CA6140车床手柄座M55mm油孔夹具课程设计.docx

1、CA6140车床手柄座M55mm油孔夹具课程设计CA6140车床手柄座M5.5mm油孔夹具课程设计 零件的分析零件的作用该零件时CA6140车床操纵部分的组成零件之一，该手柄座的作用就相当于一个连杆。车床外部手柄的运动是通过CA6140车床手柄座传递到车床内部实现人为对机床的操纵。手柄与该零件通过25mm孔连接，机床内部零件通过10mm孔与手柄座连接，即CA6140车床手柄座的作用是实现运动由外部到内部的传递。零件的工艺分析CA6140车床手柄座的加工表面分四种，主要是孔的加工，圆柱端面的加工，槽的加工，螺纹孔的加工，各组加工面之间有严格的尺寸位置度要求和一定的表面加工精度要求，特别是孔的加工

2、，几乎都要保证Ra1.6mm的表面粗糙度，因而需精加工，现将主要加工面分述如下：孔的加工该零件共有5个孔要加工：45mm是零件的主要加工面，多组面，孔与其有位置尺寸度要求，因而是后续工序的主要精基准面，需精加工且尽早加工出来；10mm孔与R13mm有平行度要求，也要精加工；14mm是不通孔，特别注意该孔的加工深度；5mm圆锥孔虽是小孔，但由于表面粗糙度要求高，仍需精铰。5.5mm油孔是本组成员本次夹具设计的重点工序，它与槽14mm的小端面有7mm的尺寸位置要求，并且其孔的加工精度有R3.2的要求，因此对其也应该要进行精铰。面的加工该零件共有3个端面要加工：45mm圆柱小端面精度要求较高，同时也

3、是配合25mm孔作为后续工序的精基准面，需精加工；45mm圆柱大端面以及25mm孔端面粗铣既可。槽的加工该零件仅有2个槽需加工：25mm孔上键槽两侧面粗糙度为Ra1.6mm，需精加工，底面加工精度要求不高，但与R13mm孔上表面有30mm的尺寸要求，而加工键槽时很难以45mm上表面为定位基准，因而要特别注意尺寸链的推算，保证加工尺寸要求；深槽要注意加工深度，由于表面粗糙度为Ra6.3mm，半精铣即可。螺纹孔的加工M10mm螺纹孔的加工，它与R13mm孔和25mm孔中心线有30角度要求，同时中心线与45mm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45mm圆柱两端面，

4、再以端面为基准加工作为后续工序主要精基准的25mm孔，进而以该孔为精基准加工出所有的孔，面，槽，螺纹孔等。工艺规划设计毛坯的制造形式零件材料为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，由于零件生产类型为成批，大批生产，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，故都不铸出，留待后续机械加工反而经济实用。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

5、大批报废，使生产无法正常进行。粗基准的选择粗基准选择应为后续加工提供精基准，由于该零件毛坯没有铸孔，故只能以3个主要端面为基准，由于45mm小端面表面粗糙度为Ra3.2mm，若直接以大端面为粗基准，恐不能一次达到加工精度，故先以45mm小端面为粗基准，粗铣45mm大端面，再以45mm大端面为基准，精铣小端面，并保证尺寸43mm。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25mm孔为第一精基准，45mm圆柱小端面作为基准先加工出25mm孔，然后作为辅助基准面配合25mm孔加工后续工序中的孔，面，槽，螺纹等。工艺路线的拟定拟定工艺路线的内容除选择定位基准外，还要选择各加

6、工表面的加工方法，安排工序的先后顺序，确定加工设备，工艺装备等。工艺路线的拟定要考虑使工件的几何形状精度，尺寸精度及位置精度等技术要求得到合理保证，成批生产还应考虑采用组合机床，专用夹具，工序集中，以提高效率，还应考虑加工的经济性，以便使生产成本尽量下降。工艺路线方案一.铣45mm圆柱小端面;.粗铣45mm圆柱大端面,保证尺寸43mm;. 扩,铰25H8mm孔;.钻,扩,铰10H7mm孔;.钻,扩,铰14H7mm孔;.钻,攻M10mm螺纹孔;.插键槽,保证尺寸27.3H11;.钻,铰5mm圆锥孔;.铣槽,保证尺寸14mm,深度30mm;.钻,铰5.5mm孔;.去锐边,毛刺;.终检,入库。3.3

