1、CA614C序柄座鉆直徑10孔的夾 具設計說明書麗水學院工學院工藝課程設計說明書機械制造工藝及夾具課程設計說明書題目：手柄座零件機加工工藝及鉆10孔夾具設計設計者周沛澤班 級 機自101指導教師葉永東工學院機械系2013年6月7日麗水學院工學院工藝課程設計說明書44 7、確定毛坯、繪制毛坯簡圖73.1.1 選擇毛坯 73.1.2 確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量773.2.1 定位基準的選擇73.2.2 表面加工方法的確定83.2.3 加工階段的劃分93.2.4 工藝路線方案的確定 10、加工余量、工序尺寸和公差的確定123.3.1工序4:鉆一錢14mnfL各數據的確定 12、切削用量、時間定

2、額的計算133.4.1 切削用量的計算133.4.2 時間定額的計算1518、夾具體的設計181.1.1 定位方案設計18麗水學院工學院工藝課程設計說明書1.1.2 定位誤差分析18（2） 、導向裝置的設計19（3） 、夾緊裝置設計20五、設計總結評價20六、參考文獻21麗水學院工學院工藝課程設計說明書引言本次設計是設計CA6140車床手柄座，我們首先對手柄座的結構特征、用途以及其工藝規程進行了詳細的分析，然后確定了一套合理的加工方案，加工方案要求簡單，并能保證加工質量。由于手柄座各表面的精度要求一般，所以我們在加工一些主要平面時先粗銑然后半精銑，加工一些孔時要進行鉆、鉸工序，因為手柄座的加工

3、質量將直接影響其性能和使用壽命，所以每一道工序都必須要達到其加工要求。此外，本設計的生產類型是中批生產，為了提高勞動生產率，降低勞動強度，保證加工質量，需設計專用夾具，本設計是設計加工CA6140車床手柄座0 10m吊L工序的夾具。關鍵詞：CA6140車床手柄座；專用夾具設計；工藝規程二、設計任務分析1) 、手柄座的用途題目所給的零件是CA614陣床的手柄座。它位于車床操作機構中，可同時操縱離合器和制動器，即同時控制主軸的開、停、換向和制動。操作過程如下：當手把控制手柄座向上扳動時，車床內部的拉桿往外移，則齒扇向順時針方向轉動，帶動齒條軸往右移動，通過撥叉使滑套向右移，壓下羊角形擺塊的右角，從

4、而使推拉桿向左移動，于是左離合器接合，主軸正轉；同理，當手把控制手柄座向下扳動時，推拉桿右移，右離合器接合，主軸反轉。當手把在中間位置時，推拉桿處于中間位置，左、右離合器均麗水學院工學院工藝課程設計說明書不接合，主軸的傳動斷開，此時齒條軸上的凸起部分正壓在制動器杠桿的下端，制動帶被拉緊，使主鈾制動。2)、手柄座的技術要求表1-1手柄座零件技術要求表加工表面尺寸偏差(mim公差及精度等級表面粗糙度值 RA (m形位公差(mim45凸臺面43IT123.225mm 孔cl 0.033250IT83.214mm 孑LW018IT73.210mm 孔1000015IT73.25mm圓錐孔5IT73.2

5、5.5mm 孔5.5IT812.5M 10螺紋孔IT712.5鍵槽6。003IT1012.5梢 14mm14。0.23IT1112.53)、審查手柄座的工藝性分析零件圖可知，手柄座左右兩端面和孔端面均有要求切削加工，孔 端面、孔端面、孔端面和孔凸臺端面均為平面，可以防止加工過程中鉆頭 鉆偏，以保證孔的加工精度，而螺紋孔 M10和圓錐孔的端面均為圓柱面保 證孔的加工精度較困難；另外在軸向方向上的孔凸臺端面作為定位基準加 工要求較其他端面高。主要工作表面雖然加工精度也相對較高，但也可以麗水學院工學院工藝課程設計說明書在正常生產條件下，采用較經濟的方法保質保量地加工出來。由此可見該零件的工藝性較好。

