CA6140开合螺母工艺工装设计.docx

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CA6140开合螺母工艺工装设计

1.零件的分析

1.1毛坯生产类型

确定毛坯类型为3000件/年，由表（2-5.6）划分生产类型的参考数据确定为中批，工作制度8小时/班制。

1.2毛坯铸造形式

将融化了的金属浇注到旋转着的模型中，由于离心力的作用，金属液粘贴于模型的内壁上，凝结后所得铸件外形与模型内壁的形状相同，使用这种方法可以毋需浇注口，故能显著地减少金属的消耗。

由于免除了砂型和制模的设备，以及减少了铸工车间的面积，生产成本就有了降低；而所得逐渐则具有紧密与微细的颗粒结构及较好的机械性能。

1.3毛坯精度尺寸

由表（2-5-1）得灰铸铁刀具切入金属层的厚度应大于表面层厚度，即大于1mm，小于4mm。

由JK67-62，确定灰铸铁铸件精度等级为2级（指尺寸精度和表面光洁度要求较高，或者大批、中批生产的铸件。

1.4确定毛坯铸件的重量

通过计算，最后确定毛坯的重量为4.079Kg，由表（2-5-2）确定重量偏差为7﹪。

1.5确定机械加工余量

由表（2-5-5）确定2级铸铁件的机械加工余量：

顶面加工余量为4.0mm，底面及侧面加工余量为3.0mm。

1.6确定铸铁件的尺寸偏差

由（标-5-6）查得2级铸铁件尺寸偏差为±0.8mm。

1.7零件的作用

题目所给定的零件是CA6140车床上的开合螺母。

开合螺母是用于接通和断开从丝杠传来的运动。

车削螺纹时，将开合螺母合上，丝杠通过开合螺母传动溜板箱和刀架；否则就将开合螺母脱开。

车削螺母时，顺时针方向转动手柄，通过轴带动曲线槽盘转动，曲线槽盘上的曲线槽盘形状，通过圆柱销带动上半螺母在溜板箱体后面的燕尾形导轨内上下移动，使其相互靠拢，将开合螺母和丝杠啮合。

若逆时针方向转动手柄，则两半螺母相互分离，开合螺母和丝杠脱开。

槽盘的曲线槽是一段圆弧，此圆弧在接近槽盘中心部分的倾斜角比较小，目的是使开合螺母闭合能自锁，不会因为螺母上的径向力而自动脱开。

2.工艺规程设计

2.1确定毛坯的制造形式

零件材料为HT15-33灰铸铁,考虑到灰铸铁的抗缺口敏感性，减震性和耐优良等特点,因此应该选用铸件,以便使开合螺母在使用中耐磨性良好,保证零件工作可靠.由于零件年产量为3000件,已达到成批生产的水平，而且离心铸造，免除了砂模和制模的设备，以及减少了铸工车间的面积，生产成本就有了降低，这样得来的铸件具有紧密与微细的颗粒结构及较好的机械性能。

因此采用离心铸造,这从提高生产率、保证加工精度来考虑也是应该的。

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。

粗基准的选择：

对象开合螺母这样的零件来说，选择好粗基准是至关重要的。

按照有关粗基准的选择原则，即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作粗基准；若零件有若干个不加工表面时，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为粗基准。