7、.2工艺路线方案二.粗铣45mm圆柱大端面;.半精铣45mm圆柱小端面,保证尺寸43mm;. 扩,铰25H8mm孔;.粗铣14H7mm孔端面;.钻,扩,铰14H7mm孔;.钻,铰5mm圆锥孔,钻,扩,铰10H7mm孔;.钻,攻M10螺纹孔;.插键槽,保证尺寸27.3H11mm.铣槽,保证尺寸14mm,深度30mm;.钻,铰5.5mm孔;.去锐边,毛刺;.终检,入库。3.3.3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,而方案二是先粗铣大端面,再加工小端面;二是方案一将5mm圆锥孔和10mm孔按部就班顺序加工,而方案二显得更灵活

8、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,方案一没有铣14mm小端面,但由于14mm孔有严格深度要求,故最好还是粗铣一遍.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,方案二将5mm圆锥孔10mm孔的加工合并在一道工中,虽然减少了装夹次数,简化了工艺设计,但在一道工序中完成这两个钻孔,由于两孔的加工深度,加工刀具尺寸,加工时产生的轴向力等等都相差较大,且两孔的加工精度要求都较高，显然组合机床不适用。如果采用摇臂钻床，对于大批量生产，则要频繁更换钻头刀具，大大增加了劳动强度，降低了生产效率，因此，决定还是将两个孔分开加工。综上所述，零件的最后加工路

9、线如下：3.3.4工艺方案的确定.粗铣45mm圆柱大端面,以45mm圆柱小端面为定位基准;.半精铣45mm圆柱小端面,以45mm大端面为定位基准;. 扩,铰25H8mm孔,以45mm圆柱大端面为定位基准;.钻,扩,铰10H7mm,以25H8mm孔和45mm圆柱小端面为基准;.粗铣14mm孔端面,利用45mm圆柱小端面,25H8mm孔和10H7mm孔定位,保证尺寸43mm;.钻,扩,铰14H7mm孔,定位与工序相同,保证孔深度25mm;.钻,攻M10mm螺纹孔,定位与工序相同;.钻,铰5mm圆锥孔,定位与工序相同;.插键槽,为便于加工,以45mm圆柱小端面,10H7mm孔和14H7mm孔端面定位

10、,同时要保证尺寸27.3H11mm;.铣槽,定位与工序相同,保证尺寸30mm;.钻,铰5.5mm孔,定位与工序相同;.去锐边,毛刺,尤其注意25H8mm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;.终检,入库。3.4毛坯尺寸及其加工余量的确定CA6140车床手柄座零件材料为HT200,毛坯重量约为0.73kg，生产类型为大批生产，采用砂型铸造生产。毛坯铸造时可以将25孔直接铸造出来，由于其余孔均有精度要求，且尺寸小，均不铸出。故仅确定三个端面的相关尺寸。查表确定加工余量：砂型铸造，材料为灰铸铁，机器造型，公差等级为CT812,取CT10，加工余量等级EG,取G.切削余量：查表，

11、基本尺寸小于100mm，加工余量为1.4mm；基本尺寸小于63mm，加工余量为0.7mm。铸件公差等级：查表，基本尺寸小于100mm，取3.2mm；基本尺寸小于63mm，取2.8mm。3.4.145mm圆柱两端面毛坯尺寸及加工余量计算根据工序要求，45mm圆柱两端面经过两道工序，先粗铣45mm圆柱大端面，再粗，精铣45mm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，其余量值规定，对于小端面（50mm）为1.02.0mm，现取1.8mm。表3.2-27粗铣平面的厚度偏差（30mm）为0.250.39mm，现取0.30mm。精铣：由加工工艺手册表3.2-25，其余量规定

