CA6140车床手柄座设计说明书.doc

四川电子机械职业技术学院

机床夹具课程设计说明书

题目
CA6140车床手柄座铣夹具设计
系部
机电工程系
专业
机械制造与设计
学生姓名
陈广文
学号
140401120
专业班级
机械14.3
指导教师
赵红琳

2016年 6月22 日

目录

序言………………………………………………………………1
一、零件分析……………………………………………………2
（一）零件的作用………………………………………2
（二）零件的工艺分析…………………………………3
二、工艺规程设计………………………………………………4
（一）确定毛坯的制造形式……………………………4
（二）基面的选择………………………………………4
（三）制定工艺路线……………………………………4
（四）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定…6
（五）确立切削用量及基本工时………………………7
三、夹具设计……………………………………………………16
（一）问题提出………………………………………17
（二）夹具设计………………………………………17
四、论文小结………………………………………………………18
五、参考文献………………………………………………………19

序 言
机械夹具设计课程设计是在学习完了机械夹具设计基础和大部分专业课，并进行了生产学习的基础上进行的又一个实践性教学环节。这次设计使我们能综合运用机械夹具设计基础中的基本理论，并结合生产学习中学到的实践知识，独立地分析和解决了零件夹具设计工艺问题，为今后的课程设计及未来从事的工作打下了良好的基础。
在些次设计中我们主要是设计CA6140拨叉的机械夹具设计。在此次课程设计过程中，我小组成员齐心协力、共同努力完成了此项设计。在此期间查阅了大量的书籍，并且得到了有关老师的指点。
机械夹具设计基础课程设计是在学完了机械夹具设计基础课程进行了生产学习之后的一个重要的实践教学环节。学生通过设计能获得综合运用过去所学过的全部课程进行机械制造工艺及结构设计的基本能力，为以后做好课程设计、走上工作岗位进行一次综合训练和准备。它要求学生综合运用本课程及有关先修课程的理论和实践知识，进行零件加工工艺规程的设计。其目的如下：
①培养学生解决机械加工工艺问题的能力。通过课程设计，熟练运用机械技术基础课程中的基本理论及在生产学习中学到的实践知识，正确地解决一个零件在加工中定位、加紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量，初步具备设计一个中等复杂程度零件的能力。
②培养学生熟悉并运用有关手册、规范、图表等技术资料的能力。
③进一步培养学生识图、制图、运用和编写技术文件等基本技能。

一、零件的分析
(一) 零件的作用
题目所给的零件是CA6140车床的手柄座。它位于车床操作机构中，可同时操纵离合器和制动器，即同时控制主轴的开、停、换向和制动。操作过程如下：当手把控制手柄座向上扳动时，车床内部的拉杆往外移，则齿扇向顺时针方向转动，带动齿条轴往右移动，通过拨叉使滑套向右移，压下羊角形摆块的右角，从而使推拉杆向左移动，于是左离合器接合，主轴正转；同理，当手把控制手柄座向下扳动时，推拉杆右移，右离合器接合，主轴反转。当手把在中间位置时，推拉杆处于中间位置，左、右离合器均不接合，主轴的传动断开，此时齿条轴上的凸起部分正压在制动器杠杆的下端，制动带被拉紧，使主铀制动。
(二)零件的工艺分析
CA6140车床手柄座有多处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下：
1．以为中心的加工表面
这一组的加工表面有的孔，以及上下端面，，下端面为的圆柱端面；孔壁上有距下端面11mm、与孔中心轴所在前视面呈角的螺纹孔，尺寸为M10-7H，另外还有一个尺寸为6H9的槽，孔与槽的总宽度为27.3H11。
2．以为中心的加工表面
该组的加工表面有的螺纹孔(有位置要求)，加工时测量深度为25mm，钻孔深度为28mm。上孔壁有一个配铰的锥销通孔，该通孔有位置要求。
3．以为中心的加工表面
本组的加工表面有的孔(两个)，及其两个内端面(对称)，两端面均有位置要求，端面之间的距离为mm。，孔除了有位置要求以外还有平行度的形状公差要求(与孔壁之间的平行度公差为)
4．以为中心的加工表面
这组的加工表面有的孔，该孔通至上的槽，并有位置要求。
由上面的分析可知，加工时应先加工完一组表面，再以这组加工后的表面为基准加工另外一组。

