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1、哈爾濱理工大學哈爾濱理工大學 機機 械械 制制 造造 技技 術術 基基 礎礎 課課 程程 設設 計計 說說 明明 書書 全套圖紙，加全套圖紙，加 153893706 設計題目：設計題目： 制定制定“CA6140 車床手柄座車床手柄座”的機械加工的機械加工 工藝規(guī)程及工藝裝備（設計銑工藝規(guī)程及工藝裝備（設計銑 槽的銑床夾具）槽的銑床夾具） 0.23 0 14mm 設設 計計 者：康少晨者：康少晨 指導教師：王彤指導教師：王彤 日期：日期：2008-6-25 目錄 序言2 一、零件的工藝分析2 二、工藝規(guī)程設計3 (一)確定毛坯的制造形式.3 （二）基面的選擇.3 （三）制定工藝路線.3 （四）機

2、械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的 確定.4 （五）確立切削用量及基本工時.4 三、夾具設計：5 （一）、設計時注意的問題 5 （二）、夾具設計6 參考資料：8 一、零件的工藝分析一、零件的工藝分析 手柄座的加工共有兩組加工表面，它們相互之間有一定的要求。現(xiàn)手柄座的加工共有兩組加工表面，它們相互之間有一定的要求?，F(xiàn) 分述如下：分述如下： 1、以工件的上下表面為中心加工孔和槽。鉆、以工件的上下表面為中心加工孔和槽。鉆 10H7 的孔，鉆的孔，鉆 14H7 的孔，鉆的孔，鉆 5.5 mm 的孔，銑的孔，銑 14mm*43mm 的槽，鉆的槽，鉆 5mm，鉆，鉆 M10H7 并配加鉗工加工。并配加鉗工加

3、工。 。其中主要加工孔。其中主要加工孔 10H7。 2、以、以 25 mm 的孔為中心加工表面和孔。銑上下表面，鉆的孔為中心加工表面和孔。銑上下表面，鉆 10H7，鉆，鉆 14H7 的孔，鉆的孔，鉆 5.5 mm 的孔，鉆的孔，鉆 5mm，鉆，鉆 M10H7 并并 配加鉗工加工。配加鉗工加工。 有以上的分析可知，對于這兩組加工表面而言，可以先加工其中一組有以上的分析可知，對于這兩組加工表面而言，可以先加工其中一組 表面，然后借助于主要能夠夾具加工另一組表面，并保證它們的精度。表面，然后借助于主要能夠夾具加工另一組表面，并保證它們的精度。 二二 、工藝規(guī)程的設計、工藝規(guī)程的設計 （一）（一） 、

4、確定毛坯的的制造形式、確定毛坯的的制造形式 零件材料為鑄鐵。手柄座在使用過程中不經(jīng)常的變動，它的只零件材料為鑄鐵。手柄座在使用過程中不經(jīng)常的變動，它的只 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。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。 （二）（二） 、基準的選擇、基準的選擇 （1） 、 粗基準的的選擇粗基準的的選擇 對于一般的箱體零件而言，以外表面對于一般的箱體零件而言，以外表面 作為粗基準是合理的。但本對于零件來說作為粗基準

5、是合理的。但本對于零件來說 25 mm 作為粗基準，則可造作為粗基準，則可造 成鉆孔的垂直度和軸的平行度不能保證。對箱體零件應以相關的表面作為成鉆孔的垂直度和軸的平行度不能保證。對箱體零件應以相關的表面作為 粗基準，現(xiàn)選取零件的上下表面互為基準，再利用四爪卡盤卡住車粗基準，現(xiàn)選取零件的上下表面互為基準，再利用四爪卡盤卡住車 25 mm。利用內(nèi)孔。利用內(nèi)孔 25 mm 及鍵槽定位進行鉆及鍵槽定位進行鉆 10mm，在，在 25 mm 中以中以 長心軸、鍵槽及零件的下表面進行自由定位，達到完全定位。長心軸、鍵槽及零件的下表面進行自由定位，達到完全定位。 （2） 、精基準的選擇、精基準的選擇 主要考慮

6、的是基準的中和問題。當設計與主要考慮的是基準的中和問題。當設計與 工序的基準不重合時，因該進行尺寸換算。工序的基準不重合時，因該進行尺寸換算。 （三）（三） 、制訂工藝路線、制訂工藝路線 生產(chǎn)為大批量生產(chǎn)，故采用萬能機床配以專用夾具，并盡量使工序集中來生產(chǎn)為大批量生產(chǎn)，故采用萬能機床配以專用夾具，并盡量使工序集中來 提高生產(chǎn)率。同時還可降低生產(chǎn)成本。提高生產(chǎn)率。同時還可降低生產(chǎn)成本。 （1） 、工藝路線方案一：、工藝路線方案一： 工序一：銑、半精銑工序一：銑、半精銑 45 mm 凸臺端面；凸臺端面； 工序二：銑工序二：銑,半精銑大端面半精銑大端面; 工序三：鉆，擴，鉸工序三：鉆，擴，鉸 25

