CA6140车床手柄座课程设计报告书.docx

1、CA6140车床手柄座课程设计报告书CA6140车床手柄座 M5.5mm由孔夹具课程设计零件的分析零件的作用零件的工艺分析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，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；0 10mm孔与R13mm有平行度要求，也要精加工；0 14mm是不通孔，特

2、别注意该孔的加工深度；0 5mm圆锥孔虽是小孔，但由于表面粗糙度要求高，仍需精铰。0 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：0 45mm圆柱小端面精度要求较高，同时也是配合 0 25mm孔作为后续工序的精基准面，需精加工；0 45mm圆柱大端面以及 0 25mm孔端面粗铳既可。槽的加工该零件仅有2个槽需加工：0 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 R13mn孔上表面有30mm的尺寸要求，而加

3、工键槽时很难以 0 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半精铳即可。螺纹孔的加工 M10mn螺纹孔的加工，它与 R13mn孔和0 25mm孔中心线有30角度 要求，同时中心线与 0 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 0 45mm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 0 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HT20Q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

4、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 Ra3.2mn,若直接以大端面为粗基

5、准，恐不能 一次达到加工精度，故先以 $ 45mm小端面为粗基准，粗铳 $ 45mm大端面，再以 $ 45mm大端面为基准，精铳小端面，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，$ 45mni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容除选择定位基准外， 还要选择各加工表面的加工方法， 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

6、， 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。3.3.4工艺方案的确定I .粗铳$ 45mm圆柱大端面,以$ 45mm圆柱小端面为定位基准n .半精铳$ 45mm圆柱小端面,以$ 45mm大端面为定位基准；川.扩,铰$ 25H8mn孔，以$ 45mm圆柱大端面为定位基准；IV .钻,扩,铰$ 10H7mm以 $ 25H8mn孔和$ 45mm圆柱小端面为基准；V.粗铳$ 14mm孔端面,利用$ 45mni圆柱小端面,$ 25H8mn孔和$ 10H7mn孔定位，保证尺寸43mm;W .钻，扩，铰$ 14H7mn孔,定位与V工序相同

7、，保证孔深度25mm;W .钻,攻MIOmrtB纹孔,定位与V工序相同；忸.钻,铰$ 5mm圆锥孔,定位与V工序相同；IX .插键槽，为便于加工，以$ 45mni圆柱小端面，$ 10H7mn孔和$ 14H7mn孔端面定位，同时要保证尺寸 27.3H11mm；X.铳槽,定位与V工序相同,保证尺寸30mm;幻.钻，铰$ 5.5mm孔，定位与V工序相同；刘.去锐边，毛刺,尤其注意$ 25H8mn孔表面可能因为钻 M10mmi纹孔以及插槽带来的表 面鳞次损伤；xm .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，

8、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，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2.8mm341 $ 45mm圆柱两端面毛坯尺寸及加工余量计算根据工序要求，0 45mm圆柱两端面经过两道工序，先粗铳 $ 45mm圆柱大端面，再粗，精铳$ 45mm圆柱

9、小端面，各步余量如下：粗铳：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 粗铳平面的厚度偏差（w 30mm为一0.250.39mm 现取一0.30mm精铳：由加工工艺手册表 3.2-25，其余量规定值为 1.0mm。故铸造毛坯的基本尺寸为 43 + 1.2 + 1.8 + 1.0 = 47mm。又根据前面铸件尺寸公差标准值，取尺寸公差为 2.8mmo故：毛坯的名义尺寸： 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 = 4

10、9.8mm;粗铳大端面后的最大尺寸： 43 + 1.0 + 1.2 = 45.2mm；粗铳大端面后的最小尺寸： 45.2 0.30 = 44.9mm；粗铳小端面后的最大尺寸：:43 + 1.0 = 44mm粗铳小端面后的最小尺寸：:44 0.30 = 43.7mm精铳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，粗铳t精铳所能达到的经济精度取 IT8,按入体原则取值。故精铳后尺寸为 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，$ 25H8mn孔中心线距离小端面的毛坯基本尺寸为 43+ 1.2 = 44.2mm,故:毛坯的名义尺寸