二、工艺规程设计
(一)确定毛坯的制造形式
零件材料为HT200，因此应当铸件，零件轮廓尺寸不等，因考虑铸件，手柄座在使用过程中不经常的变动，它的只起支撑的作用，受到的冲击不是很大，只是在纵向上受到很大的压力。在加工过程中的精度保证很重要，它对工件的定位有一定的保证作用。
(二)基面的选择
基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，是生产无法正常进行。
(1)粗基准的选择
对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，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粗基准。根据这个基准选择原则，现选取孔的下端面作为粗基准，利用一组共两块V形块分别支承和作主要定位面，限制5个自由度，再以一个销钉限制最后1个自由度，达到完全定位,然后进行铣削。
(2)精基准的选择
主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不作介绍。
(三)制定工艺路线
制定工艺路线得出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,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。
（1）工艺路线方案一：
工序一：备料
工序二：铸造毛坯
工序三：粗铣上、下表面，精铣下表面；
工序四：钻孔；
工序五：插键槽6H9；
工序六：铣槽1443 mm；
工序七：钻、拉孔；
工序八：钻，孔；

工序九：钻、铰孔；
工序十：钻、钳锥销通孔、M10-7H；
工序十一：终检。
（2）工艺路线方案二：
工序一：备料
工序二：铸造毛坯
工序三：钻，铰；
工序四：铣上、下表面；
工序五：插键槽6H9 mm；
工序六：铣槽14 mm 43 mm；
工序七：钻孔；
工序八：钻、拉孔；
工序九：钻、扩；
工序十：钻、铰锥销通孔、M10-7H；
工序十一：终检。
（3）、工艺方案的分析：
上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先加工上下表面为中心的一组工艺，然后加工的孔，再以的孔的孔为基准加工的孔。方案二则是先加孔后再加工上下表面，再加工孔，此时方案二采用车床加工工序一，这样有利提高效率，节省成本。经比较可知，先加工上下表面，再以上下表面为基准加工及插键槽，最后完成对的孔的定位。显然方案一比方案二的装夹次数减少了，同时也更好的保证了精度要求。
综上所述，零件的具体工艺过程如下：
工序一：备料
工序二：铸造毛坯
工序三：铣凸台端面，选用X51立式铣床；
工序四：钻，铰内孔，选用Z535立式钻床；
工序五：钻，铰孔，选用Z525立式钻床；
工序六：铣槽mm，选用X63卧式铣床；
工序七：钻、铰孔，选用Z525立式钻床；
工序八：钻底孔，攻螺纹孔M10-H7mm，选用Z525立式钻床；
工序九：钻，铰锥销通孔，选用Z525立式钻床；
工序十：插键槽6H9mm；
工序十一：钻槽底通孔钻，选用Z525立式钻床；
工序十二：终检。
（四）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定
“手柄座”零件材料为铸铁，硬度为HBS65～87，毛坯的重量约为2Kg，生产类型为大批量生产，采用砂型铸模。相关数据参见零件图。据以上原始资料及加工路线，分别确定各家工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：
1．外圆表面延轴线方向长度方向的加工余量及公差（端面）。
查《机械制造工艺设计简明手册》（以下称《工艺手册》）表2.2～2.5，取端面长度余量均为2.5（均为双边加工）
铣削加工余量为：
粗铣 2.5mm
精铣 0mm
2．内孔（已铸成孔）
查《工艺手册》表2.2～2.5，取已铸成孔径度余量为3，即铸成孔直径为22mm。
工序尺寸加工余量：
钻孔 1mm
铰孔 0.5mm
3．其他尺寸直接铸造得到
由于本设计规定的零件为大批量生产，应该采用调整加工。因此在计算最大、最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认。
（五）确立切削用量及基本工时
1．工序三的切削用量及基本工时的确定：铣、半精铣凸台端面和大端面。
⑴铣凸台端面：
选择铣刀半径为25mm，齿数Z=6（见《工艺手册》表3.1－27）

，（《切削》表3.7和《切削》表3.8）
（《切削》表3.9）

按机床选取
实际切削速度：
工作台每分钟进给量：
铣床工作台进给量：
基本工时：
⑵半精铣凸台端面：
加工余量为Z=1mm
切削速度为

选用主轴转速为
工作台进给量：
基本工时：
2．工序四的切削用量及基本工时的确定：钻→扩→粗、精铰通孔。
⑴钻孔：
选择高速钢锥柄标准麻花钻（见《工艺手册》表3.1－6）
（《切削》表2.7和《工艺》表4.2－16）
（《切削》表2.15）硬度200－217

