则切削速度v=
=6.15m/min.，则基本工时t=
0.40min。
e）工序Ⅴ：
钻，攻M10mm螺纹孔
机床：
Z525立式钻床
（1）钻φ8.5mm孔
刀具：
高速钢锥柄麻花钻，D=8.5mm《机械制造工艺设计简明手册》表3.1-6
由《切削用量简明手册》表2.7查得f=0.28~0.34mm/r，由《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-16查的f=0.28mm/r，由《切削用量简明手册》表2.15取切削速度v=16m/min，则主轴转速n=
=
=600r/min，
按机床选取主轴转速n=545r/min《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-15，则切削速度v=
=
14.55m/min.，
则基本工时t=
=
=0.10min。
（2）攻螺纹M10mm
刀具：
高速钢锥柄机用丝锥
等于工件螺纹螺距p，即f=1.25mm/r，由《切削用量简明手册》表2.15取切削速度v=7.5m/min，则主轴转速n=
=298r/min，
按机床选取主轴转速n=272r/min《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-15，则切削速度v=
=6.8m/min.，
则基本工时t=
=0.05min。
f）工序Ⅵ：
钻，铰φ5mm圆锥孔
机床：
Z525立式钻床
（1）钻φ4.8mm圆锥孔
刀具：
高速钢麻花钻，D=5mm《机械制造工艺设计简明手册》表3.1-6
由《切削用量简明手册》表2.7查得f=0.10mm/r，由表2.15取切削速度v=20m/min，则主轴转速n=
=1326r/min，
按机床选取主轴转速n=1360r/min，则切削速度v=20.5m/min.，
则基本工时t=0.096min。
（2）铰φ5mm孔
刀具：
高速钢锥柄机用机用铰刀，D=5mm
由《切削工艺手册》表2.24查得f=0.6mm/r，根据表2.15取切削速度v=6m/min，则主轴转速n=382.17r/min，
按机床选取主轴转速n=392r/min，则切削速度v=6.15m/min.，
则基本工时t==0.055min。
g）工序Ⅶ插键槽6H9mm
机床：
B5020插床《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-44
刀具：
根据工艺手册表11-339选取插刀中的切刀
插刀进给量f=0.18～0.22mm/dst，
根据《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-44知滑枕每往复一次工作台进给量：
纵向0.08～1.24mm横向：
0.08～1.24mm；
滑枕工作行程速度1.7～27.5m/min，键槽深度27.3-25=2.3mm，槽宽6mm，取f=0.2mm/dst，滑枕工作行程速度v=5/min，
插床每分钟的双行程次数
，其中L=l+l4+l5，系数k=0.65～0.93，取k=0.8，l=43mm，l4+l5《机械制造工艺设计简明手册》表6.2-4得l4+l5=35mm，则
H=h+1=2.3+1=3.3，
机动时间
，
则基本工时t=0.39min
h）工序Ⅷ：
铣槽
机床：
X63卧式铣床
刀具：
高速钢圆柱形铣刀，D=13mm，Z=6
（1）第一次走刀
根据《加工工艺手册》表2.4-73，取f=0.2mm/Z,根据《切削工艺手册》表3.9，
铣削速度v=15m/min。
则主轴转速n=
=367.5r/min。
按机床选取主轴转速n=375r/min《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-39，则铣削速度v=
=15.31m/min.，工作台进给量f=56.25mm/min，
则基本工时t=0.94min
（2）第二次走刀
切削用量与第一次走刀完全相同，f=0.2mm/Z，铣削速度v=15.31m/min，工作台进给量f=56.25mm/min
则基本工时t=0.94min。
i）工序Ⅸ：
钻,铰φ5.5mm孔
机床：
Z525立式钻床
（1）钻φ4.8mm孔
刀具：
高速钢锥柄麻花钻，D=4.8mm《机械制造工艺设计简明手册》表3.1-6
由《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-16查得f=0.10mm/r，由《切削用量简明手册》表2.15取切削速度v=20m/min，则主轴转速n=
=1326r/min，
按机床选取主轴转速n=1360r/min《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-15，则切削速度v=
=20.5m/min.，
则基本工时t=
=0.075min。
（2）铰φ5.5mm孔
刀具：
高速钢锥柄机用铰刀，D=5.5mm
由《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-16查得f=0.6mm/r，根据《切削用量简明手册》表2.15取切削速度v=6m/min，则n=
=347.4r/min，
按机床选取=392r/min《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-15，则主轴转速n=6.76m/min.，
则基本工时t=
=0.043min。
四、专用夹具设计
由于生产类型中等批量生产，要考虑生产效率，降低劳动强度，保证加工质量，故需设计专用夹具。
本次设计主要是Φ10H7孔夹具设计，可以采用两种方案：
快换钻套或者是用导向一样的两个夹具，我设计的是采用快换钻套。
（一）定位方案的确定
a）工序要求
本次设计工序Ⅳ钻Φ10H7mm孔的夹具，该工序要求Φ10H7mm孔轴线与Φ25H8mm孔中心线有φ0.05mm的平行度要求，因而也应以φ25H8mm孔的中心线为定位基准。
b）定位方案的确定
为了加工φ10H7mm孔，应限制的自由度应保证定位可靠，加工稳定，故设计的定位方案如手柄座夹具总装图所示，总共限制了工件的全部6个自由度，属于完全定位。
在该定位方案中，φ25H8mm孔内插入一个定位长销，限制了四个自由度（x，y方向的移动和转动）；R13mm圆柱面用一短的浮动V型块，限制了一个自由度（z方向的转动）；用夹具夹持住工件，限制了工件沿z方向的移动。
这样6个自由度全部被限制。
c）定位误差分析
定位误差是指由于定位不准确引起的某一工序的尺寸或位置精度要求方面的加工误差。
对于夹具设计中采用的定位方案，只要可能产生的定位误差小于工件相应尺寸或位置公差的1/3，即可认为定位方案符合加工要求。
对于本次设计的夹具，需要保证的平行度要求：
要求φ10H7mm孔轴线与φ25H8mm孔中心线有φ0.05mm的平行度要求，由于定位基准是φ45mm孔的中心线，工序基准也是φ45mm孔的中心线，故基准不重和误差为0，只存在基准位移误差。
定位误差的计算如下：
（一）验算中心距50（±0.05）mm
影响此精度的因素：
1）定位误差，此项主要是定位孔φ25H8mm和定位销φ25g6mm的间隙产生，最大间隙为0.053mm.；
2）钻模板衬套中心与定位销中心距误差，装配图尺寸为50（±0.006）,误差
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