課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
題目： CA6140后開(kāi)關(guān)杠手柄座零件工藝規(guī)程及夾具設(shè)計(jì)
學(xué) 院：
專業(yè)班級(jí)：
學(xué)生姓名：
指導(dǎo)教師：
提交日期：
目錄
機(jī)械制造工程師課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)…………………………………………3
第1章 零件圖及工藝編制 …………………………………………………4
1.1零件圖……………………………………………………………4
1.2毛坯圖……………………………………………………………4
1.3零件的工藝規(guī)程設(shè)計(jì)………………………………………………5
第2章 專用夾具設(shè)計(jì)………………………………………………………8
2.1定位分析……………………………………………………………8
2.2裝夾分析……………………………………………………………9
2.3分度裝置的設(shè)計(jì)……………………………………………………12
2.4夾具裝配圖及零件圖……………………………………………12
第3章 設(shè)計(jì)總結(jié)………………………………………………………14
參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………14
附件……………………………………………………………………14
第1章 零件圖及工藝編制
1.1零件圖
圖1-1零件圖
1.2毛坯圖
圖1-2毛坯圖
1.3零件的工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
1.3.1毛坯的選擇
CA6140后開(kāi)關(guān)杠手柄座零件結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，考慮掃工件在工作中容易磨損，零件在工作過(guò)程中經(jīng)常受到交變載荷，應(yīng)此應(yīng)該選用鑄造，使材料不易變形，保證零件工作的可靠性?？紤]到零件加工尺寸的要求，為加工過(guò)程留有足夠的加工余量，并且為了盡量降低加工成本，外圓留15mm加工余量，長(zhǎng)度方向留1mm加工余量。由于零件產(chǎn)量為大批量生產(chǎn)，而且零件的輪廓尺寸不大，故采用砂型鑄造?？梢蕴岣呱a(chǎn)率，保證價(jià)格與質(zhì)量。
1.3.2定位基準(zhǔn)的選擇
基面選擇是工藝規(guī)程中的重要工作之一，基面選擇的正確與合理可以使加工質(zhì)量得到保證、生產(chǎn)效率得到提高；否則不但使加工工藝過(guò)程中的問(wèn)題百出，甚至還會(huì)造成零件大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行。
（1） 粗基準(zhǔn)的選擇
選擇粗基準(zhǔn)的出發(fā)點(diǎn)是為后續(xù)的工序提供合理的定位精基準(zhǔn)，保證各加工面的余量足夠并分配合理，由于粗基準(zhǔn)是對(duì)毛坯進(jìn)行第一次加工的定位基準(zhǔn)，因此與毛坯的形狀關(guān)系很大，則確定粗基準(zhǔn)時(shí)應(yīng)按：
① 用零件非加工面為粗基準(zhǔn)，可保證零件的加工面與非加工面的相互位置關(guān)系，且能在一次安裝中盡可能加工較多的表面。
② 用零件的重要表面為粗基準(zhǔn)，優(yōu)先保證了重要表面的余量和表面組織性能的一致。
③ 應(yīng)選責(zé)較大、形狀簡(jiǎn)單、加工量大的表面為粗基準(zhǔn)，使切削總量最少。