6、現將主要加工面分述如下：該零件共有5個孔要加工：© 45mm7卜圓凸臺端面（孔凸臺端面）是零件的主要加工面，其他的面、孔與其有位置尺寸度要求，因而是后續工序的主要精基準面，需精加工出來；© 10mmfL與孔有平行度要求，也需要精 加工；© 14mml:不通孔，特別注意該孔的加工深度；© 5mn0錐孔需精較， 0 5.5mm油孔表面粗糙度有Ra3.2 m的要求，因此對其也應該要進行精校。該零件共有1個端面要加工：© 45mmz卜圓凸臺端面精度要求較高，同時也是配合0 25m吊L作為后續工序的精基準面，需半精加工。該零件僅有2個梢需加工：0 25m

7、吊L上鍵梢兩側面粗糙度為 Ra12.5mm 無需精加工，底面加工精度要求不高，加工鍵梢時很難以0 45m的卜圓端面 為定位基準，因而工序尺寸的計算較復雜；而梢 14mm兩側面粗糙度均為Ra12.5mm粗銃即可。M10mm!紋孔的加工，它與© 10mmFL和© 25mWL連心線有30角度要 求，同時螺紋孔中心線與© 45mml柱端面有11mmi勺尺寸位置要求。由以上分析可知，該零件的加工應先加工© 45mn0柱凸臺端面，再以端 面為基準加工作為后續工序主要精基準的025mnfL,進而以該孔為精基準加工出所有的孔，面，槽，螺紋孔等。4）、確定手柄座生產類型依

8、設計題目知：Q=2000件/年，結合生產實際，備品率 a好口廢品率b% 分別為10%和 1%。7麗水學院工學院工藝課程設計說明書所以：N=2000件/年（1 + 10% （1 + 1% =2222 件/年由參考文獻【 1】 表 1-4 知， 手柄座為輕型零件；由參考文獻【 1】 表 1-5知，該手柄座類型為中批生產。三、機械加工工藝規程設計（一） 、確定毛坯、繪制毛坯簡圖3.1.1 選擇毛坯由于該手柄座在工作過程中不經常變動，受力不大，毛坯選用鑄件，該手柄座輪廓尺寸不大，且生產類型為中批生產，為提高生產率和鑄件精度，宜采用機器造型鑄造，毛坯的拔模斜度為5°，鑄造圓角半徑為R35，選擇

9、在左視圖中中心平面為分模面，分模線為直線，屬平直分模線。3.1.2 確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量毛坯總余量的確定：由參考文獻【1】表 2-1 、表 2-2 和 2-5，對于中批量生產砂型機器造型，取尺寸公差等級為 10級，加工余量等級為G級； 再由參考文獻【1】表2-4查得每側加工余量數值為1.4mm故取R13mm凸 臺端面的毛坯總加工余量為：z總1.4mm。粗銃余量：z且銃1.4mm45mm外圓凸臺端面毛坯加工總余量為：z總1.4mm。半精銃余量：z半精銃1.0mm ；粗銃余量：z粗銃0.4mm ;手柄座大端面毛坯加工總余量為：z總1.4mm。粗銃余量：不銃 0.4mm。（ 二）、擬定手

10、柄座工藝路線3.2.1 定位基準的選擇麗水學院工學院工藝課程設計說明書根據該手柄座零件的技術要求和裝配要求，選擇手柄座2500.033 mm孔及45mm外圓凸臺端面作為精基準零件上的很多表面都可以采用它們作基 準進行加工，遵循了 “基準統一”原則。又軸孔25。0033mm的軸線是設計基準，選用其作為精基準定位加工手柄座腳上孔100°.°15mm和孔14o°018mm以及其他的孔和表面，實現了設計基準和工藝基準重合，保證了被加工表面的 位置度要求及1OoO.O15mm孔軸線和25oo.o33mm孔軸線的平行度要求。選用手柄 座45mm外圓凸臺端面作為精基準同樣是遵循