11、： 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 = 42.8mmo由于$ 25H8mn孔有8精度要求，Ra= 1.6mm;根据加工工艺手册表 3.2-10，加工该孔的工艺为：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24.8mm 2Z= 1.8mm (Z为单边加工余量)；铰孔25H8mm毛坯$ 25mm孔的尺寸为：25-3=22mm3.4.3 $ 14H7mm孔端面毛坯尺寸及加工余量计算根据工序要求，0 14H7mm孔端面仅由粗铳得到，故 $ 14H7mm孔端面距$

12、 25H8mm孔中心线的毛坯基本尺寸为 43 + 1.2 = 44.2mm,故：毛坯的名义尺寸： 43+ 1.2 = 44.2mm;毛坯的最大尺寸： 44.2 + 1.4 = 45.6vmm；毛坯的最小尺寸： 44.2 1.4 = 42.8mmo粗铳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， 现按前面粗铳平面厚度偏差取0.28mm故粗铳后的尺寸为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，仅荒铳即可，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，1个螺纹孔的基本尺寸，现仅分析主要的 5个孔

13、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)$ 10H7mn孔，Ra= 1.6mm；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)0 14H7mnfL, Ra= 1.6mm；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：0 13.0mm扩孔:0 13.85mm2Z= 0.85mm (Z为单边加工余量)粗铰:0 13.95mm精铰:0 14H7mm(3)0 5mm圆锥

14、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，按表 3.2-9，加工该孔的工艺为：钻-精铰钻孔：0 4.8mm精铰5H7mm(4)0 5.5mm 孔，Ra= 3.2mm由于也未给出公差等级，现同样按 0 5mm圆锥孔加工方式：钻-精铰钻孔：0 4.8mm精铰：0 5.5H7mm3.6确定各工序切削用量及基本工时3.6.1 工序I:粗铳 0 45mm圆柱大端面机床：X51立式铳床刀具：高速钢端铳刀，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，取铳削速度 Vc=20m/min。贝U

15、 fr=f*vc=127.4r/min 。按机床选取铳刀转数 n=160r/min，则实际切削速度 Vc=25.12m/min.,工作台每分钟进给量F = S*Z*F z =144mm/min ,铳床工作台进给量 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n：半精铳 $ 45mm圆柱小端面机床：X51立式铳床刀具：高速钢端铳刀，直径 D=50mm齿数Z=6(1)粗铳$ 45mm小端面铳削余量Z=1.2mm同样查表选取确定 f=20m/min , fv=0.15mm/Z，贝U Vc=127.4r/min ,同样选取 vc=160r/mi

16、n，贝U f=25.12m/min. , F=S*Z*F z =144mm/min , 取 vc=150mm/min基本工时t=0.43min。(2)半精铳$ 45mm小端面加工余量Z=1.0mm查表确定 f=20m/min , fv =0.15mm/Z，贝U Vc=127.4r/min ,选取 Vc=160r/min，贝U f=25.12m/min. , vc=144mm/min,取 vc=100mm/min,基本工时t=0.65min。3.6.3 工序川：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=

17、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/min，故f=74.7m/min ，贝V按机床选取 fr=68r/min ，贝U f=5.29m/min.,基本工时t=1.1min。(2)铰 $ 25H8mn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 ,贝U

18、fr=51102r/min ,按机床选取 fr=68r/min ，贝U f=5.34m/min.,基本工时t=0.65min。3.6.4 工序W :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=9.8mm由切削工艺手册 表2.7查得fz=0.17mm/r ,由表2.15取vc=23m/min ,贝V fr=747.4r/min按机床选取 n=960r/min，贝U 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=0.17m

19、m/r ,根据表2.15取f=6m/min ,则 fr=191.85r/min按机床选取 fr=195r/min ，贝U 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取f=6m/min ,按机床选取 fr=195r/min ，贝U f=6.1m/min.,基本工时t=0.31min。3.6.5工序V :粗铳$ 14mm孔端面机床：X51立式铳床刀具：高速钢端铳刀， 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

20、工艺手册表 3.9，取 f=20m/min, 贝U fr=212.3r/min按机床选取 fr=220r/min ，贝U f=20.72m/min. , vc =198mm/min ,取 vc=150mm/min,基本工时t=0.33min。3.6.6 工序W :钻，铰 $ 14H7mm孔机床：Z535立式钻床(1)钻孔 $ 13mm刀具：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 ，贝U f=11.10m/min.,基本工时t=0.36min。(2)粗