12、值为1.0mm。故铸造毛坯的基本尺寸为431.21.81.047mm。又根据前面铸件尺寸公差标准值，取尺寸公差为2.8mm。故：毛坯的名义尺寸：431.21.81.047mm；毛坯的最小尺寸：471.445.6mm；毛坯的最大尺寸：471.449.8mm；粗铣大端面后的最大尺寸：431.01.245.2mm；粗铣大端面后的最小尺寸：45.20.3044.9mm；粗铣小端面后的最大尺寸：:431.044mm；粗铣小端面后的最小尺寸：:440.3043.7mm。精铣后尺寸与零件尺寸相同，但由于设计零件图纸并未给出具体的公差等级，现按加工工艺手册表5.29，粗铣精铣所能达到的经济精度取IT8,按入体

13、原则取值。故精铣后尺寸为mm3.4.2中心线端面毛坯尺寸及加工余量计算根据工序要求，25H8mm孔中心线距离小端面的毛坯基本尺寸为431.244.2mm，故：毛坯的名义尺寸：431.244.2mm；毛坯的最大尺寸：44.21.445.6mm；毛坯的最小尺寸：44.21.442.8mm。由于25H8mm孔有8精度要求，Ra1.6mm；根据加工工艺手册表3.2-10，加工该孔的工艺为：扩铰因此查实用机械加工工艺手册表3-9得其孔的加工余量为25mm，我们取为3mm，故：扩孔：24.8mm2Z1.8mm（Z为单边加工余量）；铰孔：25H8mm。毛坯25mm孔的尺寸为：25-3=22mm3.4.314

14、H7mm孔端面毛坯尺寸及加工余量计算根据工序要求，14H7mm孔端面仅由粗铣得到，故14H7mm孔端面距25H8mm孔中心线的毛坯基本尺寸为431.244.2mm，故：毛坯的名义尺寸：431.244.2mm；毛坯的最大尺寸：44.21.445.6vmm；毛坯的最小尺寸：44.21.442.8mm。粗铣后尺寸应于零件图尺寸相同，但由于零件图纸并未给出具体的公差等级，现按前面粗铣平面厚度偏差取0.28mm。故粗铣后的尺寸为mm其他毛坯尺寸由于零件图纸未做具体的工序尺寸要求，且对后面诸孔，槽的加工影响不大，仅荒铣即可，故不再一一赘述分析。3.5其他尺寸极其加工余量的确定其他工序尺寸包括5个孔，2个槽

15、，1个螺纹孔的基本尺寸，现仅分析主要的5个孔的加工余量及尺寸偏差。5个孔均不铸出，机械加工出来，根据加工工艺手册，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）10H7mm孔，Ra1.6mm；根据加工工艺手册表3.2-9，加工该孔的工艺为：钻粗铰精铰钻孔：9.8mm；粗铰：9.96mm；精铰：10H7mm。（2）14H7mm孔，Ra1.6mm；根据加工工艺手册表3.2-9，加工该孔的工艺为：钻扩粗铰精铰钻孔：13.0mm；扩孔：13.85mm；2Z0.85mm（Z为单边加工余量）；粗铰：13.95mm；精铰：14H7mm。（3）5mm圆锥孔，Ra1.6

16、mm；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，按表3.2-9，加工该孔的工艺为：钻精铰钻孔：4.8mm；精铰：5H7mm。（4）5.5mm孔，Ra3.2mm。由于也未给出公差等级，现同样按5mm圆锥孔加工方式：钻精铰钻孔：4.8mm；精铰：5.5H7mm。3.6确定各工序切削用量及基本工时3.6.1工序：粗铣45mm圆柱大端面机床：X51立式铣床刀具：高速钢端铣刀，直径D=50mm，齿数Z=6根据加工工艺手册表2.4-73，取每齿进给量f=0.15mm/Z,根据切削工艺手册表3.9，取铣削速度Vc=20m/min。则fr=f*vc=127.4r/min。按机床选取铣刀转数n=

17、160r/min，则实际切削速度Vc=25.12m/min.，工作台每分钟进给量z =144mm/min，铣床工作台进给量f=150mm/min，按加工工艺手册表6.2-5，基本工时t=0.65min。3.6.2工序：半精铣45mm圆柱小端面机床：X51立式铣床刀具：高速钢端铣刀，直径D=50mm，齿数Z=6（1）粗铣45mm小端面铣削余量Z=1.2mm，同样查表选取确定f=20m/min，fv=0.15mm/Z，则Vc=127.4r/min，同样选取vc=160r/min，则f=25.12m/min.， z =144mm/min，取vc=150mm/min基本工时t=0.43min。（2）半