7、H8mm 內(nèi)孔；內(nèi)孔； 工序四：拉鍵槽工序四：拉鍵槽 6H9； 工序五：銑槽工序五：銑槽 14*43 mm； 工序六：鉆，粗鉸，精鉸工序六：鉆，粗鉸，精鉸 10H7 mm 孔；孔； 工序七：鉆槽底通孔工序七：鉆槽底通孔 5.5 mm； 工序八：鉆，粗鉸，精鉸工序八：鉆，粗鉸，精鉸 14H7mm 孔；孔； 工序九：鉆工序九：鉆 5mm 圓錐孔，攻螺紋圓錐孔，攻螺紋 M107Hmm； 工序十：終檢。工序十：終檢。 （2） 、工藝路線方案二：、工藝路線方案二： 工序一：鉆，擴，鉸工序一：鉆，擴，鉸 25 H8mm 內(nèi)孔；內(nèi)孔； 工序二：粗銑上、下表面；工序二：粗銑上、下表面； 工序三：精銑下表面；工

8、序三：精銑下表面； 工序四：拉鍵槽工序四：拉鍵槽 6H9 mm； 工序五：銑槽工序五：銑槽 14 mm *43 mm； 工序六：鉆槽底通孔工序六：鉆槽底通孔 5.5 mm； 工序七：鉆，粗鉸，精鉸工序七：鉆，粗鉸，精鉸 10H7 mm 孔；孔； 工序八：鉆，粗鉸，精鉸工序八：鉆，粗鉸，精鉸 14H7mm 孔；孔； 工序九：鉆工序九：鉆 5mm 圓錐孔，攻螺紋圓錐孔，攻螺紋 M107Hmm； 工序十：終檢。工序十：終檢。 （3） 、工藝方案的分析：、工藝方案的分析： 上述兩個工藝方案的特點在于：方案一是先加工上下表面為中心的一上述兩個工藝方案的特點在于：方案一是先加工上下表面為中心的一 組工藝，

9、然后加工組工藝，然后加工 25H8 的孔，再以的孔，再以 25H8 的孔的孔為基準加工的孔的孔為基準加工 10 mm 的孔。方案二則是先加孔的孔。方案二則是先加孔 25H8 后再加工上下表面，再加工孔后再加工上下表面，再加工孔 10mm，此時方案二采用車床加工工序一，這樣有利提高效率，節(jié)省成，此時方案二采用車床加工工序一，這樣有利提高效率，節(jié)省成 本。經(jīng)比較可知，先加工上下表面，再以上下表面為基準加工本。經(jīng)比較可知，先加工上下表面，再以上下表面為基準加工 25H8 及及 插鍵槽，最后完成對插鍵槽，最后完成對 10 mm 的孔的定位。顯然方案一比方案二的裝夾的孔的定位。顯然方案一比方案二的裝夾

10、次數(shù)減少了，同時也更好的保證了精度要求。次數(shù)減少了，同時也更好的保證了精度要求。 具體的工藝過程如下：具體的工藝過程如下： 工序一：銑，半精銑工序一：銑，半精銑 45 mm 凸臺端面，選用凸臺端面，選用 X51 立式銑床加工；立式銑床加工； 工序二：銑，半精銑大端面，選用工序二：銑，半精銑大端面，選用 X51 立式銑床加工；立式銑床加工； 工序三：鉆，擴，鉸工序三：鉆，擴，鉸 25H8 mm 內(nèi)孔，選用內(nèi)孔，選用 Z535 立式鉆床；立式鉆床； 工序四：鉆，粗鉸，精鉸工序四：鉆，粗鉸，精鉸 10H7 mm 孔，選用孔，選用 Z525 立式鉆床；立式鉆床； 工序五：銑槽工序五：銑槽 14*43