④ 應(yīng)選毛坯精度高，余量小的表面為粗基準(zhǔn)，易保證各加工表面余量足夠，分配合理。
⑤ 應(yīng)選定位精度高，夾緊可靠的表面為粗基準(zhǔn)。
⑥ 粗基準(zhǔn)原則上是在第一道工序中使用一次并盡量避免重復(fù)使用。
對(duì)于一般軸類零件用外圓面作為粗基準(zhǔn)面是完全合理的，所以，在偏心軸的加工過(guò)程中選擇毛坯外圓作為粗基準(zhǔn)
（2） 精基準(zhǔn)的選擇
選擇精基準(zhǔn)的出發(fā)點(diǎn)是保證加工精度，特別是加工表面的相互位置精度的實(shí)現(xiàn)，以及定位安裝的準(zhǔn)確方便。選擇精基準(zhǔn)應(yīng)遵循以下原則：
① 基準(zhǔn)重合原則：確定精基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)盡量用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，易消除基準(zhǔn)不重合誤差，提高零件的表面的位置精度和尺寸精度。
② 統(tǒng)一基準(zhǔn)原則：擬定工藝路線時(shí)，各個(gè)工序應(yīng)盡可能用同一個(gè)定位基準(zhǔn)來(lái)精加工各個(gè)表面，以保證各表面間的相互位置精度，并且還減少了夾具的數(shù)量和工件的裝夾次數(shù)，降低了成本，提高了生產(chǎn)率。
③ 互為基準(zhǔn)原則：可逐步提高兩相關(guān)表面的位置精度。
④ 自為基準(zhǔn)原則：可使加工余量均勻，保證加工面自身形狀精度，而位置精度由前面的工序保證。
在加工六方之前φ18外圓表面已經(jīng)車削形成，根據(jù)基準(zhǔn)的選擇原則，選擇已經(jīng)加工形成的φ18外圓表面作為精基準(zhǔn)。
1.3.3零件表面加工方法的選擇
CA6140后開(kāi)關(guān)杠手柄座零件所需要加工的表面有端面、外圓、通孔、倒角、槽等。在加工過(guò)程中外圓用外圓車刀車削；端面用銑床加工；通孔用立式鉆床加工，倒角用45°倒角刀加工。
1.3.4零件的加工工藝分析
零件的材料為鑄鐵，即中碳調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼，經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)（或正火）后，可得到較好的切削性能，而且能獲得較高的強(qiáng)度和韌性等綜合機(jī)械性能，淬火后表面硬度可達(dá)45～52HRC。該零件主要加工面分別有平面、外圓表面、外螺紋和螺紋孔，零件形狀較為簡(jiǎn)單且除六方和螺紋孔外都為車削工藝，主要通過(guò)車削、銑削和鉆削加工，其具體加工工藝路線如下：
工序01：粗銑下端面以及側(cè)凸臺(tái)面，留加工余量0.8mm；
工序02：粗車φ38外圓，留加工余量0.8㎜；
工序03：精車φ38外圓至尺寸；
工序04：粗車端面，留加工余量0.8mm；
工序05：精車端面至尺寸，保證長(zhǎng)度，倒角0.5x45°，銳角倒鈍；
工序06：鉆中心孔，鉆φ25通孔，留加工余量1mm；
工序07：精鏜φ25孔至尺寸，倒角0.5x45°；
工序08：加工內(nèi)孔面槽；
工序09：鉆φ14孔；
工序10：鉆、鉸φ7孔；
工序11：去毛刺；
工序12：終檢。
1
鍛造毛坯
鍛造
加熱爐；空氣錘
2
熱處理
熱處理
加熱爐
3
粗銑下端面以及側(cè)凸臺(tái)面，留加工余量0.8mm
銑工
銑床
專用夾具
高速鋼立銑刀
游標(biāo)卡尺
4
粗車φ38外圓，留加工余量0.8㎜
車工
車床
專用夾具
外圓車刀
游標(biāo)卡尺
5
精車φ38外圓至尺寸
車工
車床
專用夾具
外圓車刀
千分尺
6
粗車端面，留加工余量0.8mm
車工
車床
專用夾具
外圓車刀
游標(biāo)卡尺