21、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 , 贝Ufr=91182r/min ,按机床选取 fr=140r/min ，贝U f=6.13m/min.,基本工时t=0.31min 。(3)精铳 $ 14H7mm孔刀具：高速钢锥柄机用铰刀由切削工艺手册表 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 ,贝V f=91182r/min ,按机床选取 fr=140r/

22、min ，贝U f=6.15m/min.,基本工时t=0.40min。3.6.7工序四：钻，攻 M10mr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=7.5 m/min，贝U fr=298r/min ,按机床选取 fr=272

23、r/min ，贝U f=6.8m/min.,基本工时t=0.05min。3.6.8工序忸：钻，铰 $ 5mm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=O.1Omm/r，由表2.15取f=20m/min ,按机床选取 fr=1360r/min ，贝U 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/

24、min ，贝U f=6.15m/min.，基本工时t=0.055min。3.6.9工序X :铳槽机床：X63卧式铳床刀具：高速钢圆柱形铳刀， 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 ,铳削速度 vc=15m/min。贝U fr=367.5r/min 。按机床选取 fr=375r/min ，贝U 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=0.2mm/Z ,f=15.31m/min , vc =56.25mm/mi

25、n基本工时t=0.94min。3.6.10工序区机床：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4.8mm的高速钢锥柄麻花钻0.10mm/ r20m/ min1000Vc 查 1000卫 1326(r/min)按机床选取4.80.6mm/ r四、专用夹具设计保证加工质量，故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, 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X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 0 5.5mm油孔中

26、心线与14mm槽端面(往小端面走的那个面)有 7mnm勺位置要求，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0 25的下一端面。由于小端面经过精铳，精度比较高，因而工序基准为 0 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 0 25H8mm和0 10H7mn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0 5.5m

27、m油孔工序简图 如图2所示，为了 加工0 5.5螺纹孔，必 须使其完全定位。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 0 25H8mr和0 10H7nn两孔为定位基准就可以满足其要求 一面加圆柱销和半“ V形块定位，以0 25H8mn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 25H8mr和 10H7mr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

28、（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图纸一一 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一个支撑面顶住，限制了 x轴的移动，y轴的旋转，z轴的旋转三个移动自由度。 25H8mm孔插入短销，限制了 y轴的移动， z轴的移动， 10H7mm孔中插入

29、削边销，限制了 x轴的旋转，这样6个自由度全部被限制。 定位面板如附图 A1图纸一一手柄座夹具体装配图所示。4.1.3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 1/2，即可认为定位方案符合加工要求。对于本次设计的夹具，需要保证的尺寸要求：保证油孔轴线距 45mm圆柱小端面17+7=24mm保证螺纹孔轴线与 25H8mn和 10H7mn两孔的中心线成 50mm对于24mm的要求，由于定位基准也是 45mni圆柱小端面，故基准不重和误差为 0,且由于 45mm圆柱小

30、端面经过半精铳，表面粗糙度达到 Ra3.2mm故可认为 45mm圆柱小端面的平面度误差为 0,即不存在基准位置度误差，综上所述，只要支撑面的标准尺寸得到保 证，是不存在定位误差的。对于本工序要求，定位基准与工序基准同为两孔中心线，故基准不重合误差为 0。基准位置误差则取决于两孔直径尺寸公差以及圆度误差，由于两孔的表面精度都达到 Ra1.6mm都经过精铰，故基准位置误差也可以忽略， 只要两销的标准尺寸以及相对位置关系得到保证， 定位误差也是很小的。综上所述，该定位方案是符合加工要求的。4.1.4定位元件的型号，尺寸和安装方式 4.141 支撑面在定位板面上做的一个突起 4mmt勺一个 支撑面，经过精铳得到精度较高的平面。其 相关尺寸见右图：4.1.4.2 短销本设计方案选用固定式定位销，查课GB2205-1999标准，其相关尺寸见下图 3:程设计指导教程，确定削边销为图3削边销尺寸它和定位面板上的 $1 Omm销孔呈H7/r6mm过盈配合，并用螺母固定，防止钻孔时松动, 影响加工。4.1.4.3 圆柱销本设