18、精铣45mm小端面加工余量Z=1.0mm，查表确定f=20m/min，fv =0.15mm/Z，则Vc=127.4r/min，选取Vc=160r/min，则f=25.12m/min.，vc=144mm/min，取vc=100mm/min，基本工时t=0.65min。3.6.3工序：扩，铰25H8mm孔机床：Z535立式钻床（1）扩孔24.8mm刀具：高速钢锥柄标准麻花钻，D=24.8mm双边余量2Z=1.8mm由切削工艺手册表2.10查的扩孔钻扩孔时进给量f=0.70.8mm/r，并由加工工艺手册表4.2-16取fz=0.72mm/r，扩孔钻扩孔时，根据切削工艺手册表2.15查得f=14m/m

19、in，故f=74.7m/min，则fr=8960r/min，按机床选取fr=68r/min，则f=5.29m/min.，基本工时t=1.1min。（2）铰25H8mm孔刀具：高速钢锥柄机用铰刀，D=25mm由切削工艺手册表2.24查得f=1.01.5mm/r,并由加工工艺手册表4.2-16选取fz=1.22mm/r，取切削深度h=0.150.25mm，f=48m/min,则fr=51102r/min，按机床选取fr=68r/min，则f=5.34m/min.，基本工时t=0.65min。3.6.4工序：钻，铰10H7孔机床：Z535立式钻床（1）钻10mm孔刀具：高速钢锥柄麻花钻，D=9.8m

20、m由切削工艺手册表2.7查得fz=0.17mm/r，由表2.15取vc=23m/min，则fr=747.4r/min按机床选取n=960r/min，则vc=29.54m/min.，基本工时t=0.31min。（2）粗铰9.96mm孔刀具：高速钢锥柄机用铰刀，D=9.96mm由切削工艺手册表2.24查得fz=0.17mm/r，根据表2.15取f=6m/min，则fr=191.85r/min按机床选取fr=195r/min，则f=6.1m/min.，基本工时t=0.19min。（3）精铰10H7孔刀具：高速钢锥柄机用铰刀，D=10mm由切削工艺手册表2.24查得fz=0.8mm/r，根据表2.15

21、取f=6m/min，则fr=191.85r/min，按机床选取fr=195r/min，则f=6.1m/min.，基本工时t=0.31min。3.6.5工序：粗铣14mm孔端面机床：X51立式铣床刀具：高速钢端铣刀，D=30mm,Z=6根据加工工艺手册表2.4-73，取asp=0.15mm/Z,根据切削工艺手册表3.9，取f=20m/min,则fr=212.3r/min，按机床选取fr=220r/min，则f=20.72m/min.，vc =198mm/min，取vc=150mm/min，基本工时t=0.33min。3.6.6工序：钻，铰14H7mm孔机床：Z535立式钻床（1）钻孔13mm刀具

22、：高速钢锥柄麻花钻，D=13mm由切削工艺手册表2.7查得fz=0.36mm/r，由表2.15取f=14m/min，则fr=343r/min，按机床选取fr=272r/min，则f=11.10m/min.，基本工时t=0.36min。（2）粗铰13.95mm孔刀具：高速钢锥柄机用铰刀，D=13.95mm由切削工艺手册表2.24查得f=0.51.0mm/r,并由加工工艺手册表4.2-16取fz=0.81mm/r，=48m/min,则fr=91182r/min，按机床选取fr=140r/min，则f=6.13m/min.，基本工时t=0.31min。（3）精铣14H7mm孔刀具：高速钢锥柄机用铰刀