11、mm，選用，選用 X63 臥式銑床；臥式銑床； 工序六：鉆，粗鉸，精鉸工序六：鉆，粗鉸，精鉸 14H7 mm 孔，選用孔，選用 Z525 立式鉆床；立式鉆床； 工序七：鉆底孔，攻螺紋工序七：鉆底孔，攻螺紋 M10 mm，選用，選用 Z525 立式鉆床；立式鉆床； 工序八：鉆工序八：鉆 5mm 圓錐孔，選用圓錐孔，選用 Z525 立式鉆床；立式鉆床； 工序九：拉鍵槽工序九：拉鍵槽 6H9mm，選用，選用 Z525 立式鉆床；立式鉆床； 工序十：鉆槽底通孔工序十：鉆槽底通孔 5mm，選用，選用 Z525 立式鉆床；立式鉆床； 工序十一：終檢。工序十一：終檢。 （四）四） 、機械加工余量、工序尺寸及

12、毛坯尺寸的確定、機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “手柄座手柄座”零件材料為鑄鐵，硬度為零件材料為鑄鐵，硬度為 HBS151229，毛坯的重量約，毛坯的重量約 為為 0 072Kg72Kg，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。 工序四工序四：鉆，粗鉸，精鉸工序四工序四：鉆，粗鉸，精鉸 10H7 mm 孔：孔： 毛胚為實心，孔精度要求毛胚為實心，孔精度要求 H7H7，參照工藝手冊表，參照工藝手冊表 2 23-93-9 及表及表 2 23-3- 1212 確定工序尺寸及余量為：確定工序尺寸及余量為： 鉆孔：鉆孔：98 mm; 粗鉸粗鉸: 996 mm;2Z=016mm 精鉸精鉸:

13、10 mm2Z=004 mm （五）（五） 、確定切削用量及基本工時確定切削用量及基本工時 工序工序切削用量及基本工時的確定：銑切削用量及基本工時的確定：銑的槽，選用機床：的槽，選用機床： 0.23 0 14 X63X63 臥式銑，選用高速鋼圓柱形銑刀，齒數(shù)臥式銑，選用高速鋼圓柱形銑刀，齒數(shù) Z=6Z=6 第一次走刀：第一次走刀： 0.25/ Z fmm Z 15/min c Vm 查 0 10001000 15 367.5( /min) 13 c V nr d 查 查 按機床選取按機床選取375 /minnr 機 0 375 13 15.31(/min) 10001000 c d n Vmm

14、 機 機 工作臺進給量：工作臺進給量：0.25 6 37556.25(/min) fZ Vf Znmm 機 基本工時：基本工時： 43 10 0.94(min) 56.25 f L t V 第二次走刀：第二次走刀： 15/min c Vm 查 0 10001000 15 367.55( /min) 13 c V nr d 查 查 按機床選取按機床選取375 /minnr 機 工作臺進給量：工作臺進給量：0.25 6 37556.25(/min) fZ Vf Znmm 機 基本工時：基本工時： 43 10 0.94(min) 56.25 f L t V 三、三、 夾具設計夾具設計 為了提高勞動生

15、產(chǎn)率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計 專用的夾具。專用的夾具。 有老師分配的任務，我被要求設計第五道工序有老師分配的任務，我被要求設計第五道工序-銑槽銑槽 ，本夾具將用于，本夾具將用于 X63 臥式銑床。臥式銑床。 0.23 0 14mm 1、問題提出、問題提出 本夾具主要用來鉆銑槽本夾具主要用來鉆銑槽 的槽，同時對孔的同軸度及的槽，同時對孔的同軸度及 0.23 0 14mm 加工精度有一定的要求。且在銑槽后還要保證其精度要求，為了加工精度有一定的要求。且在銑槽后還要保證其精度要求，為了 使其誤差減小，在工序工序二、工序三中的加工也

16、得有精度要求。使其誤差減小，在工序工序二、工序三中的加工也得有精度要求。 因此，在本道工序加工時，主要應考慮如何提高生產(chǎn)率、降低勞因此，在本道工序加工時，主要應考慮如何提高生產(chǎn)率、降低勞 動強度、提高加工質量。動強度、提高加工質量。 （二）夾具設計（二）夾具設計 1 1切削力和夾緊力計算切削力和夾緊力計算 (1)(1)刀具：刀具： 高速鋼錯齒三面刃銑刀高速鋼錯齒三面刃銑刀 160mm160mm z=24z=24 機床：機床： X63 臥式銑床臥式銑床 由由33 所列公式所列公式 得得 F V FzF w q u e y z X pF nd zafaC F 0 查表查表 9.49.48 8 得其