我现在选取燕尾为粗基准，利用左、右两个定位块和一个削边销对其进行限制，以消除六个不定度，达到过定位。

对于精基准而言，主要应该考虑基准重合的问题。

2.3制定工艺路线

制定工艺路线的出发点，是应该使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到妥善的保证。

在生产纲领已确定为成批生产的条件下，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。

工艺路线方案一：

工序Ⅰ.铸造。

Ⅱ.清砂。

Ⅲ.热处理。

Ⅳ.清砂。

Ⅴ.涂漆。

Ⅵ.划线。

Ⅶ.铣燕尾及空刀槽。

Ⅷ.磨燕尾及空刀槽。

Ⅸ.粗镗、精镗、粗铰、精铰Φ52H7孔并倒角1.5x45º。

Ⅹ.钻、扩钻、粗铰、精铰2xΦ12孔。

Ⅺ.粗车、半精车、精车一端面。

Ⅻ.粗车、半精车、精车另一端面。

ⅩⅢ.切断。

ⅩⅣ.去毛刺。

ⅩⅤ.清洗。

ⅩⅥ.检验。

ⅩⅦ.入库。

路线方案二：

工序Ⅰ.铸造。

Ⅱ.清砂。

Ⅲ.热处理。

Ⅳ.清砂。

Ⅴ.涂漆。

Ⅵ.划线。

Ⅶ.粗车、半精车、精车一端面。

Ⅷ.粗镗、精镗、粗铰、精铰Φ52H7孔并倒角1.5x45º。

Ⅸ.粗车、半精车、精车另一端面。

Ⅹ.铣燕尾及空刀槽。

Ⅺ.磨燕尾及空刀槽。

Ⅻ.钻、扩钻、粗铰、精铰2xΦ12孔。

ⅩⅢ.切断。

ⅩⅣ.去毛刺。

ⅩⅤ.清洗。

ⅩⅥ.检验。

ⅩⅦ.入库。

2.4工艺方案的比较与分析：

上述两个工艺方案的特点在于：

方案一是先加工燕尾及空刀槽，然后以此为基准加工孔Φ52H7；而方案二是先加工两端面，再加工Φ52H7孔。

两者相比较，可以看出，先加工燕尾及空刀槽，然后以此为基准加工孔Φ52H7，这时的位置精度较易保证，并且定位及装夹等比较方便。

2.5机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定

“开合螺母”零件材料为HT15-33灰铸铁。

毛坯重量为4公斤，生产类型为中批生产，采用离心铸造毛坯，2级精度。

根据上述原始材料及加工工艺，分别对各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸确定如下：

1.Φ52H7孔

精铰至Φ52H7，表面粗糙度为Ra1.6um，工序余量为2z=0.08；

粗铰至51.92mm2z=0.42；

精镗至51.5mm2z=1.5；

粗镗第二次至50mm2z=3；

粗镗至47m2z=7；

1.2×Φ12孔

铰至Φ12mm2z=0.15；

扩钻至Φ11.85mm2z=0.85；

钻至Φ112z=11；

2.一端面

精车至972z=0.8；

半精车至97.82z=1.2；

粗车至992z=6；

3.另一端面

精车至952z=0.5；

半精车至96.52z=0.5；

粗车至962z=1；

2.6确定切削用量及基本工时

工序Ⅰ：

铣燕尾及空刀槽

u：

摩擦因数（tg

=tg

=u）；

R：

偏心轮半径（mm）；

E：

偏心量（mm）；

r：

转轴半径

：

偏心轮几何中心与转动中心联线和几何中心与夹紧点联线间的夹角（°）；

；

s1=0.3mm（1-2-33），s2=0.1mm（1-2-33），s3=0.1mm，s4=0.2mm，

∴s=0.3+0.1+0.1+0.2=0.7mm；

偏心轮工作段为

~

为150°~180°，

偏心量：

偏心量：

偏心量：

偏心轮直径D

（14~20）e，

转轴直径：

d

0.25，D=0.25×25=6.25mm，

∴W0=

=100×70x0.43=3010N

4.夹具总图的绘制

一、总图应该遵循机械制图国家标准绘制，图形大小的比例尽量取1：

1，为求使绘制的夹具总图有良好的直观性，如果工件过大的时候选用1：

2等缩小比例，过小时取2：

1的比例；

二、图中应该以最少数量视图清楚地表示出夹具的工作原理和结果，表示各种元件或者装置之间的位置关系等；

三、的顺序：

先用点划线绘出工件的轮廓，外形及定位基准，并用网状线显示出加工余量；把工件轮廓视为透明体，然后按着工件的形状及位置依次画出定位、导向、夹紧及其他元件或者装置的具体结构；最后绘制夹具体，形成一个完整的夹具；

四、夹具总图上标注出零件编号，按规定要求填写标题栏和明细表；

五、确定并标注有尺寸和夹具技术要求。

如图所示。

5.机床夹具的发展

回顾夹具6的历史，它是来源于以大量生产为基础的呼唤性零件的加工。

夹具最早出现于1798年，当时作为大量生产方式的创造者而名列前茅的“惠特尼”公司接受了美国政府订购的三年间制造一万支步枪的合同，把原来靠手工操作的步枪枪管锻件，由一个人从头到尾制造下来的方式改为雇用熟练工人进行简单操作、制造，使用了一系列夹具，使5步枪按时交货。

继而在1853年“科尔特”根据互换性方式建造了大型兵工厂，据说把涉及1400台机床的大部分作成了专用机床，并花费与机械设备的数量相同的费用，消耗在制造刀具和夹具上。