11、了 “基準重合”原則，因為該手柄座上的尺寸多以該端面作為設計基準。選用25oo.o33mm孔及45mm外圓凸臺端面作為精基準，夾緊力可作用在手柄座25oo.o33 mm孔的大端面上，夾緊穩定可靠。作為粗基準的表面應平整，沒有飛邊、毛刺或其他表面缺欠。該手柄座加工時選用25OO.O33 mm孔大端面為基準的方法進行加工出精基準表面。3.2.2 表面加工方法的確定根據手柄座零件圖上各加工尺寸精度和表面粗糙度，確定加工零件各表面的加工方法，如表3-1所不。表3-1零件表面的加工方法加工表面公差及精 度等級表面粗糙度值RA ( m加工方案參考文獻45凸臺端面IT113.2粗銃半精 銃參考文獻1表 1-

12、1125mm孔IT83.2粗較 精錢參考文獻1表 1-1O麗水學院工學院工藝課程設計說明書14mm孔IT73.2粗較 精錢參考文獻1表 1-1010mm孔IT73.2粗較 精錢參考文獻1表 1-105mm圓錐孔IT73.2鉆一錢參考文獻1表 1-105.5mm孔IT812.5鉆一粗較參考文獻1表 1-10M 10螺紋孔IT712.5鉆一攻螺紋參考文獻1表 1-12鍵槽IT1012.5拉參考文獻11 表 1-8槽 14mmIT1112.5粗銃參考文獻1表 1-113.2.3 加工階段的劃分零件的加工質量要求較高時，常把整個加工過程劃分為幾個階段:3.2.4 工階段粗加工的目的是切去絕大部分多余的

13、金屬，為以后的精加工創造較好 的條件，并為半精加工，精加工提供定位基準，粗加工時能及早發現毛坯 的缺陷，予以報廢或修補，以免浪費工時。粗加工可采用功率大，剛性好，精度低的機床，選用大的切前用量， 以提高生產率、粗加工時，切削力大，切削熱量多，所需夾緊力大，使得 工件產生的內應力和變形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工 的公差等級為IT11IT12。粗糙度為Ra80100H mi10麗水學院工學院工藝課程設計說明書2) 、半精加工階段半精加工階段是完成一些次要面的加工并為主要表面的精加工做好準備，保證合適的加工余量。半精加工的公差等級為IT9IT10 。表面粗糙度為 Ra101.25 戶

14、3) 、精加工階段精加工階段切除剩余的少量加工余量, 主要目的是保證零件的形狀位置幾精度, 尺寸精度及表面粗糙度, 使各主要表面達到圖紙要求. 另外精加工工序安排在最后, 可防止或減少工件精加工表面損傷。精加工應采用高精度的機床小的切前用量，工序變形小，有利于提高加工精度精加工的加工精度一般為IT6IT7 ，表面粗糙度為Ra101.25w mr4) 2.4 工藝路線方案的確定擬定工藝路線的內容除選擇定位基準外，還要選擇各加工表面的加工方法，安排工序的先后順序，確定加工設備，工藝裝備等。工藝路線的擬定要考慮使工件的幾何形狀精度，尺寸精度及位置精度等技術要求得到合理保證，成批生產還應考慮采用組合機

15、床，專用夾具，工序集中，以提高效率，還應考慮加工的經濟性，以便使生產成本盡量下降。在綜合考慮上述工序順序安排原則的基礎上，結合老師建議，工藝方案確定如下：1、粗、半精銃© 45mmH柱小端面，以© 45mnmC端面為定位基準2、鉆、較0 25H8mmiL,以0 45mmffl柱大端面和0 45mmffl柱凸臺圓周面(用11麗水學院工學院工藝課程設計說明書V型塊）為定位基準 3、鉆、較0 10H7mmz R13圓周面（用V型塊）和0 45mn0柱小端面為基準4、鉆、較d 14H7mmL,定位與4工序相同，保證孔深度25mm5、鉆© 5mml專ft孔，定位與4工序相同