按机床选取（《工艺》表4.2－5）
实际切削速度：
基本工时：（《工艺》表6.2－5）
⑵扩孔：
选择高速钢锥柄扩孔钻（《工艺》表3.1－8）
由《切削》表2.10得扩孔钻扩孔时的进给量，并由《工艺》表4.2－16取，扩孔钻扩孔时的切削速度。
由《切削》表2.15得，故：

按机床选取

基本工时：
⑶铰孔：
选择高速钢锥柄机用铰刀（《工艺》表3.1－17），
由《切削》表2.24得，，，
由《工艺》表4.2－16得，

按机床选取，则：

基本工时：
3．工序五的削用量及基本工时的确定：钻→粗铰→精铰孔。
⑴钻孔：
选择高速钢锥柄麻花钻（《工艺》表3.1－6）
由《切削》表2.7和《工艺》表4.2－16查得
（《切削》表2.15）

按机床选取

基本工时：
⑵粗铰孔：
选择的高速钢铰刀（《工艺》表2.11）
由《切削》表2.24和《工艺》表4.2－15查得

按机床选取

基本工时：
⑶精铰孔：
选择的铰刀

按机床选取

基本工时：
4．工序六的切削用量及基本工时的确定：铣的槽。
选用高速钢粗齿盘状铣刀 ，Z=8
1)、根据《机械制造工艺设计简明手册》表3.1-27查的：
粗铣 选定
因 走刀次数N==8.6次 故走刀次数N为9次，最后一次=3mm 。
根据零件形状，确定那个走刀长度为37mm。
2）、决定每齿进给量，根据XA6132型铣床的功率为7.5KW，中等刚度。
根据表3.3（ 《切削用量简明手册（第3版）》 ）：
现选取
3)、决定切削速度和每分钟进给量
根据表3.27中的计算公式，也可以直接查表。
根据表3.9，当，Z=8，=14mm，，0.24mm/z时，=19m/min，
=62r/min，=104mm/min
各修正系数为：

19×0.69×0.8m/min=10.5 m/min；
=34 r/min；
mm/min；
根据XA6132型铣床说明书，选择 r /min； mm/min；
因此实际切削速度和每齿进给量为：
m/min；
mm/r ；
计算基本工时

式中 l =37mm，根据表3.25，入切量及超切量=27mm
则= min=1.067min
总时间：= ×N=1.067min×9=9.6min

5．工序七的切削用量及基本工时的确定
⑴钻孔：
选择高速钢锥柄麻花钻（《工艺》表3.5－6）
由《切削》表2.7和《工艺》表4.2－16查得
（《切削》表2.15）

按机床选取

基本工时：
⑵粗铰孔：
选择高速钢锥柄机用铰刀（《工艺》表3.1－17）
，，，

按机床选取（《工艺》表42－15）

（《工艺》表4.2－16）
基本工时：
⑶精铣孔：
选择高速钢锥柄机用铰刀（《工艺》表3.1－17）
由《切削》表2.24查得
，，

（《工艺》表42－16）
按机床选取

基本工时：
6．工序八的切削用量及基本工时的确定：钻底孔，攻螺纹M10mm。
⑴钻底孔：
选用高速钢锥柄麻花钻（《工艺》表3.1－6）
由《切削》表2.7和《工艺》表4.2－16查得
（《切削》表2.15）