这样通过使用刀具和夹具才使制造有互换性的零件成为可能。

同时还简化了操作，为后来向大量生产的发展准备了条件。

第二次世界大战时期，世界机床技术的发展在很大程度上受军火生产多影响，战前用于生产汽车、无线电、民用产品的大量技术，在战时广泛移用于军需品的产品。

为了提高生产率，应付熟练技术工人的不足，机床夹具得到了更大的发展。

1920年，世界第一部几少夹具的书籍在德国出版。

夹具从产生到现在，大约可分为以下三个阶段：

第一阶段主要表现在夹具与人的结合上，这时夹具只是作为人的单纯的辅助工具，使加工过程加速和趋于完善，生产率得到提高；第二阶段，夹具成为人与机床之间的桥梁，夹具的技机能发生变化，它主要用于工件的定位和夹紧。

人们越来越认识到，夹具与操作人员改进工件及机床性能的提高有着密切的关系，所以对夹具引起了重视；第三阶段表现为夹具与机床的结合，夹具作为机床的一部分,成为机械加工中不可缺少的工艺装备.夹具在机械加工中的作用已如前面所述.

在近几十年中,夹具的基本组成部分并无明显变化,但随着机械工艺的迅速发展,对产品品种和生产率提出了愈来愈高的要求,使多品种、中小批生产成为机械工业生产的主流,为了适应机械工业这种发展的趋势,必然对机床夹具提出更高的要求.它主要表现在如下几方面:

i.机床夹具的“三化”工作

为了加速新产品的投产,简化设计工作,加速工艺装备的准备工作,以获取良好的技术经济效果,必须重视机床夹具的标准化、系列化和通用化工作.标准化是多样化、自动化的前提,世界许多国家不但制定了组合夹具的标准.苏联、美国、英国、民主德国、日本等国还制定了专用和通用可调夹具的标准.大大达到了夹具设计和制造的劳动量,为组织专用夹具零部件的集中大量生产创造了有利条件.

目前各国都在尽量减少专用夹具的比重，积极采用各类标准的通用夹具，逐渐扩大标准件、通用件的使用范围。

ii.大力研制推广使用新型机床夹具

1.单件、小批生产或新产品试制中，应推广使用组合夹具和半组合夹具。

2.在多品种、中小批生产中，应大力推广使用可调夹具，尤其是成组夹具。

iii.高夹具的机械化、自动化水平

提高生产率是社会生产的一项经常的、一贯的要求，近几十年来，高小、自动化夹具得到了迅速地发转，主要原因是，一方面由于书空机床、组合机床及其它高小自动化机床的出现，要求夹具能适应机床的要求，才能更好地发挥机床的作用。

另一方面，由于采用高速强力切削，机动时间得到了响应地缩短，但劳动生产率并未因此得到明显地提高，其原因就在于辅助时间没有减少不多。

因此，只有采用高小机械化与自动化夹具，才能使生产力厂得以进一步大幅度提高。

a）制高精度机床夹具

目前，机械制造工艺普遍朝精密化的方向发展。

对精度要求较高的零件，除选用精密的机床外，尚需采用一些精密的夹具。

b）展计算机辅助机床夹具设计的眼界工作

为了提高机床家具设计的质量与书牍，在机床夹具亿个度微的标准化、系列化和通用化的基础上，过外已可以用计算机进行机床夹具的设计工作。

计算机辅助机床夹具设计乃是整个计算机辅助设计（CAD）的一个组成部分。

计算机辅助机床夹具设计可以做到：

哟功能标准化的夹具元件组成的专用夹具的设计；用标准化、规格化的夹具基体和调整件组成的成组夹具的设计；组合夹具的组装设计。

用计算机辅助机床夹具设计的最主要优点就在于：

用计算机控制设计程序，哟功能自动绘图机来自动进行绘图，大大加快了设计速度，大大加速了工艺准备工作，缩短了生产准备周期；同时在设计过程中，根据需要可在光笔图象显示仪上随时显示所设计的方案图象，并且可用光笔进行实地修改，以达到夹具设计的最佳化。

c）开展机床夹具设计中有关问题的研究

除上面谈到的一些问题在机床夹具设计中需要加以研究之外，还有一些问题需要进一步加强眼界，以便更好地设计机床夹具。

这些问题有：

夹具设计中误差（定位误差、夹紧误差等）的综合分析；高精度零件检验夹具设计；夹具磨损极限的合理制定；夹具设计与制造工时定额的确定；夹具最佳标准件的确定；夹具设计中的尺寸与形位公差以及其它技术条件的合理制定；成组夹具的精度分析；机床夹具科学管理方法的研究；夹具定位系统、夹紧系统等的最佳设计程序；夹具刚度问题（尤其是可调夹具、组合夹具）的研究等等。

6.附录：

6.1英文原文

Cams

Variousmotionscanbeproducedbytheactionofacamagainstafollower.Mamytimingdevicesareoperatedbycanaction.Thepurposeofandycamistoproduceadisplacementofitsfollower;asecondaryfollowerisoften.usedtoproduceadditionaldisplacementinanotherlocation.Themostpopulartypeistheplatecam.Thecylindricaltypeisusedtotransmitlinearmotiontoafollowerasthecamrotates.Three-dimensionalcamaresometimesused;theseprovidesomeunusualfollowermotions,butalsomakefollowerdesigndifficult.Thecamshaftintheautomotiveengineillustratesasimplebutimportantapplicationofalatecam.Thecamassembliesinautomaticrecordplayersillustrateasomewhatmorecomplexapplication.