7
精車端面至尺寸，保證長(zhǎng)度，倒角0.5x45°，銳角倒鈍
車工
車床
專用夾具
外圓車刀、45°車刀
游標(biāo)卡尺
8
鉆中心孔，鉆φ25通孔，留加工余量1mm
車工
車床
專用夾具
中心鉆、φ24鉆頭
游標(biāo)卡尺
9
精鏜φ25孔至尺寸，倒角0.5x45°
車工
車床
專用夾具
鏜孔刀、倒內(nèi)角車刀
內(nèi)徑表
10
加工內(nèi)孔面槽°
拉床
專用夾具
拉刀
11
鉆φ14孔
鉗工
鉆床
專用夾具
鉆頭
12
鉆、鉸φ7孔
鉗工
鉆床
專用夾具
鉆頭
13
去毛刺
表1-1零件加工工藝
第2章 專用夾具設(shè)計(jì)
車床夾具是指在車床上用來(lái)加工工件內(nèi)、外回轉(zhuǎn)面及端面的夾具。車床夾具多數(shù)安裝在主軸上；少數(shù)安裝在床鞍或床身上。車床夾具按工件定位方式不同分為：定心式（心軸式）、夾頭式、卡盤(pán)式、角鐵式和花盤(pán)式等定心式車床夾具：在定心式車床夾具上，工件常以孔或外圓定位，夾具采用定心夾緊機(jī)構(gòu)。角鐵式車床夾具：在車床上加工殼體、支座、杠桿、接頭等零件的回轉(zhuǎn)端面時(shí)，由于零件形狀較復(fù)雜，難以裝夾在通用卡盤(pán)上，因而須設(shè)計(jì)專用夾具。這種夾具的夾具體呈角鐵狀，故稱其為角鐵式車床夾具?；ūP(pán)式車床夾具：這類夾具的夾具體稱花盤(pán)，上面開(kāi)有若干個(gè)T形槽，安裝定位元件、夾緊元件和分度元件等輔助元件，可加工形狀復(fù)雜工件的外圓和內(nèi)孔。這類夾具不對(duì)稱，要注意平衡。
2.1定位分析
2.1.1定位原理
一個(gè)自由剛體，在空間中有且僅有六個(gè)自由度，即沿X、Y、Z三個(gè)方向的移動(dòng)和繞X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，如果要使一個(gè)剛體在空間中有確定的位置，就必須設(shè)置約束限制其相應(yīng)的自由度，通常用合理設(shè)置的六個(gè)支承點(diǎn)來(lái)約束工件的六個(gè)自由度，稱為六點(diǎn)定位原理，但根據(jù)工件的加工要求，有時(shí)并不需要約束工件的全部自由度，對(duì)工件進(jìn)行部分定位。
2.1.2定位基準(zhǔn)的選擇
根據(jù)零件的加工工藝，在加工前工件形狀如圖所示，按照加工要求，將φ53外圓軸線和左側(cè)已加工端面作為定位基準(zhǔn)。
圖2-1零件草圖
2.1.3定位方式的確定及定位原件的選擇
由零件圖分析孔的加工要求，必須保證孔軸向和徑向的加工尺寸，得出，夾具必須限制工件的六個(gè)自由度，才可以達(dá)到加工要求。選擇定位元件為：支承板，支撐釘，定位銷，上下蓋板。支撐板限制了X,Y,Z方向的移動(dòng)自由度，X,Y方向的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，支撐釘限制了Z方向的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。滿足定位要求。
2.1.4定位誤差的分析與計(jì)算
工件在車床夾具上加工時(shí)，加工誤差的大小受工件在夾具上的定位誤差、夾具誤差、夾具在主軸上的安裝誤差和加工方法誤差的影響。
如夾具圖所示，在夾具上加工時(shí)，尺寸的加工誤差的影響因素如下所述：
（1）定位誤差
由于C面既是工序基準(zhǔn)，又是定位基準(zhǔn)，基準(zhǔn)不重合誤差為零。工件在夾具上定位時(shí)，定位基準(zhǔn)與限位基準(zhǔn)是重合的，基準(zhǔn)位移誤差為零。因此，尺寸的定位誤差等于零。
（2）夾具誤差
夾具誤差為限位基面與軸線間的距離誤差，以及限位基面相對(duì)安裝基面C的平行度誤差是0.01.