16、6、鉆、攻M10mm（紋孔，定位與4工序相同7、銃梢，定位與4工序相同，保證尺寸30mm8、拉鍵梢，為便于加工，以（|）45mn0柱小端面，© 10H7mnfiL和© 14H7mmL端面定位，同時要保證尺寸27.3H11mm9、鉆© 5.5mm孔，定位與4工序相同10、去銳邊，毛刺，尤其注意。25H8mrmL表面可能因為鉆M10mm（紋孔以及插梢帶來的表面鱗次損傷11、清洗去除鐵屑、油污12、終檢，入庫手柄座工藝路線及設備，工裝的選用如下表3-2 :表3-2手柄座工藝路線及設備，工裝的選用工序名稱機床設備刀具量具1口粗銃、半精銃（|）45m 司柱凸臺面；m立式銃床

17、X51 高速鋼套式削銃刀游標卡尺2孑鉆、粗較、精較小25m Lm搖臂鉆床Z3才7硬質合金錐 丙麻花鉆、欽力彳游標卡尺、P 至千分尺、塞規3鉆、粗較、精較立式鉆床復合麻花鉆、游標卡尺、P12麗水學院工學院工藝課程設計說明書()10mnfLZ：5254彳至千分尺、塞規4孑鉆、粗較、精較小14mLZm立式鉆床：5254復合麻花鉆、殳力彳游標k尺、內 至千分尺、塞規5鉆、較小5mmH錐孑L立式鉆床：525才麻花鉆、錐而幾用1: 50錐度日1 內徑千分尺、 寓規6鉆、攻M10mmg紋孔力搖臂鉆床Z3立床力7莫氏錐柄階 弟麻花鉆、絲錐卡尺螺紋塞 見7粗銃槽14mm臥式銃床X6二2 高速鋼鑲齒二曲刃銃刀引游

18、標卡尺、朗 見8拉鍵槽6mm拉床L6110拉刀游標卡尺9鉆、較小5.5mm孔立式鉆床：525麻花鉆、錢力1內徑千分尺、 整規10去銳邊，毛刺鉗工臺平鋰11清洗清洗機12終檢彳 q游標k尺、內 至千分尺、塞規、 累紋塞規（三）、加工余量、工序尺寸和公差的確定根據設計題目要求只對指定工序進行加工余量、工序尺寸和公差的計 算。3.3.1工序4:鉆一錢14mnfL各數據的確定由參考文獻【1】表2-20可查得，精較余量Z精較=0.05mm粗錢余量Z 粗較=0.95mm鉆孔余量Z鉆=13.0mm參考文獻【1】表1-10可依次確定各工 序尺寸的加工精度等級為，精較：IT7;粗較：IT10;鉆：IT12。根據

19、上述 結果，再標準公差數值表可確定各工步的公差分別為，精較： 0.018mm粗 較：0.070mm 鉆：0.180mm13麗水學院工學院工藝課程設計說明書1400.018mm綜上所述，該工序各工步的工序尺寸及公差分別為，精錢:13.95o0.070 mm；鉆：1300.180mm,它們的相互關系如圖4-1所示。IF工方小圖4-1一粗皎一精皎14孔的加工余量、工序尺寸和公差相互關系圖(四)、切削用量、時間定額的計算3.4.1切削用量的計算工序1:粗銃手柄座凸臺端面該工序分為二個工步，工步 1是以如圖5-1所示B面定位，粗銃A面圖5-1(1)背吃刀量的確定 工步1的背吃刀量am取值為A面的毛坯總余