按机床选取

基本工时：
⑵攻螺纹M10mm：
选择M10mm高速钢机用丝锥
等于工件螺纹的螺距，即

按机床选取

基本工时：
7．工序九的切削用量及基本工时的确定：加工的锥销通孔。
⑴钻的圆锥孔：
选择的高速钢麻花钻

按机床选取

基本工时：
⑵铰的孔：
选择的铰刀

按机床选取

基本工时：
8．工序十一的切削用量及基本工时的确定：加工的孔。
⑴钻孔：
选择的高速钢锥柄麻花钻

按机床选取

基本工时：
⑵铰孔：
选择的铰刀

按机床选取

基本工时：

三、专用夹具设计
为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用的夹具。
有老师分配的任务，我被要求设计第一道工序----铣φ45mm圆柱大端面，本夹具将用于Z525万能卧式铣床。
(1)、问题提出
本夹具主要用来铣
（2）、夹具设计φ45端面，在铣面后还要进行钻孔，要保证其精度要求，为使其误差减小，在后面工序中也得有精度要求。因此，在本道工序加工时，主要应该考虑如何提高生产效率，降低生产成本，降低劳动强度，提高加工质量。
1 ） 定位基准的选择：工件以Φ25孔及端面和Φ14孔为定位基准；Φ25H8的另一端面夹紧；
2 ） 夹紧力分析；
（a）夹紧力方原则：
夹紧力的作用方向不应破坏工件的既定位置；
‚夹紧力的作用方向应使所需夹紧力尽可能小；
ƒ夹紧力的作用方向应使工件的夹紧变形最小。
（b）夹紧作用点原则：
夹紧里的作用点应正对夹具定位支撑元件位于支撑元件所形成的稳定受力区域内，以免工件产生位移和偏转；
‚夹紧力作用点应正对工件刚性较好的部位上，以使夹紧变形尽可能少，有时可采用增大工 件受力面积或合理分布夹紧点位置等措施来实现；
ƒ夹紧力的作用点应尽可能靠近工件的加工面，以保证夹紧力的稳定性和可靠性，减少工件的
④夹紧力，防止加工过程中可能产生振动。
根据以上要求考虑加工零件的特点及定位方式，确定夹紧方式。
3 ） 定位误差的分析；
4 ） 夹具设计及操作的简要说明； 利用夹具体链接导轨，v形块、偏心轮夹紧定位，对刀块保证刀具位置精度。

设计小结
（一）课程设计的内容
我的课程设计可以分成两个部分，一个部分是在机房里学习的部分，而第二个是在寝室做课程设计的部分，下面就从这两个方面来总结。
首先我来介绍我的机房学习习的部分。
我是在学校行政楼机房学习的，这里的电子设备比较好，在这里通过老师讲解的各类机床及夹具，了解了它们的结构和它们的加工性能，以及它们的工艺要求。虽然这次学习没有多长时间，但是对我的设计有很大的帮助。
我从四月底就开始做课程设计了。之后我才发现我自己做的不是很充分。接下来的时间我重新补充索欠缺的内容，一步一步的做好自己的事情。首先我先画出了零件和其加工所用到的夹具的CAD图纸，包括夹具的装配图和其各非标零件图，然后学习相关书籍，在不懂的情况下与老师多多交流，同时也与同学多多的交流。在交流的过程中不断提高自己的能力和得到很多做设计的心得。
（二） 课程设计的收获
通过课程设计，我收获颇丰：
1 学会了将所学到的知识融合在一起为自己服务，将理论知识用到了具体的设计中，知道了书本上的东西只有在接受了实践的检验之后才能真正成为自己的东西。
2 学会了与同学协同合作，单个人的力量是弱小的，对于一个大的未知的课题，尤其需要和其他同学分工合作，只有这样1+1才会大于2。
3 增强了独立学习的能力，学会了搜索资料为我所用。
4 培养了我的条理性、时间性和初步的规划能力。一个课题，要在有限的时间里完成，就必须要我们精心规划，合理分配、利用时间，保质保量的完成任务。课程设计可以说在这方面很好地锻炼了我。
5 使我初步具有了阅读英文文献的能力和习惯。经过一丝不苟地查专业词典、翻译整个过程，我逐渐开始习惯于读英文原版资料，但能力还有待进一步提高。

参考文献
［１］朱绍华，黄燕滨等编. 机械加工工艺. 北京：机械工业出版社，1996.9
［２］廖念钊等主编. 互换性与技术测量. 北京：中国计量出版社，2000.1
［３］钱祥生等编著. 开目CAPP软件自学教程第2版. 北京：机械工业出版社，2006.8
［４］张胜文，赵良才编. 计算机辅助工艺设计——CAPP系统设计. 北京：机械工业出版社，2005.1
［５]周世学.鸡西的制造工艺与家具[M].2版.北京：北京理工大学出版社，2006
[6]张权民.机床家具设计[M].北京：科学出版社，2006
[7]李志峰.机械优化设计[M].北京：高等教育出版社，2011