Camprofilesareaccuratelyconstructedbyeitherpraphicalormathematicalmethods.Thetransitiomfromdevelopmentdrawingstoworking（shop）drawingcanbemadeinseveralways:

1.Makeafull-scaletemplate.Thisisdesirablefromthemanufacturingstandpoint,butitwillnotguaranteeaccuratecamprofiles.

2.Useradialdimensions.Thisisfairlyaccurate,butsometimesproduceslayoutproblemsintheshop.

3.Usecoordinatedimensioning.Thisprocedurewillensureaccuracy.

Inselecringoneofthesemethods,oneshouldconsiderthefunctionofthecamintermsofdesiredpreciseness.

Becausethecamworkoutlinealreadydetermined,thereforethecamstructuraldesignmainlywasdeterminesthecurveoutlineaxialthicknessandthecamandthedriveshaftconnectionway.Whentheworkloadcomparesthehour,curveoutlineaxialthicknessgenerallytakesfortheoutlinecurvebiggestradiusofvector1,/10～/5;Regardingastressbiggerimportantsituation,mustwithcarryonthedesignaccordingtothecamcontoursurfacefromthecontactintensity.

Whendeterminationcamanddriveshaftjointway,shouldsynthesizetheconsiderationcamtheassemblinganddismantling,theadjustmentandfirmlygradesthequestion.Regardingimplementingagencymoreequipment,betweenitseachexecutioncomponentmovementcoordinationusuallydeterminedbythecycleofmotionchart,thereforeinassemblycamgeartime,thecamcontourcurveinitialstation（pushesregulationstarts）therelativepositiontohaveaccordingtothecycleofmotioncharttocarryontheadjustment,guaranteeseachexecutioncomponenttobeableaccordingtothepre-setsequencesynchronizedaction.Therefore,requeststhecaminthestructuraldesigntobeabletobeoppositetothedriveshaftcarriesontherotationalongthecircumferencedirection,andreliablyperformsfixedly.Thesimplestmethodusestheclampingscrewnailfixedcam,orwithclampingscrewnailpre-fixed,aftertreatsadjustsusesthepintobefixedagain.

Fromstructuraldesign:

fromstructure:

Whendesignmustconsiderfromtheguidanceandpreventedrevolves.Frommovementruledesign:

Involvesmanyaspectsfromthemovementruledesignthequestions,besidesconsiderationrigidityimpactandflexibleimpact,butalsoshouldmaximumspeedvmaxwhichhastoeachkindofmovementrule,maximumaccelerationamaxanditstheinfluenceperformsthecomparison.1）vmaxbigger,thenmomentummvisbigger.Iffromissuddenlyprevented,theoversizedmomentumcancausetheenormousimpulse,endangerstheequipmentandthepersonalsafety.Therefore,whenisbiggerfromthequality,inordertoreducethemomentum,shouldchoosethevmaxvaluesmallermovementrule.2）amaxbigger,isbigger.Functioninhighvice-contactplacestressbigger,theorganizationintensityandthewearresistantrequestisalsohigher.Regardinghighspeedcam,inordertoreducetheharm,shouldchoosetheamaxvaluesmallermovementrule.Firststatesseveralkindofmovementsrulesvmax,amax,theimpactcharacteristicandthesuitablesituationfollowingtableregardingswingsfromthecamgear,itsmovementgraphx-coordinateexpressioncamcorner,y-coordinatethenseparatelyexpressesfrom,angularspeedandangleacceleration.Thiskindofmovementgraphhasthestateofmotionandaboveissame.

Fromstructuraldesign:

fromstructure:

Whendesignmustconsiderfromtheguidanceandpreventedrevolves.Frommovementruledesign:

Thecamgeardesignbasicquestion1.camgearstypechoice,thedefinitecamshape,withfrommaintainsthehighvice-contactfromtheshapeandthemovementformandthecamtheway2.fromthemovementruledesign,accordingtotheapplicationsituationtofromthetravellingscheduleandthestateofmotionrequest,determinesfromthemovementrule.3.camgearsbasicparameterdesign,determinesfromthetravellingschedule,variousmovementsangle,t