20、量14麗水學院工學院工藝課程設計說明書減去工序2 的余量，即ap1=0.4mm；(2) 進給量的確定機床功率5kw， 工件夾具系統剛度為中等條件選取該工序的每齒進給量f z=0.15 0.3mm/z,則每分鐘進給量為：fMz=fz z n=(0.150.3)10 160 mm/min=240480mm/min參照參考文獻【1】表 4-16 所列 x51 型立式銑床的橫向進給量取 :f Mz=320mm/min。(3) 切削速度的計算由參考文獻【 1 】 表 5-11 按鑲齒銑刀，d/z=80/10的條件選取切削速度 v=40m/min。由參考文獻1公式n=1000v/ d,可求得該工序銑刀轉速

21、為:n=1000v/ d=1000 40/(80) r/min=159r/min參照參考文獻【1】表4-16 所列 x51 型立式銑床的主軸轉速取轉速n=160r/min。再將此轉速代入參考文獻1公式v=n d/1000 ,可求出該工序的實際銑削速度：v=n d/1000=16080/1000 (m/min)=40.19 m/min工步二：半精銃手柄座左端面 A ( 45mmz卜圓凸臺端面)(1) 背吃刀量的確定a p=1.4mm。(2) 進給量的確定由參考文獻【2】表 2.1-73 按表面粗糙度Ra3.2 m的條件選取該工序的每轉進給量 f=0.5 1.2mm/r,則每分鐘進給量為：fMz=

22、fz z n=f n=(0.51.2)10 210 mm/min=105252mm/min參照參考文獻【1】表4-16 所列 x51 型立式銑床的縱向進給量?。篺 Mz=105mm/min。(3) 切削速度的計算由參考文獻【2】表2.1-77 中公式：15麗水學院工學院工藝課程設計說明書C vdm xv y v u v Pva p a f aw z可計算得切削速度。式中，d0為刀具尺寸（mm）; ap背吃刀量（mm）; af為每齒進給量（mm/r）; aw為切削深度（mm）; z為齒數。由參考文獻【2】表2.1-76查得：刀具壽命T=180min;由參考文獻【3】表 2.1-77 查得：G=2

23、3; qv=0.2 ; m=0.15; xv=0.1 ;yv=0.4 ; uv=0.1 ； pv=0.1 ； kv=1。計算得切削速度為：v=50.47m/min。由參考文獻【1】公式（5-1 ）,可求得該工序銃刀轉速為：n=1000v/ d=1000 50.47/（80） r/min=200r/min參照參考文獻【1】表4-16所列x51型立式銃床的主軸轉速取轉速 n=210r/min。再將此轉速代入參考文獻【11公式（5-1）,可求出該工序的 實際銃削速度：v=n d/1000=21080/1000 （m/min）=52.75 m/m in3.4.2時間定額的計算1 ）、基本時間tj的計算

24、工序1:粗銃、半精銃手柄座凸臺端面根據參考文獻【1】表5-43 ,面銃刀銃平面（對稱銃削，主偏角kr=90 ） 的基本計算公式：16麗水學院工學院工藝課程設計說明書tj (l ll l2)/fMz可求出該工序的基本時間。由于該工序包括兩個工步，先計算第一個工步，故式中：l=45 mm;參照參考文獻【11表5-45,取li+l2=18mm將上述結果代入公式，則該工序的基本時間：tj=(l+l i+l2)/f mz=(45+18)/320 min=11.8s工步2:半精銃手柄座左端面 A ( 45mmz卜圓凸臺端面)根據參考文獻【1】表5-43 ,面銃刀銃平面(對稱銃削，主偏角kr=90 ) 的基