（3）安裝誤差
因?yàn)閵A具和主軸是莫氏錐度配合，夾具的安裝誤差幾乎可以忽略不計(jì)。
（4）加工方法誤差
如車床主軸上安裝夾具基準(zhǔn)與主軸回轉(zhuǎn)軸線間的誤差、主軸的徑向跳動(dòng)、車床溜板進(jìn)給方向與主軸軸線的平行度或垂直度等。它的大小取決于機(jī)床的制造精度、夾具的懸伸長(zhǎng)度和離心力的大小等因素。一般取
=/3=0.05/3=0.017mm
零件的車床夾具總加工誤差是：
2.2裝夾分析
在機(jī)械加工過(guò)程中工件會(huì)受到切削力等力的作用，為了保證工件在夾具中定位后能保持正確的位置，所以要設(shè)置合理的夾緊裝置將工件夾緊。
2.2.1夾緊裝置的組成及其設(shè)計(jì)原則
（1） 夾緊裝置的組成
夾緊裝置主要由力源裝置中間傳力機(jī)構(gòu)夾緊元件三部分組成，力源裝置是產(chǎn)生夾緊作用力的裝置，所產(chǎn)生的力稱為原始力，如氣動(dòng)、液動(dòng)、電動(dòng)等，對(duì)于手動(dòng)夾緊來(lái)說(shuō)，力源來(lái)自人力；中間傳力機(jī)構(gòu)是介于力源和夾緊元件之間傳遞力的機(jī)構(gòu)，在傳遞力的過(guò)程中，它能夠改變作用力的方向和大小，起增力作用；還能使夾緊實(shí)現(xiàn)自鎖，保證力源提供的原始力消失后，仍能可靠地夾緊工件，這對(duì)手動(dòng)夾緊尤為重要；夾緊元件是夾緊裝置的最終執(zhí)行件，與工件直接接觸完成夾緊作用。
（二）夾緊裝置的設(shè)計(jì)要求
在夾具中，用以防止工件在加工過(guò)程中產(chǎn)生位移或振動(dòng)的裝置，稱為夾緊裝置。在設(shè)計(jì)夾緊裝置時(shí)應(yīng)考慮下列要求：在夾緊過(guò)程中不改變工件的位置。夾緊力大小應(yīng)能保證工件在加工過(guò)程中不產(chǎn)生位移或振動(dòng)，又不致壓傷工件表面或引起變形。操作方便、夾緊動(dòng)作迅速，以提高生產(chǎn)率；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造，以降低夾具的成本。能自鎖，即在原始力去除后，仍能保持工件的夾緊狀態(tài)。操作安全、勞動(dòng)強(qiáng)度小。
2.2.2確定夾緊機(jī)構(gòu)
夾緊裝置的基本要求如下：夾緊時(shí)不能破壞工件在夾具中占有的正確位置；夾緊力要適當(dāng)，既要保證工件在加工過(guò)程中不移動(dòng)、不轉(zhuǎn)動(dòng)、不震動(dòng)，又不因夾緊力過(guò)大而使工件表面損傷、變形。夾緊機(jī)構(gòu)的操作應(yīng)安全、方便、迅速、省力。機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量簡(jiǎn)單，制造、維修要方便。分析零件加工要素的性質(zhì)，確定夾緊動(dòng)力源類型為手動(dòng)夾緊，夾緊裝置為壓板，壓緊力來(lái)源為螺旋力。夾具的具體結(jié)構(gòu)與參數(shù)見(jiàn)夾具裝配圖和零件圖。
2.2.3夾緊力計(jì)算
切向力
= （1）
=
=561N
背向力
= （2）
=
=378N
進(jìn)給力
= （3）
=
=558N
夾緊力N
選用壓板壓緊，實(shí)際加緊力N應(yīng)為
式中，和是夾具定位面及加緊面上的摩擦系數(shù)，＝＝0.5。
壓板用螺母擰緊，由《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表1-2-23得螺母擰緊力
根據(jù)杠桿原理壓板實(shí)際加緊力為
此時(shí)已大于所需的1460N的夾緊力，故本夾具可安全工作。
2.2.3夾具體的設(shè)計(jì)
為了制作方便，夾具體用45鋼銑削加工形成外形，然后用鉆床鉆孔和鉸孔，加工成型后為保證夾具體的使用強(qiáng)度，對(duì)其進(jìn)行淬火和回火處理。
2.3夾具裝配圖及零件圖
第3章 設(shè)計(jì)總結(jié)
為期兩周的機(jī)械制造工程師課程設(shè)計(jì)很快結(jié)束了，兩周是時(shí)間雖然短暫但是它對(duì)我來(lái)說(shuō)受益菲淺的，通過(guò)這兩周的設(shè)計(jì)使我們不再是只知道書(shū)本上的空理論，不再是紙上談兵，而是將理論和實(shí)踐相結(jié)合進(jìn)行實(shí)實(shí)在在的設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中我遇到了各種各樣的問(wèn)題，查閱了多本相關(guān)資料和文獻(xiàn)，使我不但鞏固了理論知識(shí)而且掌握了查閱資料的技能，讓我能更好的利用圖書(shū)館的資料和網(wǎng)上的文獻(xiàn)資源和我們手中的各種設(shè)計(jì)手冊(cè)，而且加深了對(duì)AUTOCAD等制圖軟件的熟練運(yùn)用的程度，為我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)打下了基礎(chǔ)。