23、由切削工艺手册表2.24查得f=0.51.0mm/r,并由加工工艺手册表4.2-16取=0.62mm/r，=48m/min,则f=91182r/min，按机床选取fr=140r/min，则f=6.15m/min.，基本工时t=0.40min。3.6.7工序：钻，攻M10mm螺纹孔机床：Z525立式钻床（1）钻8.5mm孔刀具：高速钢锥柄麻花钻，D=8.5mm由切削工艺手册表2.7查得fz=0.28mm/r，由表2.15取f=16m/min，则fr=600r/min，按机床选取=545r/min，则=14.55m/min.，基本工时t=0.10min。（2）攻螺纹M10mm刀具：高速钢锥柄机用丝

24、锥等于工件螺纹螺距p，即fz=1.25mm/r，由切削工艺手册取f=7.5m/min，则fr=298r/min，按机床选取fr=272r/min，则f=6.8m/min.，基本工时t=0.05min。3.6.8工序：钻，铰5mm圆锥孔机床：Z525立式钻床（1）钻4.8mm圆锥孔刀具：高速钢麻花钻，D=5mm由切削工艺手册表2.7查得fz=0.10mm/r，由表2.15取f=20m/min，则则fr=1326r/min，按机床选取fr=1360r/min，则f=20.5m/min.，基本工时t=0.096min。（2）铰5mm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

25、得fz=0.6mm/r，根据表2.15取f=6m/min，则fr=382.17r/min，按机床选取fr=392r/min，则f=6.15m/min.，基本工时t=0.055min。3.6.9工序：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fz=0.2mm/Z,根据切削工艺手册表3.9，铣削速度vc=15m/min。则fr=367.5r/min。按机床选取fr=375r/min，则f=15.31m/min.，vc =56.25mm/min，基本工时t=0.94min（1）第二次走刀切削用量与第一次走刀完全相同，fz=0

26、.2mm/Z，f=15.31m/min，vc =56.25mm/min基本工时t=0.94min。3.6.10工序机床：Z525立式钻床（1）钻4.8mm孔刀具：高速钢锥柄麻花钻，D=4.8mm由切削工艺手册表2.7查得： 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： 四、专用夹具设计由于生产类型为成批，大批生产，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。4.1定位方案的确定4.1.1工序要求本次设计选择设计的是工序的夹具，主要是针对钻,铰5.5mm孔的夹具;，它将用于Z525立式钻床。该工序要求5.5mm油孔中心线与14mm槽端面（往

27、小端面走的那个面）有7mm的位置要求，因此可以得出该孔在14mm槽的正中心，并且还要求其孔深刚好钻通到键槽位置为止，不能钻到25的下一端面。由于小端面经过精铣，精度比较高，因而工序基准为45mm小端面，同时为了便于立式钻床加工，零件应倒转180定位，因而也可以采用25H8mm和10H7mm两孔为定位基准，保证其加工要求。夹具设计应首先满足这些要求，在保证较高的生产效率的前提下，还应考虑夹具体制造工艺性和生产经济性。加工过程中夹具的操作应方便，定位夹紧稳定可靠，并且夹具体应具有较好的刚性。4.1.2定位方案设计分析左图为图2攻5.5mm油孔工序简图如图2所示，为了加工5.5螺纹孔，必须使其完全定

28、位。因此初步的设计方案如下,首先必须明确其加工时应如图2所示，这样垂直竖立放置，便于立式钻床加工。那么要使其完全定位，可以采用:(1) 一面两销定位，以25H8mm和10H7mm两孔为定位基准就可以满足其要求。(2) 一面加圆柱销和半“V”形块定位，以25H8mm为定位基准，再在R13外圆表面用“V”形块定位。4.1.2确定最佳定位方式如左图所示，比较以上两个方案，明显第一个要好得多，因25H8mm和10H7mm两孔的中心线在同一直线上，所以只要将其两销定在同一平面同一直线上，就可以很快的将其定位（如图垂直放置）；而第二个方案和第一个方案不同点在于用的是“V”型快定位，要使零件很快垂直放置定位很难，并且需要量具对其精确测量，增加了工时。因此，选择一面两销定位最佳！如上图所示，一面限制的自由度有3个，一个销钉限制一个自由度，两个一起再限制一个自由度；为使定位可靠，加工稳定，我所设计的定位方案如附图A1图纸手柄座夹具体装配图所示，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，45mm圆柱小端面被夹具体上的