25、本計算公式：tj (l ll l2)/ fMz可求出該工序的基本時間。式中：l=45mm;11 0.5(d<d 2 ae2)(1 3)0.5 (80 v'S02""45) 1 mm 7.93mm；12 3mm ;fMZ 105 mm / min ;將上述結果代入公式，則該工序的基本時間：tj (l 1i l2)/ fMz (457.933)/105 min 0.53 min 31.8s17麗水學院工學院工藝課程設計說明書2) 、輔助時間t f 的計算輔助時間tf與基本時間tj之間的關系為：tf=(0.150.2)t j現取 tf=0.2t j, 則各工序的輔助

26、時間分別為：(1) 工序 1：粗銑、半精銑手柄座凸臺端面工步一的輔助時間：tf=0.2 11.8s=2.36s工步二的輔助時間：tf=0.2 31.8s=6.36s3) 、其他時間的計算由于該手柄座的生產類型為中批生產，分攤到每個工件上的準備與終結時間是忽略不計，布置工作地時間 tb是作業時間的2%- 7%休息與生理 需要時間tx是作業時間的2%-4%現均取為3%則各工序的其他時間可按 關系式：(t b+t x)= (3%+3%) (t j+tf)計算，它們分別為：(1) 工序 1：粗銑、半精銑手柄座凸臺端面工步一的其他時間：tb+tx=6%(11.8+2.36) s=0.85s工步二半精車凸

27、臺端面：tb+tx=6%( 31.8+6.36 ) s=2.29s18麗水學院工學院工藝課程設計說明書4) 、單件時間t dj 的計算工序一的單件時間分別為：(1) 工序1：粗銑、半精銑手柄座凸臺端面工序 1 的單件時間：tdj=(11.8+2.36+31.8+6.36+0.85+2.29)s=55.46s四、機床夾具設計(一) 、夾具體的設計4.1.1 定位方案設計在設計任務書中本夾具用于在鉆床上加工CA614陣床手柄座的10H7孔，工件以25H8孔及端面、R13外圓面作為定位基準，在一面一銷一活動 V 型塊上實現完全定位，由手動直接夾緊工件。工件的定位基面為25H8孔內表面及端面、R13外

28、圓面表面。1) 、定位元件的選用25H8孔用一個固定式短圓柱銷定位限制二個自由度。25H8孔端面用一個平面定位限制三個自由度。R13外圓面用一個活動V型塊定位限制一個自由度。4.1.2 定位誤差分析定位誤差是指由于定位不準確引起的某一工序的尺寸或位置精度要求方面的加工誤差。對于夾具設計中采用的定位方案，一般定位誤差控制在工件公差的1/3 1/5，即可認為定位方案符合加工要求。對于本次設計的夾具，需要保證的尺寸要求：保證盲孔 010H7mm)深 度距端38mm勺要求。定位基準是 0 45mnffl柱小端面和25H8孔、R13外 圓面，由一面一銷一活動 V型塊實現完全定位。由于© 45m

29、n®柱小端面經19麗水學院工學院工藝課程設計說明書過半精銃，表面粗糙度達到Ra3.2g,故可認為0 45mmffl柱小端面的平面度誤差為0， 即可認為不存在基準位置度誤差；而兩定位銷是水平放置，由于工件自重作用，工件定位孔與定位銷上母線接觸，在這垂直方向上的定位誤差非常小，而加工通孔 0 10H7mr®度尺寸要求并不嚴格，綜上所述，只要支撐面的標準尺寸得到保證，是不存在定位誤差的。對于本工序要求，基準位置誤差則取決于兩孔直徑尺寸公差以及圓度誤差，由于兩孔公差等級達到IT8、IT7和表面精度都達到Ra3.2即，都經 過精鉸，故基準位置誤差也可以忽略，只要兩銷的標準尺寸以及相對位置關系得到保證，定位誤差也是非常小的。綜上所述，該定位方案是符合加工要求的。(二)、導向裝置的設計1) 、鉆套的設計由于該夾具用于一個孔經鉆、粗鉸、精鉸三個工步加工的工序，所以選擇固定式鉆套，固定式鉆套