由于缺乏經(jīng)驗(yàn)，我們對(duì)工件的形狀概念理解上存在很大的偏差，僅僅靠資料上的說(shuō)明是不夠的，因此，讓我們深刻認(rèn)識(shí)到理論應(yīng)該結(jié)合實(shí)際，我們應(yīng)該多一點(diǎn)實(shí)踐操作，多下工廠去實(shí)習(xí)。不僅要踏踏實(shí)實(shí)學(xué)好課堂知識(shí)，對(duì)于實(shí)習(xí)也要提高重視，不要以為時(shí)實(shí)習(xí)是課外內(nèi)容，它是對(duì)課堂所學(xué)知識(shí)的補(bǔ)充、加深與應(yīng)用。
感謝老師給我們的辛勤指導(dǎo)，通過(guò)老師的悉心指導(dǎo)使我學(xué)到了好多，尤其使我明白了在可以實(shí)現(xiàn)既定功能的前提下，我們所做的設(shè)計(jì)越簡(jiǎn)單越好，所以在設(shè)計(jì)過(guò)程中我們應(yīng)該盡量簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。
通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，讓我更加深刻了解理論知識(shí)，讓我意識(shí)到在今后的實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)中要把理論與相結(jié)合，在學(xué)習(xí)技能的同時(shí)加深對(duì)理論知識(shí)的理解和認(rèn)知。
參考文獻(xiàn)：
[1]何慶.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)教程[M].北京:電子工業(yè)出版社,2009.
[2]孫京平.互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京:中國(guó)電力出版社,2009.
[3]張全民.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)[M].北京:科學(xué)出版社,2006.
[4]吳拓.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2014.1
[5]魏偉.畫(huà)法幾何及機(jī)械制圖[M].北京:北京郵電大學(xué)出版社,2013.8
13
課程設(shè)計(jì)答辯車 床 夾 具 設(shè) 計(jì) 要 點(diǎn)零件分析工藝流程車床夾具設(shè)計(jì)1 12 23 34 4夾具設(shè)計(jì)n零件名稱：CA6140后開(kāi)關(guān)杠手柄座n零件材料：鑄件n零件加工精度不高零件分析車床夾具設(shè)計(jì)要點(diǎn)由于加工時(shí)工件和夾具一起隨主軸高速回轉(zhuǎn)，故在加工過(guò)程中工件除受切削力矩的作用外，整個(gè)夾具還要受到重力和離心力的作用，轉(zhuǎn)速越高離心力越大，這些力不僅降低夾緊力，同時(shí)會(huì)使主軸振動(dòng)。因此，夾緊機(jī)構(gòu)必須具有足夠的夾緊力，自鎖性能好，以防止工件在加工過(guò)程中移動(dòng)或發(fā)生事故。對(duì)于角鐵式夾具，夾緊力的施力方式要注意防止引起夾具變形。心軸類車床夾具以莫氏錐柄與機(jī)床主軸錐孔配合連接，用螺桿拉緊。圖1-1 床夾具與機(jī)床主軸的連接工藝流程工序01：粗銑下端面以及側(cè)凸臺(tái)面，留加工余量0.8mm；工序02：粗車38外圓，留加工余量0.8；工序03：精車38外圓至尺寸；工序04：粗車端面，留加工余量0.8mm；工序05：精車端面至尺寸，保證長(zhǎng)度，倒角0.5x45，銳角倒鈍；工序06：鉆中心孔，鉆25通孔，留加工余量1mm；工序07：精鏜25孔至尺寸，倒角0.5x45；工序08：加工內(nèi)孔面槽；工序09：鉆14孔；工序10：鉆、鉸7孔；工序11：去毛刺；工序12：終檢。夾具設(shè)計(jì)圖1-2 裝配圖圖1-3 平衡塊圖1-4 過(guò)渡盤(pán)圖1-5 夾具體感 謝 聆 聽(tīng)