17、中：得其中： 修正系數(shù)修正系數(shù)0 . 1 v k 30 F C83 . 0 F q0 . 1 F X z=24z=24 65 . 0 F y83 . 0 F u8 P a0 F w 代入上式，可得代入上式，可得 F=889.4NF=889.4N 因在計算切削力時，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。因在計算切削力時，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。 安全系數(shù)安全系數(shù) K=K= 4321 KKKK 其中：其中：為基本安全系數(shù)為基本安全系數(shù) 1.51.5 1 K 為加工性質系數(shù)為加工性質系數(shù) 1.11.1 2 K 為刀具鈍化系數(shù)為刀具鈍化系數(shù) 1.11.1 3 K 為斷續(xù)切削系數(shù)為斷續(xù)切削系數(shù) 1.11.1 4 K 所以

18、所以 NKFF 7 . 1775 (2)(2)夾緊力的計算夾緊力的計算 選用夾緊螺釘夾緊機選用夾緊螺釘夾緊機 由由FKffN 21 其中其中 f f 為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取25 . 0 21 ff F=F=+G+G G G 為工件自重為工件自重 z P N ff F N 4 . 3551 21 夾緊螺釘：夾緊螺釘： 公稱直徑公稱直徑 d=20mmd=20mm，材料，材料 4545 鋼鋼 性能級數(shù)為性能級數(shù)為 6.86.8 級級 MPa B 1006MPa B s 480 10 8 螺釘疲勞極限：螺釘疲勞極限： MPa B 19260032 . 0 32 . 0 1 極

19、限應力幅：極限應力幅：MPa k kkm a 76.51 1lim 許用應力幅：許用應力幅： MPa Sa a a 3 . 17 lim 螺釘?shù)膹姸刃：耍郝葆數(shù)脑S用切應力為螺釘?shù)膹姸刃：耍郝葆數(shù)脑S用切應力為 s s s=3.54s=3.54 取取s=4s=4 得得 MPa120 滿足要求滿足要求 8 . 2 2 4 2 c H d F MPa d N c 15 43 . 1 2 經(jīng)校核：經(jīng)校核： 滿足強度要求，夾具安全可靠，滿足強度要求，夾具安全可靠， 使用快速螺旋定位機構快速人工夾緊，調(diào)節(jié)夾緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指使用快速螺旋定位機構快速人工夾緊，調(diào)節(jié)夾緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指 定可靠的夾緊力定可靠

20、的夾緊力 2.2.定位誤差分析定位誤差分析 由于槽的軸向尺寸的設計基準與定位基準重合，故軸向尺寸無基準不由于槽的軸向尺寸的設計基準與定位基準重合，故軸向尺寸無基準不 重合度誤差。徑向尺寸無極限偏差、形狀和位置公差，故徑向尺寸無基準重合度誤差。徑向尺寸無極限偏差、形狀和位置公差，故徑向尺寸無基準 不重合度誤差。即不必考慮定位誤差，只需保證夾具的花鍵心軸的制造精不重合度誤差。即不必考慮定位誤差，只需保證夾具的花鍵心軸的制造精 度和安裝精度。度和安裝精度。 3 3夾具設計及操作說明夾具設計及操作說明 如前所述如前所述, ,在設計夾具時在設計夾具時, ,應該注意提高勞動率應該注意提高勞動率. .為此為

21、此, ,在螺母夾緊時在螺母夾緊時 采用開口墊圈采用開口墊圈, ,以便裝卸以便裝卸, ,夾具體底面上的一對定位鍵可使整個夾具在機床夾具體底面上的一對定位鍵可使整個夾具在機床 工作臺上有正確的安裝位置工作臺上有正確的安裝位置, ,以利于銑削加工。結果，本夾具總體的感覺以利于銑削加工。結果，本夾具總體的感覺 還比較緊湊。還比較緊湊。 夾具上裝有對刀塊裝置，可使夾具在一批零件的加工之前很好的對夾具上裝有對刀塊裝置，可使夾具在一批零件的加工之前很好的對 刀（與塞尺配合使用）刀（與塞尺配合使用） ；同時，夾具體底面上的一對定位鍵可使整個夾具；同時，夾具體底面上的一對定位鍵可使整個夾具 在機床工作臺上有一正確的安裝位置，以有利于銑削加工。在機床工作臺上有一正確的安裝位置，以有利于銑削加工。 銑床夾具的裝配圖及夾具體零件圖分別見附圖中。銑床夾具的裝配圖及夾具體零件圖分別見附圖中。 參考資料：參考資料： 機床夾具設計手冊機床夾具設計手冊 機械制造工藝學課程設計指導書機械制造工藝學課程設計指導書 切削用量簡明手冊切削用量簡明手冊 機械加工工藝手冊機械加工工藝手冊 機械制造技術基礎機械制造技術基礎 機械精度設計基礎機械精度設計基礎